Как работает двс анимация


Познавательная анимация механизмов и устройств | Екабу.ру

Устройство для черчения овалов:

Карданово соединение (шарнир Гука).
В автомобиле карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки. Также используется в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого вала и рулевого исполнительного механизма (рулевого редуктора или рулевой рейки).

Спаренный кардан:

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания:
(1-впуск, 2-сжатие, 3-рабочий ход, 4-выпуск)

Рядный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания:

Кривошипно-шатунный механизм:

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем:

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания:

Радиальный двигатель - поршневой двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены радиальными лучами вокруг одного коленчатого вала через равные углы:

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (двигатель Ванкеля):


РПД, вид в объеме:

Бесшатунный двигатель Вуля:

Электродвигатель. При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера, ротор приходит во вращение

Двигатель Стерлинга. тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания.


Работа парового двигателя:

Паровая машина - тепловой двигатель внешнего сгорания:

Паровая машина для откачивания воды из шахты:

Это знакомо всем девушкам, наверное))) Швейная машинка:


Еще швейная машинка:

Принцип работы пейнтбольного маркера:


То же самое, вид 3Д:

Механизм перезарядки пистолета:

Бортовое орудие на эсминцах:

Бесшатунный двигатель Фролова (в этом двигателе нет коленвала):

Мальтийский механизм (механизм прерывистого движения). Основное применение механизм получил в кинопроекторах в качестве скачкового механизма для прерывистого перемещения киноплёнки на шаг кадра.

Шарнир равных угловых скоростей. Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс.

Винт Архимеда - механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы.

Схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.
Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя.

Принцип работы кольцевого замкового устройства, которое используется в парашютах:

Схема действия гейзера. Деятельность гейзера характеризуется периодической повторяемостью покоя, наполнения котловинки водой, фонтанирования пароводяной смеси и интенсивных выбросов пара, постепенно сменяющихся спокойным их выделением, прекращением выделения пара и наступлением стадии покоя.

Схема работы женской логики. Данный механизм широко распространен среди некоторых особей женского пола.

Завораживающее видео: работа двигателя внутреннего сгорания | Новости

История двигателя внутреннего сгорания началась в 1807 году. Тогда французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз смонтировал первый поршневой двигатель, который работал на газообразном водороде. В этой конструкции были поршневая группа и искровое зажигание, однако не было кривошипно-шатунного механизма, который позже все-таки появился в ДВС.

Впервые пригодный для использования ДВС сконструировал механик из Франции Этьен Ленуар в 1860 году. Его мощность составляла чуть больше 11 лошадиных сил, а коэффициент полезного действия (КПД) не превышал 5%. Позже именно эта модификация двигателя дорабатывалась, благодаря чему появился современный ДВС.

Двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию в механическую работу. Работает ДВС циклически.

Основными достоинствами двигателя внутреннего сгорания являются автономность, относительно невысокая стоимость, широкие возможности применения на практике, многотопливность, а также надежность, неприхотливость и простота обслуживания.

Однако при этом у ДВС есть несколько серьезных недостатков: низкий КПД, токсичность и высокий уровень шума. И тем не менее, при существующем балансе таких параметров ДВС как «цена — достоинство — недостатки» серьезных конкурентов у этого типа двигателя нет. И вряд ли стоит в ближайшее время ждать появления какой-либо достойной внимания альтернативы.

Анимации работы различных двигателей и механизмов

 Получение электроэнергии

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС относятся к относительно несовершенному типу тепловых машин (громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, относительно небольшой ресурс, необходимость охлаждения и смазки, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, сложная система зажигания, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего и т. д.), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы), ДВС очень широко распространены, — например, на транспорте
ДВС 16-ти клапанный 4-х цилиндровый


Типы ДВС

Поршневой ДВС

Роторный ДВС

Газотурбинный ДВС

Циклы работы поршневых ДВС

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:

1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объёме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь. Тщательно приготовленная рабочая смесь повышает эффективность сгорания топлива, поэтому её подготовке уделяется большое внимание во всех типах поршневых двигателей.

Количество воздушно-топливной смеси, поступающее в цилиндр за один рабочий цикл, называется свежим зарядом, а продукты сгорания, остающиеся в цилиндре к моменту поступления в него свежего заряда — остаточными газами.

Чтобы повысить эффективность работы двигателя, стремятся увеличить абсолютную величину свежего заряда и его весовую долю в рабочей смеси.

2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объём надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели внутреннего сгорания строятся с возможно большей степенью сжатия, которая в случаях принудительного зажигания смеси достигает значения 10—12, а при использовании принципа самовоспламенения топлива выбирается в пределах 14—22.

3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.

В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввер­тывается в головку цилиндра.

Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.

4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.

5. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объёме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.

Процессы, связанные с подготовкой рабочей смеси к сжиганию её в цилиндре, а также освобождением цилиндра от продуктов сгора­ния, в одноцилиндровых двигателях осуществляются движением поршня за счёт энергии маховика, которую он накапливает в про­цессе рабочего хода.

В многоцилиндровых двигателях вспомогательные ходы каждого из цилиндров выполняются за счёт работы других (соседних) цилиндров. Поэтому эти двигатели в принципе могут работать без маховика.

Для удобства изучения рабочий цикл различных двигателей расчленяют на процессы или, наоборот, группируют процессы рабочего цикла с учетом положения поршня относительно мертвых точек в цилиндре. Это позволяет все процессы в поршневых двигателях рассматривать в зависимости от перемещения поршня, что более удобно.

Часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения поршня между двумя смежными мертвыми точками, называется тактом.

Такту, а следовательно, и соответствующему ходу поршня присваивается название процесса, который является основным при данном перемещении поршня между двумя его мертвыми точками (положениями).

В двигателе каждому такту (ходу поршня) соответствуют, например, вполне определённые основные для них процессы: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому в таких двигателях различают такты: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Каждое из этих четырёх названий соответственно присваивается ходам поршня.

В любых поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочий цикл складывается из рассмотренных выше пяти процессов по ра­зобранной выше схеме за четыре хода поршня или всего за два хода поршня. В соответствии с этим поршневые двигатели подразделяют на двух- и четырёхтактные.


Как работает двигатель?

Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель - это "сердце" почти любого автомобиля - 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.

В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.

Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина - это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный "движок" является двигателем внутреннего сгорания - т.е. сгорание бензина происходит внутри него.

Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные - совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.

А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.

Как работает двигатель?

Давайте рассмотрим принцип, лежащий в любом возвратно-поступательном движении двигателя внутреннего сгорания: если Вы поместите небольшое количество высокоэнергичного топлива (например, бензина) в небольшое закрытое пространство и зажжёте его (это топливо), то выделится невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, к примеру, для приведения в движение картофелины. В этом случае энергия преобразуется в движение этой картофелины. Например, если Вы в трубу, у которой один конец плотно закрыт, а другой - открыт, нальёте немного бензина, а затем засунете картофелину и подожжёте бензин, то его взрыв спровоцирует приведение в движение этой картофелины за счёт выдавливания её взрывающимся бензином, таким образом, картофелина подлетит высоко в небо, если Вы направите трубу вверх. Это мы кратко описали принцип действия старинной пушки. Но Вы также можете использовать такую энергию бензина в более интересных целях. Например, если Вы можете создать цикл взрывов бензина в сотни раз в минуту, и если Вы сможете использовать эту энергию в полезных целях, то знайте, что у Вас уже есть ядро ​​для двигателя автомобиля!

Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто - в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:

  1. Такт впуска топлива
  2. Такт сжатия топлива
  3. Такт сгорания топлива
  4. Такт выпуска отработавших газов

Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее "картофельной пушке". Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов - их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!

На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:

A - Распределительный вал
B - Крышка клапанов
C - Выпускной клапан
D - Выхлопное отверстие
E - Головка цилиндра
F - Полость для охлаждающей жидкости
G - Блок двигателя
H - Маслосборник
I - Поддон двигателя
J - Свеча зажигания
K - Впускной клапан
L - Впускное отверстие
M - Поршень
N - Шатун
O - Подшипник шатуна
P - Коленчатый вал

Вот что происходит, когда двигатель проходит свой ​​полный четырёхтактный цикл:

  1. Начальное положение поршня - в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
  2. Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в "западне"), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
  3. Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
  4. После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.

Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.

Более наглядно работу двигателя внутреннего сгорания Вы можете увидеть на двух анимациях ниже:

Как работает двигатель - анимация

Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое "картофельной пушкой", является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.

Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!

Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите - ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:

Типы двигателей

Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:

  • Рядный
  • V-образный
  • Оппозитный

Вот они - все три типа расположения цилиндров в двигателе:

Рядное расположение 4-х цилиндров

Оппозитное расположение 4-х цилиндров

V-образное расположение 6 цилиндров

Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.

Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:

Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:

  • Свеча зажигания обеспечивает искру, которая зажигает воздушно-топливную смесь, так, чтобы происходило сгорание. Искра должна произойти в нужное время, чтобы двигатель работал должным образом.
  • Клапаны - впускные и выпускные - также должны открываться в строго нужное время, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить отработавшие газы. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания так, что воздушно-топливная смесь плотно "замурована" в цилиндре.
  • Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.
  • Поршневые кольца. Мы их пока ещё не видели на рисунках, но это довольно часто употребляемая вещь, так как от их износа зависит многое в работе двигателя. Поршневые кольца огибают поршень и упираются во внутреннюю поверхность цилиндра, двигаются вверх/вниз вместе с поршнем и обеспечивают уплотнение между наружным краем поршня и внутренней кромкой цилиндра. Кольца служат двум целям: предотвращают утечку топлива в масляный отстойник во время сжатия и горения и удерживают масло в картере от утечки в область горения, где оно может сгореть из-за невероятно высокой температуры. Большинство автомобилей с такими симптомами как повышенный расход топлива и масла, чёрный дым из глушителя, и с пробегом более 100 тысяч километров, попросту имеют изношенные кольца, которые больше не "запечатывают" поршень должным образом.
  • Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может поворачиваться на обоих концах так, что его угол может меняться в то время как поршень движется и когда коленчатый вал поворачивается.
  • Коленчатый вал крутится за счёт движения поршня.
  • Картер окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество машинного масла, которое собирает на дне отстойника.

