Как работает двигатель внутреннего сгорания?

В двигателе внутреннего сгорания воздух смешивается с топливом, и полученная смесь сгорает, приводя двигатель в движение. Вращаясь, он выполняет полезную работу, например, вращает колеса автомобиля. В этой статье мы расскажем все об устройстве этих двигателей, начиная с определения.

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, в котором сгорание (сжигание топлива с выделением энергии) происходит внутри него самого. Он отличается от внешнего типа горения, при котором источник топлива сжигается снаружи.

Двигатели IC обычно состоят из верхней части, называемой головкой блока цилиндров, и нижней части, называемой блоком цилиндров. Головка содержит клапаны и компоненты системы зажигания. В нижней части расположены коленчатый вал, поршень и цилиндры.

Двигатели с механическим приводом выпускаются в различных конфигурациях, в основном в зависимости от количества цилиндров и их расположения. Они могут быть одноцилиндровыми и иметь до 8 цилиндров и более. По расположению цилиндров типы этих двигателей включают:

• Рядовые или прямые - цилиндры расположены по прямой линии, один за другим
• V Дизайн - у них цилиндры расположены V-образно
• Плоский макет - цилиндры расположены горизонтально с каждой стороны коленчатого вала

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на преобразовании химической энергии в механическую. Химическая энергия хранится в топливе, обычно дизельное топливо или бензин.

При сгорании в присутствии воздуха топливо выделяет энергию в виде тепла, создавая быстро расширяющиеся газы, которые приводят в движение механические компоненты, называемые поршнями.

Движение поршней вверх-вниз приводит в движение шатуны и передает движение на коленчатый вал. Коленчатый вал вращается, и его вращение используется для работы внешнего механизма, например, трансмиссии автомобиля.

Для обеспечения плавного хода поршни срабатывают поочередно. Система синхронизации обеспечивает открытие клапанов каждого цилиндра в нужное время.

Коленчатый вал оснащен грузами, которые уравновешивают движение поршней, а маховик, установленный снаружи блока, обеспечивает постоянные обороты. Маховик также взаимодействует со стартером для запуска цилиндров.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

За один цикл сгорания, называемый тактом, поршень движется вверх или вниз. Большинство современных двигателей внутреннего сгорания являются четырехтактными. Их работа разбита на четыре этапа: впуск, сжатие, сгорание и выпуск.

Всасывающий шток

Впускной такт называется так, когда два самых необходимых компонента сгорания - топливо и воздух- войдите в цилиндры.

• Воздух поступает во впускной коллектор после фильтрации для удаления загрязнений.
• Здесь он смешивается с топливом, которое также проходит фильтрацию для удаления загрязняющих веществ.
• В то же время распределительный вал перемещает детали, чтобы открыть впускные клапаны.
• Поршень опускается в цилиндр, создавая область низкого давления
• Затем смесь всасывается в цилиндр.

Ход сжатия

Процесс сгорания может начаться с воздуха и топлива в цилиндре. Но только после того, как смесь будет сжата, она может быть подготовлена к мощному взрыву.

• Теперь распределительный вал закрывает впускные клапаны
• Поршень возвращается вверх, сжимая смесь и повышая ее температуру
• Это обеспечивает необходимые оптимальные условия для сжатия и максимального высвобождения энергии

Power Stroke

Теперь смесь сжата, нагрета и готова к воспламенению. Что происходит дальше, зависит от того, какой двигатель используется - бензиновый или дизельный.

• В дизельном двигателе сильное давление, создаваемое в смеси при подъеме поршня, приводит к самовоспламенению воздушно-топливной смеси
• В бензиновом двигателе электрические компоненты, называемые свечами зажигания, воспламеняют топливо
• Топливо активно сгорает, выделяя энергию и образуя расширяющиеся газы
• Быстро расширяющиеся газы толкают поршень вниз с огромной силой.
• Шток, соединенный с поршнем, передает это движение на коленчатый вал, заставляя его вращаться.

Выхлопной тракт

Отработанная смесь теперь содержит продукты сгорания. Они должны выйти из цилиндра, чтобы создать пространство и условия для следующего цикла.

• Теперь поршень движется вверх, выталкивая отработанные газы наверх.
• Тем временем распределительный вал открыл выпускные клапаны.
• Выхлопной коллектор собирает продукты процесса сгорания перед выходом через одну трубу, называемую выхлопной, с глушителем для снижения шума

Насколько эффективны двигатели внутреннего сгорания?

Двигатели внутреннего сгорания нельзя назвать эффективными. Большинство из них едва преобразуют 50% энергию сгорания в механическую энергию. Однако современные технологии позволили создать двигатели с более высоким КПД.

Встроенная электроника точно определяет время и управляет различными процессами, такими как впрыск топлива и регулировка клапанов, что делает процесс сгорания более эффективным.

В то же время в работу двигателя включаются технологии, повышающие мощность при одновременном снижении вредных выбросов, такие как турбонаддув и действие каталитического нейтрализатора. Все это и надлежащее техническое обслуживание обеспечивают оптимальную работу вашего автомобиля для достижения максимальной мощности.

Охлаждение двигателя внутреннего сгорания

Температура двигателя внутреннего сгорания может подниматься очень высоко, что может привести к катастрофическим последствиям, если не принять соответствующих мер. Поэтому все двигатели внутреннего сгорания изготавливаются из материала, который не только выдерживает сильное нагревание, но и отводит его.

Что еще более важно, они имеют сеть каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость - специальная жидкость, содержащая воду и антифриз. Ее функция - поглощать тепло от различных компонентов и рассеивать его в радиаторе.

Радиатор представляет собой сложную сеть тонких трубок и охлаждающих ребер. Охлаждающая жидкость проходит через них, теряя тепло в воздухе, прежде чем вернуться в двигатель. Вентилятор, расположенный рядом с радиатором, нагнетает воздух, чтобы ускорить процесс охлаждения.

Насосное устройство, называемое водяным насосом, обеспечивает эффективную циркуляцию охлаждающей жидкости, а термостат помогает регулировать ее температуру в зависимости от потребностей двигателя.

Смазка двигателя внутреннего сгорания

Движущиеся части требуют постоянной смазки, иначе трение может привести к их быстрому нагреву, заеданию или неимоверному износу.

Проходы, называемые масляными галереями, подают смазочное масло к различным деталям. Помимо смазки, масло выполняет и другие функции, например, уплотнение и охлаждение.

Масляный насос обеспечивает необходимую циркуляцию масла, а масляный фильтр очищает его от загрязнений. Когда масло не циркулирует, оно находится в масляном поддоне или картере - резервуаре в самой нижней части двигателя.

Заключение

Теперь вы знаете, как работают двигатели внутреннего сгорания, из каких деталей они состоят, а также их системы охлаждения и смазки. Как вы узнали, его работа зависит от множества компонентов, некоторые из которых со временем изнашиваются и требуют замены.

WanTuo является профессиональным производителем и поставщиком деталей двигателя. Наш широкий ассортимент продукции включает в себя коленчатые валы, распределительные валы, головки цилиндров, поршни, компоненты клапанов и многое другое. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы просмотреть наш каталог.