Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

Принцип действия и устройство

Принцип действия любого бензинового двигателя заключается в том, что при воспламенении небольшого количества предварительно сжатой смеси высокоэнергетического топлива и воздуха в замкнутом пространстве камеры сгорания происходит выделение большого количества энергии, которого достаточно для перемещения поршня.

При этом прямолинейное, поступательно-возвратное движение поршня при помощи кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, который и приводит в движение транспортное средство.

К основным элементам бензиновых ДВС, которые принимают непосредственное участие в процессе преобразования тепловой энергии в механическую, относятся:

• впускные и выпускные клапаны газораспределительного механизма;
• поршни;
• шатуны;
• коленчатый вал;
• свечи зажигания.

Кроме того, любой бензиновый двигатель оснащается вспомогательными системами, которые обеспечивают его эффективную работу. К ним относятся:

1. Система зажигания – обеспечивает поджигание топливно-воздушной смеси. Бывает контактной, бесконтактной, микропроцессорной.
2. Система запуска ДВС – включает в себя стартер и аккумулятор. Используется для того, чтобы принудительно провернуть коленчатый вал при запуске первого рабочего цикла двигателя. Для запуска бензиновых двигателей малой мощности часто используют мускульную силу человека (кик-стартер).
3. Система приготовления горючей смеси – обеспечивает приготовление и подачу топливно-воздушной смеси в камеры сгорания цилиндров мотора.
4. Система выпуска выхлопных газов – отвечает за своевременное удаление продуктов сгорания горючей смеси из цилиндров двигателя.
5. Система охлаждения – служит для отвода тепла от нагревающихся элементов мотора и обеспечивает заданный температурный режим его работы. Охлаждение может осуществляться при помощи воздуха, специальной охлаждающей жидкости, комбинированного способа.
6. Система смазки – предназначена для подачи моторного масла к трущимся поверхностям ДВС. Также используется для удаления нагара и продуктов износа трущихся поверхностей. Моторное масло может подаваться к местам смазки как методом разбрызгивания, так и под давлением.

Существуют также комбинированные системы смазки, в которых моторное масло смешивается в определенных пропорциях с горючей смесью. Оснащаются ими двигатели бензиновые малой мощности для моторных лодок, средств малой механизации и пр.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

• инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
• дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

Карбюраторные и инжекторные двигатели.

Приготовление горючей смеси в карбюраторных двигателях происходит в специальном устройстве – карбюраторе, в котором осуществляется процесс смешивания топлива с потоком воздуха, за счет искусственной конвекции, создаваемой аэродинамическими силами потока воздуха, засасываемого двигателем.

В инжекторных двигателях процесс смесеобразования организован иначе. Топливо впрыскивается в воздушный поток, через специальные форсунки. Дозируется подача топлива электронным блоком управления, или (в более старых автомобилях) механической системой.

Первые инжекторные двигатели появились в 1997 году. Их внедрению способствовала корпорация OMC, которая выпустила двигатель, сконструированный с использованием технологии FICHT. Ключевым фактором этой технологии было использование специальных инжекторов, которые позволяли впрыскивать топливо сразу в камеру сгорания. Это революционное решение, в купе с использованием современного бортового компьютера, сделало возможным точное дозирование топлива, при перемещении поршня. В полость коленчатого вала впрыскивается чистое масло, без примесей топлива. Благодаря новой технологии конструкторам удалось изобрести двухтактный двигатель, который не уступал по экономичности карбюраторному четырехтактному двигателю, а также был компактным и легким.

Из-за новых стандартов на чистоту выхлопа, автомобильным производителям пришлось перейти от классических карбюраторных двигателей к инжекторным, а также установить современные нейтрализаторы выхлопных газов. Для функционирования катализатора необходим постоянный состав выхлопного газа, который поддерживается системой впрыска топлива. Обязательной составляющей катализатора является датчик содержания кислорода, благодаря которому отслеживается точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива и оксидов азота, которые сможет нейтрализовать катализатор.

Новый мотор, работающий на дизельном и бензиновом топливе одновременно.

Кто сказал, что двигатель внутреннего сгорания изжил себя и что ему пришло время уходить на пенсию, уступив автомир электрическим автомобилям? Например, как недавно показали компании Mazda и Infiniti, создав новые инновационные двигатели внутреннего сгорания, ДВС еще рано списывать со счетов. Дело в том, что в двигателе внутреннего сгорания еще осталось много места для новых изобретений и инноваций. Не верите?

Тогда посмотрите ролик об одном самом невероятном экспериментальном двигателе, который использует реакционноспособное компрессионное воспламенение (RCCI). И вполне возможно, эта система – святой Грааль для двигателей внутреннего сгорания. Почему? Да все дело в том, что этот инновационный опытный мотор в своей работе использует два вида топлива одновременно: бензин и солярку. Благодаря невероятной технологии ему удается достигать невероятного уровня экономичности. 

В настоящий момент этот инновационный движок существует только на испытательном стенде. Но, к счастью, о нем есть уже немало информации, которую воедино собрал популярный на Западе видеоблогер-инженер Джейсон Фенске.

Мотор, который работает одновременно на дизельном и бензиновом топливе, разработан Университетом Висконсина-Мэдисона. Этот университет в лабораторных тестах нового мотора смог достичь 60 процентов топливной эффективности.

Это означает, что новый инновационный мотор с системой RCCI преобразует 60 процентов своего топлива в используемую энергию, а не в отработанную, как в большинстве сегодняшних двигателей внутреннего сгорания, серийно производимых во всем мире. 

Много это или мало? Вот пример с новым эффективным мотором Toyota. Речь идет об их новейшем четырехцилиндровом двигателе «Dynamic Force», который достигает 40-процентной тепловой эффективности. В новом же моторе, который используется в Mercedes-AMG F1, тепловая эффективность двигателя составляет 50 процентов. Так что сами понимаете, что 60 процентов эффективности – это невероятный шаг вперед в будущее для ДВС, которые уже начали списывать со счетов. Оказалось, еще рано. 

Двигатель RCCI использует два топливных инжектора на один цилиндр для смешивания топлива с низкой реакционной способностью (бензин) с топливом с высокой реакционной способностью (например, дизельным топливом). Теоретически все могли бы смешать любые виды топлива с низкой и высокой реактивностью для двигателя с системой RCCI. Но бензин и солярка – пожалуй, самое интересное сочетание. 

Сам процесс сжигания топлива в инновационном двигателе также уникален и увлекателен, как и впрыск. Итак, сначала смесь бензина и воздуха поступает в камеру сгорания. Затем в камеру сгорания начинает поступать дизельное топливо. В результате бензин и солярка смешиваются. Далее, когда поршень начинает двигаться вверх, приближаясь к верхней мертвой точке, в этот момент для зажигания подается еще немного дизельного топлива. 

Этот двигатель более экономичен, чем обычный дизельный мотор. Также он за счет использования бензина намного чище классического дизельного силового агрегата. В итоге новый мотор больше похож на идеальный двигатель внутреннего сгорания. Кстати, эта идея не нова. Еще в 20 веке в автопромышленности было несколько попыток создать ДВС, работающие на двух видах топлива: солярке и бензине.

Так почему же сегодня подобные моторы еще не устанавливаются массово на современные автомобили? Все дело в несовершенстве некоторых технологий. И вот только в 21 веке реально стало возможным создать такой двигатель, который будет работать безотказно и иметь неплохой ресурс, ничем не уступающий обычным силовым агрегатам. Правда, к сожалению, для запуска серийного производства этот мотор должен еще пройти немало различных тестов и испытаний. 

Кроме того при использовании двигателя, работающего на дизтопливе и на бензине, есть проблема, связанная с двумя раздельными системами заправки автомобиля, что в определенных случаях очень неудобно.

В том числе этот мотор, умеющий работать на бензине и солярке одновременно, все еще находится в стадии концепции и не является даже предсерийным образцом. Так что говорить о том, что уже совсем скоро в автопромышленности начнут серийно выпускать подобные силовые агрегаты, еще рано. 

Итак, вот подробный рассказ блогера-инженера Фенске, который разобрал технологию этого мотора и простым языком объяснил принцип его работы. К сожалению, ролик англоязычный. Но вы можете частично понять, о чем идет речь, включив субтитры к видео, а также их машинный перевод. 

Типы двигателей внутреннего сгорания

Что такое ДВС в машине разобраться несложно: базовый принцип работы установки проходят еще в школе на уроках физики.

Упрощенная схема двигателя внутреннего сгорания.

Общая черта всех ДВС — воспламенение топливной смеси внутри камеры сгорания, за счет которого получается импульс для дальнейшего движения и передачи энергии на вращательное движение коленчатого вала, а от него на колеса машины. В зависимости от конструкции силового агрегата, и вида используемого топлива, все моторы можно разделить на:

• поршневые;
• роторно-поршневые;
• газотурбинные.

Из чего состоит двигатель:

1. Блок цилиндров.

1. Головка блока цилиндров.

1. Кривошипно-шатунный механизм, который передает импульс.

1. Газораспределительный узел, отвечающий за подачу горючего и вывод отработанных газов.

Детали привода клапанов газораспределительного узла.

Поршневые моторы

Многие автолюбители на вопрос, что такое ДВС в автомобиле, опишут именно поршневые установки, которые являются самой распространенной группой силовых агрегатов. В этих системах движение поршня, который находится внутри цилиндра, передает энергию на коленвал и маховик через кривошипно-шатунный механизм.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания.Трехцилиндровый ДВС Ford Ecoboost.

По расположению цилиндров все поршневые моторы делятся на:

• Рядные — все цилиндры расположены на одном коленвале и выстроены в ряд параллельно друг другу.
• V-образные — также размешены на одном коленчатом вале, но расположены под углом (обычно от 45 до 90о).
• VR-образные — аналогичны предыдущему типу, но имеют меньший угол развала (10–20о).
• Оппозитные — два ряда цилиндров находятся на одном коленвале под углом 180о друг к другу.
• W-образные — на коленчатом вале расположены 3 или 4 ряда цилиндров.
• Встречные — каждый цилиндр имеет два поршня, которые движутся во встречном направлении.
• U-образные — два коленвала с параллельными рядами цилиндров объединены в один блок.
• Радиальные — цилиндро-поршневая группа установлена звездообразно вокруг коленвала.

Роторно-поршневые системы

Роторно-поршневые силовые агрегаты основаны на аналогичном принципе, но имеют овальную камеру сгорания. Внутри нее вращается трехгранный ротор, который выполняет функции как поршня, так и ГРМ. В настоящее время такие системы практически не используются в автомобилестроении по причине более сложного производства и обслуживания.

Принцип работы роторного ДВС.

Газотурбинные ДВС

Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания превращают импульс от детонации топлива в полезную работу за счет вращения рабочими газами ротора специальной формы клиновидными лопатками, двигающего вал турбины.

Газотурбинный движок Siemens.

Виды топлива

Агрегаты внутреннего сгорания могут использовать разные типы горючего:

• Моторы, работающие на бензине, совершают работу за счет воспламенения воздушной смеси от электрического разряда свечи зажигания.
• Дизельные двигатели отличаются тем, что не имеют системы зажигания. Дизельное топливо под давлением передается через форсунки непосредственно в движок и воспламеняется за счет того, что внутри рабочей камеры уже находится кислород, нагретый до температуры большей, чем требуется для воспламенения горючего.
• Газовые установки экономичнее за счет более дешевого топлива, но требуют качественной системы охлаждения и особого масла из-за сильного нагрева.
• Гибридные — сочетание дизельного и электрического движков.
• Водородные системы применяются редко — до недавнего времени не существовало способа создать безопасную силовую установку. Первой машиной с водородным двигателем нового поколения стала Toyota Mirai.

Устройство силовой установки Toyota Mirai.

Чаще всего используются бензиновые и дизельные моторы. Первые способны развивать большую мощность и скорость, а вторые экономичнее, имеют более плавный ход и надежную конструкцию.

Как работает ДВС на бензине и дизтопливе.

Принцип работы

При сгорании горючей смеси, состоящей из легковоспламеняемых продуктов и воздуха, выделяется больше количество энергии. Причем в момент воспламенения смеси она значительно увеличивается в объеме, возрастает давление в эпицентре воспламенения, по сути, происходит маленький взрыв с высвобождением энергии. Этот процесс и взят за основу.

Если сгорание будет производиться в закрытом пространстве – возникающее при сгорании давление будет давить на стенки этого пространства. Если одну из стенок сделать подвижной, то давление, пытаясь увеличить объем замкнутого пространства, будет перемещать эту стенку. Если к этой стенке присоединить какой-нибудь шток, то она уже будет выполнять механическую работу – отодвигаясь, будет толкать этот шток. Соединив шток с кривошипом, при перемещении он заставит провернуться кривошип относительно своей оси.

В этом и заключается принцип работы силового агрегата с внутренним сгоранием – имеется закрытое пространство (гильза цилиндра) с одной подвижной стенкой (поршнем). Стенка штоком (шатуном) связана с кривошипом (коленчатым валом). Затем производится обратное действие – кривошип, делая полный оборот вокруг оси, толкает штоком стенку и так возвращается обратно.

Но это только принцип работы с пояснением на простых составляющих. На деле же процесс выглядит несколько сложнее, ведь надо же вначале обеспечить поступление смеси в цилиндр, сжать ее для лучшего воспламенения, а также вывести продукты горения. Эти действия получили название тактов.

Всего тактов 4:

• впуск (смесь поступает в цилиндр);
• сжатие (смесь сжимается за счет уменьшения объема внутри гильзы поршнем);
• рабочий ход (после воспламенения смесь из-за своего расширения толкает поршень вниз);
• выпуск (отведение продуктов горения из гильзы для подачи следующей порции смеси);

Такты поршневого двигателя

Из этого следует, что полезное действие имеет только рабочий ход, три других – подготовительные. Каждый такт сопровождается определенным перемещением поршня. При впуске и рабочем ходе он движется вниз, а при сжатии и выпуске – вверх. А поскольку поршень связан с коленчатым валом, то каждый такт соответствует определенному углу проворота вала вокруг оси.

Реализация тактов в двигателе делается двумя способами. Первый – с совмещением тактов. В таком моторе все такты выполняются за один полный проворот коленвала. То есть, пол-оборота колен. вала, при котором выполняется движение поршня вверх или вниз сопровождается двумя тактами. Эти двигатели получили название 2-тактных.

Второй способ – раздельные такты. Одно движение поршня сопровождается только одним тактом. В итоге, чтобы произошел полный цикл работы – требуется 2 оборота колен. вала вокруг оси. Такие двигатели получили обозначение 4-тактных.

Принцип работы

Машина с ДВС (двигателем) должна ездить, а для этого ей необходимо совершить механическое усилие. Именно его и производит двигатель, который передает вращательную силу на колеса автомобиля. Те вращаются, и транспортное средство начинает движение. Это очень примитивное объяснение, которое позволит лишь отдаленно понять, что это такое – ДВС в машине. Главная цель двигателя – преобразование бензина (или дизельного топлива) в механическое движение. Сегодня самый простой способ заставить автомобиль двигаться – это сжечь топливо внутри мотора. Именно поэтому двигатель внутреннего сгорания получил соответствующее название. Все они работают по одинаковому общему принципу, хотя есть некоторые разновидности: дизельные, с карбюраторными или инжекторными системами питания и так далее.

Итак, принцип мы поняли: топливо сгорает, высвобождает при этом большие объемы энергии, которые толкают механизмы в двигателе, что приводит к вращению коленчатого вала. Усилия затем передаются на колеса, и машина начинает движение. 

Принцип работы четырехтактного двигателя

Такты четырехтактного двигателя

Четырехтактные двигатели используются во всех автомобилях, крупной технике, авиации

Это так называемый классический вид ДВС, которому конструкторы уделяют всё свое внимание. Условно работу каждого цилиндра в ЦПГ можно разделить на 4 этапа (такта)

Это впуск, сжатие, сгорание, выпуск. На видео, ниже, наглядно показано работу 4-тактного двигателя в 3Д анимации.

1. На такте впуска поршень в цилиндре движется вниз, от клапанов к нижней мертвой точке (НМТ). Когда он начинает опускаться, открывается впускной клапан и в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь (или только воздух, если двигатель с непосредственным впрыском). При движении поршень сам «накачивает» нужный объем воздуха в камеру сгорания, если двигатель атмосферный, или воздух поступает под напором, если установлен турбонаддув.
2. Дойдя до нижней мертвой точки поршень начинает подниматься. При этом впускной клапан закрывается, и при движении поршень сжимает воздух с распыленным в нём топливом до критического давления.
3. Как только поршень условно доходит до верхней мертвой точки и компрессия становится максимальной, срабатывает свеча зажигания и топливо вспыхивает (дизтопливо зажигается при сжатии само, без искры). Микровзрыв от вспышки толкает поршень снова вниз, к НМТ.
4. И на четвертом такте открывается выпускной клапан. Поршень снова движется вверх, выдавливая из камеры сгорания выхлопные газы в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного двигателя

По сути, полезной работы в двигателе только один такт из четырех, когда при сгорании топлива создается избыточное давление, толкающее поршень. Остальные три такта нужны как вспомогательные, которые не дают импульса к движению, но на них расходуется энергия.

При таких условиях двигатель мог бы остановиться, когда кривошипно-шатунный механизм (КШМ) приходит к энергетическому равновесию. Но чтобы этого не произошло, используется  большой маховик, соединенный с системой сцепления, и противовесы на коленвале, уравновешивающие нагрузки от работы поршней.

Принцип работы двухтактного двигателя

Такты двухтактного двигателя

Двухтактные двигатели используются не слишком широко. В основном это моторы скутеров и мопедов, легких моторных лодок, газонокосилок. Весь рабочий процесс такого двигателя можно разделить на два основных этапа:

1. В начале движения поршня снизу вверх (от нижней мертвой точки к верхней) в камеру сгорания поступает топливно-воздушная смесь. Поднимаясь, поршень сжимает ее до критической компрессии, и когда он находится в верхней мертвой точке, происходит поджиг.
2. Сгорая, топливо толкает поршень вниз, при этом одновременно открывается доступ к выпускному коллектору и продукты сгорания выходят из цилиндра. Как только поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), повторяется первый такт – впуск и сжатие одновременно.

Работа двухтактного двигателя

Казалось бы, двухтактный двигатель должен быть вдвое эффективней четырехтактного, ведь здесь на полезное действие приходится половина работы. Но в реальности мощность двухтактного двигателя намного ниже, чем хотелось бы, и причина этого кроется в несовершенном механизме газораспределения.

При сгорании топлива часть энергии уходит в выпускной коллектор, не выполняя никакой работы кроме нагрева. В итоге, двухтактные двигатели применяются только в маломощном транспорте и требуют особых моторных масел.

Процесс зажигания дизельного двигателя

Системы зажигания от сжатия, такие как дизельный двигатели и двигатели HCCI (с воспламенением от сжатия однородного заряда), полагаются исключительно на тепло и давление, создаваемые двигателем в процессе сжатия для воспламенения. Происходящая компрессия обычно более чем в три раза выше, чем у бензинового двигателя. Дизельные двигатели будут всасывать только воздух, и незадолго до пикового сжатия небольшое количество дизельного топлива распыляется в цилиндр через топливный инжектор, который позволяет топливу мгновенно воспламениться. Двигатели типа HCCI будут потреблять как воздух, так и топливо, но будут продолжать полагаться на процесс автоматического сгорания без посторонней помощи из-за более высоких давлений и тепла. Именно поэтому дизельные двигатели и двигатели HCCI также более подвержены проблемам с холодным запуском, хотя после запуска они будут работать так же хорошо в холодную погоду. Большинство дизелей также имеют аккумуляторы и системы зарядки, однако эта система является вторичной и добавляется производителями как роскошь для простоты запуска, включения и выключения топлива, что также может быть выполнено с помощью переключателя или механического устройства, а также для запуска вспомогательных электрических компонентов и аксессуаров. , Однако большинство современных дизелей полагаются на электрические системы, которые также контролируют процесс сгорания, чтобы повысить эффективность и уменьшить выбросы.

Что такое бензиновый двигатель автомобиля

Вначале разберемся с терминологией. Бензиновый мотор это поршневой силовой агрегат, который работает за счет сгорания смеси воздуха и бензина в специально отведенных для этого полостях. В автомобиль может заливаться топливо с разным октановым числом (А92, А95, А98 и т.д.). Более подробно о том, что такое октановое число, рассказывается в другой статье. Там же рассказывается, почему для разных моторов может полагаться разная марка топлива, даже если это бензин.

В зависимости от того, какую цель преследует автопроизводитель, сходящий с конвейера транспорт может оснащаться разными типами силовых агрегатов

В списке причин и маркетинг компании (каждая новая машина должна получать какое-то обновление, и покупатели часто обращают внимание на тип силового агрегата), а также потребности основной аудитории

Так, с завода автомобильного бренда может выходить одна и та же модель машины, но с разными бензиновыми движками

Например, это может быть экономичная версия, на которую чаще обращают внимание покупатели со скромным достатком. Или же производитель может предлагать более динамичные модификации, которые удовлетворяют запросы любителей быстрой езды

Также некоторые автомобили должны быть способны перевозить приличные грузы, как например пикапы (в чем особенность этого типа кузова, читайте отдельно). Для этих автомобилей тоже полагается другой тип мотора. Обычно такая машина будет иметь внушительный рабочий объем агрегата (о том, как рассчитывается этот параметр, есть отдельный обзор).

Итак, бензиновые моторы дают возможность автобрендам создавать модели машин с разными техническими характеристиками, чтобы адаптировать их для разных потребностей, начиная от небольших ситикаров, и заканчивая габаритными грузовиками.

Самый лучший мотор за все время автомобилестроения

Итак, заслуженное первое место и почетное звание «самый лучший двигатель в мире» в нашем списке получает силовой агрегат, который устанавливался на модель Ford Model Т. Этот двигатель можно считать самым распространенным мотором на планете, который заметно повлиял на развитие не только автомобилестроения, но и всей нашей цивилизации.

Дело в том, что кроме самой модели Форд Т,  этот силовой агрегат стоял на грузовых авто, лодках, использовался в качестве движущей силы для электрогенераторов и т.д. Рабочий объема составлял 2900 см3, 4 цилиндра, мощность всего 20 л.с, при этом агрегат выдавал неплохой показатель крутящего момента и был крайне неприхотлив к качеству топлива. Силовая установка успешно работала на керосине и даже этаноле.

Однако и это еще не все. Главным козырем является предельная простота конструкции. Планетарная двухступенчатая КПП была интегрирована в один блок с ДВС, масло для двигателя и коробки было общим. Сама система смазки не предполагала подачу под давлением, смазочный материал попадал на детали методом разбрызгивания.

Также отсутствовала и помпа системы охлаждения, так как жидкость циркулировала благодаря принципу разности температур. Устройство БЦ представляло собой единую деталь с картером, а ГБЦ впервые была выполнена в качестве обособленного элемента.

Выходная мощность и эффективность

При работе двигателей с искровым зажи­ганием в режиме частичной нагрузки имеет место ухудшение рабочих характеристик в результате потерь в цикле подачи заряда (дросселирования), плохого управления про­цессом (пиковые давления ниже 30 бар) и повышения потерь трения в двигателе в этом диапазоне нагрузок. Поскольку даже при скоростях движения легковых автомобилей свыше 100 км/ч большинство двигателей продолжают работать в диапазоне частичных нагрузок, весьма успешными оказываются меры, направленные на повышение к.п.д. К таким мерам относятся:

• Уменьшение рабочего объема;
• Отключение цилиндра (например, на двига­телях V8 и V12);
• Исключение дросселирования (примене­ние систем с послойным распределением заряда топлива, рециркуляция отработавших газов, изменение синхронизации клапанов);
• Увеличение степени сжатия;
• Изменение передаточного отношения трансмиссии с целью снижения величины оборотов двигателя.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Виды двигателей внутреннего сгорания

Агрегаты классифицируются по ряду отличительных признаков, которые напрямую влияют на устройство двигателя или принцип работы.

Параметры классификации:

• Способ образования смеси в двигателе:внешнее образование смеси (карбюратор, газовый двигатель);
• внутреннее образование.

Количество ходок поршня, прежде чем выполнится рабочий процесс двигателя:

• процесс работы за 4 хода;
• процесс работы за 2 хода.

Количество камер объёмного вытеснения в двигателе:

• 1 камера вытеснения;
• 2 камеры вытеснения;
• много камер вытеснения.

Размещение камер объёмного вытеснения в двигателе:

• в ряд, перпендикулярно горизонту, а так же под небольшим углом;
• угол между осями камер вытеснения составляет 90°;
• угол между осями камер вытеснения составляет 180°.

Отвод избыточной температуры в двигателе:

• посредством обдува воздушными массами;
• посредством обтекания потоком жидкости.

Питание двигателя горючим:

• бензин;
• солярка;
• газ;
• питаются несколькими видами горючего.

Отношение полного объёма камеры к объёму пространства сгорания:

• показатель равен 12-18 единиц (высокая степень);
• показатель равен 4-9 единицам (низкая степень).

Способ наполнения цилиндра двигателя:

• без наддува, атмосферные двигатели, подача разряжением;
• с использованием наддува, подача сжатием.

Угловая частота:

• низкая угловая частота;
• средняя угловая частота;
• высокая угловая частота.

Много других методов, по которым отфильтровывают силовые установки.

Действия в камере объёмного вытеснения разбиты на процессы:

1. Такт, это передвижение поршня из одного крайнего положения в другое крайнее положение, обобщённо, движение детали в одну сторону.
2. Цикл, это количество тактов, которое совершает агрегат, выполняя работу. Как правило, значение равно двум или четырём.
3. Процесс работы: совершение действий над содержимым камеры объёмного вытеснения. Запускаем субстанцию, сжимаем, сжигаем, выпускаем.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, поэтому мы и берём его за основу. Чтобы лучше понять принцип устройства бензинового ДВС, предлагаем вам взглянуть на рисунок:

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Топливно-воздушная смесь, попадая через впускной клапан в камеру сгорания (такт первый – впуск), сжимается (такт второй – сжатие) и воспламеняется от искры свечи зажигания. При сжигании топлива, под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление, заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке (НМТ), совершая при этом такт третий – рабочий ход. Перемещаясь во время рабочего хода вниз, с помощью шатуна, поршень приводит во вращение коленчатый вал. Затем, перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля – это четвертый такт (выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Давайте ещё раз повторим определения, а затем .

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня. Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, обычно называют рабочим циклом, в данном случае, двигателя внутреннего сгорания.

1. Такт первый – ВПУСК. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, при этом возникает разряжение и полость цилиндра ДВС заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Смесь, попадая в камеру сгорания, смешивается с остатками отработавших газов. В конце впуска давление в цилиндре составляет 0,07–0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
2. Такт второй – СЖАТИЕ. Поршень движется к ВМТ, оба клапана закрыты, рабочая смесь в цилиндре сжимается, а сжатие сопровождается повышением давления (1,2–1,7 МПа) и температуры (300-400 ºС).
3. Такт третий – РАСШИРЕНИЕ. При воспламенении рабочей смеси в цилиндре ДВС выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура (до 2500 градусов по Цельсию). Под давлением поршень перемещается к НМТ. Давление равно 4–6 МПа.
4. Такт четвертый – ВЫПУСК. Поршень стремится к ВМТ через открытый выпускной клапан, отработавшие газы выталкиваются в выпускной трубопровод, а затем в окружающую среду. Давление в конце цикла: 0,1–0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

И так, вы смогли убедиться, что двигатель внутреннего сгорания устроен не очень сложно. Как говорится, все гениальное – просто. А для большей наглядности рекомендуем посмотреть видео, на котором также очень хорошо показан принцип работы ДВС.

Охлаждение

В задачу этой системы входит поддержание определенной температуры работающего агрегата. Дело в том, что сгорание в цилиндрах смеси происходит с выделением теплоты. Узлы и детали мотора нагреваются, и им необходимо постоянно охлаждаться, чтобы работать в штатном режиме.

Наиболее распространенными являются жидкостная и воздушная системы.

Для того чтобы двигатель охлаждался постоянно, необходим теплообменник. В моторах с жидкостным вариантом его роль исполняет радиатор, который состоит из множества трубок для ее перемещения и отдачи тепла стенкам. Отвод еще больше увеличивается через вентилятор, который установлен рядом с радиатором.

В приборах с воздушным охлаждением используется оребрение поверхностей самых нагретых элементов, из-за чего площадь теплообмена существенно возрастает.

Эта система охлаждения является низкоэффективной, а поэтому на современных автомобилях она устанавливается редко. В основном ее используют на мотоциклах и на небольших ДВС, для которых не нужна тяжелая работа.

Устройство простейшего инжектора

Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:

• бензонасос (электрический),
• ЭБУ (контроллер),
• регулятор давления,
• датчики,
• форсунка (инжектор).

Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.

Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.

Теперь, перейдем от рассказа о том, как работает и выглядит инжектор к наглядному пособию. Вы увидите на видео, принцип работы инжектора, и вам сразу же станет понятно всё, о чем написано выше.