А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:

Полный цикл работы двигателя

Далее мы узнаем, что может помешать работе двигателя.

Почему двигатель не работает?

Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится. Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:

  • Плохая топливная смесь
  • Отсутствие сжатия
  • Отсутствие искры

Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная "большая тройка" является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.

Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:

  • У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
  • Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
  • Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
  • В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.

Отсутствие сжатия - если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:

  • Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
  • Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
  • Появилось отверстие в цилиндре.

Отсутствие искры может быть по ряду причин:

  • Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
  • Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
  • Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.

И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:

  • Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
  • Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
  • Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы - выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
  • Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
  • Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.

В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.

Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.

Как работают клапаны?

Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом. Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.

Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками. Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).

Как работает система зажигания?

Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.

Как работает охлаждение?

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники - ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.

Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.

Как работает пусковая система?

Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.

Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер - это всегда довольно мощный и, следовательно, "кушающий" ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:

  • Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
  • Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
  • Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
  • Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.

Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.

Как работает впрыск и смазочная система?

Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.

Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).

Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле - это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.

Система выпуска отработавших газов

Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой ​​автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей ​​выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.

Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора. Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле, фарам, стеклоочистителям, электрическим стеклоподъемникам, приводу сидений, бортовому компьютеру и ещё множеству устройств) посредством проводки автомобиля.

Теперь можно сказать, что Вы знаете всё об основах главных подсистем двигателей!

Анимация работы двигателя в реальном темпе

  • ДВС CITS V-Twin и патент на него

    Clean Two-Stroke CITS V-Twin Engine Уже работает тестовый экземпляр Two stroke engine porting arrangement US 20130228158 A1 ABSTRACT A…

  • И еще одно видео о ДВС с изменяемой степенью сжатия от Infiniti VC-Turbo

    Степень сжатия меняется от 8:1 до 14:1. Прекрасное видео! И еще про этот двигатель под катом. Двигатель будет устанавливаться в QX50 Concept SUV…

  • Новинки от Toyota

    Новые особенности двигателей и автомобилей Тойота в 2017 году Новая трансмиссия Shift-8AT Приспособление двигателя, трансмиссии для…

  • Achates Power продолжает бороться со встречными поршнями

    Девиз у них на сайте Fundamentally Better Engine http://achatespower.com Интересно, что раньше Achates Power предпочитала другую вариацию этого…

  • ДВС как ТНА или разгонный модуль ULA ACES

    Видимо ДВС дает большую надежность при многократном запуске... Видео о ACES Второе видео, кстати я его уже показывал в заметке…

  • Еще один двигатель-генератор со свободным поршнем

    Очередная попытка - израильская фирма Aquarius Engines создала двигатель-генератор со свободным поршнем, похоже есть успехи и генератор взяла…

  • Роторный двигатель от Advanced Innovative Engineering (UK) Ltd

    Advanced Innovative Engineering (UK) Ltd http://www.aieuk.com/ Existing Wankel Rotary Engines available on the market typically use either…

  • Оригинальный роторный двигатель

    У автора нет сайта... Ролик выложен в 2015 году. Но автор отвечает в комментариях на Ютубе. На первый взгляд мне кажется отличное изобретение!…

  • ДВС с изменяемой степенью сжатия Infiniti VC-Turbo

    У меня уже были две заметки про этот двигатель, вот появилась еще одна анимация с показом как меняется позиция поршня в цилиндре. Infiniti's…

  • Как работает автомобиль: 3D анимация и примеры

    Как работает автомобиль

    Если задать вопрос, как работает автомобиль, знающему автомобилисту, он от вас отмахнется. Этот жест будет говорить о том, что не стоит новичку или чайнику заниматься сложными вещами. Но на практике люди, имеющие общие представления об автомобилях, могут стать неплохими автомеханиками. Итак, знания, как работает ваш автомобиль, могут понадобиться для самостоятельного ремонта, тюнинга или сборки машины DIY и просто для общего развития.

    Чтобы описание было  более понятным, предлагаем вам посмотреть видео в 3D, которое поможет освоить сложный материал. Начнем повествование с того, что современная конструкция легкового транспортного средства и, как принято говорить, архитектура, формировалась постепенно. Первый автомобиль был сделан Карлом Бенцем из велосипедной рамы и самостоятельно сконструированного двигателя внутреннего сгорания или ДВС.

    Бензин использовался для заправки, так как он был дешевым и доступным топливом, продававшимся в аптеках. Когда супруге Бенца понадобилась дозаправка в ее знаменитой поездке, она искала именно аптекаря.

    Общий принцип работы ДВС состоит в преобразовании энергии при сгорании топлива в механическую, это осуществляется с помощью передачи. В современном понимании устройство называется коробкой передач или трансмиссией.

    Общее строение и конструкция автомобиля

    Конструкция автомобиля довольно проста, но усложняется в результате развития и эволюции различных механизмов. Она сводится к работе:

    • двигателя;
    • трансмиссии;
    • ходовой части;
    • системы управления.

    Ходовая часть может рассматриваться как отдельный механизм, дополняющийся несущей конструкцией и кузовом. На практике она отличается еще и системой привода:

    • переднеприводной, когда ведущими являются передние колеса – наиболее распространенная версия;
    • заднеприводной, с ведущими задними колесами – с повышенной тягловой силой;
    • полноприводной – со всеми управляемыми колесами. Причем на некоторых новых престижных автомобилях трансмиссия соединена еще с дополнительными двигателями для каждого колеса. Например, как у гиперкаров

    Трансмиссия представляет собой механизм преобразования энергии ДВС в механическую передачу. Она реализована по многоступенчатому принципу, поэтому в рекламе автомобилей часто можно услышать, что установлена 8-ми или 10-ступенчатая коробка передач. Этот узел может быть, в свою очередь, механическим (МКПП), переключаемым водителем, гибридным (довольно редкая версия) и автоматическим (АКПП).

    Под системой управления автомобилем понимается именно рулевое управление, а не дополнительное бортовое оборудование. В него входит гидроусилитель руля, система ABS и тормозная система. К бортовому оборудованию относятся подсистемы двигателя, электрооборудование и бортовая электроника, а также климат-контроль.

    То, что мы только что описали, также часто называют компоновкой автомобиля. Об этом есть отдельная статья в Wikipediа – Компоновка легкового автомобиля.

    Кузов, шасси, монокок и платформа

    Автомобиль состоит из несущей системы шасси и кузова. В современных автомобилях кузов совмещен с шасси и является несущим. Он может иметь два вида конструкции:

    • рамную;
    • безрамную.

    Несмотря на то, что шасси – это несущая рама, к которой прикреплены основные узлы любого транспортного средства, существуют вариации в трактовке термина. В современном понимании шасси представляет собой комплект агрегатов в сборе, состоящий из трансмиссии, ходовой части и управления.

    Конструкция кузова автомобиля

    Причем такое понимание несущей конструкции закрепилось еще с начала XX века. Когда Энцо Феррари приобрел шасси Lancia для гонок, он на самом деле купить ходовую часть с коробкой передач и рулевым управлением.

    Шасси автомобиля BMW 3-Series

    В понимании же обычных автомобилистов и автомехаников под несущей конструкцией автомобиля больше понимается «ходовая» с рамой. И когда покупается поддержанный автомобиль, уточняется, в каком она состоянии. В данном случае больше подразумевается сохранение несущих характеристик и жесткость конструкции. В частности, не повреждена ли несущая рама ржавчиной или при других событиях (ДТП).

    Платформа

    Несущую часть кузова также можно назвать платформой. Этот термин применяется автомобильными компаниями и часто упоминается в рекламе. При этом платформа считается более широким понятием, чем шасси, включающим совокупность основных компонентов, типовые конструктивные элементы и… оборудование. Платформа основана на комплексном технологическом решении. Но в узком понимании – это шасси, но в более сложном конструктивном и техническом исполнении.

    Платформа гиперкара Project One Mercedes-BenzПример модульной платформу EV-автомобиля Mercedes-Benz
    Монокок

    В современных автомобилях кузов является самонесущей конструкцией, это делает его похожим на другое конструктивное решение – монокок. Он представляет собой пространственную конструкцию, в которой оболочка является единственным и основным несущим элементом.

    Монокок Гордана Мюррея, создателя McLaren F1

    Подобное решение было применено MCLaren в гоночном автомобиле Формулы 1 и впоследствии стало классическим кузовной конструкцией для спортивных автомобилей. Очевидно, что идея заимствована из авиастроения. Это неудивительно, так как многие компании начинали или взаимодействовали с этой сферой деятельности. Подобный опыт имеет BMW, Nissan и ряд других компаний.

    Многоколесные автомобили

    Обсуждая ходовую и шасси, стоит затронуть и количество колес. Обычно речь идет о 4 колесах, но есть версии автомобилей с 6 и 8 колесами. Некоторые экспериментальные модели имели ромбовидное расположение ходовой, но они оказались непригодными для массового использования. Тем не менее, в странах Азии можно встретить трехколесные автомобили. Lit Motors разработала сбалансированный двухколесный автомобиль.

    Двигатель

    Двигатель располагается обычно в моторном отсеке, который находится в передней части автомобиля. Это общепринятая компоновка, но не единственно-возможный вариант. Например, среднее размещение двигателя характерно для Porsche, такое решение является уникальным для этой марки, а также у ряда спорткаров. Переднее размещение двигателя также различают по видам – продольное, как у Ferrari и Lamborghini, и поперечное, как у Honda NSX и Toyota MR2.

    Автопроизводители за последнее столетие постоянно фантазировали. Некоторые решения стали общепринятыми, некоторые из них заимствованы у других транспортных средств. Например, переднее расположение двигателя соответствует капотной компоновке – в ней моторный отсек находится перед водителем. Есть и полукапотная компоновка. Это характерно, например, для городских автобусов и автомобиля ВАЗ «Буханка», но не только.

    Капотная компоновка

    Полукапотная компоновка используется во многих легковых автомобилях с панорамным обзором. Стекло и капот в таких автомобилях сильно наклонены, поэтому складывается впечатление однообъемной компоновки, хотя двигатель имеет традиционное переднее размещение. В продаже, в частности, в минивэнах, можно встретить вагонную и бескапотную.

    Электрокар Nissan Leaf – полукапотная компоновка

    В современных транспортных средствам могут использоваться разные двигатели. Самые распространенные: ДВС, работающие на бензиновом и дизельном топливе. Однако, это не панацея. Двигатель может работать на газе, с помощью паровой турбины, ртути и даже на дровах (имеется в виду на угарном газе, выделяющемся при сжигании натурального топлива). В последнее время получили распространение гибридные и электродвигатели.

    Двигатель в зависимости от выбранного вида топлива может иметь разную и, что самое главное, сложную конструкцию. К моторному агрегату ДВС также относится топливная система, охлаждение, выхлопная система, а также ряд подсистем. По конструкции двигатель ДВС связывают с трансмиссией с помощью маховика, а трансмиссия управляет ведущими колесами автомобиля по соответствующему приводу.

    Трансмиссия

    Трансмиссия – это особый узел механического оборудования автомобиля, который может иметь уникальную конструкцию, разработанную производителем. Она управляет крутящим моментом и передает механическую работу на ходовую с помощью маховика двигателя.

    В общем случае, как уже говорилось, различается механическая и автоматическая коробка  передач. Не так давно МКПП предпочиталась водителями, имеющими большой опыт вождения, она присутствует на дорогих и дешевых автомобилях. Механическая коробка более адаптирована к экстремальному вождению.

    АКПП была уделом новичков  – передачи такая трансмиссия переключает самостоятельно. Однако за последние годы границы, связанные с автовождением, стерлись. Это связано с переходом на новую модель управления автомобилем и внедрением функций автоматического вождения. Практически все трансмиссии в новых моделях автоматические, но некоторые производители оставляют возможность переключаться на МКПП.

    Если в понимании многих автомобилистов, трансмиссия – это и есть коробка передач, на практике это не так. Коробка – это часть механизмов трансмиссии, при МКПП дополнена сцеплением, главной передачей, дифференциалом и полуосями. Когда речь идет об этом, обычно имеется в виду дополнительная дифференциальная передача. В совокупности, двигатель и трансмиссия обеспечивают движение колес в зависимости от вида привода.

    У заднеприводных автомобилей главная передача и дифференциал выводятся из корпуса трансмиссии и дополняются карданной передачей. У полноприводных транспортных средств устанавливается еще и раздаточная коробка.

    Самая сложная трансмиссия у полноприводных автомобилей. Но такая конструкция улучшает управляемость и проходимость транспортного средства. Обычно полноприводные системы используются в SUV (кроссоверы, внедорожники) и в спорткарах. Каждому виду компоновки соответствуют разные трансмиссионные потери и разный КПД. Компоновки на эксклюзивных автомобилях могут меняться. Например, может отсутствовать распределительный вал, как у Koenigsegg, Spyker и Qoros.

    Ходовая часть

    Ходовая рассматривается как часть шасси и платформы, но в то же время это отдельный механизм, отвечающий за нормальное передвижение автомобиля. В частности, имеется в виду мягкий ход с минимальными вибрациями, ощущающимися в салоне.

    В ходовую входят:

    • колеса;
    • подвеска.

    В комплект колес входят:

    • шины;
    • диски;
    • в отдельных случаях камеры.

    Подвеска включает:

    • опоры колес;
    • пружины;
    • амортизаторы;
    • направляющие колес;
    • стабилизатор поперечной устойчивости;
    • элементы крепления подвески к корпусу.

    Подвеска имеет довольно сложную конструкцию. Особенности ее конструкции очень важны для каждого конкретного автомобиля, так как обеспечивает управляемость и плавность хода. Подвески могут иметь разную конструкцию. Очень популярна независимая передняя и задняя, соответствующая типу McPherson. Такую организацию подвески также называют качающейся свечой. Задняя подвеска часто делается полунезависимой с торсионной балкой.

    Система управления автомобилем

    Водитель может управлять описанными системами с помощью рулевой стойки. Это осуществляется с помощью рулевого управления, которое становится более непринужденным благодаря установленному гидроусилителю. К системе управления также относится тормозная система, которая в современных автомобилях дополняется подсистемами курсовой устойчивости.

    Управление двигателем и трансмиссией представляют собой другую подсистему. Они не входят в систему управления, но тесно связаны с ней.

    В общем случае, можно говорить, что управление автомобиля сводится к нескольким подсистемам:

    • рулевому управлению – используется для изменения направления движения;
    • тормозной системе – используется для остановки и замедления транспортного средства;
    • управлению двигателем – изменению крутящего момента, управляющего трансмиссией;
    • управлению трансмиссией, которая регулирует скорость, режим движения и другие задаваемые стилем вождения параметрами.

    В современных транспортных средствах, поддерживающих некоторые уровни автономного вождения, все перечисленное управление контролируется электроникой.

    Электрооборудование

    Под понятием электрооборудования понимаются все узлы и механизмы, потребляющие электроэнергию. Это своеобразная кросс-система со сквозной функциональностью. Чтобы обеспечить нормальную передачу данных и энергообеспечение отдельные устройства подключают к CAN-шине. Но такое решение характерно только для эксклюзивных автомобилей.

    Электрооборудование представлено:

    • источниками;
    • потребителями;
    • проводники;
    • вспомогательные устройства.

    Источником электроэнергии выступает аккумулятор, который, в свою очередь, заряжается от двигателя ДВС.  Аккумуляторы могут заряжаться напрямую от сети, это характерно для гибридных и EV-автомобилей. Они являются источником энергии и для двигателя. Также в системе могут присутствовать различные рекуператоры энергии. Например, у Koenigsegg, Magneti Marelli имеются системы рекуперации при торможении.

    К вспомогательным устройствам относят реле и предохранители, препятствующие выходу из строя всей системы при замыканиях.

    В итоге

    В совокупности автомобиль представляет собой устройство, сочетающий различные преобразователи энергии в механическую работу, которая и приводит транспортное средство в движение. Более подробное разъяснение по работе узлов и механизмов позволит для себя разобраться не только в строении и ремонте, но и в создании собственных транспортных средств в результате проведения глубокого тюнинга. Это очень интересное хобби со впечатляющим результатом, стоит того, чтобы разобраться, как работает автомобиль.

    Если вам нужны запчасти на автомобиль, независимо от марки или решения, обращайтесь в “Элит-Авто”, мы всегда подберем самое выгодное решение.

    Как работает двигатель внутреннего сгорания? (с иллюстрациями)

    Двигатель внутреннего сгорания используется для питания почти всех наземных транспортных средств, а также многих транспортных средств водного и воздушного базирования. В двигателе внутреннего сгорания топливо, такое как бензин, заполняет камеру, а затем воспламеняется от свечи зажигания, вызывая небольшой взрыв, который вызывает работу.

    Свеча зажигания, часть двигателя внутреннего сгорания.

    Перегретый расширяющийся газ, создаваемый взрывом, толкает поршень, который приводит в движение коленчатый вал, обычно соединенный с осью. Ось соединена с колесами, которые поворачиваются для движения вперед транспортного средства, например автомобиля.

    Цилиндры, которые соединены с коленчатым валом и приводят в движение его, зажигаются вверх и вниз за счет взрыва топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания.

    Вся сборка камеры, свечи зажигания, поршня, коленчатого вала и клапанов, пропускающих топливо и воздух, известна как цилиндр. В то время как в небольших приборах, таких как бензопилы, используется только один цилиндр, в автомобилях обычно используется от четырех до восьми.В исторических самолетах было 28 цилиндров, которые приводили в движение их пропеллеры.

    Перегретый расширяющийся газ, создаваемый взрывом, толкает поршень, который приводит в движение коленчатый вал, обычно соединенный с осью.

    Двигатель внутреннего сгорания отличается от двигателей внешнего сгорания (например, паровых двигателей) тем, что энергия, вырабатываемая при сгорании топлива, эффективно содержится в цилиндре. В паровых двигателях топливо используется для преобразования воды в пар, который затем движется через механизм и обеспечивает работу.Для совершенствования двигателей внутреннего сгорания потребовалось некоторое время, поскольку цилиндр должен выдерживать износ многих тысяч взрывов в течение всего срока службы.

    Хотя инженеры экспериментировали с автомобилями с различными типами двигателей с 18-го века, только в конце 19-го века немцы Daimler и Benz создали двигатели внутреннего сгорания, пригодные для массового производства и коммерциализации.Это положило начало современной эре двигателей внутреннего сгорания, используемых для самых разных целей. Широко используется уже более века, и может пройти некоторое время, прежде чем наши инженеры разработают новый стандарт двигателей для нашего множества машин.

    Паровые двигатели - это тип двигателя внешнего сгорания..

    Как работает двигатель внутреннего сгорания - x-engineer.org

    Подавляющее большинство автомобилей (легковые и коммерческие), которые продаются сегодня, оснащены двигателями внутреннего сгорания . В этой статье мы расскажем, как работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания .

    Двигатель внутреннего сгорания классифицируется как тепловой двигатель . Он называется внутренний , потому что сгорание топливовоздушной смеси происходит внутри двигателя, в камере сгорания, а некоторые сгоревшие газы являются частью нового цикла сгорания.

    В основном двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию горящей топливовоздушной смеси в механическую энергию . Он называется 4 такта , потому что для выполнения полного цикла сгорания поршню требуется 4 хода. Полное название двигателя легкового автомобиля: 4-тактный поршневой двигатель внутреннего сгорания , сокращенно ICE (Двигатель внутреннего сгорания).

    Теперь давайте посмотрим, какие компоненты являются основными компонентами ДВС.

    Изображение: Детали двигателя внутреннего сгорания (DOHC)

    Обозначения:
    1. распредвал выпускных клапанов
    2. ковш выпускного клапана
    3. свеча зажигания
    4. ковш впускного клапана
    5. впускной распредвал
    6. выпускной клапан
    7. впускной клапан
    8. ГБЦ
    9. поршень
    10. поршневой палец
    11. шатун
    12. блок двигателя
    13. коленчатый вал

    ВМТ - верхняя мертвая точка

    НМТ - нижняя мертвая точка

    Головка блока цилиндров ( 8) обычно содержит распределительный вал (ы), клапаны, клапанные лопатки, возвратные пружины клапанов, свечи зажигания / накаливания и форсунки (для двигателей с прямым впрыском).Через головку блока цилиндров протекает охлаждающая жидкость двигателя.

    Внутри блока цилиндров (12) мы можем найти поршень, шатун и коленчатый вал. Что касается головки блока цилиндров, то через блок цилиндров течет охлаждающая жидкость, которая помогает контролировать температуру двигателя.

    Поршень перемещается внутри цилиндра из НМТ в ВМТ. Камера сгорания - это объем, создаваемый между поршнем, головкой блока цилиндров и блоком двигателя, когда поршень находится близко к ВМТ.

    На Рисунке 1 мы можем рассмотреть полный набор механических компонентов ДВС.Некоторые компоненты неподвижны (например, головка цилиндров, блок цилиндров), а некоторые из них движутся. На рисунке ниже мы рассмотрим основную движущуюся часть ДВС, которая преобразует давление газа в цилиндре в механическую силу.

    Изображение: Движущиеся части двигателя внутреннего сгорания

    Обозначения:

    1. звездочка распределительного вала
    2. поршень
    3. коленчатый вал
    4. шатун
    5. клапан
    6. ковш клапана
    7. распредвал

    Вращение синхронизированного вала распределительного вала с вращением коленчатого вала через зубчатый ремень или цепь.Положение впускного и выпускного клапанов должно быть точно синхронизировано с положением поршня, чтобы циклы сгорания проходили соответствующим образом.

    Полный цикл двигателя для 4-тактного ДВС имеет следующие фазы (такты):

    1. впуск
    2. сжатие
    3. мощность (расширение)
    4. выпуск

    Ход - это движение поршня между двумя мертвыми центры (нижний и верхний).

    Теперь, когда мы знаем, какие компоненты ДВС, мы можем исследовать, что происходит на каждом такте цикла двигателя.В приведенной ниже таблице вы увидите положение поршня в начале каждого хода и подробную информацию о событиях, происходящих в цилиндре.

    Ход 1 - ВПУСК

    Такт впуска двигателя внутреннего сгорания

    В начале такта впуска поршень близок к ВМТ. Впускной клапан открывается, поршень начинает двигаться в сторону НМТ. Воздух (или топливовоздушная смесь) втягивается в цилиндр. Этот ход называется ВПУСКОМ, потому что в двигатель попадает свежий воздух / смесь.Такт впуска заканчивается, когда поршень находится в НМТ.

    Во время такта впуска двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается из-за инерции компонентов).

    Ход 2 - СЖАТИЕ

    Такт сжатия двигателя внутреннего сгорания

    Такт сжатия начинается с поршня при НМТ после завершения такта впуска. Во время такта сжатия оба клапана, впускной и выпускной, закрываются, и поршни движутся в направлении ВМТ.Когда оба клапана закрыты, воздух / смесь сжимаются, достигая максимального давления, когда поршень находится близко к ВМТ.

    Прежде, чем поршень достигнет ВМТ (но очень близко к нему), во время такта сжатия:

    • для бензинового двигателя: генерируется искра
    • для дизельных двигателей: впрыскивается топливо

    Во время такта сжатия двигатель потребляет энергии (коленчатый вал вращается за счет инерции компонентов) больше, чем такт впуска.

    Ход 3 - МОЩНОСТЬ

    Рабочий ход двигателя внутреннего сгорания

    Рабочий ход начинается с поршня в ВМТ.Оба клапана, впускной и выпускной, по-прежнему закрыты. Сгорание топливовоздушной смеси начинается в конце такта сжатия, что приводит к значительному увеличению давления внутри цилиндра. Давление внутри цилиндра толкает поршень вниз по направлению к НМТ.

    Только во время рабочего такта двигатель вырабатывает энергию.

    Ход 4 - ВЫПУСК

    Такт выпуска двигателя внутреннего сгорания

    Такт выпуска начинается с поршня в НМТ после завершения рабочего хода.Во время этого хода выпускной клапан открыт. Движение поршня от НМТ к ВМТ выталкивает большую часть выхлопных газов из цилиндра в выхлопные трубы.

    Во время такта выпуска двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается из-за инерции компонентов).

    Как видите, для того, чтобы иметь цикл полного сгорания (двигатель), поршень должен совершить 4 хода. Это означает, что на один цикл двигателя уходит за два полных оборота коленчатого вала (720 °).

    Единственный ход, который производит крутящий момент (энергию), - это рабочий ход , все остальные потребляют энергию.

    Линейное движение поршня преобразуется в вращательное движение коленчатого вала через шатун.

    Для лучшего понимания мы суммируем исходное положение поршня, положение клапана и баланс энергии для каждого хода.

    Баланс энергии

    84

    Энергетический баланс

    84

    Порядок хода Название хода Исходное положение поршня Состояние впускного клапана Состояние выпускного клапана 33
    33
    TDC Открыто Закрыто Потребляет
    2 Сжатие BDC Закрыто Закрыто Потребляет
    3 Мощность TDC Закрыто Закрыто Производит
    4 Выхлоп BDC Закрыто Открыто Потребляет

    На анимации ниже вы можете ясно увидеть, как работает двигатель внутреннего сгорания.Обратите внимание на положение поршня, положение клапана, момент зажигания и последовательность ходов.

    Анимация двигателя внутреннего сгорания

    В следующих статьях мы более подробно рассмотрим параметры, характеристики и компоненты двигателя внутреннего сгорания. Если у вас есть вопросы или комментарии по поводу этой статьи, используйте форму ниже для публикации.

    Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

    Проверьте свои знания о двигателях внутреннего сгорания, пройдя тест ниже:

    ВИКТОРИНА! (щелкните, чтобы открыть)

    .Основы двигателя внутреннего сгорания

    | Министерство энергетики

    Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают исключительную управляемость и долговечность, и от них в Соединенных Штатах полагается более 250 миллионов транспортных средств по шоссе. Наряду с бензином или дизельным топливом они также могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно комбинировать с гибридными электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.

    Как работает двигатель внутреннего сгорания?

    Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя. Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал.В конечном итоге, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.

    В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

    Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива.В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода. В дизельном двигателе только воздух вводится в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.

    Улучшение двигателей внутреннего сгорания

    За последние 30 лет исследования и разработки помогли производителям снизить выбросы ДВС определенных загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM), более чем на 99%, чтобы соответствовать стандартам выбросов EPA. .Исследования также привели к улучшению характеристик ДВС (мощность в лошадиных силах и время разгона 0-60 миль в час) и эффективности, помогая производителям поддерживать или увеличивать экономию топлива.

    Узнайте больше о наших передовых исследованиях и разработках двигателей внутреннего сгорания, направленных на повышение энергоэффективности двигателей внутреннего сгорания с минимальными выбросами.

    .

    Двигатель внутреннего сгорания - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

    Анимация, показывающая работу четырехтактного двигателя.

    Двигатель внутреннего сгорания - это двигатель, в котором сгорание или сгорание топлива происходит внутри. Есть много видов, но этот термин часто означает машину, которую изобрел Никлаус Отто. В этом виде огонь вызывает повышение давления внутри герметичного ящика (баллона). Давление толкает шток, который прикреплен к колесу. Шток толкает колесо и заставляет его вращаться.Вращающееся колесо прикреплено к другим колесам, например к четырем автомобильным колесам, с помощью ремня или цепи. Двигатель очень мощный и может заставить двигаться все колеса.

    Двигателям требуется масло, чтобы они были скользкими, в противном случае движущиеся части могли скрежетать и слипаться. Части автомобильного двигателя имеют размер 0,01 миллиметра, а некоторые детали двигателя очень плотно прилегают друг к другу.

    Внутреннее сгорание отличается от внешнего сгорания, когда огонь происходит вне двигателя, например, в паровом двигателе.

    В настоящее время в большинстве дорожных транспортных средств используется двигатель внутреннего сгорания, и в большинстве из них используется четырехтактный двигатель.Другой тип двигателя внутреннего сгорания - двигатель Ванкеля.

    Газовые турбины - это двигатели внутреннего сгорания, которые работают непрерывно, а не тактово. Ракетные двигатели и пушки - это двигатели внутреннего сгорания, но они не вращают колеса.

    .

    Смотрите также