Как работает двигатель автомобиля?
Так как же это работает и почему? Что заставляет автомобиль воспроизводить приятную симфонию звуков после поворота ключа в замке зажигания? Как получилось, что двигатель способен привести в движение колеса? Было бы сложно описать последовательно все существующие типы двигателей в мире. Однако существует схема, которая, за исключением нескольких случаев, остается неизменной и на которой проще всего объяснить, как работает двигатель автомобиля, то есть тот тип моторов, который сжигает бензин, дизельное топливо или масло.
Поршень: отсюда начинается всё
Поршневой цикл: схема
Предлагаем вам посмотреть занимательное видео, в котором подробно рассказывается и показывается каким именно образом работаем двигатель внутреннего сгорания автомобиля:
Например, когда указатель тахометра в вашей машине приближается к 2000 об./мин. (2 тысячи оборотов коленвала), это означает, что поршень совершает 4000 ходов в это время, и смесь попадает в цилиндр 1000 раз! Все это за минуту. И всего на один цилиндр. Теперь подумайте, сколько топлива нужно двигателю, если вы «стреляете» в него все время, разгоняя до 6000 оборотов при нажатой педали газа в пол!
Важность моторного масла
Чтобы двигатель работал исправно, очень важно наличие в картере масла. Каждый из нас отлично знает, что, чем лучше скольжение, тем более плавным является движение (вспомните фигурное катание). В принципе, там, где есть движение в двигателе, где одна деталь соприкасается с другой, туда и попадает масло. Его путь начинается с масляного поддона, который расположен под двигателем, масло всасывается специальным насосом, затем масляный насос вдавливает его в трубчатую сборку, которая направляет смазочный растовр в множество мест двигателя.
Представьте, что случилось бы, если бы в течение длительного времени все компоненты двигателя двигались «всухую». Теперь вы, наверное, понимаете, почему так важно время от времени проверять уровень масла в двигателе.
Бензиновый и дизельный моторы: в чем принципиальные отличия?
В чем главное отличие бензинового двигателя от дизельного? Речь идет о принципе зажигания. Бензиновые двигатели имеют искровое зажигание, дизель является самоходным. Что означают эти слова?
Бензиновые двигатели для взрыва в цилиндре используют искру, генерируемую на свече зажигания. В дизельных двигателях всё совсем иначе. В дизельном моторе воздух в цилиндре сжимается поршнем гораздо сильнее. Настолько, что внутри создается высокая температура, достаточная для взрыва смеси в цилиндре без искры. Бензин не возгорается из-за большого давления, соляра (дизельное топливо), наоборот, не горит при нормальных условиях от обычной искры.
Эти «демонические», действительно мощные, производительные моторы, встречаются реже, их можно обнаружить, чаще всего, в Subaru или Porsche. Здесь поршни расположены с обеих сторон коленчатого вала, лицом друг к другу, что делает весь двигатель, по сравнению с другими, очень плоским, но не менее объемным.
Рядный двигатель
Когда дело доходит до поршневого устройства, существует еще один тип двигателя, который сильно отличается от остальных. Это двигатель с одним вихревым поршнем, так называемый Двигатель Ванкеля. Также существуют специальные роторные моторы (цилиндры расположены по кругу), сферические моторы (поршень двигается не поступательно, а описывает сферу) и многие другие изобретения.
Как устроен ваш автомобиль. Глава 2: Трансмиссия
Админчег Muz4in.Net 08.09.2016, 14:16 Тэги
Как работает автомобильный двигатель? Посредством небольших взрывов двигатель Вашего автомобиля создаёт вращательное движение коленчатого вала. Это вращательное движение, называемое вращающим моментом, и есть тем, что заставляет работать мотор Вашего транспортного средства. Это понятно? Подробнее Вы можете прочитать в первой главе.
Но каким образом сила вращающего момента передаётся от двигателя к колёсам автомобиля? Ответ на этот вопрос содержится в названии сегодняшнего поста – всё дело в трансмиссии.
Что такое трансмиссия?
Трансмиссия – это не какая-нибудь отдельная деталь Вашего четырёхколёсного транспортного средства. Она представляет собой несколько частей, которые совместными усилиями передают силу вращающего момента, производимую двигателем, колёсам, благодаря которым автомобиль может перемещаться из пункта А в пункт Б.
Вам знакомы слова «силовая передача»? Их часто используют взаимозаменяемо с трансмиссией, однако это не одно и то же. Силовая передача представляет собой совокупность всех механизмов, которые приводят машину в движение, включая двигатель. Трансмиссия включает в себя всё, что заставляет автомобиль двигаться, кроме двигателя. Каждый из этих механизмов мы рассмотрим более подробно ниже.
Существует несколько видов трансмиссии. В данной статье мы сосредоточим своё внимание на тех, которые встречаются чаще всего: заднеприводной и переднеприводной трансмиссиях.
В заднеприводной трансмиссии сила вращающего момента передаётся задним колёсам автомобиля. Этот вид трансмиссии появился очень давно, но до сих пор используется во многих легковых и грузовых автомобилях.
Заднеприводная трансмиссия имеет массу преимуществ по сравнению с переднеприводной. Во-первых, она более равномерно распределяет вес что, в свою очередь, обеспечивает лучшую управляемость транспортным средством. Во-вторых, заднеприводная трансмиссия может предложить более качественную систему торможения, по сравнению с переднеприводной. И, наконец, самое главное: механизмы заднеприводной трансмиссии разделяют управление и передачу вращающего момента автомобиля по осям, что обеспечивает лучшую управляемость и ускорение. В транспортных средствах с заднеприводной трансмиссией за движение отвечают только задние колёса. В автомобилях с переднеприводной трансмиссией колёсам приходится как перемещать транспортное средство вперёд/назад, так и рулить им влево/вправо. Об этом мы подробнее поговорим, когда будем отдельно обсуждать переднеприводную трансмиссию.
Заднеприводная трансмиссия состоит из следующих основных частей:
Коробка передач. Чтобы объяснить, как работает коробка передач, нужно посвятить этому целую статью. Однако для начала Вам необходимо просто усвоить то, что коробка передач контролирует количество силы, которая передаётся от двигателя колёсам автомобиля. В транспортных средствах с заднеприводной трансмиссией коробка передач крепится к задней части двигателя при помощи маховика. Коробка передач принимает вращательное движение – вращающий момент – от коленчатого вала двигателя и передаёт его приводному валу.
Карданный вал. Карданный вал представляет собой вращающуюся трубу, которая соединена с задней частью коробки передач и передаёт силу вращающего момента двигателя через дифференциал задней части транспортного средства. Конструкции карданного вала бывают двух типов: открытого и закрытого.
Карданные валы закрытого типа характерны для старых автомобилей; сегодня они используются в некоторых видах грузовиков и внедорожников. Карданные валы закрытого типа заключены в трубу. Они соединяют коробку передач и дифференциал при помощи одного универсального шарнира.
Карданные валы открытого типа встречаются наиболее часто. В отличие от карданных валов закрытого типа, карданные валы открытого типа имеют открытую конструкцию. Это означает, что Вы сможете увидеть, как вращается карданный вал под Вашим автомобилем во время его движения. Более того, в данном типе карданных валов для соединения коробки передач и дифференциала используется пара универсальных шарниров.
Дифференциал. Дифференциал является частью автомобиля и размером он примерно с небольшой арбуз, который находится между двумя задними колёсами. Это последнее звено, которое задействуется при передаче силы вращающего момента задним колёсам. Дифференциал передаёт задним колёсам силу вращающего момента, заставляя их вращаться, что, в свою очередь, приводит автомобиль в движение.
Эта деталь называется дифференциалом (от лат. differentia – разность, различие) потому, что позволяет двум задним колёсам, расположенным на одной оси, вращаться на разных скоростях.
Вы, наверное, подумаете: «А разве задние колёса моего автомобиля могут вращаться с разной скоростью?» В подтверждение можно привести обычный пример, когда Вы поворачиваете за угол. Когда Вы выполняете поворот направо, правое колесо Вашего автомобиля преодолевает меньшее расстояние, нежели левое. Для того чтобы успеть за правым колесом, левое должно выполнить больше вращений. Это становится возможным благодаря дифференциалу.
Сегодня большинство автомобилей используют переднеприводную трансмиссию, которая приводит в движение не задние, а передние колёса транспортного средства. Следовательно, Ваш автомобиль не нуждается в длинном карданном вале для того, чтобы передать силу вращающего момента колёсам. Все составляющие трансмиссии – коробка передач, дифференциал и карданные валы – находятся в передней части транспортного средства. По этой причине в автомобилях с переднеприводной трансмиссией двигатель устанавливается поперечно. Это называется «поперечным расположением двигателя». Откройте капот Вашего автомобиля и посмотрите – если двигатель располагается параллельно оси колес, значит, Ваш автомобиль имеет переднеприводную трансмиссию.
Поскольку все комплектующие автомобиля с переднеприводной трансмиссией располагаются в передней части транспортного средства, они получаются меньше и легче. Также это позволяет увеличить размер и вместительность автомобиля.
Ещё одно преимущество автомобилей с переднеприводной трансмиссией заключается в следующем: поскольку большая часть веса приходится на переднюю часть транспортного средства (ввиду того, что все компоненты трансмиссии находятся спереди), это обеспечивает большее сцепление на таких скользких поверхностях, как снег. Однако этим преимуществом можно воспользоваться только на низкой скорости. На высокой скорости заднеприводная трансмиссия обеспечивает лучшее сцепление.
Переднеприводные трансмиссии обладают теми же самыми основными особенностями, что и заднеприводные, однако некоторые детали могут отличаться:
Транcэксл. Вместо коробки передач у большинства автомобилей с перднеприводными трансмиссиями имеется трансэксл (от англ. transaxle – transmission и axle, «трансмиссия» и «ведущий мост»). Трэнсэксл представляет собой автомобильный трансмиссионный агрегат, включающий в себя коробку передач и главную передачу, которые находятся в одном корпусе. Если Вы являетесь обладателем транспортного средства с переднеприводной трансмиссией и хотите прослыть знатоком автомобилей, говорите, что Ваш четырёхколёсный друг имеет не коробку передач, а трансэксл.
В большинстве автомобилей трансэксл находится справа от двигателя. В некоторых спортивных авто с заднеприводными трансмиссиями трансэкслы могут устанавливаться для равномерного распределения веса.
Полуось. Поскольку в автомобилях с переднеприводной трансмиссией все её компоненты находятся в передней части, такие транспортные средства не нуждаются в длинных карданных валах для передачи вращающего момента колёсам. В данном случае трансэксл соединяется с колёсами при помощи полуоси, а не универсальных шарниров.
Полуоси соединяют трансэксл и колёса шарнирами равных угловых скоростей. Шарниры равных угловых скоростей используют механизм шарового подшипника для того, чтобы уменьшить трение и сделать возможными более сложные движения колёс, установленных в автомобилях с переднеприводной трансмиссией. Помните, что транспортные средства с переднеприводной трансмиссией предназначены не только для перемещения вперёд, но и для выполнения поворотов вправо/влево.
Что ж, теперь Вы знаете о том, что представляет собой трансмиссия, и без труда сможете объяснить своему пятилетнему сыну, как движется Ваш автомобиль.
Подборка интересных фактов, связанных с автомобилем
В 1877 году был изобретен двигатель внутреннего сгорания. К этому времени уже были изобретены тормоз, маховик, коробка передач и подшипник.
В 1885 году немецкий инженер Готтлиб Даймлер создал первый в мире самодвижущийся экипаж с двигателем внутреннего сгорания.
В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия горючего преобразуется в механическую энергию вращающегося вала двигателя.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания применяется практически во всех современных автомобилях.
Первыми двигателями, преобразующими энергию сгорания топлива в механическую энергию, были паровые машины. Их «прародителем» стала машина, созданная в 1784 году выдающимся шотландским инженером Джеймсом Уаттом.
Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, ходовой части и кузова.
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.
Чтобы топливо попадало в цилиндры, в автомобиле предусмотрена система подачи топлива. Она состоит из бензонасоса, подающего бензин из бензобака, топливопровода и устройства подготовки рабочей смеси, в котором бензин смешивается с воздухом. Такое устройство может быть механическим (карбюратор) или электронным (инжектор, моновпрыск). Эта же система выводит из цилиндров отработанные после возгорания газы. В некоторых двигателях для увеличения мощности применяется турбонаддув.
Воспламенять смесь в цилиндрах бензинового двигателя помогает система зажигания. Ток для искры в движущемся автомобиле дает генератор.
Для того чтобы запустить двигатель, необходимо первый раз повернуть коленвал и заставить генератор дать искру. Эту работу выполняет система запуска двигателя.
Сгорая в цилиндрах, горючая смесь, кроме полезной работы, сильно разогревает двигатель. Для борьбы с этим явлением используется система охлаждения.
Движущиеся детали двигателя трутся друг о друга. Это может привести к их быстрому износу. Да и работа всего двигателя будет сильно затруднена преодолением сил трения. Для снижения износа применяется интенсивная смазка всех трущихся частей двигателя.
Шасси автомобиля состоит из ходовой части, трансмиссии и механизмов управления. Ходовая часть обеспечивает перемещение автомобиля и смягчает толчки от неровностей дороги за счет установки упругой подвески, которая крепится к раме. Роль упругого элемента могут выполнять пружина, рессора, торсион (торсионная пружина) и пневмоэлемент.
Благодаря колесам автомобиль может катиться. Колесо состоит из диска и надетой на него покрышки, в которой под давлением находится воздух. Покрышка обеспечивает надежное сцепление с дорогой и сглаживает мелкие неровности.
Рама является несущей конструкцией, на которую устанавливаются узлы и агрегаты автомобиля, а также кабина и кузов. В современных легковых автомобилях, за исключением внедорожников, роль рамы выполняет кузов.
Трансмиссия соединяет ведущие колеса с двигателем, тем самым заставляя их вращаться и двигать автомобиль. Работающий двигатель передает энергию вращения на коробку передач. Вращение через карданный вал сообщается главной передаче. Она в свою очередь через механизм дифференциала вращает колеса.
В состав механизмов управления входят также тормозная и рулевая системы. Нажимая на педаль тормоза, водитель через тормозной привод управляет тормозным механизмом колес. В тормозных механизмах колодки начинают прижиматься к дискам колес и гасить вращение. Вакуумный усилитель служит для снижения прилагаемого усилия на тормозной педали с сохранением эффективности рабочей тормозной системы. Большинство современных автомобилей оборудуются вакуумными усилителями.
Рулевое управление позволяет поворачивать колеса с помощью руля.
Связующей частью автомобиля, объединяющей в единое целое двигатель и шасси, является кузов. Он не только соединяет все системы в один механизм, но и определяет назначение автомобиля.
Наиболее распространенным классом автомобилей являются легковые машины. Их вместимость составляет от двух до восьми пассажиров, а масса не превышает 3,5 тонны.
Первой «специальностью» автомобиля была именно перевозка пассажиров.
Первый грузовик появился на заводе Готтлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха в 1896 году и мог перевозить до 5 тонн груза. Но всерьез конкурировать с лошадьми грузовики стали только в начале 30-х годов XX столетия.
Основное отличие конструкции грузовика от легкового авто заключается в наличии рамы, к которой крепится шасси и навешивается кабина с кузовом.
Форма кузова современных грузовиков зависит от перевозимого груза. Для жидких или сыпучих грузов (например, бензина, молока, муки) предназначены цистерны. Для крупных контейнеров созданы специальные контейнеровозы. Чтобы груз не намок под дождем, существуют фургоны. Автомобили же перевозят в кузовах специальных автомобилевозов.
Автомобиль является хорошей базой для других технических приспособлений. Любой современный населенный пункт, будь то город или деревня, не мог бы существовать без разнообразных специальных автомобилей. Более того, он даже не мог бы быть построен!
Дороги же строят катки и автомобили-асфальтоукладчики. Для уборки городских улиц служат разнообразные машины-уборщики. Каждый день сотни специальных автомобилей-мусоровозов вывозят из города тысячи тонн мусора.
Город опутан сетью натянутых на столбах проводов. Для их ремонта предназначены автомобили-вышки.
Автомобили-спасатели, скорая помощь и пожарные автомобили готовы прийти на выручку в случае беды.
С появлением первого автомобиля между автопроизводителями не прекращается спор: чья машина быстрее? Это помогают выяснить гонки.
Различают гонки для автомобилей с открытыми колесами и среди кузовных автомобилей.
В зависимости от трассы или маршрута, по которому проводятся соревнования, бывают кольцевые гонки и ралли.
Интерес к различным гоночным соревнованиям существует не случайно. Производители автомобилей постоянно улучшают свои гоночные автомобили, внедряя новые технологии. Со временем эти новинки начинают применяться и при изготовлении серийных авто. Так происходит развитие автомобилестроения.
Затрагивая тему развития автомобилестроения, нельзя не отметить разработки в области замены бензинового топлива и двигателя внутреннего сгорания. Когда-нибудь и двигатель внутреннего сгорания отойдет в прошлое, как это произошло с паровым двигателем.
Интересное по теме
— «Тележка Кюньо», предшественник автомобиля и паровоза, была построена в 1769 году как артиллерийский тягач. В качестве двигателя в ней применялся двигатель внешнего сгорания, или паровой двигатель.
— Первый автомобиль немецкого изобретателя Карла Бенца, созданный в 1886 году, был мало похож на современный автомобиль.
— Самый длинный автобусный маршрут проложен в Австралии. Он имеет протяженность 5500 км. Поездка по всему маршруту занимает 76 часов!
Как работает двигатель машины?
Двигатель — один из важнейших элементов автомобиля. На самом деле, это, вероятно, самая важная часть всего автомобиля. И хотя большинство владельцев автомобилей знают, как выглядит двигатель, редко встречаются те, кто знает, как он работает или различные компоненты, необходимые для движения их автомобиля. Понимание того, как работает двигатель и различные процессы, необходимые для преобразования воздуха и топлива в движущую силу, могут помочь вам сэкономить деньги в следующий раз, когда вы идете в авторемонтную мастерскую. Ниже рассмотрим основные принципы как работает двигатель автомобиля.
Как работает двигатель автомобиля?
Основными компонентами автомобильного двигателя внутреннего сгорания являются следующие:
Двигатель
Блок двигателя
Перечисленные выше компоненты являются самыми важные потому что двигатель также полагается на широкий спектр датчиков и электрические двигатели, чтобы сделать свою работу должным образом. Новые двигатели также укомплектованы небольшими электронными частями и модулями управления для обеспечения их работы.
Различные типы автомобильных двигателей
Автомобильные двигатели бывают всех форм и видов. Каждый из них имеет свои преимущества и неудобства. Некоторые из них созданы для скорости в то время как другие обеспечивают лучшую топливную экономичность. Производители автомобилей стремятся чтобы выбрать конкретный размер двигателя и конфигурацию на основе цели клиентов, их потребностей и их бюджета. Рассмотрим различные типы двигатели и то, для чего они обычно используются.
Количество цилиндров
Самый простой способ классифицировать автомобильные двигатели основан на их общем количестве цилиндров. Наиболее распространенное количество цилиндров — 4, но 6-и 8-цилиндровые двигатели часто встречаются на внедорожниках, спортивных автомобилях и пикапах. Большинство небольших автомобилей начального уровня оснащаются 4-цилиндровыми двигателями из-за снижения производственных затрат с точки зрения дилера, но также и потому, что 4 цилиндра обычно сжигают меньше топлива, чем 8. Более быстрые автомобили и тяжелые грузовики, очевидно, сжигают больше топлива, чем маленький седан.
Конфигурации компоновки
Встроенный
Двигатели с рядными цилиндрами являются наиболее распространенным типом автомобильных двигателей. Все цилиндры сконфигурированы в одну линию и расположены на одной стороне коленчатого вала.
Это, безусловно, самая простая установка двигателя что делает его довольно недорогим по сравнению с другими конфигурациями двигателей. Хотя он занимает мало места с точки зрения ширины, этот двигатель, однако, требует много места в длину, особенно в случае встроенных 6 и 8.
Основной недостаток рядных двигателей заключается в том, что дисбаланс вызван расположением цилиндров на одной линии. Дисбаланс двигателя может привести к серьезным вибрациям, если он не будет правильно контролироваться. Для избежания этого производители автомобилей часто добавляют балансирный вал, соединенный с коленчатый вал работает как противовес.
V-образный
Как следует из их названия, V-образные двигатели являются, действительно, в форме буквы V. цилиндры расположены в два ряда, все они прикреплены к тот же коленчатый вал и они запускаются поочередно. Такая конфигурация позволяет автопроизводителям использовать более короткий и легкий коленчатый вал, как правило создает больше энергии, одновременно уменьшая вибрации. V-образные двигатели обычно предложите значительно больший крутящий момент при низких оборотах в минуту по сравнению с рядными двигателями.
Однако V-образная форма также приносит свои ограничения и результат в очень сложном двигателе часто требуя больше обслуживания которое, внутри поверните, результат в более высоких работать и расходах на техническое обслуживание.
W-образная
W-образные двигатели идентичны и работают точно как и модели «V», с той разницей, что они удваиваются с помощью расположенных в шахматном порядке рядами цилиндров.
Главным преимуществом W-образных двигателей является то, что большое количество цилиндров может быть установлено в пределах минимального пространства, позволяющее использовать еще более короткий коленчатый вал, чем на V-образном двигателе.
Этот тип двигателя гораздо сложнее чем рядные и v-образные двигатели, особенно если смотреть на головку двигателя и клапанный механизм. Это, вероятно, одна из причин, почему этот тип двигателя в основном используется в авиации или только в автомобилях высокого класса.
Плоские Двигатели
Плоские двигатели являются полностью плоскими: все поршни находятся в одной плоскости, обычно горизонтальной. Цилиндры всегда четны по числу и расположены по обе стороны от коленчатого вала.
Такая конфигурация двигателя очень практична так как он занимает очень мало высоты. Плоские двигатели, таким образом, могут быть расположены очень низко на шасси автомобиля, имея очень низкий центр тяжести, что будет значительно улучшит управляемость автомобиля.
Кроме того, тот факт, что поршни противостоят друг другу с обеих сторон коленчатого вала, это приводит к лучшему балансу двигателя, который также приводит к меньшему количеству вибраций и лучшему общему балансу автомобиля на дороге.
С другой стороны, плоские двигатели часто довольно трудно обслуживать. Типичные работы по техническому обслуживанию, классифицируемые как” быстрые и легкие » на других типах двигателей, часто гораздо сложнее выполнять на плоском двигателе. Замена свечей зажигания-хороший пример. То, что займет меньше часа, чтобы выполнить на любом другом рядном двигателе, может легко занять до 4-5 часов на двигателе Boxter.
Плоские двигатели часто встречаются в автомобилях с высокой репутацией затрат на техническое обслуживание, таких как Subaru, Porsche и Westfalia и это лишь некоторые из них.
Прямой впрыск или нет
Непосредственный впрыск является наиболее распространенным методом впрыска топлива, используемым производителями автомобилей сегодня, поскольку он значительно повышает топливную экономичность автомобиля в соответствии с новыми экологическими стандартами. Эта система также ограничивает выбросы загрязняющих веществ и увеличивает крутящий момент при низких оборотах в минуту.
Принцип этой системы относительно прост: топливо непосредственно впрыскивается в камеру сгорания прямо перед искрой. Этот тип впрыска помогает сохранить впуск и дроссельную заслонку чище, так как нет никаких топливных отложений вообще.
С обычными системами впрыска топлива, форсунки помещаются перед впускным клапаном или встроены в него во впускной коллектор. Такая система позволяет пропускать воздух, топливо поступает в двигатель при открытии впускного клапана и не поддается контролю индивидуально.
