Разновидности ДВС: какие существуют двигатели внутреннего сгорания

Принцип работы

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

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

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

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

Всего тактов 4:

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

Такты поршневого двигателя

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

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

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

Принципиальные основы функционирования автомобильных двигателей

Бензиновый двигатель заправляется легким топливом — бензином, и превращают энергию его горения в механическую работу для обеспечения движения. В процессе бензин смешивается с воздухом и загорается от электрической свечи в специальной камере сгорания. В результате этого поршень приходит в движение, передавая усилие через коленчатый вал на трансмиссию.

Дизельные двигатели заправляются специальным дизельным топливом (соляркой). Основные принципы работы этих агрегатов схожи с бензиновыми ДВС, но смесь топлива и воздуха в цилиндре не поджигается электрической свечой, а воспламеняется самостоятельно при сжатии топливно-воздушной смеси поршнем.

В основе работы каждого из типов двигателей лежит свойство расширения любого газа при нагревании. Топливо, загораясь в цилиндре, нагревает воздух в нем, затем толкает поршень, который перемещается, через шатун вращая коленчатый вал, к которому присоединяется трансмиссия автомобиля.

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.

Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Устройство механизма вращения клапана

Механизм вращения клапана состоит из: неподвижного корпуса 2 в наклонных канавках которого расположены пять шариков 3 с возвратными пружинами 10, дисковой пружины 9 и опорной шайбы 4 с замочным кольцом 5. Механизм устанавливается в рас­точке, сделанной в головке цилиндров под опорной шайбой 4 кла­панной пружины 6, закрепляемой на стержне 1 с помощью сухари­ков 8 и тарелки 7. При закрытом клапане давление на дисковую пружину 9 сравнительно невелико, и она выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса 2. Шари­ки 3 отжаты пружинами 10 в исходное положение.

В момент открытия клапана давление клапанной пружины на опор­ную шайбу 4 возрастает; под действием этого давления дисковая пружина 9, выпрямляясь, передает давление на шарики 3 и вызы­вает их перемещение в конечное положение. Вместе с шариками перемещаются дисковая пружина с опорной шайбой, клапанная пружина и клапан. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину 9 уменьшается, и она, выгибаясь, вновь касается своим внутренним краем заплечиков корпуса 2, освобож­дая тем самым шарики 3. Шарики под действием возвратных пру­жин перемещаются в исходное положение. Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его поворот на некоторый угол. (При номинальном скоростном режиме клапаны совершают 20—40 об/мин.)

Компоновка двигателя, расположение мотора и количество клапанов

Если говорить о различных характеристиках, двигатели отличаются по количеству цилиндров, по расположению цилиндров, а также по самому расположению мотора в подкапотном пространстве.  Например, силовые агрегаты бывают 3-х, 4-х, 5-и, 6-и, 8-и цилиндровыми и т.д.

По расположению цилиндров также выделяют рядные, V-образные, оппозитные двигатели и т.п. Силовой агрегат может быть установлен под капотом продольно или поперечно. На каждом цилиндре может быть установлено по 2, 4 и более клапанов ГРМ.

Отметим, что на общее число цилиндров следует обращать внимание только тогда, когда речь идет о выборе малолитражки. Если точнее, не так давно на городских субкомпактных автомобилях в практику вошла установка трехцилиндровых атмосферных и турбомоторов

При этом такие ДВС с тремя цилиндрами отличаются повышенным уровнем вибраций

При этом такие ДВС с тремя цилиндрами отличаются повышенным уровнем вибраций.

Во всех остальных случаях количество цилиндров в той или иной мере определяет мощность, при этом в плане вибраций не так важно, сколько их имеет конкретный мотор, 4, 5 или 6. Зачастую незначительную роль играет и особенность расположения ДВС под капотом

Единственное, на практике многие рядные двигатели с 6-ю цилиндрами, установленные продольно, отличаются повышенной склонностью к поломкам даже при незначительном перегреве сравнительно с другими аналогами

Единственное, на практике многие рядные двигатели с 6-ю цилиндрами, установленные продольно, отличаются повышенной склонностью к поломкам даже при незначительном перегреве сравнительно с другими аналогами.

Как правило, особого внимания заслуживает только компоновка цилиндров. Схем компоновки много, при этом  наиболее распространенными являются:

• рядные двигатели,
• V-образные агрегаты,
• оппозитные моторы,

Рядный мотор из этого списка самый простой, цилиндры идут в один ряд над коленчатым валом. Такой двигатель проще обслужить и отремонтировать. Главным минусом является то, что увеличение количества цилиндров  больше 6 приводит к тому, что мотор становится слишком длинным и его не удается разместить как продольно, так и поперечно в подкапотном пространстве.

Для решения этой задачи  на машину ставится V-образный мотор, цилиндры распложены уже не в один, а в два ряда, причем под углом друг к другу. Такие ДВС сложнее рядных, их дороже обслуживать и ремонтировать.  Достаточно вспомнить о том, что указанный тип агрегатов имеет две ГБЦ со всеми вытекающими последствиями. Еще одним минусом является относительно высокая вибронагруженность.

Оппозитные двигатели используют только некоторые автопроизводители.  В частности,  на таких ДВС специализируется Subaru из Японии, также их производят немцы Porsche. Оппозитный двигатель создает минимум вибраций, однако крайне сложен в обслуживании, далеко не все автосервисы могут выполнить его качественный ремонт при такой необходимости.

Теперь перейдем к клапанам. От их количества напрямую завит мощность двигателя, приемистость мотора и ряд других параметров. Чем больше клапанов, тем лучше цилиндр наполняется топливно-воздушной смесью и вентилируется от выхлопных газов. При этом увеличение числа клапанов закономерно приводит к усложнению и удорожанию всей конструкции ГРМ.

Карбюраторные и инжекторные двигатели.

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

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

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

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

Если вы решили перейти с бензинового двигателя на газовое оборудование в своем автомобиле, то для этого необходимо приобрести все необходимые запчасти. Редуктор газовый автомобильный пропан, а также многое другое, по доступной цене можно приобрести на этом ресурсе.

Двигатель с искровым зажиганием (бензиновый, или с ГБО): самый массовый

Чтобы поджечь топливовоздушную смесь (не важно, газ это, или жидкость) эти ДВС генерируют высоковольтный искровой разряд от внешнего электрооборудования. Схематически: ток от генератора через прерыватель идет к каждому цилиндру, повышается на его катушке, пробивает зазор между электродами свечи, поджигает смесь, уходя на массу (корпус)

Для питания такой системы горючим применяют простую, но более архаичную и неэкономичную — карбюраторную схему, либо усовершенствованную — инжекторную систему подачи топлива.

Карбюраторный

Топливовоздушная смесь готовится для него в отдельном устройстве, на входе во впускной канал (каждого цилиндра индивидуально, или общего впускного коллектора для нескольких). Упрощенно, карбюратор – это закрытый «стакан» с соломинкой, верхушка которой торчит во впускном тракте, на пути потока, который разрежением «высасывает» бензин из этого стакана. Количество топлива – регулируется величиной отверстия (жиклера) внутри этой «соломинки», а постоянный уровень в «стакане» (поддоне) поддерживается бензонасосом. Общий объем бензовоздушной смеси – регулируется поворотом воздушной заслонки – дросселя (педалью газа).

Карбюраторный двигатель для ВАЗ 2109 и 2108

Инжекторный

Объем поступающего воздуха и качество смеси в инжекторных ДВС регулируется отдельно: за воздух – так же отвечает дроссель, за топливо – «мозги» (ЭБУ), дающие форсунке команду на впрыск.

Соответственно размещению топливных форсунок, инжекторы делятся на три типа:

• Центрального – выходящие соплом во впускной коллектор (устаревший).
• Распределенного — индивидуальная форсунка на каждый впускной клапан.
• Непосредственного — сопло форсунки выходит прямо в камеру сгорания.

В двух последних типах – предварительное одинаковое рабочее давление «форсункам» обеспечивает единая топливная рейка (она же – рампа).

Инжекторный двигатель Лада Гранта

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл дизеля существенно отличается от рабочего цикла

карбюраторного двигателя способом образования и воспламенения рабочей

смеси.

