1. ДВС, що це таке в машині?
2. види ДВС
3. газотурбінний двигун
4. роторний ДВС
5. поршневий двигун
6. Класифікація ДВС поршневого типу
7. Пристрій двигуна внутрішнього згоряння
8. Кривошипно-шатунний механізм
9. Газорозподільчий механізм
10. Система харчування
11. Система запалювання
12. Вихлопна система
13. Система змазки
14. Система охолодження
15. Такти роботи двигуна внутрішнього згоряння
16. чотиритактний ДВС
17. двотактний мотор

За час свого існування інженерна думка людства винайшла різні типи двигунів, багато з яких застосовуються до цих пір, але деякі з них стали лише історичним фактом.

На даний момент всі типи двигунів поділяються на такі типи:

• електричні;
• гідравлічні;
• Теплові.

Їх назва в першу чергу залежить від того, який тип енергії вони перетворять в роботу. Наприклад, робота теплового двигуна заснована на перетворенні енергії нагріву в механічний рух. Вони в свою чергу бувають також двох типів:

• Із зовнішнім згорянням палива. До них відносяться парові двигуни, а також двигун Стірлінга.
• З внутрішнім згорянням. Їх встановлюють в техніку, починаючи від транспортної авіації, морських перевезень і закінчуючи автомобільним транспортом.

Саме двигунами внутрішнього згоряння обладнана більшість транспортних засобів, що використовуються у всьому світі. У цій статті ми розповімо про види ДВС, а також про пристрій і роботу ДВС поршневого типу.

ДВС, що це таке в машині?

Двигун внутрішнього згоряння, скорочено ДВС - це мотор, теплова машина, де хімічна енергія вуглеводневого палива, рідкого або газоподібного, яке згорає в робочій камері згоряння, перетворюється в корисну роботу. ДВС є "серцем" автомобіля, оскільки саме в двигуні виробляється тепло перетворюється в механічну енергію руху.

Кожен, хто задається питанням про ДВС, що це таке в машині, повинен розуміти, що сучасний технічний прогрес створив велику різноманітність видів двигунів внутрішнього згоряння.

види ДВС

Залежно від типу робочого механізму все розмаїття ДВС можна розділити на кілька категорій, зустрічаються:

• газотурбінні;
• роторні;
• Поршневі.

Саме за рахунок цих механізмів в камері згоряння може здійснюватися процес перетворення теплової енергії в рушійну силу, власне за рахунок поршня, ротора або турбіни. Давайте розглянемо принцип роботи кожного типу ДВС більш докладно.

газотурбінний двигун

Робота газотурбінного двигуна заснована на тому, що паливо, запалюючись, штовхає лопаті турбіни. Іншими словами відбувається обертання лопатей за рахунок газу, що розширюється. І чим вище температура горіння палива, тим більше ККД у даного двигуна.

У свою чергу розрізняють одновальні і двухвальні газотурбінні двигуни. Одновальні мотори мають одну турбіну, двухвальні - дві. Крім цього двухвальні агрегати витримують більше навантаження, ніж одновальні. Такі двигуни найчастіше можна зустріти в вантажних автомобілях, на кораблях, локомотивах, літаках.

роторний ДВС

Принцип роботи роторного двигуна заснований на постійному обертанні ротора зі змінною тактів роботи. Роторний двигун має всього лише один поршень, який одночасно і є ротором. Він обертається в циліндрі спеціальної форми, пристосованої для нього.

Ротор в свою чергу з'єднаний з валом і зубчастої передачею зі стартером. Його лопаті при обертанні ротора поперемінно перекривають камеру, де і згоряє паливо. Такий мотор має збалансовану конструкцію, невелику вагу і компактний розмір. Однак палива подібний агрегат споживає на 100 кілометрів шляху набагато більше, ніж поршневий двигун.

Роторний двигун в різний час ставилося на деякі моделі "Мерседес", "Шевроле" і "Сітроен". Також в минулому двигун такої конструкції встановлювали і на моделях "ВАЗ-2108" та "ВАЗ-2109". В даний час роторний мотор можна побачити на моделі RX8 концерну "Мазда". Однак з 2012 року її виробництво припинено. На даний момент концерн готує до випуску нову модель спорткара "Мазда RX-9".

поршневий двигун

У ДВС з поршневим принципом роботи камера згоряння знаходиться всередині циліндра, де сам поршень виконує функцію рухомої частини, яка в залежності від етапу згоряння палива і такту роботи мотора піднімається або опускається. У свою чергу в двигуні автомобіля може знаходитися певне число циліндрів. Їх поршні через передавальний механізм приводять в рух колінвал, який і перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний, що в кінцевому підсумку і дозволяє колесам автомобіля обертатися.

