Устройство двигателя автомобиля

Как человек с больным сердцем рискует из-за малейшего перенапряжения прервать свой жизненный путь, так и автомобиль с неисправным двигателем не сможет двинуться с места. Ведь двигатель – это своеобразное сердце автомобиля, и если он не функционирует, машина представляет собой всего лишь бесполезное железо. Чтобы вовремя почувствовать появление неполадок в работе мотора, нужно знать устройство двигателя автомобиля.

Принцип работы двигателя

По сути, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) позволяет преобразовать энергию топлива в механическую.

На сегодняшний день можно выделить следующие типы двигателя внутреннего сгорания:

  • Бензиновый: различается по способу смесеобразования (карбюраторный/инжекторный), по осуществлению рабочего цикла (двух-, четырехтактные), по числу и расположению цилиндров, по способу охлаждения (жидкостное/воздушное), по типу смазки, по степени сжатия, по частоте вращения, по наполнению цилиндра свежим зарядом (с наддувом/без наддува).
  • Дизельный: отличие состоит в том, что системы зажигания нет как таковой – в цилиндры топливная смесь попадает через форсунки, где попросту взрывается под воздействием температуры и очень высокого давления, образующегося поршневой группой.
  • Газовый: используется в качестве топлива сжиженный, сжатый природный газ. Подобен бензиновым двигателям с инжекторным способом смесеобразования, с одним отличие: это топливо хранится в баллонах под давлением и сначала попадает через испаритель в газовый редуктор, по ходу теряя давление.
  • Роторно-поршневый: сейчас практически не устанавливаются в автомобилях, потому что есть ряд недостатков в работе.
  • Гибридный: в качестве топлива используется несколько видов топлива, к примеру, газ/бензин.

Ниже подробнее разберем: устройство двигателя автомобиля

Работа поршневых колецПопадая из инжектора (или карбюратора) в цилиндр и циклически сгорая (в камере сгорания), воздушно-топливная смесь образует высокое давление, которое воздействует на поршень, а тот, в свою очередь, вращает коленвал, используя кривошипно-шатунный механизм. И уже крутящий момент кривошипно-шатунного механизма передается трансмиссии. Чтобы двигатель запустился, используют стартер (электродвигатель, который поворачивает коленчатый вал) или «пускач» (вспомогательный ДВС для дизельных двигателей).

Поршень – ключевой элемент

Итак, без поршня работа двигателя просто невозможна – он является ключевым элементов всего рабочего процесса в устройстве двигателя. Внешне поршень представляет собой пустотелый стакан из металла, который располагается своей головкой (то есть сферическим дном) вверх. Двигаясь вверх/вниз, поршень оказывается либо в верхней точке подъема головки (ВМТ – верхняя мертвая точка), либо в максимально нижнем положении (НМТ – нижняя мертвая точка). Расстояние между этими двумя точками принято называть «ходом поршня»

Поршневые кольца – герметичность и уплотнение

Та сторона, которая направляет движение поршня, называется «юбкой» поршня, и она имеет небольшие канавки. Эти канавки фиксируют поршневые кольца, обеспечивающие абсолютную герметичность пространства над поршнем. Это нужно потому, что в нем мгновенно сгорает воздушно-топливная смесь (выше мы говорили, что это мгновенное сгорание дает высокое давление, толкающее поршень) и попадание образуемого при сгорании газа под поршень в обход «юбки» просто недопустимо. Поршневые кольца, помимо герметичности надпоршневого пространства, не дают маслу, которое находится под поршнем, попасть в пространство над ним. По сути, это качественные уплотнители, верхнее из которых обеспечивает высокую степень сжатия воздушно-топливной смеси (компрессионное поршневой кольцо), а верхнее держит масло (маслосъемное поршневое кольцо).

Свечи зажигания - воспламенение

Работа свечей зажиганияИтак, из инжектора или карбюратора воздушно-топливная смесь будет сжата поршнем. А вот потом должно произойти воспламенение: если в дизеле за счет высокой температуры и резкого сжатия (при очень высоком давлении) смесь самовоспламеняется, то в бензиновом двигателе эту функцию выполняют свечи зажигания. При сгорании образуются газы, которые толкают поршень вниз (воздушно-топливная смесь толкала поршень вверх) – в итоге, тепловая энергия от сгорания плавно перетекает в возвратно-поступательные движения поршня, которые сразу же должны преобразоваться во вращение коленчатого вала.

Как возвратно-поступательные движения поршня преобразуются во вращение вала?

Устройство коленчатого валаВнутри «юбки» поршня есть палец – на нем закреплена верхняя часть шатуна, при этом шатун закреплен на кривошипе коленвала шарнирно. Таким образом, коленчатый вал может спокойно вращаться на опорных подшипниках, которые, в свою очередь, расположены в картере двигателя. В тот момент, когда начинаются возвратно-поступательные движения поршня, шатун запускает процесс вращения вала, образуя крутящий момент. Он с коленчатого вала передается на трансмиссию, а потом уже на ведущие колеса.

Технические характеристики

Чуть выше мы говорили о ходе поршня, так вот если при положении поршня в его верхней мертвой точке взять объем верхней части цилиндра, то мы получим камеру сгорания. А вот при положении поршня в его нижней мертвой точке максимальный объем цилиндра называют уже полным объемом цилиндра. Если вычислить разницу между объемом ранее озвученной нами камеры сгорания и полным объемом цилиндра, то получится показатель рабочего объема цилиндров.

Как правило, этот показатель выражен в литрах и всегда указан в технических характеристиках двигателя внутреннего сгорания, поэтому многие автовладельцы переименовали этот термин в «литраж двигателя». Еще один важный показатель – степень сжатия, которую вычислить нетрудно, если разделить величины полного объема цилиндров и камеры сгорания. Степень сжатия может варьироваться от шести до тридцати (до 14-ти в бензиновых, от 16-ти – в дизельных). Сочетание объема двигателя и степени сжатия позволяют определить его экономичность, мощность.

Мощность двигателя выражается либо в лошадиных силах, либо в киловаттах. Математически представить одну лошадиную силу (л. с.) можно в 0,735 киловатта (кВт). Кстати, лошадиные силы более популярны при составлении налога на транспорт, а вот дать физическое представление о мощности двигателя могут именно киловатты.

Раздел: 
ОЦЕНИТЕ МАТЕРИАЛ: 
Среднее: 5 (1 голос)