Принцип работы двигателя внутреннего сгорания – все, что нужно знать водителю

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания – все, что нужно знать водителю

Вспомните 100 лет назад мир, в котором люди обычно ходили пешком или ездили на лошадях. Что изменило порядок вещей? Изобретение автомобиля. Колесам может и 5500 лет, но автомобили, на которых мы ездим сегодня, дебютировали только в 1885 году. Именно тогда немецкий инженер Карл Бенц (1844–1929) прикрепил небольшой бензиновый  двигатель к трехколесной тележке и сделал первый примитивный, газовый автомобиль.

Проши года, но принцип работы двигателя внутреннего сгорания не изменился.

Хотя Бенц разработал автомобиль, другой немецкий инженер, Николаус Отто (1832–1891), был, возможно, еще более важным, поскольку он является человеком, который изобрел бензиновый двигатель двумя десятилетиями ранее. Гений Отто свидетельствует о том, что практически каждый автомобильный двигатель, созданный с тех пор, вдохновлен его “четырехтактным” дизайном. Давайте разберемся, что такое автомобиль, двигатель и как он работает.

Что такое машина?

Это не такой очевидный вопрос, как кажется. Ведь машина – это, по сути, большая жестянка, и без работы автомобильного двигателя она ничто. Чтобы понять устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания, сначала определим, что такое машина.

Автомобиль – это металлическая коробка с колесами по углам, которая доставляет вас от пункта А в пункт В. С научной точки зрения, автомобиль – это преобразователь энергии: машина, которая выделяет энергию, содержащуюся в топливе, таком как бензин или дизельное топливо, и превращает его в механическую энергию при движении колес и механизмов.

Когда колеса приводят в движение транспортное средство, механическая энергия превращается в кинетическую: энергию, которую автомобиль и его компоненты получают по мере движения. Задача создания автомобильного двигателя состоит в том, чтобы получать как можно больше энергии из каждой капли топлива, чтобы автомобиль двигался как можно дальше и быстрее.

Каковы основные части и принцип работы двигателя внутреннего сгорания – кратко

Автомобильные моторы размещены, по сути, вокруг цилиндров (как правило, от двух до двенадцати). В этих компонентах внутри сжигается горючее. Стенки цилинров сделаны из очень прочного сплава и герметично запечатаны, но на одной стороны они открываются и закрываются, аналогично велосипедным насосам: на них расположены плотно зафиксированные поршни, скользящие вверх и вниз. Вверху каждого цилиндра размещены клапаны (их задача – обеспечивать функции “вентилей”, которые способны очень быстро открываться и закрываться).

впускной-клапан-дает-возможность-горючему-и-воздуху-идти-от-карбюратора-в-цилиндр

 Впускной клапан дает возможность горючему и воздуху идти от карбюратора либо цифрового топливного инжектора в цилиндр. Выпускной клапан высвобождает выхлопные газы. Вверху цилиндра также размещена свеча зажигания. Этот компонент управляется электрически и зажигает искру, чтобы поджечь горючее. Внизу цилиндра поршень зафиксирован на все время вращающейся оси, которая называется “коленчатый вал” или просто “коленвал”. Коленвал активизирует коробку передач транспортного средства, которая, в свою очередь, начинает двигать колеса.

коленвал-активизирует-коробку-передач

Далее рассмотрим принцип работы 4 тактного двигателя внутреннего сгорания.

Как четырехтактный двигатель развивает мощность?

  1. Впуск: поршень втягивается внутрь цилиндра за счет импульса коленвала. Большую часть времени машина движется вперед, поэтому коленчатый вал всегда вращается. Впускной клапан открывается, пропуская смесь горючего и воздуха в цилиндр через пурпурную трубу.
  2. Компрессия: впускной клапан закрывается. Поршень движется обратно вверх по цилиндру и прессует топливно-воздушную смесь, что делает ее намного легковоспламеняющейся. Как только поршень доходит до верхней части цилиндра, зажигается свеча зажигания.
  3. Мощность: искра зажигает топливно-воздушную смесь, вызывая мини-взрыв. Топливо сгорает немедленно, выделяя горячий газ, который отталкивает поршень вниз. Энергия, выделяемая топливом, теперь приводит в действие коленчатый вал.
  4. Выхлоп: открывается выпускной клапан. По мере того, как коленчатый вал продолжает вращаться, поршень снова принудительно возвращается в цилиндр. Он вытесняет выхлопные газы (образующиеся при сгорании топлива) через выпускное отверстие.
 двухтактного-двигателя-внутреннего-сгорания

По сути, принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания практически аналогичный работе четырехтактного.

Какая нормальная температура работы двигателя?          

Рабочая нормальная температура работы двигателя карбюраторного и инжекторного типа составляет примерно 90 градусов Цельсия. Для дизельных движков показатель может колебаться от 80 до 90 градусов Цельсия.

нормальная-температура-работы-двигателя

Как получают энергию от нефти?

Принцип работы дизельного двигателя внутреннего сгорания           связан с химическими процессами сжигания топлива.

Автомобили, грузовики, поезда, корабли и самолеты – все это работает на определенном топливе из нефти. Нефть – это густая, черная, богатая энергией жидкость, похороненная глубоко под землей, которая стала самым важным источником энергии в мире в 20 веке. После закачки на поверхность нефть отправляется или перекачивается на нефтеперерабатывающий завод и разделяется на бензин, керосин и дизельное топливо, а также на целый ряд других продуктов нефтехимии, используемых для изготовления всего – от красок до пластмасс.

нефтяное-топливо-производится-из-углеводородов

Нефтяное топливо производится из углеводородов: молекулы внутри состоят в основном из атомов углерода и водорода (с меньшим количеством других элементов, таких как кислород). Древесина, бумага и уголь также содержат углеводороды. Мы можем превратить углеводороды в полезную энергию, просто сжигая их. Когда вы сжигаете углеводороды в воздухе, их молекулы распадаются. Углерод и водород соединяются с кислородом из воздуха, образуя углекислый газ и воду, а энергия, удерживающая молекулы вместе, выделяется в виде тепла. Этот процесс, который называется сжиганием, выделяет огромное количество энергии. Когда вы сидите у костра, согревая себя у огня, вы действительно впитываете энергию, производимую миллиардами молекул, распадающимися на части!

Люди сжигали углеводороды для производства энергии более миллиона лет – вот почему был изобретен огонь. Но обычные костры обычно довольно неэффективны. Когда вы готовите колбасу на костре, вы тратите огромное количество энергии. Тепло отстреливает во всех направлениях. Автомобильные двигатели намного эффективнее: они тратят меньше энергии и заставляют больше работать. Они сжигают топливо в закрытых контейнерах, улавливая большую часть тепловой энергии, выделяемой горючим, и превращая ее в механическую энергию, которая может вести автомобиль вперед.