Сегодня самым популярным и распространенным типом автомобильного двигателя является ДВС – двигатель внутреннего сгорания. Перечислять все виды транспортных средств, которые явно не ограничиваются обычными частными автомобилями, где используется такой тип мотора, просто не имеет смысла – их очень много. На данный момент такие движки активно эксплуатируются во всех сферах деятельности человека и устанавливаются на легковые машины, мотоциклы, танки, вертолеты, корабли, сельскохозяйственную технику и так далее.
Что такое двигатель внутреннего сгорания
Если не сильно вдаваться в подробности, то ДВС – это двигатель, работающий на тепловой энергии, которая образуется благодаря химическим процессам, происходящим во время сгорания топливной жидкости, которые, в свою очередь, преобразуют ее в механическую энергию. Таким образом, благодаря уникальной конструкции, с помощью обычной химии мы получаем агрегат, способный превратить груду металла в современный автомобиль. По своей конструкции двигатели делятся на двух- и четырехтактные. Также деление происходит и по способам, которые применяются для изготовления правильных горючих смесей – внутренние и внешние ДВС. Еще четыре класса появились исходя из того, как преобразовывается энергия внутри устройства: поршневые, комбинированные, турбинные и реактивные моторы. Однако, основной принцип работы всех двигателей относительно одинаков.
Самый первый мотор внутреннего сгорания был изобретен инженером Ленуаром в середине девятнадцатого века. Однако это был двухтактный двигатель, который достаточно быстро показал свою несостоятельность. Чаще всего принято считать, что наши современные ДВС сконструированы на основе первого четырехтактного мотора, изобретенного Николаусом Отто в 1876 году, спустя шестнадцать лет после изобретения Ленуара. Принцип работы двигателя основан, как ясно из названия, на четырехтактном постоянном цикле. Именно так работает большинство современных моторов.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Главная конструктивная особенность таких моторов заключается в том, что они используют в своей работе тепловую энергию расширяющихся под давлением газов. Это происходит в тот момент, когда двигаются поршни. Газы же расширяются под воздействием топливно-воздушных смесей, которые сгорают во время работы движка непосредственно внутри цилиндра. После того, как отрабатывается один цикл, для начала следующего агрегат самостоятельно выбрасывает отработанные газы, освобождая место для новой порции воздуха и топлива, которые вновь возгораются и приводят в движение нужные элементы агрегата.
Далее устройства автоматически, с помощью свечи, создают искру, которая поджигает топливо. За движение по системе топлива отвечают клапаны, находящиеся под управлением механических или электронных устройств системы подачи топлива и газового распределения.
В упрощенном варианте принцип работы двигателя внутреннего сгорания можно условно поделить всего на четыре основные фазы, которые составляют один полноценный рабочий цикл, повторяющийся постоянно:
- Впуск
- Сжатие
- Рабочий ход
- Выпуск
Поршни в это время двигаются, а их энергия с помощью коленчатого вала перекидывается на вал двигателя, создавая нужные вращательные движения. Некоторая часть энергии не расходуется на мощность двигателя, возвращаясь к поршням и позволяя им снова занять исходное положение. После этого они готовы к новому повторяющемуся циклу работы.
Система газораспределения отвечает за то, чтобы цилиндры постоянно очищались от отработанных газов и смесей, которые уже были использованы в предыдущем цикле. Более того, этот механизм также позволяет заново заполнить цилиндры нужным объемом свежей топливно-воздушной смеси. Существует два такта работы системы: выпускная (в начале цикла) и впускная (завершает цикл).
Также важным элементом любого ДВС является система зажигания. Ее основная задача, произвести электрический разряд и передать его на свечи. Это обеспечивается благодаря связи двух устройств с помощью специального высоковольтного кабеля. За корректностью поджигания следит тамблер, соединенный с каждой из свечей двигателя. Система разработана так, чтобы разряд получал только тот поршень, который на данный момент имеет достаточное количество топливно-воздушной смеси внутри. Корректная работа всей системы позволяет производить поджиг вовремя, не теряя мощности и полностью используя ее для хода автомобиля.
Чтобы мотор запустился, требуется стартовая система. Она сегодня есть в любой машине, и носит название – электрический стартер.
Виды двигателей по расположению поршней
В зависимости от того, какая конструкция коленчатого вала, существует несколько основных разновидностей мотора. Так, поршни в цилиндрах могут быть расположены по-разному. При этом, чем больше цилиндров участвует в работе, тем более равномерно распределяется усилие на вал, приводя к большей стабильности.
Сегодня существует несколько типов ДВС, в зависимости от того, как расположены цилиндры:
- Однорядные движки – цилиндры расположены в ряд. Возможны вертикальные или наклонные вариации.
- V-двигатели – цилиндры расположены таким образом, что выстраиваются в латинскую букву V.
- Оппозитные моторы – цилиндры в таких агрегатах находятся в противолежащем положении, располагаясь друг к другу под углом сто восемьдесят градусов.
Главные плюсы и минусы бензиновых двигателей внутреннего сгорания
Чаще всего мы привыкли использовать бензиновые движки. Вне зависимости от того, что сегодня ДВС являются самыми распространенными моторами во всем мире, они имеют как свои преимущества, так и свои очевидные минусы.
Среди главных плюсов таких бензиновых моторов можно выделить:
- Уровень шума, как и вибраций, значительно меньше, чем при использовании таких же моторов на дизельном топливе.
- При объемах, которые сопоставимы с «дизелем», бензиновый ДВС способен выдавать значительно большую мощность
- Высокие обороты даже в течение длительного времени никак не влияют на корректную работу движка и его срок службы.
Главными минусами бензиновых ДВС считаются:
- Большой, в сравнении с «коллегой» на дизеле, расход топлива.
- Повышенные требования к качеству используемого топлива.
- Постоянная необходимость в непрерывной работе системы зажигания автомобиля.
- Максимальная мощность находится в крайне небольшом диапазоне оборотов.