Вы здесь

Устройство двигателя

Двигатель – двигателями называют механизм, который преобразовывает какую-либо энергию в механическую работу. Если используется тепловая энергия, то такие двигатели называют тепловыми.

В современных автомобилях преимущественно используются поршневые двигатели внутреннего сгорания или сокращенно ДВС. Это такие двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри цилиндра, и образующаяся энергия передается на поршень.

Поршневые ДВС разделяют по многим признакам.

Первый из них это способ осуществления рабочего процесса. Есть двигатели с внешним смесеобразованием, в которых воспламенение смеси происходит от электрической искры и двигатели с внутренним смесеобразованием, в них смесь воспламеняется от сжатия.

Двигатели с внешним смесеобразованием могут быть как бензиновыми, так и газовыми. Бензиновый двигатель для создания топливной смеси может использовать карбюратор или инжектор. В первом случае топливная смесь приготавливается непосредственно в карбюраторе и всасывается через впускной коллектор в цилиндр, а в инжекторной системе она принудительно впрыскивается непосредственно в камеру сгорания через форсунку, и регулировка происходит с помощью компьютера. В двигателях на газе смесь создается в газовом смесителе. Во всех этих двигателях зажигание топлива происходит от электрической искры.

Двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия работают на дизельном топливе. Отличие такого типа двигателя от бензинового в том, что смесь образуется внутри цилиндра. Воздух и топливо подается туда раздельно, а воспламенение происходит в результате повышения температуры воздуха в цилиндре в следствии его сжатия.

Следующий признак — это число тактов, за время которых осуществляется рабочий цикл. Двигатель может быть двухтактным, то есть рабочий процесс совершается за два ходя поршня, что равно одному обороту коленчатого вала. И двигатель может быть четырехтактным. В таком двигателе весь рабочий процесс совершается за 4 хода поршня – два оборота коленчатого вала. Используется преимущественно четырехтактные двигатели.

По количеству и расположению цилиндров. ДВС могут быть трех, четырех, пятицилиндровыми и более, а располагаться они могут как в один ряд – рядные двигатели, так и под углом – V-образные.

Основными механизмами и системами ДВС являются:

  • Кривошипно-шатунный механизм или сокращенно КШМ;
  • Газораспределительный механизм;
  • Система охлаждения;
  • Система смазки;
  • Система питания;
  • Система зажигания.

Кривошипно-шатунный механизм преобразовывает поступательные движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. КШМ включает в себя цилиндр (2), закрытый сверху головкой (1), поршень (3) с поршневыми кольцами, поршневой палец (4), шатун (5) и коленчатый вал (9). Весь этот механизм установлен в картере (7), а снизу закрыт поддоном (11). На конце коленчатого вала закреплен маховик (8). Поршень (3), представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре (2) с небольшим зазором и уплотнен поршневыми кольцами. Поршень соединён с верхней головкой шатуна (5) при помощи пальца (4), нижняя головка шатуна шарнирно соединена с шатунной шейкой коленчатого вала (9). Коренными шейками вал лежит в подшипниках, установленных в картере (7) и может в них свободно вращаться.

Механизм газораспределения служит для впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска отработанных газов. В верхней части цилиндра установлены впускной и выпускной клапаны (19, 20) с закрепленными на них пружинами (17), которые удерживают клапан в закрытом положении. Клапаны управляются с помощью кулачков распределительного вала (14) через толкатели (15). Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала с помощью ремня или распределительными шестернями (13). Через впускной клапан (19) в цилиндр поступает топливная смесь, а через выпускной клапан (20) отработавшие газы выходят в атмосферу.

Система охлаждения служит для отвода излишек тепла от стенок и головки цилиндра, которые нагреваются от горючих газов во время работы двигателя. Цилиндр (2) и головка (1) имеют двойные стенки, которые образуют рубашку охлаждения, в которой с жидкостного насоса 6 циркулирует охлаждающая жидкость. Нагретая жидкость после поступает в радиатор, в котором охлаждается и снова поступает в рубашку охлаждения. В случае воздушного охлаждения двигатель охлаждается непосредственно омывающим его воздухом.

Смазочная система обеспечивает подачу масла ко всем трущимся деталям двигателя, что позволяет уменьшить коэффициент трения и увеличить срок службы механизма уменьшив его износ. Масло хранится в поддоне картера двигателя (11) и при помощи масляного насоса (12), который приводится в действие от распределительного вала, по маслопроводу (10) и каналам подводится ко всем трущимся деталям двигателя. Для очистки масла в смазочную систему включены масляные фильтры.

Система питания служит для приготовления горючей смеси, которая и подается внутрь цилиндра. В данном примере горючая смесь образуется в карбюраторе (16), который прикреплен на впускной трубопровод (18), еще его называют впускным коллектором. В карбюратор топливо подается из топливного бака с помощью насоса, система топливоподачи так же имеет воздушный и топливные фильтры.

Система зажигания служит для воспламенения смеси, находящийся в цилиндре двигателя. Искра производится на конце свечи зажигания (21), а электрический ток вырабатывается приборами, которые входят в систему зажигания.

В четырехтактных дизельных двигателях нет системы зажигания, так как смесь воспламеняется вследствие нагревания воздуха при его сжатии. Так же есть отличия в системе питания, но все остальные механизмы схожи. При перемещении поршня вверх смесь сжимается и воспламеняется. При сгорании смеси выделяется большое количество теплоты, вследствие чего газы, образовавшиеся при сгорании смеси, нагреваются, и их давление сильно возрастает. Под действием давления газов поршень (3) перемещается в цилиндре вниз и с помощью шатуна (5) вращает коленчатый вал (9). При обратном ходе поршня вверх отработавшие газы удаляются через выпускной клапан (20).

Основные понятия при работе двигателя:

Верхняя мертвая точка или ВМТ – самое верхнее положение поршня и кривошипа.

Нижняя мертвая точка или НМТ – самое нижнее положение поршня и кривошипа.

При положении поршня в мертвых точках давление газов на поршень не может вызвать поворот коленчатого вала, так как шатун и кривошип коленчатого вала располагаются в одну линию.

Ход поршня – расстояние между крайними положениями поршня, от ВМТ до НМТ. Ход поршня равен двум радиусам кривошипа.

Такт – процесс, происходящий в цилиндре при движении от одной мертвой точки к другой.

Камера сгорания – пространство в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра – объем цилиндра, заключенный между верхним и нижним положениями днища поршня.

Полный объем цилиндра – сумма его рабочего объема и объёма камеры сгорания.

Рабочий объем, еще его называют объем двигателя или литраж – это объем всех цилиндров двигателя, в литрах.

Степень сжатия – отношение полного объема в цилиндрах к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Чем выше степень сжатия, тем ниже расход топлива.

Раздел: