Бензинов двигател: устройство, принцип на действие, предимства и недостатъци

За да може автомобилът да може да се движи самостоятелно, той трябва да бъде оборудван със силов агрегат, който ще генерира въртящ момент и ще предава тази сила на задвижващите колела. За тази цел създателите на механични устройства са разработили двигател с вътрешно горене или двигател с вътрешно горене.

Принципът на работа на агрегата е, че в неговия дизайн се изгаря смес от гориво и въздух. Двигателят е проектиран да използва освободената в този процес енергия за завъртане на колелата.

Под капака на съвременната кола може да се монтира бензинов, дизелов или електрически агрегат. В този преглед ще се съсредоточим върху модификацията на бензина: на какъв принцип работи агрегатът, какво устройство има и някои практически препоръки за това как да разширите ресурса на двигателя с вътрешно горене.

Какво е бензинов автомобилен двигател

Нека започнем с терминологията. Бензиновият двигател е бутален двигател, който работи чрез изгаряне на смес от въздух и бензин в специално обозначени кухини. Автомобилът може да се зарежда с гориво с различни октанови числа (A92, A95, A98 и др.). За повече информация относно октановото число вижте в друга статия... Това обяснява и защо на различните видове гориво може да се разчита при различните двигатели, дори и да е бензин.

В зависимост от целта, която преследва автомобилният производител, превозните средства, излизащи от поточната линия, могат да бъдат оборудвани с различни видове силови агрегати. Списъкът с причини и маркетинг на компанията (всеки нов автомобил трябва да получи някаква актуализация, а купувачите често обръщат внимание на вида на задвижването), както и нуждите на основната аудитория.

Така че един и същ модел на колата, но с различни бензинови двигатели, може да излезе от завода на автомобилна марка. Например може да е икономичната версия, която е по-вероятно да бъде забелязана от купувачите с ниски доходи. Освен това производителят може да предложи по-динамични модификации, които да задоволят нуждите на феновете на бързото шофиране.

Също така, някои автомобили трябва да могат да носят прилични товари, като пикапи (каква е особеността на този тип каросерия, прочетете отделно). За тези превозни средства се изисква и различен тип двигател. Обикновено такава машина ще има впечатляващ работен обем на устройството (как се изчислява този параметър отделен преглед).

И така, бензиновите двигатели дават възможност на автомобилните марки да създават модели автомобили с различни технически характеристики, за да ги адаптират към различни нужди, вариращи от малки градски автомобили до големи камиони.

Видове бензинови двигатели

Много различни информации са посочени в брошурите за нови модели автомобили. Сред тях е описан видът на захранващия блок. Ако в първите автомобили беше достатъчно да се посочи вида на използваното гориво (дизел или бензин), то днес има голямо разнообразие от бензинови модификации.

Има няколко категории, по които се класифицират такива силови агрегати:

1. Брой цилиндри. В класическата версия машината е оборудвана с четирицилиндров двигател. По -продуктивни и в същото време по -ненаситни имат 6, 8 или дори 18 цилиндъра. Съществуват обаче и единици с малък брой саксии. Например Toyota Aygo е оборудвана с 1.0-литров бензинов двигател с 3 цилиндъра. Подобен агрегат получи Peugeot 107. Някои малки автомобили могат дори да бъдат оборудвани с двуцилиндров бензинов агрегат.
2. Структурата на цилиндровия блок. В класическата версия (модификация с 4 цилиндъра) двигателят има редово разположение на цилиндрите. Предимно те са инсталирани вертикално, но понякога се намират и наклонени аналози. Следващият дизайн, спечелил доверието на много шофьори, е V-цилиндровият агрегат. При такава модификация винаги има сдвоен брой саксии, които са разположени под определен ъгъл един спрямо друг. Често този дизайн се използва за спестяване на място в двигателното отделение, особено ако е свръхмощен двигател (например има 8 цилиндъра, но заема място като 4-цилиндров аналог). Някои производители инсталират W-образен задвижващ механизъм в своите превозни средства. Тази модификация се различава от V-образния аналог от допълнителния извит на цилиндровия блок, който има W-образно сечение.Друг тип двигатели, които се използват в съвременните автомобили, са боксьор или боксер. Описани са подробности за това как е подреден и как работи такъв двигател в друго ревю... Пример за модели с подобен агрегат - Subaru Forester, Subaru WRX, Porsche Cayman и др.
3. Система за подаване на гориво. Според този критерий двигателите са разделени на две категории: карбуратор и инжекция. В първия случай бензинът се изпомпва в горивната камера на механизма, от който се засмуква във всмукателния колектор през дюза. Инжектор е система, която принудително пръска бензин в кухината, в която е монтиран инжекторът. Работата на това устройство е описана подробно. тук... Инжекторите са от няколко вида, които се различават по особеностите на разположението на дюзите. При по-скъпите автомобили пръскачките се монтират директно в цилиндровата глава.
4. Тип система за смазване. Всеки ICE работи при повишени натоварвания, поради което се нуждае от висококачествено смазване. Има модификация с мокър (класически изглед, при който маслото е в картера) или сух (монтиран е отделен резервоар за съхранение на масло) картер. Подробности за тези сортове са описани отделно.
5. Тип охлаждане. Повечето съвременни автомобилни двигатели са с водно охлаждане. В класическия дизайн такава система ще се състои от радиатор, тръби и охладителна риза около цилиндровия блок. Описана е работата на тази система тук... Някои модификации на задвижваните с бензин силови агрегати също могат да се охлаждат с въздух.
6. Тип цикъл. Общо има две модификации: двутактов или четиритактов. Описан е принципът на действие на двутактовата модификация в друга статия... Нека да разгледаме малко по-късно как работи 4-тактовият модел.
7. Тип въздухозаборник. Въздухът за приготвяне на въздушно-горивната смес може да влезе във всмукателния канал по два начина. Повечето класически модели ICE имат система за всмукване на атмосфера. В него въздухът влиза поради вакуума, създаден от буталото, движейки се в долната мъртва точка. В зависимост от инжекционната система, част от бензина се впръсква в този поток или пред всмукателния клапан, или малко по-рано, но по пътя, съответстващ на определен цилиндър. При моно инжекция, подобно на модификацията на карбуратора, една дюза е монтирана на всмукателния колектор и BTC след това се засмуква от определен цилиндър. Описани са подробности за работата на всмукателната система тук... При по-скъпите агрегати бензинът може да се пръска директно в самия цилиндър. В допълнение към атмосферния двигател има и версия с турбокомпресор. В него въздухът за приготвяне на MTC се инжектира с помощта на специална турбина. Може да се захранва от движението на отработени газове или от електрически мотор.

Що се отнася до дизайнерските характеристики, историята познава няколко екзотични задвижвания. Сред тях са двигателят на Ванкел и моделът без клапани. Описани са подробности за няколко работещи модела двигатели с необичаен дизайн тук.

Принципът на работа на бензинов двигател

По-голямата част от двигателите с вътрешно горене, използвани в съвременните автомобили, работят на четиритактов цикъл. Той се основава на същия принцип като всеки друг ICE. За да може агрегатът да генерира количеството енергия, необходимо за завъртане на колелата, всеки цилиндър трябва циклично да се пълни със смес от въздух и бензин. Тази част трябва да бъде компресирана, след което тя се запалва с помощта на генерираща искра свещ.

За да може енергията, отделена по време на горенето, да се превърне в механична енергия, VTS трябва да се изгори в затворено пространство. Основният елемент, който премахва освободената енергия, е буталото. Той е подвижен в цилиндъра и е фиксиран върху коляновия механизъм на коляновия вал.

Когато сместа въздух / гориво се запали, това води до разширяване на газовете в цилиндъра. Поради това върху буталото се упражнява голямо налягане, надвишаващо атмосферното налягане, и то започва да се движи към долната мъртва точка, завъртайки коляновия вал. Към този вал е прикрепен маховик, към който е свързана скоростната кутия. От него въртящият момент се предава на задвижващите колела (отпред, отзад или в случай на автомобил с всички колела - всички 4).

В един цикъл на двигателя се извършват 4 хода в отделен цилиндър. Това правят те.

Вход

В началото на този ход буталото е в горната мъртва точка (камерата над него в този момент е празна). Поради работата на съседни цилиндри коляновият вал се завърта и издърпва свързващия прът, който движи буталото надолу. В този момент механизмът за разпределение на газ отваря всмукателния клапан (може да има един или два).

През отворения отвор цилиндърът започва да се пълни с нова порция въздушно-горивна смес. В този случай въздухът се смесва с бензин във всмукателния тракт (карбураторен двигател или многоточков инжекционен модел). Тази част от двигателя може да бъде с различен дизайн. Има и опции, които променят геометрията си, което ви позволява да увеличите ефективността на двигателя при различни обороти. Подробности за тази система са описани тук.

При версиите с директно впръскване само въздухът влиза в цилиндъра при всмукателния ход. Бензинът се пръска, когато ходът на компресията е завършен в цилиндъра.

Когато буталото е в самото дъно на цилиндъра, механизмът за синхронизация затваря всмукателния клапан. Следващата мярка започва.

компресия

Освен това коляновият вал се завърта (също под действието на бутала, работещи в съседни цилиндри) и буталото започва да се повдига през свързващия прът. Всички клапани в цилиндровата глава са затворени. Горивната смес няма къде да отиде и е компресирана.

Докато буталото се придвижва към TDC, въздушно-горивната смес се нагрява (повишаването на температурата провокира силна компресия, наричана още компресия). Силата на компресия на BTC частта влияе на динамичните характеристики. Компресията може да варира в зависимост от двигателя. Освен това ви предлагаме да се запознаете с темите каква е разликата между степента на компресия и компресията.

Когато буталото достигне крайната точка в горната част, свещта създава разряд, поради което горивната смес се запалва. В зависимост от оборотите на двигателя, този процес може да започне преди буталото да се вдигне напълно, веднага в този момент или малко по-късно.

В бензиновия двигател с директно впръскване се компресира само въздух. В този случай горивото се впръсква в цилиндъра, преди буталото да се издигне. След това се създава разряд и бензинът започва да гори. Тогава започва третата мярка.

Работен удар

Когато VTS се запали, продуктите от горенето се разширяват в пространството над буталото. В този момент, в допълнение към инерционната сила, налягането на разширяващите се газове започва да действа върху буталото и отново се движи надолу. За разлика от хода на всмукване, механичната енергия вече не се предава от коляновия вал към буталото, а напротив - буталото изтласква свързващия прът и по този начин завърта коляновия вал.

Част от тази енергия се използва за извършване на други удари в съседни цилиндри. Останалата част от въртящия момент се отстранява от скоростната кутия и се прехвърля към задвижващите колела.

По време на хода всички клапани са затворени, така че разширяващите се газове да действат изключително върху буталото. Този цикъл завършва, когато елементът, движещ се в цилиндъра, достигне долната мъртва точка. Тогава започва последната мярка от цикъла.

издание

Чрез завъртане на коляновия вал буталото отново се движи нагоре. В този момент изпускателният клапан се отваря (един или два, в зависимост от вида на времето). Отпадъчните газове трябва да бъдат отстранени.

Когато буталото се движи нагоре, отработените газове се изтласкват в изпускателния тракт. Освен това е описана неговата функция тук... Ходът завършва, когато буталото е в горно положение. Това завършва моторния цикъл и стартира нов с всмукателен ход.

Завършването на хода не винаги е придружено от пълно затваряне на определен клапан. Случва се така, че всмукателните и изпускателните клапани остават за известно време отворени. Това е необходимо, за да се подобри ефективността на проветряването и пълненето на бутилките.

И така, праволинейното движение на буталото се преобразува във въртене поради специфичния дизайн на коляновия вал. Всички класически бутални двигатели са базирани на този принцип.

Ако дизеловият агрегат работи само на дизелово гориво, тогава бензиновата версия може да работи не само на бензин, но и на газ (пропан-бутан). Описани са повече подробности за това как ще работи такава инсталация тук.

Основните елементи на бензинов двигател

За да могат всички удари в двигателя да бъдат изпълнени своевременно и с максимална ефективност, силовият агрегат трябва да се състои само от висококачествени части. Устройството на всички бутални двигатели с вътрешно горене включва следните части.

Цилиндров блок

Всъщност това е корпусът на бензиновия двигател, в който са направени каналите на охладителната риза, местата за закрепване на болтовете и самите цилиндри. Има модификации с отделно монтирани цилиндри.

По принцип тази част е направена от чугун, но за да се спести тегло на някои модели автомобили, производителите могат да правят алуминиеви блокове. Те са по-крехки в сравнение с класическия аналог.

бутало

Тази част, която е част от групата цилиндър-бутало, поема действието на разширяващите се газове и осигурява натиск върху манивелата на коляновия вал. Когато се извършват ходове на всмукване, компресия и изпускане, тази част създава вакуум в цилиндъра, компресира сместа от бензин и въздух и също така отстранява продуктите от горенето от кухината.

Структурата, разновидностите и принципът на действие на този елемент са описани подробно. в друго ревю... Накратко, отстрани на клапаните тя може да бъде плоска или с вдлъбнатини. Отвън е свързан със стоманен щифт към свързващия прът.

За да се предотврати изтичането на отработените газове в подбуталното пространство при изтласкване на отработените газове по време на работния ход, тази част е снабдена с няколко О-пръстена. Относно тяхната функция и дизайн има отделна статия.

Свързваща пръчка

Тази част свързва буталото с коляновия вал. Дизайнът на този елемент зависи от вида на двигателя. Например, на V-образен двигател, две свързващи щанги от всяка двойка цилиндри са прикрепени към една шайба на свързващия прът на коляновия вал.

За производството на тази част се използва предимно високоякостна стомана, но понякога се срещат и алуминиеви аналози.

Колянов вал

Това е вал, който се състои от манивела. Към тях са свързани свързващи пръти. Коляновият вал има поне два основни лагера и противотежести, които компенсират вибрациите за равномерно въртене на оста на вала и затихване на инерционната сила. Повече подробности за устройството на тази част са описани отделно.

От едната страна има синхронизираща ролка. От противоположната страна към коляновия вал е прикрепен маховик. Благодарение на този елемент е възможно да стартирате двигателя с помощта на стартер.

Клапани

В горната част на двигателя в главата на цилиндъра са монтирани клапани... Тези елементи отварят / затварят входните и изходните отвори за желания ход.

В повечето случаи тези части са с пружинен товар. Те се задвижват от разпределителен вал на времето. Този вал е синхронизиран с коляновия вал посредством ремъчно или верижно задвижване.

Свещ

Много шофьори знаят, че дизеловият двигател работи чрез загряване на сгъстен въздух в цилиндър. Когато дизеловото гориво се инжектира в тази среда, въздушно-горивната смес незабавно се запалва от температурата на въздуха. При бензиновия агрегат ситуацията е различна. За да се запали сместа, тя се нуждае от електрическа искра.

Ако компресията в бензиновия двигател с вътрешно горене се увеличи до стойност, близка до тази в дизеловия двигател, тогава, имайки по-високо октаново число, бензинът със силно нагряване може да се запали по-рано от необходимото. Това ще повреди устройството.

Щепселът се захранва от запалителната система. В зависимост от модела на автомобила, тази система може да има различно устройство. Подробности за сортовете са описани тук.

