Двигатель внутреннего сгорания(сокращённоДВС) — это типдвигателя,тепловая машина, в которойхимическаяэнергиятоплива(обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическуюработу.

Несмотря на то, что ДВС относятся к относительно несовершенному типу тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, небольшой ресурс), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например натранспорте.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала, и наоборот.

Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:

• подвижные: поршень с кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал, маховик.

• неподвижные: блок цилиндров (является остовом двигателя внутреннего сгорания), головка блока, прокладка, поддон (картер).

Принцип действия

Прямая схема: Поршень под действием давления газов совершает поступательное движение в сторону коленчатого вала. С помощью кинематических пар «поршень-шатун» и «шатун-вал» поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал состоит из:

• шатунные шейки

• коренные шейки

• противовес

Кривошипно-шатунный гидравлический поворотный механизм

Обратная схема: Коленчатый вал под действием приложенного внешнего крутящего момента совершает вращательное движение, которое через кинематическую цепь «вал-шатун-поршень» преобразовывается в поступательное движение поршня.

Газораспределительный механизм(ГРМ) — механизм своевременного распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрахдвигателя внутреннего сгорания. Осуществляется путём перекрытия и открытияпоршнямипродувочных оконцилиндроввдвухтактных двигателях, либо открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (вчетырехтактных двигателях), имеющих привод отраспределительного вала (распредвала)икулачкового механизма. Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения сколенвалом, реализованную с помощью шестерёнчатой,зубчаторемённой или цепной передачи.

Как правило, на высокофорсированных двигателях обрыв или проскальзывание ремняилицепиГРМ приводит к выходу двигателя из строя

Система впрыска

На современных автомобилях используются различные системы впрыска топлива. Система впрыска (другое наименование инжекторная система, от injection – впрыск) предназначена для образования топливно-воздушной смеси за счет впрыска топлива.

Системы впрыска устанавливаются на автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями. Вместе с тем, конструкции систем впрыска бензиновых и дизельных двигателей существенным образом различаются.

Система впрыска топлива входит в состав топливной системы автомобиля. Основным рабочим органом системы впрыска является форсунка (инжектор).

В зависимости от способа образования топливно-воздушной смеси системы впрыска бензиновых двигателей разделяются:

• системы центрального впрыска;

• системы распределенного впрыска;

• системы непосредственного впрыска.

Центральный впрыск (моновпрыск) осуществляется одной форсункой, устанавливаемой во впускном коллекторе.

Система распределенного впрыска (многоточечная система впрыска) предполагает подачу топлива на каждый цилиндр отдельной форсункой. Образование топливно-воздушной смеси происходит во впускном коллекторе.

Перспективной с точки зрения топливной экономичности является система непосредственного впрыска. Впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра.

Системы впрыска бензиновых двигателей могут иметь механическое или электронное управление. Наиболее совершенным является электронное управление впрыском, обеспечивающее значительную экономию топлива и сокращение вредных выбросов.

Впрыск топлива в системе может осуществляться непрерывно или импульсно (дискретно). Перспективным с точки зрения экономичности является импульсный впрыск топлива.

В двигателе система впрыска обычно объединена с системой зажигания и составляет объединенную систему впрыска и зажигания (Motronic, Fenix). Согласованную работу систем обеспечивает система управления двигателем.

Современными системами впрыска дизельных двигателей являются:

• система впрыска Сommon Rail;

• система впрыска насос-форсунками.

Работа системы впрыска Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (в переводе Common Rail - "общая рампа").

В системе впрыска насос-форсунками функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке.

Системы впрыска дизельных двигателей имеют электронное управление.

Топливная система

Топливная система (другое наименование система питания топливом) предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки.

Топливная система автомобиля имеет следующее устройство:

• топливный бак;

• топливный насос;

• датчик указателя запаса топлива;

• топливный фильтр;

• топливопроводы;

• система впрыска.

Топливная система бензинового и дизельного двигателей имеет, в основном, аналогичное устройство. Принципиальные отличия имеет система впрыска.

Топливный бак предназначен для хранения запаса топлива, необходимого для работы двигателя. Топливный бак в легковом автомобиле обычно располагается в задней части на днище кузова. Емкость топливного бака обеспечивает в среднем 500 км пробега конкретного автомобиля. Топливный бак изолирован от атмосферы. Вентиляцию топливного бака производит система улавливания паров бензина.

Топливный насос подает топливо в систему впрыска и поддерживает рабочее давление в топливной системе. Топливный насос устанавливается в топливном баке и имеет электрический привод. При необходимости используется дополнительный (подкачивающий) насос (не путать с топливным насосом высокого давления системы впрыска дизельных двигателей и системы непосредственного впрыска).

В топливном баке вместе с насосом устанавливается датчик указателя запаса топлива. Конструкция датчика включает поплавок и потенциометр. Перемещение поплавка при изменении уровня топлива в баке приводит к изменению положения потенциометра. Это, в свою очередь, приводит к повышению сопротивления в цепи и уменьшению напряжения на указателе запаса топлива.

Очистка поступающего топлива осуществляется в топливном фильтре. На современных автомобилях в топливный фильтр встроен редукционный клапан, регулирующий рабочее давление в системе. Излишки топлива отводятся от клапана по сливному топливопроводу. На двигателях с непосредственным впрыском топлива редукционный клапан в топливном фильтре не устанавливается.

Топливный фильтр топливной системы дизельных двигателей имеет несколько иную конструкцию, но суть его работы остается прежней. С определенной периодичностью производится замена топливного фильтра в сборе или, только, фильтрующего элемента.

Топливо в системе циркулирует по топливопроводам. Различают подающий и сливной топливопроводы. В подающем топливопроводе поддерживается рабочее давление. По сливному топливопроводу излишки топлива удаляются в топливный бак.

Система впрыска предназначена для образования топливно-воздушной смеси за счет впрыска топлива.

Работа топливной системы осуществляется следующим образом. При включении зажигания топливный насос закачивает топливо в систему. При прохождении через топливный фильтр происходит его очистка. Далее топливо поступает в систему впрыска, где происходит распыление и образование топливно-воздушной смеси.

На некоторых автомобилях рабочее давление в топливной системе создается при открытии водительской двери (включается топливный насос).

Впускная система

Впускная система(другое наименование –система впуска) предназначена для впуска в двигатель необходимого количества воздуха и образования топливно-воздушной смеси. Термин «впускная система» появился с развитием конструкции двигателей внутреннего сгорания, особенно с появлениемсистемы непосредственного впрыска топлива. Оборудование для питания двигателя воздухом перестало быть просто воздуховодом, а превратилось в отдельную систему.

В своей работе система впуска взаимодействует со многими системами двигателя, в том числе:

• системой впрыска;

• системой рециркуляции отработавших газов;

• системой улавливания паров бензина;

• вакуумным усилителем тормозов.

Взаимодействие перечисленных систем и еще ряда других систем обеспечивает система управления двигателем.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, повышения мощности в конструкции системы впуска современных бензиновых и дизелных двигателей используется турбонаддув.

Впускная система имеет следующее общее устройство:

• воздухозаборник;

• воздушный фильтр;

• дроссельная заслонка;

• впускной коллектор;

• впускные заслонки (на отдельных конструкциях двигателей);

• соединительные патрубки;

• конструктивные элементы системы управления двигателем.

Схема впускной системы

Воздухозаборникобеспечивает забор воздуха из атмосферы и представляет собой патрубок определенной формы.

Воздушный фильтрслужит для очистки воздуха от механических частиц. Фильтрующий элемент изготавливается из специальной бумаги и размещается в отдельном корпусе. Фильтрующий элемент воздушного фильтра является расходным материалом, т.е. имеет ограниченный срок службы. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля срок службы фильтрующего элемента может изменяться.

Дроссельная заслонкарегулирует величину поступающего воздуха в соответствии с величиной впрыскиваемого топлива. На современных двигателях дроссельная заслонка приводится в действие с помощью электродвигателя и не имеет механической связи с педалью газа.

Впускной коллекторраспределяет поток воздуха по цилиндрам двигателя и придает ему необходимое движение. Разряжение, возникаемое во впускном коллекторе используется в работе вакуумного усилителя тормозов, а также для привода впускных заслонок.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке устанавливаются впускные заслонки. Они обеспечивают процесс смесеобразования за счет разделения воздуха на два впускных канала. Один канал перекрывает заслонка, через другой – воздух проходит безпрепятственно. Впускные заслонки установлены на общем валу, который поворачивается с помощью вакуумного или электрического привода.

Работу впускной системы обеспечивает система управления двигателем. Конструктивные элементы системы управления двигателем, которые используются в работе системы впуска, можно разделить на три группы:

• входные датчики;

• блок управления;

• исполнительные устройства.

К примеру, впускная система двигателя с непосредственным впрыском топлива имеет следующие датчики:

• расходомер воздуха;

• датчик температуры воздуха на впуске;

• датчик положения дроссельной заслонки;

• датчик давления во впускном коллекторе;

• датчик положения впускной заслонки;

• датчик положения клапана рециркуляции;

• датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов.

Расходомер воздухаидатчик температуры воздуха на впускеслужат для определения нагрузки на двигатель. На последних моделях двигателей расходомер воздуха не устанавливается. Величина нагрузки двигателя определяется с помощью датчика температуры воздуха на впуске и дополнительногодатчика атмосферного давления.

Датчик давления во впускном коллектореиспользуется в работе системы рециркуляции отработавших газов для расчета количества перепускаемых газов. Остальные датчики обеспечивают работу соответствующих систем.

Работой впускной системы управляют следующие исполнительные устройства:

• блок управления дроссельной заслонкой;

• электродвигатель привода впускных заслонок или клапан управления вакуумным приводом заслонок (на двигателе с непосредственным впрыском топлива);

• запорный клапан системы улавливания паров бензина;

• электромагнитный клапан системы рециркуляции отработавших газов.

Исполнительные устройства активирует блок управления двигателем.