Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что происходит внутри двигателя

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

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) .

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

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.

Первый такт

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.

Второй такт

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?

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

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.

Принцип работы двухтактного двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. … Изображенный на рисунке двигатель имеет «тарельчатый» впускной клапан, который открывается за счет разряжения в картере. В это же время в камере сгорания происходит сжатие рабочей смеси.

ДВС — устройство, принцип работы, характеристики

Ключевым элементом двигателя, работающего за счёт внутреннего сгорания нефтепродуктов, является поршень. По внешнему виду он напоминает пустотелый стакан средних размеров.

Читать еще:  Волга крайслере двигатель троит

Голова поршня смотрит вверх. Юбка или направляющая часть имеет неглубокие канавки. В этих отверстиях фиксируются поршневые кольца. Эти элементы обеспечивают герметичность всей системы. Именно в ней при работе моментально сгорает бензиново-воздушная смесь.

Кольца играют роль уплотнителей. Нижнее кольцо является маслосъемным, а верхнее — компрессионным. Именно последнее отвечает за то, чтобы смесь имела высокую степень сжатия.

Принцип работы

Топливная смесь попадает внутрь системы из карбюратора (в некоторых двигателях из инжектора). Сжатие происходит при движении поршнем вверх. За поджигание отвечает свеча.

При вырабатывании газа поршень уходит резко вверх. Как результат тепловая энергия переходит в электрическую. Движение поршня передаётся валу. Данный процесс становится возможным благодаря уникальной конструкции юбки поршня. В ней установлен палец с верхней частью в виде шатуна.

Шарнир фиксируется на кривошипе, последний является частью коленчатого вала. Коленвал вращается за счёт опорных подшипников. Они базируются в картере двигателя, работающего на принципе внутреннего сгорания.

Поршень воздействует на шатун, за счёт этого начинает двигаться коленвал. Энергия движения уходит по направлению к трансмиссии. Лишь пройдя этот перевалочный пункт, она через сложную систему шестерёнок приводит в движение колеса.

У поршня есть две мёртвые точки. Так называются два крайних положения, в которых на долю секунды задерживается элемент. Расстояние между двумя точками называется ходом.

Характеристики

Суммарный объём цилиндров двигателя, работающего за счёт внутреннего сгорания топлива, измеряется в литрах. Важным показателем является степень сжатия. У устройств, функционирующих за счёт карбюратора, данный показатель находится в диапазоне от 6 до 14 СС, для дизеля данный показатель порядка 16—30.

Объём и сила сжатия определяют мощь двигателя, который функционирует за счёт системы внутреннего сгорания топливной жидкости. Совокупность этих параметров также определяет экономичность устройства.

Одноцилиндровые двигатели работают неравномерно. Резко ускоряется ход поршня при взрывном сгорании. Как только, он приближается к НМТ — происходит его замедление. Диск-маховик позволяет частично погасить данную неравномерность. Как результат момент вращение стабилизируется.

Теория

Если поместить небольшое количество бензина в закрытое пространство и поджечь его, то он сгорит, освобождая при этом большое количество энергии в виде расширяющегося газа. Если создать цикл таких взрывов (до сотни раз за минуту), то высвобождающуюся энергию можно использовать для движения транспортного средства. Именно это и делают двигатели. Внутри них создается цикл взрывов бензина, и высвобождающаяся энергия заставляет вращаться колеса автомобиля.

Практически все машины на данный момент оснащаются четырехтактными двигателями. Там сгорание топлива осуществляется в 4 этапа:

  • Впуск топливной смеси.
  • Ее сжатие.
  • Сгорание.
  • Выпуск отработанных газов.

    Почему в серьёзном ДТП выживут только Грэмы

    В 2016 году Австралийская транспортная комиссия по ДТП представила модель человека, который выживет в любой аварии. Знакомьтесь, это Грэм, и его не назовёшь симпатягой.

