Описание на работата на двигателя с вътрешно горене. Как работи и как работи двигател с вътрешно горене

Към днешна дата двигател вътрешно горене(ICE)или както се нарича още "аспириран" - основният тип двигател, който се използва широко в автомобилната индустрия. Какво е DVS? Това е многофункционална термична единица, която с помощта на химични реакции и законите на физиката преобразува химическата енергия на горивната смес в механична сила (работа).

Двигателите с вътрешно горене се делят на:

  1. Бутален двигател.
  2. Ротационно-бутален двигател.
  3. Газотурбинен двигател.

Буталният двигател с вътрешно горене е най-популярен сред горните двигатели, той спечели световно признание и е лидер в автомобилната индустрия в продължение на много години. Предлагам да разгледаме устройството по-подробно ЛЕД, както и принципа на неговата работа.

Предимствата на буталния двигател с вътрешно горене включват:

  1. Универсалност (прилагане на различни превозни средства).
  2. Високо ниво на живот на батерията.
  3. Компактни размери.
  4. Приемлива цена.
  5. Възможност за бързо стартиране.
  6. Леко тегло.
  7. Възможност за работа с различни видове гориво.

В допълнение към "плюсовете", той има двигател с вътрешно горене и редица сериозни недостатъци, включително:

  1. Висока скорост на коляновия вал.
  2. Голямо ниво на шум.
  3. Твърде много токсичност в отработените газове.
  4. Ниска ефективност (коефициент на ефективност).
  5. Малък сервизен ресурс.

Двигатели с вътрешно горенесе различават по вид гориво, те са:

  1. Бензин.
  2. дизел.
  3. Както и газ и алкохол.

Последните две могат да се нарекат алтернативни, тъй като днес те не се използват широко.

Двигателят с вътрешно горене на базата на алкохол, работещ с водород, е най-обещаващият и екологичен, той не отделя в атмосферата вредния "CO2", който се съдържа в отработените газове на буталните двигатели с вътрешно горене.

Буталния двигател с вътрешно горене се състои от следните подсистеми:

  1. Колянов механизъм (KShM).
  2. всмукателна система.
  3. Горивна система.
  4. Система за смазване.
  5. Система за запалване (при бензинови двигатели).
  6. Система за дипломиране.
  7. Охладителна система.
  8. Контролна система.

Корпусът на двигателя се състои от няколко части, които включват: цилиндров блок, както и цилиндрова глава (цилиндрова глава). Задачата на коляновия вал е да преобразува възвратно-постъпателните движения на буталото във въртеливи движения на коляновия вал. Газоразпределителният механизъм е необходим на двигателя с вътрешно горене, за да осигури навременното поемане на гориво-въздушната смес в цилиндрите и същото навременно изпускане на отработените газове.

Всмукателната система служи за своевременно подаване на въздух към двигателя, който е необходим за образуването на гориво-въздушна смес. Горивната система доставя гориво към двигателя, като в тандем тези две системи работят за образуване на гориво-въздушна смес, след което се подава през системата за впръскване в горивната камера.

Запалването на сместа гориво-въздух възниква поради системата за запалване (в бензиновите ICE), в дизеловите двигатели запалването възниква поради компресия на сместа и подгревни свещи.

Системата за смазване, както подсказва името, се използва за смазване на триещите се части, като по този начин намалява тяхното износване, увеличава експлоатационния им живот и по този начин премахва температурата от техните повърхности. Охлаждането на нагретите повърхности и части се осигурява от охладителната система, тя премахва температурата с помощта на охлаждаща течност през своите канали, които, преминавайки през радиатора, охлаждат и повтарят цикъла. Изпускателната система осигурява отстраняването на изгорелите газове от цилиндрите с ICE, чрез които е част от тази система, намалява шума, придружен от емисиите на газове и тяхната токсичност.

Система за управление на двигателя (в модерни моделиелектронният блок за управление (ECU) или бордовият компютър е отговорен за това) е необходимо за електронно управлениевсички гореописани системи и осигуряване на техния синхрон.

Как работи двигател с вътрешно горене?

Принципът на работа на двигателя с вътрешно горенесе основава на ефекта на топлинното разширение на газовете, което възниква по време на изгарянето на сместа гориво-въздух, поради което буталото се движи в цилиндъра. Работният цикъл на двигател с вътрешно горене се извършва в два оборота на коляновия вал и се състои от четири цикъла, откъдето идва и името - четиритактов двигател.

  1. Първият удар е входът.
  2. Второто е компресията.
  3. Третият е работният процес.
  4. Четвърто издание.

При първите два такта - всмукателен и работен, то се движи надолу, при другите два компресионен и изпускателен - буталото се движи нагоре. Работният цикъл на всеки от цилиндрите е конфигуриран по такъв начин, че да не съвпада във фаза, това е необходимо, за да се осигури еднаква работа на двигателя с вътрешно горене. В света има и други двигатели, чийто работен цикъл се извършва само в два цикъла - компресия и такт на мощност, този двигател се нарича двутактов.

На всмукателния ход горивната система и всмукателният отвор образуват гориво-въздушна смес, която се образува във всмукателния колектор или директно в горивната камера (всичко зависи от вида на конструкцията). Във всмукателния колектор при централно и разпределено впръскване на бензинови двигатели с вътрешно горене. В горивната камера при директно впръскване на бензинови и дизелови двигатели. Горивно-въздушната смес или въздухът по време на отварянето на входящите синхронизиращи клапани се подава към горивната камера поради вакуума, който възниква по време на движението надолу на буталото.

Всмукателните клапани се затварят при такта на компресия, след което въздушно-горивната смес в цилиндрите на двигателя се компресира. По време на такта "power stroke" сместа се запалва принудително или се запалва спонтанно. След запалване в камерата възниква голямо налягане, което се създава от газове, това налягане действа върху буталото, което няма друг избор, освен да започне да се движи надолу. Това движение на буталото, в близък контакт с коляновия механизъм, задвижва коляновия вал, който от своя страна генерира въртящ момент, който задвижва колелата на автомобила.

Тактът на "отработените газове", след което изгорелите газове освобождават горивната камера и след това изпускателната система, оставяйки охладена и частично почистена в атмосферата.

Кратко обобщение

След като сме обмислили принцип на работа на двигател с вътрешно горенеможете да разберете защо двигателят с вътрешно горене има ниска ефективност, която е около 40%. Докато в един цилиндър се извършва полезно действие, останалите цилиндри, грубо казано, не работят, осигурявайки работата на първия с цикли: всмукване, компресия, изпускане.

Това е всичко за мен, надявам се, че разбирате всичко, след като прочетете тази статия, можете лесно да отговорите на въпроса какво е двигател с вътрешно горене и как работи двигателят с вътрешно горене. Благодаря за вниманието!

