Двигун

Двигун внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння(мал.1) - це тепловий двигун, всередині якого відбуваються спалювання палива та перетворення частини теплоти, що відділилася, на механічну роботу.

мал.1. Двигун внутрішнього згоряння

Класифікація

Двигуни внутрішнього згорання бувають:

• поршневі, в яких увесь робочий процес здійснюється в циліндрах;
• безпоршневі(газотурбінні), в яких робочий процес послідовно здійснюється у повітряному компресорі, камері згорання та газовій турбіні. На переважній більшості сучасних авто встановлюють поршневі двигуни внутрішнього згоряння.

За способом сумішоутворенням й запалюванням палива автомобільні поршневі двигуни поділяються на дві групи:

• із зовнішнім сумішоутворенням і примусовим займанням палива від електричної іскри (карбюраторні й газові);
• із внутрішнім сумішоутворенням і займанням палива від стикання з повітрям, нагрітим внаслідок його сильного стискання в циліндрі (дизелі).

Будова і принцип дії двигуна внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згорання складається з таких систем:

• кривошипно-шатунного механізму;
• механізму газорозподілу;
• системи охолодження;
• системи змащення;
• системи живлення;
• системи запалювання (тільки в карбюраторних двигунах).

Кривошипно-шатунний механізм слугує для перетворення зворотно-поступального руху поршня на обертальний рух колінчастого вала. Механізм газорозподілу забезпечує своєчасне заповнення циліндрів пального сумішшю (або повітрям) і видалення з них відпрацьованих газів. Система охолодження призначається для підтримання оптимального теплового режиму двигуна. Система змащення забезпечує змащування тертьових поверхонь двигуна, подачу до них оливи, часткового охолодження їх, видаляння з них відпрацьованих газів. Система живлення дизеля забезпечує очищення повітря й палива, впорскування палива в циліндр під високим тиском у дрібно розпиленому вигляді та видаляння продуктів згоряння. Система запалювання забезпечує займання пальної суміші в циліндрах карбюраторного двигуна й містить джерело електричної енергії та перетворювач низької напруги системи електрозабезпечення автомобіля на високу напругу свічки запалювання, іскра від якої запалює пальну суміш у циліндрі двигуна в потрібний момент.

Поршневий двигун складається з циліндра і картера, який знизу закрито піддоном. Усередині циліндра переміщується поршень з компресійними (ущільнювальними) кільцями, що має форму стакана з днищем у верхній частині. Поршень через поршневий палець та шатун зв’язаний із колінчастим валом, що обертається в корінних підшипниках, розташованих у картері. Колінчастий вал складається корінних шийок, щік, шатунної шийки. Циліндр, поршень, шатун і колінчастий вал утворюють кривошипно-шатунний механізм, який перетворює зворотно-поступальний рух поршня на обертальний рух колінчастого вала. Зверху циліндр накрито головкою із клапанами, відкриття й закриття яких точно узгоджуються з обертанням колінчастого вала.

Розглянемо принцип дії чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння (мал. 2)

мал.2. Схема роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння

Основним його елементом є циліндр із поршнем, усередині якого відбувається згоряння палива (звідси походить назва двигуна). Як правило, їх кілька. Тому кажуть про одно-, дво-, чотири-, восьми-,дванадцяти-,шiстнадцяти та навiть вiсiмнадцятициліндрові двигуни.

Циліндр має два отвори з клапанами — впускним і випускним. Робота ДВЗ ґрунтується на чотирьох послідовних процесах — тактах, які весь час повторюються. Перший такт — це впуск пальної суміші, що здійснюється через впускний клапан, коли поршень рухається вниз. Після того, як поршень досягне нижньої точки, всмоктування палива припиняється і обидва клапани закриваються. Під час другого такту, коли поршень рухається вгору, відбувається стискання суміші, внаслідок чого її температура підвищується. У верхній точці поршня суміш запалюється електричною іскрою від свічки. Вона миттєво спалахує, через значне нагрівання розширюється й тисне на поршень. Сила тиску штовхає поршень донизу, відбувається третій такт — робочий хід, під час якого виконується робота. За допомогою шатунного механізму рух поршня передається колінчатому валу, який з'єднано з колесами автомобіля. Виконуючи роботу, суміш розширюється й одночасно охолоджується. Після проходження поршнем нижньої точки відкривається випускний клапан і під час руху поршня вгору відбувається четвертий такт — випуск відпрацьованих газів. Таким чином, робочий цикл чотиритактного двигуна завершується, і згодом все починається з першого такту.

Оскільки з чотирьох тактів ДВЗ лише один — робочий, двигун має інерційний механізм — маховик. Він запасає енергію, за рахунок якої колінчастий вал обертається під час виконання решти тактів.Маховик може бути виконано у вигляді корзини зчеплення або шестерні на яку передається крутний момент від пускового двигуна (стартера), також маховиком є щоки колінчатого вала багатоциліндрового двигуна. В основному чотиритактні двигуни застосовують на автомобілях, тракторах та іншій техніці.