Принцип работы и виды двигателей внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), или же двигатель внутреннего горения (устаревшее понятие) – сложный механизм, где топливо сгорает и образует рабочее тепло. Соответствующая энергия преобразуется в силу движения и провоцирует возникновение механических условных импульсов, способствующих вращению сначала валов, а затем – колес того или иного транспортного средства.
Кто изобрел ДВС
Разобраться в том, кто изобрел двигатель внутреннего сгорания, не так просто: к получению системы, знакомой нам сегодня, человечество шло долго. Вот важные имена, даты и вехи, релевантные заявленной подтеме:
- Д. Барбер. В 1791 году он изобрел газовую турбину;
- Р. Стрит. В 1794 году им запатентован двигатель, для работы которого было необходимо жидкое топливо;
- Ф. И. де Риваз. В 1807 году он изобрел поршневой двигатель;
- Н. Отто. Ему принадлежит заслуга разработки двигателя с искровым зажиганием и сжатием смеси посредством поршней в цилиндрах. Веха пришлась на 1861 год;
- О. С. Костович. Им в 80-е годы XIX столетия создан бензиновый двигатель с карбюратором;
- Др.
Так, видно, что однозначного ответа на вопрос по поводу того, кто придумал ДВС, нет. И все-таки особое место принято отводить заслугам Ф. И. де Риваза, потому как его изобретение во многом напоминает то, что мы знаем о двигателях сегодня.
Что такое двигатель внутреннего сгорания
Автомобильный двигатель внутреннего горения, что типично и для соответствующих конструкций в других видах транспорта и техники, предполагает сгорание (сжигание) топлива определенного вида в специальной рабочей камере. В результате возникает рабочее тепло, энергия сгорания преобразуется в работу механического характера.
Чтобы лучше понять, о чем речь, стоит обратиться к аспектам принципа работы.
Принцип работы ДВС
Базовый аспект работы двигателя в машине или ином транспортном средстве, другой единице техники, сводится к сжиганию топлива. Цилиндры и поршни в конструкции наряду с искровым элементом (не всегда) в процессе взаимодействия обеспечивают взрывы, образуется газ, который толкает подвижные части.
Схема того, как работает двигатель, в условном варианте может быть представлена так:
- Цилиндр наполняется топливом.
- Происходит сжатие.
- Реализуется сгорание – процесс, называемый рабочим ходом.
- Расширяющийся газ выпускается, приводит в движение иные элементы.
Задействуются дополнительные компоненты, которые будут описаны далее, что и приводит к возникновению эффекта в виде движения авто или иного транспорта.
Так, принцип работы ДВС достаточно прост: все основано на горении топливной смеси и на выделении энергии.
Виды двигателей внутреннего сгорания
Виды ДВС многочисленны, поэтому разумно рассмотреть две наиболее распространенные в настоящее время разновидности, хотя и в контексте автомобильного транспорта. Речь о бензиновых и дизельных двигателях. Они отличаются по критериям:
- Воспламенения топлива;
- Конструкции;
- Эксплуатационных характеристик.
Бензиновый
Если топливо – бензин, то вот как устроен двигатель в контексте принципа работы:
- Воздух смешивается с бензином в специально предусмотренной работающей камере сгорания.
- Свеча зажигания генерирует искру. Цель – воспламенение.
- Происходит мини-взрыв, что заставляет поршень двигаться, а коленчатый вал – вращаться.
Есть и конструктивные особенности. Так, обязательно наличие свечей, смешивание воздуха с топливом реализовано во впускном коллекторе.
Бензиновый двигатель дополнительно может быть описан:
- Меньшей экономичностью;
- Большей мощностью;
- Малым крутящим моментом;
- Относительной тихостью и меньшим уровень вибрации;
- Малой степенью восприимчивости к морозам.
Дизельный
Говоря об устройстве двигателя внутреннего сгорания, работающего на дизеле, стоит отметить в первую очередь конструктивный аспект. Так, соответствующий ДВС предполагает наличие:
- Свечей накала. Они нагревают топливо в момент впрыска;
- Камеры сгорания с механизмом впрыскивания. Предварительное смешивание с воздухом не требуется, потому что в него вводится топливо, самовоспламеняющееся благодаря нагреванию первого до температуры на уровне до 900 градусов Цельсия.
Дополнительные важные аспекты:
- Сопоставимая эффективность на фоне экономичности;
- Повышенный крутящий момент;
- Высокий уровень шума и вибраций;
- Восприимчивость к низким (отрицательным) температурам.
Основные части ДВС
Базовые сведения о частях двигателя сведены в таблицу.
| Часть | Что входит |
| Корпус | Неподвижные и подвижные элементы: блоки, головки, поршни, пальцы, шатун, коленвал, кольца-компрессоры, клапаны и т. д. |
| Механизмы | Механизмы: кривошипно-шатунный, газораспределительный |
| Системы | Системы питания, зажигания, смазки, охлаждения, выпуска, управления мотором и т. д. |
Плюсы и минусы двигателей внутреннего сгорания
Рассмотренные системы, или же сложные механизмы, обладают следующими преимуществами:
- Компактность относительно двигателей внешнего сгорания;
- Управляемая мощность: можно сделать мало-, средне- или высокомощный ДВС;
- Доступность топлива: заправки расположены практически повсеместно;
- Высокий ресурс. Современные двигатели могут демонстрировать работоспособность на дистанции до 300–350 тысяч километров.
Есть и минусы. Среди них:
Риск ускоренного износа. Он типичен для ситуации использования некачественных деталей при производстве.
Вредность для экологии по причине выброса углеводорода, углерода и ряда оксидов;
Подверженность перегреву. Высокая температура, если ДВС эксплуатируется длительно в рамках одного сеанса запуска, постепенно изнашивает механизм;
Зависимость от качественных характеристик топлива. Если они страдают, возникает ущерб ДВС;
