Как работает автомобиль: двигатель
Вы бы могли подумать, что ежемесячно пользователи Интернета более 6 тыс. раз спрашивают поисковую систему Яндекс «Как работает автомобиль?». Узнав об этом, нам стало ясно, что это большая и интересная тема для серии публикаций, потому, что автомобиль сложное инженерное устройство и простого ответа на этот вопрос быть не может. Этой публикацией мы начинаем цикл статей, в которой расскажем принципы работы основных узлов современного автомобиля. И первый будет статья о том, как работает двигатель автомобиля: «Как работает автомобиль: двигатель».
Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — это сердце автомобиля. Двигатель — это сложное электро-механическое устройство, построенное для преобразования тепла от горения топлива в энергию для того, что будет вращать колеса.
Схема четырех-целиндрового двигателя внутреннего сгорания (ДВС)
- Картер. В нем находятся погруженные в моторное масло движущиеся части двигателя.
- Коленчатый вал (коленвал). Передает энергию вращения через маховик (4) и коробку передач на колеса.
- Шатун. Превращает энергию толкания от поршня (5) в энергию вращения на коленвал (2).
- Маховик. Массивное стальное зубчатое колесо, прикрепленное к концу коленвала (2). Маховик помогает передавать энергию вращения сглаживая толкательные импульсы каждого поршня (5) так, что вращение идет равномерно.
- Поршень. Поршни снабжены стальными кольцами в верхней части, которые заполняют пространство между головкой поршня и стенками цилиндра. Это нужно, что бы сделать камеру сгорания герметичной.
- Распределительный вал (распредвал). Предназначен для открытия впускных и выпускных каналов (клапанов) в нужный момент и подачи в камеру сгорания топливной смеси и отвода выхлопных газов.
- Ремень распредвала или ремень привода газораспределительного механизма (ГРМ). Ремень ГРМ нужен для вращения распредвала (6) в определенной синхронной зависимости от коленвала (2) двигателя.
Цепная реакция, которая способствуют достижению этой цели, приводится в действие с помощью электрической искры, которая поджигает смесь паров бензина и сжатого воздуха внутри каждого герметичного цилиндра и заставляет смесь быстро сгорать. Именно поэтому такие двигатель называется двигателем внутреннего сгорания. Когда смесь сгорает, она расширяется, обеспечивая энергию для автомобиля привода.
Чтобы выдерживать тяжелые внутренние нагрузки, двигатель должен быть прочной конструкцией. Типичный двигатель внутреннего сгорания состоит из двух основных частей:
- нижней, более тяжелой секции блока цилиндров с кожухом для главных движущихся частей;
- верхней, съемная верхняя крышка головки цилиндров.
Головка цилиндров содержит клапаны контролирующие каналы, через которые воздух и топливная смесь поступает в цилиндры, и каналы, через которые убираются газы, образующиеся при сжигании топливной смеси.
В блоке цилиндров размещается коленчатый вал, преобразующий возвратно-поступательное движение от поршней во вращательное движение на коленчатый вал. Часто в блоке цилиндров также находится распределительный вал. Он управляет механизмами, которые открывают и закрывают клапаны в головку блока цилиндров.
-
- Рядный двигатель
-
- V-8 двигатель
-
- Горизонтально-оппозитный двигатель
Простейший и наиболее распространенный тип двигателя состоит из четырех вертикальных цилиндров расположенных друг за другом в ряд. Такой тип двигателей, известен как рядный двигатель. Автомобили с объемов свыше 2000 куб. см часто имеют шесть цилиндров в один ряд.
Более компактный V-образный двигатель, устанавливаемый на некоторые автомобили, имеет ряды цилиндров расположенные напротив друг друга под углом до 90 градусов. Такие двигатели имеют восемь или двенадцать цилиндров в двух рядах, а также иногда встречаются двигатели и с шестью цилиндрами.
Некоторые двигатели имеют горизонтально расположенные цилиндры. Они являются модификацией V-образных двигателей, у которых угол взаимного положения рядов цилиндров был увеличен до 180 градусов. Их преимущества заключаются в том, что они имеют скромные габариты по высоте, а также есть определенные преимущества в плане баланса двигателя.
Цилиндры, в которых работают поршни, целиком отлиты в блоке цилиндров. Таким же образом на корпусе двигателя отлиты разнообразные крепления для дополнительного оборудования, такого как, например, фильтр для масла, которое смазывает двигатель, и насос для топлива. Масляный резервуар, называемый «поддон», крепится болтами под картер двигателя.
Блок цилиндров и головка цилиндров, как правило, сделаны из чугуна. Но иногда производители выбирают для изготовления двигателей специальные алюминиевые сплавы, потому что алюминий легче и более эффективно рассеивает тепло.