С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Как работает двигатель бензиновый

Как работает двигатель бензиновый


Бензиновый двигатель, устройство и принцип работы

Современный бензиновый двигатель входит в класс агрегатов внутреннего сгорания, где поджигание смеси происходит непосредственно в цилиндрах с помощью искры, образуемой электричеством. Мощность таких моторов регулируется подачей воздуха с помощью дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка карбюраторных автомобилей, регулирует объем подаваемой смеси в камеру сгорания. Все управление происходит напрямую от педали акселератора. Во всех современных автомобилях, выпускаемых последние годы, механическое управление заслонкой сменили на электронное. При нажатии на газ потенциометр подает сигнал на электронный блок управления, который, в свою очередь, управляет электродвигателем для перемещения заслонки.

Четырёхтактный двигатель

Как классифицируют бензиновые агрегаты?

Каждый бензиновый двигатель проходит классификацию по следующим параметрам:

  • Способу смесеобразования;
  • Количеству тактов;
  • Числу цилиндров;
  • Способу охлаждения;
  • Расположению цилиндров;
  • Типу смазки;
  • Виду применяемого топлива;
  • Степени сжатия;
  • Частоте вращения;
  • Назначению;
  • Способу подачи воздуха и горючей смеси.

Каждый современный автомобиль с бензиновым двигателем, для подготовки горючей смеси использует карбюратор либо инжектор.

Двигателя бывают двухтактные и четырехтактные. Двухтактные при своих небольших размерах выдают больше мощности, но проигрывают по КПД. Поэтому для экономичности, четырехтактные двигатели используют на всех транспортных средствах, кроме мотоциклов.

Двигатель на бензине может быть одноцилиндровым, двухцилиндровым или многоцилиндровым. По их расположению двигателя бывают: рядными, V-образными, оппозитными и звездообразными. Устройство охлаждения используется жидкостное или воздушное.

Смазка происходит смешанным и раздельным типом. При смешанном, в топливо добавляется масло для бензиновых двигателей, тогда как в раздельном типе, масло заливается только в картер.

На многих автомобилях используют атмосферные двигателя, работа которых заключается в подаче горючей смеси до камеры сгорания, с помощью всасывающего хода поршня. Но есть еще и двигателя с наддувом. Они оборудованы турбокомпрессором, который создает давление для подачи горючей смеси в цилиндр. Благодаря наддуву, бензиновый двигатель получает дополнительную мощность и значительную экономию топлива.

Как происходит рабочий цикл четырехтактных и двухтактных агрегатов?

Полный рабочий цикл проходит за четыре такта:

  • Впуск;
  • Сжатие;
  • Рабочий ход;
  • Выпуск.

Рабочий цикл двухтактного двигателя происходит за один оборот коленчатого вала и включает в себя только два такта: сжатие и рабочий ход. Благодаря этому, бензиновый двигатель получает в 1,5 раза большую мощность при таком же объеме.

Основные преимущества 4-тактных агрегатов: большой ресурс; экономичность; меньший шум и выброс вредных веществ; отсутствие потребности добавления масла в топливо. Масло для бензиновых двигателей подбирается по классификациям в зависимости от его износа.

Отличия карбюраторных моторов от инжекторных

Инжекторный мотор

Работа карбюраторного мотора зависит от точного смешивания топлива подаваемого в карбюратор с воздухом.

Устройство инжекторного двигателя значительно отличается. Его работа зависит напрямую от форсунок, подающих топливо под давлением. За правильную дозировку отвечает электронный блок управления.

Массовое производство инжекторов для бензинового мотора, началось после повышения норм по выбросу вредных веществ. Благодаря точному впрыску топлива, за который отвечает программа ЭБУ, получилось достичь постоянства выхлопных газов. А стабильная работа двигателя с помощью катализатора помогла значительно уменьшить его шум.

Устройство системы зажигания бензинового мотора бывает бесконтактным, микропроцессорным или контактным. Бензиновый двигатель с контактной системой включает в себя:

  • Прерыватель-распределитель;
  • Катушку;
  • Выключатель зажигания;
  • Свечи.

Катушка зажигания

Работа бензинового агрегата с бесконтактной системой, зависит от того же оборудования, за исключением индукционного датчика, используемого вместо прерывателя. Устройство микропроцессорной системы зажигания оборудовано: датчиком положения коленчатого вала, блоком управления, коммутатором, катушками, свечами, датчиком температуры бензинового мотора. Стабильная работа инжекторного агрегата была достигнута при помощи добавленного датчика положения заслонки и датчика расхода воздуха.

Специфические особенности современных моторов

Долговечная работа любого мотора зависит от его надежности. Поэтому для достижения максимальной надежности, было принято использовать индивидуальную катушку зажигания для каждой свечи отдельно. Этого правила поддерживаются как при сборке советских автомобилей, так и при комплектации современных японских агрегатов.

Последнее время, приняли использовать на один цилиндр по 2 клапана на впуск и выпуск. Раньше их было по одному, но за счет увеличения площади отверстий в головках, большой клапан перестал справляться со своевременным закрытием отверстия до начала следующего цикла. Эти изменения сразу сказались, и работа мотора стала нестабильной.

За точное управление дроссельной заслонкой стал отвечать электропривод вместо привычного тросика ведущего от педали акселератора. После появления электропривода, автомобили начали оснащать функцией «Cruise Control», которая очень полезна для дальних дистанций.

Среди систем, которые остались неизменными для большинства двигателей является:

  • Охладительная система;
  • Система выпуска отработанных газов;
  • Система запуска двигателя.

Система охлаждения обычно применяется смешанная. За выпуск отработанных газов в атмосферу отвечает выпускной коллектор на пару с каталитическим конвертером и глушителем. Смазка всех современных автомобилей не имеет отдельного маслоблока и происходит за счет залитого через клапанную крышку масла, прямо в мотор. Запуск агрегата происходит с помощью стартера, который питается от аккумулятора.

Вам понравилась статья? Она была полезной?

Похожие статьи:

Как работает бензиновый двигатель

Преимущества бензинового двигателя связаны с тем, что бензин является легковоспламеняющимся веществом, и это его свойство используется для того, чтобы обеспечить генерацию механической энергии. Основной принцип работы бензинового двигателя очень упрощенно иллюстрируется функциональной схемой. Бензин смешивается с воздухом в карбюраторе так, чтобы образовался бензино-воздушный «туман» (смесь). Эта смесь впрыскивается в закрытый цилиндр, в котором находится подвижный поршень. Электрическая искра от свечи зажигания воспламеняет смесь, вызывая мини взрыв, что приводит к сильному расширению продуктов сгорания в цилиндре, вследствие чего поршень опускается. Искра и вызванный ею мини-взрыв называются зажиганием. Поршень соединен с вращающимся коленчатым валом с помощью шатуна и подшипников. Конец шатуна, соединенный с поршнем, движется вниз в результате опускания поршня, а другой конец шатуна, соединенный с коленчатым валом, заставляет его начать вращение. Узел шатун -коленчатый вал обладает крутящим моментом, поэтому даже после того, как цилиндр и шатун достигли нижней точки, вал продолжает вращение, увлекая за собой соединенный с ним конец шатуна, который в результате описывает полный оборот. При этом конец шатуна, соединенный с поршнем, толкает его вверх, в результате чего поршень поднимается в цилиндре обратно в верхнее положение. Каждое движение поршня вверх или вниз называется тактом. Когда поршень находится возле верхнего положения в каждом цикле возвратно-поступательного движения, снова бензино-воздушная смесь впрыскиваются в цилиндр, и в этот самый момент очередная искра поджигает их. В двухтактном двигателе зажигание происходит каждый раз, когда поршень поднимается в верхнее положение, поэтому двум ходам поршня (вниз-вверх) соответствует одно зажигание. В четырехтактном двигателе зажигание происходит через раз, так что одно зажигание соответствует четырем ходам поршня (вниз-вверх и снова вниз-вверх).

Если впрыск бензино-воздушной смеси и ее воспламенение происходят ритмично и если во времени повторяются согласованно все описанные действия, то коленчатый вал вращается с достаточным крутящим моментом для того, чтобы с помощью редуктора или ременной передачи заставить вращаться колесо, пропеллер, вал электрического генератора или другое вращающееся устройство. Согласованный временной цикл важен для того, чтобы двигатель работал с оптимальным коэффициентом полезного действия. В двигателях коэффициент полезного действия — это отношение реальной механической энергии на выходе к полной потенциальной энергии, полученной от сжигания топлива. Нарушение временного цикла уменьшает коэффициент полезного действия и может привести к возрастанию механического напряжения в деталях двигателя. Но это; в конечном счете, может стать причиной его поломки.

Большинство двигателей внутреннего сгорания имеют более одного цилиндра. Такты чередуются друг за другом со сдвигом во времени, чтобы обеспечить более плавную работу двигателя, чем это происходит при использовании одного цилиндра. Поэтому созданы двухцилиндровые, четырехцилиндровые, шестицилиндровые и восьмицилиндровые двигатели. Вы можете услышать и о двигателях с более чем восемью цилиндрами. Вообще говоря, с увеличением числа цилиндров растет и механическая энергия, которую может вырабатывать двигатель внутреннего сгорания.

Описание бензинового двигателя

2237 Просмотров

Современный человек не представляет своей жизни без техники. Действительно, ручной труд уже давно заменен на машинный, а эра полной автоматизации не заставит долго себя ждать. Одной из главных и основных составляющих любой подвижной техники является двигатель, который работает как от электричества, так и различных видов топлива. Сегодня мы расскажем о том, из каких деталей состоит бензиновый двигатель внутреннего сгорания, о его принципе действия и особенностях.

Механическая составляющая

Изобретение первого двигателя внутреннего сгорания малых оборотов ознаменовано именем Августа Отто. То, что ему удалось спроектировать, так же, как и сейчас, работало за счет расширения газов при достижении высокой температуры, но не обладало высокой надежностью. Двигатель имел мало деталей и составляющих, а потому принцип его работы оставался достаточно простым.

Современные бензиновые двигатели четырехтактных и двухтактных типов значительно усовершенствованы по сравнению с тем, что было изобретено в прошлом столетии, и имеют сложное описание. Они имеют меньший расход топлива, большую степень сжатия газов и, наконец куда больший ресурс работы и надежность.

Начнем с рассмотрения механики современного ДВС автомобиля и деталей, которые составляют общий механизм и заставляют его работать. В основе двигателя, устанавливаемого на бензиновые машины, лежит такая деталь, как цилиндр. Он представляет из себя металлическую емкость небольшого объема, выполненную из закаленной стали и предназначенную для удержания газов.

Принцип работы этой детали в том, что здесь осуществляется сжатие газов до достаточно высокой степени и их сгорание при высоких температурах. Применение специальных сплавов позволяет достигать улучшенных динамических характеристик, большей долговечности и ресурса.

Цилиндр высокой степени сжатия также имеет в себе несколько деталей, принцип действия которой заключается в горении смеси топлива ее расширении при резком повышении температуры. Так, перемещаясь, поршень при очередном обороте приводит в движение кривошатунный механизм, распределительный и коленчатый вал.

Распределительный вал представляет собой металлическую деталь, выполненную в виде соединенного друг с другом набора кулачков. Принцип действия у валов четырехтактного и двухтактного двигателей одинаков, а различие состоит лишь в количестве самих кулачков и количестве производимых оборотов.

Распределительный клапан приводится в действие самим двигателем при помощи ременной передачи. Таким образом, частота вращения напрямую зависит от выбранного количества оборотов. Задача данной детали в том, чтобы постоянно воздействовать на клапана, осуществлять их своевременное открытие для выпуска выхлопных газов и обеспечение своевременного поступления смеси. Клапаны соединены друг с другом при помощи коромысла, поэтому распределительный вал достаточно быстро сменяет открытие впускных и выпускных форсунок.

Коленчатый вал автомобиля соединяется с карданным и при вращении передает крутящий момент, возникающий при высокой степени сжатия топлива и газов, ведущим колесам, совершающим очередной оборот. Отработавшая смесь тут же отправляется в выхлопную систему Коленвал соединен одновременно со всеми шатунами и осуществляет работу параллельно. Этот принцип действия сохранен как на двухтактных, так и четырехтактных двигателях, и распространен на все современные типы ДВС.

Итак, обобщим механику современного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Когда происходит впрыск топлива через клапан и систему форсунок, смесь загорается и достигает своей максимальной степени сжатия, увеличивая количество оборотов. После этого выхлопные газы через выпускные форсунки попадают в выпускной коллектор и отправляются в атмосферу, а новая порция смеси через ту же систему форсунок опять подается в цилиндр.

При этом открытием клапанов занимается распределительный вал за счет системы повернутых друг относительно друга на определенный угол кулачков, которые впускают свежую смесь и выпускают сгоревшую в выхлопную систему. Передает крутящий момент на колеса коленчатый вал, получающий свою энергию от шатунов, приводимых в движение и совершающих обороты за счет высокой степени сжатия газов.

Приготовление смеси

Высокая температура, при которой достигается высокая степень сжатия, а также высокая частота вращения обоих валов, приводит к тому, что подавать свежую смесь в цилиндры необходимо достаточно оперативно. Кроме того, при должных характеристиках сама смесь должна приготавливаться в точно выверенных пропорциях, которые изменяются динамически при изменении режима работы четырехтактного или двухтактного ДВС.

Функцией приготовления смеси, или газа низкой температуры, в современных двигателях внутреннего сгорания занимается карбюратор, инжектор или система форсунок с электронным управлением. Карбюратор состоит из системы двух камер. При вращении коленчатого вала посредством ременной передачи приводится в действие бензонасос. Бензонасос осуществляет впрыск топлива через систему форсунок, называемую жиклерами.

Жиклеры, или форсунки, равномерно распределяют топливо в камере при впрыске. При этом по другой системе форсунок подается воздух, прошедший фильтрацию. Количество топлива и кислорода в пропорции изменяется вручную, при помощи специальной выдвижной клавиши, расположенной в салоне.

Карбюратор жестко привязан к приводу педали акселератора, поэтому при полном нажатии на педаль две заслонки открываются полностью, обеспечивая максимальную частоту вращения.

Еще одной системой, которая широко применяется на современных автомобилях, является инжектор. Если судить по отечественному автопрому, то первые подобные модели двигателей были использованы на ВАЗ 2106 последнего поколения и более молодых представителях линейки с усовершенствованной впускной и выхлопной системами.

Инжектор автомобиля устроен куда более сложно, чем карбюратор. Тем не менее, такая система впрыска близка к совершенству, поскольку решает большинство проблем карбюраторных четырехтактных и двухтактных двигателей. Так, при инжекторе больше не нужно вручную регулировать качество смеси топлива и воздуха, здесь все происходит автоматически. В этой же связи больше не возникает риска залить свечи или не завести машину в мороз. Смесь подбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность впуска.

Работу системы впрыска обеспечивает электромотор. Система управления электромотором постоянно получает данные о степени сжатия, температуре, частоте вращения валов и прочих жизненно важных характеристиках. Благодаря этой системе, на впрыск подается тщательно выверенная пропорция, благодаря чему удается достичь отличных характеристик.

Система непосредственного впрыска подает готовую смесь высокой степени сжатия в форсунки без каких-либо промежуточных инстанций. Здесь функционирует система электронных плат, которая постоянно следит за показателями четырехтактного мотора при вращении валов. Эта система применяется на всех современных двигателях, и большинство производителей пытаются перейти именно на такой принцип действия.

Зажигание

Еще один момент, который крайне важен при обсуждении двигателей внутреннего сгорания — это система зажигания. Благодаря ей, в двухтактном и четырехтактном двигателе постоянно происходит розжиг готовой смеси, что приводит к ее воспламенению, расширению и приведению в движение составных деталей, что нашло широкое применение в автомобильной промышленности.

Система зажигания современного автомобиля представляет собой достаточно сложную конструкцию, но тем не менее, понять принцип ее действия может даже новичок.

Так, в основе системы зажигания лежит аккумуляторная батарея. Именно с нее подается начальный импульс, который посредством определенной цепочки устройств усиливается и подается в цилиндр в виде искры.

Поступающий с аккумулятора автомобиля ток подается по проводам на стартер и катушку зажигания. Стартер обеспечивает вращение двигателя и впрыск свежей смеси, а ток, поступающий на катушку, усиливается в несколько раз. Таким образом, ток номиналом в 12 вольт проходит через классический трансформатор, дополнительно стабилизируется и усиливается, что позволяет произвести искру достаточной мощности.

После катушки зажигания по высоковольтным проводам ток поступает на распределитель-прерыватель. Это устройство предназначено для того, чтобы при вращении перераспределять ток зажигания между четырьмя цилиндрами, в зависимости от того, на каких из них на данный момент происходит впрыск смеси.

Усиленный ток распределяется между четырьмя мощными электродами, называемыми свечами зажигания. Таким образом, происходит старт двигателя автомобиля. Затем стартер перестает функционировать, и система переходит на питание от генератора, который обеспечивает заряд АКБ и постоянную искру на свечах.

Бензиновый двигатель современных автомоделей представляет собой достаточно сложное устройство, обладающее оптимальными характеристиками и высокой надежностью. Зная принципы его построения, несложно разобраться и в устройстве собственного автомобиля. Это позволит своевременно выявлять возникающие неполадки и производить несложный ремонт своими руками, что сэкономит уйму времени и средств.

Бензиновый двигатель — устройство и работа

Двигатели внутреннего сгорания появились в начале IX века, заменив своего предшественника – паровой двигатель.  По сей день двигатели внутреннего сгорания пользуются большой популярностью и широко распространены в современном автомобильном производстве. Итак, рассмотрим принцип действия двигателя. Двигатели внутреннего сгорания основаны на преобразовании химической и тепловой энергии топлива, сгораемого в рабочей части двигателя, в механическую энергию, которая в последующем приводит автомобиль в движение. К основным видам двигателей внутреннего сгорания, которые получили наибольшее распространение в автомобильном производстве, относятся: бензиновые двигатели и дизельные двигатели. Как можно понять из названия вида двигателя, питание их осуществляется, соответственно, бензином или дизельным топливом.

У каждого из двигателей данных видов имеются свои особенности, а так же недостатки и преимущества относительно друг друга.

Бензиновые двигатели

Бензиновые двигатели пользуются большой популярностью среди легковых автомобилей, благодаря удобству эксплуатации, низкому уровню шума, а так же большей удельной мощности объема, по отношению к дизельным двигателям. Бензиновые двигатели работают на жидком топливе (бензин), зажигание которого осуществляется принудительным способом, то есть при помощи зажигательной свечи.

Принцип его работы основывается на четырех тактах:

  1. Первый такт – впрыск топлива в рабочую часть.
  2. Второй такт – сжатие горючей смеси поршнем двигателя.
  3. Третий такт – возгорание горючей смеси, движение поршня вместе с КШМ вниз (рабочий ход).
  4. Четвертый такт – выпуск отработанного продукта (выхлопных газов).

Бензиновые двигатели в зависимости от типа системы питания делятся на следующие виды:

  • Карбюраторный двигатель. В двигателе данного вида смешивание топлива с воздухом осуществляется в карбюраторе и затем только подается через впускные трубопроводы в рабочую часть двигателя. Выпуск двигателей данного типа уменьшается с каждым годом, в связи с несоответствием требованиям современных экологических норм к чистоте выхлопных газов и низкому уровню экономичности потребления топлива;
  • Инжекторный двигатель. В данном двигателе подача топлива осуществляется при помощи одного или нескольких инжекторов, по-другому называемых форсунками. Впрыск топлива может осуществлять в центральную часть трубопровода при помощи одного инжектора — такой вид называется прямым впрыском. Или же непосредственно перед каждым клапаном отдельного цилиндра при помощи нескольких инжекторов – такой вид впрыска называется распределенным.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели так же основаны на том же принципе, что и бензиновые, но имеют отличие лишь в том, что возгорание топлива (дизеля) происходит не от искры, а от высокой температуры, которая достигается путем сжатия. В зависимости от вида камеры сгорания дизельные двигатели бывают двух типов:

  • с распределенной камерой сгорания;
  • с нераспределенной камерой сгорания.

Преимущества и недостатки бензинового и дизельного двигателя

Если судить о преимуществах и недостатках бензинового и дизельного двигателя, то можно сразу сказать, что каждый из этих видов имеет свои плюсы и минусы, по которым нельзя назвать один двигатель лучше другого. И поэтому выбор одного из варианта двигателя зависит от конкретных потребностей и предпочтений автолюбителя. Итак, рассмотрим отдельно основные плюсы и минусы каждого из двигателей: К основным плюсам бензинового двигателя относительно дизельного можно отнести более удобную эксплуатацию – не требует перехода на зимнее топливо, более низкий уровень шума, большую экологичность, а так же большую удельную мощность объема, то есть достижение большей мощности при малых объемах двигателя.

Рассуждая о плюсах дизельного двигателя можно выделить его экономичность, которая достигается за счет более низкой цены на дизель, относительно бензина и более низкого потребления топлива. Нельзя не отметить, что к плюсам двигателя этого вида можно отнести более высокий крутящий момент, чем у бензинового двигателя, что очень полезно для грузовых автомобилей. А так же меньшую пожароопасность, благодаря тому, что дизельное топливо подвержено меньшей способности к возгоранию.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости