Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Из чего состоит двигатель полное обучение


Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

  • Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
  • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;
  • инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
  • дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
  • Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
  • Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

  • блок цилиндров, внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
  • кривошипно-шатунный механизм, который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
  • газораспределительный механизм, который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
  • система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси;
  • система удаления продуктов горения (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Определимся в терминологии. Такт — это рабочий процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, точнее, за одно его движение в одном направлении, вверх или вниз. Цикл — это совокупность тактов, повторяющихся в определённой последовательности. По количеству тактов в пределах одного рабочего цикла ДВС подразделяются на двухтактные (цикл осуществляется за один оборот коленвала и два хода поршня) и четырёхтактные (за два оборота коленвала и четыре ходя поршня). При этом, как в тех, так и в других двигателях, рабочий процесс идёт по следующему плану: впуск; сжатие; сгорание; расширение и выпуск.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем,  газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

Сферами практического применения двухтактных двигателей внутреннего сгорания стали мопеды и мотороллеры; лодочные моторы, газонокосилки, бензопилы и т.п. маломощная техника.

— Принцип работы четырёхтактного двигателя

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных. При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек.  При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

  • Такт первый, впуск. Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
  • Такт второй, сжатие. При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2—1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
  • Такт третий, расширение. Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
  • Такт четвёртый, выпуск. Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

— Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

  • Источник питания. Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
  • Включатель, или замок зажигания. Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
  • Накопитель энергии. Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
  • Распределитель зажигания (трамблёр). Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

  • Воздухозаборник. Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
  • Воздушный фильтр. Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
  • Дроссельная заслонка. Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
  • Впускной коллектор. Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

— Топливная система

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего для образования топливно-воздушной смеси. В состав топливной системы входят:

  • Топливный бак — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
  • Топливопроводы — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
  • Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
  • Электронный блок управления (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
  • Топливный насос — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
  • Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла; удаление продуктов нагара и износа; защита металла от коррозии. Система смазки ДВС включает в себя:

  • Поддон картера — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
  • Масляный насос — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
  • Масляный фильтр задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
  • Масляный радиатор предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

— Выхлопная система

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

  • Выпускной коллектор. Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
  • Приёмная труба — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
  • Резонатор, или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
  • Катализатор — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
  • Глушитель — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для забирания излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

  • Радиатор системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
  • Вентилятор предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
  • Водяной насос (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
  • Термостат — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Как работают поезда | HowStuffWorks

Поездки на короткие расстояния или целые континенты, поезда являются основным видом транспорта во всем мире. Также называемые железными дорогами или железными дорогами, поезда перевозят в своих автомобилях пассажиров или грузы - например, сырье, материалы или готовую продукцию - а иногда и то, и другое.

Еще до диких идей таких людей, как братья Райт, Генри Форд и Готлиб Даймлер, у вас были ограниченные возможности путешествовать по городу и стране.Мощеные дороги не всегда пересекают сельскую местность. Даже на дорогах конные машины все еще боролись за то, чтобы перемещать людей и товары, особенно в плохую погоду. Уже в 1550 году прагматичные немцы построили и использовали деревянные железнодорожные системы, полагая, что конные повозки и повозки могли бы перемещаться по деревянным рельсам легче и быстрее, чем по грунтовым дорогам. К концу 1700-х годов железные колеса и рельсы имели одноразовые деревянные.

Но только когда в 1797 году в Англии был изобретен паровоз, железная дорога, как мы знаем, начала обретать форму.Железнодорожная компания Stockton & Darlington в Англии стала первой общественной железной дорогой, которая перевозит пассажиров и грузы. Паровозы перевозили шесть угольных вагонов и до 450 пассажиров на расстояние 9 миль (14 километров) менее чем за час. Лошади просто не могли превысить это.

За океаном B & O Railroad Company зарекомендовала себя как первая железнодорожная компания США в 1827 году. К 1860 году железнодорожники США проложили более 30 000 миль (48 280 км) пути, что больше, чем во всем мире [источник: AAR] ,Железные дороги служили основным видом транспорта и делали его дешевым и легким для доставки предметов снабжения и товаров даже для союзных и конфедеративных армий во время гражданской войны.

После гражданской войны сеть железных дорог США снова расширилась, и в 1869 году была завершена первая трансконтинентальная железная дорога в стране. Города выросли вдоль железнодорожных линий, и железная дорога ускорила расширение на запад. К началу 20-го века железные дороги США эксплуатировали 254 000 миль (408 773 км) пути.Тепловозы заменили паровые.

Но к середине 20-го века, падение железных дорог США началось. Развитая система межгосударственных автомагистралей и обширные федеральные правила сказались на поездах. Однако в условиях продолжающегося энергетического кризиса поезда, работающие на дизельном, а иногда даже биодизельном топливе, могут вновь обрести свою прежнюю популярность среди пассажиров по мере нашего продвижения в XXI веке.

Не сходи с рельсов. Остерегайтесь, когда мы говорим о технологии поездов, о том, как поезда перемещают людей и грузы, и о том, что может ожидать будущее железнодорожных перевозок.

,

Система клапанов двигателя и системы зажигания

Большинство подсистем двигателя могут быть реализованы с использованием различных технологий, а более совершенные технологии могут улучшить производительность двигателя. Давайте рассмотрим все различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с системы клапанов.

Система клапанов состоит из клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открывания и закрывания называется распределительным валом .Распределительный вал имеет выступы, которые перемещают клапаны вверх и вниз, как показано в Рисунок 5 .

Большинство современных двигателей имеют так называемые верхние кулачки . Это означает, что распределительный вал расположен над клапанами, как показано на рисунке 5. Кулачки на валу приводят клапаны в действие непосредственно или через очень короткое соединение. В старых двигателях использовался распредвал, расположенный в поддоне возле коленчатого вала.

Ремень ГРМ или цепь ГРМ соединяет коленчатый вал с распределительным валом, так что клапаны синхронизированы с поршнями.Распределительный вал предназначен для поворота на половину скорости вращения коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для впуска, два для выхлопа), и для этого устройства требуется два распределительных вала на ряд цилиндров, отсюда и фраза «двойные верхние кулачки».

Этот контент не совместим с этим устройством.

Система зажигания (рис. 6) производит электрический заряд высокого напряжения и передает его к свечам зажигания через провода зажигания .Сначала заряд поступает к распределителю , который вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Распределитель имеет один провод, идущий в центре, и четыре, шесть или восемь проводов (в зависимости от количества цилиндров), выходящих из него. Эти проводов зажигания посылают заряд каждой свече зажигания. Двигатель рассчитан на то, чтобы только один цилиндр одновременно получал искру от распределителя. Такой подход обеспечивает максимальную плавность.

Мы рассмотрим, как двигатель вашего автомобиля запускается, охлаждает и циркулирует воздух в следующем разделе.

,

двигатель | Как автомобиль работает

двигатель это сердце твоей машины. Это сложная машина, созданная для преобразования тепла от горения газ в сила что крутит дорожные колеса.

Цепочка реакций, которые достигают этой цели, приводится в движение искра , который воспламеняет смесь паров бензина и сжатого воздуха внутри на мгновение загерметизированный цилиндр и заставляет его быстро гореть. Вот почему машина называется двигатель внутреннего сгорания , Когда смесь горит, она расширяется, обеспечивая мощность для управления автомобилем.

Чтобы выдержать большую нагрузку, двигатель должна быть надежная структура. Он состоит из двух основных частей: нижняя, более тяжелая часть - блок цилиндров, кожух для основных движущихся частей двигателя; съемная верхняя крышка является крышка цилиндра ,

Головка блока цилиндров содержит клапанные каналы, через которые проходит воздух и топливо смесь поступает в цилиндры и другие, через которые выделяются газы сгорание исключены.

Блок дома коленчатый вал , который преобразует возвратно-поступательное движение из поршни в вращательное движение на коленвал.Часто в блоке также находится распределительный вал , который работает механизмы, которые открывают и закрывают клапаны в головке цилиндров. Иногда распределительный вал находится в головке или установлен над ней.

Самый простой и распространенный тип двигателя состоит из четырех вертикальных цилиндров, расположенных рядом друг с другом. Это известно как Линейный двигатель , Автомобили с объемом более 2000 куб. См часто имеют шесть цилиндров в ряд.

Чем компактнее V-образный двигатель устанавливается на некоторых автомобилях, особенно на автомобилях с восемью или двенадцатью цилиндрами, а также на некоторых с шестью цилиндрами.Здесь цилиндры расположены напротив друг друга под углом до 90 градусов.

Некоторые двигатели имеют горизонтально расположенных цилиндров , Они являются продолжением V-образного двигателя, угол которого увеличен до 180 градусов. Преимущества заключаются в экономии высоты, а также в определенных аспектах баланса.

Цилиндры, в которых работают поршни, отлиты в блок, так же как и крепления для вспомогательного оборудования, такого как фильтр для масла, которое смазывает двигатель, и насос для топлива.Масло резервуар , называется отстойник болт под картер ,


Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020