От около сто години навсякъде по света основният двигател на автомобили и мотоциклети, трактори и комбайни и друга техника е двигател с вътрешно горене. Идвайки в началото на двадесети век, за да замени двигателите с външно горене (парни), той остава най-рентабилният тип двигател през двадесет и първи век. В тази статия ще разгледаме подробно устройството, принципа на работа различни видове ICE и неговите основни спомагателни системи.

Определение и общи характеристики на двигателя с вътрешно горене

Основната характеристика на всеки двигател с вътрешно горене е, че горивото се запалва директно в работната му камера, а не в допълнителни външни носители. По време на работа химическата и топлинната енергия от изгарянето на горивото се преобразува в механична работа. Принципът на работа на двигателя с вътрешно горене се основава на физическия ефект на топлинното разширение на газовете, което се образува по време на изгарянето на гориво-въздушната смес под налягане вътре в цилиндрите на двигателя.

Класификация на двигателите с вътрешно горене

В процеса на еволюция на двигателите с вътрешно горене, следните видове двигатели са доказали своята ефективност:

  • буталоДвигатели с вътрешно горене. При тях работната камера е разположена вътре в цилиндрите, а топлинната енергия се преобразува в механична работа с помощта на колянов механизъм, който предава енергията на движение към коляновия вал. Буталните двигатели са разделени на свой ред на
  • карбуратор, при който въздушно-горивната смес се образува в карбуратора, впръсква се в цилиндъра и се запалва там чрез искра от свещ;
  • инжекция, при който сместа се подава директно във всмукателния колектор, през специални дюзи, под контрол електронен блокуправление, а също така се запалва с помощта на свещ;
  • дизел, при който запалването на сместа въздух-гориво става без свещ, чрез компресиране на въздух, който се нагрява чрез налягане от температура, надвишаваща температурата на горене, и горивото се впръсква в цилиндрите през дюзи.
  • Ротационно буталоДвигатели с вътрешно горене. При двигатели от този тип топлинната енергия се преобразува в механична работа чрез въртене на работните газове на ротор със специална форма и профил. Роторът се движи по "планетарна траектория" вътре в работната камера, която има формата на "осем" и изпълнява функциите както на бутало, така и на синхронизация (газоразпределителен механизъм) и колянов вал.
  • газова турбинаДвигатели с вътрешно горене. При тези двигатели преобразуването на топлинната енергия в механична работа се осъществява чрез въртене на ротора със специални клиновидни лопатки, който задвижва вала на турбината.

Най-надеждните, непретенциозни, икономични по отношение на разхода на гориво и необходимостта от редовна поддръжка са буталните двигатели.

Оборудването с други видове двигатели с вътрешно горене може да бъде включено в Червената книга. В днешно време само Mazda прави автомобили с роторно-бутални двигатели. Експериментална серия от автомобили с газотурбинен двигател беше произведена от Chrysler, но това беше през 60-те години и никой от автомобилните производители не се върна към този въпрос. В СССР танковете Т-80 и десантните кораби "Зубр" бяха оборудвани с газотурбинни двигатели, но по-късно беше решено да се откаже от този тип двигатели. В тази връзка, нека се спрем подробно на "доминираните в света" бутални двигатели с вътрешно горене.

Корпусът на двигателя се комбинира в един организъм:

  • цилиндров блок, вътре в горивните камери на които гориво-въздушната смес се запалва, а газовете от това горене задвижват буталата;
  • колянов механизъм, който предава енергията на движение към коляновия вал;
  • газоразпределителен механизъм, който е предназначен да осигури навременното отваряне / затваряне на клапаните за вход / изход на горимата смес и отработените газове;
  • система за захранване ("впръскване") и запалване ("запалване") на гориво-въздушната смес;
  • система за отстраняване на продуктите от горенето(изгорели газове).

Напречно сечение на четиритактов двигател с вътрешно горене

Когато двигателят се запали, въздушно-горивната смес се впръсква в цилиндрите му през всмукателните клапани и се запалва там от искра на свещ. По време на изгаряне и топлинно разширение на газове от свръхналягане, буталото се задвижва, прехвърляйки механичната работа към въртенето на коляновия вал.

Работата на бутален двигател с вътрешно горене се извършва циклично. Тези цикли се повтарят с честота няколкостотин пъти в минута. Това осигурява непрекъснато транслационно въртене на коляновия вал, излизащ от двигателя.

Нека дефинираме терминологията. Тактът е работен процес, който възниква в двигателя при един ход на буталото, по-точно при едно негово движение в една посока, нагоре или надолу. Цикълът е набор от цикли, които се повтарят в определена последователност. Според броя на ходовете в рамките на един работен цикъл двигателите с вътрешно горене се делят на двутактови (цикълът се осъществява при един оборот на коляновия вал и два хода на буталото) и четиритактови (за два оборота на коляновия вал). и четири бутала). В същото време, както в тези, така и в други двигатели, работният процес протича по следния план: всмукване; компресия; изгаряне; разширяване и освобождаване.

Принципите на работа на двигателя с вътрешно горене

- Принципът на работа на двутактов двигател

Когато двигателят стартира, буталото, увлечено от въртенето на коляновия вал, започва да се движи. Веднага щом достигне долната си мъртва точка (BDC) и продължи да се движи нагоре, гориво-въздушна смес се подава към горивната камера на цилиндъра.

При движението си нагоре буталото го притиска. Когато буталото достигне горната си мъртва точка (TDC), искра от електронната свещ запалва сместа въздух-гориво. Незабавно разширявайки се, изпаренията на горящото гориво бързо тласкат буталото обратно към долната мъртва точка.

По това време се отваря изпускателният клапан, през който горещите отработени газове се отстраняват от горивната камера. След като отново премине ГМТ, буталото възобновява движението си към ГМТ. През това време коляновият вал прави един оборот.

При ново движение на буталото входният канал на гориво-въздушната смес се отваря отново, което замества целия обем отработени газове и целият процес се повтаря отново. Поради факта, че работата на буталото в такива двигатели е ограничена до два удара, то прави много по-малък брой движения за единица време, отколкото при четиритактов двигател. Загубите от триене са сведени до минимум. Отделя се обаче много топлинна енергия и двутактовите двигатели загряват по-бързо и по-силно.

При двутактовите двигатели буталото замества газоразпределителния клапанен механизъм, като по време на движението си в определени моменти отваря и затваря работните всмукателни и изпускателни отвори в цилиндъра. По-лошо, в сравнение с четиритактовия двигател, обменът на газ е основният недостатък на двутактовата ICE система. В момента на отстраняване на отработените газове се губи определен процент не само от работното вещество, но и от мощността.

Областите на практическо приложение на двутактовите двигатели с вътрешно горене са мотопеди и скутери; извънбордови двигатели, косачки, верижни триони и др. технология с ниска мощност.

Тези недостатъци са лишени от четиритактови двигатели с вътрешно горене, които в различни опции, и се монтират на почти всички съвременни автомобили, трактори и друга техника. При тях всмукването / изпускането на горима смес / отработените газове се извършват като отделни работни процеси, а не комбинирани с компресия и разширение, както при двутактовите. С помощта на газоразпределителния механизъм се осигурява механичната синхронизация на работата на всмукателните и изпускателните клапани със скоростта на коляновия вал. При четиритактов двигател впръскването на гориво-въздушната смес става само след пълното отстраняване на отработените газове и затварянето на изпускателните клапани.


