Двигатели внутреннего сгорания
Бензиновые и дизельные двигатели
Двигатели внутреннего сгорания в зависимости от их конструктивных особенностей могут работать на бензине (инжекторные и карбюраторные двигатели),на соляре (дизели) и на газе.
Бензиновые двигатели являются самыми распространенными в мировом легковом автомобилестроении.
Бензин получают методом перегонки нефти. Покупая его на автозаправочной станции, вы приобретаете только полуфабрикат для питания двигателя, который еще необходимо приготовить. Дело в том, что двигатель работает на смеси бензина с воздухом. Ее в строго определенных пропорциях готовит специальное устройство — карбюратор или инжектор. Причем происходит это вне цилиндров двигателя, т.е. снаружи их. Карбюратор закрепляется в верхней части двигателя и в нем происходит подготовка смеси, а инжекторы готовят ее во впускном коллекторе. В любом из этих вариантов уже готовая смесь по ступает в цилиндры двигателя. Поэтому бензиновые двигатели называют также двигателями с внешним смесеобразованием, т.е. с приготовлением смеси вне цилиндров. Обратите внимание на то, что за бензин вы платите деньги, а воздухом пользуетесь бесплатно. А ведь его по массе для приготовления необходимой смеси требуется значительно больше, чем бензина. В зависимости от их соотношения различают смеси богатые, в которых на одну часть бензина приходится менее 13 частей воздуха; обогащенные — в них соотношение бензин-воздух 1:13….15, нормальные — 1:15, обедненные — 1:15..17 и бедные — 1:17. То есть чем больше бензина в смеси, тем она богаче, чем меньше — тем беднее. Двигателю на разных режимах работы требуется разная по составу смесь.
Иногда вместо бензина в двигателях с внешним смесеобразованием используют газ (пропан-бутан).
Пропан-бутан — это не природный газ. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят в цистернах и баллонах под давлением. Для перевода бензинового двигателя на газ используется специальное обо рудование.
Смесь бензина или газа с воздухом, приготовленная снаружи двигателя, направляется в его цилиндры, где ее воспламеняют с помощью свечи зажигания. Такой процесс называют принудительным зажиганием, поскольку без искры, создаваемой свечей зажигания, смесь гореть не будет. Вам, возможно, приходилось слышать от водителей, что двигатель не заводится, потому что не работают свечи.
На рис. 2.1 показана схема рабочего цикла с внешним смесеобразованием и при нудительным зажиганием.
Дизели — двигатели, работающие на соляре (дизельном топливе). В отличие от бензиновых двигателей в них применяется воспламенение от сжатия (в дизелях отсутствуют свечи зажигания). Смесеобразование (смешивание соляра с воздухом) в дизельных двигателях происходит непосредственно внутри цилиндров. Это двигатели с внутренним смесеобразованием.
На рис. 2.2 показана схема рабочего цикла двигателя с внутренним смесеобразованием.
Наш рассказ о двигателях внутреннего сгорания будет неполным, если мы не упомянем так называемые гибридные моторы. Хотя в них двигатель внутреннего сгорания является лишь одним из элементов. Совсем недавно автомобили с гибридными двигателями казались какой-то экзотикой, а теперь практически все крупные автопроизводители уже стали устанавливать их на свои автомобили. Гибридные двигатели представляют собой сочетание двигателя внутреннего сгорания и электромотора, аккумулятор для которого подзаряжается во время движения. При различных режимах движения такие двигатели могут работать по отдельности или даже совместно. Этим процессом управляет электроника, и водитель и пассажиры неощущают никаких рывков на переходных режимах.
И все же силовой (энергетической) установкой большинства современных автомобилей по-прежнему является двигатель внутреннего сгорания. О нем мы и будем говорить в дальнейшем. Его задача — «вы дать на-гора» механическую энергию в виде вращения выходящего из него вала. По аналогии электродвигатель преобразует электроэнергию во вращение вала.
Топливо, находящееся в баке, потенциально несет тепловую энергию, которую двигатель внутреннего сгорания превратит в механическую.
Итак, двигатель внутреннего сгорания — это преобразователь тепловой энергии топлива в механическую.
Механизмы и системы двигателя
Двигатели внутреннего сгорания, используемые на легковых автомобилях, со стоят из двух механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного, а также следующих пяти систем:
— системы питания;
— системы зажигания;
— системы охлаждения;
— системы смазки;
— системы выпуска отработавших газов.