Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) - пристрій і принцип роботи

1. Історія створення ДВС
2. ДВС - пристрій, принцип роботи, характеристики
3. Принцип роботи
4. Характеристики
5. чотири такту
6. види двигунів
7. підсумки

Наши партнеры ArtmMisto

Двигун - це серце кожного автомобіля. Проте перед тим як перетворитися в надсучасне пристрій, що працює на принципі внутрішнього згоряння, йому довелося зазнати чимало змін.

Історія створення ДВС

Почати потрібно з XVIII століття. Саме тоді робляться перші спроби створити двигун, що працює завдяки внутрішньому згорянню. Варто сказати, що в той час над процесом перетворення паливної енергії в механічну працювало багато вчених.

Незважаючи на видимий ажіотаж пальму першості отримали братися з Франції зі звучним прізвищем Ньєпс. Саме вони придумали піреолофор. Як паливо використовувалася звичайна вугільний пил. Пристрій мав вкрай малий ККД. Мало того, воно швидше вважається амбітним проектом, ніж реально діючим прототипом.

Проте перша діюча концепція двигуна на базі процесу внутрішнього згоряння належить саме вищезгаданим братам. Комерційний же успіх належить зовсім іншій людині. Бельгійця Етьєну Ленуар. Саме він в 1858 придумав і створив ДВС.

У двигуні, що здійснює процес внутрішнього згоряння, в якості палива застосовувався вугільний газ. Здавалося, нова епоха, що дала небувалий поштовх автомобілебудуванню, почалася, але не тут-то було. Вчений забув врахувати потребу деталей в мастилі. Як результат пристрій працював дуже недовго. Нормальною системи охолодження теж не було.

На щастя, вчений не зупинився на досягнутому. На доопрацювання і вдосконалення двигуна, що працює за рахунок внутрішнього згоряння, знадобилося 15 років. Але праця окупив себе. У 1863 році Ленуар презентує ДВС з відсутніми раніше системами. Як паливо вже використовується гас.

Пристрій не відрізнялося крайньою довершеністю. Але на цьому історія створення двигуна, що працює за рахунок внутрішнього згоряння, не закінчилася. Головна проблема полягала в занадто швидкому перегрів. До того ж мастило і паливо використовувалися вкрай неефективно. Проте вже тоді ДВС застосовувалися на триколісних авто.

Один рік знадобився світовим вченим, щоб Зігфрід Маркус створив свій варіант двигуна, що працює від внутрішнього згоряння певних речовин. У ДВС 1864 вперше використовувалася нафту.

Транспортний засіб з двигуном Маркуса, що працює від внутрішнього згоряння нафтопродуктів, могло розвивати швидкість до 10 миль на годину. У той час це був справжній прорив.

Далі було ще чимало вчених, які намагаються створити дійсно ефективний двигун, що працює завдяки внутрішньому згорянню. Але перше технічно правильне і ефективне пристрій було створено. Ніколасом Отто. Воно ефективно перетворював енергію палива і мало дуже непоганий для своїх параметрів ККД,

Після відкриття Отто еволюція ДВС почала поширюватися як сніжний ком. У 83 Деламар створює креслення двигуна внутрішнього згоряння, що працює на газу. Ось тільки проект так і не змогли тоді втілити в життя.

Через три роки на весь світ гримить гучне ім'я Готтліб Даймлер. Саме йому належить авторство першого, працюючого двигуна за рахунок внутрішнього згоряння газу. Циліндри і карбюратор розташовувалися в конструкції вертикально, що дало непоганий приріст продуктивності. Мало того, машини, оснащені цими пристроями, змогли розвивати пристойну на ті часи швидкість.

Ще одне гучне ім'я того часу - Карл Бенц. Він перший створив підприємство, що робить автомобілі. У 1903 підприємства Бенца і Даймлера об'єднуються. Нова ера в автомобілебудуванні починається.

В цьому ж році своє легендарне підприємство засновує Генрі Форд, щоб через 5 років випустити перший серійний автомобіль і перевернути світ. Заводи цього великого підприємця розповзлися по світу моментально. Навіть в Радянському Союзі вони були.

ДВС - пристрій, принцип роботи, характеристики

Пристрій

Ключовим елементом двигуна, що працює за рахунок внутрішнього згоряння нафтопродуктів, є поршень. За зовнішнім виглядом він нагадує пустотіла склянка середніх розмірів.

Голова поршня дивиться вгору. Спідниця або напрямна частина має неглибокі канавки. У цих отворах фіксуються поршневі кільця. Ці елементи забезпечують герметичність всієї системи. Саме в ній при роботі моментально згорає бензиново-повітряна суміш.

Важливо! Поршневі кільця двигуна, що працює за рахунок внутрішнього згоряння паливно-повітряної суміші, не дають маслу потрапляти в простір, що знаходиться під поршнем.

Кільця грають роль ущільнювачів. Нижнє кільце є маслос'емниє, а верхнє - компресійним. Саме остання відповідає за те, щоб суміш мала високий ступінь стиснення.

Принцип роботи

Паливна суміш потрапляє всередину системи з карбюратора (в деяких двигунах з інжектора). Стиснення відбувається при русі поршнем вгору. За підпал відповідає свічка.

Важливо! Винятком з цього правила є робота дизеля. У даній системі займання відбувається завдяки різкого стиснення.

При формуванні газу поршень йде різко вгору. Як результат теплова енергія переходить в електричну. Рух поршня передається валу. Даний процес стає можливим завдяки унікальній конструкції спідниці поршня. У ній встановлено палець з верхньою частиною у вигляді шатуна.

Шарнір фіксується на кривошипі, останній є частиною колінчастого вала. Колінвал обертається за рахунок опорних підшипників. Вони базуються в картері двигуна, що працює на принципі внутрішнього згоряння.

Поршень впливає на шатун, за рахунок цього починає рухатися колінвал. Енергія руху йде у напрямку до трансмісії. Лише пройшовши цей перевалочний пункт, вона через складну систему шестерень надає руху колеса.

У поршня є дві мертві точки. Так називаються два крайніх положення, в яких на частку секунди затримується елемент. Відстань між двома точками називається ходом.

Увага! Обсяг в верхній частині циліндра називається камерою згоряння.

Характеристики

Сумарний об'єм циліндрів двигуна, що працює за рахунок внутрішнього згоряння палива, вимірюється в літрах. Важливим показником є ​​ступінь стиснення. У пристроїв, що функціонують за рахунок карбюратора, даний показник знаходиться в діапазоні від 6 до 14 СС, для дизеля даний показник порядку 16-30.

Обсяг і сила стиснення визначають міць двигуна, який функціонує за рахунок системи внутрішнього згоряння паливної рідини. Сукупність цих параметрів також визначає економічність пристрою.

Важливо! Потужність двигуна внутрішнього згоряння вимірюється як в кінських силах, так і в кіловатах.

Одноциліндрові двигуни працюють нерівномірно. Різко прискорюється хід поршня при вибуховому згорянні. Як тільки, він наближається до НМТ - відбувається його уповільнення. Диск-маховик дозволяє частково погасити дану нерівномірність. Як результат момент обертання стабілізується.

чотири такту

Роботу двигуна можна поділити на чотири такту, якщо він функціонує за рахунок внутрішнього згоряння паливно-рідинної суміші. Мотори бувають як двотактними, так і чотиритактними. Останні використовуються набагато частіше, по крайней мере, на легкових авто.

Поршень чотири рази проходить по циліндру. Початок такт бере у верхній точці, а кінець руху відбувається в нижній. За часом кожен такт займає рівний проміжок. Коли поршень на першому такті рухається вниз, він всмоктує всередину циліндра суміш.

На першому такті клапан впускання є відкритим. У більшості двигунів таких клапанів кілька. Мало того, їх кількість і розмір впливають на потужність автомобіля. У деяких моторах, коли водій тисне на газ, термін відкриття випускних клапанів продовжується.

Кількість палива, що потрапляє в систему, збільшується. Потужність двигуна, що працює від внутрішнього згоряння, в результаті зростає. Як результат швидкість, з якою рухається машина, стає більше.

На другому такті роботи двигуна з системою внутрішнього згоряння відбувається стиснення. Поршень досягає нижньої точки, і починає підніматися. При цьому суміш, яка перебуває в камері, стискається. В процесі клапани повністю закриті.

Важливо! Щоб четвертий такт проходив з належною ефективністю, великих зазорів в конструкції бути не повинно. В іншому випадку належного стиснення просто не буде.

Компресія всередині камери перевіряється за допомогою спеціальних приладів. До речі, цей показник дає можливість зробити висновок, наскільки знос двигуна великий. При необхідності на основі отриманих даних можна провести більш детальну діагностику.

На третьому такті поршень починає рух з верхньої точки. Даний такт називається робочим. Що й не дивно. Адже саме завдяки цьому етапу починається рух транспортного засобу. Саме тут підключається система запалювання, і суміш всередині запалюється.

Цікаво, що при загорянні відбувається мікровибух. Через нього паливо різко збільшується в обсягах, і поршень з великою швидкістю опускається вниз. Клапани при цьому весь час знаходяться в закритому стані.

Четвертий такт є останнім. Він завершує виконану двигуном, що функціонує за схемою внутрішнього згоряння, роботу. Коли циліндр досягає нижньої точки, клапан відкривається і відбувається випуск.

Важливо! На четвертому такті все відпрацьовані гази видаляються з системи.

Після того, як четвертий такт добігає кінця, все повертається на круги своя. Як результат, знову чотири етапи, і так до тих пір, поки двигун внутрішнього згоряння буде працювати.

Не вся енергія, що виробляється за 4 такту, використовується для того, щоб зрушити транспортний засіб з місця. Справа в тому, що вона також потрібна для того, щоб розкрутити маховик. До речі, саме він за рахунок своєї інерції обертає вал.

види двигунів

Як говорилося вище, автомобільна галузь постійно розвивається. Не дивно, що з'являються все нові і нові технології, що дозволяють з більшою ефективністю перетворювати теплову енергію в механічну. На даний момент можна виділити п'ять типів двигунів, що функціонують на базі системи внутрішнього згоряння:

• дизельний,
• роторно-поршневий,
• газовий,
• газодизельний,
• бензиновий.

Кожен з перерахованих вище видів є яскравою ілюстрацією розвитку автомобільної індустрії. Візьмемо, наприклад, дизельний і бензиновий двигуни, які побудовані на основі системи внутрішнього згоряння палива.

У бензиновому варіанті паливо проходить через спеціальну систему, щоб через розподільні форсунки потрапити в карбюратор. У деяких схемах впорскування проводиться прямо в випускний колектор.

На даний момент карбюраторних схема вважається злегка застарілою. Все більшої популярності набирає інжекторна конструкція, що відповідає за подачу палива в двигуні з внутрішнім згорянням.

Газові двигуни з системами внутрішнього згоряння стали таким собі відповіддю суспільству на постійно зростаючі вимоги до економії. До того ж дана технологія дозволяє захистити навколишнє середовище від різноманітних викидів.

підсумки

Двигуни з конструкцією, що працює за рахунок внутрішнього згоряння палива, до сих пір найпопулярніші. Подібна тенденція легко пояснюється майже 150-річної еволюцією. Безумовно, сучасні електричні аналоги практично нічим від своїх конкурентів не відрізняються, але хто знає, можливо, черговий технічний прорив знову все поміняє.