0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель внутреннего сгорания minecraft как работает

Двигатель внутреннего сгорания: рабочий цикл,как работает,система питания двс,фото,видео.

КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В данном разделе рассматривается принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового мотора.

Главная часть двигателя внутреннего сгорания — это цилиндр с внутренней зеркальной поверхностью. Сверху на цилиндре установлена головка, которая является отдельной деталью и при необходимости снимается, например чтобы получить доступ к двигателю для проведения ремонтных работ (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Двигатель со снятой головкой блока цилиндров.

Внутри цилиндра находится поршень. Внешне он напоминает обычный стакан, который перевернут вверх дном (именно дно поршня является его рабочей поверхностью). В процессе работы двигателя поршень внутри цилиндра перемещается вертикально вверх- вниз с высокой интенсивностью.

Снаружи по окружности поршня в отдельных канавках расположены поршневые кольца. Поршень прилегает к внутренней поверхности цилиндра неплотно. Поршневые кольца, во-первых, препятствуют попаданию вниз газа, образующегося при работе двигателя, во- вторых, не пропускают моторное масло в камеру сгорания, которая находится над поршнем и расположена над верхней мертвой точкой (о том, что это такое, рассказывается далее).

Поршень закреплен на шатуне с помощью специальной детали, которая называется поршневым пальцем. В свою очередь, шатун закреплен на коленчатом валу двигателя, а точнее — на кривошипе коленчатого вала (рис. 1.3). При сгорании рабочей смеси образующиеся газы оказывают сильное давление на поршень, который начинает двигаться вниз и через шатун передает свою энергию на коленчатый вал, что в результате вынуждает его вращаться.

Рис. 1.3. Поршень с шатуном.

На конце коленчатого вала имеется тяжелый металлический диск с зубьями, который называется маховиком. Основная его задача — обеспечить вращение коленчатого вала по инерции, что необходимо для подготовительных тактов рабочего цикла (о том, что такое «такты» и «рабочий цикл», будет рассказано далее).

Горючая смесь поступает в камеру сгорания через впускной клапан, а после сгорания продукты горения, которые представляют собой выхлопные газы, выходят из камеры сгорания через выпускной клапан. Оба клапана открываются в тот момент, когда их толкает соответствующий кулачок распределительного вала. Как только кулачок отходит назад (это происходит очень быстро, так как распределительный вал вращается с высокой скоростью), клапаны вновь плотно закрываются: их возвращают в исходное положение мощные пружины.

Распределительный вал двигателя приводится в действие коленчатым валом.

Свеча вкручивается непосредственно в головку блока цилиндров: для этого специально предназначено отверстие с резьбой. Свеча является источником искры, которая проскакивает между ее электродами, от нее в камере сгорания воспламеняется рабочая смесь. На каждый цилиндр двигателя приходится одна свеча (следовательно, у четырехцилиндрового двигателя имеется четыре свечи, у восьми-цилиндрового — восемь и т. д.).

При движении вверх-вниз поршень поочередно достигает двух крайних положений — верхнего и нижнего: в них он максимально удален от центральной оси коленчатого вала. Верхнее крайнее положение поршня называется верхней мертвой точкой, а нижнее — нижней мертвой точкой (соответственно ВМТ и НМТ). Расстояние между ВМТ и НМТ называется ходом поршня.

Пространство, которое остается над поршнем при его нахождении в ВМТ, называется камерой сгорания. Именно здесь воспламеняется и сгорает рабочая смесь. При этом возникает своеобразный «мини-взрыв», который сопровождается резким и сильным повышением давления, под воздействием которого поршень начинает двигаться вниз. Как раз в этот момент тепловая энергия превращается в механическую. При вертикальном движении вниз поршень через шатун толкает коленчатый вал, заставляя его вращаться. Образовавшийся крутящий момент передается на ведущие колеса автомобиля, которые и приводят машину в движение.

Объем в промежутке между ВМТ и НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Если суммировать объем камеры сгорания (как указывалось, так называется пространство над ВМТ) и рабочий объем цилиндра, получится полный объем цилиндра. Сумма полных объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя.

По такому принципу работает двигатель внутреннего сгорания современного автомобиля. Далее рассмотрено, что представляет собой рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Рабочий цикл — это строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Каждый такт соответствует одному проходу поршня.

Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактными и двухтактными. Принципиальная разница между ними заключается в следующем: в четырехтактном двигателе один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, а в двухтактном — за два хода. Двухтактные двигатели используются в основном на мотоциклах, моторных лодках, скутерах и т. п. Поэтому здесь будем вести речь о четырехтактном двигателе внутреннего сгорания — именно такими моторами оснащаются легковые автомобили.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты.

1. Первый такт — впуск горючей смеси в цилиндр двигателя. Нужно сказать, что в цилиндре происходит сгорание топлива не в чистом виде, а смеси его паров с воздухом (горючая смесь). В советских автомобилях за приготовление такой смеси отвечал специальный прибор — карбюратор. Однако в современных автомобилях карбюраторы давно не применяются — данный процесс контролируется электроникой (прибором, который называется инжектор).

Для бензинового двигателя внутреннего сгорания оптимальной является горючая смесь, состоящая из 1 части бензина и 15 частей воздуха (то есть 1:15).

Горючая смесь попадает в цилиндр при открывшемся впускном клапане (напомню, что в нужный момент на него давит кулачок распределительного вала). В момент открытия впускного клапана поршень всегда расположен в ВМТ и начинает перемещаться вниз к НМТ. При этом над поршнем возникает разрежение, под воздействием которого в цилиндр поступает горючая смесь. Иными словами, при движении вниз к НМТ поршень засасывает горючую смесь в цилиндр через открывшийся впускной клапан. Как только поршень достигнет НМТ, клапан под воздействием мощной пружины возвращается на прежнее место и плотно закрывает впускное отверстие.

Когда горючая смесь попадает в цилиндр, она перемешивается с остатками имеющихся в нем выхлопных газов. Такая смесь называется рабочей, и именно она будет сгорать в камере сгорания.

На протяжении первого такта работы мотора кривошип коленчатого вала (рис. 1.4) проворачивается на пол-оборота.

Рис. 1.4. Коленчатый вал двигателя.

2. Исходное положение для начала второго такта таково: поршень находится в НМТ, впускной клапан плотно закрыт, цилиндр заполнен рабочей смесью. Во время второго такта поршень перемещается от НМТ к ВМТ, сжимая в процессе этого находящуюся в цилиндре рабочую смесь.

Опытным водителям хорошо знакомо такое понятие, как степень сжатия. Данный показатель информирует о том, во сколько раз сокращается объем рабочей смеси при достижении поршнем ВМТ. Отмечу, что степень сжатия — одна из наиболее значимых технических характеристик любого автомобиля.

В процессе сжатия рабочей смеси ее температура существенно повышается. При достижении поршнем ВМТ она равняется примерно +300… 400 °С. Что касается давления внутри цилиндра, то оно при этом составляет порядка 9-10 кг/см.

Второй такт заканчивается при достижении поршнем ВМТ. В этот момент рабочая смесь максимально сжата. За второй такт кривошип коленчатого вала проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за два такта коленчатый вал делает один полный оборот.

Читать еще:  В пробке перегрев двигателя что делать

3. Как отмечалось ранее, принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую. Это происходит на третьем этапе работы двигателя, который называется рабочим ходом. Когда поршень находится в ВМТ, а рабочая смесь максимально сжата, между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра, что вызывает воспламенение рабочей смеси (это происходит в камере сгорания). В результате на поршень, находящийся в ВМТ, оказывается мощное давление. Клапаны в этот момент плотно закрыты, продуктам горения деваться некуда, и именно они давят на поршень, который под воздействием этого давления вынужден двигаться вниз к НМТ. При этом он передает энергию своего движения через шатун на кривошип коленчатого вала, тем самым вынуждая его вращаться. Именно это вращение является движущей силой автомобиля.

Давление на поршень во время третьего такта рабочего цикла двигателя достигает 40 кг/см.

Во время третьего такта коленчатый вал двигателя проворачивается еще на пол-оборота.

4. Последний, четвертый такт рабочего цикла — выпуск отработанных газов. Он начинается, когда после третьего такта поршень находится в НМТ и начинает двигаться вверх. В этот момент под воздействием соответствующего кулачка распределительного вала открывается выпускной клапан и движущийся вверх поршень выдавливает выхлопные газы из цилиндра. Сразу после этого клапан плотно закрывает выпускное отверстие. Затем выхлопные газы через глушитель и выхлопную трубу выводятся наружу.

Четвертый такт завершается, когда поршень достиг ВМТ и плотно закрылся выпускной клапан.

В течение четвертого такта коленчатый вал проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за четыре такта работы (на протяжении одного рабочего цикла) коленчатый вал делает два полных оборота.

После четвертого такта опять начинается первый такт и т. д.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Система питания является одной из ключевых систем двигателя внутреннего сгорания, поэтому от ее исправности и технического состояния, а также от качества используемого топлива напрямую зависит мощность и надежность двигателя, а также возможность его быстрого запуска.

Внимание!

Практически любая неисправность системы питания влечет за собой повышение расхода топлива и, как следствие, снижение экономичности автомобиля.

Среди наиболее характерных признаков, свидетельствующих о наличии неполадок в системе питания, можно отметить резкий запах топлива, а также наличие подтеканий из топливной системы. О неисправностях в топливной системе также может говорить трудный запуск двигателя, его нестабильная работа в разных режимах, а также слишком высокий расход топлива.

Состав выхлопных газов может рассказать о состоянии системы питания. Например, неполадки часто приводят к образованию слишком богатой либо наоборот — слишком бедной рабочей смеси, что в конечном счете отражается на содержимом выхлопных газов.

При диагностике системы питания следует учесть, что отклонения в показателях какого- либо параметра могут быть обусловлены сразу несколькими неполадками. В частности, повышенное потребление топлива случается из-за неисправностей в кривошипно¬шатунном либо газораспределительном механизме, из-за неполадок в системе зажигания, а также при наличии некоторых неисправностей подвески. Результаты диагностики в такой ситуации будут достоверными только тогда, когда точно известно техническое состояние каждого из названных узлов и агрегатов.

При диагностике системы питания работники автосервисов и СТО нередко «разводят на деньги» своих клиентов. Подобное мошенничество базируется на том, что кислородный датчик может оказывать существенное влияние на экономичность потребления топлива автомобилем. Исправность этого прибора водитель самостоятельно проверить не может, если только не является большим докой в устройстве современного автомобиля.

Когда клиент на СТО жалуется, что его автомобиль стал в последнее время слишком «прожорлив», ему сразу же предлагают пройти диагностику. Стоимость такой процедуры зависит от конкретной СТО, но в среднем она составляет порядка $15–20. Результат проверки почти всегда один и тот же: строгим тоном, не терпящим возражений, клиенту заявляют, что в его машине неисправен датчик кислорода. В наличии таких датчиков, само собой, сейчас нет, поэтому придется заказывать новый из-за границы. На робкий вопрос клиента относительно цены нового кислородного датчика механик авторитетно заявляет: «Вообще-то это дорого, но для вас сделаем всего за $350».

Расчет в данном случае простой: подавляющее большинство клиентов не пожелают выкладывать такую сумму за датчик кислорода и просто смирятся с возросшей «прожорливостью» своего автомобиля. Деньги, уплаченные за диагностику, разумеется, вам никто не вернет. На такой псевдо-диагностике в настоящее время делается очень неплохой «навар». Стоит ли говорить о том, что на самом деле неисправность, ставшая причиной высокого потребления топлива, может заключаться совершенно в другом, и устранить ее можно быстро и недорого. Вот только заниматься этим работники российских автосервисов не хотят: куда проще «содрать» с клиента $350, чем чинить его машину за меньшие деньги.

На вопрос клиента, что именно стало причиной выхода из строя кислородного датчика, может последовать много ответов: здесь и плохое качество российского топлива (об этом наши соотечественники знают чуть ли не с детского сада), и этилированный бензин, из-за которого датчик приходит в негодность практически сразу же, и морозные российские зимы и т. п. Практически все эти утверждения в большинстве случаев не имеют ничего общего с реальностью, иначе все автомобилисты в России ездили бы с неисправными датчиками либо меняли эти датчики едва ли не каждую неделю.

Конечно, никто не берется утверждать, что датчик кислорода не влияет на потребление топлива. Иногда он действительно является виновником его повышенного расхода, причем в исправном состоянии. Вот наиболее простой пример: в автомобиле поврежден воздухопровод и имеет место нештатный подсос воздуха. В таком случае кислородный датчик распознает лишний воздух как слишком бедную рабочую смесь и добавляет в нее топливо, чтобы довести до кондиции.

Как же определить, имеется ли в машине нештатный подсос воздуха?

Это несложно. Возьмите обыкновенный аэрозоль, содержащий горючую смесь (они обычно используются для промывки карбюратора), заведите мотор и направьте из баллончика струю в то место, в котором, как вы подозреваете, имеется нештатное проникновение воздуха. Если ваши подозрения подтвердятся, то у двигателя самопроизвольно повысятся обороты (поскольку через место, куда обычно попадает лишний воздух, сейчас проникает струя горючей смеси из аэрозоля).

Повышенный расход топлива на современных автомобилях, оборудованных электронной системой зажигания, может быть обусловлен неправильным выставлением датчика положения дроссельной заслонки. В таком случае компьютер будет воспринимать ошибочную информацию как верную, что может повлечь за собой неправильное приготовление рабочей смеси, а также смещение угла опережения зажигания. В конечном счете это приведет к нарушению работы двигателя на холостом ходу (мотор может работать нестабильно, либо холостые обороты могут быть повышенными и др.).

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Любой водитель должен знать, что находится под капотом. Это убережёт от попыток «развода» со стороны недобросовестных механиков. Поможет в сложных ситуациях на дороге.

Устройство двигателя

Давайте определимся с основными элементами двигателя.

  1. Поршень. Деталь является частью кривошипно-шатунного механизма и предназначена для принятия энергии сгорания. Уплотняющие кольца предотвращают прорыв газов внутрь мотора.
  2. Цилиндр. Пространство, где происходит горение топлива и поступательные движения поршня. Двигатели имеют 4-8 цилиндров, совмещенных в единый блок.
  3. Коленчатый вал. Обеспечивает вращение колёс автомобиля. Равномерность оборотов достигается благодаря маховику.
  4. Распределительный вал. Он состоит из кулачков, которые управляют газораспределением посредством нажатия на клапана.
  5. Ремень ГРМ. Поддерживает синхронную связь между коленчатым и распределительным валом. Также управляет насосом охлаждения.
  6. Головка блока цилиндров («голова»). Элемент включает клапаны, распределительный вал, форсунки.
  7. Картер. Место для хранения масла. Расположено внизу блока цилиндров.
Читать еще:  Что застучало в головке двигателя

Работа двигателя невозможна без поддерживающих систем.

Питательная — Подаёт топливо в цилиндры. Основные элементы: бак, бензонасос, фильтр очистки, трубопровод и форсунки.

Зажигания — Предназначена для поджига готовой смеси, и запуска автомобиля. Система включает:

  • аккумулятор;
  • контроллер;
  • катушку зажигания;
  • реле положения коленвала;
  • проводку.

Зажиганием руководит контроллер (блок управления). На основании датчиков коленвала, определяется угол опережения.

Охлаждения — Большинство автомобилей имеют жидкостную систему охлаждения. В неё входит: радиатор, насос, вентилятор, расширительный бачок, термостат, трубопровод. В качестве охлаждающей среды применяется антифриз или тосол.

Система смазки — Снижает трение между деталями. Кроме этого, выполняет функции охлаждения, очистки и защиты от коррозии. Включает: картер, насос, фильтр, дополнительные магистрали. Уровень масла определяется ручным или электронным щупом. Насос приводится в движение коленчатым валом. Давление контролируется датчиком, показания которого выводятся на приборную панель.

Поступление масла к двигателю происходит через встроенные каналы. Нижние части смазываются путём разбрызгивания.

Газораспределение — Отвечает за подачу смеси и выпуск отработавших газов. Для этого сверху цилиндров, устанавливаются клапана. Руководит ими распределительный вал, с ременным, зубчатым или цепным приводом. Каждый клапан имеет тарелку и шток.

Система электронного управления — Неотъемлемый атрибут современных автомобилей. Датчики контролируют все параметры и посылают сигнал на блок управления, который взаимодействует с коробкой передач, усилителем руля и подушками безопасности.

Принцип работы

Задача двигателя – превращение топлива в движение автомобиля. Поршень перемещается под действием сгорания бензина. Процесс, начиная от впрыска, и заканчивая выходом отработавших газов, называется рабочим циклом. Он состоит из 4 тактов. Каждый такт начинается при нахождении поршня в крайних положениях (мёртвых точках).

Представим себе цилиндр, поршень и два клапана. Рассмотрим происходящие процессы.

  1. Впуск. Поршень движется вниз. Топливовоздушная смесь поступает через питательный клапан. Эффект можно сравнить с медицинским шприцем.
  2. Сжатие. Поршень направляется вверх. Температура стремительно возрастает.
  3. Расширение. От возгорания топлива, поршень устремляется вниз. Еще этот такт называют рабочим.
  4. Выпуск. Отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу. Далее процесс повторяется.

Все ДВС работают по этой методике. Поршень передаёт энергию на коленчатый вал, а затем на колёса автомобиля.

Классификация моторов

Разделяются по следующим категориям.

По виду смесеобразования:

  1. С наружным. Топливо соединяется с воздухом в отдельном пространстве – карбюраторе. Далее смесь направляется «самотёком».
  2. С внутренним. Образование смеси происходит непосредственно в цилиндре. Распыление выполняется при помощи инжекторов.

По способу возгорания:

  1. Бензиновые. Возгорание топлива от электрической искры (внешний источник).
  2. Дизельные. Происходит самовоспламенение внутри цилиндра.

По методу поступления воздуха.

  1. Атмосферные. Поступление естественным путём от разряжения.
  2. Турбированные. Воздух подаётся в цилиндры под давлением, через нагнетатель.
  1. Четырёхтактные. Оборот двигателя равен четырём тактам.
  2. Двухтактные. Один оборот коленвала соответствует двойному ходу поршня.

Отличия дизельного ДВС от бензинового

Бензиновый двигатель – устройство, где воспламенение осуществляется принудительно. Смесь формируется перед поступлением в цилиндр. В роли поджигателя выступает свеча. Дозировку топлива выполняет инжектор. Двигатель работает на бензине с высоким октановым числом.

Преимущества:

  • низкий уровень шума;
  • повышенная мощность;
  • неприхотливый к качеству бензина;
  • справляется с морозами;
  • ремонтопригодность.

Недостатки:

  • бензин взрывоопасен;
  • большой расход топлива.

В дизеле, возгорание происходит от сжатия (компрессии). При впуске, поступает только воздух. После сжатия его температура достигает 800 градусов. Затем форсунки впрыскивают горючее, которое сразу загорается. Для таких моторов подходит дизельное топливо.

Дизеля характерны наличием дополнительного оборудования. В них присутствует насос высокого давления (ТНВД). Он нужен для нагнетания давления перед впрыском. Излишки стекают обратно в топливный бак.

Преимущества:

  • экологичные;
  • эффективны на бездорожьях;
  • хорошая тяга на низких передачах;
  • меньшая цена горючего;
  • долговечность.

Недостатки:

  • дорогое обслуживание;
  • большие габариты;
  • чувствительность к качеству применяемого топлива.

Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:

Как работает бензиновый ДВС?

Все фотографии и гифки я беру из интернета!

Итак, двигатель является одной из самых важных частей автомобиля. Без него мы тупо не поедем, поэтому разумнее начать изучение автомобиля именно с него. Ну что, приступим.

Начнем с самой основной части двигателя — это коленчатый вал. Вот так он выглядит.

Вы не поверите, но именно он заставляет вашу машину ехать. Естественно, не сам, а с помощниками. Коленчатый вал со всеми своими помощниками называется кривошипно-шатунный механизм.

А помощниками и основной движущей силой коленчатого вала являются шатуны и поршни, который располагаются на этих шатунах. Все это хозяйство успешно размещается в основной части двигателя — блоке цилиндров. А ниже мы представляем вам небольшую гифку, как все это движется.

Поршни перемещаются вниз-вверх, заставляя коленчатый вал раскручиваться. Именно благодаря вращению коленчатого вала происходит движение автомобиля. Как это вращение переходит к колесам, мы рассмотрим позже, а пока внимательно остановимся на блоке цилиндров.

Так выглядит блок цилиндров, внутри которого и размещаются коленчатый вал вместе с поршнями. Он является самой тяжелой частью мотора, поэтому никогда не пытайтесь поднять его в одиночку. Хоть это и возможно, но оно того не стоит. Надорвете спину.

Газораспределительный механизм

Почему мы не видим поршни? Да потому что сверху на блоке цилиндров размещается головка блока цилиндров. Мы будем ее называть ГБЦ. Между блоком и головкой располагается прокладка ГБЦ — тоже важный компонент, о котором мы еще поговорим.