Процесс впуска. Впуск воздуха начинается при открытом впускном клапане и заканчивается в момент закрытия его. Впускной клапан открывается. Процесс впуска воздуха происходит также, как и впуск горючей смеси в карбюраторном двигателе. Давление воздуха в цилиндре в течении процесса впуска составляет 80 — 95 кПа и зависит от гидравлических потерь во впускной системе двигателя. Температура воздуха в конце процесса выпуска повышается до 320 — 350 К за счет соприкосновения его с нагретыми деталями двигателя и смешивания с остаточными газами.

Процесс сжатия. Сжатие воздуха, находящегося в цилиндре, начинается после закрытия впускного клапана и заканчивается в момент впрыска топлива в камеру сгорания. Процесс сжатия происходит аналогично сжатию рабочей смеси в карбюраторном двигателе. Давление воздуха в цилиндре в конце сжатия 3.5 — 6 МПа, а температура 820 — 980 К.

Процесс сгорания. Сгорание топлива начинается с момента начала подачи топлива в цилиндр, т.е. за 15 — 30 до прихода поршня в ВМТ. В этот момент температура сжатого воздуха на 150 — 200 С выше температуры самовоспламенения. Топливо, поступившее в мелкораспыленном состоянии в цилиндр, воспламеняется не мгновенно, а с задержкой в течение некоторого времени (0.001 — 0.003 с), называемого периодом задержки воспламенения. В этот период топливо прогревается, перемешивается с воздухом и испаряется, т.е. образуется рабочая смесь.

Подготовленное топливо воспламеняется и сгорает. В конце сгорания давление газов достигает 5.5 — 11 МПа, а температура 1800 — 2400 К.

Процесс расширения. Тепловое расширение газов, находящихся в цилиндре, начинается после окончания процесса сгорания и заканчивается в момент закрытия выпускного клапана. В начале расширения происходит догорание топлива. Процесс теплового расширения протекает аналогично процессу теплового расширения газов в карбюраторном двигателе. Давление газов в цилиндре к концу расширения 0.3 — 0.5 МПа, а температура 1000 — 1300 К.

Процесс выпуска. Выпуск отработавших газов начинается при открытии

выпускного клапана и заканчивается в момент закрытия выпускного клапана. Процесс выпуска отработавших газов происходит также, как и процесс выпуска газов в карбюраторном двигателе. Давление газов в цилиндре в процессе выталкивания 0.11 — 0.12 МПа, температура газов в конце процесса выпуска 700 — 900 К.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Начнем с того, что ДВС может быть двухтактным и четырехтактным. Что касается автомобильных моторов, указанные агрегаты четырехтактные. Такты работы двигателя представляют собой:

По такому принципу работают как бензиновые, так и дизельные поршневые моторы, которые нашли широкое применение в автомобилях и на другой технике. Также стоит упомянуть и агрегаты на газу, в которых газовое топливо сжигается аналогично дизтопливу или бензину.

Бензиновые силовые агрегаты

Что касается поршневых бензиновых моторов, такие двигатели имеют систему зажигания для воспламенения рабочей смеси от искры. Системы питания в таких агрегатах могут быть карбюраторными или инжекторными (впрысковыми).

Приготовление рабочей смеси в карбюраторных ДВС происходит в карбюраторе, далее смешанный бензин и воздух подаются во впускной коллектор. Сегодня такие системы считаются устаревшими, так как не способны обеспечить двигателю должную экологичность и экономичность.

Впрысковые ДВС по типу конструкции системы питания бывают моноинжекторными (моновпрыск) или системами с распределенным впрыском. В первом случае схема предполагает наличие только одной форсунки, которая впрыскивает горючее во впускной коллектор. Решения с распределенным впрыском имеют отдельную форсунку на каждый цилиндр, которая установлена рядом с впускными клапанами.

Дальнейшее развитие систем топливоподачи привело к появлению моторов с прямым (непосредственным) впрыском. Главным их отличием от предшественников является то, что воздух и топливо подается в камеру сгорания отдельно. Другими словами, форсунка устанавливается не над впускными клапанами, а монтируется прямо в цилиндр.

Подобное решение позволяет подавать топливо напрямую, причем сама подача разделена на несколько этапов (подвпрысков). В результате удается добиться максимально эффективного и полноценного сгорания топливного заряда, двигатель получает возможность работать на бедной смеси (например, моторы семейства GDI), падает расход топлива, снижается токсичность выхлопа и т.д.

Дизельные моторы

Дизельный двигатель работает на дизтопливе, а также в значительной мере отличается от бензинового. Основное отличие заключается в отсутствии искровой системы зажигания. Воспламенение смеси топлива и воздуха в дизеле происходит от сжатия.

Если просто, сначала в цилиндрах сжимается воздух, который сильно нагревается. В последний момент происходит впрыск солярки прямо в камеру сгорания, после чего нагретая и сильно сжатая смесь воспламеняется самостоятельно.

Однако в списке минусов таких агрегатов можно выделить чувствительную топливную систему, а также больший вес и меньшие скорости в режиме максимальных оборотов. Дело в том, что дизель изначально «тихоходный» и имеет меньшую частоту вращения коленчатого вала по сравнению с бензиновыми ДВС.

Дизели также отличаются большей массой, так как особенности воспламенения от сжатия предполагают более серьезные нагрузки на все элементы такого агрегата. Другими словами, детали в дизельном моторе более прочные и тяжелые. Также дизельные моторы более шумные, что обусловлено процессом воспламенения и сгорания дизельного топлива.

Роторный двигатель

Двигатель Ванкеля (роторно-поршневой двигатель) представляет собой принципиально иную силовую установку. В таком ДВС привычные поршни, которые совершают возвратно-поступательные движения в цилиндре, попросту отсутствуют. Главным элементом роторного мотора является ротор.

Указанный ротор вращается по заданной траектории. Роторные ДВС бензиновые, так как подобная конструкция не способна обеспечить высокую степень сжатия рабочей смеси.

Если говорить о минусах, то стоит выделить заметно сниженный ресурс сравнительно с поршневыми агрегатами, а также высокий расход топлива. Также роторный двигатель отличается повышенной токсичностью, то есть не совсем вписывается в современные экологические стандарты.

Гибридный двигатель

Гибридный силовой агрегат фактически является сочетанием поршневого бензинового или дизельного ДВС и электромотора. Также в конструкции присутствует тяговая аккумуляторная батарея, которая питает электродвигатель.

Также во время работы гибридной установки активно используется схема рекуперации энергии. Например, во время торможения двигателем работает генератор, который подзаряжает тяговый аккумулятор. Такое сочетание двух типов силовых установок позволяет получить улучшение разгонной динамики (особенно когда одновременно задействован ДВС и электромотор), наблюдается существенная экономия топлива и малый выброс токсичного выхлопа.

Главная классификация ДВС

Все существующие ДВС разделены на 3 вида:

• поршневые;
• роторные;
• газотурбинные.

В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.

В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.

Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.

Газотурбинный двигатель

Топливная смесь сгорает, и нагретый газ моментально расширяется, заставляя лопасти турбины вращаться.

Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.

Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.

Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя

Роторный ДВС

В моторах этого вида реализован принцип вращения вала от кругового движения ротора. Ротором является треугольный поршень, который вращается в овальной камере – статоре. Ротор закреплён на валу с эксцентриситетом. При таком расположении во время вращения ротора в цилиндре создаются полости для тактов зажигания, сгорания и выпуска. За один оборот ротора происходит 3 такта работы.

Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.

В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.

На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.

Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых.  Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.

Видео: Принцип работы роторного двигателя

Поршневой двигатель

Это – самый распространённый тип двигателя. Рассмотрим его принципиальную схему работы.

В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение.  Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.

Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.

Видео: Принцип работы дизельного двигателя

Бензин

Наиболее популярным и распространенным типом двигателя является бензиновый ДВС. Такая конструкция появилась на порядок раньше остальных, а потому считается наиболее надежной и долговечной.

Кроме того, бензин, на сегодняшний день, является самым распространенным и доступным источником энергии, и не найти заправку для пополнения запаса топлива подобного типа достаточно сложно.

Начнем с преимуществ подобного силового агрегата. Бензиновый мотор имеет максимально простое устройство. Несмотря на то, что в последнее время даже сюда умудрились внедрить сложнейшие технологии по распределению фаз и электронному управлению впрыском топлива, конструкция по-прежнему максимально проста, а ее ремонт относительно дешев.

Проще заводить и в мороз, и в жару. Для того, чтобы завести мотор, не нужно раскалять топливную смесь в цилиндре, как это делается на дизельных агрегатах, а потому даже в рекордные -50 по Цельсию проблемы заставить машину ехать не возникнет. Также здесь применяются свечи зажигания, а не накала, чья стоимость достаточно невелика, а устройство примитивно.

Несколько десятилетий назад на бензиновые автомобильные моторы устанавливалось такое устройство, как карбюратор. К сожалению, эта устаревшая технология была далека от совершенства, а потому доставляла владельцу массу неудобств. Так, из-за своих конструктивных особенностей, пуск зимой был весьма затруднителен. Появлялся риск залить свечи, что приводило к необходимости их сушки и замены.

На современных бензиновых . Этот аналог карбюратора автоматически подбирает соотношение бензина и воздуха в смеси, что позволяет избегать перегрузки мотора и затрудненного старта. Вместе с этим уменьшился и расход топлива, который до недавних пор был достаточно большим.

Бензиновый и дизельный мотор

Наибольшее распространение в автомобилестроении получили два типа мотора (по типу применяемого топлива) – бензиновый и дизельный

Именно им стоит уделить наибольшее внимание:. 1

Бензиновый силовой агрегат.
В двигателе, который работает на бензине, подразумевается воспламенение смеси с помощью обычной искры. Бензиновые моторы можно классифицировать по типу питания:

1. Бензиновый силовой агрегат.
В двигателе, который работает на бензине, подразумевается воспламенение смеси с помощью обычной искры. Бензиновые моторы можно классифицировать по типу питания:

Карбюраторный мотор. Особенность таких агрегатов в том, что смешивание воздуха и топлива происходит в карбюраторе, а далее процесс продолжается уже в трубопроводе впуска. Главные минусы такого типа – низкий уровень экологичности, чрезмерная «прожорливость», меньший уровень надежности (в сравнении с другими типами мотора). Именно по этим причинам такие типы силовых агрегатов потеряли свою популярность и почти не выпускаются;

Впрысковый мотор. Здесь главным элементом является инжектор, подающий горючую смесь через главный трубопровод (прямой тип впрыска). Топливо может подаваться одним или несколькими форсунками, установленными перед клапанами. В последнем случае речь идет о распределительном впрыске, управляемом ЭБУ;

Силовой узел с непосредственным впрыском. Особенность такого агрегата в том, что подача горючей смеси осуществляется прямо в камеру сгорания. Благодаря такой конструкции, удалось решить сразу две проблемы – устранить вредные вещества из выхлопа и уменьшить потребление топлива.

2. Дизельный силовой агрегат.
Главная особенность, которая выделяет «дизели» – способность воспламенять горючую смесь не за счет образуемой свечи, а благодаря мощному сжатию. Если рассматривать принцип действия дизеля, то можно выделить четыре такта, в каждом из которых происходят определенные действия:

Сжатие. В этом случае поршень идет вверх и сжимает расположенный внутри воздух. В пиковый момент внутрь камеры сгорания происходит выброс дизельного горючего;

Рабочих ход. Наличие огромного давления и воздуха способствует воспламенению смеси. Теперь создается обратное давление газов, которое выталкивает поршень и заставляет опускаться его в нижнюю точку;

Выпуск. Поршень начинает движение вверх. Одновременно с этим открываются выпускные клапана, обеспечивающие выход из камеры сгорания лишних продуктов сгоревшего топлива.

Все дизельные моторы можно классифицировать и по типу камеры сгорания. Последняя бывает распределенной или нераспределенной. В первом случае горючая смесь подается сначала в дополнительную, а уже потом в основную камеру. Такой тип исполнения позволяет добиться большей экономии топлива. Что касается моторов с нераспределенной камерой, то их особенность – в расположении камеры и подаче дизельного горючего в пространство над поршнем. Плюс – экономичность. Минус – высокий уровень шума.

Исполнение

Устройство двигателя автомобиля, в состав конструкции которого входят поршни, одинаково. Корпус силовой установки основа, в которой размещаются, крепятся и функционируют узлы, системы и механизмы агрегата.

