Автосервис СПБ-АВТО
Главная - Библиотека - Двигатель

Основы устройства и работы двигателя

Двигатель – это устройство, применяемое для преобразования энергии топлива в механическую работу. Сегодня наибольшее распространение получил двигатель внутреннего сгорания, в котором распыленное топливо смешивается с воздухом, а затем сгорает внутри специальных цилиндров. Результатом этого горения становятся газы, которые и производят необходимую работу.

Основными частями двигателя легкового автомобиля являются:

Схема двигателя - распределительный вал,
- поддон картера,
- штанга,
- коленчатый вал,
- коромысло,
- шатун,
- клапан,
- поршень,
- цилиндр,
- головка цилиндра.

В зависимости от количества цилиндров в моторе и их расположения друг относительно друга существует несколько типов устройств. Всего в автомобиле может быть не более 12 цилиндров, которые могут расположиться линейно или же V-образно. Вторая разновидность подразумевает нахождение данных цилиндров под некоторым углом. Гораздо реже можно встретить плоское расположение. Чаще всего это модели компаний Subaru и Porsche, а также 12-цилиндровые варианты Ferrari.

Чтобы понять, какие процессы происходят внутри двигателя во время работы, рассмотрим четыре такта отдельного цилиндра:

1. Всасывание. Поршень начинает двигаться вниз, при этом специальный стержень открывает клапан всасывания. Далее поршень начинает всасывать топливную смесь, работая по принципу шприца. Когда он достигнет конечной нижней отметки, клапан закрывается, а та самая втянутая смесь запирается внутри.

2. Сжатие. Поршень вновь начинает подниматься, сжимая при этом пойманную смесь. Степень данного сжатия напрямую зависит от характеристик конкретного двигателя (стандартно она находится в диапазоне от 8 к 1 до 10 к 1). Другими словами, объем воздушно-топливной массы уменьшается в десяток раз. При этом создается большое давление.

3. Работа. Свеча зажигания при помощи искры воспламеняет смесь. Результатом этого становится процесс мощного расширения – поршень с большой силой толкается вниз, поворачивая коленчатый вал, что и позволяет привести автомобиль в движение. Все поршни срабатывают в строго определенный момент, который определяется двигателем. Когда коленчатый вал повернется дважды, во всех цилиндрах осуществится один цикл работы.

4. Выхлоп. В тот момент, когда поршень вновь оказался у основания, происходит открывание выпускного клапана, с помощью которого удаляется отработанный газ. Как уже говорилось выше, газ находится под очень высоким давлением, а потому вырывается из клапана с громким хлопком. Для подавления данного шума используются глушители.

Более подробно стоит остановиться на системах впрыска и зажигания, так как они играют важнейшую роль в процессе работы автомобильного двигателя.

Система впрыска топлива


Данная система предназначена для подачи топлива в цилиндр, вовлекая его при этом в воздушный поток. По данному показателю все современные двигатели можно разделить на две группы: с многоточечным или одноточечным впрыском. Стоит отметить, что сегодня одноточечные варианты встречаются гораздо реже. Все дело в падении мощности (хотя топлива тратится несколько меньше).

Многоточечный впрыск подразделяется на:

1. Распределенный впрыск. С его помощью в камере сгорания создается равномерная смесь. Данная система характеризуется надежной работой в любых режимах.

2. Прямой впрыск. Позволяет увеличить как ресурсную прочность, так и мощность. Более того, данная разновидность впрыска позволяет немного уменьшить расход топлива. Однако не обойтись здесь и без недостатков: прямой впрыск отличается высокой стоимостью и уровнем зависимости от качества подаваемого топлива. Иногда даже можно наблюдать нестабильную работу (происходит это, например, при малых оборотах или холодном старте).

У каждой из описанных выше систем есть и положительные, и отрицательные качества. А потому сегодня все чаще используется комбинированный впрыск. Несмотря на относительно простое устройство, он характеризуется эффективной работой.

Система зажигания


Система зажигания – это совокупность устройств и приборов, которые обеспечивают появление искры. Рассмотрим основные виды систем зажигания:

- Контактная система зажигания. Она включает в себя процесс создания достаточно высокого напряжения, которое распределяется по всем цилиндрам при помощи контактов;
- Бесконтактная система зажигания. Работа основана на бесконтактном датчике, заменяющем контактный прерыватель. Преимущества выбора данной системы: значительно повышается мощность ДВС; снижается расход топлива; понижается уровень выброса вредных веществ в атмосферу (так как используется более высокое напряжение);
- Электронная система зажигания. В этом случае напряжение распределяется по цилиндрам двигателя при помощи специальных электронных устройств. Отличается отсутствием каких-либо механических контактов.

Типы двигателей


Бензиновый двигатель.

Данный тип двигателя характеризуется принудительным зажиганием топливной смеси посредством искры. В зависимости от системы питания подразделяются на следующие виды:

- Карбюраторный двигатель. Смешение воздуха с бензином начинает осуществляться в карбюраторе, а продолжает – во впускном трубопроводе. Недостатки данной системы: низкий уровень экономичности; несоответствие нынешним экологическим нормам. В связи с этим выпуск карбюраторных двигателей снижается с каждым годом.
- Впрысковой двигатель. В данном случае топливо подается либо одним инжектором в центральный трубопровод (прямой впрыск), либо несколькими перед клапанами каждого отдельного цилиндра (распределенный впрыск).
- Двигатель с непосредственным впрыском. Топливо подается прямо в камеру сгорания. Несколько снижается потребление бензина и выброс вредных веществ.

Дизельный двигатель.

Дизель – это двигатель, воспламенение топлива в котором осуществляется не за счет искры, а при помощи повышения температуры смеси при сжатии.

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя:

1. Первый такт (Впуск). Происходит открытие клапана впуска; в цилиндр поступает определенная порция воздуха, после чего клапан закрывается.
2. Второй такт (Сжатие). Поршень начинает двигаться вверх, сжимая находящийся внутри воздух в 16 или в 20 раз. После этого в данной горячей среде происходит распыление дизельного топлива.
3. Третий такт (Рабочий ход). Благодаря горячему воздуху топливо начинает гореть, толкая поршень вниз.
4. Четвертый такт (Выпуск). Поршень начинает идти вверх. Одновременно с этим открывается клапан выпуска, удаляющий из камеры отработанные продукты.

Дизельные двигатели могут обладать либо нераспределенной камерой сгорания, либо распределенной. В первом случае камера находится в поршне, а дизельное топливо подается в пространство над ним. Данный вариант существенно экономит расходные материалы, однако работает с повышенным уровнем шума. В дизельном двигателе с распределенной камерой топливо впрыскивается в специальную дополнительную камеру. Такая система гораздо менее экономична.

Роторно-поршневой двигатель.

Отличается от вышеописанных бензиновых и дизельных вариантов тем, что в нем поршень осуществляет не поступательное движение, а вращается по заданной траектории. В связи с этим он обладает одним существенным преимуществом – быстрым набором оборотов. Однако при этом присутствует и целый ряд недостатков: высокая стоимость, меньший ресурс, плохие экологические показатели.

Гибридная силовая установка.

Данная система связывает между собой поршневой двигатель, электродвигатель, тяговые аккумуляторные батареи и генератор. Работа может происходить в разных режимах, зависящих от движения автомобиля. Во время интенсивного разгона электрический двигатель работает вместе с поршневым. При торможении генератором осуществляется зарядка аккумуляторов (с помощью энергии замедления). При медленной езде в городском цикле работает только электродвигатель. Все это повышает экономичность и экологические показатели автомобиля.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили двигатели поршневого типа – дизельные и бензиновые. Рассмотрим их основные недостатки и преимущества относительно друг друга.

Сравнение бензинового двигателя и дизеля


1. Экономичность. В этом плане выигрывает, конечно же, дизельный двигатель. Во-первых, цена на дизельное топливо традиционно ниже стоимости бензина. Во-вторых, потребление топливной смеси у дизельного варианта гораздо ниже. Современные модели могут похвастаться разницей в расходе, доходящей до отметки в 50%. В-третьих, дизельные двигатели гораздо долговечнее бензиновых. Однако не обошлось и без недостатков: стоимость ремонта дизеля может обойтись очень дорого в силу высокой цены на отдельные запчасти.
2. Крутящий момент. При низких оборотах данный показатель выше у дизельного двигателя. Особенно полезно это грузовым автомобилям, так как позволяет относительно быстро трогаться с места и маневрировать на малых скоростях при полной нагрузке.
3. Удобство эксплуатации. По этому показателю, безусловно, бензиновый вариант впереди. Все дело в том, что дизельный двигатель требует сезонного перехода на зимнее топливо. Пропустив этот важный этап можно просто обнаружить застывшее топливо в баке.
4. Уровень шума. Многие автолюбители жалуются на раздражающий стук, возникающий в процессе работы дизеля. Более того, общий уровень шума данного двигателя немного выше. Однако это возможно только при неправильной настройке.
5. Удельная мощность объема. В этом плане лидирует бензиновый двигатель. Если, например, взять бензиновый тип и дизель одной теоретической мощности, то объем первого варианта будет значительно меньше, а, следовательно, и масса тоже. Это неоспоримое преимущество во многом и объясняет популярность бензинового двигателя.
6. Экологичность. Современные дизельные двигатели выпускают в атмосферу меньше окиси углерода – основного загрязнителя окружающей среды. Однако старые модели, которых на дорогах гораздо больше, обременяют воздух такими чрезвычайно опасными химическими соединениями, как оксиды азота и углеводороды. Так же на руку бензиновым двигателям играет то, что на них сегодня устанавливаются самые современные системы очистки.
7. Пожароопасность. В этом плане выигрывает дизель. Дизельное топливо меньше подвержено возгоранию в силу того, что обладает низкой летучестью по сравнению с бензиновой смесью.

Таким образом, как дизельные, так и бензиновые двигатели обладают своими преимуществам и недостатками. Выбор того или иного варианта зависит только от собственных потребностей автолюбителя.


Услуги автосервиса "СПБ-АВТО": | Ремонт двигателя | Диагностика двигателя |

Рейтинг@Mail.ru Copyright © "СПБ-АВТО". Все права защищены и охраняются законом. При полном или частичном использовании текстовых материалов ссылка на www.askan-avto.ru обязательна.

Санкт-Петербург,моб.т. 8-921-985-66-12
Copyright © "СПБ-АВТО". Все права защищены и охраняются законом.