Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания

В данной статье разберем устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, рассмотрим из чего они состоят и как работают. Вы найдете основные понятия и термины, описывается конструкция и работа двигателя.

• по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели),
• по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе),
• по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением,
• расположению цилиндров — рядные и V-образные,
• по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси—с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Дизельные — это двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые — это двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и мы не будем их рассматривать. Однако, если вы переоборудовали свой автомобиль «на газ», то советую изучить статью Газобаллонное оборудование. Схема ГБО.

• кривошипно-шатунный механизм,
• газораспределительный механизм,
• система питания (топливная),
• система выпуска отработавших газов,
• система зажигания,
• система охлаждения,
• система смазки.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины при работе двигателя

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня — это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) — это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя — это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших — в литрах.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия — это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях — от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт — процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре — в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск, б) сжатие, в) рабочий ход, г) выпуск.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Подробнее в статье Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя.

Расположение и нумерация цилиндров двигателя: просто о сложном » АвтоНоватор

Несмотря на то, что по своему смыслу такие понятия, как порядок работы цилиндров двигателя и их нумерация являются разными. При этом между ними все-таки существует определенная взаимосвязь. И знать нумерацию цилиндров должен каждый автомобилист. Это дает ему возможность спокойно оперировать порядком их работы для выполнения работ по регулировке теплового зазора клапанов и правильного подключения проводов к свечам зажигания. Причем независимо от мануала по эксплуатации, а также от порядка работы цилиндров под первым порядковым номером всегда идет главный цилиндр. В нем всегда располагается свеча.

Тактичность

Передвижение поршня внутри цилиндров двигателя называется рабочим циклом. Цикл состоит из фаз газораспределения, которыми можно определить момент открытия и закрытия клапанов. В четырехтактном транспорте полный цикл проходит после поворота коленчатого вала на 720 градусов, двухтактного — за 360.

Чтобы обеспечить валу постоянное усилие во время рабочего хода в цилиндрах двигателя, колена агрегата расположены под определенным углом относительно друг друга. На величину угла влияет количество цилиндров, типа установки и расположение цилиндров.

Как определить порядок работы цилиндров ДВС в зависимости от тактов.

Тактичность двигателя

Работа цилиндров двигателя заключается в следующих этапах:

Нумерация цилиндров: что на нее влияет?

У нумерации цилиндров нет единых международных стандартов. По этой причине прежде чем начинать ремонт двигателя обязательно нужно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и ремонту транспортного средства. При этом влиять на нумерацию могут следующие факторы:

Информация о нумерации цилиндров в двигателя будет полезна всем тем, кто решил сделать ремонт мотора автомобилей иностранного производства. В большинстве случаев автомобили с переднеприводным управлением имеют поперечно расположенный силовой агрегат. Тогда нумерация цилиндров будет идти по одной из сторон. Главный цилиндр по первым порядковым номером будет располагаться со стороны места пассажира.

Принцип работы дизельного мотора

Рабочий цикл дизеля отличается от атмосферного по способу смесеобразования и воспламенения. Вместо готовой смеси в камеру сгорания подается воздух. За счет сжатия температура в ЦПГ дизельного двигателя увеличивается. Затем происходит подача топлива через форсунки.

Из-за высокой температуры и давление в цилиндрах дизельного агрегата дизтопливо самовоспламеняется — происходит рабочий ход. Рабочий ход заканчивается выхлопом отработанных газов.

Начало нумерация

Единого стандарта для определения нумерация цилиндров не существует. Поэтому как считаются цилиндры в двигателе нужно смотреть в технической инструкции к транспортному средству.

На нумерацию цилиндров в двигателе влияют следующие факторы:

• тип ходовой машины: с задним или передним приводом;
• расположение цилиндров в двигателе: рядное, V- образное, оппозитное;
• направление вращения коленчатого вала;
• количество цилиндров в двигателе.

Для тех, кто задумал провести обслуживание необходимо знать, как проверить цилиндры двигателя. Где первый цилиндр двигателя можно определить по нескольким факторам:

• Как считать цилиндры двигателя в зависимости от типа привода: для марок с передними ведущими колесами первый цилиндр считаться со стороны пассажирского места.
• На задне-приводных моделях порядок работы цилиндров двигателя начинается со стороны радиатора.

Сколько цилиндров в двигателе, метод установки зависит от завода изготовителя. Некоторые производители используют вариант обратной нумерации, при котором счет начинается со стороны салона. В автопроизводителей французских марок подсчет начинается от коробки передач или в зависимости от стороны крутящего момента.

Как происходит нумерация на разных моторах?

В двигателях американского производства бывает два варианта расположения цилиндров. У четырехрядных или шестирядных моторов первый главный цилиндр может располагаться от радиатора, а все остальные нумеруются в направлении салона. Второй вариант нумерации предполагает расположение главного цилиндра ближе к салону. У многоцилиндровых двигателей расположение первого цилиндра обычно приходится на ближний ряд салона со стороны водителя. Следом за ним идут нечетные цилиндры. Четные располагаются со стороны радиатора авто. На французском автотранспорте также может быть два варианта расположения цилиндров. Первый из них — это нумерация со стороны коробки переключения передач. Во втором варианте главный цилиндр располагается с правого полубока со стороны крутящего момента. Любой автомобилист не должен пренебрегать данной информацией. Перед выполнением ремонта знать точно нумерацию цилиндров очень полезно. Информацию об этом также можно найти на различных автомобильных форумах.

Подробнее о нумерации цилиндров мотора будет рассказано в этом видеоматериале:

Тактичность

Передвижение поршня внутри цилиндров двигателя называется рабочим циклом. Цикл состоит из фаз газораспределения, которыми можно определить момент открытия и закрытия клапанов. В четырехтактном транспорте полный цикл проходит после поворота коленчатого вала на 720 градусов, двухтактного — за 360.

Чтобы обеспечить валу постоянное усилие во время рабочего хода в цилиндрах двигателя, колена агрегата расположены под определенным углом относительно друг друга. На величину угла влияет количество цилиндров, типа установки и расположение цилиндров.

Как определить порядок работы цилиндров ДВС в зависимости от тактов.

Тактичность двигателя

Работа цилиндров двигателя заключается в следующих этапах:

Нумерация цилиндров на разных типах двигателей

Как таковой, строгой международной системы расположения и нумерации цилиндров двигателя не существует. И это плохо. Посему, прежде, чем приступать к какому-либо виду ремонта двигателя или системы зажигания, окунитесь с головой в Инструкцию по эксплуатации и ремонту именно вашего авто.

Заднеприводные 4-х и 6-ти рядные двигатели в США имеют главный цилиндр №1 от радиатора, остальные цилиндры нумеруются по направлению к салону. Но, есть и обратная нумерация, когда главным цилиндром считается тот, который ближе к салону.

У французских двигателей нумерация цилиндров происходит со стороны коробки передач. А нумерация цилиндров V-образных двигателей идёт с правого полубока, т.е. со стороны крутящего момента.

Переднеприводные автомобили, как правило, имеют поперечно установленный двигатель. Здесь нумерация цилиндров идет с одной из сторон, а цилиндр №1 расположен со стороны пассажирского места.

V-образные многоцилиндровые двигатели имеют главный цилиндр со стороны водителя в ряду, который ближе к салону. Затем идут нечетные цилиндры двигателя, а с противоположной стороны (ближе к радиатору) – чётные.

Поэтому, для того, чтобы вы окончательно не запутались из-за отсутствия единого международного стандарта расположения и нумерации цилиндров двигателя, пользуйтесь Руководством по эксплуатации от производителя.

Удачи вам в изучении нумерации и расположения цилиндров двигателя.

Примеры расположения цилиндров двигателей:

а — четырехлистный V образный шести цилиндровый; б — четырехтактный V образный восьми цилиндровый; в— четырехтактный рядный четырех цилиндровый; г — четырехтактный рядный шести цилиндровый.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота коленчатый вал вращается вследствие давлении газов, а три полуоборота — за счет энергии, накопленной маховиком. Причем во время рабочего хода вращение коленчатого вала ускоренное, а во время подготовительных ходов — замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя, которая может быть лишь частично уменьшена вследствие значительного момента инерции маховика.

Повышения равномерности работы двигателя можно добиться увеличением числа цилиндров, так как при этом может быть увеличено число рабочих ходов, приходящихся на один оборот коленчатого вала.

Как нумеруются цилиндры, виды их расположения в двигателе

С момента изобретения первого ДВС перед инженерами стояла очень ответственная цель –снять максимум мощности с конкретного объема силового агрегата. Стараясь решить эту задачу, конструкторы проводили эксперименты с числом и компоновкой камер сгорания.

В разное время в серийных моделях авто использовались, как маленькие одноцилиндровые ДВС, так и огромные агрегаты с 16-ю цилиндрами. На разных моделях камеры сгорания расположены и нумеруются по-разному и начинающему автолюбителю эта информация будет очень полезна.

Как работает W-образный двигатель?

W-образный двигатель
Принципиальным отличием W-образного двигателя является расположение цилиндров с поршнями в три или четыре ряда, при этом они воздействуют на общий коленчатый вал. Угол развала составляет менее 90°. Некоторые модели W-образных двигателей предусматривают расположение цилиндров в шахматном порядке, и каждая секция имеет свою ГБЦ. Применяются такие компоновочные схемы не только в автомобильных моторах, но и в авиации.

Также как и V-образный двигатель, такой мотор может иметь до двенадцати цилиндров. Однако основным его преимуществом является еще более компактная конструкция. Главным недостатком W-образной схемы можно назвать необходимость изготовления коленчатого вала сложной формы, а также использование многоуровневой системы охлаждения, что существенно повышает стоимость производства мотора.

Нумерация цилиндров в разных типах ДВС

Что касается стандартов нумерации камер сгорания, то их нет. На то, как они пронумерованы в ДВС, влияют такие факторы:

На стандартных переднеприводных авто с поперечно установленным двигателем нумерация начинается со стороны ГРМ. Так, возле ремня ГРМ находится первый цилиндр и дальше все остальные. Последний находится около КПП.

Примеры

В многоцилиндровых V-образных двигателях первый цилиндр расположен в ряду с водительской стороны.

В двигателях американского производства камеры сгорания и их нумерация может отличаться и не поддаваться логике.

Так, для рядных четверок и шестерок первым может быть цилиндр около радиатора, в то время, как на всех прочих моделях нумерация начинается в сторону салона. Если нумерация обратная, то первым считается цилиндр ближайший к салону.

Французы очень оригинальны и применяют два способа нумерации камер сгорания ДВС.

Как располагаются цилиндры в двигателях

Существуют разные модели двигателей – это и старинные одно- и двухцилиндровые ДВС, традиционные рядные четырех- и шестицилиндровые модели.

Рядная «шестерка», которая в 80-х и 90-х была очень популярна в Европе, нынче превратилась в вымирающий вид.

Про восьмицилиндровые модели и говорить не стоит – с такой компоновкой давно попрощались еще в 30-е годы.

Почему? С увеличением объемов блоки также увеличивались. Это создавало конструкторам и инженерам массу проблем при компоновке.

К примеру, втиснуть рядную восьмерку в переднеприводный автомобиль получилось только в двух случаях – это Austin Maxi 2200, который производился в 60-х, и Volvo S80.

В два ряда

Как сделать большой рядный ДВС короче и компактнее?

Статья в тему: Преимущества и недостатки зеркальной тонировки

Двигатель можно “разрезать” пополам, установить две части рядом и заставить поршни вращать один коленчатый вал. Такие моторы имеют форму буквы “V».

Здесь камеры сгорания располагаются в два ряда под углом друг к другу. Такая конфигурация очень популярна у производителей и уступает только рядной «четверке».

А тот, кто разработал и запустил традиционный привычный каждому оппозитный мотор, это Фердинанд Порше. Первая партия автомобилей «Жук» комплектовалась именно этими ДВС в 1937 году.

Аналогичную конструкцию применили и на «Ford» А, С, F. В 1920 году баварский автомобильный концерт предложил свою конструкцию оппозитного мотора.

Моторы W

В данных силовых агрегатах соединены для ряда камер сгорания с VR-расположением. В каждом ряду цилиндры размещаются под углом 15 градусов.

Оба ряда находятся под углом в 72 градуса. В случае с восьмицилиндровым мотором, блок представляет собой два V-образных блока, которые находятся под углом в 72 градуса.

Источник https://real-avto.com/blog/ustroystvo-avtomobilya/ustroystvo-i-teoriya-dvigateley-vnutrennego-sgoraniya/

Источник https://orsarm.ru/ucheba/otkuda-schitat-cilindry.html

Источник

Источник