Двигатель внутреннего сгорания

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы ДВС:

• Поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

• Автономность;
• Универсальность (сочетание с различными потребителями);
• Невысокая стоимость;
• Компактность;
• Малая масса;
• Возможность быстрого запуска;
• Многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

• Высокий уровень шума;
• Большая частота вращения коленчатого вала;
• Токсичность отработавших газов;
• Невысокий ресурс;
• Низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

• Бензиновые двигатели;
• Дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

• Корпус;
• Кривошипно-шатунный механизм;
• Газораспределительный механизм;
• Впускная система;
• Топливная система;
• Система зажигания (бензиновые двигатели);
• Система смазки;
• Система охлаждения;
• Выпускная система;
• Система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

• Впуск;
• Сжатие;
• Рабочий ход;
• Выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия - порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

ЭКСПЕРТЫ НАЗВАЛИ 3 ЯРКИЕ МОДЕЛИ КРОССОВЕРОВ 2013 ГОДА.

Эксперты назвали 3 яркие модели кроссоверов 2013 года. Одним из ярких событий последних дней для автолюбителей стал нью-йоркский автосалон. На прошедшем автосалоне ведущие мировые автопроизводители представили 25 новых автомобилей различного класса.
По сложившейся традиции мировые автогиганты в первую очередь представляют на американском континенте автомобили, которые заинтересуют местного покупателя. В последние годы на американском автомобильном рынке стали пользоваться большой популярностью кроссоверы.
Первые три места представленных на автосалоне кроссоверов, по мнению журналистов и профессиональных экспертов, заняли следующие модели:
Jeep Cherokee 2013
Новое поколение популярной модели собрано на шасси концерна Fiat. Ранее на этом шасси были выпущены Dodge Dart и Alfa Romeo Giulietta, которые относятся к классу кроссоверов, и поэтому легендарный внедорожник перешёл в модный класс кроссоверов.
Но этот переход, ни в коей мере не отразился на «внедорожных» качествах автомобиля. В Jeep Cherokee помимо трёх систем полного привода будет использоваться специальный вариант с увеличенным клиренсом, понижающей передачей, блокировкой заднего дифференциала и увеличенными углами съезда и заезда. За счёт новой 9-ступенчатой КП уменьшится расход топлива.
Infiniti QX60 Hybrid
Новый Infiniti QX60 получил гибридный двигатель, за счёт которого разработчики планируют значительно уменьшить расход топлива. По расчётам инженеров он станет на четверть меньше бензинового аналога.
Электродвигатель вместе с 2.5 л бензиновым турбодвигателем выдаёт максимальную мощность в 250 л. с.
Питание электродвигателя будет осуществляться с помощью современного литий-ионного аккумулятора. Также в автомобиле предусмотрена система рекуперации. В режиме работы обоих двигателей расход топлива составит 9 литров на 100 км. Запас хода на аккумуляторных батареях составит не менее 800 км. В дальнейшем Infiniti QX60 Hybrid планируется выпускаться и в полноприводной версии.
Nissan Pathfinder
В Nissan Pathfinder в качестве силовой установки используется тот же вариант, что и Infiniti QX60 Hybrid. Салон кроссовера не претерпел больших изменений в сравнении с бензиновой версией.
В переднюю, панель добавлен новый дисплей, который выводит данные работы гибридной установки, рекуперации тормозной системы и другие параметры работы автомобиля.