2. Назначение, общее устройство и основные характеристики двигателей

Двигатель автомобиля представляет собой совокупность меха­низмов и систем, преобразующих тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую. Наиболее мощными являются бензи­новые двигатели, наиболее экономичными и экологичными — дизельные, имеющие более высокий коэффициент полезного действия. Так, при равных условиях расход топлива у дизелей на 25-30% меньше, чем у бензиновых двигателей.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) состоит из кривошипно-шатунный механизма (КШМ), газораспределительного механизма (ГРМ), смазочной систе­мы (СС), системы охлаждения (СО) и системы питания (СП), бензиновый двига­тель имеет еще и систему зажигания (СЗ).

КШМ осуществляет рабочий про­цесс двигателя.

ГРМ производит открытие и за­крытие клапанов двигателя.

СС подает масло к трущимся деталям двигателя.

СО отводит тепло от сильно нагретых дета­лей двигателя.

СП готовит горючую смесь для двигателя и обес­печивает выпуск из двигателя отработавших газов.

СЗ производит воспламенение ра­бочей смеси (горючая смесь и остатки отработавших газов) в цилиндрах двигателя.

Основные параметры двигателя, связанные с его работой:

верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчато­го вала;

нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала. В мертвых точках поршень меняет направление движения, и его скорость равна нулю.

Ход поршня (S — расстояние между мертвыми точками, прохо­димое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180°.

Такт — часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одной) крайнего положения в другое.

Рабочий объем цилиндра (V_h) — объем, освобождаемый поршнем при его перемеще­нии от ВМТ до НМТ.

Объем камеры сгорания (V_c) — объем про­странства над поршнем, находящимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра (V_а) — объем про­странства над поршнем, находящимся в НМТ: V_а = V_h + V_c.

Рабочий объем (литраж) двигателя — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах (см³).

Степень сжатия (ε — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. ε = V_а / V_c =(V_h + V_c )/ V_c. Показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня из НМТ в ВМТ. При повышении степени сжатия увеличивается мощность дви­гателя и улучшается его экономичность.

3. Рабочий процесс (цикл) четырехтактного бензинового двигателя

1 такт. Впуск. Поршень перемещается в цилиндре вниз при открытом канале впуска и закрытом канале выпуска, в результате чего цилиндр заполняется смесью паров бензина и воздуха.

2 такт. Сжатие. Поршень перемещается в цилиндре вверх при закрытых обоих каналах, сжимая смесь в камере сгорания в верхней части цилиндра.

3 такт. Рабочий ход. В конце такта сжатия искра, проскакивающая между контактами свечи зажигания, воспламеняет пары бензина, которые быстро сгорают, нагревая газ в цилиндре до высокой температуры. При этом, соответственно, увеличивается давление, вынуждающее поршень перемещаться в цилиндре вниз. Оба канала остаются при этом закрытыми.

4 такт. Выпуск. Поршень перемещается вверх, при этом канал выпуска открывается, выпуская сгоревшие газы из цилиндра. В конце этого такта канал выпуска закрывается, а канал впуска снова открывается для следующего такта впуска, который следует за ним немедленно.

Полный цикл работы совершается за два оборота коленчатого вала.

Недостатком четырехтактного цикла всегда считалось то, что на каждый рабочий такт имеются три «холостых» такта.