Двигун внутрішнього згоряння - це такий тип двигуна, у якого паливо запалюється в робочій камері всередині, а не в додаткових зовнішніх носіях. ДВС перетворює тиск від згоряння палива в механічну роботу.
З історії
Перший ДВС був силовим агрегатом Де Ріваза, на ім'я його творця Франсуа де Ріваза, родом з Франції, який сконструював його в 1807 році.
У цьому двигуні вже було іскрове запалювання, він був шатунний, з поршневий системою, тобто, це свого роду прообраз сучасних моторів.
Через 57 років співвітчизник де Ріваза Етьєн Ленуар винайшов вже двотактний агрегат. Цей агрегат мав горизонтальне розташування свого єдиного циліндра, наявний іскровим запалюванням і працював на суміші светильного газу з повітрям. Роботи двигуна внутрішнього згоряння в той час вистачало вже на малогабаритні човна.
Ще через 3 роки конкурентом став німець Ніколаус Отто, дітищем якого став вже чотиритактний атмосферний мотор з вертикальним циліндром. ККД в даному випадку збільшився на 11%, на відміну від ккд двигуна внутрішнього згоряння Ріваза, він став 15-процентним.
Трохи пізніше, в 80-х роках цього ж століття, російський конструктор Огнеслав Костович вперше запустив агрегат карбюраторного типу, а інженери з Німеччини Даймлер і Майбах удосконалили його в полегшений вигляд, який став встановлюватися на мото- і автотехніки.
У 1897 році Рудольф Дизель виводить у світ ДВС по типу займання від стиснення, використовуючи нафту як паливо. Цей вид двигуна став родоначальником дизельних моторів, що використовуються по теперішній час.
види двигунів
- Бензинові мотори карбюраторного типу працюють від палива, змішаного з повітрям. Суміш ця попередньо готується в карбюраторі, далі надходить в циліндр. У ньому суміш стискається, запалюється іскрою від свічки запалювання.
- Інжекторниє двигуни відрізняються тим, що суміш подається безпосередньо від форсунок у впускний колектор. У цього виду є дві системи упорскування - моновприск і розподілене уприскування.
- У дизельному моторі займання відбувається без свічок запалювання. У циліндрі даної системи знаходиться повітря, розігрітий до температури, яка перевищує температуру займання палива. В цей повітря через форсунку подається паливо, і вся суміш запалюється за образом факела.
- Газовий ДВС має принцип теплового циклу, паливом може бути як природний газ, так і вуглеводневий. Газ надходить в редуктор, де тиск його стабілізується в робоче. Потім потрапляє в змішувач, а в підсумку запалюється в циліндрі.
- Газодизельні ДВС працюють за принципом газових, тільки на відміну від них, суміш запалюється НЕ свічкою, а дизельним паливом, уприскування якого відбувається також, як і у звичайного дизельного мотора.
- Роторно-поршневі типи двигунів внутрішнього згоряння принципово відрізняються від інших наявністю ротора, який обертається в камері, яка має форму вісімки. Щоб зрозуміти, що таке ротор, потрібно засвоїти, що в даному випадку ротор виконує роль поршня, ГРМ і колінчастого вала, тобто спеціальний механізм ГРМ тут повністю відсутня. При одному обороті відбувається відразу три робочих циклу, що можна порівняти з роботою двигуна з шістьма циліндрами.
Принцип роботи
В даний час переважає чотиритактний принцип роботи двигуна внутрішнього згорання. Це пояснюється тим, що поршень в циліндрі проходить чотири рази - вгору і вниз однаково по два.
Як працює двигун внутрішнього згоряння:
- Перший такт - поршень при русі вниз втягує паливну суміш. При цьому клапан впускання знаходиться у відкритому вигляді.
- Після досягнення поршнем нижнього рівня, він рухається вгору, стискаючи горючу суміш, яка, в свою чергу, приймає обсяг камери згоряння. Цей етап, включений в принцип роботи двигуна внутрішнього згорання, є другим за рахунком. Клапани, при цьому, знаходяться в закритому вигляді, і чим щільніше, тим якісніше відбувається стиснення.
- У третій такт включається система запалювання, так як тут відбувається займання паливної суміші. У призначенні роботи двигуна він називається «робочим», так як при цьому починається процес приводу в роботу агрегату. Поршень від вибуху палива починає рух вниз. Як і в другому такті, клапани знаходяться в закритому стані.
- Завершальний такт - четвертий, випускний, який дає зрозуміти, що таке завершення повного циклу. Поршень через випускний клапан позбавляється від відпрацьованих газів циліндра. Потім все циклічно повторюється знову, зрозуміти, як працює двигун внутрішнього згоряння, можна представивши циклічність роботи годин.
пристрій ДВС
Пристрій двигуна внутрішнього згоряння логічно розглядати з поршня, так як він є основним елементом роботи. Він являє собою своєрідний «стакан» з порожньою порожниною всередині.
Поршень має прорізи, в яких фіксуються кільця. Відповідають ці самі кільця за те, щоб горюча суміш не виходила під поршень (компресійний), а так само за те, щоб масло не попадало в простір над самим поршнем (маслос'емноє).
Порядок роботи
- При попаданні всередину циліндра паливної суміші, поршень проходить чотири вищеописаних такту, і зворотно-поступальний рух поршня приводить в рух вал.
- Подальший порядок роботи двигуна наступний: верхня частина шатуна закріплена на пальці, який знаходиться всередині спідниці поршня. Кривошип клонували фіксує шатун. Поршень, при русі, обертає колінвал і останній, свого часу, передає крутний момент системі трансмісії, звідти на систему шестерень і далі до ведучих коліс. У пристрої двигунів автомобілів із заднім приводом посередником до коліс виступає ще і карданний вал.
конструкція ДВС
Газорозподільний механізм (ГРМ) в пристрої двигуна внутрішнього згоряння відповідає за впорскування палива, а так само за випуск газів.
Механізм ГРМ складається з верхньоклапанної і ніжнеклапанний, може бути двох видів - пасової або ланцюгової.
Шатун найчастіше виготовляється зі сталі шляхом штампування або кування. Є види шатунів, виготовлені з титану. Шатун передає зусилля поршня коленвалу.
Колінвал з чавуну або зі сталі являє собою набір корінних і шатунних шийок. Усередині цих шийок є отвори, що відповідають за подачу масла під тиском.
Принцип роботи кривошипно-шатунного механізму в двигунах внутрішнього згоряння полягає в перетворенні рухів поршня в руху клонували.
Головка блоку циліндрів (ГБЦ), більшості двигунів внутрішнього згоряння, як і блок циліндрів, найчастіше виготовляється з чавуну і рідше з різних сплавів алюмінію. У ГБЦ знаходяться камери згоряння, канали впуску - випуску, отвори свічок. Між блоком циліндрів і ГБЦ знаходиться прокладка, що забезпечує повну герметичність їх з'єднання.
У систему мастила, яку включає в себе двигун внутрішнього згоряння, входить піддон картера, маслозаборнік, маслонасосів, масляний фільтр і масляний радіатор. Все це пов'язано каналами і складними магістралями. Система мастила відповідає не тільки за зменшення тертя між деталями двигуна, але і за їх охолодження, а також за зменшення корозії і зносу, збільшує ресурс ДВС.
Пристрій двигуна, в залежності від його виду, типу, країни виробника, може бути будь-чим доповнена або, навпаки, можуть бути відсутні якісь елементи з огляду на старіння окремих моделей, але загальна будова двигуна залишається незмінним так само, як і стандартний принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння.
додаткові агрегати
Само собою, двигун внутрішнього згоряння не може існувати як окремий орган без додаткових агрегатів, які забезпечують його роботу. Система запуску розкручує мотор, призводить його в робочий стан. Існують різні принципи роботи запуску в залежності від типу двигуна: стартерний, пневматичний і мускульний.
Трансмісія дозволяє розвинути потужність при вузькому діапазоні оборотів. Система харчування забезпечує ДВС двигун малим електрикою. У неї входить акумуляторна батарея та генератор, що забезпечує постійний потік електрики і заряд АКБ.
Вихлопна система забезпечує випуск газів. У будь-який пристрій двигуна автомобіля входять: випускний колектор, який збирає гази в єдину трубу, каталітичний конвертер, який знижує токсичність газів шляхом відновлення оксиду азоту і використовує утворився кисень, щоб допалити шкідливі речовини.
Глушник в цій системі є для того, щоб зменшити виходить з мотора шум. Двигуни внутрішнього згоряння сучасних автомобілів повинні відповідати встановленим законом нормам.
Тип палива
Слід пам'ятати і про октанове число палива, яке використовують двигуни внутрішнього згоряння різних типів.
Чим вище октанове число палива - тим більше ступінь стиснення, що призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії двигуна внутрішнього згоряння.
Але існують і такі двигуни, для яких збільшення октанового числа вище покладеного заводом виробником, призведе до передчасної поломки. Це може статися шляхом прогорання поршнів, руйнування кілець, закопчений камер згоряння.
Заводом передбачено своє мінімальне і максимальне октанове число, яке вимагає двигун внутрішнього згоряння.
Тюнінг
Любителі збільшити потужність роботи двигунів внутрішнього згоряння часто встановлюють (якщо це не передбачено заводом виробником) різного роду турбіни або компресори.
Компресор на холостих обертах видає невелику потужність, при цьому тримає стабільні обороти. Турбіна ж, навпаки, вичавлює максимальну потужність при її включенні.
Установка тих чи інших агрегатів вимагає консультації з майстрами, які мають досвід роботи у вузькому напрямку, оскільки ремонт, заміна агрегатів, або ж доповнення двигуна внутрішнього згоряння додатковими опціями - це відхилення від призначення роботи двигуна і зменшують ресурс ДВС, а неправильні дії можуть призвести до незворотних наслідків, тобто робота двигуна внутрішнього згоряння може бути назавжди закінчена.
