Oдноцилиндровый ДВС
Главная / Учебник по устройству автомобиля / Глава 4. Двигатель » Подраздел 4.2 Простейший одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Описание устройства простейшего двигателя
Чтобы сразу не смущать сложными терминами и громоздкими определениями, сначала рассмотрим простейший одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на бензине, устройство которого представлено на рисунке 4.1.
Состоит этот двигатель из блока с цилиндрическим отверстием внутри – гильзой цилиндра. В гильзе находится поршень, соединенный через шатун с коленчатым валом. Коленчатый вал, в свою очередь, связан с распределительным валом через цепь (эта связь постоянна и передаточное отношение (О том, что такое «передаточное отношение», будет рассказано в главе 5 «Трансмиссия») составляет 1 к 2, то есть распределительный вал делает один оборот за два оборота коленчатого вала).
Рисунок 4. 1 Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания.
Рисунок 4.2 Разрез бензинового двигателя внутреннего сгорания.
Рисунок 4.4 Двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
Распределительный вал вместе с клапанами расположен в головке блока цилиндров, которая установлена соответственно на блок цилиндров.
Теперь разложим все по частям.
Блок цилиндра — литая деталь из чугуна или из алюминиевого сплава. Блок цилиндров образует картер. По сути, это корпус, внутри которого находятся основные элементы кривошипно-шатунного механизма (о котором речь пойдет ниже). Этот корпус имеет двойные стенки (именуемые рубашкой блока). В полостях между стенками течет охлаждающая жидкость, если двигатель с жидкостным охлаждением. Если двигатель с воздушным охлаждением, то блок имеет одну стенку с многочисленными ребрами для отвода тепла, как показано на рисунке 4.3.
В блоке имеются гильза и масляные каналы для подвода смазки к трущимся деталям.
Поршень имеет вид перевернутого стакана, обычно отлит из алюминиевого сплава. В цилиндр поршень устанавливается с очень небольшим зазором (обычно сотые доли миллиметра). Чтобы газы, образовавшиеся при сгорании топлива, через этот зазор не прорвались в картер блока цилиндров, поршень уплотнен кольцами. Обычно устанавливают два компрессионных кольца (они воспринимают основную нагрузку при перемещении поршня) и одно маслосъемное (оно состоит из нескольких элементов), необходимое для снятия со стенок цилиндра моторного масла. Поршень, шарнирно, то есть через палец соединен с верхней головкой шатуна, а шатун, в свою очередь, шарнирно соединен с коленчатым валом. Шатун вместе с коленчатым валом и называют кривошипно-шатунным механизмом. Благодаря шатуну поступательное движение поршня вверх и вниз преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.
Примечание
Уважаемый читатель может подумать, что пропустил целый раздел, ведь на рисунке 4.
1 отсутствует и палец, и верхняя головка шатуна, но это не так — вышеприведенное описание дано для общего представления о двигателе внутреннего сгорания, а вот устройство каждого из элементов подробно рассмотрено в разделе 4.7 «Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм».
Головка блока цилиндра — по сути, это корпус (обычно из алюминиевого сплава), в котором, в зависимости от конструкции (Слова «в зависимости от конструкции» означают, что не всегда распределительный вал или валы располагают в головке блока. Об этом подробнее будет рассказано в главе 4.6 «Головка блока цилиндров»), находится распределительный вал (или валы), а также клапаны – впускной и выпускной. Распределительный вал и клапаны называют газораспределительным механизмом (ГРМ). Распределительный вал необходим для своевременного открытия впускных и выпускных клапанов. Клапаны плотно прилегают к головке блока цилиндра и прижимаются с помощью клапанных пружин.
Вот и весь четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания.
Сложного ничего нет.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Четырехтактным двигатель называется потому, что полный рабочий процесс разбит на четыре промежутка – такта. Из этих тактов только один рабочий, то есть тот, во время которого происходит перемещение поршня под действием газов, выделяющихся при сгорании топливовоздушной смеси. Каждый такт приходится (приблизительно) на один полуоборот коленчатого вала.
Примечание
Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее положение поршня в верхней части цилиндра.
Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее положение поршня в нижней части цилиндра.
Расстояние от ВМТ до НМТ называется ходом поршня.
Наверняка, у каждого в детстве был велосипед. И, если спускала шина, то ее необходимо было подкачать насосом. Так вот, хотя и отдаленно, но этот насос для накачивания шин напоминает нам наш одноцилиндровый двигатель. Внутри цилиндрического корпуса насоса тоже есть клапаны и так же двигается поршень. Когда вы тяните ручку поршня на себя, через клапан в корпусе всасывается воздух, когда двигаете поршень вниз — клапан на впуске закрывается и воздух выходит через клапан на выпуске в трубку, попадая в шину колеса велосипеда.
Теперь мысленно представим перевернутый насос, у которого мы начали перемещать поршень вниз, набирая при этом внутрь корпуса воздух, так же мысленно закрываем выпускное отверстие, например, пальцем, и начинаем перемещать поршень насоса вверх – воздух при этом начнет сжиматься, так как деваться ему некуда. Доведя поршень насоса до упора, мы возьми и подожги засыпанный до начала этого действа порох в корпусе. Сгорая, этот порох будет выделять большое количество газа, который, в свою очередь, повысит давление внутри корпуса и начнет перемещать поршень, только уже без нашего участия – самостоятельно. Когда порох полностью выгорит, а поршень дойдет до самой нижней точки, мы откроем выпускное отверстие, и начнем снова перемещать поршень вверх, выталкивая из корпуса насоса уже отработавшие свое газы. Вытолкнув продукты горения наружу, мы снова закрываем пальцем выпускное отверстие насоса и начинаем повторять все вышеперечисленное в той же последовательности. Вот так же приблизительно работает любой четырехтактный бензиновый двигатель.
Есть такое понятие, как «рабочий цикл». Это совокупность процессов, происходящих последовательно в цилиндре двигателя при вращении коленчатого вала на два полных оборота (720o). Рабочий цикл состоит из тактов.
Примечание
Читая далее описание процессов, вспомните о насосе, который был описан перед этим.
Собственно, ничего сложного. Практически все четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, использующие в качестве топлива бензин, работают по такому принципу.
Первый такт. Впуск воздуха, смешанного с топливом
Коленвал, вращаясь, перемещает поршень вниз из ВМТ. В этот момент открыт впускной клапан, через него в цилиндр всасывается воздух вперемешку с распыленным топливом (в виде очень мелких капелек). Далее поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается
Второй такт.
Коленвал продолжает вращаться, а поршень начинает от НМТ перемещаться вверх, сжимая при этом топливовоздушную смесь, дополнительно более тщательно смешивая топливо с воздухом, чтобы смесь была максимально однородная. Оба клапана закрыты
Третий такт. Рабочий ход
Поршень в ВМТ, в камере сгорания сжатая и нагретая до высокой температуры смесь, в этот момент возникает разряд между электродами свечи, который поджигает топливо. Сгорая, топливовоздушная смесь выделяет газы, которые, к слову, разогреты до 800 градусов Цельсия, создается высокое давление, под действием которого поршень перемещается вниз, толкая коленчатый вал. Весь процесс протекает до НМТ
Четвертый такт. Выпуск
Газы свое дело сделали, теперь от них необходимо избавиться, чтобы подготовить цилиндр для следующей порции топливовоздушной смеси. После НМТ, открывается выпускной клапан, поршень под действием силы инерции поднимается вверх, выталкивая отработанные газы. После того, как поршень достигнет ВМТ и будут удалены все отработанные газы, весь процесс повторится заново.
Подраздел 4.1 О двигателях в целом |
Газораспределительный механизм (ГРМ)
Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм |
Подраздел 4.3 Классификации двигателей |
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by Disqus
Поршень плотно установлен в цилиндре, как снаряд в стволе пушки.
Из следующей главы можно будет узнать назначение и устройство газораспределительного механизма двигателя, для чего нужен ремень газораспределительного механизма.
Эта информация является общей и для одноцилиндрового двигателя, и для многоцилиндрового.
Она также будет рассмотрена ниже. Горение сопровождается интенсивным выделением тепла и возрастанием давления. Впускной и выпускной клапаны закрыты и под действием давления поршень снова начинает двигаться вниз. Происходит рабочий ход.
Двигатель внутреннего сгорания — Простая англоязычная Википедия, бесплатная энциклопедия Пожалуйста, помогите
исправить их или обсудите эти проблемы на странице обсуждения .
| Английский язык, используемый в этой статье или разделе , может быть не всем легко понять . Вы можете помочь Википедии, прочитав Wikipedia:Как писать страницы на простом английском, а затем упростив статью. (февраль 2022 г.) |
| Эта статья не имеет источников . Вы можете помочь Википедии, найдя хорошие источники и добавив их. (февраль 2022 г.) |
Анимация, демонстрирующая работу четырехтактного двигателя.
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель, в котором сгорание или сжигание топлива происходит внутри. Это отличается от двигателей внешнего сгорания, где огонь находится вне двигателя, например, в паровом двигателе.
Существует много видов двигателей внутреннего сгорания, но этот термин часто означает машину, которую изобрел Никлаус Отто.
[ источник? ] В этом виде огонь вызывает повышение давления внутри герметичной коробки (цилиндра). Давление толкает стержень, прикрепленный к колесу. Стержень толкает колесо и заставляет его вращаться. Прялка крепится к другим колесам, например четырем колесам автомобиля, с помощью ремня или цепи. Двигатель очень мощный и может заставить двигаться все колеса.
Может быть много конфигураций двигателей внутреннего сгорания, таких как однопоршневой двигатель, рядный двигатель, плоский двигатель, двигатель V, двигатель VR, двигатель W, двигатель X, двигатель U, двигатель H, горизонтальный двигатель K, двигатель с оппозитным поршнем, дельта-двигатель, двигатель Ванкеля или роторный двигатель и радиальный двигатель, который обычно используется в самолетах.
Общие макеты[изменить | изменить источник]
Наиболее распространенными макетами среди этих движков являются макет V и встроенный макет. В V-образном двигателе поршни расположены в форме буквы V, если смотреть на них спереди.
Могут быть двухцилиндровые двигатели V с 2 поршнями, двигатели V3, двигатели V4, двигатели V6, двигатели V8, двигатели V10, двигатели V12, двигатели V14, двигатели V16, двигатели V18, двигатели V20 и двигатели V24. Компоновка VR такая же, как и V-образная, за исключением того, что угол между V-образной формой меньше, что делает общий привод более плавным. В рядных двигателях поршни выровнены по прямой линии. Могут быть рядные 1 двигатели, также называемые одинарными поршневыми двигателями, вплоть до рядных 14, которые в основном использовались в старых моделях автомобилей. Плоские двигатели такие же, как и рядные, но выровнены горизонтально.
W, X, U, H, Horizontal K, Delta и двигатели с оппозитными поршнями имеют разные конфигурации. В двигателе W поршни выровнены в форме буквы W, если смотреть спереди. Bugatti Chiron, один из самых быстрых автомобилей в мире, оснащен двигателем W. Поршни в X выровнены, чтобы выглядеть как X спереди. В двигателе U есть 2 рядных двигателя с отдельными коленчатыми валами и общим выходным валом.
Если смотреть на блок двигателя спереди, он напоминает U-образную форму. Двигатели H — это двигатели U, за исключением того, что к нижней части существующих рядных двигателей от двигателя U прикреплены еще 2 рядных двигателя. Компоновку H и U можно настроить вертикально или горизонтально. В дельта-двигателях поршни расположены в форме треугольника. Однако на цилиндр / камеру сгорания приходится 2 поршня, поэтому минимальное количество поршней в треугольном двигателе равно 6. Горизонтальные двигатели K состоят из 2 плоских поршней, обращенных друг против друга внизу, и V-образного двигателя над ними, что делает их выглядят как горизонтальная буква К. В двигателях с оппозитными поршнями также по 2 поршня на цилиндр. Их можно выровнять по вертикали или по горизонтали. Когда в двигателе всего 2 поршня, его также можно назвать оппозитным двигателем.
Радиальные двигатели[изменить | изменить источник]
Радиальные двигатели обычно используются в самолетах, но редко используются в автомобилях.
Примером этого являются Porsche 356 и пикап Plymouth 1939 года. Поршни в радиальном двигателе расположены в форме звезды. При наличии нескольких комплектов поршней двигатели можно ставить рядом друг с другом.
Роторные двигатели/двигатели Ванкеля работают так же, как и поршневые двигатели, за исключением того, что у них нет поршня, а вместо этого имеется ротор, который также проходит через 4 основных этапа работы двигателя (впуск, сжатие, сгорание и выпуск).
Помимо множества компоновок двигателя, двигатель состоит из множества различных частей. Некоторые из них включают поршни, распределительные валы, коленчатые валы, зубчатые ремни, клапаны и многое другое. Все части двигателя должны быть полностью функциональными, чтобы он работал, и все части играют отдельную роль. Двигатель работает, сначала посылая энергию от автомобильного аккумулятора на катушку зажигания, которая затем вызывает искру двигателя. Затем искра воспламеняет сгорание в цилиндрах, и сгорание запускает двигатель.
В автомобиле могут быть бензиновые или дизельные двигатели. В бензиновых или бензиновых двигателях требуется система зажигания для сжигания топливно-воздушной смеси. Однако в дизельных двигателях для сжигания топлива не требуется система зажигания, вместо этого они используют другой тип топлива, называемый дизельным, аналогичный мазуту, и топливо сжигается за счет экстремального сжатия.
Механика[изменить | изменить источник]
Автомобиль запускается с помощью мощного электродвигателя, называемого стартером. Автомобиль запускается с помощью ключа, который подключен к соленоиду стартера (устройству, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию или движение), и когда ключ поворачивается в положение запуска, выключатель зажигания проверяет, что ключ принадлежит автомобилю, обычно используя систему иммобилайзера, а затем подключает цепь, подавая питание на реле стартера. Затем он посылает 2 разряда электричества в соленоид, причем больший разряд исходит непосредственно от аккумуляторной батареи в автомобиле, а другой — от зажигания.
Магнитное поле, создаваемое соленоидом, соединяет две металлические контактные точки (металл является проводником электричества), одна из которых представляет собой плунжер соленоида, которые вместе передают электричество на стартер. Плунжер также входит в зацепление с вилкой, которая толкает шестерню (соединенную со стартером) для автоматического включения маховика, запуская двигатель.
Для получения дополнительной мощности требуется больше воздуха, чтобы увеличить энергию, выделяемую на единицу топлива. Здесь должна иметь место принудительная индукция. Есть несколько способов создания принудительной индукции, таких как турбокомпрессоры и нагнетатели. Турбокомпрессоры полагаются на объем и скорость выхлопа, чтобы вращать колесо турбины в середине турбонагнетателя. Турбокомпрессоры должны потреблять меньше энергии от двигателя, чем нагнетатели, и поэтому плохо реагируют на педаль газа. Эту задержку также можно назвать турболагом. Турбокомпрессоры меньшего размера быстро раскручиваются и обеспечивают большее давление наддува при более низких оборотах двигателя, но страдают при более высоких оборотах.
Наоборот, большие турбонагнетатели могут выдавать больше мощности на более высоких оборотах, но имеют меньшую приемистость. В автомобиле может быть много турбокомпрессоров, но чаще всего их 1 и 2. С другой стороны, нагнетатели почти не имеют времени задержки, поскольку компрессор постоянно вращается пропорционально частоте вращения двигателя. Однако для их работы требуется крутящий момент от двигателя. Некоторыми распространенными типами нагнетателей являются нагнетатель типа Рутса, нагнетатель винтового типа и нагнетатель центробежного типа. В нагнетателе типа Рутса на двух постоянно вращающихся барабанах расположены лопасти, которые нагнетают воздух во впускное отверстие. Нагнетатель типа Рутса представляет собой объемное устройство объемного типа и поэтому имеет то преимущество, что обеспечивает одинаковую степень сжатия при любой частоте вращения двигателя. Нагнетатель винтового типа, как и нагнетатель типа Рутса, представляет собой объемное устройство. Они состоят из 2 винтов, которые сжимают воздух и более эффективны, чем нагнетатели Рутса, поскольку они создают более холодный воздух на выходе, чем нагнетатель Рутса, но их сложнее изготовить.
Нагнетатель центробежного типа не является объемным устройством. Хотя это похоже на турбокомпрессор, они очень разные, поскольку источником энергии центробежного нагнетателя является мощность коленчатого вала двигателя, тогда как турбокомпрессор использует выхлопные газы для вращения компрессора.
При использовании принудительной индукции резко повышается температура воздуха. Для охлаждения воздуха при более высоких температурах нужен интеркулер. Интеркулер охлаждает воздух перед поступлением в цилиндр (камеру сгорания) с помощью воздуха или воды. Когда горячий воздух поступает в камеру сгорания, он снижает эффективность использования топлива, поскольку теплый воздух содержит меньше кислорода, чем холодный воздух. Промежуточный охладитель воздух-воздух использует холодный воздух снаружи для охлаждения горячего воздуха, поступающего в промежуточный охладитель. Чем больше площадь поверхности интеркулера, тем холоднее может быть воздух. Существует 2 типа промежуточного охладителя воздух-воздух: стержневой и пластинчатый промежуточный охладитель и трубчатый и ребристый промежуточный охладитель.
Стержневые и пластинчатые промежуточные охладители могут охлаждать воздух до более низкой температуры, но трубчатые и ребристые промежуточные охладители могут стоить меньше, а также иметь меньший вес. В промежуточных охладителях воздух-вода вместо использования воздуха снаружи используется охлаждающая жидкость для охлаждения проходящего через него воздуха, а затем используется радиатор для охлаждения охлаждающей жидкости. Промежуточные охладители воздух-вода сложнее, тяжелее и дороже, чем промежуточные охладители воздух-вода, но могут быть более эффективными, чем они.
Автомобильный аккумулятор используется для питания важных электрических компонентов, таких как компоненты, используемые для запуска автомобиля и стабилизации напряжения, поддерживающего работу двигателя путем преобразования химической энергии в электрическую.
Все электрические аксессуары в автомобиле управляются и питаются от генератора переменного тока, который преобразует часть механической энергии двигателя в электрическую энергию.
Генератор также заряжает внутренний аккумулятор автомобиля. Однако генератор питается от ремня ГРМ, который перемещается только после запуска автомобиля, поэтому его нельзя использовать для запуска автомобиля, поэтому необходим аккумулятор. Генератор работает с ремнем ГРМ, который опирается на шкив, прикрепленный к генератору, который движется после запуска автомобиля. Когда ремень ГРМ вращает шкив, он вращает вал вращателя, прикрепленный к шкиву, который вращает магниты вокруг катушки. Вращающиеся магниты отвечают за создание тока, известного как переменный ток (AC), вокруг катушки, который затем направляется на выпрямитель генератора переменного тока, который преобразует переменный ток в другой ток, называемый постоянным током (DC). Постоянный ток используется для питания автомобиля и его электрических систем.
Внутренний компьютер автомобиля, также известный как электрический блок управления (ECU), решает многие вопросы, некоторые из которых включают впрыск топлива, требования к выхлопной системе и реакцию дроссельной заслонки, а для бензиновых двигателей он также может контролировать момент свечи зажигания для воспламенения смеси.
воздуха и топлива в цилиндре. В основном он питается от генератора переменного тока, но перед запуском автомобиля он должен питаться от аккумулятора, поскольку он определяет впрыск топлива и момент зажигания, которые являются одним из ключевых факторов при запуске автомобиля. Внутренняя батарея автомобиля также работает как устройство защиты от перенапряжений (защищая ЭБУ от скачков напряжения переменного тока, которые обычно длятся от 1 до 30 микросекунд и могут достигать более 1000 вольт) для ЭБУ.
Автомобили также могут иметь шестерни. Все передачи контролируются коробкой передач. Они могут быть ручной, автоматической или бесступенчатой трансмиссией (CVT). Передаточные числа
Во впускном коллекторе автомобиль получает кислород для сжигания топлива.
Выхлоп в автомобиле – это пары, выходящие из трубы или труб (обычно в задней части автомобиля, но могут быть и по бокам)
Двигатели нуждаются в масле, чтобы сделать их скользкими, иначе движущиеся части будут тереться друг о друга и слипаться.
Детали автомобильного двигателя измеряются с точностью до 0,01 миллиметра, и некоторые детали двигателя очень плотно прилегают друг к другу.
Большинство дорожных транспортных средств сегодня используют двигатель внутреннего сгорания, и большинство из них используют четырехтактный двигатель.
Газовые турбины — это двигатели внутреннего сгорания, которые работают непрерывно, а не тактами. Ракетные и артиллерийские двигатели — это двигатели внутреннего сгорания, но они не вращают колеса.
Двигатель внутреннего сгорания — Простая англоязычная Википедия, свободная энциклопедия Помогите пожалуйста
исправьте их или обсудите эти проблемы на странице обсуждения .| Английский язык, используемый в этой статье или разделе , может быть не всем легко понять . Вы можете помочь Википедии, прочитав Wikipedia:Как писать страницы на простом английском, а затем упростив статью. (февраль 2022 г. |
) | Эта статья не имеет источников . Вы можете помочь Википедии, найдя хорошие источники и добавив их. (февраль 2022 г.) |
Анимация, демонстрирующая работу четырехтактного двигателя.
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель, в котором сгорание или сжигание топлива происходит внутри. Это отличается от двигателей внешнего сгорания, где огонь находится вне двигателя, например, в паровом двигателе.
Существует много видов двигателей внутреннего сгорания, но этот термин часто означает машину, которую изобрел Никлаус Отто. [ источник? ] В этом виде огонь вызывает повышение давления внутри герметичной коробки (цилиндра). Давление толкает стержень, прикрепленный к колесу. Стержень толкает колесо и заставляет его вращаться.
Прялка крепится к другим колесам, например четырем колесам автомобиля, с помощью ремня или цепи. Двигатель очень мощный и может заставить двигаться все колеса.
Может быть много конфигураций двигателей внутреннего сгорания, таких как однопоршневой двигатель, рядный двигатель, плоский двигатель, двигатель V, двигатель VR, двигатель W, двигатель X, двигатель U, двигатель H, горизонтальный двигатель K, двигатель с оппозитным поршнем, дельта-двигатель, двигатель Ванкеля или роторный двигатель и радиальный двигатель, который обычно используется в самолетах.
Общие макеты[изменить | изменить источник]
Наиболее распространенными макетами среди этих движков являются макет V и встроенный макет. В V-образном двигателе поршни расположены в форме буквы V, если смотреть на них спереди. Могут быть двухцилиндровые двигатели V с 2 поршнями, двигатели V3, двигатели V4, двигатели V6, двигатели V8, двигатели V10, двигатели V12, двигатели V14, двигатели V16, двигатели V18, двигатели V20 и двигатели V24.
Компоновка VR такая же, как и V-образная, за исключением того, что угол между V-образной формой меньше, что делает общий привод более плавным. В рядных двигателях поршни выровнены по прямой линии. Могут быть рядные 1 двигатели, также называемые одинарными поршневыми двигателями, вплоть до рядных 14, которые в основном использовались в старых моделях автомобилей. Плоские двигатели такие же, как и рядные, но выровнены горизонтально.
W, X, U, H, Horizontal K, Delta и двигатели с оппозитными поршнями имеют разные конфигурации. В двигателе W поршни выровнены в форме буквы W, если смотреть спереди. Bugatti Chiron, один из самых быстрых автомобилей в мире, оснащен двигателем W. Поршни в X выровнены, чтобы выглядеть как X спереди. В двигателе U есть 2 рядных двигателя с отдельными коленчатыми валами и общим выходным валом. Если смотреть на блок двигателя спереди, он напоминает U-образную форму. Двигатели H — это двигатели U, за исключением того, что к нижней части существующих рядных двигателей от двигателя U прикреплены еще 2 рядных двигателя.
Компоновку H и U можно настроить вертикально или горизонтально. В дельта-двигателях поршни расположены в форме треугольника. Однако на цилиндр / камеру сгорания приходится 2 поршня, поэтому минимальное количество поршней в треугольном двигателе равно 6. Горизонтальные двигатели K состоят из 2 плоских поршней, обращенных друг против друга внизу, и V-образного двигателя над ними, что делает их выглядят как горизонтальная буква К. В двигателях с оппозитными поршнями также по 2 поршня на цилиндр. Их можно выровнять по вертикали или по горизонтали. Когда в двигателе всего 2 поршня, его также можно назвать оппозитным двигателем.
Радиальные двигатели[изменить | изменить источник]
Радиальные двигатели обычно используются в самолетах, но редко используются в автомобилях. Примером этого являются Porsche 356 и пикап Plymouth 1939 года. Поршни в радиальном двигателе расположены в форме звезды. При наличии нескольких комплектов поршней двигатели можно ставить рядом друг с другом.
Роторные двигатели/двигатели Ванкеля работают так же, как и поршневые двигатели, за исключением того, что у них нет поршня, а вместо этого имеется ротор, который также проходит через 4 основных этапа работы двигателя (впуск, сжатие, сгорание и выпуск).
Помимо множества компоновок двигателя, двигатель состоит из множества различных частей. Некоторые из них включают поршни, распределительные валы, коленчатые валы, зубчатые ремни, клапаны и многое другое. Все части двигателя должны быть полностью функциональными, чтобы он работал, и все части играют отдельную роль. Двигатель работает, сначала посылая энергию от автомобильного аккумулятора на катушку зажигания, которая затем вызывает искру двигателя. Затем искра воспламеняет сгорание в цилиндрах, и сгорание запускает двигатель.
В автомобиле могут быть бензиновые или дизельные двигатели. В бензиновых или бензиновых двигателях требуется система зажигания для сжигания топливно-воздушной смеси. Однако в дизельных двигателях для сжигания топлива не требуется система зажигания, вместо этого они используют другой тип топлива, называемый дизельным, аналогичный мазуту, и топливо сжигается за счет экстремального сжатия.
Механика[изменить | изменить источник]
Автомобиль запускается с помощью мощного электродвигателя, называемого стартером. Автомобиль запускается с помощью ключа, который подключен к соленоиду стартера (устройству, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию или движение), и когда ключ поворачивается в положение запуска, выключатель зажигания проверяет, что ключ принадлежит автомобилю, обычно используя систему иммобилайзера, а затем подключает цепь, подавая питание на реле стартера. Затем он посылает 2 разряда электричества в соленоид, причем больший разряд исходит непосредственно от аккумуляторной батареи в автомобиле, а другой — от зажигания. Магнитное поле, создаваемое соленоидом, соединяет две металлические контактные точки (металл является проводником электричества), одна из которых представляет собой плунжер соленоида, которые вместе передают электричество на стартер. Плунжер также входит в зацепление с вилкой, которая толкает шестерню (соединенную со стартером) для автоматического включения маховика, запуская двигатель.
Для получения дополнительной мощности требуется больше воздуха, чтобы увеличить энергию, выделяемую на единицу топлива. Здесь должна иметь место принудительная индукция. Есть несколько способов создания принудительной индукции, таких как турбокомпрессоры и нагнетатели. Турбокомпрессоры полагаются на объем и скорость выхлопа, чтобы вращать колесо турбины в середине турбонагнетателя. Турбокомпрессоры должны потреблять меньше энергии от двигателя, чем нагнетатели, и поэтому плохо реагируют на педаль газа. Эту задержку также можно назвать турболагом. Турбокомпрессоры меньшего размера быстро раскручиваются и обеспечивают большее давление наддува при более низких оборотах двигателя, но страдают при более высоких оборотах. Наоборот, большие турбонагнетатели могут выдавать больше мощности на более высоких оборотах, но имеют меньшую приемистость. В автомобиле может быть много турбокомпрессоров, но чаще всего их 1 и 2. С другой стороны, нагнетатели почти не имеют времени задержки, поскольку компрессор постоянно вращается пропорционально частоте вращения двигателя.
Однако для их работы требуется крутящий момент от двигателя. Некоторыми распространенными типами нагнетателей являются нагнетатель типа Рутса, нагнетатель винтового типа и нагнетатель центробежного типа. В нагнетателе типа Рутса на двух постоянно вращающихся барабанах расположены лопасти, которые нагнетают воздух во впускное отверстие. Нагнетатель типа Рутса представляет собой объемное устройство объемного типа и поэтому имеет то преимущество, что обеспечивает одинаковую степень сжатия при любой частоте вращения двигателя. Нагнетатель винтового типа, как и нагнетатель типа Рутса, представляет собой объемное устройство. Они состоят из 2 винтов, которые сжимают воздух и более эффективны, чем нагнетатели Рутса, поскольку они создают более холодный воздух на выходе, чем нагнетатель Рутса, но их сложнее изготовить. Нагнетатель центробежного типа не является объемным устройством. Хотя это похоже на турбокомпрессор, они очень разные, поскольку источником энергии центробежного нагнетателя является мощность коленчатого вала двигателя, тогда как турбокомпрессор использует выхлопные газы для вращения компрессора.
При использовании принудительной индукции резко повышается температура воздуха. Для охлаждения воздуха при более высоких температурах нужен интеркулер. Интеркулер охлаждает воздух перед поступлением в цилиндр (камеру сгорания) с помощью воздуха или воды. Когда горячий воздух поступает в камеру сгорания, он снижает эффективность использования топлива, поскольку теплый воздух содержит меньше кислорода, чем холодный воздух. Промежуточный охладитель воздух-воздух использует холодный воздух снаружи для охлаждения горячего воздуха, поступающего в промежуточный охладитель. Чем больше площадь поверхности интеркулера, тем холоднее может быть воздух. Существует 2 типа промежуточного охладителя воздух-воздух: стержневой и пластинчатый промежуточный охладитель и трубчатый и ребристый промежуточный охладитель. Стержневые и пластинчатые промежуточные охладители могут охлаждать воздух до более низкой температуры, но трубчатые и ребристые промежуточные охладители могут стоить меньше, а также иметь меньший вес.
В промежуточных охладителях воздух-вода вместо использования воздуха снаружи используется охлаждающая жидкость для охлаждения проходящего через него воздуха, а затем используется радиатор для охлаждения охлаждающей жидкости. Промежуточные охладители воздух-вода сложнее, тяжелее и дороже, чем промежуточные охладители воздух-вода, но могут быть более эффективными, чем они.
Автомобильный аккумулятор используется для питания важных электрических компонентов, таких как компоненты, используемые для запуска автомобиля и стабилизации напряжения, поддерживающего работу двигателя путем преобразования химической энергии в электрическую.
Все электрические аксессуары в автомобиле управляются и питаются от генератора переменного тока, который преобразует часть механической энергии двигателя в электрическую энергию. Генератор также заряжает внутренний аккумулятор автомобиля. Однако генератор питается от ремня ГРМ, который перемещается только после запуска автомобиля, поэтому его нельзя использовать для запуска автомобиля, поэтому необходим аккумулятор.
Генератор работает с ремнем ГРМ, который опирается на шкив, прикрепленный к генератору, который движется после запуска автомобиля. Когда ремень ГРМ вращает шкив, он вращает вал вращателя, прикрепленный к шкиву, который вращает магниты вокруг катушки. Вращающиеся магниты отвечают за создание тока, известного как переменный ток (AC), вокруг катушки, который затем направляется на выпрямитель генератора переменного тока, который преобразует переменный ток в другой ток, называемый постоянным током (DC). Постоянный ток используется для питания автомобиля и его электрических систем.
Внутренний компьютер автомобиля, также известный как электрический блок управления (ECU), решает многие вопросы, некоторые из которых включают впрыск топлива, требования к выхлопной системе и реакцию дроссельной заслонки, а для бензиновых двигателей он также может контролировать момент свечи зажигания для воспламенения смеси. воздуха и топлива в цилиндре. В основном он питается от генератора переменного тока, но перед запуском автомобиля он должен питаться от аккумулятора, поскольку он определяет впрыск топлива и момент зажигания, которые являются одним из ключевых факторов при запуске автомобиля.