Работният процес на двигател с вътрешно горене

Всеки работен ход е един ход на буталото в диапазона от горната до долната мъртва точка. В този случай двигателят преминава през следните фази на работа:

  • Такт първи, вход. Буталото се движи от горна мъртва точка към долна мъртва точка. По това време в цилиндъра възниква вакуум, всмукателният клапан се отваря и навлиза гориво-въздушната смес. В края на всмукването налягането в кухината на цилиндъра е в диапазона от 0,07 до 0,095 MPa; температура - от 80 до 120 градуса по Целзий.
  • Такт две, компресия. Когато буталото се движи от долната към горната мъртва точка и всмукателните и изпускателните клапани са затворени, горимата смес се компресира в кухината на цилиндъра. Този процес е придружен от повишаване на налягането до 1,2-1,7 MPa, а температурата - до 300-400 градуса по Целзий.
  • Трети такт, разширение. Горивно-въздушната смес се запалва. Това е придружено от освобождаване на значително количество топлинна енергия. Температурата в кухината на цилиндъра рязко се повишава до 2,5 хиляди градуса по Целзий. Под налягане буталото се движи бързо до долната си мъртва точка. Индикаторът за налягане в този случай е от 4 до 6 MPa.
  • Такт четвърти, бр. По време на обратното движение на буталото до горната мъртва точка се отваря изпускателният клапан, през който отработените газове се изтласкват от цилиндъра в изпускателната тръба и след това в околен свят. Индикаторите за налягане в крайния етап на цикъла са 0,1-0,12 MPa; температура - 600-900 градуса по Целзий.

Спомагателни системи на двигателя с вътрешно горене

Системата за запалване е част от електрическото оборудване на машината и е проектирана да осигури искра, запалвайки гориво-въздушната смес в работната камера на цилиндъра. Компонентите на системата за запалване са:

  • Източник на сила. По време на стартиране на двигателя това е акумулаторна батерия, а по време на работа - генератора.
  • Превключвател или ключ за запалване. Преди това беше механично, а през последните години все по-често и електрическо контактно устройство за подаване на електрическо напрежение.
  • Енергиен запас. Бобината или автотрансформаторът е устройство, предназначено да съхранява и преобразува достатъчно енергия, за да предизвика желания разряд между електродите на запалителната свещ.
  • Разпределител на запалването (разпределител). Устройство, предназначено да разпространява импулс с високо напрежение по протежение на проводниците, водещи до свещите на всеки от цилиндрите.

ICE система за запалване

- всмукателна система

Системата за всмукване на ICE е проектирана занепрекъснато картотекиране в мотораатмосферен въздух,за смесването му с гориво и приготвяне на горима смес. Трябва да се отбележи, че в карбураторните двигатели от миналото всмукателната система се състои от въздуховод и въздушен филтър. И това е. Съставът на всмукателната система на съвременните автомобили, трактори и друго оборудване включва:

  • всмукване на въздух. Това е разклонителна тръба с форма, удобна за всеки конкретен двигател. Чрез него се засмуква атмосферен въздух в двигателя, чрез разликата в налягането в атмосферата и в двигателя, където се получава вакуум при движение на буталата.
  • Въздушен филтър. Това е консуматив, предназначен за почистване на постъпващия в мотора въздух от прах и твърди частици, тяхното задържане върху филтъра.
  • дроселна клапа. Въздушен клапан, предназначен да регулира подаването на желаното количество въздух. Механично се активира чрез натискане на педала на газта и в модерна технология- с помощта на електрониката.
  • Всмукателен колектор. Разпределя въздушния поток през цилиндрите на двигателя. За да се даде желаното разпределение на въздушния поток, се използват специални всмукателни клапи и вакуумен усилвател.

Горивната система, или системата за захранване на двигателя с вътрешно горене, е "отговорна" за непрекъснатото доставка на горивоза образуване на гориво-въздушна смес. Горивната система включва:

  • Резервоар за гориво- контейнер за съхранение на бензин или дизелово гориво, с устройство за поемане на гориво (помпа).
  • Горивопроводи- набор от тръби и маркучи, през които неговата "храна" влиза в двигателя.
  • Смесващо устройство, т.е. карбуратор или инжектор- специален механизъм за подготовка на гориво-въздушната смес и нейното впръскване в двигателя с вътрешно горене.
  • Електронен блок за управление(ECU) образуване и впръскване на смес - в инжекционните двигатели това устройство е „отговорно“ за синхронна и ефективна работа по образуването и подаването на горима смес към двигателя.
  • Горивна помпа - електрическо устройствоза изпомпване на бензин или дизелово гориво в горивната линия.
  • Горивният филтър е консуматив за допълнително пречистване на горивото при транспортирането му от резервоара до двигателя.


Схема на горивната система на ICE

- Система за смазване

Целта на системата за смазване на ICE е намаляване на триенетои разрушителния му ефект върху части; отвличанечасти от излишъка топлина; отстраняванепродукти сажди и износване; защитаметал против корозия. Системата за смазване на двигателя включва:

  • Маслен съд- резервоар за съхранение на двигателно масло. Нивото на маслото в картера се контролира не само от специална пръчка, но и от сензор.
  • Маслена помпа- изпомпва масло от картера и го доставя до необходимите части на двигателя чрез специални пробити канали - "линии". Под въздействието на гравитацията маслото се стича от смазаните части обратно в масления съд, натрупва се там и цикълът на смазване се повтаря отново.
  • Маслен филтърулавя и премахва твърди частици от двигателното масло, образувани от сажди и продукти от износване на части. Филтърният елемент винаги се заменя с нов при всяка смяна на двигателното масло.
  • Маслен радиаторПредназначен за охлаждане на двигателно масло с помощта на течност от охладителната система на двигателя.

Изпускателната система на двигателя с вътрешно горене служи за премахванеизразходвани газовеи намаляване на шумадвигателна работа. В съвременната технология изпускателната система се състои от следните части (по реда на отработените газове, напускащи двигателя):

  • Изпускателен колектор.Това е тръбна система от топлоустойчив чугун, която приема горещите изгорели газове, заглушава първичния им трептителен процес и ги изпраща по-нататък към изпускателната тръба.
  • Даунпайп- извит газов изход, изработен от огнеупорен метал, популярно наричан "панталони".
  • Резонатор, или на популярен език „банката“ на ауспуха е контейнер, в който се отделят изгорелите газове и се намалява скоростта им.
  • Катализатор- устройство, предназначено за пречистване на отработените газове и тяхното неутрализиране.
  • Заглушител- контейнер с комплекс от специални прегради, предназначени многократно да променят посоката на газовия поток и съответно нивото на шума им.


Изпускателна система

- Охладителна система

Ако мотопеди, скутери и евтини мотоциклети все още използват система за охлаждане на двигателя с въздушно охлаждане - с насрещен въздушен поток, тогава, разбира се, това не е достатъчно за по-мощно оборудване. Тук влиза в действие системата за течно охлаждане. за абсорбиране на излишната топлинапри мотора и намаляване на топлинните натоварваниявърху неговите детайли.

  • РадиаторОхладителната система се използва за освобождаване на излишната топлина в околната среда. Състои се от голям брой извити алуминиеви тръби, с ребра за допълнително разсейване на топлината.
  • Вентилаторпредназначени да засилят охлаждащия ефект върху радиатора от насрещния въздушен поток.
  • Водна помпа(помпа) - "задвижва" охлаждащата течност в "малките" и "големите" кръгове, осигурявайки нейната циркулация през двигателя и радиатора.
  • Термостат- специален клапан, който осигурява оптимална температура на охлаждащата течност, като я стартира в "малък кръг", заобикаляйки радиатора (когато двигателят е студен) и в "голям кръг", през радиатора - когато двигателят е топъл.

Координираната работа на тези спомагателни системи осигурява максимална ефективност на двигателя с вътрешно горене и неговата надеждност.

В заключение трябва да се отбележи, че в обозримо бъдеще не се очаква да се появят достойни конкуренти на двигателя с вътрешно горене. Има всички основания да се твърди, че в своята съвременна, подобрена форма, той ще остане доминиращият тип двигател във всички сектори на световната икономика за няколко десетилетия напред.


Съвременният двигател с вътрешно горене е далеч от своите предци. Той стана по-голям, по-мощен, по-екологичен, но в същото време принципът на работа, структурата на двигателя на автомобила, както и основните му елементи, останаха непроменени.

Двигателите с вътрешно горене, широко използвани в автомобилите, са от бутален тип. Този тип двигател с вътрешно горене получи името си поради принципа на работа. Вътре в двигателя има работна камера, наречена цилиндър. Изгаря работната смес. Когато сместа от гориво и въздух се изгори в камерата, налягането, което възприема буталото, се увеличава. Движейки се, буталото преобразува получената енергия в механична работа.

Как е двигателят с вътрешно горене

Първите бутални двигатели имаха само един цилиндър с малък диаметър. В процеса на разработка, за да се увеличи мощността, първо се увеличи диаметърът на цилиндрите, а след това и техният брой. Постепенно двигателите с вътрешно горене придобиха познатата ни форма. Мотор модерен автомобилможе да има до 12 цилиндъра.

Съвременният ICE се състои от няколко механизма и спомагателни системи, които за по-лесно възприемане са групирани, както следва:

  1. KShM - колянов механизъм.
  2. Време - механизъм за регулиране на времето на клапана.
  3. Система за смазване.
  4. Охладителна система.
  5. Система за подаване на гориво.
  6. Изпускателна система.

ICE системите включват също електрически системи за стартиране и управление на двигателя.

KShM - колянов механизъм

KShM е основният механизъм на буталния двигател. Той изпълнява основна работа- преобразува Термална енергияв механични. Механизмът се състои от следните части:

  • Цилиндров блок.
  • Цилиндрична глава.
  • Бутала с щифтове, пръстени и биели.
  • Колянов вал с маховик.



Време - газоразпределителен механизъм

За влизане в цилиндъра точно количествогориво и въздух, а продуктите от горенето са отстранени от работната камера навреме, двигателят с вътрешно горене има механизъм, наречен газоразпределение. Той отговаря за отварянето и затварянето на всмукателните и изпускателните клапани, през които горивната смес гориво-въздух навлиза в цилиндрите и се отстраняват отработените газове. Частите за синхронизация включват:

  • Разпределителен вал.
  • Входни и изходящи вентили с пружини и направляващи втулки.
  • Части за задвижване на клапана.
  • Елементи за задвижване на времето.

Времето се задвижва от коляновия вал на двигателя на автомобила. С помощта на верига или колан въртенето се предава на разпределителен валкойто с помощта на гърбици или кобилици чрез тласкачи притиска всмукателния или изпускателния клапан и на свой ред ги отваря и затваря

В зависимост от дизайна и броя на клапаните, на двигателя могат да бъдат монтирани един или два разпределителни валовеза всеки ред цилиндри. При система с два вала всеки вал е отговорен за работата на собствената си серия клапани - всмукателни или изпускателни. Дизайнът с един вал има английско име SOHC (единичен горен разпределителен вал). Системата с двоен вал се нарича DOHC (двоен разпределителен вал над главата).

По време на работа на двигателя неговите части влизат в контакт с горещи газове, които се образуват при изгарянето на гориво-въздушната смес. За да не се срутят частите на двигателя с вътрешно горене поради прекомерно разширение при нагряване, те трябва да бъдат охладени. Можете да охладите двигателя на автомобила с въздух или течност. Съвременните двигатели, като правило, имат схема за течно охлаждане, която се формира от следните части:

  • Охлаждаща риза на двигателя
  • помпа (помпа)
  • Термостат
  • Радиатор
  • Вентилатор
  • Разширителен съд

Охладителната риза на двигателите с вътрешно горене се формира от кухини вътре в BC и главата на цилиндъра, през които циркулира охлаждащата течност. Той премахва излишната топлина от частите на двигателя и я пренася към радиатора. Циркулацията се осигурява от помпа, задвижвана от ремък от коляновия вал.

Термостатът осигурява необходимото температурен режимавтомобилен двигател, пренасочване на потока течност в радиатора или заобикаляйки го. Радиаторът от своя страна е предназначен да охлажда нагрятата течност. Вентилаторът подобрява въздушния поток, като по този начин повишава ефективността на охлаждане. За съвременните двигатели е необходим разширителен резервоар, тъй като използваните охлаждащи течности се разширяват значително при нагряване и изискват допълнителен обем.


Система за смазване на двигателя

Във всеки двигател има много движещи се части, които трябва постоянно да се смазват, за да се намалят загубите на мощност при триене и да се избегне повишено износване и задръстване. За това има система за смазване. По пътя с негова помощ се решават още няколко задачи: защита на частите на двигателя с вътрешно горене от корозия, допълнително охлаждане на частите на двигателя и отстраняване на продуктите от износване от точките на контакт на триещите се части. Системата за смазване на автомобилен двигател се формира от:

  • Маслен картер (картер).
  • Помпа за подаване на масло.
  • Маслен филтър с .
  • Нефтопроводи.
  • Пръчка за измерване на маслото (индикатор за нивото на маслото).
  • Индикатор за налягане в системата.
  • Гърловина за пълнене на масло.

Помпата взема масло от масления картер и го доставя към маслопроводите и каналите, разположени в BC и главата на цилиндъра. Чрез тях маслото навлиза в точките на контакт на триещите се повърхности.

Система за захранване

Захранващите системи за двигатели с вътрешно горене с искрово запалване и запалване чрез компресия се различават една от друга, въпреки че имат редица общи елементи. Често срещани са:

  • Резервоар за гориво.
  • Сензор за нивото на горивото.
  • Горивни филтри - груби и фини.
  • Горивни тръбопроводи.
  • Всмукателен колектор.
  • Въздушни тръби.
  • Въздушен филтър.

И двете системи имат горивни помпи, горивни релси, горивни инжектори, но поради различни физични свойствабензин и дизелово гориво, техният дизайн има значителни разлики. Принципът на захранване е същият: горивото от резервоара се подава през филтрите през филтрите в горивната релса, от която влиза в инжекторите. Но ако при повечето бензинови двигатели с вътрешно горене дюзите го подават във всмукателния колектор на двигателя на автомобила, то при дизеловите двигатели той се подава директно в цилиндъра и вече там се смесва с въздуха. Частите, които пречистват въздуха и го подават към цилиндрите - въздушният филтър и тръбите - също принадлежат към горивната система.

Изпускателна система

Изпускателната система е предназначена за отстраняване на отработените газове от цилиндрите на автомобилен двигател. Основните детайли, неговите компоненти:

  • Изпускателен колектор.
  • Всмукателна тръба на ауспуха.
  • Резонатор.
  • Заглушител.
  • Изпускателната тръба.

В съвременните двигатели с вътрешно горене изпускателната структура е допълнена с устройства за неутрализиране на вредните емисии. Състои се от каталитичен конвертор и сензори, които комуникират с блока за управление на двигателя. Изгорелите газове от изпускателния колектор през изпускателната тръба влизат в каталитичния конвертор, след това през резонатора в ауспуха. След това те се изпускат в атмосферата през изпускателната тръба.

В заключение е необходимо да се спомене системата за стартиране и управление на двигателя на автомобила. Те са важна част от двигателя, но трябва да се разглеждат заедно с електрическата система на автомобила, която е извън обхвата на тази статия за вътрешните части на двигателя.

Принципите на работа на най-простия двигател с вътрешно горене

Тази статия ще обсъди принципите на работа на най-простия едноцилиндров двигател с вътрешно горене. Този двигател е взет заради простотата на концепцията за физически процеси, за да се разбере как работят всички такива двигатели. Всъщност всичко е много по-сложно, всеки процес има толкова много характеристики, че дори специалистите, които познават добре работата на двигателя, често имат спорове по много въпроси. Но всички бензинови двигатели (двигатели с принудително запалване) работят на базата на принципи, описани за първи път от немския инженер Ото.

Двигателят е необходим, за да осигури на автомобила (ако не е стационарен двигател) механична енергия. Двигателят създава тази енергия. Но от училищния курс по физика е известно, че енергията не възниква от нищото и не изчезва безследно. Какъв е източникът на механична енергия, произведена от двигателя, каква енергия преобразува в механична? Източникът на енергия на двигателя с вътрешно горене е енергията на междумолекулните връзки на въглеводородните горива, които изгарят в цилиндрите на двигателя. При изгарянето на въглеводородните горива тези връзки се разкъсват с голямо отделяне на топлинна енергия, която двигателят преобразува в механична енергия под формата на въртеливо движение.

Химичните реакции, протичащи по време на изгарянето на гориво, изискват окислител. За това се използва кислородът, съдържащ се в околния въздух. Въздухът е смес от газове, кислородът в тази смес е приблизително 21%. В цилиндрите на двигателя гори смес от гориво и въздух. В идеалния случай всички въглеводородни молекули, доставени в цилиндъра, когато се изгорят, се комбинират с всички кислородни молекули, доставени в цилиндъра по време на един работен цикъл. Тоест след процеса на горене в цилиндъра на двигателя не трябва да остава нито една молекула гориво, нито една свободна молекула кислород.

Химични реакции, при които всички активни веществасе наричат ​​стехиометрични. По време на стехиометричния процес трябва да се използват приблизително 14,7 килограма въздух, за да се изгорят напълно всички молекули на 1 килограм гориво. Това е идеален процес, но в действителност, когато двигателят работи в различни режими, е доста трудно да се осигури, особено след като в някои режими двигателят ще работи стабилно само ако сместа се различава от стехиометричната.

След като разбрахме откъде идва механичната енергия, нека започнем да изучаваме принципите на работа на двигателя. Както беше отбелязано по-рано, тук ще бъде разгледана работата на четиритактов двигател с вътрешно горене, работещ по цикъла на Ото. Основната характеристика на цикъла на Ото може да се нарече фактът, че преди запалването сместа въздух-гориво е предварително компресирана и сместа се запалва от външен източник - в съвременните двигатели само с помощта на електрическа искра.

По време на формирането и развитието на двигателя с вътрешно горене бяха изобретени много различни конструкции и, разбира се, двигател, работещ на принципите на цикъла на Ото, далеч не беше единственият. От двигателите с възвратно-постъпателно движение на буталото може да се нарече двигател с цикъл на Аткинсън, а от двигателите с кръгово движение на буталото най-известен е ротационният бутален двигател Wankel. Съществува голям бройкато цяло екзотични дизайни. Но не всички те са получили широко практическо приложение. Повече от 99,9% от използваните в момента двигатели с вътрешно горене работят по цикъла на Ото (в тази статия ще бъдат включени дизеловите двигатели), които от своя страна се разделят на двигатели с електрическо запалване на сместа и дизелови двигатели с компресионно запалване на сместа.

Принципите на работа на такива двигатели ще бъдат обсъдени в тази статия.

Както бензиновите, така и дизеловите двигатели могат да бъдат не само четиритактови, но и двутактови. В момента двутактовите двигатели не се използват в автомобила, така че те няма да бъдат разглеждани в тази глава.

Преди да разгледаме принципите на работа на двигателя, нека разгледаме от какви основни части се състои.

Основните детайли на най-простия двигател с вътрешно горене

  1. Цилиндър.
  2. бутало.
  3. Горивната камера.
  4. Свързващ прът.
  5. Колянов вал.
  6. входен канал.
  7. Смукателен клапан.
  8. всмукателен разпределителен вал.
  9. изходен канал.
  10. Изпускателен клапан.
  11. Изпускателен разпределителен вал.
  12. Свещ.
  13. Горивен инжектор (не е показан).
  14. Маховик на двигателя (не е показан).

1. Цилиндър - основата на двигателя, именно в него протича процесът на изгаряне на горивото, цилиндърът е водещият елемент за движението на буталото.

2. бутало - част, движеща се в цилиндър под въздействието на разширяващи се газове или под въздействието на колянов механизъм. Условно приемаме, че плъзгащото съединение между буталото и стените на цилиндъра е абсолютно херметично, т.е. през това съединение не могат да изтичат газове.

3. Горивната камера - пространството над буталото, когато буталото е в най-високата точка на своя ход (TDC).

4. мотовилка - това е прът, който предава сила от буталото към коляновия вал и, обратно, от коляновия вал към буталото.

5. Колянов вал - служи за преобразуване на възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо, именно това движение е най-удобно за използване.

6. вход - каналът, през който въздушно-горивната смес навлиза в цилиндъра на двигателя.

7. Смукателен клапан - свързва входния канал към цилиндъра на двигателя. Условно приемаме, че в затворено състояние клапанът е напълно запечатан, а в отворено състояние не се съпротивлява на преминаването на въздушно-горивната смес в цилиндъра на двигателя.

8. всмукателен разпределителен вал – отваря и затваря входящия вентил в точното време.

9. изходен канал - каналът, през който изгорелите газове се отвеждат от двигателя в атмосферата.

10. Изпускателен клапан - свързва изпускателния канал с цилиндъра на двигателя. Условно приемаме, че в затворено състояние клапанът е напълно запечатан, а в отворено състояние не се съпротивлява на преминаването на изгорелите газове от цилиндъра на двигателя.

11. изпускателен разпределителен вал – отваря и затваря изпускателния клапан в точното време.

12. Свещ - служи за запалване на сгъстената горивно-въздушна смес в необходимото време.

13. Горивна горелка - служи за пръскане на гориво във въздуха, влизащ в цилиндъра на двигателя.

14. маховик на двигателя - служи за необходимото движение на буталото поради силите на инерцията по време на всички ходове, с изключение на работния.

- точката, в която буталото спира, когато посоката на движението му нагоре на цилиндъра се промени на движение надолу.

2 - Долна мъртва точка (BDC) - точката, в която буталото спира, когато посоката на движението му надолу по цилиндъра се промени на движение нагоре.


3 - ход на буталото - разстоянието, изминато от буталото при движение от ГМТ към БМТ или обратно.

4 - Ход на двигателя - движение на буталото от една мъртва точка в друга. По време на всеки такт коляновият вал на двигателя прави половин оборот (180º).

5 - Цикъл – периодично повторение на четири цикъла на двигателя по време на работа. Пълният цикъл на двигателя се състои от четири цикъла и се извършва в два пълни оборота на коляновия вал (720º).

Принципите на работа на най-простия едноцилиндров четиритактов двигател:

1 - Такт на засмукване
(постъпване на въздушно-горивната смес в цилиндъра).

Входящият вентил е отворен.
Изпускателният клапан е затворен.

Под въздействието на външна сила (стартер на двигателя, манивела или инерция на маховика), предавана на буталото от мотовилката, буталото се движи от ГМТ към ГМТ. Тъй като връзката между буталото и цилиндъра е напълно уплътнена, в пространството над буталото се образува понижено налягане (вакуум). Под въздействието на атмосферното налягане въздухът през всмукателния канал и отворения всмукателен клапан започва да тече в цилиндъра на двигателя. По това време инжекторът за гориво пулверизира необходимото количество гориво във входящия въздух, в резултат на което в цилиндъра навлиза горима въздушно-горивна смес.

Когато буталото достигне BDC, всмукателният клапан се затваря.

2 - Компресионен ход.

И двата клапана са затворени.

Под въздействието на външна сила буталото се движи от BDC към GMT. В този случай въздушно-горивната смес се компресира в цилиндъра. В края на такта на сгъстяване, когато буталото се издигне до позицията на ГМТ, цялата смес въздух-гориво е в компресирано състояние в горивната камера.
По това време запалителната свещ запалва сместа от компресиран въздух и гориво с помощта на електрическа искра. В дизеловия двигател фино пулверизираното гориво се впръсква в горивната камера с помощта на горивен инжектор. В резултат на това и в двата случая сместа се запалва.

3 - Работен цикъл.

И двата клапана са затворени.

По време на изгарянето на въздушно-горивната смес в цилиндъра температурата и най-важното налягането рязко се повишават. Това налягане равномерно притиска във всички посоки, но стените на горивната камера и цилиндъра са предназначени за това налягане. А налягането на водата, упражнявано от разширяващите се газове върху буталото, дъното на което е долната част на горивната камера, кара буталото да се движи надолу от ГМТ към ГМТ. Тази сила се предава през свързващия прът към манивелата на коляновия вал, която преобразува движението на буталото напред във въртеливо движение.

Когато буталото достигне BDC, изпускателният клапан се отваря.

4 - Ход на освобождаване.

Входящият вентил е затворен.
Изпускателният вентил е затворен.

Под въздействието на външна сила, предавана на буталото през мотовилката, буталото се премества от BDC положение в TDC положение. По време на това движение буталото изтласква отработените газове от цилиндъра през отворения изпускателен клапан в изпускателния отвор и по-нататък в атмосферата.

И така, разгледахме пълния цикъл на двигателя, състоящ се от четири цикъла. Освен това този цикъл се повтаря за неопределено време, докато двигателят се изключи или бензинът в резервоара на автомобила свърши.

Вероятно сте забелязали, че от четирите цикъла само един е полезен - работният цикъл. По време на този цикъл се генерира необходимата енергия. Всички други мерки са спомагателни. Може би такъв дизайн може да изглежда неефективен, но най-добрият във всички отношения все още не е измислен. Да, има двутактови двигатели, при които пълен цикъл се извършва в едно завъртане на коляновия вал. Има двигател с ротационно бутало Wankel, в който изобщо няма бутални части, но тези конструкции, с някои предимства, имат своите недостатъци, така че двигателите, работещи по четиритактовия цикъл на Ото, в момента имат почти монополно разпространение в света. И никаква подмяна за тях в обозримо бъдеще всъщност не се предвижда.

Дизелов двигател.

Двигателят, изобретен от немския изобретател Рудолф Дизел, е много подобен по дизайн и работа на бензиновия двигател, описан по-рано. Но има една съществена разлика. В този двигател запалването на въздушно-горивната смес става не с помощта на електрическа искра, а поради контакта на горивото с горещ въздух в цилиндъра. Това запалване на работната смес се нарича компресионно запалване. И откъде идваше горещият въздух в цилиндъра, къде се нагряваше? Разбира се, никой не го стопли нарочно. Ако някога ви се е налагало да помпате велосипедна или автомобилна гума с ръчна помпа, може би сте забелязали, че помпата започва да загрява доста бързо. И като цяло, от училищен курс по физика е известно, че при компресиране всички газове се нагряват, а въздухът не е нищо друго освен смес от газове. Компресирането на въздуха в двигателя става много бързо, следователно до края на такта на компресия въздухът в цилиндъра на дизеловия двигател има много висока температура (700 ÷ 900ºС).

Тъй като физическият процес е малко по-различен от описания по-рано бензинов двигател, има някои разлики в дизайна на дизеловия двигател. Основната разлика е по-високото съотношение на компресия. Дизеловият двигател няма запалителна свещ, вместо това инжектор за гориво се вкарва директно в главата на цилиндъра, разбира се, няма инжектор за гориво във всмукателния канал. За разлика от бензинов двигател, който получава смес от бензин и въздух по време на такта на всмукване, чистият въздух навлиза в цилиндрите на дизеловия въздух. Когато буталото достигне TDC по време на такта на компресия, горивната камера на дизелов двигател съдържа сгъстен въздух с висока температура. И докато сместа се запалва в бензинов двигател с помощта на електрическа свещ, фино пулверизираното дизелово гориво се впръсква в горивната камера на дизелов двигател под високо налягане. Влизайки в контакт с горещ въздух в горивната камера, горивото се запалва.

Спомнете си основните разлики между дизелов двигател и бензинов двигател.

1 - Горивото в дизелов двигател не се запалва от електрическа искра, а от контакт на горивото с въздух с висока температура.

2 - Регулирането на въртящия момент и мощността на двигателя се извършва чрез промяна на качеството, а не на количеството на сместа въздух-гориво, следователно дизеловият двигател няма дроселна клапа, която регулира количеството въздух, постъпващ в цилиндрите на двигателя. Тоест въртящият момент се променя от количеството впръскване на гориво, без да се променя количеството на входящия въздух.

Не бъркайте дизеловия двигател с модерните бензинови двигатели с директно впръскване. При тези двигатели инжекторът за гориво е преместен от всмукателния отвор към главата на двигателя, но не вместо свещта, а монтиран заедно с нея. В този случай горивният инжектор впръсква гориво директно в цилиндъра. Въздушно-горивната смес в такъв двигател не се запалва чрез компресионно запалване, а чрез електрическа искра. А дроселната клапа във всмукателния тракт контролира количеството въздух, влизащ в цилиндъра.

Разгледахме принципите на работа на най-простия едноцилиндров двигател, разбрахме как възниква необходимата ни механична енергия, но за простота на обяснението трябваше да прибегнем до много опростявания. Например клапаните не се отварят или затварят точно в TDC или BDC. Свещта на бензиновия двигател запалва сместа или горивният инжектор на дизеловия двигател не изпомпва гориво в цилиндъра точно когато буталото е в ГМТ. Да, и двигателят най-често има не един, а няколко цилиндъра, от 1 до 16, в автомобилната индустрия, а в авиацията или във флота имаше двигатели с 64 цилиндъра. Но сърцевината на всеки двигател е цилиндърът.

По-рано бяха разгледани някои термини, свързани с цилиндъра на двигателя, сега трябва да ги разгледаме по-подробно и да се запознаем с някои нови.

1. радиус на манивела.
Разстоянието между осите на главната и съединителната шийка на коляновия вал.
Основните са шийките на коляновия вал, в които валът се върти в блока на двигателя.
Биелните шийки са шийките, към които са свързани биелните пръти на буталата.
За да се образува манивела, оста на основните шейни е изместена спрямо оста на шийките на мотовилката.
Радиусът на коляновия вал е много важен параметър за конструкцията на двигателя. Чрез промяна на радиуса на манивелата можете да изберете необходимото съотношение между въртящия момент и максималните обороти на двигателя при постоянен обем на цилиндъра.

2. Удар:
Ходът на буталото, тоест разстоянието между BDC и TDC, е равен на два пъти радиуса на манивелата.

3. Диаметър на цилиндъра:
Това е диаметърът на отвора на цилиндъра. Условно приемаме, че диаметърът на буталото е равен на диаметъра на цилиндъра.
(Обикновено се измерва в милиметри)

4. Обем на цилиндъра:
Работният обем на цилиндъра е обемът, изместен от буталото при движение от BDC към TDC.
(Обикновено се измерва в кубични сантиметри (cm³) или литри.)
Работният обем на цилиндъра е равен на произведението на хода на буталото и площта на дъното на буталото.

5. Обемът на горивната камера.
Това е пространството над буталото, когато буталото е в ГМТ.
(Обикновено се измерва в кубични сантиметри.)
Горивната камера на повечето двигатели има сложна форма, така че е трудно да се определи точният й обем чрез изчислителния метод. За определяне на обема на горивната камера се използват различни методи за директно измерване.

6. Общ обемцилиндър.
Това е сумата от обема на горивната камера и работния обем на цилиндъра.
(Обикновено се измерва в кубични сантиметри или литри.)
Общият обем на многоцилиндров двигател е равен на общия обем на един цилиндър, умножен по броя на цилиндрите на двигателя.

7. Съотношение на компресия.
Това е отношението на общия обем на цилиндъра към обема на горивната камера. С други думи, това е съотношението на обема на цилиндъра плюс обема на горивната камера, когато буталото е в BDC, към обема на пространството над буталото, когато буталото е в GDC.
(безразмерна единица)

8. Съотношение на диаметъра на цилиндъра към хода на буталото:
Това е много важен параметър при проектирането на двигател с вътрешно горене. Двигатели, при които ходът на буталото е по-голям от диаметъра на цилиндъра, се наричат ​​​​двигатели с дълъг ход, при които ходът на буталото е по-малък от диаметъра на цилиндъра, се наричат ​​къси.

Стойността на съотношението на компресия.

Степента на компресия е един от много важните технически показатели на двигател с вътрешно горене, така че нека го разгледаме по-подробно. Като цяло увеличаването на съотношението на компресия повишава ефективността на двигателя с вътрешно горене, т.е. чрез изгаряне на равно количество гориво двигателят произвежда повече механична енергия. С повишено съотношение на компресия, молекулите на горивото физически се приближават една към друга. В същото време въздушно-горивната смес има по-висока температура, което води до по-добро изпаряване на горивните частици и по-равномерното им смесване с въздуха. За всеки вид бензин има гранична стойност за степента на сгъстяване. Колкото по-високо е октановото число на бензина, толкова по-високо е съотношението на компресия, при което двигателят може да работи. При превишаване на допустимото съотношение на компресия и съответно температурата в горивната камера, двигателят започва да работи с детонация (спонтанно запалване на сместа). Процесът на детонация е доста сложен, следователно на този етап ще се ограничим до разбирането, че причината за детонацията е неправилното изгаряне на сместа въздух-гориво. Когато двигателят работи с детонация, ефективността на двигателя рязко намалява и освен това повишените ударни натоварвания могат да доведат до разрушаване на двигателя. Силното тропане при работещ двигател е знак за детонация. Този режим на работа е много вреден за двигателя.

Съвременните електронни системи за управление на двигателя практически елиминират работата на двигателя с детонация, но тези, които е трябвало да карат автомобили с двигатели, които нямат електронни системи за управление, си спомнят, че режимът на детонация се появява доста често.

Преди това за повишаване на октановото число на бензина се използваха специални добавки на основата на олово. Използването на тези добавки позволи да се повиши съотношението на компресия до 12,5:1, но сега, в съответствие с екологичните разпоредби, поради факта, че оловото е много вредно за околната среда, използването на добавки на основата на олово е забранено.

Съотношението на компресия на съвременните бензинови двигатели е 10:1 ÷ 11:1. Стойността на съотношението на компресия може да варира не само от качеството на бензина, предназначен за употреба, но и от дизайна на двигателя. Съвременните двигатели, които имат система за управление на двигателя със сензор за детонация, ви позволяват да увеличите степента на компресия до 13:1. Такива системи за управление, чрез регулиране на момента на запалване във всеки отделен цилиндър, въз основа на информация, получена от сензора за детонация, позволяват на двигателя да работи на ръба на детонация, но не го позволяват. Двигателите с директно впръскване на бензин в горивната камера, поради естеството на процесите, протичащи в цилиндъра, също могат да работят с повишено съотношение на компресия.

Тъй като запалването на горивото при дизеловите двигатели става поради нагряването на въздуха в цилиндъра, степента на компресия на дизеловите двигатели е по-висока от тази на бензиновите двигатели. Коефициентът на сгъстяване на дизеловите двигатели е в диапазона 14:1 ÷ 23:1.

Двигателите с принудителен въздух в цилиндъра (с турбокомпресор или компресор), както бензинови, така и дизелови, имат по-ниско съотношение на компресия от двигателите с естествено пълнене. Това е така, защото има голяма маса въздух (и гориво) в цилиндъра преди началото на такта на компресия. Прекалено голямото налягане в цилиндъра в края на такта на компресия може да унищожи двигателя.

По-рано беше отбелязано, че увеличаването на степента на компресия като цяло е много желано явление, но в действителност всичко е малко по-сложно. Двигателят с вътрешно горене, особено автомобилният, постоянно работи при различни скорости и натоварвания. Научните изследвания в тази област показват, че при някои условия двигателят работи по-ефективно с по-ниско съотношение на компресия, докато при други условия степента на сгъстяване може да бъде увеличена, без да се причинява повреда на двигателя. Някои производители се опитаха да създадат двигател с променливо съотношение на компресия по време на работа. Пионер в тази област със забележителни резултати беше шведският производител на автомобили SAAB . Работата в тази посока беше извършена и от други производители на автомобили. Но засега на пазара няма масово произвеждани автомобили с променливо съотношение на компресия. Очевидно това ще бъде следващата посока за подобряване на ефективността на двигателя с вътрешно горене.

Някои от термините, които определят геометричните параметри на двигателя, бяха разгледани по-рано. След това нека си припомним някои термини, които определят работата на двигател с вътрешно горене, както най-простите едноцилиндрови, така и по-сложните двигатели.

  1. Мощност на двигателя.
    Измерва се в киловати (kW) или в старите, за някои по-познати мерни единици, конски сили (hp)
  2. Въртящ момент.
    Измерва се в нютони на метър (N m).
  3. Специфичен литров капацитет.
    Измерва се чрез отношението на максималната мощност на двигателя към работния обем на цилиндрите на двигателя (kW / литър)
  4. Специфична мощност на теглото.
    Измерва се чрез отношението на максималната мощност на двигателя към теглото на двигателя (kW/Kg).
  5. горивна ефективност.
    Измерва се с масата на горивото, което трябва да се изразходва за генериране на мощност от един киловат на час (g/kWh)
  6. Скорост на въртене.
    В автомобилната индустрия, както и в много други области на технологията, скоростта (честотата) на въртене на коляновия вал се измерва в обороти в минута (RPM).

През последните повече от сто години от изобретяването на двигателя с вътрешно горене (ICE), броят на неговите конструкции е толкова голям, че е не само невъзможно да се опишат, но просто никой не може дори да ги изброи, а има няма такава задача, като цяло. Ясно разбиране основни принципиработа на двигателя с вътрешно горене (описан накратко в тази статия), можете да разберете всеки дизайн.

Е.Н. Жарцов

Двигателят с вътрешно горене (ICE) е най-често срещаният тип двигател, монтиран в момента в автомобили. Въпреки факта, че съвременният двигател с вътрешно горене се състои от хиляди части, принципът на неговата работа е доста прост. Нека да разгледаме по-отблизо устройство с двигател с вътрешно горене.

Всеки двигател с вътрешно горене има цилиндър и бутало. Вътре в цилиндъра на двигателя с вътрешно горене топлинната енергия, освободена по време на изгарянето на горивото, се преобразува в механична енергия, която може да накара нашата кола да се движи. Този процес се повтаря с честота няколкостотин пъти в минута, което осигурява непрекъснато въртене на коляновия вал, излизащ от двигателя.

Обикновено се монтира в автомобили четиритактови двигатели с вътрешно горене. За да разберете по-добре принципа на бензиновия двигател с вътрешно горене, ви каним да разгледате фигурата по-долу:


Горивно-въздушната смес, влизаща в горивната камера през всмукателния клапан (такт първи - всмукване), се компресира (такт втори - компресия) и се запалва от запалителна свещ. При изгаряне на гориво, под въздействието на висока температура, в цилиндъра на двигателя се образува свръхналягане, което принуждава буталото да се движи надолу до така наречената долна мъртва точка (BDC), докато прави третия такт - работен ход. Придвижвайки се надолу по време на работния ход, с помощта на мотовилка, буталото завърта коляновия вал. След това, движейки се от BDC до горна мъртва точка (TDC), буталото избутва изгорелите газове през изпускателния клапан в изпускателната система на автомобила - това е четвъртият такт (изпускателен) на двигателя с вътрешно горене.

Нека поправим дефинициите отново и след това гледаме това видео:

Ходът е процес, който протича в цилиндъра на двигателя по време на един ход на буталото. Набор от цикли, които се повтарят в строга последователност и с определена честота, обикновено се нарича работен цикъл, в този случай двигател с вътрешно горене.

  1. Ход първи - ПРИЕМ. Буталото се движи от TDC към BDC, когато това се случи, възниква вакуум и кухината на цилиндъра на двигателя с вътрешно горене се запълва с горима смес през отворения всмукателен клапан. Сместа, попадайки в горивната камера, се смесва с остатъците от отработените газове. В края на входа налягането в цилиндъра е 0,07-0,095 MPa, а температурата е 80-120 ºС.
  2. Втората мярка е КОМПРЕСИЯ. Буталото се придвижва до TDC, двата клапана са затворени, работната смес в цилиндъра се компресира, а компресията се придружава от повишаване на налягането (1,2–1,7 MPa) и температурата (300–400 ºС).
  3. Третата мярка е РАЗШИРЯВАНЕТО. При запалване на работната смес в цилиндъра на двигателя с вътрешно горене се отделя значително количество топлина, температурата се повишава рязко (до 2500 градуса по Целзий). Под налягане буталото се движи към BDC. Налягането е 4–6 MPa.
  4. Четвърта стъпка – ОСВОБОЖДАВАНЕ. Буталото се стреми към TDC през отворения изпускателен клапан, отработените газове се изтласкват в изпускателната тръба и след това в околната среда. Налягане в края на цикъла: 0,1-0,12 MPa, температура 600-900 ºС.

И така, успяхте да се уверите, че двигателят с вътрешно горене не е много сложен. Както се казва, всичко гениално е просто. И за по-голяма яснота препоръчваме да гледате видео, което много добре показва принципа на работа на двигател с вътрешно горене.

Препоръчваме за четене