Двигун внутрішнього згоряння пояснення принципу. Двигун внутрішнього згоряння. Основні механізми двигуна внутрішнього згоряння

Внутрішнього згоряння - це такий тип двигуна, у якого паливо запалюється в робочій камері всередині, а не в додаткових зовнішніх носіях. ДВС перетворює тиск відзгоряння палива в механічну роботу.

З історії

Перший ДВС був силовим агрегатомДе Ріваза, на ім'я його творця Франсуа де Ріваза, родом з Франції, який сконструював його в 1807 році.

У цьому двигуні вже було іскрове запалювання, він був шатунний, з поршневий системою, тобто, це свого роду прообраз сучасних моторів.

Через 57 років співвітчизник де Ріваза Етьєн Ленуар винайшов вже двотактний агрегат. Цей агрегат мав горизонтальне розташування свого єдиного циліндра, наявний іскровим запалюванням і працював на суміші светильного газу з повітрям. роботи двигуна внутрішнього згорянняв той час вистачало вже на малогабаритні човна.

Ще через 3 роки конкурентом став німець Ніколаус Отто, дітищем якого став вже чотиритактний атмосферний мотор з вертикальним циліндром. ККД в даному випадку збільшився на 11%, на відміну від ккд двигунавнутрішнього згоряння Ріваза, він став 15-процентним.

Трохи пізніше, в 80-х роках цього ж століття, російський конструктор Огнеслав Костович вперше запустив агрегат карбюраторного типу, а інженери з Німеччини Даймлер і Майбах удосконалили його в полегшений вигляд, який став встановлюватися на мото- і автотехніки.

У 1897 році Рудольф Дизель виводить у світ ДВС по типу займання від стиснення, використовуючи нафту як паливо. Цей вид двигуна став родоначальником дизельних моторів, що використовуються по теперішній час.

види двигунів

• Бензинові мотори карбюраторного типу працюють від палива, змішаного з повітрям. Суміш ця попередньо готується в карбюраторі, далі надходить в циліндр. У ньому суміш стискається, запалюється іскрою від свічки запалювання.
• ні двигуни відрізняються тим, що суміш подається безпосередньо від форсунок у впускний колектор. У цього виду є дві системи упорскування - моновприск і розподілене уприскування.
• В дизельному моторізаймання відбувається без свічок запалювання. У циліндрі даної системи знаходиться повітря, розігрітий до температури, яка перевищує температуру займання палива. В цей повітря через форсунку подається паливо, і вся суміш запалюється за образом факела.
• Газовий ДВС має принцип теплового циклу, паливом може бути як природний газ, так і вуглеводневий. Газ надходить в редуктор, де тиск його стабілізується в робоче. Потім потрапляє в змішувач, а в підсумку запалюється в циліндрі.
• Газодизельні ДВС працюють за принципом газових, тільки на відміну від них, суміш запалюється НЕ свічкою, а дизельним паливом, уприскування якого відбувається також, як і у звичайного дизельного мотора.
• Роторно-поршневі типи двигунів внутрішнього згоряння принципово відрізняються від інших наявністю ротора, який обертається в камері, яка має форму вісімки. Щоб зрозуміти, що таке ротор, потрібно засвоїти, що в даному випадку ротор виконує роль поршня, і колінчастого вала, тобто спеціальний механізм ГРМ тут повністю відсутня. При одному обороті відбувається відразу три робочих циклу, що можна порівняти з роботою двигуна з шістьма циліндрами.

Принцип роботи

В даний час переважає чотиритактний принцип роботи двигуна внутрішнього згорання. Це пояснюється тим, що поршень в циліндрі проходить чотири рази - вгору і вниз однаково по два.

Як працює двигун внутрішнього згоряння:

1. Перший такт - поршень при русі вниз втягує паливну суміш. При цьому клапан впускання знаходиться у відкритому вигляді.
2. Після досягнення поршнем нижнього рівня, він рухається вгору, стискаючи горючу суміш, яка, в свою чергу, приймає обсяг камери згоряння. Цей етап, включений в принцип роботи двигуна внутрішнього згорання, є другим за рахунком. Клапани, при цьому, знаходяться в закритому вигляді, і чим щільніше, тим якісніше відбувається стиснення.
3. У третій такт включається система запалювання, так як тут відбувається займання паливної суміші. У призначенні роботи двигуна він називається «робочим», так як при цьому починається процес приводу в роботу агрегату. Поршень від вибуху палива починає рух вниз. Як і в другому такті, клапани знаходяться в закритому стані.
4. Завершальний такт - четвертий, випускний, який дає зрозуміти, що таке завершення повного циклу. Поршень через випускний клапан позбавляється від відпрацьованих газів циліндра. Потім все циклічно повторюється знову, зрозуміти, як працює двигун внутрішнього згоряння, можна представивши циклічність роботи годин.

пристрій ДВС

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння логічно розглядати з поршня, так як він є основним елементом роботи. Він являє собою своєрідний «стакан» з порожньою порожниною всередині.

Поршень має прорізи, в яких фіксуються кільця. Відповідають ці самі кільця за те, щоб горюча суміш не виходила під поршень (компресійний), а так само за те, щоб масло не попадало в простір над самим поршнем (маслос'емноє).

Порядок роботи

• При попаданні всередину циліндра паливної суміші, поршень проходить чотири вищеописаних такту, і зворотно-поступальний рух поршня приводить в рух вал.
• Подальший порядок роботи двигуна наступний: верхня частина шатуна закріплена на пальці, який знаходиться всередині спідниці поршня. Кривошип клонували фіксує шатун. Поршень, при русі, обертає колінвал і останній, свого часу, передає крутний момент системі трансмісії, звідти на систему шестерень і далі до ведучих коліс. У пристрої двигунів автомобілів з заднім приводомпосередником до коліс виступає ще і карданний вал.

конструкція ДВС

Газорозподільний механізм (ГРМ) в пристрої двигуна внутрішнього згоряння відповідає за впорскування палива, а так само за випуск газів.

Механізм ГРМ складається з верхньоклапанної і ніжнеклапанний, може бути двох видів - пасової або ланцюгової.

Шатун найчастіше виготовляється зі сталі шляхом штампування або кування. Є види шатунів, виготовлені з титану. Шатун передає зусилля поршня коленвалу.

Колінвал з чавуну або зі сталі являє собою набір корінних і шатунних шийок. Усередині цих шийок є отвори, що відповідають за подачу масла під тиском.

Принцип роботи кривошипно-шатунного механізму в двигунах внутрішнього згоряння полягає в перетворенні рухів поршня в руху клонували.

Головка блоку циліндрів (ГБЦ), більшості двигунів внутрішнього згоряння, як і блок циліндрів, найчастіше виготовляється з чавуну і рідше з різних сплавів алюмінію. У ГБЦ знаходяться камери згоряння, канали впуску - випуску, отвори свічок. Між блоком циліндрів і ГБЦ знаходиться прокладка, що забезпечує повну герметичність їх з'єднання.

У систему мастила, яку включає в себе двигун внутрішнього згоряння, входить піддон картера, маслозаборнік, маслонасосів, масляний фільтрі масляний радіатор. Все це пов'язано каналами і складними магістралями. Система мастила відповідає не тільки за зменшення тертя між деталями двигуна, але і за їх охолодження, а також за зменшення корозії і зносу, збільшує ресурс ДВС.

Пристрій двигуна, в залежності від його виду, типу, країни виробника, може бути будь-чим доповнена або, навпаки, можуть бути відсутні якісь елементи з огляду на старіння окремих моделей, але загальна будовадвигуна залишається незмінним так само, як і стандартний принцип роботи двигуна внутрішнього згорання.

додаткові агрегати

Само собою, двигун внутрішнього згоряння не може існувати як окремий орган без додаткових агрегатів, які забезпечують його роботу. Система запуску розкручує мотор, призводить його в робочий стан. Існують різні принципи роботи запуску в залежності від типу двигуна: стартерний, пневматичний і мускульний.

Трансмісія дозволяє розвинути потужність при вузькому діапазоні оборотів. Система харчування забезпечує ДВС двигунмалим електрикою. У неї входить акумуляторна батареяі генератор, що забезпечує постійний потік електрики і заряд АКБ.

