У переважній більшості автомобілів використовуються як паливо для двигунів похідні нафти. При згорянні цих речовин виділяються гази. У замкнутому просторі вони утворюють тиск. Складний механізм сприймає ці навантаження і трансформує їх спочатку в поступальний рух, а потім - у обертальний. На цьому ґрунтується принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння. Далі обертання вже передається на провідні колеса.
Тепер, коли ми маємо огляд деталей, пов'язаних з роботою двигуна внутрішнього згоряння, настав час обговорити, що відбувається, коли двигун працює нормально. Сьогодні найбільш використовуваними двигунами є чотиритактні двигуни. Це означає, що ці двигуни мають чотири різні події, які складають цикл. На чотиритактному двигуні завершений цикл включає дві повні обороти колінчастого валу. Нижче ми коротко опишемо чотири події.
Розподільний вал відкриває впускні клапани, і поршні рухаються до нижньої частини циліндра. Це створює вакуум, і тому повітря та паливо поглинаються в камеру згоряння над поршнями. Коли поршні починають рухатися назад до верхньої частини циліндра, впускні клапани закриваються, повітря та паливо стискаються.
Поршневий двигун
У чому перевага такого механізму? Що дав новий принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння? Нині їм обладнуються як автомобілі, а й сільськогосподарський і вантажний транспорт, локомотиви поїздів, мотоцикли, мопеди, скутера. Двигуни такого типу встановлюються на військової техніки: танки, бронетранспортери, вертольоти, катери. Ще можна згадати про бензопили, косарки, мотопомпи, генераторні підстанції та інше мобільне обладнання, в якому використовується для роботи дизельне паливо, бензин чи газова суміш.
Коли повітря і паливна суміш стискаються, коли свічки запалювання створюють іскру, ця суміш спалахує і викликає вибух. Цей вибух підштовхує поршні до нижньої частини циліндра, знову наводячи колінчастий вал. Коли поршні досягають нижньої частини циліндрів, випускні клапани відкриваються, дозволяючи газам, що виходять зі спалювання повітряної суміші, і виходити паливо через вихлопну систему.
На малюнку зліва показані основні компоненти 4-тактного внутрішнього двигуназ іскровим запаленням із іскровим запаленням. Циліндр - є компонентом, у якому ковзає поршень. Описаний двигун має один циліндр, але більшість двигунів мають кілька циліндрів.
До винаходу принципу внутрішнього згоряння паливо, частіше тверде (вугілля, дрова), спалювалося в окремій камері. Для цього застосовувався котел, який грів воду. Як першоджерело рушійної сили використовувався пар. Такі механізми були масивними та габаритними. Ними обладналися локомотиви паровозів та теплоходи. Винахід двигуна внутрішнього згоряння дало змогу в рази зменшити габарити механізмів. 
Поршень - це шматок механізму колінчастого валу, виконаний з легованого алюмінієвого сплаву, циліндричний за формою, що ковзає в циліндр. Сегменти - Пружні кільця, встановлені на поршні в канавках, виконаних на зовнішній циліндричній поверхні поршня, що мають наступні ролі.
Для захисту інших сегментів під час ущільнюючого вибуху голки між циліндром та поршнем мастила та скребка олії, нанесеної на внутрішню стінку циліндра. Свічка запалювання - компонентна частина двигуна з іскровим запаленням, який служить для запалювання палива в циліндрі, створюючи електричну іскру між двома електродами у встановлений момент.
Система
Працюючи двигуна постійно відбувається ряд циклічних процесів. Вони повинні бути стабільними і проходити за певний проміжок часу. Ця умова забезпечує безперебійну роботу всіх систем.
У дизельних двигунів паливо попередньо не готується. Система подачі палива доставляє його з бака і подається під високим тиском в циліндри. Бензин по дорозі попередньо змішується з повітрям.
Клапани - призначені для відкриття та закриття отворів, через які паливо впорскується в циліндр та вихлопні гази. Суші виконує рух переміщення, керуючи кулачками на розподільчому валу. Камера згоряння - це місце, де відбувається стиснення та згоряння повітря та паливної суміші. Камера згоряння змінює свій об'єм під час руху поршня. Місткість камери згоряння зазвичай дає уявлення про потужність двигуна.
Білий – він виконаний у вигляді стрижня чи бару. Це робить з'єднання між поршнем і колінчастим валом. Він шарнірно з'єднаний як з кінцями поршня, так і з важелем колінчастого валу відповідно, так що разом з колінчастим валом він перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого валу.
Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння такий, що система запалювання спалахує цю суміш, а кривошипно-шатунний механізм приймає, трансформує та передає енергію газів на трансмісію. Газорозподільна система випускає з циліндрів продукти горіння та виводить їх за межі траспортного засобу. Принагідно знижується звук вихлопу.
Колінчастий вал - він той, хто разом з білим перетворює поступальний рух, що надходить із поршня круговим рухом. Протягом 1 впускний клапан відкривається, і поки поршень переміщається в нижній глухий кут, парова суміш бензину і повітря поглинається в циліндрі через сформоване поглиблення.
Після того, як поршень досяг нижнього глухого кута, впускний клапан закривається. Випускний клапан також закритий. При переміщенні поршня у верхню мертву точку він стискає суміш від циліндра до швидкості 9. В кінці стиснення, коли поршень досяг верхньої мертвої точки і обидва клапани закриті, між електродами запалювання свічки створюється електрична іскра. Іскра спалахує паливну суміш, яка починає горіти поступово. Гази створюють сильне зусилля, що штовхає на поршень, підштовхуючи його до нижньої мертвої точки.
Система мастила забезпечує можливість обертання рухомих вузлів. Проте тертьові поверхні нагріваються. Система охолодження стежить, щоб температура не виходила межі допустимих значень. Хоча всі процеси відбуваються в автоматичному режимі, за ними все ж таки необхідно спостерігати. Це забезпечує система керування. Вона передає дані на пульт у кабіну водія. 
Коли поршень спускається, газ розслаблюється – відбувається затримання. Тепер це єдиний момент, коли відбувається механічна робота. Впускний клапан закритий, а вихлоп відкритий, що дозволяє виштовхувати вихлопний газ із циліндра із циліндра поршнем, що переміщається від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки.
Двигун внутрішнього згоряння є універсальним пристроєм: він використовується для переміщення човнів та мотоциклів; має множину промислових застосувань; було важливим пристроєм у винаході літака. Проте, безумовно, найважливіше використання двигунів внутрішнього згоряння – двигуни автомобілів.
Достатньо складний механізм повинен мати корпус. У ньому монтуються основні вузли та агрегати. Додаткове обладнання для систем, що забезпечують нормальну його роботу, розміщується поблизу та монтується на знімних кріпленнях.
У блоці циліндрів розташовується кривошипно-шатунний механізм. Основне навантаження від згорілих газів палива передається на поршень. Він шатуном з'єднаний з колінчастим валом, який перетворює поступальний рух у обертальний.
Були спроби збудувати машину, перш ніж Отто збудував свій двигун. Деякі винахідники, такі як Зігфрід Маркус, Етьєн Ленуар чи Ніколя Джозеф Кугно, навіть розробили функціональні моделі. Але за відсутності життєздатного двигуна, здатного поєднувати малу вагу з високою потужністю, жодна з цих моделей не застосовувалася на практиці.
Минуло не п'ятнадцять років з моменту винаходу Отто, і два різних винахідники Карл Бенц і Готліб Даймлер побудували кожну практичну машину, що продається. З тих пір для просування автомобілів використовувалися різні інші типи двигунів, і ймовірно, що в майбутньому парові або електричні автомобілі зрештою виявляться чудовими.
Також у блоці розміщується циліндр. По його внутрішній площині переміщається поршень. На ньому прорізані канавки, в яких розміщуються кільця ущільнювачів. Це необхідно для мінімізації зазору між площинами та створення компресії.
Зверху до корпусу кріпиться головка блоку циліндрів. У ній монтується газорозподільний механізм. Він складається з валу з ексцентриками, коромисел та клапанів. Їхнє почергове відкриття та закриття забезпечують впуск палива всередину циліндра та випуск потім відпрацьованих продуктів горіння.
Але із сотень мільйонів автомобілів, побудованих у минулому столітті, 99% використали чотиритактний двигун внутрішнього згоряння. Переважна більшість наукових винаходів, як правило, розроблена на благо людства. Рідко, наприклад, потрібно зупинити заморожування або пеніцилін або обмежити їхнє використання. Недоліки використання автомобілів є очевидними. Вони галасливі, викликають забруднення повітря, споживають наші небагато ресурсів, і щороку вони беруть свою данину пам'яті загиблих та поранених.
Зрозуміло, що ми не зупинилися б на машині, якби, крім цих недоліків, ми б не принесли величезних переваг. Особисті автомобілі нескінченно гнучкі, ніж громадський транспорт. На відміну від поїздів або метро, наприклад, особистий автомобільзалишає вас там, де ви хочете, приймає вас туди, куди ви хочете, і бере вас із однієї двері на іншу. Він швидкий, зручний і може використовуватися для перевезення багажу. Надаючи безліч варіантів вибору того, де ми живемо і проводимо вільний час, ми отримуємо збільшену індивідуальну свободу.
Донизу корпусу монтується піддон блоку циліндрів. Туди стікає масло після того, як воно змаже терть з'єднання деталей вузлів і механізмів. Усередині двигуна ще розташовані канали, якими циркулює охолодна рідина.
Принцип роботи ДВС
Суть процесу полягає у перетворенні одного виду енергії в інший. Це відбувається при спалюванні палива у замкнутому просторі циліндра двигуна. Гази, що виділяються при цьому, розширюються, і всередині робочого простору створюється надлишковий тиск. Його сприймає поршень. Він може рухатися вгору-вниз. Поршень за допомогою шатуна з'єднаний з колінчастим валом. По суті, це головні деталі кривошипно-шатунного механізму - основного вузла, що відповідає за перетворення хімічної енергії палива у обертальний рух валу.
Сумнівно чи заперечує ці переваги коштує ціна, заплачена компанією, але не один, що автомобіль мав великий впливна нашу цивілізацію. Лише у Сполучених Штатах нині використовується понад сто вісімдесятьох. мільйони автомобілів. Водночас вони забезпечують щорічні поїздки для пасажирів близько п'яти трильйонів кілометрів – більше, ніж комбіновані наземні, повітряні, залізничні, морські та інші комбіновані перевезення.
Для використання автомобіля було збудовано всього гектарів паркування та кілометрів нескінченних автомагістралей, які змінили ландшафт. Натомість автомобіль дає нам навряд чи уявну мобільність для попередніх поколінь. Це також дає можливість вибирати роботу і вдома. Завдяки машині багато об'єктів, які раніше були зарезервовані тільки для мешканців міст, тепер також знаходяться в межах досяжності для тих, хто перебуває у передмісті.
Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння ґрунтується на почерговій зміні циклів. При поступальному русі поршня вниз відбувається робота - на певний кут провертається колінчастий вал. На одному його кінці закріплено потужний маховик. Отримавши прискорення, він інерцією продовжує рух, і це ще провертає колінчастий вал. Тепер шатун штовхає поршень нагору. Він займає робоче становище і знову готовий прийняти на себе енергію спалахненого палива. 
Його батько помер, коли він був дуже молодим. Хоча він був твердим учнем, Отто довелося покинути середню школуу віці шістнадцяти років, щоб знайти роботу та отримати бізнес-досвід. Деякий час він працював у продуктовому магазині у маленькому містечку. Пізніше він був клерком у Франкфурті. Після цього він став мандрівником.
Отто зрозумів, що у двигуна Ленуара було б багато застосувань, якби воно використовувалося з рідким паливом, бо не було б жодного. зовнішнього джерелагазу. Таким чином, Отто винайшов карбюратор; але патентне відомство відхилило заявку, оскільки подібні пристрої вже були винайдені.
Особливості
Принцип роботи ДВС легкових автомобілівнайчастіше заснований на перетворенні енергії бензину, що згоряється. Вантажівки, трактори та спеціальна техніка обладнуються в основному дизельними двигунами. Ще як паливо може використовуватися скраплений газ. Дизельні двигуни не мають системи запалювання. Запалення палива походить від створюваного тиску в робочій камері циліндра.
Але він зіткнувся з труднощами, особливо із запалюванням, і незабаром здався. Натомість він зайнявся «атмосферним двигуном», двотактним двигуном газовим двигуном. Хоча прибуток від двотактного двигуна був хорошим, Отто думав тільки про чотиритактний двигун. Він був переконаний, що чотиритактний двигун, стискаючи паливну та повітряну суміш перед запаленням, міг би бути набагато ефективнішим, ніж двотактний двигун Ленуара, незалежно від того, скільки покращень він приніс.
Більш висока ефективність і продуктивність чотиритактних двигунів були очевидними, що відразу ж позначилося на комерційному успіху. Німецький патент Отто для чотиритактного двигуна був оскаржений у його винаході, що ніколи не з'являвся на ринку, і, по суті, Бо де Рошас навіть не створив прототип.
Робочий цикл може здійснюватися за один або два обороти колінчастого валу. У першому випадку відбувається чотири такти: впуск палива та його займання, робочий хід, стиск, випуск відпрацьованих газів. Двотактний двигун внутрішнього згоряння повний цикл здійснює за один оборот колінчастого валу. При цьому за один такт відбувається впуск палива та його стиск, а на другому - займання, робочий хід та випуск відпрацьованих газів. Роль газорозподільного механізму двигунах такого типу грає поршень. Рухаючись вгору-вниз, він по черзі відкриває вікна впуску палива та випуску відпрацьованих газів.
Наступного року Даймлер збудував свій перший чотириколісний автомобіль. Але з'ясувалося, що Карл Бенц був наздогнаний ним. Карл Бенц побудував свій перший автомобіль – триколісний велосипед, але, без сумніву, автомобіль – лише за кілька місяців до цього.
І слід згадати винахідника та американського промисловця Генрі Форда, який був першим виробником дешевих автомобілів у масовому виробництві. Двигун внутрішнього згоряння та автомобіль були надзвичайно незвичайними. Головну заслугуу їхньому досягненні повинні розділяти кілька людей: Ленуар, Отто, Даймлер, Бенц і Форд. З усього цього Отто мав значний внесок.
Крім поршневих ДВЗ існують ще турбінні, реактивні та комбіновані двигуни внутрішнього згоряння. Перетворення у них енергії палива в поступальний рух транспортного засобу здійснюється за іншими принципами. Пристрій двигуна та допоміжних систем також суттєво відрізняється. 
Експлуатація двигуна із запалюванням. Основними особливостями двотактних двигунів є. Робочий цикл виконується при двох простих ходах поршня, тобто за одного обертання колінчастого валу. Циліндр забезпечений вікнами, які відкриваються або закриваються поршнем під час руху в циліндрі; зазвичай двотактні двигуни немає клапанів.
Аспірація моторного флюїду та попереднє стиск проводиться у картері. Плунжерна головка вигнута, утворюючи дефлектор, який сприяє відкриттю зливних отворів та зливних отворів. Один циліндр; 2-картер; 3 головки блоку циліндрів; 4-поршневий; 5-стрижня.
Втрати
Незважаючи на те, що ДВЗ відрізняється надійністю та стабільністю роботи, його ефективність недостатньо висока, як це може здатися на перший погляд. У математичному вимірі ККД двигуна внутрішнього згоряння становить середньому 30-45 %. Це говорить про те, що більша частина енергії палива, що згоряється, витрачається вхолосту.
Випускний канал вакуумується димовими газами, і через канал сканування в циліндр надходить попередньо стиснена паливна суміш у циліндрі. Зазначається, що затримання, евакуація та частина прийому відбулися насамперед. Продовжуйте приймати паливну суміш у картер. При переміщенні поршня паливна суміш стискається у циліндр. Спалювання відбувається майже за постійного обсягу. Переміщення поршня відкриває вхід у картер, до якого входить рідина двигуна.
Двотактний дизельний двигунвиконує цикл в одному обертанні колінчастого валу. Евакуація та прийом відбуваються майже одночасно, до кінця часу двигуна, коли відбуваються зачистка та повітряне наповнення циліндра. Через це він конструктивно відрізняється від звичайного чотиритактного двигуна, його характеристикою є відсутність клапанів, крім інших спеціальних конструктивних положень. Впуск повітря в циліндр та вихлопні гази згоряння здійснюється через ряд окремих вікон, розташованих на дні циліндра, який поршень відкривається та закривається у своїй расі.
ККД кращих бензинових двигунівможе становити лише 30%. І тільки потужні економні дизелі, які мають багато додаткових механізмів і систем, можуть ефективно перетворити до 45% енергії палива в перерахунку на потужність і корисну роботу.
Пристрій двигуна внутрішнього згоряння не може унеможливити втрати. Частина палива не встигає згоряти і йде з відпрацьованими газами. Інша стаття втрат - це витрата енергії на подолання різноманітних опорів при терті пов'язаних поверхонь деталей вузлів і механізмів. І ще якась її частина витрачається на приведення в дію систем двигуна, що забезпечують його нормальну і безперебійну роботу.
На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ)або як його ще називають "атмосферник" – основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільній індустрії. Що таке ДВС? Це - багатофункціональний тепловий агрегат, який за допомогою хімічних реакцій та законів фізики перетворює хімічну енергію паливної суміші на механічну силу (роботу).
Двигуни внутрішнього згоряння поділяються на:
- Поршневий ДВЗ.
- Роторно-поршневий ДВЗ.
- Газотурбінний ДВЗ.
Поршневий двигун внутрішнього згоряння - найпопулярніший серед перелічених вище двигунів, він завоював світове визнання і вже багато років лідирує в автоіндустрії. Пропоную детальніше розглянути пристрій ДВС, і навіть принцип його роботи.
До переваг поршневого двигуна внутрішнього згоряння можна віднести:
- Універсальність (застосування різних транспортних засобах).
- Високий рівень автономної роботи.
- Компактні розміри.
- Прийнятна ціна.
- Здатність швидкого запуску.
- Невелика вага.
- Можливість роботи з різними видамипалива.
Крім "плюсів" має двигун внутрішнього згоряння та низку серйозних недоліків, серед яких:
- Висока частота обертання коленвала.
- Великий рівень шуму.
- Занадто великий рівень токсичності у вихлопних газах.
- Маленький ККД (коефіцієнт корисної дії).
- Невеликий ресурс служби.
Двигун внутрішнього згораннярозрізняються за типом палива, вони бувають:
- Бензиновими.
- Дизельні.
- А також газовими та спиртовими.
Останні два можна назвати альтернативними, оскільки на сьогоднішній день вони не набули широкого застосування.
Спиртовий ДВС, що працює на водні - найперспективніший і екологічніший, він не викидає в атмосферу шкідливий для здоров'я "СО2", який міститься у відпрацьованих газах. поршневих двигуніввнутрішнього згоряння.
Поршневий ДВС складається з наступних підсистем:
- Кривошипно-шатунний механізм (КШМ).
- Система впуску.
- Паливна система.
- Система змазки.
- Система запалювання (у бензинових двигунах).
- Випускна система
- Система охолодження.
- Система управління.
Корпус двигуна складається з декількох частин, які входять: блок циліндрів, а також головка блоку циліндрів (ГБЦ). Завдання КШМ - перетворити зворотно-поступальні рухи поршня в обертальні рухи коленвала. Газорозподільний механізм необхідний ДВС для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної суміші та такий же своєчасний випуск відпрацьованих газів.
Впускна система служить для своєчасної подачі повітря в двигун, необхідний освіти паливно-повітряної суміші. Паливна система здійснює подачу в двигун палива, в тандемі дві системи працюють над утворенням паливно-повітряної суміші після чого вона подається за допомогою системи впорскування в камеру згоряння.
Запалення паливно-повітряної суміші відбувається завдяки системі запалювання (в бензинових ДВЗ), в дизельних моторахзаймання відбувається за рахунок стиснення суміші та свічок розжарення.
Система мастила як зрозуміло з назви служить для змащення деталей, що труться, знижуючи тим самим їх знос, збільшуючи термін їх служби і відводячи тим самим від їх поверхонь температуру. Охолодження поверхонь і деталей, що нагріваються, забезпечує система охолодження, вона відводить температуру за допомогою охолоджуючої рідини по своїх каналах, яка проходячи через радіатор - охолоджується і повторює цикл. Система випуску забезпечує виведення відпрацьованих газів з циліндрів ДВЗза допомогою , яка входить до складу цієї системи, знижує шум викидів газів, що супроводжується, і їх токсичність.
Система керування двигуном (у сучасних моделях за це відповідає електронний блок керування (ЕБУ) або бортовий комп'ютер) необхідна для електронного керуваннявсіма вищеописаними системами та забезпечення їхньої синхронності.
Як працює двигун внутрішнього згоряння?
Принцип роботи ДВСбазується на ефект теплового розширення газів, яке виникає під час згоряння паливно-повітряної суміші, за рахунок чого здійснюється рух поршня в циліндрі. Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння відбувається за два обороти колінвала і складається з чотирьох тактів, звідси і назва – чотиритактний двигун.
- Перший такт – впуск.
- Другий – стиск.
- Третій – робочий хід.
- Четвертий – випуск.
Під час перших двох тактів - впуску та робочого такту, рухається вниз, за два інших стиск та випуск – поршень йде вгору. Робочий цикл кожного з циліндрів налаштований таким чином, щоб не збігатися по фазах, це необхідно для того, щоб забезпечити рівномірність роботи двигуна внутрішнього згоряння. Є у світі та інші двигуни, робочий цикл яких відбувається всього за два такти – стиск та робочий хід, цей двигун називається двотактним.
На такті впуску паливна система і впускна утворюють паливно-повітряну суміш, яка утворюється в впускному колекторіабо безпосередньо в камері згоряння (все залежить від типу конструкції). У впускному колекторі у випадку з центральним та розподіленим упорскуванням бензинових ДВЗ. У камері згоряння у випадку з безпосереднім упорскуванням у бензинових та дизельних моторах. Паливно-повітряна суміш або повітря під час відкриття впускних клапанів ГРМ подається в камеру згоряння за рахунок розряджання, яке виникає під час руху поршня вниз.
Впускні клапани закриваються на такті стиснення, після чого паливно-повітряна суміш у циліндрах двигуна стискається. Під час такту "робочий хід" суміш займається примусово або самозаймається. Після спалаху в камері виникає великий тиск, який створюють гази, цей тиск впливає на поршень, якому нічого не залишається, як почати рухатися вниз. Цей рух поршня в тісному контакті з кривошипно-шатунним механізмом надають руху колінчастий вал, який у свою чергу утворює крутний момент, що приводить колеса автомобіля в рух.
Такт "випуск", після чого відпрацьовані гази звільняють камеру згоряння, а потім і випускну систему, йдучи охолодженими та частково очищеними в атмосферу.
Коротке резюме
Після того, як ми розглянули принцип роботи двигуна внутрішнього згорянняможна зрозуміти чому ДВС має низький ККД, який становить приблизно 40%. У той час як в одному циліндрі відбувається корисна дія, інші циліндри грубо кажучи не діють, забезпечуючи роботу першими тактами: впуск, стиснення, випуск.
На цьому у мене все, сподіваюся вам все зрозуміло, після прочитання цієї статті ви легко зможете відповісти на питання, що таке ДВЗ і як влаштований двигун внутрішнього згоряння. Дякую за увагу!
