Что такое двигатель внутреннего сгорания и из чего он состоит
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — самый распространённый тип силового агрегата в современных автомобилях. ДВС отличаются по конструкции и потребляемому топливу, но принцип работы в них используется один и тот же.
Принцип работы ДВС
В основе работы лежит воспламенение небольшой порции топлива в замкнутом пространстве — камере сгорания. Выделяемая при этом энергия преобразуется в тепловое расширение нагретых газов. Расширяющиеся газы давят на поршень, что заставляет его совершать поступательное движение от верхней мёртвой точки к нижней. Это движение передаётся на коленчатый вал, который через трансмиссию вращает колёса автомобиля1.
Схема работы ДВС
Почти во всех современных автомобилях, где используется ДВС, по своему циклу работы он являются четырёхтактным. Первым в истории работоспособный двигатель, действующий по такому циклу, сконструировал более 150 лет назад немецкий инженер Николаус Отто. В честь него совокупность происходящих в бензиновом ДВС процессов названа циклом Отто.
● Такт впуска. Поршень опускается из верхней мёртвой точки в нижнюю. Во время его движения открывается впускной клапан, через который в камеру сгорания попадает воздушно-топливная смесь. При достижении нижней мёртвой точки впускной клапан закрывается.
● Такт сжатия. Поршень возвращается вверх, сжимая воздушно-топливную смесь, которая вследствие этого нагревается. При достижении верхней мёртвой точки свеча зажигания генерирует искру, воспламеняющую смесь.
● Такт расширения, или рабочий такт. Воздушно-топливная смесь сгорает, а образовавшиеся в результате этой реакции газы расширяются и толкают поршень вниз. Впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми.
● Такт выпуска. Коленчатый вал, с которым соединён поршень, продолжает вращаться по инерции и возвращает его в верхнюю мёртвую точку. Одновременно открывается выпускной клапан, и поршень выталкивает отработанные газы в систему выпуска1,2.
В чём разница между бензиновым и дизельным ДВС
Дизельный двигатель был построен несколько позже на основе альтернативной циклу Отто последовательности процессов, которую (опять же в честь первого конструктора) назвали циклом Дизеля.
Этот цикл состоит из тех же четырёх тактов: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Основное отличие заключается во втором такте. Сжатие топливно-воздушной смеси происходит намного сильнее, чем в бензиновом моторе. За счёт этого смесь резко нагревается и вспыхивает без искры. Таким образом, бензиновый и дизельный ДВС различаются в первую очередь способом воспламенения топлива.
Из чего состоит ДВС
Современные моторы имеют множество модификаций, однако в любом из них присутствуют основные элементы, участвующие в четырёхтактном цикле.
● Поршень. Преобразует энергию горящих газов в механический процесс вращения коленчатого вала.
● Шатун. Передаёт движение поршня на коленчатый вал.
● Коленчатый вал. Посредством трансмиссии приводит в движение колёса автомобиля.
● Клапаны. Каждый цилиндр двигателя оснащён клапанами. Впускной клапан в начале цикла впускает в камеру сгорания воздушно-топливную смесь, а выпускной в конце цикла выпускает выхлопные газы.
● Распределительный вал. Управляет открытием и закрытием клапанов.
● Свеча зажигания (только в бензиновом двигателе). Вырабатывает электрическую искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь1.
Вспомогательные системы двигателя
Объясняя, как устроен ДВС, нельзя обойти вниманием необходимые для его функционирования вспомогательные системы.
● Система зажигания (только в бензиновом двигателе). Отвечает за то, чтобы свеча вырабатывала искру и поджигала воздушно-топливную смесь в нужный момент времени.
● Система питания. Предназначена для хранения, очистки и подачи топлива, а также приготовления воздушно-топливной смеси.
● Система запуска. Для начала рабочего цикла необходимо, чтобы коленчатый вал сделал хотя бы один оборот. Эту задачу решает подключённый к аккумулятору электромотор — стартер.
● Система выпуска выхлопных газов. Служит для удаления продуктов сгорания топлива и их очистки перед выбросом в окружающую среду.
● Система охлаждения. Создаёт и поддерживает оптимальный температурный режим работы ДВС.
● Система смазки. Уменьшает трение между движущимися частями двигателя и обеспечивает герметичность их соединения. Для надёжной работы этой системы очень важно использовать качественное и подходящее по характеристикам моторное масло.
Список источников
- Бензиновый двигатель внутреннего сгорания: принцип работы — АвтоРелиз — URL: http://autorelease.ru/articles/109-automobile/3307-benzinovyj-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-princzip-raboty.html (дата обращения: 14.05.2024).
- Двигатель внутреннего сгорания — 8 нестыдных вопросов про то, как он работает — Авто.ру — URL: https://auto.ru/mag/article/howworksice/ (дата обращения: 14.05.2024).