Устройство двигателя
Двигатель внутреннего сгорания
Здравствуйте!
На этой страничке мы разберем:
1) Устройство двигателя автомобиля
2) Принцип работы двигателя
3) Порядок работы цылиндров двигателя
4) Крутящий момент
5) Трансмиссия
Двигатель внутреннего сгорания, представляет собой силовой агрегат, который, работает благодаря свойствам тепловой энергии.
Тепловая энергия выделяется в результате процесса горения чего либо. Если сгораемое вещество поместить в ограниченное пространство, в данном случае в цилиндр, и поджечь, то произойдет увеличение давления, а давление это энергия, чтобы не терять эту энергию… – был изобретен двигатель внутреннего сгорания, где вся энергия направляется в нужном направлении.
Двигатель внутреннего сгорания был изобретен еще в 17-м веке и принцип его работы почти нисколько не изменился до нашего времени.
Основные составляющие двигателя
1 – Цилиндр
2 – Коленчатый вал
3 – Поршень
4 – Шатун
5 – Маховик
6 – Распредвал
7 – Впускной клапан
8 – Выпускной клапан
9 – Картер
10 – Маслозаборник
11 – Поддон двигателя
Двигатель внутреннего сгорания, представляет собой силовой агрегат, который, работает благодаря свойствам тепловой энергии.
Картер – коробка, которая удерживает все элементы двигателя и включает в себя блок цилиндров.
Цилиндры – это направляющие для поршней. Именно в цилиндрах происходит процесс воспламенения топлива, где вся энергия направляется в сторону поршня, который, в свою очередь, давит на шатун, а шатун начинает вращение коленвала.
В целом, это называется двигатель.
Принцип работы двигателя
А принцип работы этого двигателя, мы рассмотрим на примере велосипеда.
Я думаю, все знают гоночный или туристский велосипед – самый доступный способ для изучения принципа работы двигателя и коробки скоростей.
ВАШИ НОГИ – это «шатуны»(4)(помните? шатун в двигателе), которые давят на педали, а педальный механизм – это и есть коленвал(2). А ваша физическая сила давит на эти шатуны, как поршень(3) в двигателе.
Поршень находится в ограниченном пространстве, которое называется цилиндр(1), туда подается топливо. Это топливо поджигается искрой от свечи зажигания и происходит воспламенение или, точнее, микровзрыв, вследствие чего, вся энергия от микровзрыва передается на поршень. Поршень связан с шатуном и давит на него, а шатун, в свою очередь давит на коленвал.
Коленвал – это своего рода, педальный механизм, а велосипед, у которого две педали, будем считать, имеет двух цилиндровый «биодвигатель». Благодаря действию вашей энергии или, скажем, физической силы, вы начинаете ногами давить на педали, тем самым приводить в действие педальный механизм (коленвал). По мере того, как вы быстро начнете вращать педали, будет увеличиваться скорость велосипеда благодаря оборотам педального механизма – «коленчатого вала» – как будто нажимаем на газ.
Порядок работы цилиндров двигателя
Схема работы четырехтактного двигателя
цилиндры двигателя
1 – Коленчатый вал
2 – Шатун
3 – Цилиндр
4 – Поршень
5.- Свеча зажигания
6 – Выпускной клапан
7 – Впускной клапан
Сейчас почти все автомобильные двигатели внутреннего сгорания имеют четырехтактную систему работы. Что это такое, мы сейчас разберем.
Такт – это ход поршня от верхней “мертвой” точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ). Так вот, у четырехцилиндрового двигателя соответственно четыре поршня и каждый поршень совершает четыре такта за один рабочий цикл. Полный цикл это когда поршень умудряется “сходить” туда – сюда два раза. За это время получается четыре такта: такт впрыска топлива – такт сжатия – такт воспламенения (рабочий ход) – такт выхлопа
На схеме По цилиндрам это происходит так:
1 цилиндр – такт впрыска топлива – (поршень идет вниз)
3 цилиндр – такт сжатия топлива – (поршень идет вверх)
4 цилиндр – такт воспламенения топлива – (поршень идет вниз – это рабочий ход)
2 цилиндр – такт выхлопа отработанных газов – (поршень идет вверх)
И так далее по кругу.
Подробнее: обычно происходит так – если в одном цилиндре происходит такт впрыска, то в другом – такт сжатия, в третьем такт воспламенения топлива (т.е. рабочий ход), то в четвертом происходит такт уже выхлопа отработанных газов и все это одновременно. Впрыск топлива и выхлоп отработанных газов происходит, соответственно, через впускные(7) и выпускные(6) клапана.
Так выходит, у нас за цикл по настоящему работает только один цилиндр где происходит такт воспламенения топлива и передается крутящий момент на коленвал(1), а остальные как будьто бы “отдыхают”, но это сделано специально для того, чтобы улучшить вентиляцию цилиндров от выхлопных газов и увеличить эффективность работы топлива. И пока самыми оптимальными, являются четырехтактные двигатели.
Крутящий момент двигателя
Крутящий момент двигателя характеризует динамику двигателя и является одним из технических параметров автомобиля. У каждого двигателя есть свой крутящий момент и ограниченное количество оборотов.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания – это промежуток времени, за который происходит максимальная отдача энергии от воспламенения топлива, которое подается в цилиндры при полностью нажатой педали газа при определенных оборотах. В цилиндрах создается сила, которая в полной мере давит на поршень только при определенных оборотах двигателя. Когда при этих оборотах происходит максимальное усилие на вращение коленвала – это и есть крутящий момент двигателя, т.е. пока чувствуется тяга при нажатии педали акселератора. Далее происходит увеличение оборотов, при которых уже концентрация силы не успевает, в полной мере, толкать поршень и только, те газы от воспламенения топлива, еще успевающие догнать поршень, будут держать обороты двигателя и разгонять автомобиль до максимальной скорости, и выдавая максимальную мощность. (Читайте далее)
Динамика автомобиля
Динамика автомобиля зависит от величины крутящего момента двигателя и правильного подбора передаточного числа в коробке передач.
Ещё можно так характеризовать крутящий момент. Представьте рычаг длинной в 1 метр и если на один конец рычага закреплен перпендикулярно валу, а к другому, вы прилагаете силу 1 кг или примерно 9,8 ньютона, вы совершите работу равную произведению силы на расстояние до конца рычага, которая выражается в “ньютоно-метрах”, или кг с* м.(килограмм силы на метр). Рычаг, конечно может быть любой длинны, соответственно и сила будет изменятся до максимально возможной. Если указано, например: величина крутящего момента 145 Н*м, значит, на конец метрового рычага давит сила 145 ньютонов, а если рычаг уменьшить в два раза, значит силу надо уже увеличивать в два раза, чтобы получить эти же 145 Н. Отсюда появляется зависимость величины силы и длины рычага, т.е. колена у коленвала.
То же самое происходит при вращении коленвала и все это при определённых оборотах, когда давит максимальная сила на вращение рычага.
В двигателе, рычагом – является “колено” у коленвала, а силой – является взрыв в камере сгорания. Всё давление от взрыва давит на поршень, который, в свою очередь, давит на шатун, а шатун уже на колено, это и есть сила, которая по мере подачи топлива возрастает. Поршень, в свою очередь, соединен шатуном к коленвалу, и как только, эффект от силы будет на пределе – вот это и будет являться крутящим моментом двигателя. Это и будет определять, насколько динамичным будет автомобиль, и будет указываться в технической характеристике автомобиля, как крутящий момент двигателя в Н*м./ при оптимальных оборотах двигателя.
В общем, чем больше Н*м, тем лучше динамика двигателя и следовательно автомобиля.
У каждого двигателя есть предел оборотов. Чтобы рационально использовать обороты двигателя или, так сказать, эффективность крутящего момента двигателя, необходимо подобрать передаточное число в коробке передач. Что такое передаточное число читайте здесь.
Читайте также:
Технические характеристики автомобиля
Трансмиссия
Педальный механизм соединен цепной передачей с ведущим колесом. Цепь ложится на звездочки, которые различаются по размеру. При вращении педалей («обороты двигателя») вам хочется, чтобы крутить было легче, для этого мы подбираем оптимальную передачу – специальное соотношение звездочек на заднем колесе и на педальном механизме.
После правильного выбора передачи, ногам- “двигателю”, становиться легче, разгонять велосипед. Но если скорость нас не устраивает, мы, разогнавшись до предела возможности ног – чтобы крутить педали , переключаем передачу на повышенную.
Происходит переход цепи на большую, по величине, звездочку, при этом скорость велосипеда увеличивается, но и увеличивается нагрузка на ноги.
При прямолинейном движении и без помех движению, скорость будет продолжать увеличиваться до ваших природных данных – уметь раскручивать педали т.е. быстроту ваших ног.
У каждого двигателя тоже есть предел числа оборотов.
Такой же, примерно, принцип действия разгона у автомобиля, только там нет цепной передачи. Вот эта передача оборотов от двигателя к колесам и называется трансмиссией.
Трансмиссия включает в себя сцепление и коробку передач, далее – ходовая часть – колеса.
Рычагом переключения передач включаем нам нужную передачу. Согласно конструкции коробки передач, чем меньше передача по номеру, тем меньше скорость, и наоборот, выше передача – выше скорость.
На эти конструктивные особенности вам не обязательно обращать внимание, но у многих есть интерес – как это работает?
Функции передачи оборотов от двигателя выполняют шестерни, которые передвигаются на валах рычагом передач. Согласно включенной вами передаче по порядку: 1-2-3-4-5, автомобиль начинает движение и разгон.
Если Вам нужно остановиться, просто, нажмите сцепление и тормоз, и установите рычаг переключения передач в нейтральное положение.
Об этом поговорим далее.
Читайте также: