Двигатель внутреннего сгорания, его разновидности и принцип работы

Тизер для статьи ДВС Ремонт автомобиля

В течение уже примерно 100 лет во всём мире статус главного силового агрегата для автомобилей, мотоциклов, комбайнов, тракторов и другого колёсного транспорта удерживает двигатель внутреннего сгорания.

Появившись в нач. 20-го ст. как альтернатива двигателю внешнего сгорания (т. е. паровому), он в 21-м ст. остаётся самым эффективным в экономическом отношении мотором.

Основная особенность каждого ДВС заключается в воспламенении топливной смеси прямо в рабочей камере вместо дополнительного наружного носителя. Во время работы получаемая при сгорании топливной смеси тепловая и химическая энергия трансформируются в работу.

Работа ДВС основывается на эффекте газового расширения, происходящего при сгорании смеси топлива и воздуха под воздействием давления в цилиндрах двигателя..

Классификация ДВС

В ходе эволюции таких двигателей они разделились на несколько типов:

Поршневые ДВС

Для этих моторов свойственно расположение рабочей камеры в цилиндрах и преобразование тепловой энергии в работу с помощью механизма из кривошипов и шатуна. Этот механизм передаёт двигательную энергию на коленвал.

Существует деление поршневых двигателей:

  • на карбюраторные (с формированием смеси воздуха с топливом внутри карбюратора, дальнейшим впрыскиванием внутрь цилиндра и воспламенении в нём от искры, создаваемой свечой зажигания):
  • инжекторные, с подачей смеси непосредственно в коллектор впуска посредством форсунки под контролем управляющего блока на электронике, и тоже воспламенением от свечи:
  • дизельные, где смесь воздуха и топлива воспламеняется при отсутствии свечи, от сжимания воздуха, нагревающегося от давления и температуры, которая превышает температуру горения, тогда как впрыск топлива внутрь цилиндров происходит посредством форсунок.

Роторно-поршневые ДВС

Роторно-поршневые ДВС
http://zewerok.ru/dvigatel-vankelya/

В таких двигателях тепловая энергия преобразуется в работу путём вращения ротора, который имеет специальные профиль и форму. Его вращают выхлопные газы.

Движение ротора осуществляется по так наз. планетарной траектории в камере, которая выполнена в форме «8», выполняя функционал и поршня, механизма для распределения газа, и коленвала.

Газотурбинные ДВС

Газотурбинные ДВС
https://www.drom.ru/

Эти моторы отличаются тем, что тепловая энергия в них трансформируется в работу через роторное вращение. При этом имеет специальные лопатки клиновидной формы. Именно он движет турбинный вал.

Самые надёжные, неприхотливые и экономичные в вопросах расходования горючего и потребности в постоянном техническом обслуживании, — моторы поршневого типа.

По предназначению

Выделяют:

  • главные ДВС (к ним относятся, в частности, агрегаты в тракторах, машинах, а также самоходные шасси)
  • ДВС вспомогательного назначения (служащие пусковыми устройствами для главных двигателей — дизелей).

По принципу функционирования

ДВС бывают дизельными и карбюраторными.

Карбюраторные двигатели. Топливно-воздушная смесь в них образуется в карбюраторе, которая воспламеняется  от энергии электрического разряда.

В дизельных двигателях рабочая смесь получается непосредственно внутри цилиндров. Это называют внутренним смесеобразованием. Воспламенение топливной смеси происходит от высокой температуры воздуха, находящегося под высоким давлением в рабочей камере цилиндра.

По способу осуществления рабочего цикла

ДВС делятся на четырехтактные и двухтактные.

Для четырехтактных двигателей характерно последовательное чередование тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Это происходит в течение четырех ходов поршня и двух оборотов коленчатого вала.

У двухтактных двигателей весь процесс протекает за два такта. Поэтому рабочий цикл у них протекает за два хода поршня и один оборот коленчатого вала.

По виду применяемого топлива

ДВС разделяются на:

  • работающие на жидком топливе (дизельном, бензине)
  • -работающие на газообразном топливе (генераторный, природный и другие газы).

По числу цилиндров 

  • одноцилиндровые (например, П-350) 
  • многоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, шести-, восьми-, двенадцати- и шестнадцати-цилиндровые). Трех-, двенадцати- и шестнадцати-цилиндровые двигатели применяются редко.

По расположению цилиндров

  • рядные или линейные, когда цилиндры расположены в один ряд;
рядные или линейные ДВС
https://zen.yandex.ru/media/id/5d2f518dcfcc8600ad6de3f3/principy-raboty-dvs-5d3075d9fe289100ace1cc8a
  • двухрядные — V-образные, у которых два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу;
двухрядные — V-образные ДВС
https://qriosity.ru/car-engine/index.html
  • оппозитные, когда цилиндры одного ряда располагаются напротив (через 180°) второго ряда.
оппозитные ДВС
https://automotolife.com/

По назначению

По назначению двигатели делятся на:

  • стационарные промышленного назначения —для установок на электростанциях, насосных станциях и т. д.;
  • наземно-транспортные — тепловозные, автомобильные, тракторные, двигатели дорожных и транспортно-погрузочных машин и т. п.;
  • судовые — главные двигатели (реверсивные и нереверсивные), вспомогательные (для привода вспомогательных механизмов судовой силовой установки);
  • авиационные.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

  • блок цилиндров. Самая массивная часть двигателя. Внутри цилиндров находятся поршни, которые в результате сгорания топливно-воздушной смеси приводят в движение коленвал.
  • кривошипно-шатунный механизм состоит из поршней, шатунов и коленвала (если рассматривать основные части), Его цель преобразовывать возвратно-поступательное движение поршней во вращательное с помощью коленчатого вала;
  • газораспределительный механизм призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для подачи горючей смеси и отвод отработанных газов;
  • система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси;
  • система удаления продуктов горения (выхлопных газов).
Устройство двигателя внутреннего сгорания
https://zap-online.ru/

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания.

При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное вращение коленчатого вала.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

Система зажигания

Система зажигания ДВС
http://www.autoprospect.ru/vaz/2101-zhiguli/5-sistema-zazhiganiya.html

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

  • Источник питания . Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея [1], а во время его работы — генератор [2].
  • Включатель, или замок зажигания [3]. Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
  • Накопитель энергии. Катушка [4], или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
  • Распределитель зажигания (трамблёр) [5]. Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам [6] каждого из цилиндров.

Впускная система

Впускная система ДВС
http://autoleek.ru/

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра.

Топливная система

Топливная система ДВС
https://teletype.in/@lenok22/ByqdeCxR4

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего для образования топливно-воздушной смеси.

Система смазки

Система смазки ДВС
https://www.drive2.ru/b/1113770/

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла; удаление продуктов нагара и износа; защита металла от коррозии.

Выхлопная система

Выхлопная система ДВС
https://avtoexperts.ru/

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора.

Система охлаждения

Система охлаждения ДВС
http://avtomotoprof.ru/

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для отвода излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

На этом краткое описание основных узлов и механизмов двигателя внутреннего сгорания заканчиваю. К более подробному описанию систем ДВС вернусь в следующих публикациях.

Пока, пока. Удачи вам и вашему автомобилю.

Не забывайте оценивать статью и писать комментарии.

Дмитрий. 

Оцените статью
СамСебеРуль
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector