Конструкция, назначение систем и особенности их функционирования в основных типах ДВС

Поршневой двигатель внутреннего сгорания относится к типу агрегатов, повсеместно применяемых в транспортной и специальной технике. ДВС представляет собой сложную установку, которая функционирует по принципу преобразования энергии. Говоря проще, любой двигатель является источником энергии, необходимой для движения транспортного средства, получаемой за счет сгорания рабочей смеси в нем. Все моторы разделяются на такие типы:

1. Роторно-поршневой

2. Газотурбинный

3. Поршневой

Однако большее распространение получил именно последний тип, к нему относится и дизельный двигатель, ввиду этого конструкцию, схему и функциональные особенности агрегата рассмотрим на его примере.

К основным плюсам ДВС, благодаря которым он широко применяется в транспортной технике относятся: быстрый запуск и высокая продуктивность, универсальность и автономность, ремонтопригодность, возможность выбора агрегата любого объема. Но, тепловой двигатель имеет определенные минусы. К ним относятся: потери мощности, небольшой КПД, шумность, содержание токсических веществ в выхлопных газах, определенная сложность при проведении диагностики, дорогостоящий капитальный ремонт и непродолжительный ресурс после него. Силовые агрегаты транспортной техники представлены следующими типами: бензиновый и дизельный двигатель.

 Устройство двигателя внутреннего сгорания

Прочный корпус изготовленный из теплоустойчивого металла закрывает тепловой двигатель. Внутри него находятся следующие элементы: ЭБУ, газораспределительный и кривошипно-шатунный механизмы, впуск, охлаждение, подача топлива, смазка, выпуск, зажигание, поршневая группа. От их исправности зависит вся работа двигателя.

Кратко охарактеризуем составные части силового агрегата:

1. Благодаря кривошипно-шатунному механизму обеспечивается вращение коленвала. Говоря проще, этот узел выступает в роли преобразователя движения.

2. Механизм газораспределения позволяет выполнить отвод выхлопных газов. Поршневой двигатель может иметь цепной либо ременной привод ГРМ.

3. Впускная система нагнетает воздух, необходимый для обеспечения корректного процесса смесеобразования. Цилиндр двигателя специально создан вентилируемым.

4. Система топливоподачи осуществляет транспортировку топлива из бензобака к силовому агрегату. Для его питания предусмотрена система впрыска. Она же контролирует объем топлива.

5. Для воспламенения поступающего в цилиндр топлива, в конструкцию силового агрегата включена система зажигания.

6. Современный поршневой двигатель внутреннего сгорания управляется при помощи ЭБУ.

7. Для предотвращения трения между взаимодействующими элементами силового агрегата в его конструкцию включена система смазки.

8. Предотвратить перегрева мотора поможет воздушно-жидкостная охлаждающая система.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Силовой агрегат выступает в роли преобразователя движения. Внутри его цилиндров образовывается большой объем газа, являющейся результатом сгорания бензина. Поршневой двигатель работает циклически, и имеет четырехтактный рабочий цикл, который соответствует двум полным оборотам коленвала. Каждый такт работы силового агрегата имеет свое название:

• впуск;

• рабочий ход;

• выпуск;

• сжатие.

Поршень, во время выполнения впуска постепенно переходящего в рабочий ход, находится в нижнем положении, а при выполнении сжатия и выпуска — начинает подниматься в верхнее. Заметим, что для достижения синхронности работы всех цилиндров силового агрегата, циклы работы поршней в них имеют разные фазы. Существуют и двухтактные модели моторов, в которых полный цикл представлен сжатием и рабочим ходом.

Работа двигателя разделена на несколько периодов, объединенных в один цикл. При впуске запускается процесс смесеобразования. В силовых установках различного типа этот процесс может проходить либо в камере сгорания (зачастую, это прерогатива дизелей), или во впускном коллекторе. Как только механизм ГРМ открывает клапана системы впуска, осуществляется подача топлива внутрь цилиндров агрегата. Начало такта сжатия сопровождается закрытием клапанов ГРМ и подготовкой смеси. При выполнении рабочего хода осуществляется воспламенение топлива. Результатом этого процесса является повышенное газообразование с увеличением давления. Цилиндр двигателя представляет герметичную плоскость, в которой под воздействием давления газотопливной смеси перемещается поршень, сагрегатированный с кривошипно-шатунным механизмом. Посредством этого движущийся поршень вращает коленчатый вал.

На выпуске, система газораспределения силового агрегата осуществляет отведение отработанных газовых смесей из цилиндров. Далее они охлаждаются, очищаются и выводятся через выхлопную систему.

Схема двигателя внутреннего сгорания

Ознакомимся со схематическим разрезом силового агрегата.

Из рабочего принципа силового агрегата ясно, почему он обладает относительно небольшим КПД (около 40%), поскольку в определенный период времени полноценно функционирует только половина его цилиндров, в остальных осуществляются сопутствующие такты. Мощность мотора напрямую зависит от количества цилиндров в нем, а также исправности самого агрегата, а его литраж — от их суммарного объема.

В заключении публикации стоит отметить, что в ближайшее время не следует ожидать достойную замену ДВС. Однако сейчас, идет постоянное совершенствование агрегата, направленное на увеличение его мощности, экономичности, снижении вредных выбросов в атмосферу. Исходя из этого, можно сказать, что модернизированные варианты моторов еще несколько десятилетий будут занимать лидирующие позиции среди известных типов привода для транспортной и специальной техники.