Поршневий двигун найпоширеніший в автобудуванні через своїх позитивних характеристик:

• Високої потужності і надійності, в порівнянні з іншими типами ДВС;
• Кращою економічності;
• А також завдяки своїм досить компактним розмірам.

Класифікація ДВС поршневого типу

Дані типи двигунів можна класифікувати по використовуваному паливу, зустрічаються:

• бензинові;
• дизельні;
• Газові ДВС.

Також двигуни поршневого типу можна класифікувати по системі запалювання, вони поділяються:

1. На ДВС з примусовим займанням палива;
2. На двигуни, в яких паливо самозаймається від стиснення.

У двигунах першого типу з примусовим займанням підпал горючої суміші відбувається за рахунок електричної іскри, яка виробляється системою запалювання і подається через свічку прямо в циліндри. В якості палива в них найчастіше використовується бензин, рідше можна зустріти моделі, що працюють на газі.

Крім цього бензинові двигуни можуть також різнитися і способом подачі горючої суміші в робочу камеру згоряння. Діляться вони на карбюраторні і інжекторні системи.

Дизельні ж двигуни відносяться до моторів, де загоряння палива здійснюється мимовільно, від стиснення його поршнем. У ДВС цього типу використовується переважно найбільш екологічне дизельне паливо, але при необхідності двигун може працювати і на інших горючих рідинах, починаючи від гасу і мазуту, і закінчуючи рапсовим і пальмовою олією.

У свою чергу двигуни внутрішнього згоряння також розрізняються кількістю тактів в робочому циклі. Зустрічаються чотиритактні і двотактні мотори. Кожен з них має свої як позитивні сторони, так і негативні. Однак чотиритактні ДВС найпоширеніші з усіх поршневих. Двотактні ж мотори в сучасних автомобілях не використовуються.

Поршневі типи двигунів по розташуванню циліндрів в моторі також поділяються на кілька підвидів, найпоширенішими з них є:

• Рядні двигуни. У ДВС даної конструкції циліндри збудовані в один ряд, і поршні обертають загальний коленвал. Такі двигуни також позначаються індексом "Rx", де X - число циліндрів.
• V-подібні мотори. Цей тип двигуна відрізняється від попереднього тим, що циліндри в ньому розташовані навпроти один одного у вигляді букви "V", при цьому можуть утворювати кут від 10 до 120 градусів. Така конструкція в свою чергу дозволяє значно зменшити довжину двигуна.
• Vr-образна конструкція являє собою щось середнє між рядним і V-подібним двигуном. При цьому кут між циліндрами в ньому максимально малий, всього 15 градусів.
• Оппозітниє ДВС. Відмінною особливістю цих двигунів є кут між циліндрами, який становить цілих 180 градусів.

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння

В першу чергу необхідно пам'ятати, що ДВС складається з безлічі складових елементів і допоміжних систем, які є складовою частиною двигуна. Для спрощення їх можна згрупувати в следующе групи:

• Кривошипно-шатунний механізм;
• Газорозподільчий механізм;
• Система змащення і охолодження;
• Паливна і вихлопна система;
• Система запалювання.

Давайте розберемо кожну частину більш детально.

Кривошипно-шатунний механізм

Кривошипно-шатунний механізм - одне з найважливіших пристроїв в поршневому двигуні. Саме цей механізм виконує дві важливі функції в машині - вироблення тепла і перетворення цієї енергії в механічну роботу. Складається даний механізм з наступних деталей:

• Блок циліндрів;
• Головка блоку циліндрів (ГБЦ);
• Системи передачі рухів від поршнів на колінчастий вал;
• Колінвал з маховиком.

Блок циліндрів є основою, на якій розміщується безліч навісних частин мотора, таких як ГБЦ і картер. Крім цього також виконує функцію каркаса для розміщення в ньому циліндрів.

Газорозподільчий механізм

У свою чергу головка блоку циліндрів є основою для такого важливого складового мотора як механізм газорозподілу, який розташований в порожнині головки, званої картер. Саме за рахунок цього механізму в циліндри своєчасно надходить необхідна кількість паливної суміші, а також виводяться продукти згоряння з циліндрів. Здійснюється цей процес за рахунок клапанів, які відкриваються і закриваються в певний проміжок часу на різних етапах роботи двигуна.

Механізм газорозподілу складається також з безлічі складових, до них відносяться такі елементи як:

• Розподільний вал. Залежно від конкретного двигуна распредвал може бути один або їх може бути два на кожен ряд циліндрів.
• Клапана, які діляться на впускні і випускні.
• Різні деталі приводу клапанів і елементів газорозподільного механізму.

Механізм газорозподілу приводиться в дію від коленвала, пов'язаний з розподільчим за допомогою ременя або ланцюга, який при обертанні за допомогою передавальних систем і натискає на клапана, тим самим змушуючи їх в потрібний момент відкриватися і закриватися. Все це кріпиться на спеціальному майданчику головки блоку циліндрів. ГБЦ ж приєднується до блоку циліндрів за допомогою особливих гвинтів і спеціальної сполучної прокладки.

Система харчування

Робота системи харчування полягає в створенні горючої суміші шляхом змішування повітря з паливом в певних пропорціях, оптимальних для роботи двигуна.

1. У карбюраторних моторах процес змішування протікає в самому карбюраторі за рахунок різниці тиску, що виникає при роботі поршня в циліндрі. Потім дана суміш потрапляє в робочі камери циліндрів через впускний колектор і клапани.
2. В інжекторних ДВЗ процес приготування паливної суміші відбувається у впускному колекторі (трапляються й винятки). У двигунах цієї конструкції паливо під високим тиском впорскується в колектор через такі елементи як форсунки, після чого і відбувається змішування бензину з повітрям.

На відміну від карбюраторного двигуна, насос якого є механічним, в инжекторной системі встановлений електричний. Він дозволяється забезпечити потрібний тиск в системі при подачі бензину. Весь цей процес контролюється електронною системою автомобіля. Шляхом збору інформації з безлічі датчиків комп'ютер вирішує, в який момент слід зробити подачу бензину. Одночасно з цим відкривається потрібний клапан, і готова паливна суміш подається в циліндр.

Система запалювання

Система запалювання передбачена в конструкціях тільки бензинових ДВС. Робота даної системи полягає в підпал паливної суміші в камері згоряння. Відбувається це дію в певний проміжок часу за допомогою свічки запалювання. Між електродами свічки проскакує електрична іскра, яка і запалює горючу суміш в потрібний момент.

У дизельних же двигунах системи запалювання просто немає, оскільки паливо в ДВС цієї конструкції самозаймається за рахунок стиснення. Замість свічки в них встановлена ​​форсунка високого тиску, яка впорскує дизельне паливо під високим тиском прямо в циліндр. Причому це відбувається в той момент, коли повітря в циліндрі вже стиснутий і розігрітий порядку до 700 градусів. Саме при цій температурі дизпаливо здатне самозайматися, що і відбувається практично відразу після його впорскування в циліндр.

Вихлопна система

Вихлопна система служить для відводу відпрацьованих газів з камери згоряння назовні. В першу чергу відпрацьовані гази потрапляють з головки блоку циліндрів в випускний колектор. Він збирає гази з кожного циліндра індивідуально і направляє їх в одну трубу.

Далі відпрацьовані гази проходять через каталітичний нейтралізатор, де шкідливі гази перетворюються в менш небезпечні. Хоча його може і не бути, якщо автомобіль досить старий. Тоді гази надходять відразу в глушник, який зменшує шум вихлопу, після чого вони просто виходять через вихлопну трубу.

Варто відзначити, що вихлопна труба зазвичай розташовується в задній частині автомобіля, оскільки саме звідти вихлопні гази мають найменше шансів потрапити в салон.

Система змазки

Отже, ми з вами познайомилися з двома механізмами, які застосовуються в автомобільному двигуні, це кривошипно-шатунний і механізм газорозподілу. Варто звернути увагу на те, що деталі цих механізмів стикаються один з одним і рухаються відносно один одного. Як відомо зі шкільного курсу фізики, що труться деталі призводять до зносу один одного, тобто вони просто зношуються і для того щоб знизити знос, як правило, використовують змащувальні засоби. В автомобільних двигунах для змащування деталей, зниження їх зносу і зменшення сили тертя між деталями для збільшення ККД мотора застосовується система мастила.

На цій схемі ми бачимо частина системи змащення, внизу розташовується так званий картер, це якийсь піддон в якому знаходиться мастило. В першу чергу масло під тиском подається в масляний фільтр, там очищається і по одним каналам потрапляє до корінних і шатунних підшипників колінчастого вала. За іншими каналами масло підводиться в газорозподільний механізм, оскільки распредвал також відчуває тертя і відповідно повинен змазуватися.

Після того як масло зробило свою справу, змастив всі необхідні деталі, воно стікає по каналах назад в піддон. Таким чином, відбувається круговорот, що сходить масло через сітку потрапляє в масляний насос, потім в фільтр, після в систему змащення, повертається в картер і знову по колу.

Варто зазначити, якщо з якихось причин масло не може потрапити в фільтр, то при перевищенні тиску певного значення відкривається редукційний клапан і зайве масло стікає назад в піддон, що запобігає поломку масляного насоса. Також на деяких потужних моторах в системі передбачаються ще й радіатори для того, щоб це моторне масло охолоджувати.

Система охолодження

Як відомо під час роботи ДВС виділяється велика кількість тепла. Циліндр двигуна може нагрітися до декількох сотень градусів. Тому для того щоб відвести зайве тепло від самих розігріваються деталей застосовується система охолодження двигуна.

Для цього в автомобільних моторах передбачені спеціальні порожнини, які заповнені рідиною, що охолоджує. І ось ця рідина, рухаючись по системі охолодження, примусово омиває стінки циліндрів і інші найбільш гарячі елементи, відбираючи у них тепло.

Практично у всіх сучасних ДВС встановлена ​​система охолодження рідинного типу, яка складається з наступних елементів:

• Радіатор з вентилятором системи охолодження;
• термостата;
• Водяної помпи;
• Розширювального бачка;
• Радіатора і вентиляторів системи опалення салону;
• Термодатчика.

Принцип роботи системи охолодження на всіх двигунах приблизно однаковий. В цілому працює система в двох режимах:

1. До температури спрацьовування термостата. Коли охолоджуюча рідина в системі тече по малому колу, протікає лише в самому двигуні.
2. Вище температурного порога спрацьовування термостата. Коли температура охолоджуючої рідини перевищує заданий температурний поріг, при якому спрацьовує термостат. При цьому внутрішні канали системи охолодження переключаються, і рідина починає текти по великому колу, зокрема через радіатор охолодження.

Температура спрацьовування термостата, як правило, становить близько 90 градусів. На різних моделях автомобілів це значення може трохи відрізнятися. Таким чином, дана система не дозволяє двигуну перегрітися, відводячи тепло від найгарячіших елементів і підтримуючи оптимальну температуру роботи мотора.

Такти роботи двигуна внутрішнього згоряння

Тактом називають процес, який відбувається в циліндрі за один рух поршня в нижню або верхню мертву точку, а суму цих тактів, як правило, називають робочим циклом ДВС. Як вже було сказано вище, бувають двотактні і чотиритактні двигуни.

чотиритактний ДВС

Якщо ДВС здійснює чотири етапи робочого циклу, то двигун називають чотиритактним. Давайте розберемо кожен такт даного типу двигуна більш детально.

1. Перший такт назівається "впуск". ВІН супроводжується Утворення горючої суміші з Надходить паливо и Повітря. Далі відбувається подача горючої суміші в камеру згоряння через впускні клапани за рахунок зниженя тиску в ціліндрі, коли поршень рухається вниз.
2. Другий такт візначається як "стисненого". У цею момент впускні клапани закрівається, и поршень піднімається у верхню мертву точку, стіскаючі паливо. Таким чином, Перші два такту віробляють один поворот коленвала.
3. Третій такт має назви "робочий ХІД". Паливо підпалюється іскрою від системи запалювання, або воно впорскується і самозаймається від стиснення в разі дизельного ДВС. Після чого в камері згоряння відбувається займання горючої суміші з утворенням великої кількості продуктів розпаду. Завдяки цьому явищу тиск в циліндрі різко збільшується, опускаючи при цьому поршень в низ. Такий рух поршня запускає другий оборот коленвала.
4. Останній такт називається "випуск". Даний процес супроводжується відкриттям випускного клапана, після чого поршень знову піднімається вгору і вихлопні гази просто виводяться з камери циліндра через відкритий клапан.

Робочий цикл чотиритактного ДВС, завдяки руху поршнів в моторі, дозволяє зробити два оберти колінчастого вала, які в кінцевому підсумку і перетворюються в обертання коліс.

двотактний мотор

У двотактних же моторах, повний робочий цикл протікає всього за два етапи роботи поршня, званих:

1. стиснення;
2. Робочий Хід.

Такт "стиснення" починається з руху поршня з нижнього положення у верхнє. У цей момент відбувається єдиний процес газообміну, званий продувкою, при якому закривається спочатку продувні, а потім і випускний отвір. Далі відбувається процес стиснення паливної суміші поршнем. Одночасно з цим в картері під поршнем створюється розрядження, завдяки цьому через відкритий впускний клапан в кривошипну камеру подається паливна суміш.

Такт "робочий хід" бере свій початок вже з верхнього положення поршня, коли стиснута горюча суміш запалюється від іскри. Після цього відбувається розширення згорає палива, і поршень починає рухатися в низ. Цією дією поршень також створює тиск в картері під кривошипної парою і тим самим закриває впускний клапан, не дозволяючи газам потрапити назад у впускний колектор.

Після того як поршень досягне випускного отвору, тиск газів в циліндрі почне знижуватися, вихлопні гази спрямовуються на випуск. Опускаючись все нижче, поршень відкриває продувні отвір, і паливна суміш під тиск переміщується в циліндр, витісняючи залишки вихлопних газів. Далі цикл повторюється знову.

Це все що ми хотіли сказати з даного питання, тепер ви знаєте, як працює ДВС, що це таке в машині і з чого він складається. Сподіваємося, що даний матеріал виявився для вас корисним. Будемо раді побачити вашу думку в коментарях.