Устройство и принцип работы современного двигателя — разбор основных компонентов и механизмов

Современный двигатель — это сложная система, которая выполняет ключевую функцию в автомобиле. Он отвечает за преобразование химической энергии топлива в механическую работу, обеспечивая движение автомобиля. Устройство современного двигателя включает в себя ряд компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию в ходе работы моторного механизма.

Одной из главных компонентов двигателя являются цилиндры. Внутри каждого цилиндра имеется поршень, который выполняет возвратно-поступательное движение. При работе двигателя, поршни подвергаются высокой температуре и напряжению, поэтому они должны быть изготовлены из высококачественных материалов и иметь хорошую систему смазки.

Воспламенение топлива в цилиндрах обеспечивает свеча зажигания, которая создает искру при помощи высоковольтного электрического разряда. Для правильной работы двигателя необходимы также специальные клапаны, которые регулируют впуск и отвод газов из цилиндров.

Охлаждение двигателя осуществляется специальной системой, которая поддерживает оптимальную температуру механизмов. Для фильтрации воздуха, попадающего в двигатель, применяется воздушный фильтр, который улавливает пыль и грязь, предотвращая их попадание в моторный механизм. Также существует система смазки, которая обеспечивает необходимый уровень смазки различных подвижных и неподвижных элементов двигателя, снижая трение и износ деталей.

Распределительный механизм в двигателе, известный также как газораспределительный механизм (ГРМ), отвечает за открытие и закрытие клапанов в нужный момент при выполнении работы двигателя. Он синхронизирует действия поршней с открытием и закрытием клапанов, обеспечивая правильный порядок их работы. Современные двигатели также оснащаются различными электронными системами, которые контролируют и оптимизируют работу двигателя, снижая расход топлива и уровень выбросов.

В конечном счете, устройство современного двигателя представляет собой сложную систему, в которой эффективно выполняются все необходимые действия для обеспечения надежной работы моторного механизма. От его состояния зависит производительность и экономичность автомобиля, поэтому правильное обслуживание и регулярная проверка всех компонентов двигателя играют ключевую роль в сохранении его надежности и долговечности.

Принцип работы современного двигателя

Рабочий цилиндр

В двигателе применяется последовательность действий для обеспечения рабочей силы. Зачастую двигатель состоит из четырех, шести или восьми цилиндров, которые во время работы двигаются в воспламеняющую смесь топлива и воздуха. Каждый цилиндр имеет свои степени давления и температуры.

Принцип работы внутреннего двигателя состоит в следующем:

1. На впуске рабочей камеры, где находится поршень, через впускной и выпускной клапаны поступает воздух.
2. Далее воздух смешивается с топливом в своевременное действие, являющееся процессом, происходящим в карбюраторных камерах.
3. Образованная смесь под воздействием шкива и кольца достигает воздушной камеры.
4. Затем происходит вспышка, вызванная искровым разрядом на зажигание.
5. В результате этого происходит вспламенение смеси и движение поршня вверх-вниз в цилиндрах, обеспечивая коленчатый вал вращением.
6. Одновременно топливо и масляный круг в картере зависят от кругов системы двигателя.

Газово-движущие действия

Во время работы двигателя внутреннего сгорания происходят газово-движущие действия.

Расхода газов вводится в цилиндр силовой стороной двигателя, где газов смесь зажимается между двумя поршнями. С одной стороны, эта смесь окружена воспламенением, а с другой стороны окружена атмосферой.

Далее газовая смесь движется вниз и приводит в действие коленчатый вал, который затем движется вверх, и эта смесь снова опускается.

Таким образом, сжатие и удлинение проходит во вращающемся цилиндре двигателя, что приводит к его движению.

Топливовоздушная смесь и ее качество

Внутренний двигатель включает в себя совершенную систему подачи топливовоздушной смеси.

Уровень смешивания входящей в цилиндры топливовоздушной смеси и качество происходит за счет двух факторов: положения блока и формы поршней. Это обеспечивает оптимальный вклад профиля цилиндра врезных колец.

Компонент	Описание
Впускной клапан	Расположен рядом с выпускным клапаном и открывается для впуска топливовоздушной смеси в цилиндр.
Выпускной клапан

Основные компоненты двигателя

Современный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) состоит из ряда основных компонентов, которые обеспечивают его нормальное функционирование. Рассмотрим каждый из них подробнее.

1. Цилиндры и поршни

Цилиндры и поршни являются рабочей частью двигателя. Внутри цилиндров происходит сжатие и сгорание воздухо-топливной смеси.

2. Система подачи топлива

Основной компонент системы подачи топлива — это карбюратор, который смешивает топливо и воздух в определенной пропорции. Эта смесь поступает в цилиндры для последующего сгорания.

3. Система выпуска отработавших газов

После сгорания смесь превращается в отработавшие газы, которые должны быть выведены из цилиндров. Для этого используется специальный выпускной коллектор.

4. Система смазки

Масляный насос обеспечивает подачу масла ко всем подвижным частям двигателя, снижает трение и износ.

5. Система зажигания

Система зажигания обеспечивает воспламенение топливной смеси в цилиндрах в определенный момент времени. Для этого используются свечи зажигания и высоковольтные провода.

6. Система питания

Система питания включает аккумулятор, генератор и стартер, которые обеспечивают питание и запуск двигателя.

7. Другие компоненты

Кроме вышеуказанных, в двигателях могут присутствовать и другие компоненты, такие как система охлаждения, система вентиляции картера, система рециркуляции отработавших газов и другие.

В итоге, все эти компоненты работают вместе и обеспечивают прямолинейное движение поршней, которое в свою очередь приводит к вращению коленчатого вала. Этот принцип превращает ход поршней в вращение коленчатого вала.

Впускная система двигателя

Система впуска состоит из нескольких ключевых элементов:

• Воздушного фильтра, который осуществляет очистку воздуха от пыли и посторонних частиц.
• Воздуховода, который направляет очищенный воздух к двигателю.
• Впускного коллектора, который служит для смешивания воздуха и топлива перед подачей их в цилиндры двигателя.
• Клапанов, обеспечивающих регулировку подачи воздуха в цилиндр. Они открываются и закрываются в зависимости от работы двигателя. В двигателях с принудительной наддувом, таких как турбодвигатели, впускные клапаны оборудованы гидроусилителями, которые увеличивают силу их действия.

Время открытия и закрытия впускного клапана регулируется ГРМ (газораспределительный механизм), который связывает двигатель с коленчатым валом. Таким образом, впускная система контролирует впуск воздуха в двигатель в определенное время и с определенным давлением.

Особенности впускной системы значительно влияют на работу двигателя и его эффективность. Например, использование системы прямолинейного впуска позволяет повысить скорость и объем подачи воздуха при высоких оборотах двигателя, что способствует увеличению мощности. Кроме того, специальные системы регулировки впускных клапанов позволяют изменять профиль подачи воздуха в зависимости от рабочих характеристик двигателя.

Благодаря основным компонентам и принципу работы, впускная система обеспечивает подачу правильного количества чистого воздуха, необходимого для сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Это позволяет двигателю работать эффективно и достичь высокого уровня мощности и экономичности.

Выпускная система двигателя

Основной задачей выпускной системы является управление процессом отведения отработанных газов из цилиндров двигателя. После каждого цикла сгорания топлива в цилиндре, сжатые и нагретые газы детонируют и создают прямолинейное движение поршня вниз. В это время, закрыты клапаны впуска и отвода, что позволяет выпускной системе практически без потерь энергии, эффективно отводить газы наружу.

Основными частями выпускной системы являются впускные и выпускные клапаны, выхлопная система, глушитель и каталитический нейтрализатор. Впускные и выпускные клапаны контролируют открытие и закрытие отверстий в головке цилиндра, позволяя газам перемещаться между цилиндром и выпускной системой в нужные моменты времени.

Выхлопная система состоит из выпускного коллектора, глушителя и каталитического нейтрализатора. Выпускной коллектор собирает газы, выделившиеся в результате сжатия и сгорания топлива. Глушитель снижает шум выхлопных газов, а каталитический нейтрализатор преобразует вредные вещества в безопасные.

Важной особенностью выпускной системы является ее работа по принципу возвратно-поступательного движения. Это означает, что газы движутся в системе не только вперед, но и назад, что обеспечивает более эффективную циркуляцию газов и повышение общей производительности двигателя.

Система смазки двигателя

В большинстве двигателей, таких как бензиновых, система смазки обычно осуществляется с помощью маслопромывающей циркуляции. Эта система работает на принципе коленчатого вала, который вращается при движении двигателя. В результате этой ротации масло подается к шатунно-поршневому механизму через каналы и отверстия. Двигатель также имеет маслосборник, который запасает масло, чтобы уровень смазки всегда был находился в пределах нормы.

Масло в системе смазки играет крайне важную роль. Оно смазывает различные компоненты двигателя, такие как поршни, коленчатый вал, гильзы, клапаны и прокладки, предотвращая их износ и трение друг о друга. Масло также охлаждает двигатель, отводя тепло от нагретых деталей и защищая их от перегрева.

Масло также выполняет функцию удаления продуктов сгорания. После сгорания топлива в двигателе образуются отработанные газы, которые должны быть удалены. Масло позволяет эти продукты сгорания покинуть двигатель через систему выхлопной газов. В середине цикла масло также выполняет функцию питания и воспламенения, предоставляя необходимые элементы для смеси воздуха и топлива.

Для обеспечения эффективной смазки двигателя, система смазки состоит из нескольких компонентов, включая смазочный насос, фильтры, смазочную систему и картер масла. Смазочный насос обеспечивает постоянное давление масла, которое необходимо для оптимальной смазки. Фильтры очищают масло от загрязнений, чтобы предотвратить повреждение двигателя. Смазочная система содержит каналы и каналы, по которым масло проходит для доставки его к различным механизмам. Картер масла служит резервуаром для масла и также выполняет функцию охлаждения.

Система охлаждения двигателя

Принцип работы системы охлаждения

Основной принцип работы системы охлаждения заключается в том, чтобы извлекать из двигателя избыточное тепло, которое генерируется в процессе сжатия и сгорания топливовоздушной смеси внутри цилиндров. Сжатый воздух смешивается с топливом в карбюраторных или инжекторных блоках и затем подается в цилиндры, где происходит сжатие и сгорание. Это приводит к движению поршней, который через коленчатый вал передает энергию для привода автомобиля.

Основные компоненты системы охлаждения

Система охлаждения состоит из следующих основных компонентов:

• Водяной насос

Водяной насос отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости по системе охлаждения. Он обеспечивает постоянное движение охлаждающей жидкости, помогая охлаждать двигатель в процессе его работы.

• Радиатор

Радиатор является главным охлаждающим устройством системы охлаждения. Он состоит из ряда маленьких внутренних трубок, которые расположены параллельно двигателю. Охлаждающая жидкость циркулирует по этим трубкам, и воздух, проходящий между ними, эффективно охлаждает охлаждающую жидкость.

• Вентилятор

Вентилятор помогает ускорить охлаждение охлаждающей жидкости, особенно в условиях повышенной температуры окружающей среды или при движении автомобиля с низкой скоростью. Вентилятор может быть приводимым в действие механическим или электрическим образом.

• Термостат

Термостат является устройством, которое регулирует поток охлаждающей жидкости через двигатель. Он открывает и закрывает определенные клапаны в зависимости от температуры двигателя, обеспечивая оптимальное охлаждение.

• Расширительный бачок

Расширительный бачок предназначен для компенсации расширения охлаждающей жидкости при ее нагреве. Он также выполняет функцию запасного резервуара охлаждающей жидкости.

Все эти компоненты работают вместе и выполняют важные функции, чтобы убедиться, что двигатель остается охлажденным и работает эффективно в любых условиях.

Система зажигания двигателя

Система зажигания осуществляет следующие функции:

• Подача электрического тока на свечи зажигания.
• Определение оптимального момента зажигания.
• Генерация электрического разряда на свече зажигания для возникновения и поддержания горения рабочей смеси.

Система зажигания состоит из следующих основных компонентов:

• Электронный блок управления (ЭБУ) — основной узел, который контролирует работу системы зажигания и принимает решения о моменте зажигания.
• Высоковольтные провода — передают электрический ток от бобины зажигания до свечей зажигания в каждом цилиндре двигателя.
• Бобина зажигания — преобразует низковольтный ток от ЭБУ в высоковольтный разряд, необходимый для зажигания рабочей смеси.
• Свечи зажигания — испускают искру, которая зажигает смесь топлива и воздуха в цилиндре двигателя.

Принцип работы системы зажигания основывается на полуоборотном ходе двигателя. В начале полуоборота первого такта происходит сжатие рабочей смеси, а затем, после достижения необходимого уровня сжатия, происходит воспламенение смеси с помощью искры, созданной свечей зажигания.

Зажигание смеси в двигателях с бензиновым мотором осуществляется с помощью системы, состоящей из карбюраторных блоков, где происходит смешивание воздуха и топлива, и зажигательных механизмов. В двигателях дизеля зажигание происходит в результате сжатия воздуха в цилиндре до такой степени, чтобы привести к самовоспламенению топливовоздушной смеси.

Система зажигания играет ключевую роль в работе двигателя, поскольку ее эффективность напрямую влияет на процесс сгорания топлива, экономичность двигателя и износ его деталей. Поэтому правильная регулировка и работа системы зажигания имеют большое значение для общей производительности автомобиля.

Система топливоподачи двигателя

Для бензинового двигателя используется система топливоподачи с карбюратором, где воздух смешивается с бензином в специальной камере. При таком принципе работы поршневого механизма смесь топлива и воздуха поступает внутрь цилиндров благодаря подавлению топливной смеси с помощью клапанов впускных и выпускных газового распределительного механизма (ГРМ).

Система впрыска топлива используется на современных двигателях вместо карбюратора. В этом случае топливная смесь поступает под давлением с помощью топливного насоса через топливоподачу в цилиндры непосредственно через форсунки на каждый цилиндр. Это позволяет достичь более точной подачи топлива, улучшить топливную экономичность и снизить выбросы продуктов сгорания.

Особенности системы топливоподачи включают также наличие масляного распределительного шкива, который контролирует подачу масла на валы двигателя для смазки и охлаждения. Топливная система сопровождается также системой вентиляции картера, которая позволяет контролировать и циркулировать масляные пары и продукты износа внутри двигателя.

Система управления двигателем

Основными компонентами системы управления двигателем являются:

• Электронная система управления двигателем (ЭСУД)
• Коленчатый вал
• Газораспределительный механизм (ГРМ)
• Клапанная система
• Система впуска и выпуска
• Инжектор (форсунки)

Во время работы двигателя, поршень движется по прямолинейному ходу внутри цилиндра, попутно сжимая смесь топлива и воздуха. В результате такого сжатия топливо воспламеняется под воздействием искры от свечи зажигания, и начинается процесс сгорания топливно-воздушной смеси.

Система управляет поступлением топливно-воздушной смеси в цилиндры двигателя в зависимости от текущего режима работы и потребностей автомобиля. Для этого она контролирует работу клапанов, инжекторов и датчиков, которые передают данные об окружающей среде и состоянии двигателя.

ЭСУД контролирует работу системы управления двигателем и осуществляет своевременное открытие и закрытие клапанов, впрыск топлива, воспламенение смеси, и другие важные операции. Она также отслеживает параметры работы двигателя, такие как температура, скорость вращения коленчатого вала, расход топлива, и регулирует их в соответствии с требованиями.

Коленчатый вал двигателя является одной из главных частей, отвечающей за его вращение. Он преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное и передает его на другие механизмы, такие как генератор, кондиционер и ГРМ.

ГРМ отвечает за правильное распределение газовых потоков (впускного и выпускного) в двигателе. Он состоит из валов, зубчатых ремней или цепей, распределительных рычагов и коленчатого вала. Грм контролирует открытие и закрытие клапанов в нужные моменты и обеспечивает правильную циркуляцию смеси во время работы двигателя.

Система впуска и выпуска отвечает за поступление воздуха в цилиндры двигателя и отвод газов после сгорания. Она обеспечивает оптимальный воздушный поток и непрерывную работу двигателя. Система впуска состоит из впускного коллектора, воздушного фильтра и дроссельного узла, а система выпуска состоит из выпускных коллекторов и глушителя.

Инжектор, или форсунка, является отвечает за подачу топливо в цилиндры двигателя для воспламенения. Он работает под контролем электронной системы управления двигателем и инжектирует нужное количество топлива в каждый цилиндр в зависимости от текущего режима работы и требований двигателя.

Система выхлопа двигателя

В системе выхлопа двигателя присутствуют следующие основные компоненты:

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор представляет собой систему труб, соединяющих отверстия в каждом цилиндре двигателя. В нем выпускные газы со всех цилиндров собираются в одну общую трубу, ведущую к выхлопной трубе.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор является частью системы выхлопа у бензиновых двигателей. Он преобразует вредные компоненты выхлопных газов, такие как оксиды азота и углеводороды, в более безвредные соединения.

Глушитель

Глушитель предназначен для снижения уровня шума, создаваемого выхлопными газами. Он осуществляет затухание звуковых колебаний и снижает шум двигателя.

Система выхлопа выполняет ряд важных функций:

• Управление потоком выхлопных газов;
• Снижение уровня шума;
• Снижение выбросов вредных веществ;
• Улучшение общей производительности двигателя.

Основными задачами системы выхлопа являются гашение шума, снижение выбросов и улучшение общей производительности двигателя.

Видео:

Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D

Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D by CARinfo3d 1,544,414 views 5 years ago 10 minutes, 46 seconds