Компоненты, или из чего состоит двигатель машины:

Остов двигателя. Место размещения камер объёмного вытеснения агрегата, играющих роль направляющих поршня;

Блок цилиндров:

Кривошипы и шатуны, передаточное и преобразующее звено между поршнем и коленчатым валом;
Поршни, кривошипы, шатуны, коленчатый вал:

Механизм распределения газов, отвечает за наполнение и очистку камер объёмного вытеснения, действия выполняются клапанами;

Механизм распределения газов:

Транспортировка горючего, вовремя доставляет нужную порцию топлива соответствующей консистенции;
Механизм подачи топлива:

Поджог горючего, зажигает заряд в установленный промежуток времени;

Свеча зажигания:

Ликвидация отработки, выводит сгоревшие продукты в окружающую среду.

Система выпуска отработанных газов:

Циклический процесс работы двигателя повторяет действия агрегата по «кругу». Частота повторения высокая, за счет чего вал вращается непрерывно и как следствие, автомобиль работает.

Вспомогательные системы ДВС

Мотор оснащается рядом систем, обеспечивающих работу силового агрегата. Например, навесное оборудование необходимо для восстановления заряда аккумулятора и прокачки антифриза через рубашку охлаждения.

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов впуска или выпуска, а при установке регулятора фаз позволяет повысить мощность в различных режимах работы. Конструкция и перечень вспомогательных элементов определяются типом и временем производства двигателя.

Зажигание

Принцип действия искровой системы зажигания основан на подаче импульсов высокого напряжения на электрод свечи. При пробое воздушного зазора между контактами образуется искра, воспламеняющая смесь.

Для современных двигателей используются отдельные катушки для каждого цилиндра, импульсы низкого напряжения раздаются электронным блоком.

Система зажигания ДВС.

Впускная система

В общее устройство системы впуска входит коллектор, направляющий поток очищенного воздуха к клапанам. Двигатели оснащаются фильтрами с бумажным картриджем, ранее ставились сетки из металла с масляной ванной.

Для регулирования потока используется дроссельная заслонка с механическим или электронным приводом. На карбюраторных моторах устанавливался патрубок для забора нагретого от выхлопного коллектора воздуха. Агрегаты с системой впрыска такими дополнительными узлами не оснащаются.

Топливо и смазка

Углеводородное топливо для ДВС (иногда в состав горючего вводится этиловый спирт или компонент, полученный путем переработки растений) хранится в баке. Подача производится механическим либо электрическим насосом. Существуют различные виды систем для формирования топливно-воздушной смеси.

Силовой агрегат с искровым зажиганием может быть с карбюратором, но с 2000 г. большинство моторов оборудованы форсунками для впрыска. В дизелях используются насос высокого давления и форсунки (конструкция зависит от производителя и даты выпуска мотора).

Принцип работы контура прост: масло нагнетается насосом с приводом от коленчатого вала к точкам трения. Часть деталей смазывается разбрызгиванием, охлаждать смазку может отдельный радиатор.

Для фильтрации масла используется сменный картридж с редукционным клапаном. Уровень смазки контролируется вручную щупом либо с помощью датчика, выводящего информацию на экран комбинации приборов.

Схема топливной системы ДВС.

Выхлопная система

Стандартная система отвода отработавших газов состоит из выпускного коллектора, к которому через эластичную муфту (сильфон) крепится приемная труба.

Поток раскаленных продуктов сгорания проходит через резонатор и глушитель, назначением которых является сокращение уровня шума за счет многократного изменения направления движения газов.

В состав выхлопной системы входят и каталитический нейтрализатор с датчиками кислорода, обеспечивающими снижение токсичности выхлопа и корректировку состава топливно-воздушной смеси.

Выхлопная система ДВС.

Охлаждение

Для охлаждения моторов используют:

1. Поток воздуха, нагнетаемый вентилятором через ребра на корпусах цилиндров и картере. Установка щитков с регулируемыми заслонками или вязкостной муфты в приводе крыльчатки позволяет корректировать интенсивность теплообмена. На мотоциклах (например, советских ИЖ-Планета или Урал) охлаждение двигателя осуществлялось за счет обтекания оребрения воздушными массами на ходу.
2. Антифриз, циркулирующий в полостях в блоке и головке мотора с помощью механического насоса и дополнительной электрической помпы. За счет термостата в контуре охлаждение жидкости происходит в радиаторе за счет потока воздуха, создаваемого вентилятором (с механическим или электрическим приводом либо крыльчаткой с вязкостной муфтой). В жидкостной системе охлаждения компенсационный бачок собирает расширяющийся при нагреве антифриз.