Вихлопна система забезпечує випуск газів. У будь-який пристрій двигуна автомобіля входять: випускний колектор, Який збирає гази в єдину трубу, каталітичний конвертер, який знижує токсичність газів шляхом відновлення оксиду азоту і використовує утворився кисень, щоб допалити шкідливі речовини.

Глушник в цій системі є для того, щоб зменшити виходить з мотора шум. Двигун внутрішнього згорання сучасних автомобілівповинні відповідати встановленим закономнормам.

Тип палива

Слід пам'ятати і про октанове число палива, яке використовують двигуни внутрішнього згоряння різних типів.

Чим вище октанове число палива - тим більше ступінь стиснення, Що призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії двигуна внутрішнього згоряння.

Але існують і такі двигуни, для яких збільшення октанового числа вище покладеного заводом виробником, призведе до передчасної поломки. Це може статися шляхом прогорання поршнів, руйнування кілець, закопчений камер згоряння.

Заводом передбачено своє мінімальне і максимальне октанове число, яке вимагає двигун внутрішнього згоряння.

Тюнінг

Любителі збільшити потужність роботи двигунів внутрішнього згоряння часто встановлюють (якщо це не передбачено заводом виробником) різного роду турбіни або компресори.

компресор на холостих обертахвидає невелику потужність, при цьому тримає стабільні обороти. Турбіна ж, навпаки, вичавлює максимальну потужність при її включенні.

Установка тих чи інших агрегатів вимагає консультації з майстрами, які мають досвід роботи у вузькому напрямку, оскільки ремонт, заміна агрегатів, або ж доповнення двигуна внутрішнього згоряння додатковими опціями - це відхилення від призначення роботи двигуна і зменшують ресурс ДВС, а неправильні дії можуть призвести до незворотних наслідків, тобто робота двигуна внутрішнього згоряння може бути назавжди закінчена.

Принципи роботи найпростішого двигуна внутрішнього згоряння

У цій статті будуть розглянуті принципи роботи найпростішого одноциліндрового двигуна внутрішнього згоряння. Цей двигун взятий для простоти поняття фізичних процесів, для того щоб зрозуміти, як працюють всі подібні двигуни. Насправді все набагато складніше кожен процес має стільки особливостей, що і у фахівців, які добре знають роботу двигуна, часто виникають суперечки з багатьох питань. Але все бензинові двигуни (двигуни з примусовим запалюванням) працюють на основі принципів, вперше описаних німецьким інженером Отто.

Двигун потрібен для забезпечення автомобіля (якщо це не стаціонарний двигун) механічної енергією. Двигун створює цю енергію. Але зі шкільного курсу фізики відомо, що енергія не виникає з нічого і не зникає безслідно. Що ж є джерелом механічної енергії, що виробляється двигуном, яку енергію він перетворює в механічну? Джерелом енергії двигуна внутрішнього згоряння є енергія міжмолекулярних зв'язків вуглеводневого палива, що згорає в циліндрах двигуна. Під час згоряння вуглеводневого палива відбувається розрив цих зв'язків з великим виділенням теплової енергії, яку двигун і перетворює в механічну енергію в формі обертального руху.

Для хімічних реакцій, що відбуваються при згорянні палива, потрібно окислювач. Для цього використовується кисень, що міститься в навколишньому атмосферному повітрі. Повітря це суміш газів, кисню в цій суміші приблизно 21%. В циліндрах двигуна згоряє суміш палива з повітрям. В ідеальному випадку всі молекули вуглеводнів, подані в циліндр, згораючи, з'єднуються з усіма молекулами кисню, поданими в циліндр під час одного робочого циклу. Тобто після процесу згоряння в циліндрі двигуна не повинно залишитися не однієї молекули палива, і не однієї вільної молекули кисню.

Хімічні реакції, під час яких повністю використовуються всі активні речовини, називаються стехиометрическими. Під час стехиометрического процесу для повного згоряння всіх молекул 1-го кілограма палива необхідно використовувати приблизно 14,7 кілограмів повітря. Це ідеальний процес, але реально при роботі двигуна на різних режимах забезпечити його досить важко, тим більше що на деяких режимах двигун буде працювати стійко, тільки якщо суміш відрізняється від стехиометрической.

