Зачем так много деталей?
В этом разделе я постараюсь максимально наглядно показать, как устроен автомобильный двигатель. Для удобства информация разбита на логические блоки.
Блок цилиндров (БЦ)
Основная деталь поршневого двигателя внутреннего сгорания. Изготавливается из наиболее прочных материалов (чугун, сплавы алюминия или магния). Блок цилиндров объединяет основные узлы установки.
Головка блока цилиндров (ГБЦ)
Монтируется на блок цилиндров, обеспечивая герметичность и защиту камер сгорания. Между блоком цилиндров и гбц располагается специальная уплотняющая прокладка. В зависимости от типа двигателя гбц может иметь достаточно сложное устройство.
Видео: показать / скрыть
Газораспределительный механизм (ГРМ)
Совокупность механизмов, обеспечивающих своевременную подачу топлива к камерам двс и вывод отработавших газов.
Чаще всего состоит из: распределительного вала, механизма привода к нему, впускных и выпускных клапанов, передаточных звеньев (например толкателей), некоторых вспомогательных деталей.
Данная система синхронизирует коленчатый вал и распределительные валы с помощью цепи или ремня. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель, который перемещает клапан внутрь цилиндра. После завершения активной фазы клапан возвращается на место.
Опционально на двигатели устанавливаются системы изменения фаз газораспределения. Такие двигатели обладают большим кпд, так как они способны настраивать моменты подачи топлива и выпуска отработавших газов в зависимости от оборотов двигателя.
Видео: показать / скрыть
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала и наоборот.
Компоненты кшм:
Подвижные: поршень, шатун (соединительный элемент между поршнем и коленвалом), коленчатый вал с подшипниками (кривошип), маховик. Неподвижные: блок цилиндров, гбц, картер маховика и сцепления, нижний картер, крепежные детали, дополнительные детали.
Схема работы:
Под действием силы давления газов поршень начинает движение и через шатун передает свой импульс коленчатому валу. Так как импульс передается по касательной, вал начинает вращаться. Параллельно с этим маховик накапливает кинетическую энергию и в мертвых точках передает инерционный момент поршням. Это обусловлено тем, что из четырех рабочих тактов двигателя полезную работу совершает только один. Остальные три такта проходят благодаря инерции.
Видео: показать / скрыть
Система смазки
Множество деталей внутри двс подвержено ускоренному износу. Чтобы замедлить этот процесс, каждая установка оснащается системой смазки. Она предназначена для уменьшения трения, возникающего из-за регулярного контакта рабочих поверхностей. Также благодаря системе смазки происходит дополнительное охлаждение деталей двигателя, защита от коррозии а также удаление продуктов износа.
В общем случае включает в себя следующие основные части: поддон картера (емкость хранения), масляный насос и фильтр (очистка рабочей жидкости), защитные клапаны (защита системы, контроль давления масла), магистрали и каналы, маслоохладитель (например радиатор), различные датчики (температуры, уровня масла ...)
изображение взято с сайта "https://animagraffs.com/how-a-car-engine-works/"
Видео: показать / скрыть
Система охлаждения
В период сгорания рабочей смеси температура в цилиндре достигает 2000 °C и более. Последствия повышенных температур крайне негативные. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового состояния двигателя. По принципу работы бывают воздушные, водяные и комбинированные.
Основные компоненты: большой и малый охлаждающие контуры, жидкостный насос, радиатор, датчики температуры, расширительный бачок (компенсирует повышение давления, возникающего в процессе расширения жидкости из-за нагрева).
изображение взято с сайта "https://animagraffs.com/how-a-car-engine-works/"
Отвод тепла происходит благодаря охлаждающей жидкости, которая постоянно циркулирует по замкнутому кругу через каналы внутри блока цилиндров. Два рабочих контура предназначены для более эффективной работы системы. Малый круг позволяет жидкости быстрее нагреваться до рабочих температур, а большой удерживает температуру в определенном диапазоне.
Видео: показать / скрыть
Система подачи топлива
В двигателях внутреннего сгорания выполняет две основные функции:
1. Транспортировка и фильтрация топлива
2. Расчет оптимального количества топлива для максимально эффективной работы двигателя и определение момента впрыска
От характеристик системы подачи топлива сильно зависят такие показатели автомобиля как экономичность, мощность, экологичность. Изначально практически все автомобили использовали карбюраторную систему, но с развитием электроники на смену ей пришла инжекторная тс.
изображение взято с сайта "https://animagraffs.com/how-a-car-engine-works/"
Она работает по совершенно иному принципу. Инжекторная тс постоянно корректирует себя в процессе работы. В качестве центрального управляющего элемента используется электронный блок, который непрерывно анализирует состояние двигателя. Благодаря информации с датчиков, он оптимизирует количество подаваемого топлива в каждый цилиндр (уменьшает или увеличивает время открытия форсунки).
Также благодаря точности электроники достигается большая степень сжатия в цилиндре (больше топлива = больше мощности). Благодаря специальному датчику блок управления контролирует детонацию (самовоспламенение топлива с последующим возникновением ударных волн, в которых нет ничего хорошего) и в случае ее возникновения старается свести негативные последствия к минимуму. Из-за этого автомобиль зачастую более требователен к топливу (более высокое октановое число уменьшает вероятность самовоспламенения).
Выхлопная система
Система отвода продуктов горения топлива из цилиндров. Разрабатывается инженерами таким образом, чтобы свести к минимуму скопление негативных веществ внутри двигателя. Чтобы улучшить экологичность дополнительно оснащается устройствами нейтрализации вредных выбросов.