Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это чудо инженерной мысли, которое преобразует энергию, содержащуюся в топливе, в механическую энергию, приводящую в движение ваш автомобиль. Несмотря на разнообразие конструкций и технологий, базовый принцип работы ДВС остается неизменным. В этой статье мы подробно рассмотрим, как это работает.
Основа основ: Четыре такта
Большинство автомобилей используют четырехтактный двигатель. Цикл работы такого двигателя состоит из четырех последовательных тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание) и выпуск. Каждый такт соответствует половине оборота коленчатого вала.
1. Впуск (Intake):
• Действие: Поршень движется вниз, создавая разрежение в цилиндре. Впускной клапан открывается, и в цилиндр засасывается смесь воздуха и топлива (в бензиновых двигателях) или только воздух (в дизельных двигателях).
• Цель: Заполнить цилиндр топливно-воздушной смесью (или просто воздухом в дизеле) для последующего сгорания.
2. Сжатие (Compression):
• Действие: Впускной клапан закрывается, и поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь (или воздух в дизеле).
• Цель: Увеличить температуру и давление смеси (или воздуха) для более эффективного сгорания. Чем выше степень сжатия, тем больше энергии высвобождается при сгорании.
3. Рабочий ход (Power/Combustion):
• Действие: В бензиновых двигателях свеча зажигания генерирует искру, которая поджигает сжатую топливно-воздушную смесь. В дизельных двигателях топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, где оно самовоспламеняется из-за высокой температуры и давления. В результате сгорания газы резко расширяются, толкая поршень вниз.
• Цель: Преобразовать химическую энергию топлива в механическую работу (движение поршня). Это единственный такт, когда двигатель производит полезную энергию.
4. Выпуск (Exhaust):
• Действие: Поршень движется вверх, выпускной клапан открывается, и отработанные газы выталкиваются из цилиндра в выпускную систему.
• Цель: Удалить отработанные газы из цилиндра, чтобы подготовить его к следующему циклу.
Повторение цикла:
После завершения такта выпуска цикл начинается заново с такта впуска. Этот процесс непрерывно повторяется, обеспечивая вращение коленчатого вала и, следовательно, движение автомобиля.
Основные компоненты двигателя:
• Цилиндр: Пространство, в котором движется поршень и происходит сгорание.
• Поршень: Деталь, которая движется внутри цилиндра под давлением газов, образующихся при сгорании топлива.
• Шатун: Соединяет поршень с коленчатым валом и передает ему движение.
• Коленчатый вал: Преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение, которое передается на трансмиссию.
• Головка блока цилиндров: Содержит впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания (в бензиновых двигателях) или форсунки (в дизельных двигателях).
• Впускные и выпускные клапаны: Открываются и закрываются в нужный момент, обеспечивая поступление топливно-воздушной смеси (или воздуха) в цилиндр и выпуск отработанных газов.
• Распределительный вал: Управляет открытием и закрытием клапанов.
• Свеча зажигания (в бензиновых двигателях): Генерирует искру для поджигания топливно-воздушной смеси.
• Форсунка (в дизельных двигателях): Впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр.
Дополнительные системы:
Помимо основных компонентов, двигатель нуждается в дополнительных системах для обеспечения его нормальной работы:
• Система смазки: Обеспечивает смазку движущихся частей двигателя, снижая трение и износ.
• Система охлаждения: Отводит тепло от двигателя, предотвращая его перегрев.
• Система питания: Поставляет топливо и воздух в двигатель в нужной пропорции.
• Система выпуска: Отводит отработанные газы от двигателя и снижает уровень шума.
Различия между бензиновым и дизельным двигателями:
Основное различие между бензиновыми и дизельными двигателями заключается в способе воспламенения топливно-воздушной смеси (или топлива). В бензиновых двигателях используется свеча зажигания, а в дизельных двигателях топливо самовоспламеняется из-за высокой температуры и давления. Дизельные двигатели, как правило, более экономичны и обладают большим крутящим моментом на низких оборотах, но они обычно более шумные и производят больше выбросов.
Двигатель внутреннего сгорания – сложный и многокомпонентный механизм, но понимание принципа его работы позволяет лучше обслуживать свой автомобиль и предотвращать серьезные поломки. Регулярное техническое обслуживание и своевременная замена изношенных деталей – залог долгой и надежной работы двигателя вашего автомобиля.