1. ДВС що це?
2. Основні механізми двигуна внутрішнього згоряння
3. Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння
4. впуск
5. стиснення
6. Робочий хід
7. випуск
8. Достоїнства і недоліки

Двигун внутрішнього згоряння, або ДВС - це найбільш поширений тип двигуна, який можна зустріти на автомобілях. Незважаючи на той факт, що двигун внутрішнього згоряння в сучасних автомобілях складається з безлічі частин, його принцип роботи гранично простий. Давайте докладніше розглянемо, що ж таке ДВС, і як він функціонує в автомобілі.

ДВС що це?

Двигун внутрішнього згоряння - це вид теплового двигуна, в якому перетворюється частина хімічної енергії, одержуваної при згорянні палива, в механічну, що приводить механізми в рух.

ДВС поділяються на категорії за робочим циклам: дво- і чотиритактні. Також їх розрізняють за способом приготування паливно-повітряної суміші: із зовнішнім (інжектори і карбюратори) і внутрішнім (дизельні агрегати) смесеобразованием. Залежно від того, як в двигунах перетворюється енергія, їх поділяють на поршневі, реактивні, турбінні та комбіновані.

Основні механізми двигуна внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння складається з величезної кількості елементів. Але є основні, які характеризують його продуктивність. Давайте розглянемо будову ДВС і основних його механізмів.

1. Циліндр - це найважливіша частина силового агрегату. Автомобільні двигуни, як правило, мають чотири і більше циліндрів, аж до шістнадцяти на серійних суперкарі. Розташування циліндрів в таких двигунах може перебувати в одному з трьох порядків: лінійно, V-образно і опозитно.

2. Свічка запалювання генерує іскру, яка запалює паливно-повітряну суміш. Завдяки цьому і відбувається процес згоряння. Щоб двигун працював «як годинник», іскра повинна подаватися точно в належний час.

3. Клапани впускання і випуску також функціонують тільки в певні моменти. Один відкривається, коли потрібно впустити чергову порцію палива, інший, коли потрібно випустити відпрацьовані гази. Обидва клапана міцно закриті, коли в двигуні відбуваються такти стиснення і згорання. Це забезпечує необхідну повну герметичність.

4. Поршень являє собою металеву деталь, яка має форму циліндра. Рух поршня здійснюється вгору-вниз всередині циліндра.

5. Кільця поршневі служать ущільнювачами ковзання зовнішньої кромки поршня і внутрішньої поверхні циліндра. Їх використання обумовлене двома цілями:

• Вони не дають потрапляти горючої суміші в картер ДВС з камери згоряння в моменти стиснення і робочого такту.

• Вони не дають потрапити маслу з картера в камеру згоряння, адже там воно може спалахнути. Багато автомобілів, які спалюють масло, обладнані старими двигунами, і їх поршневі кільця вже не забезпечують належного ущільнення.

6. Шатун служить сполучною елементом між поршнем і колінчастим валом.

7. Колінчастий вал перетворює поступальні рухи поршнів під обертальні.

8. Картер розташовується навколо колінчастого вала. У його нижній частині (піддоні) збирається певна кількість масла.

Це цікаво! Найпотужніші в світі ДВС випускає фірма Wartsila. Вони призначені для кораблів. Їх потужність досягає 110 000 к.с., що дорівнює 80 мВт.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

У попередніх розділах ми розглянули призначення і пристрій ДВС. Як ви вже зрозуміли, кожен такий двигун має поршні і циліндри, всередині яких теплова енергія перетворюється в механічну. Це, в свою чергу, змушує автомобіль рухатися. Даний процес повторюється з вражаючою частотою - по кілька разів на секунду. Завдяки цьому, колінчастий вал, який виходить з двигуна, безперервно обертається.

Розглянемо докладніше принцип роботи двигуна внутрішнього згорання. Суміш палива і повітря потрапляє в камеру згоряння через впускний клапан. Далі вона компресує і запалюється іскрою від свічки запалювання. Коли паливо згорає, в камері утворюється дуже висока температура, яка призводить до появи надлишкового тиску в циліндрі. Це змушує рухатися поршень до «мертвій точці». Він таким чином робить один робочий хід. Коли поршень рухається вниз, він за допомогою шатуна обертає колінчастий вал. Потім, рухаючись від нижньої мертвої точки до верхньої, виштовхує відпрацьований матеріал у вигляді газів через клапан випуску далі в вихлопну систему машини.

Такт - це процес, що відбувається в циліндрі за один хід поршня. Сукупність таких тактів, які повторюються в суворій послідовності і за певний період - це робочий цикл ДВС.

впуск

Впускний такт є першим. Він починається з верхньої мертвої точки поршня. Він рухається вниз, всмоктуючи в циліндр суміш з палива та повітря. Цей такт відбувається, коли клапан впускання відкритий. До речі, існують двигуни, у яких присутні кілька впускних клапанів. Їх технічні характеристики істотно впливають на потужність ДВС. У деяких двигунах можна регулювати час перебування впускних клапанів відкритими. Це регулюється натисканням на педаль газу. Завдяки такій системі кількість всмоктуваного палива збільшується, а після його загорання істотно зростає і потужність силового агрегату. Автомобіль в такому випадку може істотно прискоритися.

стиснення

Другим робочим тактом двигуна внутрішнього згоряння є стиснення. Після досягнення поршнем нижньої мертвої точки, він піднімається вгору. За рахунок цього потрапила в циліндр суміш під час першого такту стискається. Паливно-повітряна суміш стискається до розмірів камери згоряння. Це те саме вільне місце між верхніми частинами циліндра і поршня, який знаходиться в своїй верхній мертвій точці. Клапани в момент цього такту щільно закриті. Чим герметичнее утворене простір, тим якісніше стиснення виходить. Дуже важливо, який стан у поршня, його кілець і циліндра. Якщо десь присутні зазори, то про хороше стисненні мови бути не може, а, отже, і потужність силового агрегату буде істотно нижче. За величиною стиснення визначається те, наскільки зношений силовий агрегат.

Робочий хід

Цей третій за рахунком такт починається з верхньої мертвої точки. І таку назву він отримав не випадково. Саме під час цього такту в двигуні відбуваються ті процеси, які рухають автомобіль. У цьому такті підключається система запалювання. Вона відповідає за підпал повітряно-паливної суміші, стиснутої в камері згоряння. Принцип роботи ДВС в цьому такті вельми простий - свічка системи дає іскру. Після загоряння палива відбувається мікровибух. Після цього воно різко збільшується в об'ємі, змушуючи поршень різко рухатися вниз. Клапани в цьому такті знаходяться в закритому стані, як і в попередньому.

випуск

Заключний такт роботи двигуна внутрішнього згоряння - випуск. Після робочого такту поршнем досягається нижня мертва точка, а потім відкривається випускний клапан. Після цього поршень рухається вгору, і через цей клапан викидає відпрацьовані гази з циліндра. Це процес вентиляції. Від того, наскільки чітко працюють клапан, залежить ступінь стиснення в камері згоряння, повне видалення відпрацьованих матеріалів та потрібну кількість повітряно-паливної суміші.

Після цього такту все починається заново. А за рахунок чого обертається колінвал? Справа в тому, що не вся енергія йде на рух автомобіля. Частина енергії розкручує маховик, який під дією інерційних сил розкручує колінчастий вал ДВС, переміщаючи поршень в неробочі такти.

А чи знаєте ви? Дизельний двигун важче, ніж бензиновий, через більш високого механічної напруги. Тому конструктори використовують більш масивні елементи. Зате ресурс таких двигунів вище за бензинові аналоги. Крім того, дизельні автомобілі займаються значно рідше бензинових, так як дизель нелеткий.

Достоїнства і недоліки

Ми з вами дізналися, що вдає із себе двигун внутрішнього згоряння, а також яке його пристрій і принцип роботи. На закінчення розберемо його основні переваги та недоліки.

Переваги ДВС:

1. Можливість тривалого пересування на повному баку.

2. Невелика вага і обсяг бака.

3. Автономність.

4. Універсальність.

5. Помірна вартість.

6. Компактні розміри.

7. Швидкий старт.

8. Можливість використання декількох видів палива.

Недоліки ДВС:

1. Слабкий експлуатаційний ККД.

2. Сильна загрязняемость навколишнього середовища.

3. Обов'язкова наявність коробки перемикання передач.

4. Відсутність режиму рекуперації енергії.

5. Велику частину часу працює з недовантаження.

6. Дуже галасливий.

7. Висока швидкість обертання колінчастого вала.

8. Невеликий ресурс.

Цікавий факт! Найменший двигун спроектований в Кембриджі. Його габарити складають 5 * 15 * 3 мм, а його потужність 11,2 Вт. Частота обертання коленвала становить 50 000 об / хв.