ДВС — это такой двигатель, который превращает энергию сгорания топлива в механическую работу. А слово «внутреннего» означает , что сгорание происходит в рабочей камере (цилиндре) внутри двигателя.
Двигатель внутреннего сгорания работает в четыре этапа
- Впуск. Поршень находится в положении верхней мёртвой точки. В процессе его опускания создаётся разряжение. В результате происходит открытие клапана и всасывание топливно-воздушной смеси, после чего клапан закрывается.
- Сжатие. На данном этапе происходит воспламенение смеси. Она преобразуется из тепловой энергии в механическую, приводя устройство в рабочее состояние.
- Рабочий ход. Поршень приходит в положение нижней мёртвой точки за счёт расширения газов в момент максимального горения смеси.
- Выпуск. Поршень приходит в первоначальное положение, выпуская отработанные газы через открывающийся клапан.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Такты цикла проходят последовательно в каждом цилиндре — таким образом, у 4-цилиндрового мотора каждые пол-оборота коленвала один из поршней совершает рабочий ход, а остальные в это время занимаются другими делами
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Такты цикла проходят последовательно в каждом цилиндре — таким образом, у 4-цилиндрового мотора каждые пол-оборота коленвала один из поршней совершает рабочий ход, а остальные в это время занимаются другими делами
Но ведь поршень ходит вверх-вниз — как при этом ДВС вращает колёса?
Теперь разберёмся, за счёт работы каких основных частей мотора машина может вращать колёсами. Для перевода поступательного движения поршней (вверх-вниз) во вращение внутри мотора есть коленвал, его строение, кстати, и обусловило название. Поршни через рычаги (их называют шатунами) давят на шейки (секции) коленчатого вала, смещённые относительно его оси — так же, как человек давит на педали велосипеда, заставляя вращаться звёздочку-шестерёнку, которая затем приводит в движение цепь, соединённую с ведущим колесом.
Чтобы вращение коленвала было равномерным, к нему прикручен массивный диск (маховик). А в некоторых двигателях вместе с коленвалом крутятся и специальные балансирные валы, снижающие вибрации, которые неизбежно случаются из-за взрывов топлива внутри мотора. Вот такая конструкция.
Как топливо попадает в цилиндр ДВС?
Для этого у каждого цилиндра есть специальные устройства — клапаны. Их как минимум два — впускной и выпускной. Первый открывается на такте впуска — в этот момент поршень движется вниз и помогает засасывать топливную смесь внутрь цилиндра. Выпускной клапан делает это на последнем такте, когда поршень после рабочего хода начинает подниматься к верхней мёртвой точке и выталкивает через открывшееся отверстие отработанные газы, освобождая место для новой порции топлива.
За синхронизацию работы клапанов с поршнями в устройстве двигателя отвечает распределительный вал (или несколько валов). На распредвалах есть специальные утолщения (кулачки), при вращении вала они давят на клапаны, и те открываются. Как только распредвал перестаёт давить на клапан, тот под действием пружины возвращается в закрытое состояние. Распредвал крутится ровно в два раза медленнее коленвала, делая один оборот за четыре такта работы цилиндра, а порядок и продолжительность открытия клапанов регулируются расположением и размером кулачков на нём.
Вот что такое ДВС — в общих чертах. Конечно, сегодня в автомобиле агрегаты намного сложнее по конструкции. Их оснащают турбонаддувом, повышают их эффективность за счёт оптимизации процесса сгорания топлива, лишают распредвалов, клапанов и дроссельных заслонок... Но об этом мы подробно расскажем в отдельных статьях. А пока вы уже наверняка правильно перечислите основные детали ДВС, если кто-то об этом спросит.