На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) або як його ще називають “атмосферник” — основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільній індустрії. Що таке ДВЗ? Це — багатофункціональний тепловий агрегат, який за допомогою хімічних реакцій і законів фізики перетворює хімічну енергію паливної суміші в механічну силу (роботу).
Двигуни внутрішнього згоряння поділяються на:
Поршневий двигун внутрішнього згоряння — найпопулярніший серед перелічених двигунів, він завоював світове визнання і вже багато років лідирує в автоіндустрії. Пропоную більш детально розглянути пристрій ДВЗ, а також принцип його роботи.
До переваг поршневого двигуна внутрішнього згоряння можна віднести:
Крім “плюсів” має двигун внутрішнього згоряння і ряд серйозних недоліків, серед яких:
Двигуни внутрішнього згоряння розрізняються за типом палива, вони бувають:
Останні два можна назвати альтернативними, оскільки на сьогоднішній день вони не отримали широкого застосування.
Спиртовий ДВЗ працює на водні — найперспективніший і екологічний, він не викидає в атмосферу шкідливий для здоров’я “СО2”, який міститься у відпрацьованих газах поршневих двигунів внутрішнього згоряння.
Поршневий ДВЗ складається з наступних підсистем:
Корпус двигуна складається з декількох частин, в які входять: блок циліндрів, а також головка блоку циліндрів (ГБЦ). Завдання КШМ — перетворення зворотно-поступальні руху поршня у обертальні рухи коленвала. Газорозподільний механізм необхідний ДВС для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної суміші і такий же своєчасний випуск відпрацьованих газів.
Стаття в тему: Причини перегріву двигуна. Як не допустити перегрівання двигуна?
Впускна система служить для своєчасної подачі повітря в двигун, який необхідний для утворення паливно-повітряної суміші. Паливна система здійснює подачу в двигун палива, в тандемі дві системи працюють над освітою паливно-повітряної суміші після чого вона подається за допомогою системи вприскування в камеру згоряння.
Займання паливно-повітряної суміші відбувається завдяки системі запалювання (в бензинових ДВЗ), в дизельних моторах займання відбувається за рахунок стиснення суміші і свічок напруження.
Система змащення як вже зрозуміло з назви, служить для змащування тертьових деталей, знижуючи тим самим їх знос, збільшуючи термін їх служби і відводячи тим самим від їх поверхонь температуру. Охолодження поверхонь і деталей забезпечує система охолодження, вона відводить температуру за допомогою охолоджуючої рідини по своїх каналах, яка проходячи через радіатор — охолоджується і повторює цикл. Система випуску забезпечує вивід відпрацьованих газів з циліндрів ДВЗ за допомогою вихлопної системи, яка входить до складу цієї системи, знижує шум супроводжуваний викид газів і їх токсичність.
Система управління двигуном (в сучасних моделях за це відповідає електронний блок управління (ЕБУ) або бортовий комп’ютер) необхідна для електронного управління всіма вищеописаними системами та забезпечення їх синхронності.
Як працює двигун внутрішнього згоряння?
Принцип роботи ДВС базується на ефекті теплового розширення газів, яке виникає під час згоряння паливно-повітряної суміші, за рахунок чого здійснюється рух поршня в циліндрі. Робочий цикл двигуна внутрішнього згорання відбувається за два оберти колінчастого і складається з чотирьох тактів, звідси і назва — чотиритактний двигун.
Під час перших двох тактів — впуску і робочого такту, поршень рухається вниз, за два інших стиснення і випуск – поршень йде вгору. Робочий цикл кожного з циліндрів налаштований таким чином, щоб не збігатися по фазах, це необхідно для того, щоб забезпечити рівномірність роботи двигуна внутрішнього згоряння. Є в світі і інші двигуни, робочий цикл яких відбувається всього за два такти – стиснення і робочий хід, цей двигун називається двотактним.
На такті впуску паливна система і впускна утворюють паливно-повітряну суміш, яка утворюється у впускному колекторі або безпосередньо в камері згоряння (все залежить від типу конструкції). У впускному колекторі у випадку з центральним і розподіленим уприскуванням бензинових ДВЗ. У камері згоряння у випадку з безпосереднім уприскуванням в бензинових і дизельних моторах. Паливно-повітряна суміш або повітря під час відкриття впускних клапанів ГРМ подається в камеру згоряння за рахунок розрядження, яке виникає під час руху поршня вниз.
Актуально: Як визначити стан дизельного двигуна з вихлопним газам
Впускні клапани закриваються на такті стиску, після чого паливно-повітряна суміш у циліндрах двигуна стискається. Під час такту “робочий хід” суміш запалюється примусово або самозаймається. Після спалаху в камері виникає великий тиск, який створюють гази, це тиск впливає на поршень, якому нічого не залишається, як почати рухатися вниз. Це рух поршня в тісному контакті з кривошипно-шатунним механізмом приводять у рух колінчастий вал, який в свою чергу утворює обертовий момент, що приводить колеса автомобіля в рух.
Такт “випуск” відкриває випускні клапани газорозподільного механізму, після чого відпрацьовані гази звільняють камеру згоряння, а після і випускну систему, йдучи охолодженими і частково очищеними в атмосферу.
Коротке резюме
Після того як ми розглянули принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння можна зрозуміти чому ДВС володіє низьким ККД, який становить приблизно 40%. У той час як в одному циліндрі відбувається корисну дію, інші циліндри грубо кажучи не діють, забезпечуючи роботу першого тактами: впуск, стиск, випуск.
На цьому у мене все, сподіваюся вам все зрозуміло, після прочитання цієї статті ви легко зможете відповісти на питання, що таке ДВС і як влаштований двигун внутрішнього згоряння. Спасибі за увагу!