Спомагателни работни системи за бензинов двигател

Нито един двигател с вътрешно горене не може да работи независимо без помощни системи. За да може двигателят на автомобила да започне изобщо, той трябва да бъде синхронизиран с такива системи:

1. Гориво. Той доставя бензин по линията към инжекторите (ако е инжекционна единица) или към карбуратора. Тази система участва в подготовката на военно-техническото сътрудничество. В съвременните автомобили сместа въздух / гориво се контролира по електронен път.
2. Запалване. Това е електрическа част, която доставя на двигателя стабилна искра за всеки цилиндър. Има три основни типа на тези системи: контактни, безконтактни и микропроцесорни. Всички те определят момента, в който е необходима искра, генерират високо напрежение и разпределят импулса към съответната свещ. Нито една от тези системи няма да работи, ако е повредена Сензор за положението на коляновия вал.
3. Смазване и охлаждане. За да могат частите на двигателя да издържат на големи натоварвания (постоянно механично натоварване и излагане на много високи температури, в някои отдели то се повишава до над 1000 градуса), те се нуждаят от висококачествено и постоянно смазване, както и охлаждане. Това са две различни системи, но смазването в двигателя също позволява да се отстранява топлината до известна степен от силно загряти части, като бутала.
4. Ауспух. За да може автомобил с работещ двигател да не плаши другите с оглушителен звук, той получава висококачествена изпускателна система. В допълнение към тихата работа на машината, тази система осигурява неутрализиране на вредните вещества, съдържащи се в отработените газове (за това машината трябва да присъства каталитичен конвертор).
5. Разпределение на газ. Това е част от двигателя (времето е в главата на цилиндъра). Разпределителният вал отваря последователно всмукателните / изпускателните клапани, така че цилиндрите да извършват подходящия ход навреме.

Това са основните системи, благодарение на които уредът може да работи. В допълнение към тях, силовият агрегат може да получи и други механизми, които повишават неговата ефективност. Пример за това е фазов превключвател. Този механизъм ви позволява да премахнете максималната ефективност при всяка скорост на двигателя. Той регулира височината и времето на отваряне на клапана, което влияе върху динамиката на машината. Принципът на действие и видовете такива механизми са разгледани подробно. отделно.

Как да поддържаме работата на бензинов двигател след много години работа?

Всеки собственик на автомобил мисли как да удължи живота на силовия агрегат на колата си. Преди да помислим какво може да направи за това, струва си да разгледаме най-важния фактор, влияещ върху здравето на двигателя. Това е качеството на изработката и технологията, които производителят на автомобили използва, когато прави този или онзи захранващ блок.

Ето основните стъпки, които всеки шофьор трябва да следва:

• Извършвайте поддръжка на вашия автомобил в съответствие с разпоредбите, определени от производителя;
• Налейте само висококачествен бензин в резервоара и подходящия тип двигател;
• Използвайте моторно масло, предназначено за специфичен двигател с вътрешно горене;
• Не използвайте агресивен стил на шофиране, често карайте двигателя на максимални обороти;
• Извършете предотвратяване на повреда, например, регулиране на хлабините на клапаните. Един от най-важните елементи на мотора е неговият ремък. Дори ако визуално изглежда, че той все още е в добро състояние, все пак е необходимо да го замените веднага щом дойде времето, посочено от производителя. Този елемент е описан подробно. отделно.

Тъй като двигателят е един от най-ключовите компоненти на автомобила, всеки шофьор трябва да слуша неговата работа и да бъде внимателен дори за незначителни промени в неговото функциониране. Ето какво може да показва неизправност на захранващия блок:

• В процеса на работа се появяват чужди звуци или се увеличават вибрациите;
• Двигателят с вътрешно горене е загубил динамика и откат при натискане на педала за газ;
• Повишена лакомия (големият пробег на газ може да е свързан с необходимостта от загряване на двигателя през зимата или при смяна на стила на шофиране);
• Нивото на маслото непрекъснато пада и мазнината трябва постоянно да се допълва;
• Охлаждащата течност започна някъде да изчезва, но под колата няма локви, а резервоарът е плътно затворен;
• Син дим от изпускателната тръба;
• Плаващи обороти - те самите се издигат и падат, или водачът трябва постоянно да нагнетява газ, така че двигателят да не спира (в този случай системата за запалване може да е повредена);
• Започва зле или изобщо не иска да започне.

Всеки мотор има своите тънкости в работата, така че шофьорът трябва да се запознае с всички нюанси на работата и поддръжката на агрегата. Ако шофьорът може сам да замени / поправи някои части или дори механизми в колата, по-добре е да поверите ремонта на агрегата на специалист.

Освен това предлагаме да прочетете за което намалява работата на бензиновия двигател.

Предимства и недостатъци на универсалните бензинови двигатели

Ако сравним дизелов агрегат и бензинов агрегат, предимствата на втория включват:

1. Висока динамика;
2. Стабилна работа при ниски температури;
3. Тиха работа с малки вибрации (ако уредът е правилно конфигуриран);
4. Сравнително евтина поддръжка (ако не говорим за ексклузивни мотори, например боксьори или със системата EcoBoost);
5. Голям работен ресурс;
6. Няма нужда да се използва сезонно гориво;
7. По-чист отработен газ поради по-малко примеси в бензина;
8. Със същите обеми като дизеловия двигател, този тип двигател с вътрешно горене има повече мощност.

Предвид високата динамика и мощност на бензиновите агрегати, повечето спортни автомобили са оборудвани точно с такива електроцентрали.

По отношение на поддръжката, тези модификации също имат своето предимство. Консумативите за тях са по-евтини и самата поддръжка не трябва да се извършва толкова често. Причината е, че частите на бензиновия двигател са подложени на по-малко напрежение от аналозите, използвани в дизеловите двигатели.

Въпреки че шофьорът трябва да внимава на коя бензиностанция зарежда колата си, опцията за бензин не е толкова взискателна към качеството на горивото в сравнение с дизеловата. В най-лошия случай, който може да се случи, дюзите бързо ще се запушат.

Въпреки тези предимства, тези двигатели имат някои недостатъци, поради което много шофьори предпочитат дизела. Ето някои от тях:

1. Въпреки енергийното предимство, уредът с идентичен обем ще има по-малък въртящ момент. За търговските камиони това е важен параметър.
2. Дизелов двигател с подобен работен обем ще консумира по-малко гориво от този тип агрегат.
3. Що се отнася до температурния режим, бензиновият агрегат може да прегрее в задръствания.
4. Бензинът се запалва по-лесно от чужди източници на топлина. Следователно автомобил с такъв двигател с вътрешно горене е по-опасен от пожар.

За да бъде по-лесно да изберете с кой агрегат да бъде колата, бъдещият собственик на кола трябва първо да реши какво иска от железния си кон. Ако акцентът е върху издръжливостта, високия въртящ момент и икономичността, тогава очевидно трябва да изберете дизелов двигател. Но за динамично шофиране и по-евтина поддръжка трябва да обърнете внимание на бензиновия аналог. Разбира се, параметърът за бюджетна услуга е разхлабена концепция, защото директно зависи от класа на мотора и системите, които се използват в него.

В края на ревюто предлагаме да гледате малко видео сравнение на бензинови и дизелови двигатели:

БЕНЗИН ИЛИ ДИЗЕЛ? ВИЖТЕ СРАВНИТЕ ДВЕ ВИДА ДВИГАТЕЛИ.

Въпроси и отговори:

Как работи бензиновият двигател? Горивната помпа доставя бензин към карбуратора или инжекторите. В края на хода на компресия на бензин и въздух, запалителната свещ създава искра, която запалва BTC, карайки разширяващите се газове да изтласкат буталото навън.

Как работи четиритактов двигател? Такъв двигател има газоразпределителен механизъм (глава с разпределителен вал е разположена над цилиндрите, която отваря / затваря всмукателните и изпускателните клапани - през тях се подава BTC и се отстраняват отработените газове).

Как работи двутактов двигател? Такъв двигател няма газоразпределителен механизъм. При един оборот на коляновия вал се извършват два хода: компресия и работен ход. Пълненето на цилиндъра и отстраняването на отработените газове се извършват едновременно.