Розібравшись, звідки береться механічна енергія, приступимо до вивчення принципів роботи двигуна. Як вже було зазначено раніше, тут буде розглядатися робота чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння, що працює по циклу Отто. Основною ознакою циклу Отто можна назвати те, що перед займанням топливовоздушная суміш попередньо стискається, а запалювання суміші походить від стороннього джерела - в сучасних двигунах тільки за допомогою електричної іскри.

За час становлення і розвитку двигуна внутрішнього згоряння було винайдено дуже багато різних конструкцій і, зрозуміло, двигун, що працює на принципах циклу Отто, був далеко не єдиний. З двигунів з поворотної поступальним рухом поршня можна назвати двигун, що працює по циклу Аткінсона, а з двигунів з круговим рухомпоршня найбільш відомий роторно-поршневий двигун Ванкеля. Існує велика кількість взагалі екзотичних конструкцій. Але всі вони не отримали широкого практичного застосування. Більш 99,9% використовуваних в даний час двигунів внутрішнього згоряння працюють по циклу Отто, (в даній статті сюди будуть віднесені і дизельні двигуни) які в свою чергу поділяються на двигуни з електричним запалюванням суміші і дизельні двигуни, з компресійним запалюванням суміші.

Принципи роботи таких двигунів і будуть розглянуті в цій статті.

І бензинові та дизельні двигуни можуть бути не тільки чотиритактними, але і двотактними. В даний час двотактні двигунина автомобілі не застосовуються, тому в цьому розділі вони розглядатися не будуть.

Перш ніж розглядати принципи роботи двигуна розглянемо, з яких основних деталей він складається.

Основні деталі найпростішого ДВС

1. Циліндр.
2. Поршень.
3. Камера згоряння.
4. Шатун.
5. Колінчастий вал.
6. Впускний канал.
7. Впускний клапан.
8. Впускний розподільний вал.
9. Випускний канал.
10. Випускний клапан.
11. Випускний розподільний вал.
12. Свічка запалювання.
13. Паливна форсунка (не показана).
14. Маховик двигуна (не показаний).

1. циліндр - основа двигуна, саме в ньому відбувається процес згоряння палива, циліндр є напрямних елементом для руху поршня.

2. поршень - деталь, яка переміщається в циліндрі під впливом розширюються газів або під впливом кривошипно-шатунного механізму. Умовно приймемо, що ковзне з'єднання, між поршнем і стінками циліндра абсолютно герметично, тобто, ніякі газу не можуть проникнути через це з'єднання.

3. Камера згоряння - простір над поршнем, коли поршень знаходиться в найвищій точці свого ходу (ВМТ).

4. шатун - це стрижень, що передає зусилля від поршня до кривошипа колінчастого вала і, навпаки, від колінчастого вала до поршня.

5. Колінчастий вал - служить для перетворення зворотно-поступального руху поршня в обертальний, саме такий рух найзручніше для використання.

6. впускний канал - канал, по якому топливовоздушная суміш надходить в циліндр двигуна.

7. впускний клапан - з'єднує впускний канал з циліндром двигуна. Умовно приймаємо, що в закритому стані клапан повністю герметичний, а у відкритому стані він не чинить опір проходу паливо-повітряної суміші в циліндр двигуна.

8. Впускний розподільний вал - відкриває та закриває впускний клапан в потрібний час.

9. випускний канал - канал, по якому відпрацьовані гази виводяться з двигуна в атмосферу.

10. Випускний клапан - з'єднує випускний канал з циліндром двигуна. Умовно приймаємо, що в закритому стані клапан повністю герметичний, а у відкритому стані він не чинить опір проходу відпрацьованих газів з циліндра двигуна.

11. Випускний розподільний вал - відкриває та закриває випускний клапан в потрібний час.

12. Свічка запалювання - служить для запалення стислій паливо-повітряної суміші в потрібний час.

13. Паливна форсунка - служить для розпилення палива в повітрі, що надходить в циліндр двигуна.

14. маховик двигуна - служить для необхідного переміщення поршня за рахунок сил інерції під час всіх тактів, крім робітника.

- точка в якій поршень зупиняється при зміні напрямку свого руху вгору циліндра на рух вниз.

2 - Нижня мертва точка (НМТ) - точка в якій поршень зупиняється при зміні напрямку свого руху вниз циліндра на рух вгору.

3 - Хід поршня - відстань, яку проходить поршнем при переміщенні від ВМТ до НМТ або навпаки.

4 - такт двигуна - переміщення поршня від однієї мертвої точкидо іншої. Під час кожного такту колінчастий вал двигуна робить половину обороту (180º).

5 - Цикл - періодичне повторення чотирьох тактів двигуна під час роботи. Повний цикл двигуна складається з чотирьох тактів і відбувається за два повних оберти колінчастого вала (720º).

Принципи роботи найпростішого одноциліндрового чотиритактного двигуна:

1 - Такт всмоктування
(Надходження паливо-повітряної суміші в циліндр).

Впускний клапан відкритий.
Випускний клапан закритий.

Під впливом зовнішнього зусилля (стартера двигуна, заводний ручки або інерції маховика), переданого поршня шатуном, поршень переміщається від ВМТ до НМТ. Оскільки з'єднання між поршнем і циліндром повністю герметично, в просторі над поршнем утвориться знижений тиск (розрідження). Під впливом атмосферного тиску повітря через впускний канал, і відкритий впускний клапан, починає надходити в циліндр двигуна. В цей час Паливна форсункарозпорошує який надходить повітрі необхідну кількість палива, в результаті чого в циліндр надходить горюча топливовоздушная суміш.

При досягненні поршнем НМТ впускний клапан закривається.

2 - Такт стиску.

Обидва клапана закриті.

Під впливом зовнішнього зусилля поршень переміщається з НМТ до ВМТ. При цьому в циліндрі відбувається стиснення паливо-повітряної суміші. Після закінчення такту стиснення, коли поршень встає в положенні ВМТ, вся топливовоздушная суміш знаходиться в стислому стані в камері згоряння.
В цей час свічка запалювання за допомогою електричної іскри запалює стиснуту топливовоздушную суміш. У дизельному двигуні в камеру згоряння за допомогою паливної форсунки впорскується дрібно розпорошений паливо. В результаті чого в обох випадках відбувається займання суміші.

3 - Робочий такт.

Обидва клапана закриті.

При згорянні паливо-повітряної суміші в циліндрі різко піднімається температура і, головне, тиск. Це тиск рівномірно тисне на всі боки, але стінки камери згоряння і циліндра розраховані на це тиску. А вод тиск, який чиниться дедалі ширшими газами на поршень, днище якого є нижньою частиною камери згоряння, змушує поршень переміщатися вниз від ВМТ до НМТ. Це зусилля через шатун передається на кривошип колінчастого вала, який перетворює поступальний рух поршня в обертальний рух.

При досягненні поршнем НМТ відкривається випускний клапан.

4 - Такт випуску.

Впускний клапан закритий.
Випускний клапан закритий.

Під впливом зовнішнього зусилля, переданого на поршень через шатун, поршень переміщається з положення НМТ в положення ВМТ. Під час цього переміщення поршень витісняє з циліндра відпрацьовані гази через відкритий випускний клапан в випускний канал і далі в атмосферу.

І так, ми розглянули повний цикл двигуна, що складається з чотирьох тактів. Далі цей цикл повторюється нескінченно, поки двигун не буде вимкнений або не закінчиться бензин в баку автомобіля.

Напевно, Ви звернули увагу, що з чотирьох тактів корисним є тільки один - робочий такт. Саме під час цього такту виробляється необхідна енергія. Всі інші такти є допоміжними. Можливо, така конструкція може здатися не ефективною, але кращого, за всіма показниками, поки нічого не винайдено. Так, існують двотактні двигуни, в яких повний цикл здійснюється за один поворот колінчастого вала. Існує роторно-поршневий двигун Ванкеля, в якому взагалі немає деталей, що здійснюють зворотно-поступальний рух, але цим конструкціям, при деяких перевагах, притаманні свої недоліки, тому двигуни, що працюють по чотиритактний циклу Отто, в даний час мають практично монопольне поширення в світі. І будь-якої заміни їм, в доступному для огляду майбутньому, реально не передбачається.

Дизельний двигун.

Двигун, винайдений німецьким винахідником Рудольфом Дизелем, дуже схожий і по конструкції і принципам роботи на двигун, що працює на бензині, описаний раніше. Але є одна істотна відмінність. У цьому двигуні займання паливо-повітряної суміші відбувається не за допомогою електричної іскри, а за рахунок контакту палива з гарячим повітрям знаходиться в циліндрі. Таке запалення робочої суміші називається компресійним запалюванням. А звідки в циліндрі взявся гаряче повітря, де його підігріли? Зрозуміло, ніхто його навмисне не грів. Якщо Вам коли-небудь доводилося накачувати ручним насосом шину велосипеда, або автомобіля, ви могли звернути увагу, що досить швидко насос починає нагріватися. І взагалі з шкільного курсу фізики відомо, що при стисненні все гази нагріваються, а повітря є ніщо інше, як суміш газів. Стиснення повітря в двигуні відбувається дуже швидко, тому до кінця такту стиснення повітря, що знаходиться в циліндрі дизельного двигуна, має дуже високу температуру (700 ÷ 900ºС).

Оскільки фізичний процес трохи відрізняється від описаного раніше бензинового двигуна, в конструкції дизельного двигуна є деякі відмінності. Головна відмінність в більш високого ступеня стиснення. У дизельного двигуна відсутній свічка запалювання, замість неї безпосередньо в головку блоку циліндрів вставлена ​​паливна форсунка, зрозуміло, у впускному каналі паливна форсунка відсутня. На відміну від бензинового двигуна, в циліндри якого під час такту всмоктування надходить суміш бензину з повітрям, циліндри дизельного повітря надходить чисте повітря. При досягненні поршнем ВМТ під час такту стиснення, в камері згоряння дизельного двигуна знаходиться стиснене повітря, що має високу температуру. І в той час, коли в бензиновому двигуні відбувається займання суміші за допомогою електричної свічки, в камеру згоряння дизельного двигуна під великим тиском впорскується дрібно розпорошений дизельне паливо. Стикаючись з гарячим повітрям, що знаходиться в камері згоряння, паливо запалюється.

Запам'ятайте основні відмінності дизельного двигуна від бензинового.

1 - Паливо в дизельному двигуні запалюється не з допомогою електричної іскри, а за рахунок контакту палива з повітрям, що має високу температуру.

2 - Регулювання крутного моменту і потужності двигуна здійснюється за рахунок зміни якості, а не кількості паливо-повітряної суміші, тому в дизельному двигуні відсутній дросельна заслінка, Регулююча кількість що надходить в циліндри двигуна повітря. Тобто крутний момент змінюється кількістю впорскування палива без зміни обсягу всмоктуваного повітря.

Не плутайте дизельний двигун з сучасними бензиновими двигунами, з безпосереднім уприскуванням. У цих двигунах паливна форсунка перенесена з впускного каналу на головку двигуна, але не замість свічки запалювання, а встановлена ​​разом з нею. В цьому випадку паливна форсунка впорскує паливо безпосередньо в циліндр. Паливноповітряна суміш в такому двигуні запалюється не з допомогою компресійного запалювання, а за допомогою електричної іскри. А наявна у впускному тракті дросельна заслінка регулює кількість повітря, що надходить в циліндр.

Ми розглянули принципи роботи найпростішого одноциліндрового двигуна, зрозуміли, як виникає необхідна нам механічна енергія, але для простоти пояснення довелося вдатися дуже до багатьох спрощень. Наприклад, клапани відкриваються або закриваються не точно в ВМТ або НМТ. Свічка бензинового двигуна запалює суміш або паливна форсунка дизельного двигуна нагнітає паливо в циліндр не зовсім точно при знаходженні поршня в ВМТ. Та й двигун, найчастіше має не один, а кілька циліндрів, від 1-го до 16, в автомобільній промисловості, а авіації або на флоті зустрічалися двигуни, які мають 64 циліндра. Але основою будь-якого двигуна є циліндр.

Раніше були розглянуті деякі терміни, що мають відношення до циліндру двигуна, тепер доведеться їх розглянути більш детально і познайомитися з деякими новими.

1. Радіус кривошипа.
Відстань між осями корінних і шатунних шийок колінчастого вала.
Корінними називаються шийки колінчастого вала, в яких вал обертається в блоці циліндрів двигуна.
Шатунними називаються шийки, до яких під'єднані шатуни поршнів.
Для освіти кривошипа вісь корінних шийок зміщена щодо осі шатунних шийок.
Радіус кривошипа є дуже важливим конструкційним параметром двигуна. Змінюючи радіус кривошипа можна підібрати необхідне співвідношення між крутним моментом і максимальними оборотами двигуна, при незмінному обсязі циліндра.

2. Хід поршня:
Хід поршня, тобто відстань між НМТ і ВМТ, дорівнює подвоєною величиною радіуса кривошипа.

3. Діаметр циліндра:
Це діаметр внутрішнього отвору циліндра. Умовно приймаємо, що діаметр поршня дорівнює діаметру циліндра.
(Зазвичай вимірюється в міліметрах)

4. Робочий об'єм циліндра:
Робочим об'ємом циліндра називається об'єм, який витісняється поршнем при переміщенні від НМТ до ВМТ.
(Зазвичай вимірюється в кубічних сантиметрах (см) або літрах.)
Робочий об'єм циліндра дорівнює добутку ходу поршня на площу днища поршня.

5. Об'єм камери згоряння.
Це обсяг простору, що знаходиться над поршнем, під час знаходження поршня в ВМТ.
(Зазвичай вимірюється в кубічних сантиметрах.)
Камера згоряння більшості двигунів має складну форму, тому визначити її точний обсяг розрахунковим методом складно. Для визначення обсягу камери згоряння застосовуються різні методи прямого виміру.

6. Повний обсяг циліндра.
Це сума обсягу камери згоряння і робочого об'єму циліндра.
(Зазвичай вимірюється в кубічних сантиметрах або літрах.)
Повний обсяг багатоциліндрового двигуна дорівнює повному обсягу одного циліндра помноженому на кількість циліндрів двигуна.

7. Ступінь стиснення.
Це співвідношення повного обсягу циліндра до об'єму камери згоряння. Іншими словами це співвідношення обсягу циліндра в сумі з обсягом камери згоряння, коли поршень знаходиться НМТ до обсягу простору, розташованого над поршнем, коли поршень знаходиться в положенні ВМТ.
(Безрозмірна одиниця)

8. Співвідношення діаметра циліндра до величини ходу поршня:
Є дуже важливим параметром при конструюванні двигуна внутрішнього згоряння. Двигуни, в яких хід поршня більше діаметра циліндра називаються дліноходнимі, двигуни, в яких хід поршня менше діаметра циліндра, називаються короткоходнимі.

Значення ступеня стиснення.

Ступінь стиснення це один з дуже важливих технічних показників двигуна внутрішнього згоряння, тому розглянемо його більш докладно. Загалом, підвищення ступеня стиснення піднімає ефективність роботи двигуна внутрішнього згоряння, тобто при згорянні рівного обсягу палива двигун виробляє більше механічної енергії. При підвищеному ступені стиснення молекули палива фізично наближаються одна до одної. При цьому топливовоздушная суміш має більш високу температуру, в результаті чого досягається краще випаровування частинок палива і їх більш рівномірне перемішування з повітрям. Для кожного типу бензину є граничне значення ступеня стиснення. Чим вище октанове число бензину, тим вище ступінь стиснення, при якій може працювати двигун. При перевищенні допустимої ступеня стиснення і, відповідно температури в камері згоряння, двигун починає працювати з детонацією (мимовільне займання суміші). Процес детонації досить складний, тому, на даному етапі, обмежимося розумінням, що причиною детонації є неправильне згоряння паливоповітряної суміші. При роботі двигуна з детонацією різко зменшується ефективність роботи двигуна, і більш того, зрослі ударні навантаження можуть привести до руйнування двигуна. Сильні стуки під час роботи двигуна є ознакою детонації. Цей режим роботи дуже шкідливий для двигуна.

Сучасні електронні системи управління двигуном практично виключили роботу двигуна з детонацією, але ті, кому довелося їздити на автомобілях з двигунами, які не мають електронних системуправління, пам'ятають, що режим детонації виникав досить часто.

Раніше для підвищення октанового числа бензину застосовувалися спеціальні присадки на основі свинцю. Застосування цих присадок дозволяло підняти ступінь стиснення до 12,5: 1, але зараз, відповідно до законодавчих норм з охорони навколишнього середовища, у зв'язку з тим, що свинець завдає великої шкоди навколишньому середовищу, Застосування присадок на основі свинцю заборонено.

Ступінь стиснення сучасних бензинових двигунівдорівнює 10: 1 ÷ 11: 1. Величина ступеня стиснення може змінюватися не тільки від якості передбачуваного до використання бензину, але і від конструкції двигуна. сучасні двигуни, Що мають систему управління двигуна з датчиком детонації, дозволяють підняти ступінь стиснення до 13: 1. Такі системи управління, регулюючи кут випередження запалювання в кожному окремому циліндрі, на основі інформації, отриманої від датчика детонації, дозволяють двигуну працювати на межі виникнення детонації, але не допускають її. Двигуни з безпосереднім уприскуванням бензину в камеру згоряння через особливості процесів, що протікають в циліндрі, теж можуть працювати з підвищеним ступенем стиснення.

Оскільки запалення палива в дизельних двигунах відбувається за рахунок нагрівання повітря, що знаходиться в циліндрі, ступінь стиснення дизельних двигунів вище, ніж бензинових. Ступінь стиснення дизельних двигунівлежить в діапазоні 14: 1 ÷ 23: 1.

Двигуни з примусовим нагнітанням повітря в циліндри (турбокомпресор або механічний нагнітач), як бензинові, так і дизельні, мають більш низький ступінь стиснення у порівнянні з атмосферними двигунами. Це викликано тим, що перед початком такту стиснення в циліндрі знаходиться велика маса повітря (і палива). Дуже високий тиск в циліндрі наприкінці такту стиснення може привести до руйнування двигуна.

Раніше зазначалося, що підвищення ступеня стиснення явище, в цілому, дуже бажане, але в дійсності все трохи складніше. Двигун внутрішнього згоряння, особливо автомобільний, постійно працює на різних режимах швидкості обертання і навантажень. Наукові дослідження в даній області показали, що на деяких режимах двигун ефективніше працює з більш низьким ступенем стиснення, а на інших режимах ступінь стиснення може бути підвищена без ризику нанесення пошкоджень двигуна. Деякі виробники спробували створити двигун із змінним під час роботи ступенем стиснення. Піонером у цій галузі, які досягли помітних результатів, був шведський виробник автомобілів SAAB . Роботи в цьому напрямку проводилися і іншими виробниками автомобілів. Але до теперішнього часу серійні автомобілііз змінним ступенем стиснення на ринку відсутні. Очевидно, це буде наступним напрямком підвищення ефективності двигуна внутрішнього згоряння.

Раніше були розглянуті деякі терміни, що визначають геометричні показники двигуна. Далі запам'ятаємо деякі терміни, що визначають роботу двигуна внутрішнього згоряння, як найпростішого одноциліндрового, так складніших двигунів.

1. Потужність двигуна.
   Вимірюється в кіловатах (кВт) або в старих, для деяких більш звичних одиницях виміру, кінських силах(К.с.)
2. Обертаючий момент.
   Вимірюється в ньютонах на метр (Н м).
3. Питома літрова потужність.
   Вимірюється відношенням максимальної потужності двигуна до робочого об'єму циліндрів двигуна (кВт / літр)
4. Питома вагова потужність.
   Вимірюється відношенням максимальної потужності двигуна до ваги двигуна (кВт / Кг).
5. Паливна ефективність.
   Вимірюється масою палива, яке необхідно витратити на вироблення потужності в один кіловат протягом години (гр / кВт * год)
6. Швидкість обертання.
   В автомобілебудуванні, як і в багатьох інших областях техніки, швидкість (частота) обертання колінчастого вала вимірюється в оборотах в хвилину (об / хв).

За минулі більш ніж сто років з моменту винаходу двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) кількість його конструкцій було настільки велике, що їх не тільки описати неможливо, їх просто ніхто навіть перерахувати не зможе, та й завдання такої, в загальному, немає. чітко розуміючи загальні принципи роботи ДВС(Коротко описані в даній статті), можна розібратися в будь-якої конструкції.

Е.Н. Жарцов