Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания двс

Как устроен дви­га­тель внут­рен­него сгорания

ДВС или дви­га­тель внут­рен­него сго­ра­ния — это меха­низм, кото­рый при­над­ле­жит к теп­ло­вым маши­нам. Прин­цип дей­ствия дви­га­теля внут­рен­него сго­ра­ния — пре­об­ра­зо­ва­ние теп­ло­вой энер­гии, полу­ча­е­мой от сго­ра­ния жид­кого топ­лива, в механическую.

Поршни и шатуны

Про­стей­ший ДВС состоит из блока дви­га­теля — чугун­ной или алю­ми­ни­е­вой детали, в кото­рой выре­за­ется рабо­чий цилиндр. По цилин­дру, совер­шая возвратно-поступательные дви­же­ния дви­жется пор­шень. Пор­шень, как пра­вило сде­лан из лег­кого и проч­ного сплава поскольку дол­жен выдер­жи­вать зна­чи­тель­ные нагрузки и тем­пе­ра­туры, дли­тель­ное время, при этом не раз­ру­ша­ясь и не деформируясь.

С одной сто­роны пор­шень соеди­нен с шату­ном. Это узел, обес­пе­чи­ва­ю­щий связь поршня с колен­ча­тым валом. Пред­став­ляет из себя цель­но­ли­тую деталь, со сквоз­ным неразъ­ем­ным отвер­стием со сто­роны поршня и сквоз­ным разъ­ем­ным коль­цом со сто­роны колен­ча­того вала. Шатун, соеди­нен­ный с порш­нем назы­ва­ется порш­не­вой груп­пой, поскольку сами по себе они прак­ти­че­ски бесполезны.

Колен­ча­тый вал

Колен­ча­тый вал — это вто­рая по мас­сив­но­сти деталь дви­га­теля. Пред­став­ляет собой слож­ный вал, раз­би­тый на услов­ные сек­тора, неко­то­рые из кото­рых сме­щены отно­си­тельно цен­тра вра­ще­ния вала. Каж­дый такой сек­тор отпо­ли­ро­ван до зер­каль­ной поверх­но­сти и назы­ва­ется шей­кой. Каж­дая шейка колен­ча­того вала — создана для того, чтобы рабо­тать в сколь­зя­щей паре “шейка — шатун” или “шейка — опор­ный под­шип­ник”. Под­шип­ники, на кото­рых лежит колен­вал, как пра­вило сколь­же­ния. Он отпо­ли­ро­ван до зер­каль­ного состо­я­ния.  На про­ти­во­по­лож­ной сто­роне колена, назы­ва­е­мого шей­кой, обычно дела­ется наплыв для балан­си­ровки вала. Такая система назы­ва­ется кривошипно-шатунный меха­низм (КШМ).

Вал, соеди­нен­ный с порш­нем через шатун, создает жест­кую струк­туру, кото­рая обес­пе­чи­вает пре­об­ра­зо­ва­ние вра­ща­тель­ных дви­же­ний колен­вала в возвратно-поступательные дви­же­ния поршня в цилин­дре и наоборот.

Сверху блок цилин­дров закры­ва­ется голов­кой дви­га­теля, в кото­рой нахо­дится рас­пре­де­ли­тельнй вал, кла­пана и каналы впуска-выпуска. Рас­пред­вал жестко свя­зан с колен­ва­лом посред­ством цеп­ной или ремен­ной пере­дачи. Рас­пред­вал откры­вает и закры­вает впуск­ные и выпуск­ные кла­пана. Такая кон­струк­ция при­ме­ня­ется в четы­рех­такт­ном дви­га­теле Отто. Этот меха­низм ДВС назы­ва­ется газо­рас­пре­де­ли­тель­ный меха­низм (ГРМ). Он обес­пе­чи­вает отвод выхлоп­ных газов из цилин­дра, впуск топ­ли­во­воз­душ­ной смеси в цилиндр перед так­том сжа­тия, обес­пе­чи­вает гер­ме­тич­ность камеры во время сжа­тия и сго­ра­ния топ­лив­ной смеси.

Система запус­ка­ется с помо­щью стар­тера. Стар­тер пред­став­ляет собой либо меха­ни­че­ский при­вод, напри­мер педаль в мопе­дах и неко­то­рых мото­цик­лах, или шнур в мото­пи­лах или газо­но­ко­сил­ках. В четы­рех­такт­ных двс исполь­зу­ется, как пра­вило элек­три­че­ский стар­тер, кото­рый при­во­дится в дви­же­ние с помо­щью акку­му­ля­тор­ной батареи.

Дви­га­тель внут­рен­него сго­ра­ния может быть двух, четы­рех и даже шести такт­ным. Про послед­ний тип дви­га­те­лей мы позже рас­ска­жем в отдель­ной статье.

Такты двс

Каж­дый такт порш­не­вого дви­га­теля внут­рен­него сго­ра­ния обо­зна­чает завер­шен­ное дей­ствие. Напри­мер в двух­такт­ном дви­га­теле так­тов два — пер­вый — рабо­чий, когда топ­ливо заса­сы­ва­ется, одно­вре­менно с выхо­дом наружу отра­бо­тан­ных газов, вто­рой — когда топ­ливо сжи­ма­ется и про­ис­хо­дит его сго­ра­ние. В двух­такт­ном дви­га­теля каналы впуска и выпуска вхо­дят прямо в цилиндр, но рас­по­ло­жены на раз­ному ровне, что поз­во­ляет отра­бо­тан­ным газам выхо­дить раньше, чем пор­шень откры­вает вто­рой, впуск­ной канал.

Четы­рех­такт­ный дви­га­тель соот­вет­ственно имеет четыре этапа действия.

Пер­вый — пор­шень идет вниз, при этом открыт впуск­ной кла­пан открыт — в рабо­чий объем заса­сы­ва­ется пор­ция топливно-воздушной смеси (ТВС).

Вто­рой такт — оба кла­пана закрыты, пор­шень идет вверх, сжи­мая ТВС. Когда пор­шень дохо­дит до верх­ней мерт­вой точки (ВМТ), вто­рой такт заканчивается.

Начи­на­ется тре­тий такт — пор­шень про­хо­дит ВМТ, колен­вал при этом пово­ра­чи­ва­ется при­мерно на два-три гра­дуса и про­ис­хо­дит запал ТВС путем мощ­ной искры из свечи зажи­га­ния. ТВС вос­пла­ме­ня­ется и начи­нает рас­ши­ряться, активно сго­рая. Пор­шень ухо­дит вниз. В ниж­ней мерт­вой точке НМТ, закан­чи­ва­ется тре­тий такт.

Чет­вер­тый такт — пор­шень идет вверх, откры­ва­ется выпуск­ной кла­пан цилин­дра — отра­бо­тан­ные газы выхо­дят в выхлоп­ной кол­лек­тор.

Таким обра­зом полу­ча­ется, что любой ДВС — это по сути насос, кото­рый спо­со­бен чер­пать энер­гию из про­ка­чи­ва­е­мого топ­лива, сго­ра­е­мого в нем в про­цессе прокачки.

Работа ДВС невоз­можна без двух допол­ни­тель­ных систем — системы подачи топ­лива и системы зажи­га­ния. Об этом бес­по­ко­ятся инжек­тор или кар­бю­ра­тор со све­чами зажи­га­ния. О них мы рас­ска­жем в сле­ду­ю­щих статьях.

Сборка ДВС видео

Источник: //lab-37.com/autohouse/dvs-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya/