Типи двигунів внутрішнього згоряння Поршневі двигуни

Камерою згоряння є циліндр, де хімічна енергія палива перетворюється в механічну енергію, яка зі зворотно-поступального руху поршня перетворюється на обертальну за допомогою кривошипно-шатунного механізму. Розділяються за типом палива.

Бензинові двигуни

Суміш палива з повітрям готується в карбюраторі і далі у впускному колекторі, або у впускному колекторі за допомогою розпилювальних форсунок (механічних або електричних), далі суміш подається в циліндр, стискається, а потім підпалюється за допомогою іскри. Основна характерна особливість паливо-повітряної суміші цьому випадку - її гомогенізованість. Чим більше однорідною за складом є суміш, тим більш якісно йде процес згоряння. Також існує спосіб сумішоутворення шляхом безпосереднього уприскування бензину в циліндр за допомогою розпилювальних форсунок. Суміш в цьому випадку готується безпосередньо в циліндрі і не є гомогенізованою.

Дизельні двигуни

Спеціальне дизельне паливо впорскується в циліндр під високим тиском. Горюча суміш утворюється (і відразу ж згоряє) безпосередньо в циліндрі в міру упорскування порції палива. Займання суміші відбувається під дією високої температури повітря, що піддалося стиску в циліндрі.

Газові двигуни

Це двигуни внутрішнього згоряння, які спалюють в якості палива вуглеводні, що знаходяться в газоподібному стані при нормальних умовах:

• суміші зріджених газів, що зберігаються в балоні під тиском насичених парів (до 16 атм). Випарена у випарнику рідка фаза або парова фаза суміші ступінчасто втрачає тиск в газовому редукторі до близького до атмосферного, і всмоктується двигуном у впускний колектор через повітряно-газовий змішувач або впорскується у впускний колектор за допомогою електричних форсунок. Запалювання здійснюється за допомогою іскри;

• стислі природні гази – зберігаються в балоні під тиском 150-200 атм. Пристрій систем живлення аналогічний до систем живлення зрідженим газом, відмінність – відсутність випарника;

• генераторний газ – газ, отриманий перетворенням твердого палива в газоподібний. В якості твердого палива використовуються вугілля, торф, деревина.

Газодизельні двигуни

Основна порція палива готується, як в одному з різновидів газових двигунів, але запалюється не електричною свічкою, а запальною порцією дизпалива, що вприскується в циліндр аналогічно до дизельного двигуна.

Роторно-поршневий Комбінований двигун внутрішнього згоряння

Це двигун внутрішнього згоряння, що представляє собою комбінацію з поршневої (роторно-поршневий) і лопаткової машини (турбіна, компресор), в якому у здійсненні робочого процесу беруть участь обидві машини. Прикладом комбінованого ДВЗ служить поршневий двигун з газотурбінним наддувом (турбонаддув).

RCV

Двигун внутрішнього згоряння, система газорозподілу якого реалізована за рахунок обертання циліндра. Циліндр здійснює обертальний рух поперемінно проходячи впускний і випускний патрубок, поршень при цьому здійснює зворотно-поступальні рухи.

45. Основні характеристики циклів двз

Робочий цикл – це сувора послідовність робочих процесів (тактів), які періодично повторюються у всіх циліндрах двигуна внутрішнього згоряння. Кожен такт відбувається протягом одного ходу поршня.

Двигуни внутрішнього згоряння бувають 4-тактними і 2-тактними. В 4-тактному моторі один робочий цикл здійснюється за чотири ходи поршня, в 2-тактному – за два. У сучасних автомобілях використовується 4-тактний двигун. Що стосується 2-тактних, то вони, як правило, встановлюються на мотоциклах, мопедах, моторних човнах і т. п.

Робочий цикл 4-тактного двигуна внутрішнього згоряння включає в себе наступні такти:

• впуск;

• стиск;

• робочий хід;

• випуск.

Робочий цикл починається з першого такту – впуску горючої суміші в циліндр двигуна. Як вже було зазначено, в циліндрі згорає не паливо в чистому вигляді, а паливно-повітряна суміш. Для її підготовки призначений спеціальний прилад-карбюратор (правда, в сучасних машинах карбюратори не використовуються, так як всім завідує електроніка).

Для бензинового двигуна оптимальною є горюча суміш, що складається з 1 частини бензину і 15 частин повітря (тобто 1:15).

Для потрапляння горючої суміші в циліндр відкривається впускний клапан (його штовхає кулачок розподільного валу). У момент відкриття клапана поршень, що знаходиться у верхній мертвій точці, починає рух вниз у напрямку до нижньої мертвої точки. Простір над ним збільшується, надходить горюча суміш. Інакше кажучи, переміщаючись вниз, поршень засмоктує в циліндр горючу суміш через відкритий впускний клапан. Цей процес триває, поки поршень не досягне нижньої мертвої точки. В цей момент впускний клапан закривається.

При заповненні циліндра горюча суміш змішується із залишками вихлопних газів, які там знаходяться. Після цього вона стає робочою сумішшю.

Протягом першого такту роботи двигуна кривошип колінчастого вала провертається на півоберта.

Другий такт починається після того, як поршень досяг нижньої мертвої точки, впускний клапан закрився, а циліндр заповнився робочою сумішшю. Протягом другого такту поршень рухається вгору – від нижньої мертвої точки до верхньої, стискаючи при цьому робочу суміш. Напевно багато хто чув термін «ступінь стиснення». Цей параметр показує, у скільки разів зменшується об’єм робочої суміші при досягненні поршнем верхньої мертвої точки. У карбюраторних двигунах він зменшується у 8-10 разів. Ступінь стиснення є однією з важливих технічних характеристик автомобіля і вказується в заводському керівництві користувача.

Відповідно до законів фізики температура робочої суміші при стисненні істотно підвищується. Коли поршень доходить до верхньої мертвої точки, температура суміші сягає 300-400 °С. В цей час тиск всередині циліндра становить 9-10 кг/см².

Другий такт роботи двигуна внутрішнього згоряння завершується в момент максимального стиснення робочої суміші (тобто коли поршень досягає верхньої мертвої точки). Протягом другого такту кривошип колінчастого вала провертається ще на пів-обороту. Отже, за два такти колінчастий вал робить один повний оберт.

Під час третього такту (робочого ходу) теплова енергія перетворюється в механічну. Коли поршень досягає верхньої мертвої точки і робоча суміш стає максимально стисненою, між електродами свічки запалювання проскакує електрична іскра, від якої робоча суміш в камері згоряння запалюється. Після цього вона активно розширюється (як ми зазначали, в камері згоряння відбувається щось на зразок міні-вибуху) і робить сильний тиск на поршень, що знаходиться у верхній мертвій точці. Оскільки обидва клапана закриті, виходу для робочої суміші немає.

Під тиском поршень змушений переміщатися вниз, передаючи рух через шатун на колінчастий вал (конкретно – на свій кривошип), примушуючи його обертатися. Це обертання і є рушійною силою автомобіля.

Тиск на поршень під час третього такту робочого циклу двигуна досягає 40 кг/см². Температура в циліндрі двигуна під час третього такту досягає 2000 °С. Що стосується колінчастого вала, то під час робочого ходу він знову провертається на півоберта.

Заключним, четвертим тактом робочого циклу є випуск відпрацьованих газів. Він відбувається, коли після третього такту поршень досягає нижньої мертвої точки і знову починає рух вгору. Випускний клапан відкривається (на нього тисне відповідний кулачок розподільного валу), і поршень, що рухається вгору, видавлює відпрацьовані гази з циліндра (які вилітають з дуже великою швидкістю). Потім клапан закривається, вихлопні гази надходять в глушник і виводяться через вихлопну трубу в задній частині автомобіля.

Четвертий такт закінчується, коли поршень досягає верхньої мертвої точки і випускний клапан закривається. Колінчастий вал провертається ще на півоберта. За чотири такти роботи двигуна внутрішнього згоряння (тобто за один робочий цикл) колінчастий вал робить два повних обороти. Після цього знову починається перший такт (відкривається впускний клапан, поршень з верхньої мертвої точки починає рух вниз і т. д.).