    • Голова Грэма — как огромный мягкий защитный шлем.
    • Внутри большого черепа — много спинномозговой жидкости и связок, которые удерживают мозг от удара о черепную коробку.
    • Нос Грэма меньше, уши защищены от травм тоже.
    • Шеи нет, рёбра переходят в шею — это защищает от перелома позвоночника.
    • Грудная клетка Грэма напоминает бронированный жилет с «мешками» вроде подушек безопасности под каждым ребром, которые снижают импульс движения тела вперёд при столкновении.
    • Жир защищает кости и также поглощает энергию удара.

    Создатель Грэма — художник Пиччинини. Перед рисованием макета он несколько месяцев консультировался с ведущими хирургами и травматологами в стране и анализировал случаи автоаварий.

    Грэм — отражение того, чего не хватает человеческому телу, чтобы противостоять силам и энергии, которые действуют на него в момент аварии.

    При столкновении на скорости, когда одна машина бьёт другую или машина врезается в стену (ограждение, дерево), происходит на самом деле три вещи.

    Сначала удар от столкновения принимает машина, затем импульс разрушительной силы принимает тело водителя, затем внутренние органы водителя бьются изнутри о череп или грудину.

    • Сила этого удара такова, что происходит разрыв аорты, несовместимые с жизнью повреждения внутренних органов или мозг бьётся о черепную коробку так, что разрываются аксоны — части нейронов, которые передают нервный импульс. Внешне такие повреждения не очевидны, но после них не выживают.

    Тело человека, в отличие от тела Грэма, не рассчитано на колоссальные перегрузки и ускорения, которые испытывают люди в машине в момент аварии на скорости.

    Причём убивают не сами разрушения, а их скорость. Чем более концентрирован импульс во времени, тем он мощнее.

    Импульс от удара машины дойдёт до водителя за миллисекунды — буквально, моргнуть не успеешь. Если бы удалось растянуть время, за которое машина входит в другую или в препятствие, буквально на 5 секунд — люди бы выживали.

    Читать еще:  Эфир для запуска двигателя мотоцикла

    Банальный пример — ремень безопасности. Многие считают, он нужен, чтобы удержать людей внутри салона, не дать вылететь через окна.

    На самом деле главное предназначение пристёгнутого ремня — дать телу водителя чуть больше времени до полной остановки, чем у машины.

    • Автомобиль во время катастрофы может остановиться за 50-100 миллисекунд, у тела водителя, пристёгнутого ремнём, на обработку удара будет 150-200 миллисекунд — это мало в цифрах, но много в прогнозе выживаемости.

    Такие расчёты приводит Джоэл Ститцель, эксперт Центра биомеханики травм Виргинского политехнического университета в статье «Как не погибнуть в автокатастрофе».

    Устройство систем безопасности отражает этот принцип.

    Всё, что находится между водителем и ударом — бампер, зона смятия кузова, стойка, ремень безопасности — сконструировано так, чтобы передавать ударный импульс как можно дольше.

    Иными словами — при столкновении в автоаварии людей убивает не скорость, а резкая остановка. И чем более плавно получится остановиться у тел людей в салоне — тем больше шансов выжить.

    Другая проблема — в момент столкновения в салоне автомобиля всё становится потенциальным орудием убийства.

    • Двигатель, влетев в салон, оставит водителя калекой или трупом.
    • Педальный узел — перебьёт ноги.
    • Рулевая колонка может сломать рёбра.
    • Ремень безопасности ломает ключицу, отбивает селезёнку и мочевой пузырь.
    • Передняя и средняя стойки кузова пройдется по телу как бейсбольная бита.
    • Выстреливающая подушка безопасности способна сломать руки, нанести щелочные ожоги глаз, а в случае брака — даже убить водителя, как это было с подушками Takata.

    Поэтому система пассивной безопасности в автомобиле продумана так, чтобы, с одной стороны, погасить скорость при столкновении, а с другой — оставить пространство для выживания людей и не травмировать их узлами и конструкциями самого автомобиля.

    Система пассивной безопасности автомобиля — шансы есть?

    Представим лобовое столкновение двух машин на высокой скорости. Машина получает удар, сминается и останавливается. Люди в салоне по инерции летят вперёд, навстречу лобовому.

    Ускорение их «полёта» определяется в основном скоростью, на которой произошло столкновение, и может достигать десятков g: это равносильно прыжку с многоэтажного дома.

    Принцип спасения тоже аналогичен: нужно погасить скорость, причём делать это так, чтобы внутри машины оставалось достаточно жизненного пространства. То есть чтобы деформированные при ударе узлы и детали машины не зажали людей насмерть.

    Для погашения энергии удара современные машины конструируют так, чтобы при аварии передняя и задняя часть машины сминалась по запрограммированным зонам деформации.

    Целым должен остаться салон, «жилая зона». Его и людей внутри защищает жёсткий каркас — он выполнен из сверхпрочной стали, двери усилены брусьями. Каркас деформируется при аварии в последнюю очередь.

    Можно долго упирать на маркетинг и пристрастность краш-тестов Euro NCAP, но суперпрочные «Волги», Audi и BMW из 1980-х останутся «капсулами смерти» именно потому, что их кузов из толстой стали при ДТП, оставался в целостности и не сминался, читай — не гасил силу удара, что приводило к смерти людей.

    Современный автопром выбирает жертвовать машиной. Производители делают каркас кузова жёстким, а остальные зоны сминаемыми специально, чтобы гасить скорость при столкновении — это важнейший и сложнейший элемент пассивной безопасности.

    Поэтому на фотографиях в сводках аварий часто видно, что перед кузова раскурочен, или багажник стал короче на полметра — а салон уцелел.

    Но одного складывания кузова гармошкой для выживания людей внутри авто недостаточно

    Большую угрозу при лобовом столкновении представляет собой двигатель. Чтобы он не влетел в салон при аварии, его опоры делают так, чтобы он уходил вниз или вообще выпадал из машины. При этом стойки, передняя панель и педальный узел остаются на месте, чтобы оставить пространство для людей.

    Рулевая колонка при столкновении поглощает частично энергию удара и складывается, кронштейн педального узла ломается, чтобы водитель не получил увечий рук и ног.

    В случае удара сзади самая распространённая травма, которая угрожает жизни — повреждения шейного отдела позвоночника. Для защиты шеи в автомобиле придуманы подголовники и даже активные подголовники, которые срабатывают в момент удара, предотвращая смещение головы. Подголовники — тоже элемент пассивной безопасности автомобиля.

    Автомобильные стёкла, даже разбившись, не должны ранить людей. Поэтому триплексное лобовое стекло остаётся на удерживающей плёнке, а боковые закалённые стёкла высыпаются осколками с неострыми гранями.

    Подушка безопасности работает как нужно только в паре с ремнём: если сидящий не будет пристёгнут, вылетевший на скорости 270-300 км/ч аирбег травмирует водителя вместо того, чтобы эффективно замедлить тело.

    Читать еще:  Что такое двигатель в4в

    Сейчас производители выпускают целую палитру подушек безопасности — от классической внутри рулевого колеса до центральной, которая предотвращает столкновение рядом сидящих людей при перевороте машины или боковом ударе. Подушки встраивают прямо в ремни безопасности, на их основе выпускают разнообразные шторки, которые защитят головы пассажиров сзади при столкновении. Надуваются подушки азотом.

    Внутреннее давление и степень раскрытия адаптивных подушек безопасности регулируется. Такие аирбеги могут быть открыты до 10 секунд, чтобы защитить водителя и пассажиров от травм при перевороте или повторном столкновении.

    • Современные подушки безопасности срабатывают по команде датчика удара и полностью надуваются за 20-50 миллисекунд, это примерно в 2-4 раза быстрее, чем моргает человек.

    Ремни безопасности призваны вовремя «словить» человека, который начинает движение по инерции от удара, и плавно погасить его скорость.

    • Трёхточечная конструкция ремня за счёт достаточной площади взаимодействия с телом безопасно гасит удар и удерживает человека в салоне.
    • В автоспорте применяются 5- и 6-точечные ремни, которые держат пилота в кресле накрепко.

    Ремень плотно прижимает седока любой комплекции к креслу и не сковывает его движений, а если срабатывает датчик удара или электроника, фиксирующая критическое ускорение (занос, экстренное торможение) — преднатяжители ремня срабатывают и вжимают водителя и пассажира в кресло.

    Ремень безопасности — простое, но действенное средство при аварии, которое снижает риск летального исхода при ДТП на 45-60%. Для сравнения — подушка безопасности лишь на 12%.

    • Кроме того, у оставшихся внутри автомобиля при аварии шансов выжить больше, тем у тех, кто вылетает через стекло. В трёх из четырёх случаях вылететь из автомобиля при ДТП — значит погибнуть.

    Тому, как ремень безопасности спасает жизни, посвящён проект транспортного агентства Новой Зеландии. На фото водители, чудом выжившие в авариях, примерили грим по мотивам реальных ситуаций и рассказали свои истории.

    Итого

    Система пассивной безопасности в автомобиле закладывается ещё на этапе его конструирования. Это и материалы кузова, и программируемые сминаемые зоны деформации, которые гасят силу удара, и множество конструктивных решений — от уходящего вниз двигателя до срабатывающих по датчикам аирбегов и преднатяжителей ремней.

    Но несмотря на то, что система пассивной безопасности в автомобилях всех классов постоянно совершенствуется, а краш-тесты всё больше приближаются к реальным условиям, у современных машин практически не осталось резервного запаса, чтобы повысить показатели выживаемости. 80 км/ч — предельная скорость, при которой системы пассивной безопасности ещё дают шанс выжить в ДТП.

    Помните об этом, когда захочется «притопить» по трассе.

    Качественные запчасти для вашего автомобиля предлагает наша разборка

    ООО «РитейлМоторс» УНП 191477517, з арегистрировано Мингорисполкомом 20 марта 2012г.
    Регистрационный номер в торговом реестре 402310, д ата регистрации 11 января 2018г.
    Юридический и почтовый адрес: 220020 г. Минск, ул. Тимирязева, д. 85а, пом. 204

    Двигатели внутреннего сгорания различаются по:

    • способу приготовления горючей смеси: с внутренним ( дизели) и с внешним смесеобразованием (карбюраторы, инжекторы и т.д.).
    • по виду применяемого топливабензиновые, газовые и дизели (работающие на дизельном топливе);
    • по способу охлаждения — жидкостное охлаждение или воздушное охлаждение;
    • по расположению цилиндров — рядные, V-образные и другие;
    • по способу воспламенения горючей смеси — с принудительным воспламенением от электрической искры (инжекторные и карбюраторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизельные двигатели).

    Бензиновые двигатели

    Бензиновые двигатели – это двигатели, которые работают на бензине, и оснащены системой принудительного зажигания. Для приготовления топливо-воздушной смеси в таких двигателях используются карбюраторы и инжекторные системы. Горючая смесь принудительно воспламеняется от электрической искры при завершении такта сжатия.

    Дизельные двигатели

    Дизельные двигателя – это двигатели, в которых происходит самовоспламение дизельного топлива от сжатия. Приготовление горючей смеси в дизельных двигателях происходит непосредственно в цилиндре двигателя.

    Главные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

    • кривошипно-шатунный механизм;
    • газораспределительный механизм;
    • система питания двигателя ;
    • система зажигания;
    • выхлопная система;
    • система охлаждения;
    • система смазки.

    Двигатель внутреннего сгорания в разрезе:

    1 — поддон; 2 — коленчатый вал; 3-шатун; 4 — блок цилиндров; 5 — поршень; 6 — гильза цилиндра; 7—выпускной трубопровод; 8 — впускной трубопровод; 9— карбюратор; 10 — коромысло; 11- ось коромысел; 12— распределитель зажигания; 13 — штанга; 14 — указатель уровня масла (щуп); 15 — распределительный вал; 16 — стартер; 17 — маслоприемник.

    Устройство современного двигателя раздел в котором вы узнаете информацию, касающуюся конструкции и строения автомобильного двигателя. А также материалы в области работы современных систем и механизмов современного двигателя.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector