Який пристрій у бензиновому двигуні внутрішнього згоряння. Бензинові силові агрегати Покрокова схема функціонування

Цикл роботи двигуна замкнутий. Можлива організація роботи ДВЗ з кривошипно-шатунним механізмом за двома та чотиритактними циклами. Але переважна більшість автомобільних двигунів внутрішнього згорянняпрацює за чотиритактним циклом. Розглянемо, як відбувається ця робота.

Але для початку трохи термінології

Колінчастий вал обертається. З'єднаний з ним поршень здійснює в циліндрі рух вгору - вниз. Останні положення поршня в циліндрі називають мертвими точками. Це верхня мертва точка (скорочено ВМТ) та нижня мертва точка (НМТ).

Побудувавши робочу систему дизельного двигуна в системі координат тиску та об'єму, ми помічаємо наступні перетворення, залежно від чотирьох ходів двигуна. Схема роботи дизельного мотора. Дизельні двигуни з роздільними камерами згоряння Паливний струмінь впорскується у відсік окремо від камери згоряння в циліндрі.

Таким чином, під час стиснення в окремій камері, де відбувається ін'єкція, утворюється сильний вихор, який збільшує швидкість горіння. Той же вихор створює круговий рух повітря в циліндрі, сприятливий для швидкого та рівномірного розширення фронту полум'я. Завдяки цьому руху забезпечується, що паливо, що спалюється у вихровій камері, наводиться в циліндр.

Переміщення поршня від крайнього становища до іншого називається тактом. Отже у чотиритактного двигуна цикл роботи виконується за чотири рухи поршня вгору-вниз, що відповідає двом обертам колінчастого валу.

Якщо помножити площу торця (днища) поршня на відстань між ВМТ і НМТ отримаємо так званий робочий об'єм циліндра, що позначається Vh.

Спалювання починається у вторинній камері, генеруючи зворотний струм в основній камері згоряння та сприяє процесу згоряння. Загальною особливістю дизельних дизелів з дизельним двигуном є більш плавна робота через більш низького тискуу циліндрі двигуна. Недоліком є необхідність встановлення лампи розжарювання в окремій камері, яка використовується для холодного охолодження.

Дизельні двигуни з незгорілою камерою згоряння паливо впорскується безпосередньо в камеру згоряння. Щоб забезпечити гарне згоряння, необхідно збільшити рух повітря у циліндрі. Це відбувається або за допомогою екранного клапана, або з відповідними формами згоряння камери, виконаної в головці поршня. У першому випадку паливо впорскується майже перпендикулярно до напрямку руху повітря, що призводить до скорочення питомої витрати палива при високих навантаженнях. В іншому випадку паливо впорскується безпосередньо на стінку приміщення та утворює плівку, де вона швидко випаровується.

Якщо помножити робочий об'єм циліндра на кількість циліндрів у двигуні виходить цей робочий об'єм двигуна. Ця цифра у літрах завжди фігурує серед технічних параметрів автомобіля. Багато автовиробники гордо виносять цю цифру на шильдик, розташовуючи його на задній частині автомобіля (часто цифру прибріхують).

В даний час використовуються різні системи генерації дизельних двигунів. Найбільш використовується наддув, попередньо стискаючи повітря, введений в циліндр за допомогою повітряного компресора. Процес заснований на використанні енергії вихлопних газів із циліндра в турбіні. Турбіна працює на нагнітачі, з'єднаному з газом, і працює на тому самому валу, який стискає повітря перед всмоктуванням в циліндр.

Дизельний двигун відрізняється від Отто тільки горіння при постійному обсязі, а не при постійному тиску. Більшість дизельних двигунів також 4-тактні, але працюють по-різному. Перше повітря всмоктується, а чи не дизельний. Під час 2 повітря нагрівається стисненням приблизно до 440 градусів Цельсія. Після цього дизель впорскується, що займається через високу температуру повітря. Час 4 такий самий, як двигун Отто.

Цифра, що вказує на робочий об'єм двигуна

Об'єм над поршнем, коли він завмер у ВМТ, називають об'ємом камери згоряння (Vс). Саме в цьому обсязі починається горіння суміші парів палива та повітря. Сума об'єму камери згоряння та робочого об'єму циліндра називається повним об'ємом циліндра: Va = Vh + Vс.

Вихід дизельного двигуна набагато вищий, ніж у двигуна Отто, і сьогодні він становить трохи більше ніж 40%. Переваги та недоліки 4-тактного дизельного двигуна. 4-тактні дизельні двигуни мають набагато кращу продуктивність, ніж бензин. Проте дизель має свої недоліки. Деякі дизельні двигуни мають лампочки розжарювання, тому що при низьких температурах повітря в циліндрах не може нагріватися досить сильно, щоб дизель міг спалахнути.

Важливі кроки у розвитку дизельних двигунів. Поява першого механічного ін'єкційного пристрою, який замінив систему пневматичного упорскування, що дозволило використовувати дизельний двигун в автомобілях.

Наступний важливий параметрдвигуна, це геометричний ступінь стиснення. Позначається ε. Вона показує, скільки разів змінюється обсяг над поршнем, що він переміщається від НМТ до ВМТ, ε = Va/Vc. Чим більше ε, тим вище температура та тиск у суміші газів над поршнем при наближенні його до ВМТ. Підвищення ступеня стиснення робить двигун економічнішим і збільшує його потужність.

Але величина залежить від палива, на яке розрахований двигун. Для двигуна, що працює на бензині ε = 6 – 10, для газових ε = 7 – 9, для дизельних ε = 15 – 20. Звідси видно, чому бензиновий двигун легко переобладнати для роботи на газі. Таке високе значення ε необхідно для того, щоб забезпечити самозаймання палива.

Ну а тепер безпосередньо про робочий цикл

Перший тактциклу зветься «впуск». Поршень рухається від ВМТ до НМТ. Впускний клапан відкритий, і через нього в циліндр надходять пари бензину змішані з повітрям, так звана (дизельний двигун – чисте повітря).

Другий такт – стиск. Клапани закриті. Поршень рухається від НМТ до ВМТ, робоча суміш (горюча суміш та залишки продуктів горіння від попереднього циклу) стискається. Коли поршень наближається до ВМТ, у бензинових двигунів між контактами проскакує електрична іскра для запалювання суміші.

Чому іскра подається не до ВМТ, а раніше?

Справа в тому, що перед початком горіння повинні пройти реакції, які готують суміш до горіння. Інтенсивне горіння суміші повинне розпочатися тільки коли поршень досягне ВМТ. Час на підготовчі реакції завжди однаковий, а швидкість переміщення поршня змінюється за зміни обертів колінчастого валу. Тому доводиться змінювати момент подачі іскри, змінювати так званий «кут випередження запалення».

Змінюється кут випередження запалення

У дизельних двигунів при наближенні поршня до ВМТ через спеціальну форсунку надпоршневий простір під високим тиском впорскується паливо. Поки поршень дійде до ВМТ, паливо має випаруватися, перемішатися з повітрям, приготуватися до горіння і почати горіти, коли поршень опиниться у ВМТ.

Час на підготовку також постійний, тому на високих оборотах паливо впорскується раніше. Змінюється так званий «кут випередження упорскування».

Третій такт – робочий хід. Клапани закриті. Суміш інтенсивно горить, її тиск і температура різко підвищуються. Під впливом тиску поршень рухається від ВМТ до НМТ і підштовхує колінчастий вал, підживлюючи його енергією.

Четвертий такт – випуск. Випускний клапан відкрито. Поршень рухається від НМТ до ВМТ, і відпрацьовані гази видавлюються з циліндра.

Цикл закінчився і починається наступний. Слід зазначити, що підживлення енергією колінчастого валу відбувається лише під час такту робочого ходу. Під час решти тактів поршень переміщається (так звані насосні ходи) за рахунок енергії, накопиченої колінчастим валомвід попередніх робітничих циклів.

Як працює двигун внутрішнього згоряння - відео:

Тобто протягом двох обертів колінчастого валу підживлення його енергією відбувається лише півоберта. Це одна із причин невисокого коефіцієнта корисної дії чотиритактних двигунів.

(Двигун внутрішнього згоряння) є тепловою машиною і працює за принципом спалювання суміші палива і повітря в камері згоряння. Головним завданням такого пристрою є перетворення енергії згоряння паливного заряду в механічну корисну роботу.

Незважаючи на загальний принцип дії, сьогодні існує велика кількість агрегатів, які суттєво відрізняються один від одного завдяки низці індивідуальних конструктивних особливостей. У цій статті ми поговоримо про те, які бувають двигуни внутрішнього згоряння, а також у чому полягають їхні головні особливості та відмінності.

Типи двигунів внутрішнього згоряння

Почнемо з того, що ДВС може бути двотактним та чотиритактним. Що стосується автомобільних моторів, зазначені чотиритактні агрегати. Такти роботи двигуна є:

впуск паливно-повітряної суміші або повітря (що залежить від типу ДВЗ);
стиснення суміші пального та повітря;
згоряння паливного заряду та робочий хід;
випуск із камери згоряння відпрацьованих газів;

За таким принципом працюють як бензинові, так і дизельні поршневі мотори, які знайшли широке застосування в автомобілях та іншій техніці. Також варто згадати і те, в яких газове паливо спалюється аналогічно дизпаливу або бензину.

Бензинові силові агрегати

Така система живлення, особливо розподілене впорскування, дозволяє збільшити потужність мотора, при цьому досягається паливна економічність і відбувається зниження токсичності газів, що відпрацювали. Це стало можливим завдяки точному дозування палива, що подається під керуванням ( електронна системакерування двигуном).

Подальший розвиток систем паливоподачі призвело до появи моторів з прямим (безпосереднім) упорскуванням. Головною їхньою відмінністю від попередників є те, що повітря та паливо подається в камеру згоряння окремо. Інакше кажучи, форсунка встановлюється над впускними клапанами, а монтується у циліндр.

Подібне рішення дозволяє подавати паливо безпосередньо, причому сама подача розділена на кілька етапів (підприскування). В результаті вдається досягти максимально ефективного та повноцінного згоряння паливного заряду, двигун отримує можливість працювати на бідній суміші (наприклад, мотори сімейства GDI), падає витрата палива, знижується токсичність вихлопу тощо.

Дизельні мотори

Працює на дизпаливі, а також значною мірою відрізняється від бензинового. Основна відмінність полягає у відсутності іскрової системи запалення. Займання суміші палива та повітря в дизелі походить від стиснення.

Якщо просто, спочатку в циліндрах стискається повітря, яке сильно нагрівається. В останній момент відбувається упорскування прямо в камеру згоряння, після чого нагріта і сильно стиснута суміш займається самостійно.

Якщо порівнювати дизельні та бензинові ДВС, дизель відрізняється вищою економічністю, кращим ККД та максимумом, який доступний на низьких оборотах. З урахуванням того, що дизелі розвивають більше тяги при менших оборотах колінвала, на практиці такий мотор не потрібно «крутити» на старті, а також можна розраховувати на впевнений підхоплення з «низів».

Однак у списку мінусів таких агрегатів можна виділити , а також більшу вагу та менші швидкості в режимі максимальних обертів. Справа в тому, що дизель спочатку "тихохідний" і має меншу частоту обертання в порівнянні з бензиновими ДВС.

Дизелі також відрізняються більшою масою, оскільки особливості займання від стиснення передбачають серйозніші навантаження на всі елементи такого агрегату. Іншими словами, деталі в дизельному моторі більш міцні та важкі. Також дизельні моторибільш галасливі, що з процесом займання і згоряння дизельного палива.

Роторний двигун

Двигун Ванкеля (роторно- поршневий двигун) являє собою принципово іншу силову установку. У такому ДВЗ звичні поршні, які здійснюють зворотно-поступальні рухи в циліндрі, просто відсутні. Головним елементом роторного двигуна є ротор.

Вказаний ротор обертається заданою траєкторією. Роторні ДВС бензинові, Так як подібна конструкція не здатна забезпечити високий ступінь стиснення робочої суміші.

До плюсів відносять компактність, велику потужність при незначному робочому обсязі, а також здатність швидко розкручуватися до високих оборотів. В результаті автомобілі з таким ДВС мають видатні розгінні характеристики.

Якщо говорити про мінуси, то варто виділити помітно знижений ресурс порівняно з поршневими агрегатами, а також високу витрату палива. Також роторний двигун відрізняється підвищеною токсичністю, тобто не зовсім вписується у сучасні екологічні стандарти.

Гібридний двигун

На одних ДВС для отримання необхідної потужності використовується в комплексі з турбонаддувом, тоді як на інших з таким же робочим об'ємом і компонуванням такі рішення відсутні.

Тому для об'єктивної оцінки продуктивності того чи іншого двигуна на різних оборотах, причому не на колінвалу, а на колесах, необхідно проводити спеціальні комплексні виміри на динамометричному стенді.