Шаг 2. устройство двигателя. как работает двигатель?

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, преобразующий тепловую энергию топлива в механическую работу. В двигателе внутреннего сгорания топливо подается непосредственно внутрь цилиндра, где оно воспламеняется и сгорает, образуя газы, давление которых приводит в движение поршень двигателя.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у карбюраторных двигателей) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться. Все двигатели, устанавливаемые на автомобили, состоят из следующих механизмов и систем.

Блок ДВС

Основным компонентом двигателя является блок ДВС. Благодаря ему приводится в движение весь автомобиль, поэтому деталям блока цилиндров уделяется особое внимание.

Цилиндры должны быть изготовлены из высококачественного чугуна. Обязательно они проходят качественную обработку на высокотехнологичных станках.

В последние годы для изготовления блока ДВС легковых автомобилей начали использовать алюминий (особенно для спортивных моделей), а для грузовых оставили в производстве чугунные.

Нередко встречаются и смешанные системы цилиндров, которые изготавливаются из алюминия и магния. Такие блоки двигателя внутреннего сгорания все чаще применяют на спортивных автомобилях, поскольку они дают возможность снизить общую массу транспортного средства, а это очень важно для таких моделей.

Как проявляется неисправность

Вывить неработоспособность узла необходимо своевременно. В противном случае поломка приведет к повышенному расходу бензина либо даже к полной остановке ДВС, требующего капремонта. Чтобы своевременно выявить проблему, необходимо обратить внимание на косвенные признаки явления:

• из-под прокладки появляются подтеки масла;
• щуп во время диагностики имеет небольшое количество белой пены;
• выхлопы теряют прозрачность, и появляется былая дымка из трубы;
• масляные пятна и потеки заметны в радиаторе и расширительном бачке.

При выявлении одного из признаков, рекомендуем обратиться на СТО для диагностики состояния всех узлов. Также можно выявить пробитую прокладку, у которой нарушена целостность. При ее установке не должно быть посторонних элементов с одной стороны между ней и ГБЦ, а также между прокладкой и блоком. Вкручивая шпильки, нужно обезопасить прокладку от повреждения, так как это сократит срок ее службы.

Нестандартный звук в виде постороннего стука является свидетельством того, что присутствует повреждение. Полный пробой прокладки способен остановить мотор и повредить ГБЦ. Чаще всего неприятности возникают в следующих случаях:

• перегрев силовой установки;
• неверный монтаж самой прокладки;
• повышенные значения компрессии.

Масляный фильтр

Долгая работа автомобиля невозможна без качественного функционирования масляного фильтра. Именно он подает масло к деталям автомобиля, а оно, в свою очередь, обеспечивает их эффективную работу и защищает от перегрева.

Еще одно значение масляного фильтра в том, что он помогает вывести вредные компоненты, которые образуются в результате технического износа.

Маслофильтр – важный структурный компонент любого авто, он позволяет продлить ресурс двигателя. Если же владелец машины пренебрегает заливкой масла или не заботится о его своевременной замене, то может очень быстро столкнуться с проблемой поломки двигателя.

С обмотками возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока с обмотками возбуждения нашли более широкое применение. От двигателей этого типа работает аккумуляторный электроинструмент: болгарки, дрели, шуруповерты т.д. Обмотки возбуждения делают из изолированного медного провода (в лаковой оболочке). В качестве основы используются канавки в полюсных наконечниках. На них как на основу наматываются обмотки.

Коллекторный двигатель с системой обмоточного возбуждения

Если посмотреть на устройство коллекторного двигателя, мы видим два несвязанных между собой устройства, ротор и обмотки возбуждения. От способа их подключения зависят характеристики и свойства двигателя. Различают четыре способа соединения ротора и обмоток возбуждения. Эти способы называют способами возбуждения. Вот они:

• Независимое. Возможно только если напряжения на обмотке возбуждения и на якоре неравны (бывает очень редко). Если они равны, используется схема параллельного возбуждения.
• Параллельное. Хорошо регулируется скорость, стабильная работа на низких оборотах, постоянные характеристики, независимы от времени. К недостаткам подключения этого типа относится нестабильность двигателя при падении тока индуктора ниже нуля.
• Последовательное. При таком подключении нельзя включать двигатель с нагрузкой на валу ниже 25% от номинальной. При отсутствии нагрузки скорость вращения сильно возрастает, что может разрушить двигатель. Потому с ременной передачей такой тип подключения не используют, при обрыве ремня мотор разрушается. Схема последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах, но не слишком хорошо работает на высоких, управлять скоростью сложно.
• Смешанное. Считается одним из лучших. Хорошо управляется, имеет высокий крутящий момент на низких оборотах, редко выходит из-под контроля. Из недостатков самая высокая цена по сравнению с другими типами.

Способы подключения обмоток возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока могут иметь КПД от 8-10% до 85-88%. Зависит от типа подключения. Но высокопродуктивные отличаются высокими оборотами (тысячи оборотов в минуту, реже сотни) и низким моментом, так что они идеальны для вентиляторов. Для любой другой техники используют низкооборотистые модели с малым КПД, либо к продуктивным моделям добавляют редуктор, другого решения пока не нашли.

Прокладки

Прокладки в автомобиле служат в основном для обеспечения плотного соединения отдельных деталей, а также помогают удерживать некоторые виды жидкостей (например, охлаждающую жидкость или моторное масло).

Также они проявляют противодействие при избыточном давлении в камере сгорания. Поэтому при выборе прокладок всегда стоит учитывать их целевое назначение, поскольку они отличаются по размерам, форме и видам материалов.

ГЛАВА 4. КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ ДВИГАТЕЛЯ

Главная / Издания / Литература / Книжная полка / А. Агатов. Подвесные лодочные моторы

Конструкция двигателя. Конструкция одноцилиндровоге двухтактного двигателя подвесного мотора изображена на рис. 19. Она представляет собой картер, состоящий из двух половин (верхней 2 и нижней 1), на котором болтами или шпильками крепится цилиндр 17 со съемной головкой 13. В цилиндре движется поршень 14. Шатун 7, соединенный при помощи поршневого пальца 16 с поршнем, соединяется своей нижней головкой с цапфой кривошипа 19 коленчатого вала, которому и передает все усилие газов, давящих на поршень. Вал вращается на своих коренных шейках в под­шипниках 22 картера, последние герметически уплотнены ре­зиновыми или войлочными сальниками 20, не пропускающи­ми воздух из атмосферы внутрь картера, а горючую смесь из картера наружу.

Двигатель снабжается рядом вспомогательных деталей и агрегатов (пусковой шкив, маховик, карбюратор, магнето, свечи).

Одноцилиндровые двигатели редко изготовляются по лит­ражу более 250 см3, а потому их мощность обычно не пре­восходит 6—8 л. с. Более мощные двигатели изготовляются двухцилиндровыми или четырехцилиндровыми.

На схеме рис. 9,а приведена двухцилиндровая конструк­ция. На картере двигателя цилиндры располагаются «оппозитно», т. е. под углом 180° друг к другу. Такое же расположенис имеют и кривошипы коленчатого вала, так что поршни всегда движутся противоположно друг другу. Следо­вательно, рабочие ходы и все другие циклы в обоих цилинд­рах происходят одновременно. При таком движении поршней силы инерции в двигателе уравновешиваются полностью и остаются неуравновешенными лишь небольшие моменты от сил инерции вследствие некоторого смещения осей цилинд­ров от средней щеки кривошипа. Их приходится уравнове­шивать противовесами.

Рис. 19. Двухтактный двигатель подвесного мотора ЛМР-6: 1 — нижний картер; 2 — верхний картер; 3 — шкив; 4 — верхняя коренная шейка; 5 — привод к магнето; 6 — шайбы; 7 — шатун; 8 — стопорное кольцо; 9 — стопорный штифт; 10 — футерка; 11 — провод высокого напряжения; 12 — свеча; 13 — головка цилиндра; 14 — поршень; 15 — поршневое кольцо; 16 — поршневой палец; 17 — цилиндр; 18 — ролики; 19 — цапфа кривошипа; 20 — сальники; 21 — нижняя коренная шейка; 22 — шариковые подшипники; 23 — щеки вала; 24 -карбюратор; а — прорезь под заводной шнур; б — подвод воды; в — всасывающие окна; г — продувочные окна; д — водяная рубашка

При расположении цилиндров один над другим (односто­роннее расположение цилиндров) по схеме рис. 9,б коленчатый вал, как и в предыдущем случае, изготовляется с криво­шипами, расположенными под углом друг к другу в 180°, что также позволяет осуществить встречное движение поршней. Но процессы за цикл в них происходят не одновременно, как в предыдущей конструкции, а чередуются уже через 180°, что создает на валу двигателя более равномерный крутящий момент.

В этом случае картер не может служить общим насосом для поджатия смеси, а каждый цилиндр требует совершенно отдельной кривошипной камеры для поджатия, для чего их приходится герметически изолировать одну от другой.

За последние годы в практику подвесного моторостроения начали внедряться четырехцилиндровые двигатели. Такая конструкция вызвана необходимостью получения более мощ­ных машин. Уменьшая диаметр и ход поршня в двигателе и увеличивая число оборотов, можно создать более легкий и более уравновешенный двигатель той же мощности, чем, на­пример, двухцилиндровый, хотя и более сложный.

Картер двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой служит основанием для цилиндра и ко­жухом, предохраняющим двигатель от попадания внутрь пыли и грязи. Картер также выполняет роль насоса для продувки и наполнения цилиндра. Для этого используется его внутрен­няя полость — кривошипная камера. На картере размещают­ся цилиндры и ряд обслуживающих двигатель агрегатов: привод магнето, топливный бак и др., а внутри на подшип­никах вращается коленчатый вал.

Картер двигателя состоит из двух скрепляющихся между собой болтами половин: верхней и нижней. Для легкости он чаще всего отливается из алюминиевого сплава с 6— 8-процентным содержанием меди.

Поскольку внутри картера давление меняется от значи­тельного разрежения (вакуума) р = 0,25—0,3 кг/см² до не­которого избыточного давления р = 1,5—1,7 кг/см², необхо­димого для заполнения цилиндра свежей смесью, все места соединений требуют герметичного уплотнения прокладками, а в гнездах подшипников устанавливаются уплотняющие прорезиненные сальники. Нижним фланцем картер, при по­средстве шпилек скрепляется с фланцем дейдвудной трубы, сверху, при маховичном зажигании — с декой магнето, как у мотора А-8, а при наличии отдельного магнето — с корпусом привода магнето, как это имеет место в моторах ЛММ-6 и ЛМР-6.

Картер должен иметь по возможности наименьший внут­ренний объем, чтобы можно было получить в нем смесь до­статочного для продувки и наполнения цилиндра давления. Внутри картера на двух шариковых подшипниках вращается составной коленчатый вал. Чтобы уменьшить свободное про­странство картера, в котором сжимается воздух при поджа-тии, стенки и детали располагают возможно теснее, а махо­вик выносят наружу; щеки коленчатого вала делают круг­лыми, а длину шатуна выбирают возможно короче, доводя

отношение длины шатуна к радиусу кривошипа λ = Lr до 3,5.

Зазоры между щеками коленчатого вала и стенками выпол­няются минимально возможными, для чего картер приходит­ся обрабатывать изнутри.

Цилиндр и головка цилиндра.

Цилиндр обычно отливает­ся из мелкозернистого серого чугуна или из высококачествен­ного чугуна с примесью хрома и никеля, но встречаются цициндры, отлитые из алюминиевого сплава с запрессованной в него стальной гильзой. Снаружи цилиндр подвесного мотора и головка его имеют водяную рубашку, внутри которой для охлаждения стенок цилиндра и днища головки прогоняется охлаждающая вода. Часто для многоцилиндровых подвесных моторов цилиндры отливаются парами, заключенными в од­ну общую рубашку, образуя собой блок. Внутренняя поверх­ность стенок цилиндра (зеркало) обрабатывается всегда с большой точностью, чтобы обеспечить хорошее прилега­ние уплотнительных колец. Кроме того, шлифованная поверх­ность сильно снижает трение, повышая механический КПД двигателя.

В двухтактных двигателях цилиндр имеет ряд окон. Вы­пускные окна сообщают рабочую полость цилиндра с выпуск­ным коллектором, через который отработанные газы идут сперва в дейдвудную трубу, а затем под воду и уходят в ат­мосферу. В других конструкциях выхлопные газы направля­ются из рабочего цилиндра сперва в глушитель, а потом че­рез выхлопной патрубок в атмосферу. В спортивных и гоночных двигателях глушитель часто не ставится, так как он понижает мощность двигателя примерно на 4—8%. В них газы прямо направляются через выпускной патрубок наружу.

Цилиндр укрепляется на картере шпильками и удержи­вается гайками. Съемная головка закрывает цилиндр сверху.

Она обладает следующими преимуществами как в обработке, так и в эксплуатации:

1) Головка может быть изготовлена из другого материа­ла, более теплопроводного, чем цилиндр; чаще всего ее от­ливают из температуроустойчивого алюминиевого сплава. Легкие сплавы допускают более высокую степень сжатия горючей смеси и улучшают тепловой режим.

2) Упрощается отливка и обработка как головки, так и цилиндра.

3) Съемная головка позволяет или расточкой фланца ци­линдра, или сменой прокладок менять объем камеры сжатия, что особенно важно при форсировке двигателя (при соревнованиях).

4) Съемная головка позволяет осматривать цилиндр и счищать нагар с поршня и головки, не снимая цилиндра.

Так как резьба у алюминия при частом отвинчивании сбивается, то в стенку головки, где должна быть свеча, иног­да впрессовывается бронзовая втулка 10 (футерка, см. рис. 19), в которой и нарезается резьба под свечу.

Головка скрепляется с цилиндром также при посредстве шпилек и гаек.

Герметичность соединения головки с цилиндром дости­гается постановкой между ними медно-асбестовой или желе­зо-асбестовой прокладки. Такие же прокладки применяются и в соединении цилиндра с выхлопным коллектором; в дру­гих менее нагретых местах, как соединение цилиндра с кар­тером и впускными патрубками, ставятся обычные паранитовые или бумажные прокладки, пропитанные маслом, или пря­мо на шеллаке.

Поршень двигателя. Поршень, как и цилиндр, относится к основным деталям двигателя. В двухтактных двигателях он управляет всем процессом газораспределения, открывая и закрывая впускные, продувочные и выпускные окна.

Поршень состоит из головки (верхняя часть поршня до гнезд пальца поршня), юбки (нижняя часть поршня, служа­щая направляющей при его движении в цилиндре) и бобы­шек (внутренних приливов под гнезда пальца поршня). Что­бы газы из цилиндра не проникали в картер, на поршень на­деваются кольца, для чего в головке поршня под них прота­чиваются канавки. Чаще всего поршень снабжается двумя-тремя уплотнительными кольцами и одним маслосъемным. Для того чтобы кольца не могли во время работы провора­чиваться и попасть своими концами в прорези окон, в кольце­вые канавки устанавливаются специальные стопоры в виде небольших штифтов, удерживающих их в определенном по­ложении.

Учитывая большой нагрев верхней части поршня, часто головку его делают несколько меньшего диаметра, чем юбку, из расчета, что во время работы при нагреве их размеры выравниваются и рабочий зазор между гильзой и поршнем становится примерно одинаковым.

Стенка и днище головки поршня изготовляются всегда более толстыми, чем юбка, так как они воспринимают полное давление от сгоревших газов. Наружная поверхность поршня, помимо точности обработки, делается гладкой для уменьше­ния коэффициента трения при его движении.

Поршни подвесных моторов отливаются для легкости и лучшей теплопроводности преимущественно из алюминиевых сплавов. Благодаря высокой теплопроводности легких сплавов происходит быстрый отвод тепла от днища поршня к стен­кам цилиндра и снижается температура самой нагретой его части — днища поршня — до 220—270°, тогда как у чугун­ных поршней она достигает 400—450°. Это улучшает тепло­вой режим работы двигателя, не вызывая самовоспламенения смеси при больших степенях сжатия.

Меньший удельный вес алюминиевых сплавов снижает примерно на 25—30% общий вес поршня против чугунного, хотя и более тонкого. В быстроходных двигателях легкость поршня приобретает первенствующее значение, так как влияет на величину сил инерции, вызывающих вибрацию мо­тора и судна.

Ширина канавок под кольца у современных подвесных моторов протачивается с радиальным зазором на глубину канавки в 0,5—0,6 мм, а по высоте канавки — с допуском + 0,02 мм.

Высоту поршня двухтактного двигателя обычно делают равной ходу поршня, с прибавлением 5—6 мм на перекрытие окон.

Поршневые кольца. Поршневые кольца по своему назна­чению подразделяются на уплотнительные, или компрессион­ные, и на маслосъемные.

Уплотнительные кольца для поршня преимущественно изготовляются прямоугольного или трапецоидального сече­ния с наружным диаметром, в свободном состоянии несколько большим диаметра цилиндра, и имеют разрез, называемый замком. Величина зазора в замке допускается в рабочем состоянии 0,2—0,3 мм.

Рис. 20. Формы замков, приме­няемые в поршневых кольцах

После установки в цилиндр сжатое кольцо в силу своей упругости вплотную прижмется к зерка­лу цилиндра, создавая уплот­нение зазора. При движении поршня в ту или иную сторону кольцо попеременно прижи­мается то к одной, то к другой стороне канавки, вызывая из­нос последней.

По высоте кольца изготовляются от 1,5 до 3 мм. Более широкие кольца сильно влияют на износ канавок.

Замки колец изготовляются различной формы, начиная от прямого среза и кончая угловым и фигурным профилем (рис. 20).

Маслосъемные кольца (рис. 21), создавая уплотнение, не позволяют пропускать излишнее масло внутрь цилиндра. Благодаря им значительно снижается удельный расход масла в двигателе и уменьшается нагарообразование в камере сжа­тия и на днище поршня.

Материалом для колец служит чугун СЧ-21-40, а также специальные чугуны с присадкой фосфора и ваннадия. При изготовлении колец должны обеспечи­ваться однородная структура металла и равномерная их уп­ругость.

Рис. 21. Маслосъемные кольца: а — кольцо без отверстий; б — кольцо с про­дольными отверстиями

Шатун состоит из трех основных ча­стей: верхней головки шатуна, обхватывающей палец, ниж­ней головки шатуна, обхватывающей шей­ку, или цапфу, и те­ла шатуна, связывающего их между собой.

За последнее время сочленение нижней головки с цапфой кривошипа делается преимущественно роликовым. Нижняя головка шатуна делается неразъемной и получается более легкой. Выгода такой конструкции не только в легкости и уменьшении трения, но и в уменьшении ее габаритов и в боль­шей надежности смазки, чем при скользящем подшипнике. Длина скользящего подшипника, по расчету, получается при­мерно в два-три раза больше роликового, что повышает не только вес нижней головки, участвующей в росте центробеж­ных сил кривошипного механизма, но и общий вес двигателя, так как требует более тяжелых противовесов и удлиняет сам двигатель. Верхняя головка шатуна чаще выполняется со вставной гладкой втулкой из бронзы, гораздо реже встреча­ются головки со вставными длинными тонкими роликами (иглами), образующими «игольчатый подшипник».

Смазка верхней головки осуществляется через отверстие вверху головки, в которое попадает масло, стекающее с днища поршня.

Тело шатуна, или стержень, изготовляется для лучшего сопротивления продольному изгибу таврового сечения, реже прямоугольного или трубчатого (полого) сечения.

Материалом для шатунов служат углеродистые и высо­кокачественные стали. Ковкий чугун и легкие сплавы при­меняются как исключение.

Поршневой палец.

Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с шатуном. Через него передается вся сила давле­ния газа с поршня на шатун. Палец нагружается почти ударно, а потому его изготовляют достаточно прочным. Для легкости поршневой палец изготовляется полым, так как его вес, как и вес поршня, участвует в массе возвратно-поступа­тельно движущихся частей и влияет на величину сил инер­ции кривошипно-шатунного механизма.

Поршневой палец, изготовленный из вязкой малоуглеро­дистой или легированной стали, подвергается цементации и термообработке.

Палец не должен иметь продольного перемещения вдоль своей оси, иначе он может поцарапать зеркало цилиндра. Чтобы этого не произошло, палец фиксируют или при помо­щи пружинных стопорных колец-замков, или при помощи алюминиевых грибков.

Стопорные кольца и грибки не допускают продольного смещения пальца, не препятствуя пальцу поворачиваться во­круг своей оси, отсюда он получил название плавающего. Такое крепление снижает износ пальца и удлиняет срок его службы. Наружная поверхность пальца шлифуется.

Коленчатый вал.

Коленчатые валы подвесных моторов ча­ще всего изготовляются составными, цапфа и коренные шей­ки соединяются со щеками или при посредстве конусов со шпонками, а затем затягиваются гайками (разъемное соеди­нение, рис. 22), или запрессовкой цапф и коренных шеек в щеки кривошипа (неразъемное соединение, см. рис. 19), или комбинированным способом, позволяющим производить разъем по цапфе кривошипа (рис. 23).

Сборка составного коленчатого вала при неразъемном шатуне производится совместно с шатуном. Перед оконча­тельной сборкой двух щек с цапфой сперва насаживается шатун со всеми своими роликами, а затем уже заводится на шпонке щека, затягивается гайкой и фиксируется замковой шайбой; то же самое и при прессовом соединении: сперва сажается на роликах шатун, а затем окончательно запрессо­вывается цапфа в щеки.

Существенным недостатком неразборной (прессовой) кон­струкции является то, что в случае износа цапфы или шатуна или смены роликов приходится заменить весь комплект вала, а не одну только износившуюся часть.

Рис. 22. Разъемная конструк­ция коленчатого вала: 1 — щека; 2 — цапфа кривоши­па; 3 — коренная шейка, или цапфа

Щеки коленчатого вала двух­тактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой выпол­няются всегда в виде круглого диска с приливами (противове­сами), расположенными со сто­роны, противоположной шатуну.

Часто вместо противовесов для уравновешивания центро­бежных сил в двухтактных дви­гателях прибегают к выфрезировыванию карманов в щеках ко­ленчатого вала, около цапфы, кривошипа, с закрытием их сверху для достижения полноты объема щеки тонкими пластинами. Такой способ, например, применен в конструкциях подвесных мото­ров ЛММ-6 и ЛМР-6. Материалом для щек и коренных шеек служит простая углеродистая сталь; для цапф кривошипа применяется хромоникелевая сталь с последующей цементацией и термообра­боткой.

Рис. 23. Компилированная конструкция коленчатого вала

Нижний конец ко­ленчатого вала для соединения с вертикаль­ным валом мотора, пе­редающего мощность двигателя гребному винту, снабжается или специальными шлица­ми или соединительной пластиной, связываю­щей эти детали.

Маховик. В двига­теле работа происхо­дит неравномерно, от­дельными толчками. Чтобы сгладить эти толчки и обеспечить гребному винту более равномерное вращение, на коленчатом валу ус­танавливают маховик. Маховик помогает запуску мотора, получив на это энергию или от человека через ручной привод (шнур), или от специального механизма (старте­ра) через шестерни.

Иногда в маховике располагаются магниты для системы зажигания и выработки тока для стартера и освещения (ма­ховичное магнето, магдина). Вес маховика в основном зависит от неуравновешенности двигателя, от быстроходности, его тактности, числа цилиндров в нем и конструкции самого маховика.

Маховик обычно устанавливается в подвесных моторах, на верхнем конце коленчатого вала, расточенном на конус, и закрепляется шпонкой и гайкой. По ободу маховика протачи­вается канавка под пусковой шнур. На верхнем буртике ка­навки делается прорезь под закладку шнура с узлом на конце, чтобы можно было зацепить им за прорезь (а на рис. 19). Узел прочно сцепляет шнур с маховиком.

Маховики для подвесных моторов обычно изготовляются из алюминиевых сплавов, внутри, которых при махозичном магнето устанавливается магнит (см. рис. 31).

Все детали двигателя автомобиля и как они называются

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.

В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

• 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 до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Oldsmobile Jetfire

Oldsmobile Jetfire — первая серийная легковушка с турбонаддувом. На момент его появления люди боялись сложной конструкции, к тому же проблемы с надежностью действительно имели место быть.
Oldsmobile Jetfire — первая серийная легковушка с турбонаддувом. На момент его появления люди боялись сложной конструкции, к тому же проблемы с надежностью действительно имели место быть.

Парочка от концерна GM попала на прилавки США в 1962-м и наделала много шума. V-образная «восьмерка» объемом 3,5 литра выдавала 215 л.с. и 411 Н∙м крутящего момента. Разгон до сотни занимал меньше 9 секунд. Вот только на конвейере автомобили продержались всего два года. Основной причиной стали проблемы с надежностью.

Первый автомат для легкового автомобиля

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала. Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Автомобильные двигатели

Большинство двигателей автомобилей многоцилиндровые. Это значит при работе используется два или несколько цилиндров и два или несколько поршней.
Автопром выпускает машины с 2-; 3-; 4-; 5-; 6; 8-; 10- и 12-цилиндровыми двигателями. Чем больше цилиндров у мотора, тем больше возможностей для увеличения мощности двигателя. Если нужен двигатель, предназначенный для езды по бездорожью либо машина, развивающая сверхвысокие скорости, актуально именно устройство двигателя автомобиля, ориентированное на большое количество цилиндров. Устройство двигателя с большим количеством цилиндров обеспечивает отличную равномерность вращения коленчатого вала, ведь угол поворота коленчатого вала при 10, 12 цилиндрах – очень небольшой.

Но у 2-х цилиндровых двигателей есть другое преимущество: самые лучшие показатели топливной эффективности.

Принцип работы двигателя

Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

1. Впуск топлива;
2. Сжатие топлива;
3. Сгорание;
4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.

Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Системы двигателя

Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

1. ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
2. Система смазки;
3. Система охлаждения;
4. Система подачи топлива;
5. Выхлопная система.

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

• Распределительный вал;
• Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками;
• Детали привода клапанов;
• Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

Система смазки

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

• Масляный картер (поддон);
• Насос подачи масла;
• Масляный фильтр с редукционным клапаном;
• Маслопроводы;
• Масляный щуп (индикатор уровня масла);
• Указатель давления в системе;
• Маслоналивная горловина.

Как устроен ДВС в автомобиле. «Просто и понятно».

Здравствуй, мой многоуважаемый читатель!

Как ты наверное понял, сейчас пойдёт речь об устройстве двигателя в автомобиле, но перед этим я хотел бы сказать, что я запускаю целый цикл статей, который включает в себя разбор всех устройств находящихся в автомобиле. Если интересно, то переходи на мой канал и узнай, как полностью устроен автомобиль.

Итак, начнём с простого. Двигатель внутреннего сгорания или же кратко ДВС

— это самый распространённый тип двигателя, использующийся в автомобилях и не только.

Основные механизмы двигателя,

которые характеризуют его производительность:

•
Цилиндр
– это самая важная часть силового агрегата, в автомобиле их как правило 4 и более.

• Свеча зажигания

— генерирует искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Благодаря этому и происходит процесс сгорания топлива. На один цилиндр приходятся по одной свече.

• Клапаны впуска и выпуска

— клапан впуска открывается, когда нужно впустить топливо, а клапан выпуска открывается тогда, когда нужно выпустить отработанные газы.

Оба клапана крепко закрыты, когда в двигателе происходят такты сжатия и сгорания. Это обеспечивает необходимую полную герметичность.

— представляет собой металлическую деталь, которая имеет форму цилиндра. В двигателе выполняет движение вверх-вниз.

•
Поршневые кольца
— служат уплотнителями внешней кромки поршня и внутренней поверхности цилиндра. Также они имеют две цели:

— не дают попадать горючей смеси в картер ДВС из камеры сгорания в моменты сжатия и рабочего такта.

— не дают попасть маслу из картера в камеру сгорания, ведь там оно может воспламениться. Если автомобиль начинает сжигать масло, это говорит о том, что нужно менять поршневые кольца, которые уже не обеспечивают должного уплотнения.

•
Шатун
— служит соединительным элементом между поршнем и коленчатым валом.

• Коленчатый вал

— преобразует поступательные движения поршней во вращательные

• Распределительный вал

— основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания:

Существует 4 такта работы ДВС:

— это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

1 такт — впуск.

Открывается впускной клапан, топливо заполняет цилиндр, тем самым поршень сдвигается с верхней мёртвой точки вниз.

2 такт — сжатие.

Цилиндр начинает подниматься вверх, тем самым сжимая топливо, находящиеся в цилиндре до размеров камеры сгорания.

3 такт — рабочий ход.

После того, как топливо во втором такте сжалось до размеров камеры сгорания, свеча зажигания поджигает топливную смесь, тем самым заводя двигатель. Данный такт является самым ключевым, т.к. благодаря ему автомобиль начинает работать.

4 такт — выпуск.

После третьего такта, в цилиндре вырабатываются газы, тем самым опуская поршень до нижней мёртвой точки. В данном такте открывается выпускной клапан и газы выходят наружу.

Ну ну этом пожалуй всё. Как ты понял, устройство двигателя не такое сложное, как кажется, и я рад, что теперь ты разбираешься в этом. Спасибо за прочтение!

P.S. Ставь лайк, если тебе понравилась моя статья. Пиши комментарий о том, хотел бы ещё увидеть статьи на подобные темы.

И не забудь подписаться на мой канал, что бы не пропустить новый интересный пост.

Kia Sportage первого поколения

Можете проверить сами, но коленная подушка безопасности дебютировала именно на Kia Sportage первого поколения еще в конце 1990-х.
Можете проверить сами, но коленная подушка безопасности дебютировала именно на Kia Sportage первого поколения еще в конце 1990-х.

Если бы до подготовки этого материала меня попросили назвать автомобиль, удостоенный этого звания, я бы назвал Mercedes-Benz S-Class в 221 кузове или что-то из современной линейки Тойоты. Однако правильный ответ заставил удивиться по-настоящему. Причем даже дважды. Первым в мире серийным автомобилем с коленной подушкой является… Kia Sportage. Причем речь идет о кроссовере самого первого поколения, выпускаемого с 1993 года. Так что на сегодняшний день это единственный в мире автомобиль, оснащенный тремя подушками безопасности.

Первый автомобиль с кондиционером

Заканчиваем сегодняшнюю подборку, вспоминая первый серийный легковой автомобиль с кондиционером. Им оказался Packard 12 Sedan, дебютировавший на мотор-шоу в Чикаго в 1939-м. Впрочем, на тот момент кондиционер в автомобиле оказался скорее дорогой игрушкой (около 300 долларов — тогда как за 1000 долларов можно было купить автомобиль), поскольку не отличался эффективностью и требовал особого внимания. Для охлаждения салона требовалось остановить Packard, открыть капот и вручную установить ремень на шкив системы кондиционирования. Кроме того, компоненты системы кондиционирования отнимали у автомобиля около трети багажника. Более-менее массовыми автомобильные кондиционеры стали лишь в 1950-е годы, а настоящий бум пришелся на 1970-е и 1980-е годы.

Источник https://avto-layn.ru/avto-info/detali-dvigatelya-avtomobilya.html

Источник https://test-engine.ru/vidy/motor-avtomobilya.html

Источник

Источник