Именно в головку мы вкручиваем свечи, когда меняем. Но в ней располагается более сложный и не менее важный механизм — газораспределительный. На головке располагается вал, который чем-то напоминает коленчатый, но не совсем. Выглядит он так

Этот вал называется распределительным и такую форму он получил не случайно. Ведь под ним находятся специальные клапаны, которые должны открываться в нужные промежутки времени. Эти клапаны пропускают в цилиндры бензин и выпускают отработавшие (выхлопные газы). Поэтому их называют впускные и выпускные. Мы будем рассматривать 8-ми клапанный мотор, который имеет 1 впускной и 1 выпускной клапан для каждого цилиндра. Не трудно догадаться, что двигатель получается 4-х цилиндровый. В нем 4 поршня.

Вот так выглядит процесс открытия и закрытия клапанов при работе распределительного вала.

Как вы уже догадались, крутится распределительный вал благодаря ремню, который передает вращение от коленчатого вала. Работа этих валов четко синхронизирована и образует такты работы двигателя для каждого цилиндра. Ремень этот называется ремнем ГРМ.

Такты работы двигателя

Итак, мы уже изучили два основных компонента мотора, а теперь поговорим немного о процессах, которые происходят во время работы двигателя. Все эти процессы называются тактами работы четырехтактного двигателя. Что же эти за четыре такта?

Читать еще:  Что такое катушка в двигателе автомобиля

Такт первый

Он называется впуском. В этот момент, кулачок распредвала открывает впускной клапан. Поршень же, находится в самой верхней «мертвой» точке цилиндра и начинает движение вниз.

В этот момент через впускной клапан в цилиндр (камеру сгорания) всасывается топливовоздушная смесь (смесь бензина и воздуха). Она будет втягиваться до тех пор, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки. В этот момент клапан начнет закрываться. Камера сгорания полностью наполнена горючей смесью.

Второй такт

А этот такт называется тактом сжатия. В этот момент, поршень движется вверх, клапан закрывается и смесь начинает сжиматься в герметичной камере. Так происходит до тех пор, пока поршень не достигнет верхней мертвой точки.

Третий такт

Ну а это — самое любимое и самое основное — рабочий ход. Именно с этого начинается работа любого двигателя внутреннего сгорания. В этот момент на электродах свечи, которые находятся внутри камеры сгорания, проскакивает искра. Смесь воспламеняется и давит на поршень. А поршень, в свою очередь, проворачивает коленчатый вал.

Затем он достигает нижней мертвой точки и собирается идти вверх. В этот момент в камере сгорания скопилось достаточное количество отработавших газов и их нужно куда-то деть.

Четвертый такт

Чтобы выпустить отработавшие газы, придумали такт выпуска. В этот момент поршень движется вверх и выталкивает газы, а ВЫпускной клапан открывается, давая газам выйти в выхлопную систему.

Конечно, все эти процессы происходят очень и очень быстро. Уследить за этим крайне сложно. Причем, цилиндры работают неодновременно, с определенным порядком, который называется порядком работы двигателя.

Данная гифка позволяет наглядно с этим ознакомиться.

Порядок работы двигателя позволяет поймать баланс и делает так, чтобы пока один поршень приводил в движение остальные, другие готовились привести в движение его. Сильно вникать в это не нужно. Важно понимание этих элементарных процессов, которые, кстати, преподают в школе на уроках физики. На этом основан принцип работы двигателей многих современных автомобилей.

Кстати, о дизеле, в дизельном двигателе происходят те же самые процессы, только для воспламенения смеси искра не нужна. Смесь воспламеняется от сжатия и высокой температуры воздуха в цилиндре. Поэтому в дизельных моторах не применяют свечи зажигания. Зато, применяют свечи накаливания, чтобы прогреть цилиндры в зимний период и подготовить машину к тяжелому запуску.

Впрочем, у дизеля масса других отличий, но мы его разбирать пока не будем, так как основная часть всех современных машин составляет именно бензиновые. Впрочем, когда-нибудь мы вернемся к «тракторам».

тот же самый, только без свечей

Это была краткая теория работы двигателя внутреннего сгорания, поэтому теперь мы будем изучать основные его системы и некоторые отдельные детали, которые играют особую роль.

Фотографии и гиф взяты из интернета!

Мощный двигатель Стирлинга

Новые двигатели современного автомобилестроения почти достигли своего пика, кажется уже нечего усовершенствовать. Добавление в систему ДВС турбонаддува повышает мощность, но уменьшает ресурс двигателя, оно и понятно, объем двигателя небольшой, а из него выжимают мощь, как у мотора большего объема, но без турбины. Инженеры автоиндустрии начинают перебирать все возможные направления в развитие двигателестроения. Некоторые разрабатывают супертопливо, некоторые ищут нестандартные конструкции силового агрегата, некоторые планируют создать современный двигатель на базе двигателя Роберта Стирлинга, который был создан в 19 веке. Сейчас продаются сувениры ДВС, купить двигатель Стирлинга можно и на алиэкспресс.

Схема работы двигателя Стирлинга

Двигатель Стирлинга — это устройство, которое преобразует внешнюю энергию в полезную механическую. Это достигается за счет изменения температуры жидкости или газа, циркулирующие в замкнутой системе двигателя.

Кто понимает физические законы, тому легко понять принцип работы любого двигателя. Что касается данного силового агрегата, то схема его выглядит следующим образом: внизу устройства устройства находится газ, например, воздух, который нагревается и расширяясь толкает поршень. Затем горячий воздух попадает в верхнюю часть ДВС и охлаждается радиатором. Избыточное давление, которое толкало поршень снижается, и поршень опускается, затем воздух опять нагревается и поднимает поршень. Так повторяются циклы.

Три основных варианта двигателя Стирлинга

Модификация Альфа

Мотор устроен таким образом, что он имеет и горячий цилиндр-поршень, и холодный цилиндр-поршень. Горячий поршень толкается от расширения воздуха, а холодный расположен в системе охлаждения и движется от остывания воздуха.

Модификация Бета

Данная конструкция предполагает, что цилиндр и поршень нагреваются с одной стороны и охлаждаются с другой. Поршень толкает в сторону холодной части, а вытеснитель толкает в сторону горячей. Регенератор перемещает остывший воздух в горячий рабочий объем цилиндра.

Модификация Гамма

Устройство данной модификации состоит из двух цилиндров и поршней. Имеет регенератор циркуляции газа. Один цилиндр горячий с одной стороны и холодный с другой, в нем поршень и вытеснитель. Второй цилиндр полностью холодный, там только поршень.

Плюсы двигателя Стирлинга

Основной плюс такого типа силового агрегата — это то, что может работать на разных видах топлива. На практике было испытано следующее: во внешнюю камеру устройства подавался сначала бензин, потом дизель, потом метан, потом сырая нефть и растительное масло. Все это делалось без остановки двигателя и он продолжал успешно работать.

Также большим плюсом по сравнению с обычными двух тактными или четыерхтактрыми двигателями внутреннего сгорания является то, что двигателю Стирлинга не нужно дополнительное навесное оборудование, такое как газораспределительный механизм, коробка переключения передач, стартер.

Ресурс двигателя Стирлинга — больше 100 тысяч работы без остановки.

Немаловажный плюс — бесшумность работы. Такой двигатель не нуждается в удалении отработанного газа. В нем не может быть детонации двигателя, вибрация практически отсутствует.

Конструкция двигателя Бета

Преимущество для окружающей среды — это двигатель, который не загрязняет экологию, а значит это залог здоровья.

Минусы двигателя Стирлинга

Невозможно в настоящее время массовое применения данного вида двигателя. Для таких агрегатов требуется большие радиаторы охлаждения. Теплообменник должен быть сделать из материалов, устойчивых к высоким температурным воздействиям.

Коэффициент полезного действия

КПД от разности температур в двигателе может достигать около 70%. По циклу Карно на графике КПД выглядит следующим образом.

На практике был установлен 4-х цилиндровый двигатель Стирлинга на автомобиль был установлен вначале 20 века и выдал 35% КПД.

Американская автомобильная компания Mechanical Technology Inc (Меканикал Технолоджи Инкопорейтед) создает двигатели Стирлинга. Их ДВС выдают КПД 43,5%.

Примеры успешного применения двигателей Стирлинга

Во второй половине 20 века несколько компаний начали разрабатывать моторы Стирлинга и устанавливать их на легковые автомобили. Успешные модели оказались у таких компаний, как Ford Motor Company, Volkswagen Group, UNITED STIRLING (Швеция), General Motors, модель Стирлинга «Philips 4-125DA» (Нидерланды).

Видео

Фильм «Роберт Стирлинг и его двигатель».

Как работает двух цилиндровый вакуумный двигатель.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector