На даний час ДВЗ (двигун внутрішнього згорання) звична для нас річ. Проте мало хто знає як він працює і як заставити його прослужити трохи довше. Адже двигун -це серце машини, а полагодити його коштує досить немалих грошей. Тому, якщо розібратись в його будові можна легко самостійно ліквідувати несправність або навіть недопустити її.
Спочатку розберемось з видами ДВЗ.
В даний час ДВЗ можна поділити на такі типи:
- Поршневий;
- Роторно-поршневий (двигун Ванкеля);
- Газотурбінний.
Величезною популярністю користується поршневий двигун – саме його сьогодні часто використовують знамениті автовиробники при створенні своїх нових моделей.
Поршневий двигун працює за рахунок теплової енергії розширюючих газів, які утворюються при згорянні палива – даний процес відбувається в замкнутому просторі. В результаті цього згоріле пальне призводить в рух спеціальний поршень за рахунок того, що пальне в поршневому циліндрі розширюється.
Роторно-поршневий двигун працює за рахунок обертання спеціального профілю всередині циліндра, що обертається. Даний ДВЗ має в своїй конструкції тригранний ротор у вигляді трикутника.
Газотурбінний двигун однією своєю назвою говорить про те, що робота його відбувається за рахунок спалювання газу, який при згорянні стискається і нагрівається, що перетворює його в механічну роботу – здійснюється на спеціальному валі турбіни.
Як влаштований ДВЗ
Ми розглянемо будову найбільш поширеного наразі двигуна внутрішнього згорання – поршневого двигуна.
Двигун внутрішнього згоряння складається з величезної кількості елементів. Але є основні, які характеризують його продуктивність.
1. Циліндр – це найважливіша частина силового агрегату. Автомобільні двигуни, як правило, мають чотири і більше циліндрів, аж до шістнадцяти. Розташування циліндрів в таких двигунах може перебувати в одному з трьох порядків: лінійно, V-образно, W-образно і опозитно.
2. Свічка запалювання генерує іскру, яка запалює паливно-повітряну суміш. Завдяки цьому і відбувається процес згоряння. Щоб двигун працював «як годинник», іскра повинна подаватися точно в належний час.
3. Клапани впускання і випуску також функціонують тільки в певні моменти. Один відкривається, коли потрібно впустити чергову порцію палива, інший, коли потрібно випустити відпрацьовані гази. Обидва клапана міцно закриті, коли в двигуні відбуваються такти стиснення і згорання. Це забезпечує необхідну повну герметичність.
4. Поршень являє собою металеву деталь, яка має форму циліндра. Рух поршня здійснюється вгору-вниз всередині циліндра.
5. Кільця поршневі служать ущільнювачами ковзання зовнішньої кромки поршня і внутрішньої поверхні циліндра. Їх використання обумовлене двома цілями:
• Вони не дають потрапляти горючої суміші в картер ДВС з камери згоряння в моменти стиснення і робочого такту.
• Вони не дають потрапити маслу з картера в камеру згоряння, адже там воно може спалахнути. Багато автомобілів, які спалюють масло, обладнані старими двигунами, і їх поршневі кільця вже не забезпечують належного ущільнення.
6. Шатун служить сполучною елементом між поршнем і колінчастим валом.
7. Колінчастий вал перетворює поступальні рухи поршнів під обертальні.
8. Картер розташовується навколо колінчастого вала. У його нижній частині (піддоні) збирається певна кількість масла.
Принцип роботи бензинового ДВЗ.
Існує 2 принципи роботи ДВЗ:
- двотактний- поршневий двигун внутрішнього згоряння, в якому робочий процес в кожному з циліндрів відбувається за один оберт колінчастого вала, тобто за два ходи поршня. Ці ходи відбуваються частіше ніж в чотиритактному і двотактий двигун використовує менше палива, проте викидає більше шкідливих речовин. Такі двигуни використовуються в авіації, бронетнковій техніці та в суднах.
- чотирьохтактний – саме даний вид використовується в автомобілях. Адже він працює тихіше, його вихідні гази не містять такої кількості шкідливих речовин.
Тому саме на прикладі чотирьохтактного двигуна ми розберем принцип роботи ДВЗ
Чотиритактним двигун називається через те, що його роботу можна розділити на чотири, рівні за часом, частини. Поршень чотири рази пройде по циліндру – два рази вгору і два рази вниз. Такт починається при знаходженні поршня в крайній нижній або верхній точці. У автомобілістів-механіків це називається верхня мертва точка (ВМТ) і нижня мертва точка (НМТ).
Перший такт – такт впуску
Перший такт, , починається з ВМТ (верхньої мертвої точки). Рухаючись вниз, поршень, всмоктує в циліндр топливовоповітряну суміш. Робота цього такту відбувається при відкритому клапані впуску. До речі, існує багато двигунів з декількома впускними клапанами. Їх кількість, розмір, час знаходження у відкритому стані може істотно вплинути на потужність двигуна.
Є двигуни, в яких, в залежності від натискання на педаль газу, відбувається примусове збільшення часу перебування впускних клапанів у відкритому стані. Це зроблено для збільшення кількості всмоктуваного палива, яке, після загоряння, збільшує потужність двигуна. Автомобіль, в цьому випадку, може набагато швидше прискоритися.
Другий такт – такт стиснення
Після того як поршень досяг нижньої точки, він починає підніматися вгору, тим самим, стискаючи суміш, яка потрапила в циліндр в такт впуску. Паливна суміш стискається до обсягів камери згоряння( вільний простір між верхньою частиною поршня і верхньою частиною циліндра при знаходженні поршня у верхній мертвій точці називається камерою згоряння). Клапани, в цей час роботи двигуна закриті повністю. Чим щільніше вони закриті, тим стиснення відбувається якісніше. Велике значення має, в даному випадку, стан поршня, циліндра, поршневих кілець. Якщо є великі зазори, то хорошого стиснення не вийде, а відповідно, потужність такого двигуна буде набагато нижче. Компресію можна перевірити спеціальним приладом.
Третій такт – робочий хід
Третій такт – робочий, починається з ВМТ. Робочим він називається не випадково. Адже саме в цьому такті відбувається дія, що змушує автомобіль рухатися. У цьому такті в роботу вступає система запалювання. Чому ця система так називається? Тому, що вона відповідає за підпалювання паливної суміші, стиснутої в циліндрі, в камері згоряння. Працює це дуже просто – свічка системи дає іскру. Варто зауважити, що іскра на свічці запалювання з’являються за кілька сантиментів до досягнення поршнем верхньої точки. Ці градуси, в сучасному двигуні, регулюються автоматично «мізками» автомобіля.
Після того як паливо загориться, відбувається вибух – воно різко збільшується в об’ємі, змушуючи поршень рухатися вниз. Клапани в цьому такті роботи двигуна, як і в попередньому, знаходяться в закритому стані.
Четвертий такт – такт випуску
Досягнувши нижньої точки, після робочого такту, в двигуні починає відкриватися випускний клапан. Таких клапанів, як і впускних, може бути кілька. Рухаючись вгору, поршень через цей клапан видаляє відпрацьовані гази з циліндра – вентилює його. Від чіткої роботи клапанів залежить ступінь стиснення в циліндрах, повне видалення відпрацьованих газів і необхідну кількість всмоктується паливно-повітряної суміші.
Після четвертого такту настає черга першого. Процес повторюється циклічно.
Вся ця система треба для того, щоб маховик та колінчастий вал почати обертатись і тоді машина зможе розпочати рух.
