Двигатель внутреннего сгорания: принцип работы и устройство

Сердцем любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания. Он отличается тем, что топливная смесь у него воспламеняется и горит внутри цилиндра. Принцип его работы основывается на том, что газы расширяются, когда происходит горение. Давайте немного рассмотрим работу бензинового и дизельного агрегатов и некоторые их циклы.

Рабочий цикл мотора – это несколько процессов, которые выполняются друг за другом с соблюдением строгого временного периода. Этот цикл протекает во всех цилиндрах, которые имеются в агрегате, и обеспечивает процесс, когда энергия тепла превращается в механическое движение. Когда цикл проходит за два движения рабочего поршня, то это равняется одному обороту коленчатого вала. Тогда можно с уверенностью утверждать, что агрегат является двухтактным.

Автомобильные моторы выполняют свою работу, следуя строго своим циклам. Каждый из них — это четыре отдельных такта. Последние укладывается за два полноценных валовых оборота, что равно четырем поршневым ходам. Другими словами, двигатель является четырехтактным.

Каждый из четырех тактов имеет свое название. Первым идет впуск. Вторым — сжатие. Третьим — расширение. Четвертым — выпуск. Самые предельные положения поршня, то есть когда он максимально либо отдален от вала, либо приближен к нему, именуются как верхняя и нижняя точки предела.

Пока вал выполняет первую половину одного оборота, поршень смещается в самую нижнюю часть. В этот момент полностью открывается впускной клапан. Клапан для выпуска пока остается плотно закупоренным. Это приводит к образованию разряжения внутри цилиндра. Из-за этого энергетическая воздушно-бензиновая смесь попадает внутрь цилиндра через тот же впуск. Там она смешивается с теми газовыми остатками, которые уже отработаны. Получается смесь, подходящая для работы.

Когда полость цилиндра до отказа заполнен воспламеняющейся смесью, поршень, вращаясь, смещается вверх до максимума. Все клапаны остаются плотно закрытыми. Объем смеси постепенно уменьшается, а вот ее температурное значение и давление наоборот становятся выше.

Когда такт подходит к своему завершению, происходит возгорание смеси. Для этого используется электрическая искра от свечей зажигания. Итак, смесь загорается и быстро выгорает. Это приводит к тому, что температурное значение и давление из-за образования газов значительно увеличиваются. Поршень же при этом сдвигается в самый низ до минимума. Когда происходит расширение, шатун, который соединен с поршнем шарнирами, выполняет довольно сложное движение.

Когда газы расширяются, он выполняют полезное действие. Поэтому вращение поршня на третьем валовом полуобороте именуется рабочим ходом. В конце данного процесса, когда поршень уходит в низ до самого минимума. Из-за этого значительно падают температурные показатели и, конечно, давление.

На четвертом валовом полуобороте поршень смещается до самого верхнего максимума. Именно через выпускной клапан все продукты горения вытесняются из цилиндровой внутренности. Для этого имеется специальный газоотвод.

Если говорить о дизельных агрегатах, то у них на в цилиндр запускается не смесь, а чистый кислород. Когда начинается сжатие, воздух нагревается до шестисот градусов по Цельсию. На конечном тактовом этапе в цилиндр поступает совсем немного дизеля. Именно он и воспламеняется.

Когда же поршень опускается до самой нижней точки из-за образовавшегося разряжения, то из фильтра для воздуха внутрь цилиндра подается кислород. При этом впуск должен быть отрытым.

Теперь поршень начинает двигаться вверх до самого максимума. При этом все клапаны плотно закупориваются. Это приводит к тому, что воздушная масса начинает сильно сжиматься. Чтобы произошло возгорание топлива, нужно чтобы температура воздуха была выше, чем та, при которой может само воспламеняться. Используются форсунки и топливный насос.

На конечном этапе сжимания запускается дизель. Он перемешивается с кислородом, который нагрет до предела, и загорается. Начинает процесс активного горения, что становится причиной значительного увеличения температуры и давления в цилиндре. Газы заставляют поршень смещаться в низ, то есть выполнять свою прямую обязанность — рабочий ход. И как раз теперь давление и температура смеси в цилиндре идут на спад.

На следующем этапе поршень снова подымается к верхней точке. Давление и температура снижаются до стабильной нормы. Когда процесс выпуска будет закончен, весь процесс вращения вала снова повторяется. Рабочая последовательность остается той же.

Один из самых технологичных двигателей: W16, 1500л.с. для Bugatti Chiron

Все современные машины обычно оборудуют многоцилиндровыми агрегатами. Чтобы такой мотор совершал свой рабочий процесс равномерно, расширяющие такты должны проходить через одинаковые поворотные углы вала.

Источник: auto.vercity.ru