2607 Переглядів
Сучасна людина не уявляє свого життя без техніки. Дійсно, ручна праця вже давно замінений на машинний, а ера повної автоматизації не змусить довго себе чекати. Однією з головних і основних складових будь-рухомий техніки є двигун, який працює як від електрики, так і різних видів палива. Сьогодні ми розповімо про те, з яких деталей складається бензиновий двигун внутрішнього згоряння, про його принципі дії і особливості.
механічна складова
Винахід першого двигуна внутрішнього згоряння малих оборотів ознаменовано ім'ям Августа Отто. Те, що йому вдалося спроектувати, так само, як і зараз, працювало за рахунок розширення газів при досягненні високої температури, але не володіло високою надійністю. Двигун мав мало деталей і складових, а тому принцип його роботи залишався досить простим.
Сучасні бензинові двигуни чотиритактних і двотактних типів значно вдосконалені в порівнянні з тим, що було винайдено в минулому столітті, і мають складну опис. Вони мають меншу витрату палива, більшу ступінь стиснення газів і, нарешті куди більший ресурс роботи і надійність.
Почнемо з розгляду механіки сучасного ДВС автомобіля і деталей, які складають загальний механізм і змушують його працювати. В основі двигуна, що встановлюється на бензинові машини, лежить така деталь, як циліндр. Він вдає із себе металеву ємність невеликого об'єму, виконану із загартованої сталі і призначену для утримання газів.
Принцип роботи цієї деталі в тому, що тут здійснюється стиснення газів до досить високого ступеня і їх згоряння при високих температурах. Застосування спеціальних сплавів дозволяє досягати поліпшених динамічних характеристик, більшої довговічності і ресурсу.
Циліндр високого ступеня стиснення також має в собі кілька деталей, принцип дії якої полягає в горінні суміші палива її розширенні при різкому підвищенні температури. Так, переміщаючись, поршень при черговому обороті приводить в рух крівошатунний механізм, розподільний і колінчастий вал .
Розподільчий вал являє собою металеву деталь, виконану у вигляді поєднаного один з одним набору кулачків. Принцип дії у валів чотиритактного і двотактного двигунів однаковий, а відмінність полягає лише в кількості самих кулачків і кількості вироблених оборотів.
Розподільчий клапан приводиться в дію самим двигуном за допомогою пасової передачі. Таким чином, частота обертання безпосередньо залежить від вибраної кількості оборотів. Завдання даної деталі в тому, щоб постійно впливати на клапана, здійснювати їх своєчасне відкриття для випуску вихлопних газів і забезпечення своєчасного надходження суміші. Клапани з'єднані один з одним за допомогою коромисла, тому розподільний вал досить швидко змінює відкриття впускних і випускних форсунок.
Колінчастий вал автомобіля з'єднується з карданним і при обертанні передає крутний момент, що виникає при високому ступені стиснення палива і газів, ведучих коліс, яка вчиняє черговий оборот. Відпрацьована суміш тут же відправляється в вихлопну систему Колінвал з'єднаний одночасно з усіма шатунами і здійснює роботу паралельно. Цей принцип дії збережений як на двотактних, так і чотиритактних двигунах, і поширений на всі сучасні типи ДВС.
Отже, узагальнимо механіку сучасного чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння. коли відбувається впорскування палива через клапан і систему форсунок, суміш загоряється і досягає своєї максимальної ступеня стиснення, збільшуючи кількість обертів. Після цього вихлопні гази через випускні форсунки потрапляють в випускний колектор і відправляються в атмосферу, а нова порція суміші через ту ж систему форсунок знову подається в циліндр.
При цьому відкриттям клапанів займається розподільний вал за рахунок системи повернених один щодо одного на певний кут кулачків, які впускають свіжу суміш і випускають згорілу в вихлопну систему. Передає крутний момент на колеса колінчастий вал, який одержує свою енергію від шатунів, що приводяться в рух і здійснюють обороти за рахунок високого ступеня стиснення газів.
приготування суміші
Висока температура, при якій досягається високий ступінь стиснення, а також висока частота обертання обох валів, призводить до того, що подавати свіжу суміш в циліндри необхідно досить оперативно. Крім того, при належних характеристиках сама суміш повинна готуватися в точно вивірених пропорціях, які змінюються динамічно при зміні режиму роботи чотиритактного або двотактного ДВС.
Функцією приготування суміші, або газу низької температури, в сучасних двигунах внутрішнього згоряння займається карбюратор, інжектор або система форсунок з електронним управлінням. Карбюратор складається з системи двох камер. При обертанні колінчастого вала за допомогою пасової передачі наводиться в дію бензонасос. Бензонасос здійснює уприскування палива через систему форсунок, звану жиклерами.
Жиклери, або форсунки, рівномірно розподіляють паливо в камері при уприскуванні. При цьому за іншою системою форсунок подається повітря, що пройшло фільтрацію. Кількість палива і кисню в пропорції змінюється вручну, за допомогою спеціальної висувної клавіші, розташованої в салоні.
Карбюратор жорстко прив'язаний до приводу педалі акселератора, тому при повному натисканні на педаль дві заслінки відкриваються повністю, забезпечуючи максимальну частоту обертання.
Ще однією системою, яка широко застосовується на сучасних автомобілях, є інжектор. Якщо судити по вітчизняному автопрому, то перші подібні моделі двигунів були використані на ВАЗ 2106 останнього покоління і молодших представників лінійки з удосконаленою впускний і вихлопної системами.
інжектор автомобіля влаштований куди складніше, ніж карбюратор. Проте, така система уприскування близька до досконалості, оскільки вирішує більшість проблем карбюраторних чотиритактних і двотактних двигунів. Так, при інжекторі більше не потрібно вручну регулювати якість суміші палива і повітря, тут все відбувається автоматично. У цьому ж зв'язку більше не виникає ризику залити свічки або чи не завести машину в мороз. Суміш підбирається таким чином, щоб забезпечити найбільшу ефективність впуску.
Роботу системи упорскування забезпечує електромотор. Система управління електромотором постійно отримує дані про ступінь стиснення, температурі, частоті обертання валів і інших життєво важливих характеристиках. Завдяки цій системі, на уприскування подається ретельно вивірена пропорція, завдяки чому вдається досягти відмінних характеристик.
система безпосереднього вприскування подає готову суміш високого ступеня стиснення в форсунки без будь-яких проміжних інстанцій. Тут функціонує система електронних плат, яка постійно стежить за показниками чотиритактного мотора при обертанні валів. Ця система застосовується на всіх сучасних двигунах, і більшість виробників намагаються перейти саме на такий принцип дії.
запалювання
Ще один момент, який вкрай важливий при обговоренні двигунів внутрішнього згоряння - це система запалювання . Завдяки їй, в двотактному і чотиритактному двигуні постійно відбувається розпал готової суміші, що призводить до її займання, розширенню і приведення в рух складових деталей, що знайшло широке застосування в автомобільній промисловості.
Система запалювання сучасного автомобіля являє собою досить складну конструкцію, але тим не менш, зрозуміти принцип її дії може навіть новачок.
Так, в основі системи запалювання лежить акумуляторна батарея. Саме з неї подається початковий імпульс, який за допомогою певної ланцюжка пристроїв посилюється і подається в циліндр у вигляді іскри.
Вступник з акумулятора автомобіля струм подається по проводах на стартер і котушку запалювання . Стартер забезпечує обертання двигуна і уприскування свіжої суміші, а струм, що надходить на котушку, посилюється в кілька разів. Таким чином, струм номіналом в 12 вольт проходить через класичний трансформатор, додатково стабілізується і посилюється, що дозволяє зробити іскру достатньої потужності.
Після котушки запалювання по високовольтних дротах струм надходить на розподільник-переривник. Цей пристрій призначений для того, щоб при обертанні перерозподіляти ток запалювання між чотирма циліндрами, в залежності від того, на яких з них на даний момент відбувається вприскування суміші.
Посилений ток розподіляється між чотирма потужними електродами, званими свічками запалювання. Таким чином, відбувається старт двигуна автомобіля . Потім стартер перестає функціонувати, і система переходить на живлення від генератора, який забезпечує заряд АКБ і постійну іскру на свічках.
Підбиваючи підсумки
Бензиновий двигун сучасних автомоделей є досить складний пристрій, що володіє оптимальними характеристиками і високою надійністю. Знаючи принципи його побудови, нескладно розібратися і в пристрої власного автомобіля. Це дозволить своєчасно виявляти виникаючі неполадки і виробляти нескладний ремонт своїми руками, що заощадить багато часу і коштів.