Авторынок Новосибирск
Новосибирский автомобильный сайт
Главная · Доска объявлений · Реклама

Назад к оглавлению

Краткий курс по автомобильным двигателям

Двигатели внутреннего сгорания работают на смеси бензина и воздуха. Идеальная смесь - 14.7 частей воздуха к одной части бензина (по весу). Подобная смесь, будучи зажженной в двигателе, может произвести огромную работу.

Давайте рассмотрим, как современный двигатель использует эту энергию для вращения колес.

Воздух поступает в двигатель через воздухоочиститель и заслонку. Вы управляете количеством воздуха, который проходит через заслонку педалью газа. Далее через систему впуска воздух поступает в цилиндры. В некотором месте в воздушный поток добавляется топливо. В современных автомобилях это происходит в инжекторах, в старых - в карбюраторах.

В основном сегодня применяются четырехтактные двигатели внутреннего сгорания с зажиганием от искры. Исключением являются дизельные и роторные двигатели. Они не будут рассматриваться в этой статье.

Типы двигателей

Существует несколько типов двигателей в зависимости от числа цилиндров и их взаимного расположения. Автомобили могут иметь от 3 до 12 цилиндров, которые располагаются в блоке цилиндров в в той или иной кофигурации. Самые распространенные из них показаны на рисунке слева. 3, 4, 5 и 6 цилиндровые двигатели обычно используют линейную конфигурацию, когда все цилиндры расположены в ряд. V-образная кофигурация отличается использованием двух блоков цилиндров, расположенных под некоторым углом. Чаще всего V-образные двигатели имеют 6, 8, 10 и 12 цилиндров. Реже встречается плоское расположение противоположно направленных блоков цилиндров. Такая конфигурация применяется в Subaru и Porsche, а также в старых "жуках" Volksvagen. В некоторых 12-ти цилиндровых моделях Ferrari также используется плоское расположение блоков цилиндров.

Каждый цилиндр содержит поршень, который двигается вверх и вниз по цилиндрическому каналу. Все поршни в двигателе связаны через индивидуальные шатуны с общим коленчатым валом.

Коленчатый вал расположен ниже цилиндров в обычном двигателе, в основании V между блоками цилиндров в V-образных двигателях. Поршни перемещаясь вверх и вниз, поворачивают коленчатый вал точно так же, как ваши ноги проворачивают, шестерню, связанную с педалями велосипеда.

Головка цилиндра закреплена на вершине каждого из блоков цилиндров, чтобы перекрыть индивидуальные цилиндры и поддерживать в них процесс сгорания. Головка цилиндра содержит по крайней мере один впускной клапан и один выпускной клапан для каждого цилиндра. Это позволяет ввести воздушно-топливную смесь в цилиндр, а также вывести оттуда сгоревший выхлопной газ. Большинство двигателей имеет два клапана в каждом цилиндре - для впуска и выпуска. Некоторые более новые двигатели для увеличенния мощности и эффективности используют несколько впускных и выпускных клапанов в каждом цилиндре. В этом случае двигатели маркируются по числу клапанов, например, "24 Valve V6", что указывает на то, что V-6 двигатель имеет четыре клапана на цилиндр. Современные автомобильные двигатели могут использовать от 2 до 5 клапанов на цилиндр.

Клапаны открываются и закрываются посредством распределительного вала. Распределительный вал имеет индивидуальные для каждого цилиндра кулачки (эксцентрики), которые своими выступами толкают стержни, открывающие клапаны цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной, когда кулачок перестает действовать. Как правило, в двигателе имеется один распределительный вал. Он синхронизирован с коленчатым валом, что позволяет открывать и закрывать клапаны в нужные моменты времени. В новых двигателях распределительный вал иногда располагается в головке блока цилиндров. Этот вариант более эффективен, но гораздо более дорог в производстве, так как требует нескольких распределительных валов для V-образных и плоских двигателей. Некоторые двигатели имеют раздельные распределительные валы для впуска и выпуска. Они имеют маркировку Double Overhead Camshaft (DOHC), что отличает их от обычных двигателей - Single Overhead Camshaft (SOHC). Двигатели с распределительным валом в головке блока цилиндров имеют маркировку Overhead Valve (OHV).

Теперь, когда вы увидите обозначение "DOHC 24 Valve V6", вы будете знать, что это означает.

Как работает двигатель

Так как одни и те же процессы происходят в каждом цилиндре, мы рассмотрим только один цилиндр, чтобы видеть, как работают четыре такта.

Четыре такта - Всасывание, Сжатие, Работа и Выхлоп. Поршень идет вниз при такте всасывания, вверх при такте сжатия, вниз при рабочем такте и снова вверх при такте выхлопа.

Впрыск

При движении поршння вниз стержень толкает клапан всасывания, и он открывается, впуская топливно-воздушную смесь в цилиндр. Поршень втягивает смесь подобно шприцу. Когда поршень достигает нижней точки, клапан закрывается, запирая воздушно-топливную смесь в цилиндре.

Сжатие

Поршень поднимается и сжимает пойманную в ловушку воздушно-топливную смесь. Степень сжатия определяется характеристикой двигателя и находится в диапазоне от 8:1 до 10:1. Это означает, что, когда поршень достигает вершины цилиндра, воздушно-топливная смесь сжата приблизительно в десять раз от ее первоначального объема.

Работа

Искра свечи зажигания, воспламеняет сжатую воздушно-топливную смесь. При этом происходит мощное расширение газа. Процесс сгорания толкает поршень вниз цилиндра с большой силой, поворачивающей коленчатый вал, что позволяет сдвинуть транспортное средство. Каждый поршень срабатывает в свое время, определенное двигателем. К тому времени, когда коленчатый вал проворачивается дважды, в каждом цилиндре двигателя произойдет один рабочий цикл.

Выхлоп

Когда поршень окажется вновь у основания цилиндра, открывается выпускной клапан, что позволяет удалить отработанный газ из цилиндра. Так как сгоревший газ находится в цилиндре под очень высоким давлением, то при открытии выпускного клапана он вырывается с огромной скоростью и громким хлопком. Чтобы уменьшить шум, применяют глушители. Далее поршень идет вверх, чтобы начать новый цикл.

Система смазки

Масло - жизненная основа двигателя. Двигатель, работающий без масла проживет столько, сколько человек без крови. Масло поступает под давлением ко всем движущимся частям двигателя от масляного насоа. Масляный насос приводится в действие либо от коленвала, либо от распредвала. Существует датчик масла, который контролирует давление и посылает эту информацию на приборную панель. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, еще до запуска двигателя, датчик должен послать световой сигнал отсутствия давления, оповещая тем самым о своей работоспособности. Как только двигатель запустится, сигнал должен погаснуть.

Система охлаждения

Двигатели внутреннего сгорания должны поддерживать устойчивую рабочую температуру, не слишком высокую и не слишком низкую. При высокой температуре и отсутствии охлаждения двигатель может выйти из строя. Некоторые двигатели охлаждаются струей воздуха, однако большинство двигателей имеют жидкостное охлаждение. Водяной насос распространяет хладагент по всему двигателю, охлаждая горячие области вокруг цилиндров и головки, после чего посылает горячий хладагент радиатору, где тот снова остывает.

  Рейтинг@Mail.ru   Rambler's Top100