2020-10-10

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Для того, чтобы разобраться в том, как работает двигатель внутреннего сгорания выделим основные элементы его конструкции, поймем для чего они предназначены, и разберемся с фазами работы ДВС.

Устройство ДВС

Конструкция ДВС показана на рисунке.

• Блок цилиндров - корпусная деталь с выполненными расточками, в которых будет перемещаться поршень;
• Поршень - важнейшая деталь двигателя, осуществляющая сжатие смеси, а затем перемещается под действием давления расширяющихся газов, поршня, цилиндрической расточки и крышки блока цилиндров образуют рабочую камеру;
• Шатун, деталь связывающая поршень с коленчатым валом;
• Коленвал - вал сложной формы, с поясками для установки шатунов, от которых на коленвал передается вращающий момент;
• Клапаны - элементы, предназначенные для соединения рабочей камеры с впускным или выпускным коллектором;
• Газораспределительный механизм позволяет управлять клапанами, синхронизируя их работу с циклом работы двигателя внутреннего сгорания;
• Свеча - генерирует искру для воспламенения смеси топлива и воздуха в рабочей камере.

Фазы работы четырехтактного двигателя

Наибольшее распространение в современных автомобилях получили четырехтактные двигатели. Почему их так называют? Потому, что их работу можно разделить на 4 основных фазы.

Первая фаза. Для работы двигателя нужно топливо и окислитель - воздух, поэтому поршень перемещается вниз, увеличивая объем рабочей камеры. В этот момент клапаны со стороны впускного коллектора открываются, а со стороны выпускного коллектора. Воздух в двигатель за счет раширения камеры, либо нагнетается компрессором в двигателе с турбонаддувом.

Вторая фаза. Перед воспламенением смесь должны быть сжата, чтобы впоследствии она расширилась и переместила поршень, поршень перемещается вверх, давление в рабочей камере увеличивается. Клапаны в этот момент должны быть закрыты.

Третья фаза. Теперь смесь нужно воспламенить, в бензиновом двигателе внутреннего сгорания для этого используется искра от свечи. При воспламенении смесь расширяется и воздействует на поршень, заставляя его вынуждает поршень двигаться вниз и толкать шатун, который, в свою очередь, крутит коленвал.

Четвертая фаза. Для удавления продуктов горения поршень вновь должен переместиться вверх и вытеснить газы в выпускной коллектор. В этот момент открываются клапаны со стороны выпускного коллектора.

После прохождения четвертой фазы, вновь наступит первая.

---

---

Количество цилиндров в двигателе

Поршень вращает коленвал на третей фазе, а во время других фаз наоборот коленвал заставляет двигаться поршень. Но за счет чего во время 1, 2 и 4 фазы должен двигаться вал? На него можно установить маховик, и тогда вал будет двигаться по инерции. На валу у можно установить не один, а несколько поршней. Четыре поршня, каждый из которых работает по своему циклу, позволят постоянно вращать коленвал.

Пока один поршень всасывает воздух, другой сжимает смесь, третий - осуществляет рабочий ход, вращая коленвал, а четвертый вытесняет отработанные газы в выходной коллектор.

В двигателе может быть установлено и большее число поршней, обычно это делается на мощных двигателях грузовиков, тепловозов, кораблей.

Газораспределительный механизм

При описании работы двигателя было сказано, что в определенный момент должны открываться клапаны. Как определяется момент их открытия? Для этого используется кулачковый механизм. На валу газораспределительного механизма выполнены пояски сложной формы, клапан прижимается к поверхности пояска с помощью пружины. А сам вал соединен с коленчатым валом с помощью ременной или цепной передачи. В рассмотренном примере, газораспределительный механизм имеет два вала.

Их положение должно быть точно связано с положением коленчатого вала. Если ремень газораспределительного механизме порвется, то клапаны не закроются в нужный момент, а поршни свое движение продолжат. Это вызовет поломку двигателя.