Бензиновий двигун: принцип роботи, пристрій і фото

Бензинові двигуни – одні з найпоширеніших серед усіх інших, які встановлюються на автомобілі. Незважаючи на те, що сучасний силовий агрегат складається з безлічі деталей, принцип роботи бензинового двигуна дуже простий. В рамках статті ми познайомимося з пристроєм і принципом дії ДВС.

Пристрій

Бензинові мотори відносять до класу двигунів внутрішнього згоряння. Всередині камер згоряння попередньо стисла паливно-повітряна суміш запалюється за допомогою іскри. Для управління потужністю мотора використовується дросельна заслінка. Вона дозволяє регулювати кількість повітря, що потрапляє в камеру згорання.

Давайте докладніше познайомимося з пристроєм всіх основних вузлів будь-якого ДВС. Кожен силовий агрегат складається з блоку циліндрів, кривошипно-шатунного механізму, деталей циліндропоршневої групи, механізму газорозподілу, системи змащення й охолодження, системи живлення. Також двигун не зможе працювати без електричного обладнання. Всі ці системи і вузли взаємодіють між собою в процесі роботи двигуна.

Блок циліндрів ДВЗ

Блок циліндрів – це основна деталь будь-якого мотора. Це чавунна або лита алюмінієва цілісна деталь. У блоці є циліндри і маса різних отворів з різьбою для монтажу навісного та іншого обладнання. Елемент має оброблені механічно площині для монтажу ГБЦ і інших деталей.

Конструкція блоку сильно залежить від кількості циліндрів, розташування камер згоряння, методу охолодження. В одному блоці може об’єднуватися від 1 до 16 циліндрів. При цьому блоки, де кількість циліндрів непарне, зустрічаються рідше. З тих моделей, що випускаються зараз, можна зустріти 3-циліндрові ДВС. Більшість же блоків мають 2, 4, 8, 12 і іноді навіть 16 циліндрів.

Двигуни з кількістю циліндрів від 1 до 4 відрізняються розташуванням камер згоряння в ряд. Вони так і називаються – рядні двигуни. Якщо циліндрів більше, то вони розташовуються в блоці в два ряди під певним кутом. Це дозволило зменшити габаритні розміри, але технологія виготовлення таких блоків складніше.

Можна виділити ще один вид блоків. У них камери згоряння розташовані в два ряди під кутом 180 градусів. Це так звані опозитні двигуни. Принцип роботи бензинового двигуна такого типу нічим не відрізняється від традиційних ДВС. Їх частіше можна зустріти на мототехніці, але існують і автомобілі, оснащені ними.

Що стосується охолодження, то можна виділити два типу систем. Це рідинне та повітряне охолодження. Від того, яка обрана система охолодження, залежать конструктивні особливості блока циліндрів. Блок з системою повітряного охолодження влаштований набагато простіше, порівняно з таким же на водяному охолодженні. Камери згоряння в даному випадку до блоку не відносяться.

Блок на рідинному охолодженні влаштований набагато складніше. У конструкцію вже входять камери згоряння. Поверх металевого блоку циліндрів прокладена сорочка охолодження, всередині якої примусово циркулює охолоджуюча рідина, яка служить для відводу тепла від деталей. Блок і сорочка охолодження ДВЗ є одним цілим.

Зверху блок циліндрів накритий головкою. Вона утворює закритий простір, де і здійснюється процес горіння палива. ГБЦ може мати просту конструкцію або ж більш складну.

Кривошипно-шатунний механізм

Даний вузол, який також є невід’ємною частиною двигуна, необхідний для перетворення зворотно-поступальних рухів поршнів під обертальні рухи колінчастого вала. Головна деталь тут – це колінчастий вал. Він рухомо з’єднаний з блоком двигуна. За рахунок цієї рухливості забезпечується можливість обертання вала навколо своєї осі.

До одного з кінців колінчастого валу кріпиться маховик. Він необхідний для того, щоб передавати крутний момент від колінчастого вала на трансмісію. Принцип роботи чотиритактного бензинового двигуна передбачає два оберти колінчастого вала на одну половину обороту з корисною роботою. Інші такти вимагають зворотних дій – це і забезпечує маховик. Так як він має досить велику вагу, то при обертанні за рахунок кінетичної енергії він повертає колінчастий вал на підготовчих етапах тактів.

На маховику по колу є спеціальний зубчастий вінець. За допомогою цього сайту можна запускати двигун стартером. З іншого боку колінчастого вала є шестірня масляного насоса і шестерні ГРМ. Також із зворотного боку є фланець, який кріпиться шків.

Вузол включає в себе і шатуни. Вони дозволяють передати зусилля від поршнів до колінчастого валу і навпаки. Шатуни також рухомо закріплені на колінчастому валу. Прямого контакту між поверхнями блоку циліндрів, колінчастим валом і шатунами немає – ці деталі працюють через підшипники ковзання.

Циліндро-поршнева частина

Дана частина являє собою циліндри або гільзи, поршні, поршневі кільця і пальці. Саме на цих деталях заснований принцип роботи бензинового двигуна. Тут виконується вся робота. В циліндрах згорає паливо, а виділена енергія перетворюється в обертання колінчастого вала. Горіння відбувається всередині циліндрів, які з одного боку закриті ГБЦ, а з іншого – поршнями. Поршень вільно переміщується всередині циліндра.

Принцип роботи бензинового двигуна ґрунтується не тільки на згорянні палива, але і на стисненні паливоповітряної суміші. Щоб забезпечувати це, потрібна герметичність. Вона забезпечується поршневими кільцями. Останні запобігають потраплянню паливної суміші і продуктів горіння між поршнем і циліндром.

ГРМ (газорозподільний механізм)

Основна функція даного механізму у своєчасній подачі паливної суміші або пального в циліндри. Також ГРМ необхідний для відводу вихлопних газів.

ГРМ двотактного двигуна

Якщо розглянути принцип роботи двотактного бензинового двигуна, то в ньому механізм ГРМ як такий відсутній. Тут впорскування паливної суміші і випуск відпрацьованих газів виконується за допомогою технологічних вікон в циліндрі. Розрізняють три вікна – впускне вікно, випускний, перепускний.

Коли поршень рухається, то він тим самим відкриває або закриває те чи інше вікно. Циліндр наповнюється паливом, також виділяються гази. При такому механізмі газорозподілу не потрібно ніяких додаткових деталей. Тому головка блоку циліндрів в двотактних двигунах проста. Її функції полягають лише в забезпеченні максимальної герметичності.

ГРМ 4-тактного ДВС

4-тактний мотор оснащений повноцінним механізмом ГРМ. Паливо в даному випадку впорскується через отвори в ГБЦ, пов’язані з клапанами. При необхідності подачі або відводу вихлопних газів, відповідні клапани відкриваються і закриваються. Останні можуть відкриватися і закриватися за допомогою розподільного валу. На ньому є спеціальні кулачки.

Система живлення

Головне завдання цієї системи – приготувати паливну суміш і забезпечувати подальшу подачу її в камери згоряння. Конструкція дуже залежить від принципу роботи бензинового двигуна автомобіля.

Бензинові двигуни можуть мати два види паливних систем – карбюратор і інжектор. У першому випадку для приготування суміші служить карбюратор. Він змішує, дозує і подає суміш палива і повітря в камери згоряння. Інжектор ж впорскує паливо під тиском в паливну рампу, звідки через форсунки бензин потрапляє в циліндри.

В інжекторних автомобілях принцип роботи системи живлення бензинового двигуна іншого, за рахунок чого дозування більш точна. Крім того, повітря в інжекторі змішується з бензином у впускному колекторі. Форсунка на відміну від карбюратора краще розпилює паливо.

Паливна система дизельних двигунів відрізняється. Тут впорскування здійснюється окремо для кожного циліндра. ГРМ подає в камери згоряння тільки повітря. Система включає в себе бак, фільтри, паливні насоси, магістралі.

Мастильна система

Принцип роботи бензинового двигуна внутрішнього згоряння передбачає тертя деталей. Завдяки мастильної системі знижується терен між тертьовими поверхні. На деталях створюється масляна плівка, яка захищає поверхні від прямого контакту. Система складається з насоса, картера для зберігання масла, фільтра, а також мастильних каналів у блоці двигуна.

Турбонаддув

Сучасні автомобілі оснащуються невеликими малообъемными двигунами, але багато з них мають достатню потужність. Її одержують за рахунок застосування турбін. Принцип роботи турбіни на бензиновому двигуні заснований на використанні відпрацьованих газів. Гази обертають крильчатку турбіни, а та під тиском нагнітає повітря в камери згоряння. Чим більше повітря, тим більше палива буде подано, звідси і потужність.

Охолоджуюча система

У процесі роботи мотора він істотно нагрівається. В циліндрах температура може досягати 800 градусів. Щоб підтримувати оптимальну робочу температуру, необхідна система охолодження. Головне завдання – відвести зайве тепло від циліндрів, поршнів та інших деталей.

Повітряна система складається із спеціальних поверхонь на блоці, які охолоджуються за рахунок обдування їх повітрям. Рідинна система передбачає сорочку охолодження, в якій циркулює антифриз. Він знаходиться в прямому контакті з зовнішньою поверхнею циліндрів. Система складається з помпи, термостата, патрубків для з’єднання магістралей, розширювального бачка і термостата.

Електричне обладнання

За рахунок даного обладнання здійснюється подача електрики в бортову мережу автомобіля. Електрика необхідно для роботи системи запалювання, стартера і інших пристроїв. Електрообладнання – це акумулятор, генератор, стартер, датчики. Хоч принципи роботи бензинового і дизельного двигуна розрізняються, електрообладнання є і на дизельному ДВС.

Система запалювання

Дана система є тільки на бензинових ДВС. На дизельному силовому агрегаті паливна суміш запалюється за рахунок стиснення. У бензиновому двигуні паливо і повітря підпалюється іскрою, що проскакує в потрібний момент між електродами свічки. Система включає в себе котушку запалювання, розподільник, високовольтні дроти, свічки, електронні пристрої.