Содержание
Двигатель внутреннего сгорания устройство и принцип работы
Содержание
- 1 Двигатель внутреннего сгорания устройство и принцип работы
- 1.1 Первый такт — такт впуска.
- 1.2 Второй такт — такт сжатия.
- 1.3 Третий такт — рабочий ход.
- 1.4 Четвертый такт — такт выпуска.
Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Первый такт — такт впуска.
Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами.
Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии.
Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Первый такт
Второй такт — такт сжатия.
Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера?
Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец.
Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже.
Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Второй такт
Третий такт — рабочий ход.
Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется?
Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт — такт выпуска.
Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан.
Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его.
От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска?
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля.
Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
Принцип работы двухтактного двигателя
В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. … Изображенный на рисунке двигатель имеет «тарельчатый» впускной клапан, который открывается за счет разряжения в картере. В это же время в камере сгорания происходит сжатие рабочей смеси.
Двигатель внутреннего сгорания: виды, устройство, принцип работы
Автомобильные двигатели чрезвычайно разнообразны. Технология, которая применяется при разработке и запуске в производство силовых агрегатов, имеет богатую историю. Требования современности вынуждают производителей ежегодно внедрять в свои проекты доработки и модернизировать имеющиеся технологии.
Двигатель внутреннего сгорания имеет устройство и принцип работы, способный обеспечивать высокую мощность и длительный период эксплуатации — от пользователя требуется только минимально необходимое обслуживание и своевременный мелкий ремонт.
При первом взгляде сложно представить, как работает двигатель: слишком много взаимосвязанных механизмов собранно в одном небольшом пространстве. Но при детальном изучении и анализе связей в этой системе работа двигателя автомобиля оказывается предельно простой и понятной.
В состав двигателя автомобиля входит ряд узлов, имеющих важное значение и обеспечивающих выполнение рабочих функций всей системы.
Блок цилиндров иногда называют корпусом или рамой всей системы. Описание двигателя не обходится без изучения данного элемента конструкции. Именно в этой части мотора обустроена система связанных каналов, предназначеных для смазки и создания необходимой температуры двигателя внутреннего сгорания.
Будет интересно: Первый двигатель внутреннего сгорания
Верхняя часть корпуса поршня имеет каналы для колец. Сами поршневые кольца подразделяются на верхние и нижние. Исходя из выполняемых функций, данные кольца называют компрессионными.
Крутящий момент двигателя определяется прочностью и работой рассмотренных элементов.
Нижние кольца поршня играют важную роль для обеспечения ресурса двигателя. Нижние кольца выполняют 2 роли: сохраняют герметичность камеры сгорания и являются уплотнителями, которые предотвращают проникновение масла внутрь камеры сгорания.
Двигатель автомобиля представляет собой систему, в которой осуществляется передача энергии между механизмами с минимальными потерями ее величины на различных этапах. Поэтому кривошипно-шатунный механизм становится одним из важнейших элементов системы. Он обеспечивает передачу возвратно-поступательной энергии от поршня на коленвал.
В целом, принцип работы двигателя достаточно прост и претерпел мало фундаментальных изменений за период существования. В этом просто нет необходимости — некоторые усовершенствования и оптимизации позволяют достигать лучших результатов в работе. Концепция же всей системы неизменна.
Крутящий момент двигателя создается за счет выделяемой при сгорании топлива энергии, которая передается от камеры сгорания к колесам по соединительным элементам.
В форсунках топливо передается в камеру сгорания, где происходит его обогащение воздухом. Свеча зажигания создает искру, которая мгновенно воспламеняет образовавшуюся смесь. Так происходит небольшой взрыв, который обеспечивает работы двигателя.
В результате такого действия происходит образования большого объема газов, стимулируя к совершению поступательных движений. Так формируется крутящий момент двигателя. Энергия от поршня передается на коленвал, который передает движение на трансмиссию, а после этого, специальная система шестеренок переносит движение на колеса.
Порядок работы работающего двигателя незатейлив и при исправных связующих элементах гарантирует минимальные потери энергии. Схема работы и строение каждого механизма основаны на преобразовании созданного импульса в практически используемый объем энергии. Ресурс двигателя определяется износостойкостью каждого звена.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Двигатель легкового автомобиля выполняется в виде одного из типов систем внутреннего сгорания.
Принцип действия двигателя может отличаться по некоторым показателям, что служит основой для разделения моторов на различные типы и модификации.
В качестве определяющих параметров, служащих для разделения силовых агрегатов на категории, служат:
- рабочий объем,
- количество цилиндров,
- мощность системы,
- скорость вращения узлов,
- применяемое для работы топливо и др.
Разобраться в том, как работает двигатель, просто. Но по мере изучения всплывают новые показатели, которые вызывают вопросы. Так, часто можно встретить разделение двигателей по числу тактов. Что это такое и как влияет на работу машины?
Устройство двигателя автомобиля основано на четырехтактовой системе. Эти 4 такта равны по времени — за весь цикл поршень дважды поднимается вверх в цилиндре и дважды опускается вниз. Такт берет начало в тот момент, когда поршень находится в верхней или нижней части. Механики называют эти точки ВМТ и НМТ — верхняя и нижняя мертвые точки соответственно.
Такт № 1 — впуск. По мере движения вниз, поршень втягивает в цилиндр наполненную топливом смесь. Работа системы происходит при открытом клапане впуска. Мощность двигателя автомобиля определяется количеством, размерами и временем, которое клапан открыт.
В отдельных моделях работа педали газа увеличивает период нахождения клапана в открытом состоянии, что позволяет увеличить объем топлива, попадающего в систему. Такое устройство двигателей внутреннего сгорания обеспечивает сильное ускорение работы системы.
Такт № 2 — сжатие. На этом этапе поршень начинает свое движение вверх, что приводит к сжатию полученной в цилиндр смеси. Она сживается ровно до объемов камеры сгорания топлива. Эта камера представляет собой пространство между верхней частью поршня и верхом цилиндра в момент нахождения поршня в ВМТ. Клапаны впуска в этот момент работы прочно закрыты.
От плотности закрытия зависит качество сжатия смеси. Если сам поршень, или цилиндр, или кольца поршней потерты и не в надлежащем состоянии, то качество работы и ресурс двигателя значительно снизятся.
Такт № 3 — рабочий ход. Этот этап начинается с ВМТ. Система зажигания гарантирует воспламенение топливной смеси и обеспечивает выделение энергии. Происходит взрыв смеси, при котором высвобождается энергия. И за счет увеличения объема происходит выталкивание поршня вниз. Клапаны при этом закрыты. Технические характеристики двигателя во многом зависят от протекания третьего такта работы мотора.
Такт № 4 — выпуск. Окончание цикла работы. Движение поршня вверх обеспечивает выталкивание газов. Таким образом, осуществляется вентиляция цилиндра. Этот такт важен для обеспечения ресурса двигателя.
Двигатель имеет принцип работы, основанный на распределении энергии от взрывов газов, требует внимания к созданию всех узлов.
Работа двигателя внутреннего сгорания циклична. Вся энергия, которая создается в процессе выполнения работы на всех 4 тактах работы поршней, направляется на организацию работы автомобиля.
Варианты конструкций внутреннего двигателя
Характеристика двигателя зависит от особенностей его конструкции.
Внутреннее сгорание — основной тип физического процесса, протекающего в системе мотора на современных автомобилях. За период развития машиностроения успешно реализовано несколько типов ДВС.
Устройство бензинового двигателя разделяет систему на 2 типа — инжекторные двигатели и карбюраторные модели. Также в производстве есть несколько типов карбюраторов и систем впрыска. Основа работы — сжигание бензина.
Характеристика бензинового двигателя выглядит предпочтительнее. Хотя для каждого пользователя есть свои личные приоритеты и преимущества от работы каждого двигателя. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания является одним из самых распространенных в современном автомобилестроении. Порядок работы мотора прост и не отличается от классической интерпретации.
Дизельные двигатели основаны на применении подготовленного дизельного топлива. Оно попадает в цилиндры через форсунки. Главное преимущество дизельного двигателя заключается в отсутствии необходимости электричества для сжигания топлива.
Оно требуется только для запуска двигателя.
Газовый двигатель применяет для работы сжиженные и сжатые газы, а также некоторые другие типы газов.
Узнать какой ресурс у двигателя на вашем авто лучше всего у производителя. Примерную цифру разработчики озвучивают в сопроводительных документах на транспортное средство. Здесь содержится вся актуальная и точная информация о моторе. В паспорте вы узнаете технические параметры мотора, сколько весит двигатель и всю информацию о движущем агрегате.
Срок службы двигателя зависит от качества обслуживания, интенсивности использования. Заложенный разработчиком срок эксплуатации подразумевает внимательное и бережное отношение с машиной.
Что значит двигатель? Это ключевой элемент в автомобиле, который призван обеспечить его движение. Надежность и точность работы всех узлов системы гарантирует качество движения и безопасность эксплуатации машины.
Характеристики двигателей различаются в широких пределах, несмотря на то.
Что принцип внутреннего сгорания топлива остается неизменным. Так разработчикам удается удовлетворять потребности покупателей и реализовывать проекты по улучшению работы автомобилей в целом.
Средний ресурс двигателя внутреннего сгорания составляет несколько сотен тысяч километров. При таких нагрузках от всех составных частей системы требуется прочность и точная совместная работа. Поэтому известная и детально изученная концепция внутреннего сгорания постоянно подвергается доработкам и внедрениям новых подходов.
Ресурс двигателей различается в широком диапазоне. Порядок работы, при этом, общий (с небольшими отклонениями от стандарта). Несколько может различаться вес двигателя и отдельные характеристики.
Современный двигатель внутреннего сгорания имеет классическое устройство и досконально изученный принцип работы. Поэтому механикам не составляет труда решить любую проблему в кратчайшие сроки.
Ремонтные работы усложняются в том случае, если поломка не была устранена сразу.
В таких ситуациях порядок работы механизмов может, нарушен окончательно и потребуется серьезная работа по восстановлению. Ресурс двигателя после грамотного ремонта не пострадает.
Система зажигания двигателя внутреннего сгорания и устройство очистки (Патент)
Система зажигания двигателя внутреннего сгорания и устройство очистки (Патент) | ОСТИ.GOV
перейти к основному содержанию
- Полная запись
- Другое связанное исследование
В этом патенте описывается система зажигания для многоцилиндрового двигателя с предсказуемыми изменениями рабочих характеристик по меньшей мере двух цилиндров двигателя, средство функционального генератора для выработки выходного сигнала, указывающего значение опережения зажигания индивидуально для каждого цилиндра, которое зависит от по крайней мере частично, на предсказуемых изменениях характеристик и значений множества рабочих параметров двигателя.
- Изобретатели:
Макдугал, Дж. А.;
Леннингтон, Дж. В.
- Дата публикации:
- Идентификатор ОСТИ:
- 5327676
- Номер(а) патента:
- США 5085192; А
- Номер заявки:
- PPN: США 7-710141
- Правопреемник:
- Джон А. Макдугал, Детройт, Мичиган (США)
- Тип ресурса:
- Патент
- Отношение ресурсов:
- Дата файла патента: 4 июня 1991 г.
- Страна публикации:
- США
- Язык:
- Английский
- Тема:
- 33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ; КАМЕРЫ СГОРАНИЯ; СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА; ЭКСПЛУАТАЦИЯ; ЦИЛИНДРЫ; КОНТРОЛЬ; ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ; ДВИГАТЕЛИ; ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ; КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ; 330100* — Двигатели внутреннего сгорания; 330700 — Усовершенствованные силовые установки — Контроль выбросов
Форматы цитирования
- MLA
- АПА
- Чикаго
- БибТекс
Макдугал, Дж. А., и Леннингтон, Дж. В. Система зажигания двигателя внутреннего сгорания и устройство очистки .
США: Н. П., 1992.
Веб.
Копировать в буфер обмена
McDougal, J A, & Lennington, J W. Система зажигания двигателя внутреннего сгорания и устройство очистки . Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
Макдугал, Дж. А., и Леннингтон, Дж. В., 1992.
«Система зажигания двигателя внутреннего сгорания и устройство очистки». Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
@статья{osti_5327676,
title = {Система зажигания двигателя внутреннего сгорания и устройство очистки},
автор = {Макдугал, Дж. А. и Леннингтон, Дж. В.},
abstractNote = {В этом патенте описывается система зажигания для многоцилиндрового двигателя с предсказуемыми изменениями производительности по меньшей мере двух цилиндров двигателя, генератор функций для создания выходного сигнала, указывающего значение опережения зажигания индивидуально для каждого цилиндра, который зависит, по крайней мере частично, от предсказуемых изменений производительности и значений множества рабочих параметров двигателя.
},
дои = {},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/5327676},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1992},
месяц = {2}
}
Копировать в буфер обмена
Полный текст можно найти в Ведомстве США по патентам и товарным знакам.
Экспорт метаданных
Сохранить в моей библиотеке
Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.
Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:
- Аналогичные записи
Зеленая машина: переосмысление двигателей внутреннего сгорания
Хелен Найт
Разработка модернизации
(Изображение: WestEnd61/Rex Features) Двигатель внутреннего сгорания настроен на перестройку, которая может вдвое сократить выбросы парниковых газов.
Современные двигатели довольно неэффективны, они преобразуют в движение только около четверти энергии, содержащейся в топливе; остальные три четверти теряются в виде тепла. Поэтому предпринимаются усилия по восстановлению части этой потерянной энергии в надежде на снижение расхода топлива и выбросов.
До 40% потенциальной мощности двигателя теряется в его выхлопе, говорит Гай Моррис, технический директор компании Controlled Power Technologies из Лейндона, Великобритания. Компания планирует восстановить часть этой энергии, установив турбину внутри выхлопной трубы: быстро движущиеся выхлопные газы, выходящие прямо из двигателя, приводят в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию.
Реклама
Прототип устройства, установленный на большой семейный автомобиль, собирает до 6 киловатт энергии в ходе испытаний на треке, говорит Моррис. Он утверждает, что это может быть возвращено в аккумулятор автомобиля для питания его бортовых электрических систем, что снизит расход топлива до 15 %.
Super fly
В других местах дизайнеры стремятся уловить энергию, которую большинство автомобилей теряет при торможении. Использование этой кинетической энергии уменьшит нагрузку на двигатель.
Гибридные автомобили, имеющие как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорания, уже имеют рекуперативные тормоза, которые вырабатывают электричество при их срабатывании. Но команда, возглавляемая автопроизводителем Jaguar, устраняет электрических посредников с помощью системы, которая просто сохраняет нежелательную кинетическую энергию на потом.
Они разрабатывают гибридный автомобиль, оснащенный системой рекуперации кинетической энергии, подобной той, что использовалась в прошлогоднем сезоне Формулы-1. Прототип автомобиля, который должен выйти на тестовую трассу в июне, имеет маховик, соединенный с шестернями. Когда водитель хочет снизить скорость, маховик можно использовать для рекуперации энергии вращения колес и сохранения ее в виде кинетической энергии.
Когда требуется больше мощности, система работает в обратном направлении, получая энергию от маховика и возвращая ее на карданный вал через шестерни. Система автоматически реагирует на движения педалей газа и тормоза, таким образом сохраняя мощность без необходимости контроля со стороны водителя.
Как и версия для Формулы-1, этот механизм изготовлен компанией Flybrid Systems, расположенной недалеко от гоночной трассы Гран-при Великобритании в Сильверстоуне.
Крис Брокбанк из партнера по проекту Torotrak из Лейланда, Великобритания, говорит, что более 70 % энергии, рекуперируемой системой, можно преобразовать в движущую силу для движения автомобиля. Это делает его более чем в два раза более эффективным, чем обычные гибридные автомобили, которые могут восстановить только около 30 % энергии торможения, говорит он.
Команда утверждает, что система снизит расход топлива и выбросы парниковых газов более чем на 30 % по сравнению с обычными бензиновыми двигателями. Более того, в отличие от аккумуляторов, маховик не требует регулярной замены, говорит Брокбэнк.
Двигатель, меняющий форму
Но, возможно, наибольшего снижения эффективности можно добиться, изменив форму самого двигателя. Традиционная цилиндро-поршневая конструкция, используемая в двигателях, означает, что только сама головка поршня создает движущую силу, поскольку она толкается вверх и вниз за счет расширения горящей топливно-воздушной смеси. Остальные 75 % площади поверхности цилиндра — стенки камеры — поглощают энергию горящего топлива в виде тепла, уменьшая количество, доступное для создания движущей силы.
Это побудило IRIS Engines, базирующуюся в Вашингтоне, округ Колумбия, спроектировать камеру сгорания, называемую импульсной структурой с внутренним излучением (IRIS). Стены шестиугольной камеры должны были быть перекрывающимися панелями на петлях; по мере того как горящая смесь в камере расширялась, она выталкивала панели наружу, заставляя их вращаться на шарнирах и, таким образом, создавать движущую силу. Это означает, что большая часть поверхности двигателя будет использоваться для создания движения, говорит генеральный директор Iris Леви Тиллеманн-Дик.