Двигун внутрішнього згоряння пристрій і принцип роботи ДВС
Щорічно на дороги виїжджають сотні тисяч нових автомобілів. Мала частка з них працює на електричній тязі: це відносно нова розробка, яка поки не отримала широкого розповсюдження. Все ж найбільш часто можна зустріти машину, обладнану двигуном внутрішнього згоряння. який працює на дизельному паливі або бензині. У цій статті ми розповімо про те, як працює двигун внутрішнього згоряння і що є секретом його надійності і довговічності.
Запалювання та харчування
Щоб ДВС заробив і досяг робочої температури, необхідно його запустити. Багато відмінно знають, що для цього необхідно зробити лише одне нехитре дію: повернути ключ у замку запалювання і лише спостерігати за тим, як підвищується температура охолоджуючої рідини. а показники поступово приходять в норму.
Щоб ДВС успішно запускався, необхідно пристрій, який приводить його механічні складові в дію. Таким є стартер. схема роботи якого ідентична найпростішого електричному двигуну. Стартер приводиться в рух від енергії акумуляторної батареї, яка при повороті ключа в замку запалювання підводить харчування до висновків стартера.
Паралельно зі стартером в дію приводиться розподільник. Його завдання - постійне перенаправлення електричної іскри від котушки запалювання на одну з чотирьох свічок, кожна з яких представляє собою пару електродів і встановлюється всередину циліндра.
Котушка запалювання переймає енергію у акумуляторної батареї і перетворює її за тією ж схемою, як це робить трансформатор на електричних підстанціях. Таким чином, струм, що становить стандартні 12 вольт, за частки секунди трансформується в напругу, що досягає значних 30 кіловольт.
Система харчування, яка підводить до ДВС суміш, що складається з палива та повітря, складається з паливного насоса, карбюратора або інжектора, а також повітряного і паливного фільтрів. Паливний насос працює за рахунок обертання колінчастого вала двигуна і призначається для того, щоб здійснювати невпинну підкачування бензину з бака.
Якщо мова йде про карбюраторної машині, то паливо потрапляє в камери карбюратора через жиклери, де змішується з повітрям, що поступає ззовні, і потім просувається в циліндри по паливним шлангах.
У пристроях з безпосереднім уприскуванням палива надходить безпосередньо на форсунку, розташовану в циліндрі. За допомогою електроніки в таких системах автоматично контролюється якість суміші, а тому двигун працює більш ефективно і економічно.
механічна складова
Щоб зрозуміти, як працює двигун автомобіля, обов'язково варто знати про те, з яких рухомих частин складається мотор і як вони взаємодіють між собою. В основі двигуна лежать циліндри, в яких пересуваються поршні. Ця система об'єднується в єдиному металевому корпусі, званому головкою блоку циліндрів, або просто ГБЦ.
Кожен з поршнів з'єднується з металевим важелем, який називається шатуном. Завдання шатуна, який закріплюється до поршня шарнірно, - перетворювати поступальний рух в обертальний і, таким чином, приводити в рух всі необхідні системи і пристрої автомобіля.
З протилежного кінця шатун шарнірно приєднується до колінчастого валу, який переймає механічну енергію поршня і передає її іншим рухомим деталям за допомогою шестерні або шківа.
Колінчастий вал являє собою циліндр складної форми. Між колінами вала розташовуються вкладиші, які призначаються для з'єднання з шатуном. Як тільки вкладиші стираються, їх замінюють на нові, і така операція є рядовий.
Від колінчастого вала за допомогою пасової передачі між шківами приводиться в рух розподільний вал. Такий вал має на собі кулачки і призначається для того, щоб відкривати і закривати впускні і випускні клапани мотора в потрібний момент.
Розподільчий вал, в свою чергу, взаємодіє з клапанами, які є досить складними деталями. Кожен клапан має пружинний механізм, що дозволяє йому повертатися у вихідне положення відразу після того, як кулачок перестав на нього тиснути. Для взаємодії кулачка вала і клапана використовується штовхач. Крім того, зусилля від штовхача передається коромисла: це необхідно для того, щоб при закритті випускного клапана відкривався впускний і навпаки.
В сучасних ДВС стійка робота двигуна внутрішнього згоряння досягається шляхом застосування гидрокомпенсаторов. Ця деталь, яка грунтується свою роботу на ефекті тиску масла, дозволяє підтримувати постійний зазор між кулачком распредвала і штовхачем, що дозволяє домогтися більш стійкої і ефективної роботи двигуна.
У двигуні внутрішнього згоряння деталі рухаються з вкрай високою швидкістю, здійснюючи за одну секунду кілька десятків циклів роботи. Це призводить не тільки до неминучого підвищення робочої температури, а й постійному тертю, яке, в свою чергу, призводить до поступового зносу металу і його стирання.
Для того щоб зробити тертя мінімальним, а знос практично непомітним, в двигун впроваджується система мастила. Роль змащення в ДВС виконує моторне масло, яке має особливі властивості і наділене присадками.
Масло для двигуна піддається спеціальній обробці. В ході такої обробки від сирої нафти відсіваються сторонні домішки, частинки і речовини. За рахунок цього масло виходить чистим і здатне виконувати свої функції максимально повно. Деякі різновиди масел додатково піддаються хімічній обробці при високій температурі, протягом якої рідина доповнюється новими властивостями і характеристиками.
Щоб мастило відбувалася постійно і рівномірно постачала все труться деталі маслом, в двигуні прокладається система каналів. Ці канали розташовуються таким чином, що масло, що циркулює в ДВС, рясно змащує саме ті ділянки, які піддаються найбільш сильному тертю. Це дозволяє знизити температуру металу і збільшити ресурс поршнів, циліндрів та інших складових.
Масло циркулює за рахунок масляного насоса, який є невід'ємною складовою пристрою автомобіля. Насос приводиться в рух від вала двигуна і являє собою дві шестерні, які обертаються назустріч один одному і своїми лопатями проганяють масло в заданому напрямку. Це дозволяє домогтися постійної і рівномірної мастила і справної роботи двигуна в будь-якому експлуатаційному режимі.
охолодження
Як вже було зазначено, двигун працює при високих температурах. Нагрівання викликається не тільки постійним тертям деталей один об одного, а й процесами горіння, які відбуваються в циліндрі і неминуче передають температуру всім іншим металевим деталям.
Для того щоб температура ДВС лишалася незмінною і не досягала критичного порога, в моторі прокладені канали. Через ці канали циркулює охолоджуюча рідина. Ця рідина складається з спирту, який піддається спеціальній обробці і доповнюється присадками і речовинами, які запобігають корозії металу і відновлюють його структуру.
Обробка призводить до того, що рідина не застигає в мороз і не кипить при високій температурі: ці властивості необхідні для того, щоб при температурних перепадах метал не руйнувався і не розтріскувався.
Циркулюючи по каналах, рідина, яка часто є тосолом або антифризом, забирає зайве тепло у двигуна і переносить його разом з собою до радіатора, де енергія успішно розсіюється в навколишнє середовище.
Щоб рух охолоджуючої рідини було постійним, функціонує водяна помпа, яка за допомогою пасової передачі пов'язана з колінчастим валом двигуна і обертається з ним синхронно. Помпа є крильчатку, яка розташовується в корпусі і рухомо закріплюється на поворотній осі. Як тільки двигун приводиться в рух, крильчатка починає переносити рідина від двигуна до радіатора і навпаки, тим самим забезпечуючи постійний теплообмін.
Також система охолодження обладнується термостатом - пристосуванням, яке покликане прискорити прогрів двигуна. Термостат перекриває струм тосола, поки двигун недостатньо прогрівся, і лише потім відкривається і пропускає рідину в канали.
Двигун сучасного автомобіля являє собою складний пристрій, яке включає в себе велику кількість складових елементів і деталей. Проте принцип роботи двигуна внутрішнього згорання залишається досить простим, що дає можливість навіть далекому від автомобілів людині зрозуміти, як він працює і за рахунок чого приводиться в рух.