Дизельный двигатель
Дизельные двигатели работают аналогично бензиновым двигателям, но система зажигания гораздо проще. В бензиновом двигателе, воздушно-топливная смесь обычно сжимается в 10 раз. Однако в дизельном двигателе, это не редкость, что воздух в конечном итоге сжимается целых 25 раз. Когда сжатый до такой степени воздух внутри камер сгорания может достигать температура до 500 ° C (1000 ° F), а иногда и больше.
Как только воздух сжат, дизельное топливо распыляется в цилиндр. В этот момент температура внутри камеры сгорания камеры настолько высоки, что топливо воспламеняется мгновенно, без необходимости искра. Остальная часть цикла довольно похожа на любой другой топливный двигатель двигатель.
Роторный двигатель
Роторный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, вращающийся вокруг неподвижного коленчатого вала. Этот тип двигателя был очень распространен в авиации, когда соотношение мощности к массе было главным критерием потребления и надежности.
Роторные двигатели не используют коленчатый вал, так как сам поршень производит вращательное движение.
Основные принципы работы
Общий принцип работы автомобильного двигателя достаточно простой. Цель состоит в том, чтобы использовать энергию, производимую горение окислительно-топливной смеси в закрытой камере. Когда воздух / топливо смесь горит, происходит значительное расширение газов, которые в свою очередь используются чтобы заставить поршни двигаться вверх и вниз и заставить коленчатый вал вращаться. Всё это происходит в цикле цикла и начинается снова и снова.
Автомобильные двигатели — это так называемые ”4-тактные» двигатели.
Такт впуска
Первый ход-это ход впуска. То поршень находится в верхней мертвой точке, а выпускной клапан закрыт. Впускной клапан открывается, пропуская воздух в камеры сгорания. Коленчатый вал, поршень опускается, создавая вакуум, всасывая воздушно-топливную смесь.
Ход сжатия
Ход сжатия начинается, когда поршень достигает нижней мертвой точки и впускной клапан закрывается. Оба клапана теперь плотно закрыты. Поршень под действием коленчатого вала начинает двигаться вверх по цилиндру, сжимая воздушно-топливную смесь в камере сгорания.
Ход сгорания
Когда поршень находится в самой высокой точке, то свеча зажигания произведет искру, Воспламеняющую воздушно-топливную смесь. Сгорание из воздушно-топливной смеси создается огромное, повышается давления внутри цилиндра, заставляющего поршень опускаться вниз и заставляющий коленчатый вал вращаться.
Ход выхлопа
Когда поршень достигнет нижней мертвой точки, выпускные клапаны откроются и позволят сгоревшим парам выталкиваться из цилиндра, когда поршень снова поднимется. Непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки, впускной клапан открывается, а выпускной клапан остается открытым несколько мгновений.
Различные внутренние системы и их применение
Система впуска
Чтобы эффективно гореть, топливо должно быть смешано с воздух в правильной пропорции; 14: 1, чтобы быть точным. Это специфическое соотношение воздух / топливо называется стехиометрическим и является наиболее экономичным соотношением топлива для использования в современные двигатели внутреннего сгорания.
Топливо, с другой стороны, распыляется непосредственно во впускное отверстие, ожидая открытия впускных клапанов. Воздушно-топливная смесь контролируется кислородными датчиками, измеряющими количество топлива, оставшегося в выхлопных газах. Если в выхлопных газах будет обнаружено слишком много топлива, модуль управления трансмиссией уменьшит количество топлива, распыляемого во впускном отверстии, и наоборот. Такой процесс гарантирует, что воздушно-топливная смесь всегда будет максимально оптимальной.
Обратите внимание, что на более новых двигателях воздух и топливо являются смешивается непосредственно в камере сгорания, что позволяет получить более точную смесь для каждый из цилиндров. Эти двигатели называются двигателями с непосредственным впрыском топлива и их популярность растет с каждым годом из-за лучшей топливной экономичности они могут добиться своего.
Важно отметить, что в некоторых случаях, некоторые из выхлопных газов могут быть рециркулированы во впускное отверстие, чтобы уменьшить количество NOx, опасного атмосферного загрязнителя, производимого двигателем или в виде способ охлаждения камер сгорания.
Выхлопная система
Выхлопная система начинается в задней части автомобиля. Выпускной коллектор крепится к головке блока цилиндров и получает выхлопные газы от двигателя. Коллектор направляет тепло и дым, направленный в заднюю часть автомобиля, чтобы усилить окисление несгоревшие углеводороды и угарный газ.
Выхлопные газы затем достигают каталитического нейтрализатора, который специально разработан для превращения токсичных выхлопных газов в углекислый газ, который намного менее токсичен, чем угарный газ, и в воду с помощью химической реакции.
Датчик O2 расположен непосредственно перед и сразу после каталитического нейтрализатора, чтобы гарантировать, что соотношение воздух/топливо поддерживается в течение всего времени, чтобы сэкономить на стоимости топлива и минимизировать производимые загрязняющие вещества, насколько это возможно.
Последним компонентом системы является глушитель, работа которого заключается в уменьшении шума, создаваемого взрывами внутри двигателя, путем направления паров в отсеки, называемые резонансными камерами Гельмгольца, прежде чем выпускать их в атмосферу. Вся выхлопная система часто кажется ничем иным, как изогнутым металлическим трубопроводом.
Топливная система
В случае старых двигателей используется карбюратор для взаимодействия с воздушно-топливной смесью перед отправкой ее во впускной коллектор. На последних двигателях, однако, карбюратор заменен инжекторами, которые являются небольшие форсунки высокого давления распыляют топливо во впускной канал или непосредственно в воздухозаборник.
Топливо должно быть под давлением, чтобы распыляться достаточно мелкими каплями, чтобы иметь возможность легко испаряться при входе в камеры сгорания. Это работа топливного насоса, чтобы создать давление в топливной системе.
Система охлаждения
Во время процесса сгорания двигатель создает много тепла, что может быстро привести к перегреву, если нет правильной регулировки. Именно тогда на помощь приходит система охлаждения. Для того чтобы держать жару под контролем, цилиндры окружены проходами заполненными охлаждающей жидкостью. Охлаждающая жидкость проходит вокруг всех основных компонентов двигателя, а затем течет через радиатор. Благодаря вентилятору радиатора дует свежий воздух через ребра радиатора охлаждающая жидкость охлаждается до приемлемого уровня, перед возвращением в двигатель.
Системы наддува
Цель наддува двигателя с использованием турбокомпрессора или нагнетателя предназначена для увеличения выходной мощности и уменьшения расхода топлива. Значительно увеличить выходную мощность двигателя, можно путем воздействия на его скорость вращения, либо на его крутящий момент. Тем не менее, возможное увеличение оборотов быстро ограничивается инерцией движущихся частей и предел сопротивления трению металлических деталей.
Крутящий момент двигателя зависит от угла между шатуном и коленчатым валом, давления газа внутри цилиндра и количества затраченного топлива.
Таким образом, можно увеличить крутящий момент двигателя путем добавления турбонагнетателя или турбонагнетателя для нагнетания большего количества воздуха система, следовательно, позволяет распылять в нее больше топлива, что приводит к более высокой выходной мощности.
Системы с промежуточным охлаждением
Объем воздуха, содержащегося в данном цилиндре, равен пропорционально давлению и, наоборот, также пропорционально его абсолютному температурному значению. Когда воздух находится под давлением, его температура повышается, а плотность увеличивается, модифицируется. Более холодный воздух содержит больше кислорода. Поэтому рекомендуется установить воздушный охладитель для охлаждения воздуха. Двигатель и таким образом восстанавливает оптимальную плотность кислорода для пиковых характеристик. Для достижения этой цели производители автомобилей используют систему интеркулера для охлаждения воздуха прежде чем его впустят в воздухозаборник.
В заключение можно сказать, что в хотя целом здесь раскрыта тема как работает двигатель автомобиля, и несмотря на то что у каждого производителя автомобилей есть свои технологии, фундаментальные принципы работы одинаковы для всех двигателей внутреннего сгорания. Последние автомобили могут быть оснащены усовершенствованным хронометражем системы и электронных модулей, но основы остаются прежними.