Как работает двигатель внутреннего сгорания — Mafin Media
Ко всем статьямЧитатели Mafin Media уже знакомы с типами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и запросто отличат VR-образную «шестерку» от рядной «четверки» и вспомнят о недостатках и преимуществах роторно-поршневого двигателя. В новом материале расскажем простыми словами, как устроено «автомобильное сердце».
Механические самоходные транспортные средства активно разрабатывались еще
в XVIII веке. Но именно в 1880-х годах немецкие конструкторы Готтлиб Даймлер и Карл
Бенц установили первые бензиновые двигатели на мотоцикл
и трехколесную коляску. Самоходный экипаж
Бенца приводился в движение одноцилиндровым мотором мощностью 1,5 л. с. (традиционно мощность
принято измерять в лошадиных силах и киловаттах).
«Коктейль» для двигателя
Топливно-воздушная смесь — это «коктейль» из собственно топлива и воздуха. Для бензинового двигателя рабочее соотношение в среднем составляет 1 к 15, то есть 1 единица топлива и 15 единиц воздуха. Если добавить больше горючего (обогатить смесь), пострадает экономичность, если меньше (обеднить) — мощность. Со слишком обедненной или обогащенной смесью мотор вообще может отказываться заводиться.
Готовиться смесь может по-разному. В устаревших карбюраторных двигателях горючее
«готовится» в отдельном механизме авто — карбюраторе.
Компоненты двигателя: где и как сгорает смесь
Самое важное происходит в корпусе двигателя,
который объединяет блок цилиндров (слева
на фото) и головку блока цилиндров (справа на фото).
Блок цилиндров содержит полые внутри цилиндрические трубки, в которых размещаются поршни.
Головка блока цилиндров (ГБЦ) монтируется на блок цилиндров и образует герметичные (т. е. непроницаемые для посторонних жидкостей и газов) камеры сгорания.
Внутри камеры сгорания устанавливаются поршни — детали цилиндрической формы, совершающие возвратно-поступательные движения под действием сгорания смеси.
Поршни — часть кривошипно-шатунного механизма (КВШ), комплекса деталей, который преобразует движения поршня во вращение коленчатого вала. Последний и двигает колеса автомобиля. Так выглядит КВШ вместе с поршнями двигателя:
В головке блока цилиндров находятся упомянутые выше форсунки — вместе
со свечами зажигания (в бензиновом моторе) и клапанами.
Свечи зажигания производят
электрическую искру, предназначенную для воспламенения топливно-воздушной смеси.
! — Если автомобиль оснащен непосредственным впрыском топлива (в камеру сгорания), форсунки находятся в ГБЦ, а если впрыск распределительный — форсунки установлены во впускном коллекторе вблизи впускных клапанов.
Клапаны относятся к механизму газораспределения и внешне напоминают большие гвозди:
Такая форма дана им неслучайно: нижней, выпуклой частью они закрывают и открывают впускные и выпускные отверстия в камере сгорания, поочередно впуская подготовленную топливно-воздушную смесь или воздух и выпуская отработанные газы. Соответственно, в зависимости от своей роли клапаны бывают впускными и выпускными.
Обычно на один цилиндр приходится от двух до четырех клапанов.
За то,
чтобы «доступ» в камеру сгорания открывался вовремя, и отвечает механизм
газораспределения (ГРМ), в который выходят клапаны. В зависимости от мотора ГРМ
приводится
в действие ремнем или цепью.
Рассмотрим цилиндр в разрезе:
Четыре такта
Любой двигатель функционирует согласно циклу, состоящему из нескольких тактов, то есть ходов (движений) поршня. Большинство автомобильных моторов — четырехтактные.
Рассмотрим такты бензинового двигателя:
- Впуск: открывается впускной клапан, в камеру сгорания попадает топливно-воздушная смесь, а поршень идет вниз.
- Сжатие: оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая и нагревая смесь.
- Рабочий ход: оба клапана закрыты, под
действием электрической искры от свечи зажигания сжатая и разогретая топливно-воздушная смесь
воспламеняется, образовавшиеся при этом газы толкают поршень вниз.
- Выпуск: выпускной клапан открыт, поршень идет вверх, выталкивая отработанные газы в сторону выхлопной трубы.
После этого цикл повторяется. У дизельного двигателя вместо свечи установлена форсунка, и смесь воспламеняется не при помощи искры, а от сжатия — впрыска дизельного топлива через форсунку под большим давлением. Впускной клапан при этом подает в камеру сгорания только воздух. Кстати, в некоторых современных бензиновых моторах форсунка тоже впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр.
А как запускается первый такт?
Каждый автомобиль обладает набором бортовой электроники — проводов,
аккумулятора, стартера и т. д. Аккумулятор за время поездок накапливает достаточно энергии,
чтобы при помощи специального механизма — стартера — раскрутить коленвал
и завести мотор.
И что дальше?
Мощность от двигателя к колесам передается с помощью коробки передач, редуктора и приводных валов. Если мотор соединить с колесами напрямую, автомобиль после запуска начнет движение на одной-единственной передаче, с небольшой скоростью, а после торможения сразу заглохнет. Об этих передачах и о типах коробок (автоматах, вариаторах, механиках и т. д.) Mafin Media расскажет в следующем материале.Как устроен и как работает автомобиль?
Схема передачи энергии в автомобиле
Можно дать такое определение автомобилю: это механическое устройство, которое освобождает скрытую энергию бензина и, управляя освобожденной энергией, использует ее для вращения колес. Бензиновое топливо по очереди впрыскивается в каждый из цилиндров двигателя (рисунок выше), и там оно сгорает. Освобождающаяся при сгорании энергия двигает поршень цилиндра.
После коробки передач энергия вращательного движения переходит на ведущий вал. Он вращается вместе с механизмом дифференциала. А дифференциал не только передает энергию ведущим колесным осям, установленным перпендикулярно ведущему валу, но и позволяет левому и правому колесу вращаться с разной скоростью, если это необходимо. Например, когда автомобиль движется на повороте.
Цикл работы двигателя внутреннего сгорания
Во время впуска топлива поршень идет вниз и в цилиндр втягивается смесь паров бензина и воздуха. Затем поршень поднимается — смесь сжимается. На свече зажигания появляется искра — топливная смесь воспламеняется, сгорает, — и высвободившаяся при сгорании энергия заставляет поршень идти вниз. В последнем, четвертом такте движения поршень снова поднимается и выталкивает отработавшие газы через выпускной клапан.
Образование горючей смеси
Схема зажигания
Акселератор помогает карбюратору приготовить нужное в данный момент количество топливной смеси, которая состоит из паров бензина и воздуха. Затем эта смесь втягивается в цилиндры и там воспламеняется при помощи свеч зажигания
Механизм управления двумя неодинаковыми движениями
Для того чтобы автомобиль мог плавно двигаться на поворотах, его колеса на внешней стороне колеи должны двигаться быстрее и проходить большее расстояние, чем колеса на внутренней стороне колеи. Такое возможно благодаря наличию в автомобиле механизма, который называется дифференциалом. Он представляет собой хитрый набор механических передач с зубчатыми колесами и шестеренками, которые соединяют ведущий вал с осями задних колес так, что каждое колесо может вращаться с нужной ему скоростью.
Устройство двигателя внутреннего сгорания автомобиля
Отличие двигателей внутреннего сгорания от двигателей внешнего сгорания
Содержание статьи
ДВС называется так именно потому, что топливо сжигается внутри рабочего органа (цилиндра), промежуточный теплоноситель, например пар, здесь не нужен, как это организовано в паровозах. Если рассматривать паровой двигатель и двигатель, но уже внутреннего сгорания автомобиля, устройство их сходно, это очевидно (на рисунке справа паровой двигатель, слева – ДВС).
Принцип работы одинаков: на поршень, действует какая-то сила. От этого поршень вынужден двигаться вперед или назад (возвратно-поступательно). Эти движения при помощи специального механизма (кривошипного) преобразуются во вращение (колеса у паровоза и коленчатого вала «коленвала» у автомобиля). В двигателях внешнего сгорания нагревается вода, превращаясь в пар, и уже этот пар совершает полезную работу толкая поршень, а в ДВС мы нагреваем воздух внутри (непосредственно в цилиндре)и он (воздух) двигает поршень. От этого коэффициент полезного действия, у ДВС, конечно, выше.
История создания ДВС
История гласит, что первый работающий двигатель внутреннего сгорания коммерческого использования, то есть выпускаемый для продажи, был разработан французским изобретателем Ленуаром. Его двигатель работал на светильном газе в смеси с воздухом. Причем именно он догадался поджигать эту смесь путем электрической искры. Только в 1864 году документально зафиксирована продажа более 310 таких двигателей. На этом он разбогател. Жан Этьен Ленуар потерял интерес к изобретательству и вскоре(в 1877 году) его моторы были вытеснены более совершенными, на тот момент, двигателями Отто, изобретателя из Германии. Донат Банки (венгерский инженер) в 1893 году произвел настоящую революцию в двигателестроении. Он изобрел карбюратор. С этого момента история не знает бензиновых двигателей без этого устройства. И так продолжалось около 100 лет. На смену ему пришла система непосредственного впрыска, но это уже новейшая история.
Все первые двигатели внутреннего сгорания были только одноцилиндровыми.
Увеличение мощности велось путем увеличения диаметра рабочего цилиндра. Только к концу 19-го века появились ДВС с двумя цилиндрами, а в начале 20-го века – четырехцилиндровые. Теперь, повышение мощности производилось уже путем увеличения числа цилиндров. На сегодняшний день можно встретить автомобильный двигатель в 2-мя, 4-мя, 6-ю цилиндрами. Реже 8 и 12. Некоторые спортивные автомобили имеют 24 цилиндра. Расположение цилиндров может быть как рядным, так и V-образным.
Вопреки расхожему мнению ни Готлиб Даймлер, ни Карл Бенц, ни Генри Форд устройство двигателя автомобиля не изменяли кардинально (разве что мелкие доработки), но оказали огромное влияние в автомобилестроение как таковое. Что такое ДВС в авто мы сейчас и рассмотрим.
Общее устройство двигателя внутреннего сгорания
Итак, ДВС состоит из корпуса, в котором все остальные детали монтируются. Чаще всего это блок цилиндров.
На данном рисунке показан один цилиндр без блока. Устройство ДВС направлено на максимально комфортные условия для цилиндров, ведь именно в них производится работа.
Цилиндр, это металлическая (чаще всего стальная) труба, в которой двигается поршень. Он обозначен на рисунке цифрой 7. Над цилиндром устанавливается головка цилиндра 1, в которую вмонтированы клапана (5 – впускной и 4 — выпускной), а также свеча зажигания 3 и коромысла 2.
Над клапанами 4 и 5 есть пружины, которые удерживают их в закрытом состоянии. Коромысла при помощи толкателей 14 и распределительного вала 13 открывают клапана в определенный момент (тогда, когда это необходимо). Распределительный вал с кулачками вращается от коленвала 11 через приводные шестерни 12.
Движения поршня 7 преобразуются во вращение коленвала 11 при помощи шатуна 8 и кривошипа. Этим кривошипом служит «колено» на валу (смотри рисунок), именно поэтому вал и называется коленчатым. В связи с тем, что воздействие на поршень происходит не постоянно, а только когда в цилиндре горит топливо. У ДВС есть маховик 9, довольно массивный. Маховик как бы запасает энергию вращения и отдает ее при необходимости.
В любом двигателе много трущихся деталей, для их смазывания используют автомобильное масло. Масло это хранится в картере 10 и специальным насосом подается к трущимся деталям.
Синим цветом, показаны детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Голубым – смесь топлива и воздуха. Серым – свеча зажигания. Красным – выхлопные газы.
Принцип работы ДВС
Разобрав двигатель внутреннего сгорания, его устройство, необходимо уяснить, как взаимодействуют его детали, как он работает. Знать строение еще не все, а вот как взаимодействуют механизмы, в чем преимущество дизельных автомобилей и в чем их недостатки для начинающих (для чайников) очень важно.
Ничего сложного в этом нет. Пошаговым рассмотрением процессов мы постараемся рассказать, как взаимодействуют между собой основные части двигателя при работе. Из какого материала выполнены механические составляющие ДВС.
Все автомобильные двигатели работают на одном принципе: сжигание бензина или дизельного топлива. Для чего? Для получения необходимой нам энергии, конечно. Двигатели автомобилей, иногда говорят – моторы, могут быть двухтактными и четырехтактными.
Тактом считается движение поршня либо вверх, либо вниз. Говорят еще от верхней мертвой точки (ВМТ), до нижней (НМТ). Мертвой эта точка называется потому, что поршень как бы замирает на мгновение и начинает движение в обратную сторону.
Итак, в двухтактном двигателе весь процесс (или цикл) происходит за 2 хода поршня, в четырехтактном – за 4. И совершенно не важно, бензиновый это двигатель, дизельный или работающий на газу.
Как ни странно, рассказывать принцип работы лучше на 4-х тактном бензиновом карбюраторном двигателе.
Первый такт — всасывание.
Поршень идет вниз и затягивает за собой смесь из воздуха и топлива. Эта смесь готовится в отдельном устройстве – в карбюраторе. При этом впускной, его еще называют «всасывающий» клапан, конечно, открыт. На рисунке он показан синим.
Следующий, второй такт – сжатие смеси.
Поршень поднимается вверх от НМТ до ВМТ. При этом растет давление и, естественно, температура над поршнем. Но этой температуры недостаточно, для того, чтобы смесь самовоспламенилась. Для этого служит свеча. Она выдает искру в нужный момент. Обычно это 6…8 угловых градусов не доходя до ВМТ. Для начала понимания процесса можно предположить, что искра зажигает смесь точно в верхней точке.
Третий такт – расширение продуктов сгорания.
При сгорании столь энергоемкого топлива, продуктов сгорания в цилиндре очень мало, а вот усилие появляется только потому, что воздух нагрелся при повышении температуры, а значит, расширился, в нашем случае увеличил давление. Именно это давление и совершает нужную работу. Нужно знать, что нагревая воздух на 273 0С, получаем увеличение давления практически в 2 раза. Температура зависит от того сколько топлива сжечь. Максимальная температура внутри рабочего цилиндра может достигать 2500 0С при работе ДВС на полной мощности.
Четвертый такт последний.
После него опять будет первый. Поршень направляется от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт. Цилиндр очищается, выбрасывая все что сгорело, и что не сгорело, в атмосферу.
Что касается дизельного двигателя, то все основные детали с карбюраторным практически одинаковы. Ведь и тот и другой, это двигатель внутреннего сгорания. Исключение составляет смесеобразование. В карбюраторном смесь готовится отдельно, в том самом карбюраторе. А вот в дизельном – смесь готовиться непосредственно в цилиндре, перед сжиганием. Топливо (солярка) подается специальным насосом в определенный момент времени. Зажигание смеси происходит от самовоспламенения. Температура внутри цилиндра в дизеле гораздо выше, чем в карбюраторном ДВС. По этой причине детали там детали мощнее и система охлаждения лучше. Необходимо отметить, что, несмотря на высокую температуру внутри цилиндра, рабочая температура двигателя никогда не повышается выше 90…95 0С. Иногда, детали дизельных двигателей делают из более твердого металла, что позволяет снизить массу, но увеличивает цену ДВС. Однако, коэффициент полезного действия (КПД) в дизельном двигателе выше. То есть он более экономичен и дороговизна деталей себя окупает.
У дизельного ДВС ресурс выше, если соблюдать правила эксплуатации. Особенно часто механизмы дизелей выходят из строя из-за плохого топлива.
Схема работы дизельного двигателя представлена на рисунке слева. В третьем такте подача топлива показана в момент ВМТ, хотя это и не совсем так.
Системы ДВС обеспечивающие их работоспособность практически одинаковы: система смазки, топливная система, система охлаждения и система газообмена. Есть еще несколько, но они не относятся к главным.
Глядя на устройство любого двигателя внутреннего сгорания можно подумать, что все детали выполнены из стали. Это далеко не так. Корпуса бывают и чугунные и выполненные из алюминиевого сплава, а вот поршни из чугуна не делают, они либо стальные, либо из высокопрочного алюминиевого сплава. Зная общее устройство данного двигателя внутреннего сгорания и условия работы его деталей, очевидно, что и клапана и головку цилиндра нужно делать прочными, поскольку они должны выдерживать давление внутри цилиндра более 100 атмосфер.
А вот поддон, где собирается масло не несет на себе особой механической нагрузки и выполняется из тонкой листовой стали или алюминия.
Характеристики ДВС
Когда говорят об автомобиле, то обычно, в первую очередь отмечают двигатель внутреннего сгорания, не его устройство, а его мощность. Она (мощность) измеряется как обычно (по-старинке) в лошадиных силах или (по-современному) киловаттах. Безусловно, чем больше мощность, тем быстрее автомобиль набирает скорость. И в принципе экономичность тем выше, тем двигатель машины более мощный. Однако, это только тогда, когда двигатель постоянно работает на номинальных (экономически оправданных) оборотах. Но на малых скоростях (при неиспользовании полной мощности) КПД сильно падает и если на номинальных режимах дизельный двигатель имеет 40…42% КПД, то на малых только 7%. Бензиновый двигатель не может похвастаться даже этим. Использование полной мощности позволяет экономить топливо. По этой причине расход топлива на 100 километров в малолитражных автомобилях ниже.
Этот показатель может составлять и 5 и даже 4 л/100 км. Расход у мощных внедорожников может составлять и 10 и даже 15 л/100 км.
Еще одним показателем для автомобилей является разгон от 0 км/час до 100 км/час. Конечно, чем мощнее двигатель, тем быстрее разгон автомобиля, но про экономичность при этом говорить вообще не приходится.
Итак, двигатель внутреннего сгорания устройство которого Вы теперь знаете, совсем не кажется сложным. И на вопрос «ДВС – что это такое?» Вы можете ответить «Это то, что я знаю».
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) автомобиля
Ноя 6 2014
Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно.
Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части.
Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Первый такт — такт впуска. Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки).
Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска.
Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами.
Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии.
Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Второй такт — такт сжатия. Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска.
Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания.
Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью.
Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее.
Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Третий такт — рабочий ход. Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно.
Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания.
Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт — такт выпуска. Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько.
Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска?
Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля.
Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
Похожие записи автомобильной тематики:
Автомобильные двигатели — их основные виды, какие они будут в будущем
Когда вы в первый раз открываете капот автомобиля и первое, что вы видите там — это монолит, (кусок) железа обвешанный разными приспособлениями и проводами. Между прочим то что находится под капотом имеет название — двигатель автомобиля, это самая главная из систем машины. Двигатель по сути сердце автомобиля и этим всё сказано.
Двигатель автомобиля
Автомобильных моторов существует несколько видов и основное их различие по преобразованию определенного вида энергии в механическую, которая и приводит колеса машины в движение. То есть, для получения механической энергии, в двигателе автомобиля должно произойти сгорание топлива или выработка электрической энергии, зависит от вида двигателя.
Сам источник энергии находиться на автомобиле и требует дозаправки, например, топливный бак.
Механическая энергия передается от двигателя на ведущие колеса при помощи трансмиссии. Трансмиссия и двигатель автомобиля имеют название — силовая установка.
В двадцатом столетие появилось много новых двигателей:
- тут и ядерные;
- и плазменные;
- и реактивные.
Но применения на автомобилях они не нашли. Сейчас в современных автомобилях применяются усовершенствованные моторы XX века, либо созданные на их основе — роторные и гибридные двигатели.
Теперь подробнее об основных видах автомобильных двигателей
1. Самый распространенный — это двигатель внутреннего сгорания, имеет сокращенное название ДВС. Этот двигатель преобразует энергию сгорающего топлива в механическую работу. Самые известные типы двигателей внутреннего сгорания — это поршневой двигатель, роторно-поршневой двигатель и газотурбинный двигатель.
Пока на автомобилях широко используются поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые сжигают такой вид топлива, как дизельное, бензин и природный газ.
2. Далее идут электромобили — это автомобиль, у которого в качестве мотора электродвигатель.
Тяговый электродвигатель для электромобиля
Для работы такому двигателю нужна электрическая энергия, которая находится в аккумуляторных батареях, которые в свою очередь имеют малую емкость и отсюда низкий запас хода. И вот это обстоятельство считается минусом электромобилей, которое ограничивает их самое широкое применение. Но в связи с ухудшением экологии, разработки в этом направление усиленно ведутся. И в скором времени, вполне возможно, что розетки для подзарядки электрических автомобилей будут рядом с бензоколонками.
3. Ну и как же не затронуть комбинированный двигатель — это такая гибридная силовая установка, которая объединяет ДВС и электродвигатель, и связанны они через генератор.
Гибридная силовая установка
С появлением такого двигателя, уменьшены выбросы вредных веществ в несколько раз в атмосферу. И что особо важно, нет надобности заряжать аккумуляторы, батареи теперь сами подпитываются от энергетической установки.
Также, такому автомобилю коробка передач не нужна. Ведь изменение силы тяги на колесах происходит автоматом, это благодаря полезным свойствам электромотора.
Видео — технология работы и устройство двигателя автомобиля:
Немного о будущем. Журналисты называют автомобилем XXI в. машину с мотором, у которой бензин является не топливом, а всего лишь сырьем для синтеза водорода. Тут получается, что смесь воздуха и водорода образует горючую смесь и оная попадает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, а двигатель соединен с электрогенератором.
Также, заслуживает внимание и то, что этот двигатель может функционировать на бензине и природном газе.
Загрузка…Как работают автомобильные двигатели | HowStuffWorks
Используя всю эту информацию, вы можете начать понимать, что существует множество различных способов улучшить работу движка.
Производители автомобилей постоянно играют со всеми перечисленными ниже параметрами, чтобы сделать двигатель более мощным и / или более экономичным.
Увеличение рабочего объема: Чем больше рабочий объем, тем выше мощность, поскольку вы можете сжигать больше газа за каждый оборот двигателя. Вы можете увеличить рабочий объем, увеличив цилиндры или добавив больше цилиндров.Двенадцать цилиндров кажутся практическим пределом.
Увеличьте степень сжатия: Чем выше степень сжатия, тем больше мощность, до определенного предела. Однако чем сильнее вы сжимаете топливно-воздушную смесь, тем больше вероятность самопроизвольного воспламенения (до того, как свеча зажигания воспламенит его). Бензины с более высоким октановым числом предотвращают такое преждевременное сгорание. Вот почему высокопроизводительным автомобилям обычно нужен высокооктановый бензин — их двигатели используют более высокую степень сжатия, чтобы получить больше мощности.
Добавьте больше в каждый цилиндр: Если вы можете втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива) в цилиндр заданного размера, вы можете получить больше мощности от цилиндра (точно так же, как если бы вы увеличили размер цилиндр) без увеличения количества топлива, необходимого для сгорания.
Турбокомпрессоры и нагнетатели сжимают входящий воздух, чтобы эффективно втиснуть больше воздуха в цилиндр.
Охлаждение поступающего воздуха: Сжатие воздуха повышает его температуру. Однако вы хотите, чтобы в цилиндре был как можно более холодный воздух, потому что чем горячее воздух, тем меньше он будет расширяться при сгорании.Поэтому многие автомобили с турбонаддувом и наддувом имеют интеркулер . Интеркулер — это специальный радиатор, через который проходит сжатый воздух, чтобы охладить его перед попаданием в цилиндр.
Пусть воздух поступает легче: Когда поршень опускается на такте впуска, сопротивление воздуха может лишить двигатель мощности. Сопротивление воздуха можно значительно уменьшить, установив по два впускных клапана в каждый цилиндр. В некоторых новых автомобилях также используются полированные впускные коллекторы для устранения там сопротивления воздуха.Большие воздушные фильтры также могут улучшить воздушный поток.
Обеспечьте более легкий выход выхлопных газов: Если сопротивление воздуха затрудняет выход выхлопных газов из цилиндра, это лишает двигатель мощности.
Сопротивление воздуха можно уменьшить, добавив второй выпускной клапан к каждому цилиндру. Автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет четыре клапана на цилиндр, что улучшает рабочие характеристики. Когда вы слышите объявление об автомобиле, в котором говорится, что автомобиль имеет четыре цилиндра и 16 клапанов, в рекламе говорится, что двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.
Если выхлопная труба слишком мала или глушитель имеет большое сопротивление воздуха, это может вызвать противодавление, которое имеет тот же эффект. В высокоэффективных выхлопных системах используются коллекторы, большие выхлопные трубы и глушители со свободным потоком для устранения противодавления в выхлопной системе. Когда вы слышите, что у автомобиля «двойной выхлоп», цель состоит в том, чтобы улучшить поток выхлопных газов, используя две выхлопные трубы вместо одной.
Сделайте все легче: Легкие детали помогают двигателю работать лучше.Каждый раз, когда поршень меняет направление, он использует энергию, чтобы остановить движение в одном направлении и запустить его в другом.
Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Это приводит к повышению топливной экономичности и производительности.
Впрыск топлива: Впрыск топлива позволяет очень точно дозировать топливо в каждый цилиндр. Это улучшает производительность и экономию топлива.
В следующих разделах мы ответим на некоторые распространенные вопросы, связанные с двигателем, которые задают читатели.
Как работают автомобили — Как работает автомобильный двигатель
Процесс работы автомобиля намного проще, чем вы думаете. Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания:
- Аккумулятор заряжается отправка
- Питание стартера, который
- Поворачивает коленчатый вал, который
- Приводит в движение поршни
- При перемещении поршней двигатель заводится и тикает более
- Вентилятор всасывает воздух в двигатель через воздушный фильтр
- Воздушный фильтр удаляет грязь и песок из воздуха
- Очищенный воздух втягивается в камеру, где добавляется топливо (бензин или дизельное топливо)
- Эта топливно-воздушная смесь (парообразный газ) хранится в камере .
- Водитель нажимает на педаль акселератора
- Дроссельная заслонка открыта
- Газовоздушная смесь проходит через впускной коллектор и через впускные клапаны распределяется по цилиндрам.Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов.
- Распределитель зажигает свечи зажигания, воспламеняя топливно-воздушную смесь. Возникающий в результате взрыв заставляет поршень опускаться, что, в свою очередь, вызывает вращение коленчатого вала.
В цилиндрах происходит волшебство, которое придает мощность и движение колесам автомобиля. В большинстве автомобильных двигателей используется четырехтактный цикл сгорания. Этот цикл начинается с поршня в верхней части цилиндра. Тогда:
Внутри цилиндра автомобиля
Четырехтактный цикл сгорания
Такт впуска: впускной клапан открывается, и поршень движется вниз, позволяя топливно-воздушной смеси попасть в открытое пространство.
Ход сжатия: поршень движется вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь, вытесняя ее в меньшее пространство. Сжатие заставляет топливно-воздушную смесь взрываться с большей силой.
Силовой цикл: искра от свечи зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Взрыв толкает поршень вниз по цилиндру.
Выпускной цикл: выпускной клапан открывается, и поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, вытесняя выхлопные газы.
Нижняя часть каждого поршня прикреплена к коленчатому валу.
Когда поршни перемещаются вверх и вниз, они вращают коленчатый вал, который после передачи мощности через трансмиссию вращает колеса.
Большинство автомобилей имеют как минимум четыре цилиндра. У более мощных машин больше. Например, у V6 шесть цилиндров, а у V8 восемь.
Чем сильнее водитель нажимает на педаль акселератора, тем больше топливно-воздушной смеси проходит в цилиндры и тем больше вырабатывается мощности.
Что такое число оборотов в минуту?
Четырехтактный цикл повторяется тысячу раз в минуту. Эти повторения более известны как Revs.
Счетчик оборотов показывает, сколько тысяч раз в минуту повторяется цикл.
Трансмиссия
Управляет мощностью, содержащейся в коленчатом валу, прежде чем она поступает на колеса, и позволяет водителю управлять скоростью / мощностью автомобиля, обеспечивая различные соотношения скорость / мощность, известные как шестерни.
Итак, первая передача дает большую мощность, но небольшую скорость, тогда как пятая передача дает небольшую мощность, но большую скорость.
Коленчатый вал соединяется с трансмиссией только тогда, когда автомобиль находится на передаче и сцепление включено. Если вы нажмете на сцепление, коленчатый вал отсоединится от коробки передач.
Трансмиссия соединена с выходным валом, который соединен с осями, соединенными с колесами. Когда трансмиссия вращает выходной вал, это поворачивает оси, которые, в свою очередь, вращают колеса.
Прочие ключевые компоненты автомобилей и двигателей
Генератор : превращает механическую энергию в электрическую. Эта энергия приводит в действие электрическую систему автомобиля, от фар до дворников. Он также подзаряжает автомобильный аккумулятор. Ремень, который вращается при включении двигателя, приводит его в движение.
Тормоза : в автомобилях используются барабанные или дисковые тормоза. Дисковые тормоза используют суппорт для нажатия на диск колеса, чтобы замедлить колесо. Барабанные тормоза работают по тому же принципу, однако барабанный тормоз давит на внутреннюю часть барабана.
Распредвал : управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов.
Система охлаждения : автомобильные двигатели выделяют много тепла. Это тепло нужно контролировать. Для этого вода прокачивается через проходы, окружающие цилиндры, а затем через радиаторы для охлаждения.
Распределитель : приводит в действие катушку зажигания, заставляя ее зажигать точно в нужный момент.
Он также распределяет искру по нужному цилиндру и в нужное время.Если время отключается на долю, двигатель не будет работать должным образом.
Выхлопная система : после сгорания топливно-воздушной смеси оставшийся газ попадает в выхлопную систему и удаляется из автомобиля. Если присутствует каталитический нейтрализатор, выхлопные газы проходят через него, а любое неиспользованное топливо и другие определенные химические вещества удаляются.
Ручной тормоз : это отдельная система от ножного тормоза. Как правило, он устанавливается на полу автомобиля и соединяется тросом с двумя задними колесами.
Прокладка головки : головка цилиндра (блок, который герметизирует все верхние части цилиндров) и блок двигателя (который содержит основные корпуса цилиндров) представляют собой отдельные компоненты, которые должны легко стыковаться друг с другом. Прокладка головки — это кусок металла, который находится между ними и соединяет их.
Масло : двигатель автомобиля состоит из множества движущихся частей. Масло смазывает эти детали и позволяет им плавно двигаться. В большинстве автомобильных двигателей масло откачивается из масляного поддона через фильтр, удаляющий любую грязь, а затем под высоким давлением разбрызгивается на подшипники и стенки цилиндров.Затем масло стекает в поддон, где процесс начинается заново.
Регулятор : регулирует количество энергии в генераторе.
Амортизаторы : также известные как амортизаторы, устанавливаются между кузовом и осью автомобиля для предотвращения чрезмерного качения и раскачивания кузова автомобиля во время движения.
Подвеска : противодействует ударам неровностей дороги. Без такой системы автомобиль, конечно, будет отклоняться каждый раз, когда шины наезжают на неровность или выбоину.Система состоит из пружин и амортизаторов. Пружины поглощают любую энергию, выделяемую, когда шины катятся по ухабу, а амортизаторы поглощают энергию пружин.
Это обеспечивает устойчивость и устойчивость основного корпуса автомобиля.
Ремень ГРМ : ремень, соединенный как с распределительным валом, так и с коленчатым валом, гарантирующий, что они работают синхронно друг с другом.
В чем разница между бензиновым и дизельным двигателем?
В бензиновых двигателях топливо смешивается с воздухом, а затем подается в цилиндры, где топливно-воздушная смесь сжимается поршнями и воспламеняется свечами зажигания.В дизельном двигателе воздух сжимается перед добавлением в него топлива. Когда воздух сжимается, он нагревается. Это означает, что когда топливо добавляется к сжатому воздуху, он становится очень горячим и топливно-воздушная смесь воспламеняется автоматически. Таким образом, в дизельном двигателе нет свечей зажигания, так как давление используется для воспламенения топливно-воздушной смеси.
Подробное описание работы двигателя и его компонентов
Вы когда-нибудь задумывались, насколько увлекательна машина? Это устройство, в которое вы наливаете немного жидкости, садитесь на стул и простыми движениями руки и ног добираетесь до нужного места.
Около 200 лет назад никто бы даже не подумал, что в будущем у вас появятся 4-колесные закрытые металлические вагоны, способные преодолевать расстояние более 27 метров за одну секунду. Но это произошло, и при нынешних темпах дела будут только улучшаться. Сегодня мы рассмотрим работу компонента автомобиля, который позволяет ему двигаться с такой скоростью, — двигателя. Мы рассмотрим его сложные компоненты и их отдельные функции. Итак, давайте начнем с этой статьи и разберемся, как работает автомобильный двигатель.
Как работает автомобильный двигатель: 3 основные части
В общих чертах, двигатель можно разделить на три основные части: головку, блок и масляный поддон.
1. Головка блока цилиндров представляет собой канал, через который топливо попадает в камеру двигателя и выходит из выхлопных газов. Его ключевые компоненты — распределительные валы, клапаны и свеча зажигания.
2. В блоке цилиндров происходит все сгорание.
Ключевыми компонентами здесь являются камера сгорания, поршень и коленчатый вал.
3. Масляный поддон составляет самую нижнюю часть двигателя. Его ключевые компоненты — масляный поддон и масляный фильтр.
Как работает автомобильный двигатель: фундаментальный рабочий процесс
Современный автомобильный двигатель — это 4-тактный двигатель, что означает, что он развивает полезную мощность за 4 такта. Каждый ход определяется как перемещение поршня из самого нижнего положения (нижняя мертвая точка) в самое верхнее положение (верхняя мертвая точка) и наоборот. К 4-тактным ходам относятся следующие: ход впуска, ход сжатия, ход мощности, ход выпуска.Вот обзорная блок-схема процессов, происходящих от начала цикла питания до конца:
Как работает автомобильный двигатель: процессы в головке двигателя
Процесс сгорания начинается в головке двигателя, а именно во впускном коллекторе. Впускной коллектор — это канал, по которому топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания.
Воздух всасывается непосредственно в коллектор из корпуса дроссельной заслонки. С другой стороны, топливо впрыскивается в конец коллектора через сопло, называемое топливным инжектором.
Далее переходим к крану управления выпуском топлива, клапану. Проще говоря, клапан — это устройство, которое закрывает камеру во время сгорания и открывает заслонку, когда топливо должно поступить в камеру или газы должны выйти. Клапаны открываются и закрываются в зависимости от того, какой ход происходит. Открытие и закрытие клапанов осуществляется штоком привода, известным как распределительный вал.
Распределительный вал представляет собой цилиндрический стержень с каплевидными выступами, известными как кулачки.Когда острый конец кулачка вращается напротив клапана, он толкает клапан вниз и открывает порт. Как только острый конец переходит обратно в круглый, пружины клапана возвращают клапан в исходное положение и закрывают порт. Вращение распределительного вала связано с вращением коленчатого вала через ремни и шкивы.
Время вращения синхронизируется с помощью очень тонкого и точного механизма синхронизации, который можно регулировать вручную.
Видео предоставлено: YouTube
Как работает автомобильный двигатель: процессы в блоке двигателя
А теперь приступим к серьезному делу, т.е.е. процесс горения. Процесс сгорания происходит внутри камеры сгорания в головке. Здесь самая важная деталь — поршень. Вращательная сила, создаваемая колесами, начинается с движения поршня. Поршень генерирует полезную мощность за 4 хода или 4 движения поршня от конца до конца. Давайте подробно рассмотрим эти 4 штриха:
4 такта двигателя:
1. Ход впуска: Сгорание начинается с поршня в верхней мертвой точке или положении ВМТ.
Теперь поршень начинает двигаться вниз. Непосредственно перед тем, как поршень начинает движение вниз, впускной клапан открывается. Когда поршень движется вниз, он всасывает свежую воздушно-топливную смесь из коллектора. Когда поршень достигает нижней мертвой точки или НМТ, камера заполняется топливовоздушной смесью.
2. Ход сжатия: Как только поршень достигает НМТ, начинается такт сжатия. Непосредственно перед тем, как поршень достигнет крайнего нижнего положения, впускной клапан закрывается. Теперь поршень движется вверх.По мере продвижения вверх он сжимает топливовоздушную смесь, так как ей некуда вырваться при закрытых клапанах.
3. Рабочий ход: Непосредственно перед тем, как поршень достигнет самого верхнего положения в такте сжатия, свеча зажигания, установленная на головке блока цилиндров, испускает очень крошечную искру. Когда эта искра соприкасается со сжатой топливовоздушной смесью, она воспламеняется. После воспламенения пламя быстро расширяется.
Поскольку клапаны по-прежнему закрыты, пламени некуда выйти, и он толкает поршень вниз.Это рабочий ход, при котором полезная мощность генерируется движением поршня.
* Примечание — Дизельные двигатели не имеют свечей зажигания. Вместо этого топливная форсунка находится в этом положении. На дизельных двигателях механизм сгорания немного другой. Во время такта впуска в камеру сгорания направляется только горячий воздух. Затем этот воздух сжимается, что приводит к еще большему нагреву. Во время рабочего такта форсунка распыляет топливо, которое при контакте с горячим воздухом загорается и начинает горение.Остающийся цикл такой же, как у бензинового двигателя.
Также читайте: Бензин против дизельного двигателя: объяснение различий
4. Такт выпуска : Последним идет ход выпуска. Поршень с импульсом, полученным от предыдущего хода, начинает двигаться обратно вверх. Когда он начинает двигаться, открывается выпускной клапан.
Остаточные газы от процесса сгорания выталкиваются наружу. На этом один 4-тактный цикл завершается. После этого поршень снова перемещается из ВМТ в НМТ, и цикл возобновляется.
Gif Предоставлено Pinterest
* Note- Вам может быть интересно, когда вы заводите автомобиль из выключенного положения, как поршень получает силу, чтобы двигаться вниз. Об этом позаботится стартер. Когда вы включаете автомобиль ключом, стартер обеспечивает начальное усилие для перемещения поршня вниз, что запускает цикл сгорания. После этого импульс, создаваемый в каждом энергетическом цикле, обеспечивает необходимую силу для перемещения поршня.
Поршень соединен с вращающимся валом, называемым коленчатым валом, через шатун. Поршень соединен со смещенными выступами на шатуне, называемыми шатунными шейками. Таким образом, он эффективно преобразует движение поршня вверх и вниз во вращательное движение. Вращение коленчатого вала — это то, что достигает колеса, проходя по пути через различные детали и компоненты.
Мы подробно рассмотрим, как мощность достигает колес, в другой статье.
Как работает автомобильный двигатель: масляный поддон
Масляный поддон — самая нижняя часть двигателя.Масляный поддон предназначен для хранения и подачи смазочного масла к различным движущимся частям двигателя. Две основные части расположены в масляном картере, масляном поддоне и масляном насосе. Масляный поддон — это резервуар, в котором хранится вся смазка. В этот масляный поддон погружен масляный насос, который всасывает масло и передает его в смазочный канал.
Масляный насос имеет небольшой сетчатый фильтр на отверстии, который используется для фильтрации крупного мусора. Как только масло всасывается насосом, оно направляет масло к первичному масляному фильтру, который также удаляет все более мелкие частицы и металлические частицы.Затем это масло попадает в смазочный канал и разбрызгивается вокруг различных частей двигателя. Это масло возвращается через отдельный канал и отправляется обратно в отстойник, где процесс возобновляется.
* Примечание — Масло распыляется непосредственно на камеру сгорания, чтобы обеспечить плавное движение поршня вверх и вниз. Но смесь масла и топлива приведет к неправильному сгоранию. Так как же смазывается втулка поршня? Поршень имеет набор колец, которые проходят по окружности.Каждый раз, когда поршень достигает НМТ во время 4-тактного цикла, масло разбрызгивается на стенки камеры сгорания. Когда поршень начинает опускаться, разбрызгивание масла прекращается, и кольца соскребают излишки масла со стенок. Таким образом, масло и топливо никогда не смешиваются.
Итак, это подводит итог нашему объяснению того, как работает автомобильный двигатель. В следующей главе мы продолжим с того места, где мы остановились, с коленчатого вала. Там мы увидим, как мощность движется от двигателя и различных компонентов, с которыми она сталкивается на своем пути.Оставьте комментарий ниже, если у вас есть какие-либо сомнения или предложения относительно этой статьи, и продолжайте посещать наш блог , чтобы получить больше таких интересных статей.
Детский Hyundai | Принципы вождения автомобилей
Автомобиль внутреннего сгорания
Обычно мы используем бензин, дизельное топливо и газ в качестве топлива. Эти 3 вида топлива работают аналогичным образом. Бензиновые двигатели рассчитаны на работу на топливе из топлива. бак, и его свеча зажигания генерирует искру за счет электрического разряда.Когда он взрывается, давление толкает поршень вниз и генерирует энергию за счет возвратно-поступательное движение. Энергия передается на коленчатый вал, и это вызывает вращательную силу, которая может двигать автомобиль. Дизель также имеет такой же процесс как бензин, но для этого не требуется устройство искрового зажигания. Естественный взрыв вызван увеличением тепла. У газовых двигателей такое же вождение принципы как бензин.
Гибридные автомобили
Автомобили, использующие бензин, дизельное топливо и газ в качестве топлива, загрязняют окружающую среду своими выбросами.Для решения проблемы Hyundai разработала гибрид. автомобиль, в котором используется как двигатель, так и электродвигатель. Электродвигатель приводится в действие, когда автомобиль начинает движение, двигатель и электродвигатель работают в Сочетание при движении по ровной дороге и электрической энергии от аккумулятора поможет автомобилю подъехать в гору. При движении под гору двигатель останавливается, и аккумулятор заряжается за счет сбора энергии. Гибридный автомобиль также называют экологическим автомобилем, поскольку он способен сокращать количество токсичных газов за счет более 90% по сравнению с существующими автомобилями по мере увеличения их количества.
Электромобиль
Он не использует ископаемое топливо, а перемещает автомобиль, передавая электроэнергию от высоковольтной батареи к электродвигателю. Он применяет принцип работы двигателя за счет подзарядки аккумулятора, что приводит к снижению загрязнения воздуха выхлопными газами и помогает экономить ограниченные нефтяные ресурсы.
Автомобиль на водородных топливных элементах
Топливный элемент вырабатывает электричество путем прямой реакции водорода с кислородом воздуха.Хотя по-прежнему требуется вода и энергия, Автомобиль, использующий топливный элемент, может быть экологически чистым автомобилем, который может сократить разрушение окружающей среды, вызванное токсичным или парниковым газом. Благодаря аккумуляторный топливный элемент позволяет эксплуатировать мотор автомобиля только на электричестве
Как работает автомобильный двигатель
Я никогда не был автолюбителем. Мне просто не было никакого интереса копаться под капотом, чтобы понять, как работает моя машина.За исключением замены воздушных фильтров или замены масла время от времени, если у меня когда-либо возникала проблема с моей машиной, я просто отнес ее к механику, и когда он вышел, чтобы объяснить, что не так, я вежливо кивнул и притворился. как будто я знал, о чем он говорил.
Но в последнее время мне не терпелось изучить основы работы автомобилей. Я не планирую становиться полноценной обезьяной, но я хочу иметь базовое представление о том, как все в моей машине действительно работает. Как минимум, эти знания позволят мне понять, о чем говорит механик, в следующий раз, когда я сяду на свою машину.К тому же мне кажется, что мужчина должен понимать основы технологии, которую он использует каждый день. Что касается этого веб-сайта, я знаю, как работают кодирование и SEO; пора мне изучить более конкретные вещи в моем мире, например, что находится под капотом моей машины.
Я полагаю, что есть и другие взрослые мужчины, похожие на меня — мужчины, которые не занимаются машинами, но им немного интересно, как работают их машины. Так что я планирую поделиться тем, что я узнал в ходе собственного исследования, и время от времени возьмусь за серию статей, которые мы назовем Gearhead 101.Цель состоит в том, чтобы объяснить самые основы того, как работают различные детали в автомобиле, и предоставить ресурсы, где вы можете узнать больше самостоятельно.
Итак, без лишних слов, мы начнем наш первый урок Gearhead 101 с объяснения всех тонкостей сердца автомобиля: двигателя внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания называется «двигателем внутреннего сгорания», потому что топливо и воздух сгорают внутри двигателя , чтобы создать энергию для перемещения поршней, которые, в свою очередь, перемещают автомобиль (мы покажем вы как это происходит подробно ниже).
Сравните это с двигателем внешнего сгорания, где топливо сгорает за пределами двигателя, и энергия, создаваемая этим сгоранием, является его движущей силой. Паровые двигатели — лучший тому пример. Уголь сжигается за пределами двигателя, который нагревает воду для производства пара, который затем приводит в действие двигатель.
Большинство людей думает, что в мире механизированного движения паровые двигатели внешнего сгорания появились раньше, чем двигатели внутреннего сгорания. Реальность такова, что двигатель внутреннего сгорания был первым.(Да, древние греки возились с паровыми двигателями, но из их экспериментов ничего практического не вышло.) поршней. На самом деле, их двигал не порох. Принцип работы этого раннего двигателя внутреннего сгорания заключался в том, что вы вставляли поршень до верхней части цилиндра, а затем зажигали порох под поршнем. После взрыва образовался вакуум, который засосал поршень в цилиндр.Поскольку этот двигатель полагался на изменения давления воздуха для перемещения поршня, они назвали его атмосферным двигателем. Это было не очень эффективно. К 17, и годам паровые двигатели были многообещающими, поэтому от двигателей внутреннего сгорания отказались.
Только в 1860 году был изобретен надежный, работающий двигатель внутреннего сгорания. Бельгийский парень по имени Жан Жозеф Этьен Ленуар запатентовал двигатель, который впрыскивал природный газ в цилиндр, который впоследствии воспламенялся постоянным пламенем рядом с цилиндром.Он работал аналогично пороховому атмосферному двигателю, но не слишком эффективно.
Основываясь на этой работе, в 1864 году два немецких инженера по имени Николаус Август Отто и Ойген Ланген основали компанию, которая производила двигатели, аналогичные модели Ленуара. Отто отказался от управления компанией и начал работать над конструкцией двигателя, над которым он играл с 1861 года. Его конструкция привела к тому, что мы теперь знаем как четырехтактный двигатель, и базовая конструкция двигателя до сих пор используется в автомобилях.
Анатомия автомобильного двигателя
Двигатель V-6
Я покажу вам, как здесь работает четырехтактный двигатель, но прежде, чем я это сделаю, я подумал, что было бы полезно пройти через различные части двигателя, чтобы вы имели представление о том, что и что делает в четырехтактном процессе.В этих объяснениях используется терминология, основанная на других терминах из списка, поэтому не беспокойтесь, если вы сначала запутаетесь. Прочтите все, чтобы получить общее представление, а затем прочтите еще раз, чтобы иметь общее представление о каждой части, о которой идет речь.
Блок цилиндров (блок цилиндров)
Блок двигателя является основой двигателя. Большинство блоков цилиндров отлиты из алюминиевого сплава, но некоторые производители по-прежнему используют железо.Блок двигателя также называют блоком цилиндров из-за большого отверстия или трубок, называемых цилиндрами, которые залиты в интегрированную конструкцию. В цилиндре поршни двигателя скользят вверх и вниз. Чем больше цилиндров в двигателе, тем он мощнее. Помимо цилиндров, в блок встроены другие каналы и каналы, которые позволяют маслу и охлаждающей жидкости течь к различным частям двигателя.
Почему двигатель называется «V6» или «V8»?
Отличный вопрос! Это связано с формой и количеством цилиндров в двигателе.В четырехцилиндровых двигателях цилиндры обычно устанавливаются по прямой линии над коленчатым валом. Эта компоновка двигателя называется рядным двигателем .
Еще одна четырехцилиндровая компоновка называется «плоская четверка». Здесь цилиндры расположены горизонтально двумя рядами, коленчатый вал идет посередине.
Когда двигатель имеет более четырех цилиндров, они делятся на два ряда цилиндров — по три (или более) цилиндра на каждую сторону. Разделение цилиндров на два ряда делает двигатель похожим на букву V.”V-образный двигатель с шестью цилиндрами = двигатель V6. V-образный двигатель с восемью цилиндрами = V8 — по четыре в каждом ряду цилиндров.
Камера сгорания
В камере сгорания двигателя происходит волшебство. Здесь топливо, воздух, давление и электричество объединяются, чтобы создать небольшой взрыв, который перемещает поршни автомобиля вверх и вниз, создавая таким образом силу для движения автомобиля. Камера сгорания состоит из цилиндра, поршня и головки блока цилиндров.Цилиндр действует как стенка камеры сгорания, верхняя часть поршня действует как дно камеры сгорания, а головка цилиндра служит потолком камеры сгорания.
Головка блока цилиндров
Головка блока цилиндров представляет собой кусок металла, который находится над цилиндрами двигателя. В головке блока цилиндров отлиты небольшие закругленные углубления для создания пространства в верхней части камеры сгорания. Прокладка головки герметично закрывает стык между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров.Впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки (эти детали будут объяснены позже) также установлены на головке блока цилиндров.
Поршень
Поршни перемещаются вверх и вниз по цилиндру. Они похожи на перевернутые суповые банки. Когда топливо воспламеняется в камере сгорания, сила толкает поршень вниз, который, в свою очередь, перемещает коленчатый вал (см. Ниже). Поршень прикреплен к коленчатому валу через шатун, он же шатун. Он соединяется с шатуном через поршневой палец, а шатун соединяется с коленчатым валом через шатунный подшипник.
На верхней части поршня вы найдете три или четыре канавки, отлитые в металле. Внутри канавок вставляются поршневые кольца . Поршневые кольца — это часть, которая фактически касается стенок цилиндра. Они сделаны из железа и бывают двух видов: компрессионные кольца и масляные кольца. Компрессионные кольца — это верхние кольца, они прижимаются наружу к стенкам цилиндра, обеспечивая прочное уплотнение камеры сгорания. Масляное кольцо — это нижнее кольцо на поршне, которое предотвращает просачивание масла из картера в камеру сгорания.Он также вытирает излишки масла со стенок цилиндров и обратно в картер.
Коленчатый вал
Коленчатый вал — это то, что преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение, которое позволяет автомобилю двигаться. Коленчатый вал обычно входит продольно в блок цилиндров в нижней части. Он простирается от одного конца блока двигателя до другого. В передней части двигателя коленчатый вал соединяется с резиновыми ремнями, которые соединяются с распределительным валом и передают мощность другим частям автомобиля; в задней части двигателя распределительный вал соединяется с трансмиссией, которая передает мощность на колеса.На каждом конце коленчатого вала вы найдете сальники или «уплотнительные кольца», которые предотвращают утечку масла из двигателя.
Коленчатый вал находится в так называемом картере двигателя. Картер находится под блоком цилиндров. Картер защищает коленчатый вал и шатуны от посторонних предметов. Область в нижней части картера называется масляным поддоном, и именно здесь хранится масло вашего двигателя. Внутри масляного поддона вы найдете масляный насос, который прокачивает масло через фильтр, а затем это масло разбрызгивается на коленчатый вал, шатунные подшипники и стенки цилиндра, чтобы обеспечить смазку для движения поршня.В конце концов, масло стекает обратно в масляный поддон, и процесс начинается снова.
Вдоль коленчатого вала вы найдете балансировочные выступы, которые действуют как противовесы, чтобы уравновесить коленчатый вал и предотвратить повреждение двигателя из-за колебаний, возникающих при вращении коленчатого вала.
Также вдоль коленчатого вала находятся коренные подшипники. Коренные подшипники обеспечивают гладкую поверхность между коленчатым валом и блоком цилиндров для вращения коленчатого вала.
Распределительный вал
Распределительный вал — это мозг двигателя.Он работает вместе с коленчатым валом через ремень ГРМ, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в нужное время для оптимальной работы двигателя. Распределительный вал использует овальные выступы, которые проходят поперек него, чтобы контролировать время открытия и закрытия клапанов.
Большинство распределительных валов проходят через верхнюю часть блока цилиндров непосредственно над коленчатым валом. В рядных двигателях один распределительный вал управляет как впускным, так и выпускным клапанами. На V-образных двигателях используются два отдельных распредвала.Один управляет клапанами на одной стороне V, а другой — клапанами на противоположной стороне. Некоторые V-образные двигатели (например, тот, что на нашей иллюстрации) будут иметь даже два распределительных вала на ряд цилиндров. Один распределительный вал управляет одной стороной клапанов, а другой распределительный вал — другой стороной.
Система синхронизации
Как упоминалось выше, распределительный вал и коленчатый вал координируют свое движение через ремень или цепь ГРМ. Цепь газораспределительного механизма удерживает коленчатый вал и распределительный вал в одном и том же положении относительно друг друга все время во время работы двигателя.Если распредвал и коленчатый вал по какой-либо причине рассинхронизируются (например, цепь ГРМ пропускает зубчатый венец), двигатель не будет работать.
Клапанный механизм
Клапанный механизм — это механическая система, которая установлена на головке блока цилиндров и управляет работой клапанов. Клапанный механизм состоит из клапанов, коромысел, толкателей и подъемников.
Клапаны
Клапаны бывают двух типов: впускные и выпускные. Впускные клапаны подают смесь воздуха и топлива в камеру сгорания, чтобы создать сгорание для питания двигателя.Выпускные клапаны позволяют выхлопным газам, образовавшимся после сгорания, выходить из камеры сгорания.
В автомобилях обычно есть один впускной клапан и один выпускной клапан на цилиндр. Большинство высокопроизводительных автомобилей (Ягуары, Мазерати и др.) Имеют четыре клапана на цилиндр (два впускных, два выпускных). Хотя Honda и не считается «высокопроизводительным» брендом, она также использует в своих автомобилях четыре клапана на цилиндр. Есть даже двигатели с тремя клапанами на цилиндр — двумя впускными клапанами, одним выпускным клапаном. Многоклапанные системы позволяют автомобилю лучше «дышать», что, в свою очередь, улучшает характеристики двигателя.
Коромысла
Коромысла — это маленькие рычаги, которые касаются кулачков или кулачков распределительного вала. Когда лепесток поднимает один конец коромысла, другой конец коромысла давит на шток клапана, открывая клапан, чтобы впустить воздух в камеру сгорания или выпустить выхлоп. Это работает как качели.
Толкатели / подъемники
Иногда кулачки распределительного вала непосредственно касаются коромысла (как вы видите в двигателях с верхним распределительным валом), открывая и закрывая клапан.В двигателях с верхним расположением клапанов выступы распределительного вала не контактируют напрямую с коромыслами, поэтому используются толкатели или толкатели.
Топливные форсунки
Чтобы создать сгорание, необходимое для движения поршней, нам нужно топливо в цилиндрах. До 1980-х годов автомобили использовали карбюраторы для подачи топлива в камеру сгорания. Сегодня все автомобили используют одну из трех систем впрыска топлива: прямой впрыск топлива, впрыск топлива через отверстия или впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки.
При непосредственном впрыске топлива каждый цилиндр имеет собственную форсунку, которая впрыскивает топливо прямо в камеру сгорания в самый подходящий момент для сгорания.
При распределенном впрыске топлива вместо того, чтобы распылять топливо непосредственно в цилиндр, оно распыляется во впускной коллектор сразу за клапаном. Когда клапан открывается, воздух и топливо попадают в камеру сгорания.
Системы впрыска топлива с дроссельной заслонкой работают как карбюраторы, но без карбюратора. Вместо того, чтобы каждый цилиндр получил свою собственную топливную форсунку, есть только одна топливная форсунка, которая идет к корпусу дроссельной заслонки. Топливо смешивается с воздухом в корпусе дроссельной заслонки, а затем распределяется по цилиндрам через впускные клапаны.
Свеча зажигания
Над каждым цилиндром находится свеча зажигания. Когда он загорается, он воспламеняет сжатое топливо и воздух, вызывая мини-взрыв, который толкает поршень вниз.
Четырехтактный цикл
Итак, теперь, когда мы знаем все основные части двигателя, давайте посмотрим на механизм, который на самом деле заставляет нашу машину двигаться: четырехтактный цикл.
На приведенном выше рисунке показан четырехтактный цикл в одном цилиндре. То же самое происходит и с другими цилиндрами.Повторите этот цикл тысячу раз в минуту, и вы получите движущуюся машину.
Ну вот. Основы работы автомобильного двигателя. Загляните сегодня под капот вашего автомобиля и посмотрите, сможете ли вы указать на детали, которые мы обсуждали. Если вам нужна дополнительная информация о том, как устроен автомобиль, посмотрите книгу How Cars Work. Это очень помогло мне в моих исследованиях. Автор отлично справляется с переводом вещей на язык, понятный даже новичку.
Теги: АвтомобилиПринципы работы с дизельным двигателем для начинающих
Принципы работы с дизельным двигателем довольно просты для опытного механика, но как насчет обычных обычных людей, которые никогда не тратили время, чтобы узнать больше о дизельном двигателе и о том, как он работает?
Я собираюсь объяснить непрофессионалам основные принципы работы дизельного двигателя.
В чем разница между бензиновым и дизельным двигателями?
Первое, что вы должны знать, это то, что бензиновый двигатель и дизель — это совершенно разные двигатели. Бензиновый двигатель намного легче, чем более тяжелый дизельный. Бензиновый двигатель работает на воздушно-топливной смеси в сочетании с высокоэнергетической искрой, которая должна воспламениться внутри каждого цилиндра двигателя в точное время, создавая мощность и крутящую силу крутящего момента, которая приводит в движение ваш автомобиль.
В дизельном двигателе используется всасываемый воздух с высокой степенью сжатия, который сжимается в очень маленькое пространство внутри каждого цилиндра, вызывая сильный нагрев.Это называется теплотой сжатия, при которой зажигается очень мелкий туман дизельного топлива под высоким давлением, который впрыскивается в каждый цилиндр в точное время.
Итак, теперь вы знаете, что бензиновому двигателю для работы требуется высокоэнергетическая искра, в то время как дизель использует тепло сжатия. Четырехтактный принцип во всех двигателях состоит из четырех тактов или четырех циклов, оба эти термина означают одно и то же.
Вот как работает четырехтактный дизельный двигатель. Четыре такта — это впускной, компрессионный, мощный и выпускной.
Поршни, клапаны и форсунки работают вместе в каждом цилиндре в заданной последовательности снова и снова.
Ход всасывания. Впускные клапаны в головке цилиндров открываются, позволяя сжатому воздуху входить в каждый цилиндр, пока поршень движется вниз. Подача сжатого воздуха возможна благодаря турбонагнетателю, который нагнетает воздух во впускную систему, давая дизельному двигателю подачу воздуха, чтобы не отставать от мгновенного впрыска топлива.
Ход сжатия. Когда поршень начинает двигаться вверх, клапаны закрываются, что задерживает всасываемый воздух в цилиндре и позволяет произойти сжатию.Теплота сжатия достигается, когда поршень достигает верхней части цилиндра, дизельное топливо затем впрыскивается в цилиндр в точное время.
Рабочий ход. После впрыска в цилиндре происходит взрыв из-за сочетания тепла и распыленного дизельного топлива. Это заставляет поршень опускаться вниз, что создает крутящий момент и мощность, требуемые от типичного дизельного двигателя.
Ход выпуска. После рабочего хода поршень снова движется вверх, при этом выпускные клапаны открываются, позволяя ранее воспламененным газам уходить в атмосферу из выхлопной системы.
Как упоминалось ранее, каждый цилиндр проходит через эту точную последовательность снова и снова в установленном порядке зажигания. Например, 6-цилиндровый дизельный двигатель имеет порядок работы 1 5 3 6 2 4 Это порядок, в котором каждый цилиндр следует за 4 тактами, упомянутыми выше.
Эта последовательность была разработана для обеспечения плавной работы дизельного двигателя без дисбаланса.
Вот некоторые мелочи по дизельным двигателям о дизельных двигателях с высокими рабочими характеристиками. Топливо проходит через инжектор со скоростью почти 1500 миль в час, так же быстро, как реактивный самолет на максимальной скорости.Топливо впрыскивается в камеру сгорания менее чем за 1,5 миллисекунды, столько же времени требуется, чтобы сработала вспышка камеры.
Минимальное количество топлива, впрыскиваемого в дизельный двигатель, составляет один кубический миллиметр, что примерно соответствует объему головки штифта. Volkswagen разработал автомобиль с дизельным двигателем объемом 1 литр, который может проехать 100 километров при расходе 0,89 литра топлива и 60 миль при использовании менее одной кварты топлива.
Можно много узнать о дизельных двигателях и получить массу информации в Интернете.Если вы когда-нибудь задумывались о покупке автомобиля с дизельным двигателем, мое благословение.
Дополнительные расходы пойдут вам на пользу, поэтому я рекомендую узнать больше о дизельных двигателях, прежде чем вы решите, какой из них выбрать.
Надеюсь, вы нашли эту информацию о дизельных двигателях полезной.
Принцип работы автомобильной системы двигателя — ElectroDealPro
Вы когда-нибудь задумывались, как работает система двигателя под капотом вашего автомобиля или концепция 4-тактного двигателя, что такое мощность и крутящий момент?
Какие части двигателя автомобиля?Чтобы узнать принцип работы двигателя автомобиля, прежде всего нам необходимо знать некоторые основные понятия о двигателе и конструкции двигателя автомобиля.Почти каждый двигатель, используемый в автомобиле, является двигателем внутреннего сгорания и использует бензин или дизельное топливо. Преимущество двигателя внутреннего сгорания — высокий КПД, компактность по сравнению со многими двигателями внешнего сгорания.
Подробнее:
- 2016 старая Camry
- Продам старую Honda Crv
- Продам старый импортный Altis
Горящие двигатели автомобилей
Что касается основной конструкции, двигатель будет иметь такие компоненты, как поршень, цилиндр, свеча зажигания, впускной / выпускной клапан, распределительный вал, трансмиссионный стержень, коленчатый вал и кактус.Когда двигатель работает, поршень будет двигаться вверх и вниз в цилиндре.
Автомобильный двигатель Обычно цилиндров много, может быть, 4, 6, 8, 10, 12… и цилиндры обычно расположены в трех основных формах, таких как прямая линия, буква V или горизонтальная симметрия. Такое размещение повлияет на гладкость, стоимость конструкции и общий вид машины. Оттуда он будет подходить для каждого автомобиля в зависимости от цели использования.
Подробнее:
- Innova 2013 старый
- Масса автомобиля Vios
- Автомобиль I10 2015 старый
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания — замкнутый цикл с серией сотен взрывов в минуту в цилиндре двигателя.Смешанная смесь в определенном соотношении между воздухом и топливом будет помещена в камеру сгорания. Здесь будут произведены взрывы, чтобы оказать давление на поршень и заставить поршень двигаться. Цикл двигателя внутреннего сгорания в автомобиле будет иметь 4 ступени, чтобы можно было преобразовать бензин в работу автомобиля. Это называется четырехтактным двигателем, который включает в себя наддув, сжатие, сгорание и выхлоп.
4-х периодная диаграмма двигателя
Ссылка:
- Сколько стоит автомобильное покрытие?
- Автомобильные наматрасники
- Цены на покрытие днища автомобиля
Принцип работы 4-тактного бензинового двигателя:
Первый период (зарядка): воздух и топливо загружаются в цилиндр, когда поршень находится в верхней мертвой точке.
Вторая ступень (сжатие): смесь газа и топлива будет сжиматься поршнем при перемещении из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. По окончании второго семестра газовая и топливная смесь воспламенится свечами зажигания.
Третья ступень (горение): в это время газовая смесь сгорела, и благодаря этому повышенное давление заставляет поршень перемещать верхнюю мертвую точку в нижнюю мертвую точку. Это движение воздействует на коленчатый вал и создает вращение.
Четвертый (выхлоп): Когда взрыв закончится, газ будет вытеснен из выхлопной трубы (выхлоп), чтобы попасть в окружающую среду.
Если мы проанализируем более внимательно принцип работы транспортного средства, мы увидим, что движение в первом, втором и четвертом периодах осуществляется за счет излишка третьего периода. У 4-тактного двигателя угол зажигания составляет 720 градусов, и в соответствии с этим углом коленчатый вал должен повернуться 2 раза, чтобы произошло одно зажигание. Таким образом, если у автомобиля больше цилиндров, угол зажигания будет меньше, и автомобиль будет работать намного тише.
Некоторые технические термины для автомобильного двигателяНа этом этапе вы должны получить некоторые базовые знания о принципе работы двигателя автомобиля. Далее мы узнаем о некоторых терминах, связанных с автомобильными двигателями, чтобы помочь вам поговорить с техническими специалистами при обслуживании вашего автомобиля.
Подробнее:
- Innova 2013 старый
- Масса автомобиля Vios
- Автомобиль I10 2015 старый
Лошадиные силы это какая? Это единица измерения мощности автомобилей с аббревиатурой HP (Horse Power).Одна лошадиная сила соответствует мощности от 15 кг до 30,48 см за 1 минуту.
Лошадиная сила очень важна для работы двигателя
Ссылка: Распространенные ошибки двигателей автомобилей
Что такое крутящий момент?Параметр крутящего момента, используемый для обозначения воздействия силы вращения на объект вокруг оси. Самый простой пример — завинчивание гаечного ключа. Крутящий момент будет пропорционален силе срабатывания (Ньютон) и длине плеча (метры).Если крутящий момент составляет 30 Н, а длина маятника 30 см, крутящий момент будет 30 * 0,3 = 9 Нм.
Возвращаясь к автомобильным двигателям, если двигатель имеет крутящий момент 1 Нм с усилием 1 Н, поворотный рычаг 1 м и 60 об / мин, мощность, генерируемая за 1 секунду, будет 6,28 Нм, а мощность — 6,28 Вт. Таким образом, по крутящему моменту мы можем понять, какова мощность машины. Кроме того, нужно беспокоиться о том, с какой скоростью вращения двигатель достигнет своего максимального диапазона крутящего момента. Потому что чем выше индекс крутящего момента, тем лучше будет сцепление с дорогой и хорошее бездорожье.
Минь Тунг
.