Устройство и принцип работы бензинового двигателя автомобиля

Эксплуатационные показатели

Теперь об эксплуатационных показателях.

Литровая мощность.

Во многом 2-тактные двигатели по этим показателям лучше. Сказывается затраченная и полученная энергия на осуществление одного рабочего цикла.

У 2-тактного двигателя каждый оборот – это один полный цикл, что обеспечивает больший показатель литровой мощности – отношению объема цилиндра к выходной мощности. В среднем литровая мощность 2-тактного мотора выше, чем у 4-тактного в 1,5 раза.

Удельная мощность.

Еще один показатель, по которому 2-тактный мотор превосходит 4-тактный – это удельная мощность.

Данный показатель характеризует отношение выходной мощности к общей массе двигателя.

Проигрывая в мощностных показателях, 4-тактный двигатель лучше по показателям расхода топлива.

У него подача смеси происходит дозировано, через впускное окно, при этом выпускное – закрыто.

У 2-тактного же мотора существует момент, когда выпускное и перепускное окна оказываются открытыми, при этом поступающее топливо частично выходит через выпускное окно вместе с продуктами горения, то есть, часть топлива не участвует в процессе, а просто вылетает в атмосферу.

Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости

Смазка двигателя.

У 4-тактного мотора имеется система смазки, обеспечивающей смазку всех узлов, но при этом масло циркулирует по закрытой системе, потери его незначительны и в основном из-за износа двигателя.

Смазка 2-тактного мотора производится вместе с топливом, а значит, выполнив свою функцию масло попадает в цилиндр, где и сгорает.

Надежность моторов.

По поводу надежности конструкции этих моторов, то здесь довольно интересная ситуация.

Конструктивно 2-тактный мотор проще, а значит и надежнее. Но у 4-тактного мотора есть более совершенная система смазки, которая обеспечивает больший ресурс мотору.

Вот и получается, что оба мотора надежны, но каждый по-своему. А вот по ремонтопригодности 2-тактный мотор все-таки лучше.

Та же совместная смазка вместе с топливом у 2-тактных двигателей сказывается и на экологичности этого мотора. Сгорание масла в большей степени обеспечивает загрязнение атмосферы.

Совмещение рабочих тактов у 2-тактного двигателя сказывается на шумности работы установки, она несколько выше, чем у 4-тактного агрегата.

Зато отсутствие дополнительных систем и механизмов обеспечивает более легкую и менее металлоемкую конструкцию, что сказывается на общей массе установки.

Более сложная конструкция 4-тактной установки играет и положительную роль.

У этих моторов существует возможность модернизации системы питания, применение инжекторных систем с раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндры, повышающих мощность и экономичность двигателей.

У 2-тактных моторов возможность совершенствования ограничена все той же смазкой вместе с топливом. Хотя попытки улучшить показатели этих моторов осуществляются постоянно.

Также читайте по каким причинам и на каких двигателях гнет клапана.

Пробег и гарантии при выполнении капремонта

Когда необходимо выполнять капитальный ремонт двигателя? Точную информацию вы найдете лишь в мануале вашего авто. В общих же словах можно ответить так: у отечественных машин пробег до выполнения соответствующих ремонтных работ составляет около 150 тысяч километров, у европейских иномарок — около 200 тысяч, а у «японцев» — 250 тысяч.

Что касается гарантии на выполненные работы, то здесь дело не только и не столько именно в ремонтных процедурах, сколько в качестве используемых при этом запасных частей. Если сказать в двух словах, то они обязательно должны быть с гарантией. К сожалению в наше время купить откровенный брак или подделку. Поэтому старайтесь покупать запасные части в магазинах, имеющих соответствующие лицензии, и желательно у проверенных продавцов. Это сведет к минимуму риски покупки некачественных товаров, а соответственно, увеличит вероятность соблюдения гарантии.

Многие уважающие себя мастерские сами предлагают своим клиентам проверенные, оригинальные и сертифицированные запасные части.

Выполнение капитального ремонта

В настоящее время практически все СТО, выполняющие капитальные ремонты двигателей, дают гарантию на свою работу. Как правило, она составляет 20…40 тысяч километров пробега. Хотя если двигатель отремонтирован хорошо, то проблем не должно возникнуть при значительно больших пробегах. Необходимо помнить, что после проведения капремонта двигатель наиболее подвержен новым поломкам в силу притирки новых деталей и узлов. Поэтому на первых 10 тысячах километров пробега старайтесь ездить в щадящем режиме, без резких рывков, ускорений и не на больших оборотах двигателя.

В связи с тем, что во время капитального ремонта мастерам приходится выполнять много сложных процедур, то время, потраченное на него, может оказаться значительным. Например:

Если необходимой запчасти на СТО нет и необходимо ждать ее доставки из-за рубежа, то срок выполнения ремонта может растянуться на 15…20 и более дней (во многом зависит от сроков поставки необходимой детали).
В случае наличия необходимых деталей, отсутствия оборудования для выполнения ремонта срок может растянуться на 5…8 дней.
Если же на СТО есть обычно капитальный ремонт занимает 3…4 дня, если не возникнет дополнительных препятствий или сложностей.

Желательно перед работой заранее оговорить с мастерами не только стоимость ремонта, но и сроки его выполнения. А лучше заключить официальный договор, имеющий юридическую силу. Это избавит вас от возможных недоразумений в будущем.

Вместо заключения

Напоследок хочется привести такую аксиому: ресурс работы двигателя напрямую зависит от ресурса работы его отдельных элементов. У иномарок ресурс обычно составляет 250-300 тысяч километров, в то время как у отечественных автомобилей только 150 тысяч. Чтобы двигатель работал как можно дольше без поломок, стоит соблюдать правила эксплуатации, которые были установленные заводом изготовителем, и проводить регулярное техническое обслуживание.

Конструкция и принцип работы 2-тактного двигателя

2-тактный двигатель нашел наибольшее распространение на малой технике (бензопилы, мотокосы), мотоциклах.

Когда-то существовали даже дизельные 2-х тактные двигатели, устанавливаемые на грузовики, к примеру, МАЗ-200.

Интересно, что описанные выше такты у любого двухтактного двигателя никуда не делись, просто они были совмещены.

В итоге это позволяет сократить полный цикл всего в один оборот колен. вала.

Так, при движении поршня от НМТ производится сразу два такта – выпуск и сжатие, а при движении от ВМТ – впуск и рабочий ход.

Достигнуть этого всего возможно при использовании окон в цилиндрах, через которые производится засасывание и перекачивание топливной смеси, а также отвод продуктов горения.

Открытие и закрытие этих окон обеспечивается самим поршнем. Чтобы соблюдалась правильность работы механизма, окна располагаются на разных уровнях в стенках цилиндра.

Чтобы было более понятно, возьмем двигатель мотоцикла «ИЖ Планета 5».

Данный мотоцикл укомплектован одноцилиндровым двухтактным мотором.

Цилиндр располагается поверх корпуса двигателя, охлаждение его воздушное, поэтому у него по окружности располагаются ребра охлаждения.

С одной стороны, к цилиндру прикреплен патрубок, идущий от карбюратора, по нему в цилиндр поступает горючая смесь.

Напротив, этого патрубка устанавливается труба отвода отработанных газов.

Вверху цилиндр прикрывает головка, в которой размещена свеча накаливания.

Внутри цилиндра располагается поршень, связанный с кривошипом коленчатого вала через шатун

Далее уже он связан со сцеплением и трансмиссией, но это пока неважно

Для подачи топлива в надпоршневое пространство в двухтактном двигателе задействовано и подпоршневое пространство.

При движении поршня вверх в подпоршневом пространстве создается разряжение, в которое засасывается топливовоздушная смесь через впускное окно.

Подача же из подпоршневого пространства в надпоршневое производится от избыточного давления, которое возникает при движении поршня вниз.

Подача топлива производится через перепускное окно. Выпуск продуктов горения проходит через выпускное окно.

Теперь как все это работает.

Начнем с движения поршня к ВМТ. Находясь в НМТ, поршень обеспечивает открытие перепускного и выпускного окон. Избыточное давление в подпоршневом пространстве выталкивает горючую смесь в надпоршневое пространство.

Двигаясь вверх, поршень перекрывает открытые окна, в результате чего камера сгорания становится герметичной.

Доходя до ВМТ, поршень сжимает смесь далее подается искра от свечи накаливания, которая установлена в головке цилиндра.

В это время, поршень двигаясь вверх, открывает впускное окно, через которое смесь поступает в подпоршневое пространство. То есть получается, что в одном такте – движении поршня от НМТ к ВМТ происходит два действия: вначале впуск топлива, затем – сжатие.

После воспламенения топлива, выделенная при этом энергия толкает поршень вниз.

Двигаясь вниз он от ВМТ, поршень открывает сначала выпускное окно. При сгорании объем продуктов горения значительно увеличивается, поэтому они сразу начинают вырываться через это окно.

Получается, что при движении поршня вниз вначале выполняется рабочий ход, а после открытия выпускного окна – еще и такт выпуска.

Дальше при движении поршня вниз, он открывает перепускное окно и топливо начинает поступать в надпоршневое пространство – цикл начинает повторяться, при этом на выполнение всего цикла понадобилось только движение поршня сначала вверх, а затем вниз, что соответствует одному обороту колен. вала.

Газораспределительный механизм

В задачу этого механизма входит своевременная подача горючей смеси или ее составляющих в цилиндр, а также отвод продуктов горения.

У двухтактных двигателей как такового механизма нет. У него подача смеси и отвод продуктов горения производится технологическими окнами, которые проделаны в стенках гильзы. Таких окон три – впускное, перепускное и выпускное.

Поршень, двигаясь производит открытие-закрытие того или иного окна, этим и выполняется наполнение гильзы топливом и отвод отработанных газов. Использование такого газораспределения не требует дополнительных узлов, поэтому ГБЦ у такого двигателя простая и в ее задачу входит только обеспечение герметичности цилиндра.

У 4-тактного двигателя механизм газораспределения имеется. Топливо у такого двигателя подается через специальные отверстия в головке. Эти отверстия закрыты клапанами. При надобности подачи топлива или отвода газов из цилиндра производится открывание соответствующего клапана. Открытие клапанов обеспечивает распределительный вал, который своими кулачками в нужный момент надавливает на необходимый клапан и тот открывает отверстие. Привод распредвала осуществляется от коленвала.

ГРМ с ременным и цепным приводом

Компоновка газораспределительного механизма может отличаться. Выпускаются двигатели с нижним расположением распредвала (он находится в блоке цилиндров) и верхним расположением клапанов (в ГБЦ). Передача усилия от вала к клапанам производится посредством штанг и коромысел.

Более распространенными являются моторы, у которых и вал и клапана имеют верхнее расположение. При такой компоновке вал тоже размещен в ГБЦ и действует он на клапана напрямую, без промежуточных элементов.

Принцип работы ДВС: основные моменты

Принцип работы двухтактного двигателя

Принцип работы такого двигателя объясняется в циклах (тактах) и их всего два:

1. Такт сжатия. Все начинается с того, что поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке, перекрывая продувочное и выпускное окно. После того как произошло закрытие выпускного окна, в цилиндре происходит сжатие горючей смеси.

Одновременно со сжатием горючей смеси в кривошипной камере создается разряжение, под действием которого из выпускного коллектора через впускное окно и приоткрытый клапан поступает уже готовая горючая смесь непосредственно в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода. Сжатая рабочая смесь при положении поршня около верхней мертвой точки воспламеняется искрой от свечи. В результате воспламенения резко возрастает температура и давление. Вследствие этого газы расширяются, и поршень перемещается к нижней мертвой точке (происходит полезная работа).

Поршень, опускаясь вниз, создает в кривошипной камере избыточное давление. Под действием этого давления клапан закрывается, не давая горючей смеси вернуться во впускной коллектор. Когда поршень доходит до выпускного окна, оно открывается, и происходит выпуск отработанных газов. Давление в цилиндре понижается.

Далее поршень открывает продувочное окно, осуществляя продувку цилиндра от остатков отработанных газов и заполняя его горючей смесью.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Принцип работы четырехтактного двигателя состоит из четырех тактов:

Впуск. При перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке создается разряжение рабочей камеры и происходит открытие впускных клапанов. В цилиндр засасывается горючая смесь. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, впускные клапаны закрываются.
Сжатие. При перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке происходит сжатие горючей смеси, вследствие этого увеличивается давление в камере и повышается температура горючей жидкости. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки, срабатывает свеча зажигания, которая воспламеняет горючую смесь.
Рабочий ход или расширение. Происходит пик сгорания горючей смеси. Выделяется много тепла, повышается температура газов продуктов сгорания и давление в цилиндре. Под давлением поршень движется вниз к нижней мертвой точке и через шатун раскручивает коленчатый вал.
Выпуск. При перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке распределительный вал открывает выпускной клапан и поршень выдавливает отработанные газы. После выпуска отработанных газов выпускной клапан закрывается.

В цилиндрах такты чередуются с определенной последовательностью (1-3-4-2). Это главное правило для стабильной работы четырехтактного двигателя.

Что касается эксплуатации…

Максимальная мощность развивается на высоких оборотах, что делает автомобиль относительно быстрым даже без турбонаддува. Но есть и минус таких двигателей — это слабая тяга при маленьких оборотах, которая делает движение трудным при большом уклоне дороги и высокой нагрузке. Поэтому приходится начинать движение на высоких оборотах, а это плохо сказывается на механизме сцепления. Второй минус — с нагрузкой заметно растет и расход бензина

На расход топлива следует обратить внимание. Если работа двигателя будет оптимальной, то он будет минимальным, но из-за загруженности дорог экономить в городе практически невозможно

Но у бензина есть свои плюсы, и один из них заключается в том, что даже при очень низких температурах топливо не нуждается в дополнительных присадках. А вот с дизельным все по другому. А еще, бензиновый легче запускается зимой, и требует меньшего времени на разогрев.

Также важный фактор это шум и вибрации мотора. И здесь, несомненно вырывается вперед бензиновый двигатель. А в дизельном двигателе воспламенение протекает под большим давлением, что значительно повышает вибрации, в результате чего и появляется рокот, который нельзя заглушить ни хорошей шумоизоляцией, ни демпферами.

Сравнение дизельного и бензинового двигателей

С точки зрения безопасности, бензомотор более пожаро- и взрывоопасен и требует более внимательного отношения к герметичности топливной системы и состоянию электрооборудования.

Что касается требования к качеству топлива, то бензиновый, более неприхотлив и , как правило, легко работает на топливе с более низким октановым числом. А вот дизельный двигатель всегда требует качественного топлива во избежание засорения топливного насоса и форсунок. Так же, дизель более требователен к состоянию и качеству фильтров и своевременности их замены, соответственно вынуждает автовладельца чаще обращаться в сервис.

Одно из возможных преимуществ ДТ — это цена на топливо, но соотношение цен отличается и сильно зависит от того в какой стране вы живете и где эксплуатируете авто.

Дизельный двигатель

Система подачи топлива в этих ДВС сходна с распределенным впрыском на инжекторах, только с поправкой на большую, по сравнению с бензиновыми движками, степень сжатия. Ее характеристики для бензинового, в среднем, составляют от 7 до 10 единиц, для дизеля – от 11 до 20 (26 у супертурбо) единиц. Давления порядка 40–50 бар — хватает на то, чтобы разогреть воздух в камере сгорания до 800–900 оС, поэтому впрыскиваемое в этот момент топливо сгорает, даже если оно недостаточно однородно распылено, из-за чего движки, работающие на солярке, по сравнению с другими, выдают процентов на 10–12 больший КПД, и демонстрируют до 40% экономии топлива. Естественно, для реализации таких характеристик нужен значительный запас прочности, поэтому детали ЦПГ и коленвала дизеля всегда будут массивнее, толще, тяжелее, чем у бензинового мотора внутреннего сгорания того же объема и конфигурации.

Дизельный двигатель Мерседес

Газодизельный

Это еще более экономичная (до 60% экономии топлива) версия типового мотора, потребляющего солярку. Правда не в качестве основного топлива, а в качестве инициирующей «запальной» порции, перед впрыском основной — сжиженного природного газа.

Конфигурацией агрегатов — не отличается от дизеля, применяется в тяжелой дорожной, или стационарной технике. Газодизели получаются из простого серийного мотора, путем установки специальной версии ГБО.

Разновидности двигателей внутреннего сгорания двухтактного и четырехтактного типа

Большинство силовых установок на современных машинах относятся к четырехтактным. Двухтактные можно встретить намного реже. В двухтактниках – рабочий цикл (все 4 фазы – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) приходится на всего два хода поршня между ВМТ и НМТ (верхней и нижней мертвой точкой), на один оборот коленвала. В четырехтактниках – движение происходит на каждый этап, 4 раза (вниз-вверх, вниз-вверх), 2 оборота «колена».

Схема работы 4‐х тактного двигателя

Двухтактный цикл позволяет сделать двигатель менее оборотистым и в 1,5 раза более мощным, чем такой же по объему четырехтактный, но ценой экономичности (от 15 до 30%) и большей токсичности выхлопа из-за необходимости добавлять масло непосредственно в горючее. В четырехтактном – сгорание смеси происходит более полно, исключая потери части топливной смеси, вылетающей в выпускной тракт, однако, большой процент выдаваемого крутящего момента уходит на компенсацию тепловых и мощностных потерь от вдвое большего количества ходов поршня (и необходимости тормозить-разгонять значимую массу в ЦПГ).

В итоге «экологичность» и экономичность, все же, «победили», и бензиновые двухтактники (к тому же, требовавшие более интенсивного теплоотвода) в массовом производстве силовых установок для легковушек и грузовиков уступили место четырехтактникам. А вот в танкостроении и авиации, где с потерями масла и экономичностью считаться не принято, наоборот – двигатель 2Т типа «прижился» хорошо.

Все знают, что двух и четырехтактными бывают бензиновые моторы, а четырехтактными – дизели, но не все знают, что на самом деле двухтактный дизель тоже существует. Разработанный больше 120 лет назад, он спроектирован по схеме встречного движения двух поршней в одном цилиндре. Их верхушки в ВМТ создают одну общую камеру сгорания, воспламенение смеси – тоже «одно на двоих». Двигаясь в противоположных направлениях, поршни толкают каждый свой коленвал, тем самым компенсируя вибрации друг друга. Интересно, что подобная схема допускает создание как дизельного, так и бензинового мотора: бензиновый вариант такого «оппозита» раньше устанавливался на немецкие самолеты Юнкерс, а сегодня – усовершенствованный вариант двухтактного дизеля применяется в тепловозах серий ТЭ3 и ТЭ10, в танках (движки 5ТДФ и 6ТД), на малых судах.

2‐х тактный 4‐х цилиндровый двигатель ЯАЗ−204

Система питания

Главная задача данной системы – приготовить топливную смесь и обеспечивать дальнейшую подачу ее в камеры сгорания. Конструкция очень зависит от принципа работы бензинового двигателя автомобиля.

Бензиновые двигатели могут иметь два вида топливных систем – карбюратор и инжектор. В первом случае для приготовления смеси служит карбюратор. Он смешивает, дозирует и подает смесь топлива и воздуха в камеры сгорания. Инжектор же впрыскивает топливо под давлением в топливную рампу, откуда через форсунки бензин попадает в цилиндры.

В инжекторных автомобилях принцип работы системы питания бензинового двигателя другой, за счет чего дозировка более точная. Кроме того, воздух в инжекторе смешивается с бензином во впускном коллекторе. Форсунка в отличие от карбюратора лучше распыляет топливо.

Топливная система дизельных двигателей отличается. Здесь впрыск осуществляется раздельно для каждого цилиндра. ГРМ подает в камеры сгорания только воздух. Система включает в себя бак, фильтры, топливные насосы, магистрали.

Устройство бензинового двигателя

Эксплуатационные показатели