Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння – це основний вид автомобільних силових агрегатів на сьогоднішній день. Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння грунтується на ефекті теплового розширення газів, що виникає під час згорання в циліндрі паливно-повітряної суміші.

Найпоширеніші види двигунів

Існує три різновиди ДВС: поршневий, роторно-поршневий силовий агрегат системи Ванкеля і газотурбінний. За рідкісним винятком на сучасні авто встановлюються чотиритактні поршневі двигуни. Причина криється в низькій ціні, компактності, малій вазі, многотоплівності і можливості установки практично на будь-які транспортні засоби.

Сам по собі двигун автомобіля – це механізм, що перетворює теплову енергію палаючого палива в механічну, роботу якого забезпечує безліч систем, вузлів і агрегатів. Поршневі ДВС бувають дво- і четирехтактнимі. Зрозуміти принцип роботи двигуна автомобіля найпростіше на прикладі чотиритактного одноциліндрового силового агрегату.

Чотиритактним мотор називається тому, що один робочий цикл складається з чотирьох рухів поршня (тактів) або двох оборотів колінчастого вала:

  • впуск;
  • стиснення;
  • робочий хід;
  • випуск.

Загальний пристрій ДВС

Щоб зрозуміти принцип роботи мотора, необхідно в загальних рисах уявити його пристрій. Основними частинами є:

  1. блок циліндрів (в нашому випадку циліндр один);
  2. кривошипно-шатунний механізм, що складається з колінчастого вала, шатунів і поршнів;
  3. головка блоку з газорозподільним механізмом (ГРМ).


Кривошипно-шатунний механізм забезпечує перетворення поступально-зворотного руху поршнів в обертання колінчастого вала. Поршні починають рухатися завдяки енергії згорає в циліндрах палива.

Робота даного механізму неможлива без роботи механізму газорозподілу, який забезпечує своєчасне відкриття впускних і випускних клапанів для впускання робочої суміші і випуску відпрацьованих газів. Складається ГРМ з одного або декількох розподільних валів, що мають кулачки, що штовхають клапани (не менше двох на кожен циліндр), клапанів і зворотних пружин.

Двигун внутрішнього згоряння здатний працювати тільки при злагодженій роботі допоміжних систем, до яких відносяться:

  • система запалювання, що відповідає за займання горючої суміші в циліндрах;
  • впускная система, що забезпечує подачу повітря для утворення робочої суміші;
  • паливна система, що забезпечує безперервну подачу палива і отримання суміші пального з повітрям;
  • система мастила, призначена для змащування тертьових деталей і видалення продуктів зносу;
  • вихлопна система, яка забезпечує видалення відпрацьованих газів з циліндрів ДВС і зниження їх токсичності;
  • система охолодження, необхідна для підтримки оптимальної температури для роботи силового агрегату.

Робочий цикл двигуна

Як було сказано вище, цикл складається з чотирьох тактів. Під час першого такту кулачок распредвала штовхає впускний клапан, відкриваючи його, поршень починає рухатися з крайнього верхнього положення вниз. При цьому в циліндрі створюється розрідження, завдяки якому в циліндр надходить готова робоча суміш, або повітря, якщо двигун внутрішнього згоряння оснащений системою безпосереднього вприскування палива (в такому випадку пальне змішується з повітрям безпосередньо в камері згоряння).

Поршень через шатун повідомляє рух колінчастого валу, повертаючи його на 180 градусів до моменту досягнення крайнього нижнього положення.

Під час другого такту – стиснення – впускний клапан (або клапани) закривається, поршень змінює напрямок руху на протилежне, стискаючи і нагріваючи робочу суміш або повітря. По закінченню такту, системою запалювання на свічку подається електричний розряд, і утворюється іскра, підпалювали стислу паливно-повітряну суміш.

Принцип займання пального у дизельного ДВС інший: в завершенні такту стиснення, через форсунку, в камеру згоряння впорскується мелкораспиленное дизпаливо, де воно змішується з нагрітим повітрям, і відбувається самозаймання вийшла суміші. Необхідно відзначити, що з цієї причини ступінь стиснення дизеля набагато вище.

Колінвал тим часом повернувся ще на 180 градусів, зробивши один повний оборот.

Третій такт іменується робочим ходом. Утворені під час згоряння палива гази, розширюючись, штовхають поршень в крайнє нижнє положення. Поршень передає енергію коленвалу через шатун і повертає його ще на півоберта.

Після досягнення нижньої мертвої точки починається заключний такт – випуск. На початку даного такту кулачок розподільного вала штовхає і відкриває випускний клапан, поршень рухається вгору і виганяє відпрацьовані гази з циліндра.

ДВС, що встановлюються на сучасні автомобілі, мають не один циліндр, а кілька. Для рівномірної роботи мотора в один і той же момент часу в різних циліндрах виконуються різні такти, і кожні півоберта клонували як мінімум в одному циліндрі відбувається робочий хід (виняток становлять 2 і 3-циліндрові мотори). Завдяки цьому вдається позбутися від зайвих вібрацій, врівноважуючи сили, що діють на колінвал і забезпечити рівну роботу двигуна внутрішнього згоряння. Шатунниє шийки розташовані на валу під рівними кутами відносно один одного.

З міркувань компактності багатоциліндрові мотори роблять рядними, а V-подібними або оппозітнимі (візитна картка фірми Subaru). Це дозволяє заощадити чимало простору під капотом.

двотактні мотори

Крім чотиритактних поршневих ДВС існують двотактні. Принцип їх роботи дещо відрізняється від описаного вище. Пристрій такого мотора простіше. У циліндрі є для вікна – впускний і випускний, розташоване вище. Поршень, перебуваючи в НМТ, перекриває впускний вікно, потім, рухаючись вгору, перекриває випускний і стискає робочу суміш. Після досягнення нею ВМТ на свічці утворюється іскра і підпалює суміш. В цей час впускний вікно виявляється відкритим, і через нього в кривошипну камеру потрапляє чергова доза паливно-повітряної суміші.

Під час другого такту, рухаючись вниз під впливом газів, поршень відкриває випускне вікно, через яке відпрацьовані гази видуваються з циліндра новою порцією робочої суміші, яка потрапляє в циліндр через продувний канал. Частково робоча суміш при цьому також йде в випускне вікно, що пояснює ненажерливість двотактного ДВС.
“Alt =” “>
Подібний принцип роботи дозволяє досягти більшої потужності двигуна при меншому робочому обсязі, проте за це доводиться розплачуватися великою витратою палива. До переваг таких моторів можна віднести більш рівномірну роботу, просту конструкцію, малу вагу і високу питому потужність. З недоліків слід згадати більш брудний вихлоп, відсутність систем змащення і охолодження, що загрожує перегрівом і виходом агрегату з ладу.

Ссылка на основную публикацию