Древняя пословица гласит: «узнай своего друга, чтобы пребывать с ним в дружбе». Автомобиль часто действительно становится другом человека (к которому даже ревнуют жены!). И, как у каждого друга есть «плюсы» и «минусы», так и у ДВС (двигателя внутреннего сгорания) также есть преимущества и недостатки. С них, пожалуй, и начнем наше знакомство ним.

Основные преимущества, благодаря которым ДВС получил повсеместную популярность, заключаются в:

- автономности;
- возможности использования различного топлива;
- возможности быстрого запуска;
- невысокой стоимости.

Даже такие недостатки, как низкий КПД, высокий уровень шума и ядовитые выхлопы газов, не смогли перевесить очевидных достоинств ДВС.

Теперь более подробно о том, в чем же заключается работа двигателя внутреннего сгорания. Самым распространенным видом двигателя данного типа является поршневой (есть еще роторно-поршневой и газотурбинный). На его примере мы и будем рассматривать принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Итак, работа двигателя внутреннего сгорания основано на взаимодействии таких систем двигателя, как:

- система управления;
- система выпускная;
- система охлаждения;
- система смазки;
- система зажигания в бензиновых двигателях;
- топливная система;
- впускная система.

Все это, в свою очередь, взаимодействует с кривошипно-шатунным и газораспределительным механизмом. Данные системы и механизмы в одном корпусе и составляют двигатель внутреннего сгорания. Разнообразие конструкции имеющихся сегодня силовых агрегатов поражает воображение. У разных автомобилей может быть разная мощность мотора, объем, число цилиндров, а, кроме того, такие механизмы могут отличаться по типу используемого в работе топлива. Но при всех различиях практически все моторы похожи тем, что в основе их работы используется один и тот же принцип работы – циклическая цепочка повторяющихся действий (тактов). Существуют двухтактные и четырехтактные моторы. Автомобили чаще всего комплектуются именно моторами, работа которых разбита на четыре следующих друг за другом действия.

Подарок немецкого инженера-самоучки

Принцип работы четырехтактного двигателя придумал и воплотил в жизнь изобретатель из Германии Николаус Отто. Случилось это еще в конце 19 века и, несмотря на впечатляющий уровень технических изменений в автомобилестроении, достигнутый за прошедшее с тех пор время, сегодняшние силовые агрегаты по-прежнему построены на основе идеи дедушки Отто. Свое название четырехтактный двигатель получил из-за того, что один его рабочий цикл можно разделить на четыре этапа. За время одного рабочего цикла поршень успевает сделать по цилиндру четыре полноценных перемещения: дважды он переместится вверх и точно такое же количество раз – вниз. Отличаются две крайний точки положения поршня в цилиндре, которые принято именовать мертвыми точками – верхняя ВМТ и нижняя НМТ. В момент, когда поршень находится в одной из этих точек и начинается очередной такт.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания




Такт №1 – Впуск

Впускной такт стартует с момента, когда поршень расположен в ВМТ, то есть верхней мертвой точке. В момент начала движения поршня вниз открывается клапан впуска. Дальнейшее движение поршня продуцирует всасывание топливовоздушной смеси во внутреннюю полость цилиндра. Следует отметить, что конструкция с одним впускным клапаном сейчас считается упрощенной, ведь есть нынче модели моторов с множественным количеством таких клапанов или же с системой принудительного поддержания клапана в отрытом состоянии. Однако на принцип работы четырехтактного двигателя это существенного влияния не оказывает.

 


 

Такт №2 – Сжатие

Такт сжатия начинается с момента, когда двигавшийся вниз поршень достиг НМТ. В этот момент он начнет двигаться обратно по заполненной смесью внутренней полости цилиндра. Это его продвижение приведет к сжатию данной смеси вплоть до объема свободного пространства, которое есть между горизонтальной плоскостью поршня, достигшего верхней точки и головкой двигателя. Это пространство называется камерой сгорания и как понятно из названия именно там и произойдет сжигание сжатой поршнем топливовоздушной смеси. Во время такта сжатия клапаны должны быть в закрытом состоянии, ведь для качественного процесса должна быть обеспечена максимальная герметичность. Именно поэтому у изношенных моторов очень слабая производительность и мощность, ведь у них плохое состояние колец, поршней и цилиндров, это является причиной ухода смеси через зазоры и снижения качества сжатия.



Такт №3 – Рабочий ход

Когда сжавший смесь поршень находится в ВМТ, начинается третий такт. Само название этого такта рабочий ход обусловлено тем, что именно во время него происходит движение поршня, которое заставляет совершить рабочее вращение коленвала. Происходит это так: искра от свечи зажигания поджигает топливную смесь в камере сгорания, что провоцирует «взрыв» и образование газов. Происходит движение поршня вниз за счет воздействия расширившихся в объеме газов. Во время третьего такта клапаны по-прежнему должны быть в закрытом состоянии.

 

Такт №4 – Выпуск

Когда в конце третьего такта поршень опуститься до НМТ, происходит открывание клапана, именуемого выпускным. В современных моторах их может быть больше чем один, как и впускных клапанов, но суть работы двигателя остается неизменной. Продвигаясь по цилиндру вверх, поршень выдавливает газы, образовавшиеся от «взрыва» топливной смеси через клапан, проводя вентиляцию цилиндра.

 

 

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на повторении рабочего цикла. Он присущ всем типам двигателей, но так как существуют четырехтактные и двухтактные ДВС, то они имеют некоторые отличия в осуществлении рабочих циклов. Так, в двухтактных рабочий цикл происходит во время двух основных тактов в течение одного оборота коленвала. Клапанов в двухтактном двигателе нет. Их функции исполняет поршень, который закрывает окна во время своего движения. Четырехтактный ДВС, при таких же размерах двухтактного двигателя, имеет меньшую мощность, так как у него получается меньшее количество рабочих циклов за единицу времени.