1 ≫
-
Современный человек не представляет своей жизни без техники. Действительно, ручной труд уже давно заменен на машинный, а эра полной автоматизации не заставит долго себя ждать. Одной из главных и основных составляющих любой подвижной техники является двигатель, который работает как от электричества, так и различных видов топлива. Сегодня мы расскажем о том, из каких деталей состоит бензиновый двигатель внутреннего сгорания, о его принципе действия и особенностях.
Механическая составляющая
Изобретение первого двигателя внутреннего сгорания малых оборотов ознаменовано именем Августа Отто. То, что ему удалось спроектировать, так же, как и сейчас, работало за счет расширения газов при достижении высокой температуры, но не обладало высокой надежностью. Двигатель имел мало деталей и составляющих, а потому принцип его работы оставался достаточно простым.
Современные бензиновые двигатели четырехтактных и двухтактных типов значительно усовершенствованы по сравнению с тем, что было изобретено в прошлом столетии, и имеют сложное описание. Они имеют меньший расход топлива, большую степень сжатия газов и, наконец куда больший ресурс работы и надежность.
Начнем с рассмотрения механики современного ДВС автомобиля и деталей, которые составляют общий механизм и заставляют его работать. В основе двигателя, устанавливаемого на бензиновые машины, лежит такая деталь, как цилиндр. Он представляет из себя металлическую емкость небольшого объема, выполненную из закаленной стали и предназначенную для удержания газов.
Принцип работы этой детали в том, что здесь осуществляется сжатие газов до достаточно высокой степени и их сгорание при высоких температурах. Применение специальных сплавов позволяет достигать улучшенных динамических характеристик, большей долговечности и ресурса.
Цилиндр высокой степени сжатия также имеет в себе несколько деталей, принцип действия которой заключается в горении смеси топлива ее расширении при резком повышении температуры. Так, перемещаясь, поршень при очередном обороте приводит в движение кривошатунный механизм, распределительный и коленчатый вал.
Распределительный вал представляет собой металлическую деталь, выполненную в виде соединенного друг с другом набора кулачков. Принцип действия у валов четырехтактного и двухтактного двигателей одинаков, а различие состоит лишь в количестве самих кулачков и количестве производимых оборотов.
Распределительный клапан приводится в действие самим двигателем при помощи ременной передачи. Таким образом, частота вращения напрямую зависит от выбранного количества оборотов. Задача данной детали в том, чтобы постоянно воздействовать на клапана, осуществлять их своевременное открытие для выпуска выхлопных газов и обеспечение своевременного поступления смеси. Клапаны соединены друг с другом при помощи коромысла, поэтому распределительный вал достаточно быстро сменяет открытие впускных и выпускных форсунок.
Коленчатый вал автомобиля соединяется с карданным и при вращении передает крутящий момент, возникающий при высокой степени сжатия топлива и газов, ведущим колесам, совершающим очередной оборот. Отработавшая смесь тут же отправляется в выхлопную систему Коленвал соединен одновременно со всеми шатунами и осуществляет работу параллельно. Этот принцип действия сохранен как на двухтактных, так и четырехтактных двигателях, и распространен на все современные типы ДВС.
Итак, обобщим механику современного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Когда происходит впрыск топлива через клапан и систему форсунок, смесь загорается и достигает своей максимальной степени сжатия, увеличивая количество оборотов. После этого выхлопные газы через выпускные форсунки попадают в выпускной коллектор и отправляются в атмосферу, а новая порция смеси через ту же систему форсунок опять подается в цилиндр.
При этом открытием клапанов занимается распределительный вал за счет системы повернутых друг относительно друга на определенный угол кулачков, которые впускают свежую смесь и выпускают сгоревшую в выхлопную систему. Передает крутящий момент на колеса коленчатый вал, получающий свою энергию от шатунов, приводимых в движение и совершающих обороты за счет высокой степени сжатия газов.
Приготовление смеси
Высокая температура, при которой достигается высокая степень сжатия, а также высокая частота вращения обоих валов, приводит к тому, что подавать свежую смесь в цилиндры необходимо достаточно оперативно. Кроме того, при должных характеристиках сама смесь должна приготавливаться в точно выверенных пропорциях, которые изменяются динамически при изменении режима работы четырехтактного или двухтактного ДВС.
Функцией приготовления смеси, или газа низкой температуры, в современных двигателях внутреннего сгорания занимается карбюратор, инжектор или система форсунок с электронным управлением. Карбюратор состоит из системы двух камер. При вращении коленчатого вала посредством ременной передачи приводится в действие бензонасос. Бензонасос осуществляет впрыск топлива через систему форсунок, называемую жиклерами.
Жиклеры, или форсунки, равномерно распределяют топливо в камере при впрыске. При этом по другой системе форсунок подается воздух, прошедший фильтрацию. Количество топлива и кислорода в пропорции изменяется вручную, при помощи специальной выдвижной клавиши, расположенной в салоне.
Карбюратор жестко привязан к приводу педали акселератора, поэтому при полном нажатии на педаль две заслонки открываются полностью, обеспечивая максимальную частоту вращения.
Еще одной системой, которая широко применяется на современных автомобилях, является инжектор. Если судить по отечественному автопрому, то первые подобные модели двигателей были использованы на ВАЗ 2106 последнего поколения и более молодых представителях линейки с усовершенствованной впускной и выхлопной системами.
Инжектор автомобиля устроен куда более сложно, чем карбюратор. Тем не менее, такая система впрыска близка к совершенству, поскольку решает большинство проблем карбюраторных четырехтактных и двухтактных двигателей. Так, при инжекторе больше не нужно вручную регулировать качество смеси топлива и воздуха, здесь все происходит автоматически. В этой же связи больше не возникает риска залить свечи или не завести машину в мороз. Смесь подбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность впуска.
Работу системы впрыска обеспечивает электромотор. Система управления электромотором постоянно получает данные о степени сжатия, температуре, частоте вращения валов и прочих жизненно важных характеристиках. Благодаря этой системе, на впрыск подается тщательно выверенная пропорция, благодаря чему удается достичь отличных характеристик.
Система непосредственного впрыска подает готовую смесь высокой степени сжатия в форсунки без каких-либо промежуточных инстанций. Здесь функционирует система электронных плат, которая постоянно следит за показателями четырехтактного мотора при вращении валов. Эта система применяется на всех современных двигателях, и большинство производителей пытаются перейти именно на такой принцип действия.
Зажигание
Еще один момент, который крайне важен при обсуждении двигателей внутреннего сгорания — это система зажигания. Благодаря ей, в двухтактном и четырехтактном двигателе постоянно происходит розжиг готовой смеси, что приводит к ее воспламенению, расширению и приведению в движение составных деталей, что нашло широкое применение в автомобильной промышленности.
Система зажигания современного автомобиля представляет собой достаточно сложную конструкцию, но тем не менее, понять принцип ее действия может даже новичок.
Так, в основе системы зажигания лежит аккумуляторная батарея. Именно с нее подается начальный импульс, который посредством определенной цепочки устройств усиливается и подается в цилиндр в виде искры.
Поступающий с аккумулятора автомобиля ток подается по проводам на стартер и катушку зажигания. Стартер обеспечивает вращение двигателя и впрыск свежей смеси, а ток, поступающий на катушку, усиливается в несколько раз. Таким образом, ток номиналом в 12 вольт проходит через классический трансформатор, дополнительно стабилизируется и усиливается, что позволяет произвести искру достаточной мощности.
После катушки зажигания по высоковольтным проводам ток поступает на распределитель-прерыватель. Это устройство предназначено для того, чтобы при вращении перераспределять ток зажигания между четырьмя цилиндрами, в зависимости от того, на каких из них на данный момент происходит впрыск смеси.
Усиленный ток распределяется между четырьмя мощными электродами, называемыми свечами зажигания. Таким образом, происходит старт двигателя автомобиля. Затем стартер перестает функционировать, и система переходит на питание от генератора, который обеспечивает заряд АКБ и постоянную искру на свечах.
Подводя итоги
Бензиновый двигатель современных автомоделей представляет собой достаточно сложное устройство, обладающее оптимальными характеристиками и высокой надежностью. Зная принципы его построения, несложно разобраться и в устройстве собственного автомобиля. Это позволит своевременно выявлять возникающие неполадки и производить несложный ремонт своими руками, что сэкономит уйму времени и средств.
Интересные статьи
Оставить комментарий:
Отзывы о Рено Дастер с дизельным двигателем
Штатная магнитола Рено Дастер
- Loading.
Перепечатка материалов возможно только с письменного разрешения владельцев сайта.
Материалы: http://portalmashin.ru/service/engine/opisanie-benzinovogo-dvigatelya.html
2 ≫
-
Бензиновым двигателем является любой поршневой двигатель внутреннего сгорания. Работает он по следующему принципу: при попадании небольшого объема высокоэнергетического топлива (к примеру, бензина) в закрытую емкость и его воспламенении, в результате высвобождается большое количество энергии в виде расширяющегося газа. Получившегося количества энергии достаточно, для того чтобы запустить картофелину на расстояние около 1,5 километра. Однако эту энергию лучше использовать не для запуска корнеплодов, а для эффективного использования данной энергии. Например, для создания основной части автомобильного двигателя. Это становится возможным в том случае, если Вы сможете создать цикл, позволяющий производить взрывы с частотой в несколько сотен раз за одну минуту.
В настоящее время при производстве практически всех автомобилей используется четырехтактный цикл сгорания, предназначенный для преобразования энергии топлива в механическую энергию. Данный четырехтактный цикл также называется Циклом Отто, названным так в 1867 году в честь его изобретателя Николауса Отто.
Такты работ бензинового двигателя называются:
На картинке 1 можно увидеть, то вместо картофелины в картофельной пушке располагается устройство, которое носит название "поршень". С помощью шатуна, поршень соединяется с коленчатым валом. Когда коленвал начинает вращаться, получается эффект "перезарядки пушки".
Во время цикла в бензиновом двигателе происходят следующие процессы:
1. Такт впуска. Поршень начинает двигаться сверху вниз. При этом открывается впускной клапан для дальнейшего движения поршня. Цилиндр постепенно заполняется воздухом и бензином. Для того, чтобы на данном этапе смешались бензин и воздух необходимо совсем немного топлива.
2. Поршень поднимается вверх, сжимая при этом воздушно-топливную смесь. Данное сжатие способствует образованию мощного взрыва.
3. При достижении поршня верхней точки цилиндра, срабатывает свеча зажигания, воспламеняющая топливо. Бензин взрывается, а поршень при этом опять начинает двигаться вниз.
4. После того, как поршень достигнет нижней точки своего хода, открывается выпускной клапан, предназначенный для вывода продуктов сгорания по выхлопной трубе.
После того, как все продукты сгорания вышли, бензиновый двигатель готов к началу следующего цикла, то есть опять происходит впуск топлива и воздуха. Следует отметить, что в результате работы двигателя внутреннего сгорания получается вращательное движение, а картофельной пушкой производится линейное движение (по прямой линии). Это связано с тем, что в бензиновом двигателе присутствует коленвал, который и переводит линейное движение поршней во вращательное. Для вращения колес автомобиля идеально подходит вращательное движение.
Цилиндр является важнейшей частью бензинового двигателя. В цилиндре поступательные движения совершает поршень. Описанный выше двигатель имеет всего один цилиндр. Как правило, такие двигатели устанавливаются в газонокосилки. Для автомобилей изготавливаются бензиновые двигатели с большим количеством цилиндров. Их может быть четыре, шесть или восемь. В многоцилиндровых двигателях цилиндры могут быть располагаться следующим образом:
- оппозитно (так называемый оппозитный двигатель или двигатель с горизонтальными противолежащими цилиндрами).
Необходимо учитывать, что различное расположение цилиндров имеет как достоинства, так и определенные недостатки, влияющие на управляемость, затраты на производство и характеристику формы. Благодаря такому различию в двигателях, их определенные виды подходят только для определенных автомобилей.
Бензиновый двигатель состоит из следующих основных деталей:
1. Поршень. Представляет собой металлическую деталь цилиндрической формы, располагающуюся внутри цилиндра и двигающуюся вниз и вверх.
2. Клапаны. Существуют впускной и выпускной клапаны, которые открываются в определенные моменты и предназначены для впуска топлива и воздуха, и выпуска выхлопа. Для того, чтобы в камере сгорания сохранялась герметичность во время тактов сжатия и сгорания оба клапана находятся в закрытом положении.
3. Свеча зажигания. Подает искру, необходимую для воспламенения топливно-воздушной смеси, что обеспечивает процесс сгорания. Для правильной работы двигателя искра должна подаваться в строго определенный момент.
4. Поршневые кольца. Обеспечивают скользящее уплотнение между внешней кромкой поршня и внутренней кромкой цилиндра. Данные кольца выполняют следующие функции:
- не позволяют топливно-воздушной смеси попасть в картер из камеры сгорания в процессе такта сжатия и рабочего такта.
- не дают маслу, находящемуся в
картере, попасть в камеру сгорания, где оно может сгореть.
В большинстве автомобилей, бензиновые двигатели которых "жгут масло", поршневые кольца уже устарели и не могут обеспечивать необходимое уплотнение.
5. Коленвал. Преобразует поступательное движение поршней во вращательное как рычаг "чертика из табакерки".
6. Картер. Окружает коленвал. В картере находится небольшое количество масла, которое собирается в нижней части картера.
7. Шатун. Соединяет собой коленвал и поршень. Он может вращаться с обеих сторон для изменения угла во время движения поршня и вращения коленвала.
Материалы: http://www.calc.ru/Benzinoviy-Dvigatel.html
3 ≫
-
Я мою машину 2 раза в год! Рассказывает автоблогер Алексей Симонов: На машину нужно просто читать далее>>>
Расскажу об устройстве и принципе работы бензинового инжекторного двигателя. Поршневые двигатели внутреннего сгорания преобразуют тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании топлива непосредственно в цилиндре, в механическую работу. Конструкции моторов имеют различную сложность, но сходны по принципиальной схеме.
Бензиновые моторы наиболее популярны в настоящее время, поэтому рассмотрим их устройство.
В качестве примера взят шестнадцатиклапанный четырехцилиндровый четырехтактный инжекторный агрегат внутреннего сгорания 1zz-fe.
Агрегат устроен достаточно просто, но из сложных деталей . Если вы пару раз разберете и соберете какой-либо бензиновый аппарат, вы уже будете намного лучше понимать его устройство и принцип работы.
Двигатель стостоит из:
- блока цилиндров
- поршней и коленвала
- головки блока цилиндров
- распредвалов
- ну и некоторого навесного оборудования
Самой массивной частью является блок цилиндров .На большинстве моторов он выполнет из чугуна, но в нашем примере блок цилиндров аллюминиевый.
По словам разработчиков такой конструкции имполнение из аллюминия делает агрегат намного легче.
И к тому же аллюминий быстрее нагревается, что будет способствовать скорейшему выходу на рабочие температуры.
Блок цилиндров служит основой всего устройства бензиновых двигателей.
Снизу блок цилиндров закрывается так называемым блоком коренных крышек , а сверху на него устанавливается головка блока цилиндров.
Четыре отверстия в болоке собственно и есть цилиндры. Здесь их четыре. Есть бензиновые моторы содержащие три, шесть или восемь цилиндров и более.
В цилиндрах находятся поршни, они перемещаются по цилиндрам вверх и вниз с большой скоростью, поэтому при изготовлении деталей требуется их тщательная подгонка и точное соблюдение размеров.
Поршень перемещается в цилиндре за счет энергии, получаемой при сгорании топливно-воздушной смеси. Сам поршень крепится к шатуну, который в свою очередь, закреплен на коленвалу. Все эти соединения скользащие, то есть не жесткие и позволяют деталям вращаться относительно друг друга.
А чтобы не происходило перегрева при трении частей используется система смазки. В четырех цилиндрах поочередно происходит взрыв топливной смеси и поршни через шатуны приводят во вращение коленчатый вал двигателя. На валу жестко посажен маховик .
Именно маховик используется для первичного запуска. При запуске зубья стартера входят в зацепление с зубьями маховика и вращают его.
К маховику крепится корзина сцепления, через нее передается вращающий момент от мотора на коробку передач.
С другой стороны коленвала крепятся зубчатый шкив вращающий цепь привода газораспределительного механизма или проще говоря распредвалов. И шкив ремня для вращения навесного оборудования (генератор, насос гура, компрессор и т.п)
Газораспределительный механизм нашего мотора состоит из двух распределительных валов, их привода и клапанов с толкателями. В задачу грм входит подача топливно воздушной смеси в цилиндры и отвод выхлопных газов из цилиндров. Причем устройство системы таково, что при распределенном впрыске смесь подается только в тот цилиндр, в котором происходит такт впуска.
Кулачки впускного распредвала нажимают на толкатель клапана, клапан опускается вниз, открывая впускное отверстие. Через него в блок попадает бензин в смеси с воздухом. Топливо впрыскивается форсунками непосредственно перед клапаном и смешивается с воздухом. После открытия клапана эта смесь всасывается в цилиндр, так как поршень на такте впуска идет вниз.
Распредвалы и клапана расположены в головке блока цилиндров (не путать с крышкой головки блока), она крепится сверху на блок цилиндров.
Распредвалы приводятся в движение цепью или ремнем, в нашем случае это цепь. Здесь все точно расчитано и поэтому при снятии цепи ее необходимо выставить по меткам на распредвалах и шкиву коленвала. Иначе у нас открытие и закрытие клапанов будет происходить в разнобой с работой мотора.
Распревал толкает клапана в нужный момент, а обратно клапан возвращается за счет пружины.Впускной и выпускной распредвалы и клапана расположены по разным сторонам цилиндров. В центре между ними находятся свечные колодцы со свечами зажигания.
На каждой свече установлена индивидуальная катушка зажигания. Искра в бензиновых агрегатах с распределенным впрыском топлива может подаваться как попарно-параллельно (1-4 и 2-3 цилиндры), так и отдельно в каждый цилиндр на нужном такте.
На рисунке ниже схема расположения основных элементов двигателя.
Внизу под коленвалом находится масляный поддон в который стекает масло. При работе масляный насос подает масло ко всем узлам для смазки и частично для охлаждения. Мотор работающий без масла из-за больших сил трения очень быстро придет в негодность. Так что не забывайте следить за уровнем масла в автомобиле.
Материалы: http://www.em-grand.ru/post-ustroyistvo_dvigatelya.html
