Як відбувається запуск ДВЗ

0 Comments

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння. ДВЗ: пристрій, робота, ККД

У переважній більшості автомобілів використовуються в якості палива для двигунів похідні нафти. При згорянні цих речовин виділяються гази. У замкнутому просторі вони створюють тиск. Складний механізм сприймає ці навантаження і трансформує їх спочатку в поступальний рух, а потім – у обертальний. На цьому заснований принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння. Далі обертання вже передається на провідні колеса.

Поршневий двигун

У чому перевага такого механізму? Що дав новий принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння? Зараз ним обладнуються не тільки автомобілі, а й сільськогосподарський і навантажувальний транспорт, локомотиви поїздів, мотоцикли, мопеди, скутера. Двигуни такого типу встановлюються на військовій техніці: танках, бронетранспортерах, вертольотах, катерах. Ще можна згадати про бензопили, косарки, мотопомпи, генераторні підстанції та інше мобільне обладнання, в якому використовується для роботи дизельне паливо, бензин або газова суміш.

До винаходу принципу внутрішнього згоряння паливо, частіше тверде (вугілля, дрова), спалювалося в окремій камері. Для цього застосовувався котел, який грів воду. В якості першоджерела рушійної сили використовувався пар. Такі механізми були масивними і габаритними. Ними обладналися локомотиви паровозів і теплоходи. Винахід двигуна внутрішнього згоряння дав можливість в рази зменшити габарити механізмів.

Система

При роботі двигуна постійно відбувається ряд циклічних процесів. Вони повинні бути стабільними і проходити за строго певний проміжок часу. Ця умова забезпечує безперебійну роботу всіх систем.

У дизельних двигунів паливо попередньо не готується. Система подачі палива доставляє його з бака, і воно подається під високим тиском в циліндри. Бензин же по дорозі попередньо змішується з повітрям.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння такий, що система запалювання запалює цю суміш, а кривошипно-шатунний механізм приймає, трансформує і передає енергію газів на трансмісію. Газорозподільна система випускає з циліндрів продукти горіння і виводить їх за межі транспортного засобу. Попутно знижується звук вихлопу.

Система змазки забезпечує можливість обертання рухомих вузлів. Проте поверхні, що трущаться, нагріваються. Система охолодження стежить за тим, щоб температура не виходила за межі допустимих значень. Хоча всі процеси відбуваються в автоматичному режимі, за ними все ж необхідно спостерігати. Це забезпечує система управління. Вона передає дані на пульт в кабіну водія.

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння

Досить складний механізм повинен мати корпус. У ньому монтуються основні вузли і агрегати. Додаткове обладнання для систем, що забезпечують нормальну його роботу, розміщується поблизу і монтується на знімних кріпленнях.

У блоці циліндрів розташовується кривошипно-шатунний механізм. Основне навантаження від згорілих газів палива передається на поршень. Він шатуном поєднаний з колінчастим валом, який перетворює поступальний рух на обертальний.

Також у блоці розміщується циліндр. За його внутрішньою площиною переміщується поршень. На ньому прорізані канавки, в яких поміщаються ущільнювальні кільця. Це необхідно для мінімізації зазору між площинами і створення компресії.

Зверху до корпусу кріпиться головка блоку циліндрів. У ній монтується газорозподільний механізм. Він складається з валу з ексцентриками, коромисел і клапанів. Їх почергове відкриття і закриття забезпечують впуск палива всередину циліндра і випуск потім відпрацьованих продуктів горіння.

До низу корпусу монтується піддон блоку циліндрів. Туди стікає олія після того, як вона змажить нетрудні з ‘єднання деталей вузлів і механізмів. Всередині двигуна ще розташовані канали, якими циркулює охолоджувальна рідина.

Принцип роботи ДВЗ

Суть процесу полягає в перетворенні одного виду енергії на інший. Це відбувається при спалюванні палива в замкнутому просторі циліндра двигуна. Гази, що виділяються при цьому, розширюються, і всередині робочого простору створюється надлишковий тиск. Його сприймає поршень. Він може рухатися вгору-вниз. Поршень за допомогою шатуна з ‘єднаний з колінчастим валом. По суті це головні деталі кривошипно-шатунного механізму – основного вузла, що відповідає за перетворення хімічної енергії палива на обертальний рух валу.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння заснований на почерговій зміні циклів. При поступальному русі поршня вниз здійснюється робота – на певний кут провертається колінчастий вал. На одному його кінці закріплений масивний маховик. Отримавши прискорення, він за інерцією продовжує рух, і це ще провертає колінчастий вал. Тепер шатун штовхає поршень вгору. Він займає робоче положення і знову готовий прийняти на себе енергію займаного палива.

Особливості

Принцип роботи ДВЗ легкових автомобілів найчастіше заснований на перетворенні енергії бензину, що згоряється. Вантажівки, трактори і спеціальна техніка обладнуються в основному дизельними двигунами. Ще в якості палива може використовуватися зріджений газ. дизельні двигуни не мають системи запалювання. Займання палива відбувається від створюваного тиску в робочій камері циліндра.

Робочий цикл може здійснюватися за один або два обороти колінчастого валу. У першому випадку відбувається чотири такти: впуск палива і його займання, робочий хід, стиснення, випуск відпрацьованих газів. Двотактний двигун внутрішнього згоряння повний цикл здійснює за один обіг колінчастого валу. При цьому за один такт відбувається впуск палива і його стиснення, а на другому – займання, робочий хід і випуск відпрацьованих газів. Роль газорозподільного механізму в двигунах такого типу відіграє поршень. Рухаючись вгору-вниз, він по черзі відкриває вікна впуску палива і випуску відпрацьованих газів.

Крім поршневих ДВЗ існують ще турбінні, реактивні та комбіновані двигуни внутрішнього згоряння. Перетворення в них енергії палива на поступальний рух транспортного засобу здійснюється за іншими принципами. Пристрій двигуна і допоміжних систем також істотно відрізняється.

Втрати

Незважаючи на те що ДВЗ відрізняється надійністю і стабільністю роботи, його ефективність недостатньо висока, як це може здатися на перший погляд. У математичному вимірі ККД двигуна внутрішнього згоряння становить в середньому 30-45%. Це говорить про те, що велика частина енергії згоряння палива витрачається вхолосту.

ККД кращих бензинових двигунів може становити лише 30%. І тільки масивні економні дизелі, у яких багато додаткових механізмів і систем, можуть ефективно перетворити до 45% енергії палива в перерахунку на потужність і корисну роботу.

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння не може виключити втрати. Частина палива не встигає згорати і йде з відпрацьованими газами. Інша стаття втрат – це витрата енергії на подолання різного роду опорів при терті сполучених поверхонь деталей вузлів і механізмів. І ще якась частина її витрачається на приведення в дію систем двигуна, що забезпечують його нормальну і безперебійну роботу.

Що таке ДВС і як працює двигун внутрішнього згоряння?

На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) або як його ще називають “атмосферник” – основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільній індустрії. Що таке ДВС? Це – багатофункціональний теплової агрегат, який за допомогою хімічних реакцій і законів фізики перетворює хімічну енергію паливної суміші в механічну силу (роботу).

Двигуни внутрішнього згоряння поділяються на:

  1. Поршневий ДВС.
  2. Роторно-поршневий ДВС.
  3. Газотурбінний ДВС.

Поршневий двигун внутрішнього згоряння – найпопулярніший серед перерахованих вище двигунів, він завоював світове визнання і вже багато років лідирує в автоіндустрії. Пропоную більш детально розглянути пристрій ДВС, а також принцип його роботи.

До переваг поршневого двигуна внутрішнього згоряння можна віднести:

  1. Універсальність (застосування на різних транспортних засобах).
  2. Високий рівень автономної роботи.
  3. Компактні розміри.
  4. Прийнятна ціна.
  5. Здатність до швидкого запуску.
  6. Невелика вага.
  7. Можливість роботи з різними видами палива.

Крім “плюсів” має двигун внутрішнього згоряння і ряд серйозних недоліків, серед яких:

  1. Висока частота обертання коленвала.
  2. Великий рівень шуму.
  3. Занадто великий рівень токсичності в вихлопних газах.
  4. Маленький ККД (коефіцієнт корисної дії).
  5. Невеликий ресурс служби.

Двигуни внутрішнього згоряння розрізняються за типом палива, вони бувають:

  1. Бензиновими.
  2. Дизельними.
  3. А також газовими та спиртовими.

Останні два можна назвати альтернативними, оскільки на сьогоднішній день вони не отримали широкого застосування.

Спиртовий ДВС працює на водні – найперспективніший і екологічний, він не викидає в атмосферу шкідливий для здоров’я “СО2”, який міститься в відпрацьованих газах поршневих двигунів внутрішнього згоряння.

Поршневий ДВС складається з наступних підсистем:

  1. Газорозподільний механізм (ГРМ).
  2. Кривошипно-шатунний механізм (КШМ).
  3. Система впуску.
  4. Паливна система.
  5. Система змазки.
  6. Система запалювання (в бензинових моторах).
  7. Випускна система.
  8. Система охолодження.
  9. Система управління.

Корпус двигуна складається з декількох частин, в які входять: блок циліндрів, а також головка блоку циліндрів (ГБЦ). Завдання КШМ – перетворити зворотно-поступальні рухи поршня під обертові рухи клонували. Газорозподільний механізм необхідний ДВС для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної суміші і такий же своєчасний випуск відпрацьованих газів.

Стаття в тему: Причини перегріву двигуна. Як не допустити перегрів двигуна?

Впускная система служить для своєчасної подачі повітря в двигун, який необхідний для утворення паливно-повітряної суміші. Паливна система здійснює подачу в двигун палива, в тандемі дві цих системи працюють над освітою паливно-повітряної суміші після чого вона подається за допомогою системи упорскування в камеру згоряння.

Займання паливно-повітряної суміші відбувається завдяки системі запалювання (в бензинових ДВС), в дизельних моторах займання відбувається за рахунок стиснення суміші і свічок накалу.

Система змащення як вже зрозуміло з назви служить для змащування деталей, знижуючи тим самим їх знос, збільшуючи термін їх служби і відводячи тим самим від їх поверхонь температуру. Охолодження поверхонь, що нагріваються і деталей забезпечує система охолодження, вона відводить температуру за допомогою охолоджуючої рідини по своїх каналах, яка проходячи через радіатор – охолоджується і повторює цикл. Система випуску забезпечує висновок відпрацьованих газів з циліндрів ДВС за допомогою вихлопної системи , Яка входить до складу цієї системи, знижує шум супроводжуваний викид газів і їх токсичність.

Система управління двигуном (в сучасних моделях за це відповідає електронний блок управління (ЕБУ) або бортовий комп’ютер) необхідна для електронного управління всіма вищеописаними системами і забезпечення їх синхронності.

Як працює двигун внутрішнього згоряння?

Принцип роботи ДВС базується на ефекті теплового розширення газів, яке виникає під час згоряння паливно-повітряної суміші, за рахунок чого здійснюється рух поршня в циліндрі. Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння відбувається за два оберти коленвала і складається з чотирьох тактів, звідси і назва – чотиритактний двигун.

  1. Перший такт – впуск.
  2. Другий – стиснення.
  3. Третій – робочий хід.
  4. Четвертий – випуск.

Під час перших двох тактів – впуску та робочого такту, поршень рухається вниз, за ​​два інших стиск і випуск – поршень йде вгору. Робочий цикл кожного з циліндрів налаштований таким чином щоб не збігатися по фазах, це необхідно для того щоб забезпечити рівномірність роботи двигуна внутрішнього згоряння. Є в світі і інші двигуни, робочий цикл яких відбувається всього за два такту – стиснення і робочий хід, цей двигун називається двотактним.

На такті впуску паливна система і впускная утворюють паливно-повітряну суміш, яка утворюється у впускному колекторі або безпосередньо в камері згоряння (все залежить від типу конструкції). У впускному колекторі у випадку з центральним і розподіленим уприскуванням бензинових ДВС. У камері згоряння у випадку з безпосереднім уприскуванням в бензинових і дизельних моторах. Паливно-повітряна суміш або повітря під час відкриття впускних клапанів ГРМ подається в камеру згоряння за рахунок розрядження, яке виникає під час руху поршня вниз.

Актуально: Як визначити стан дизельного двигуна з вихлопних газів

Впускні клапани закриваються на такті стиснення, після чого паливно-повітряна суміш в циліндрах двигуна стискається. Під час такту “робочий хід” суміш запалюється примусово або самозаймається. Після загоряння в камері виникає великий тиск, який створюють гази, це тиск впливає на поршень, якому нічого не залишається як почати рухатися вниз. Це рух поршня в тісному контакті з кривошипно-шатунним механізмом надають руху колінчастий вал, який в свою чергу утворює крутний момент, що приводить колеса автомобіля в рух.

Такт “випуск” відкриває випускні клапани газорозподільного механізму , Після чого відпрацьовані гази звільняють камеру згоряння, а після і випускну систему, йдучи охолодженими і частково очищеними в атмосферу.

коротке резюме

Після того як ми розглянули принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння можна зрозуміти чому ДВС має низький ККД, який становить приблизно 40%. У той час як в одному циліндрі відбувається корисну дію, інші циліндри грубо кажучи не діють, забезпечуючи роботу першого тактами: впуск, стиснення, випуск.

На цьому у мене все, сподіваюся вам все зрозуміло, після прочитання цієї статті ви легко зможете відповісти на питання, що таке ДВС і як влаштований двигун внутрішнього згоряння. Дякую за увагу!

Що таке ДВС і як працює двигун внутрішнього згоряння? |

На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) або як його ще називають “атмосферник” — основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільній індустрії. Що таке ДВЗ? Це — багатофункціональний тепловий агрегат, який за допомогою хімічних реакцій і законів фізики перетворює хімічну енергію паливної суміші в механічну силу (роботу).

Двигуни внутрішнього згоряння поділяються на:

Поршневий двигун внутрішнього згоряння — найпопулярніший серед перелічених двигунів, він завоював світове визнання і вже багато років лідирує в автоіндустрії. Пропоную більш детально розглянути пристрій ДВЗ, а також принцип його роботи.

До переваг поршневого двигуна внутрішнього згоряння можна віднести:

Крім “плюсів” має двигун внутрішнього згоряння і ряд серйозних недоліків, серед яких:

Двигуни внутрішнього згоряння розрізняються за типом палива, вони бувають:

Останні два можна назвати альтернативними, оскільки на сьогоднішній день вони не отримали широкого застосування.

Спиртовий ДВЗ працює на водні — найперспективніший і екологічний, він не викидає в атмосферу шкідливий для здоров’я “СО2”, який міститься у відпрацьованих газах поршневих двигунів внутрішнього згоряння.

Поршневий ДВЗ складається з наступних підсистем:

Корпус двигуна складається з декількох частин, в які входять: блок циліндрів, а також головка блоку циліндрів (ГБЦ). Завдання КШМ — перетворення зворотно-поступальні руху поршня у обертальні рухи коленвала. Газорозподільний механізм необхідний ДВС для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної суміші і такий же своєчасний випуск відпрацьованих газів.

Стаття в тему: Причини перегріву двигуна. Як не допустити перегрівання двигуна?

Впускна система служить для своєчасної подачі повітря в двигун, який необхідний для утворення паливно-повітряної суміші. Паливна система здійснює подачу в двигун палива, в тандемі дві системи працюють над освітою паливно-повітряної суміші після чого вона подається за допомогою системи вприскування в камеру згоряння.

Займання паливно-повітряної суміші відбувається завдяки системі запалювання (в бензинових ДВЗ), в дизельних моторах займання відбувається за рахунок стиснення суміші і свічок напруження.

Система змащення як вже зрозуміло з назви, служить для змащування тертьових деталей, знижуючи тим самим їх знос, збільшуючи термін їх служби і відводячи тим самим від їх поверхонь температуру. Охолодження поверхонь і деталей забезпечує система охолодження, вона відводить температуру за допомогою охолоджуючої рідини по своїх каналах, яка проходячи через радіатор — охолоджується і повторює цикл. Система випуску забезпечує вивід відпрацьованих газів з циліндрів ДВЗ за допомогою вихлопної системи, яка входить до складу цієї системи, знижує шум супроводжуваний викид газів і їх токсичність.

Система управління двигуном (в сучасних моделях за це відповідає електронний блок управління (ЕБУ) або бортовий комп’ютер) необхідна для електронного управління всіма вищеописаними системами та забезпечення їх синхронності.

Як працює двигун внутрішнього згоряння?

Принцип роботи ДВС базується на ефекті теплового розширення газів, яке виникає під час згоряння паливно-повітряної суміші, за рахунок чого здійснюється рух поршня в циліндрі. Робочий цикл двигуна внутрішнього згорання відбувається за два оберти колінчастого і складається з чотирьох тактів, звідси і назва — чотиритактний двигун.

Під час перших двох тактів — впуску і робочого такту, поршень рухається вниз, за два інших стиснення і випуск – поршень йде вгору. Робочий цикл кожного з циліндрів налаштований таким чином, щоб не збігатися по фазах, це необхідно для того, щоб забезпечити рівномірність роботи двигуна внутрішнього згоряння. Є в світі і інші двигуни, робочий цикл яких відбувається всього за два такти – стиснення і робочий хід, цей двигун називається двотактним.

На такті впуску паливна система і впускна утворюють паливно-повітряну суміш, яка утворюється у впускному колекторі або безпосередньо в камері згоряння (все залежить від типу конструкції). У впускному колекторі у випадку з центральним і розподіленим уприскуванням бензинових ДВЗ. У камері згоряння у випадку з безпосереднім уприскуванням в бензинових і дизельних моторах. Паливно-повітряна суміш або повітря під час відкриття впускних клапанів ГРМ подається в камеру згоряння за рахунок розрядження, яке виникає під час руху поршня вниз.

Актуально: Як визначити стан дизельного двигуна з вихлопним газам

Впускні клапани закриваються на такті стиску, після чого паливно-повітряна суміш у циліндрах двигуна стискається. Під час такту “робочий хід” суміш запалюється примусово або самозаймається. Після спалаху в камері виникає великий тиск, який створюють гази, це тиск впливає на поршень, якому нічого не залишається, як почати рухатися вниз. Це рух поршня в тісному контакті з кривошипно-шатунним механізмом приводять у рух колінчастий вал, який в свою чергу утворює обертовий момент, що приводить колеса автомобіля в рух.

Такт “випуск” відкриває випускні клапани газорозподільного механізму, після чого відпрацьовані гази звільняють камеру згоряння, а після і випускну систему, йдучи охолодженими і частково очищеними в атмосферу.

Коротке резюме

Після того як ми розглянули принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння можна зрозуміти чому ДВС володіє низьким ККД, який становить приблизно 40%. У той час як в одному циліндрі відбувається корисну дію, інші циліндри грубо кажучи не діють, забезпечуючи роботу першого тактами: впуск, стиск, випуск.

На цьому у мене все, сподіваюся вам все зрозуміло, після прочитання цієї статті ви легко зможете відповісти на питання, що таке ДВС і як влаштований двигун внутрішнього згоряння. Спасибі за увагу!