Бензиновый двигатель
Бензиновый двигатель был изобретен еще в 19 веке. Сейчас он используется повсеместно. Его работа происходит за счет сгорания воздушно-топливной смеси. Название устройства указывает на вид топлива. Следует рассмотреть различные варианты применяемых конструкций.
Виды бензиновых двигателей
В инструкциях для автолюбителей приводятся данные, относящиеся к новым типам бензиновых двигателей, которые постоянно совершенствуются. Необходимость указания на модификацию двигателя обусловлена их многообразием.
Еще недавно информация ограничивалась упоминанием о топливе: бензин или дизель.
Единой классификации бензиновых двигателей, в которой учитываются все особенности и технические характеристики, не разработано, и это вряд ли возможно, из-за существующего многообразия. Дифференциация происходит по разным категориям:
- Количество цилиндров. 4-х цилиндровые. Еще недавно они были наиболее распространенными, но постепенно ушли на второй план. Для повышения производительности, прибавлено дополнительное количество цилиндров (от 6 до 18), но при этом потребление топлива двигателем возросло. Наблюдается и слабая обратная тенденция: появление двухцилиндровых агрегатов, но это относится к компактным моделям, облегченным, с небольшой емкостью бака.
- Конструкция цилиндрового блока. В привычном бензиновом двигателе с 4-мя цилиндрами, возможное их расположение может быть рядным, вертикальным, иногда наклонным. Еще один конструктивный вариант, пользующийся доверием у водителей авто – V-цилиндровый двигатель, с парным числом баков для топлива. Применение агрегата позволяет экономить пространство моторного отсека (особенно это касается 8-ми цилиндровых габаритных двигателей, продуктивность работы которых как у аналога с 4 цилиндрами). Отличие W-образного, устанавливаемого ограниченным количеством производителей, от V-образного аналога в дополнительном развале цилиндрового блока, буквы W. Заслуживает отдельного упоминания и boxer, представитель современной линейки двигателей от Porsche и Subaru (Forester, WRX).
- Система подачи бензина. Выделяют 2 базовые категории: карбюраторные и инжекторные двигатели. В карбюраторных системах закачка топлива происходит в специальную камеру, откуда осуществляется всасывание из форсунки в коллектор. Инжекторная система подачи принудительно подает бензин двигателям в полость, где находится инжектор. Есть различия в типах форсунок и особенностях их расположения.
- Тип смазочной системы. Для езды на бензиновых двигателях характерно наличие перманентных высоких нагрузок. Качественная смазка – базовое условие в преодолении износа и поломок. Есть мокрые и сухие модификации. В первом варианте модификации масло располагается в картере, во втором случае для его хранения предусмотрен отдельный резервуар.
- Охлаждение. В роли безопасного охладителя преимущественно используется вода. Стандартная система для двигателя состоит из радиаторного приспособления, трубопровода, рубашки. Иногда в бензиновом ДВС применяется охлаждение воздухом.
- Циклы.Бывают: 2-х и 4-х тактные типы. Чуть позже рассмотрим работу четырехтактной модификации.
- Воздухозаборники. Подача воздуха необходима для приготовления топливовоздушной смеси. Есть два пути его подачи: впуск атмосферного воздуха (атмосферник) и турбонаддув (подача принудительная). Атмосферная подача применялась в большинстве классических модификаций ДВС. Разрежение создается перемещением поршня, который движется вниз (в мертвую точку). Далее сценарий зависит от впрыска: поступающий воздух нагнетается разрежением, создаваемым перемещающимся вниз поршнем. Это же обстоятельство определяет метод распыления определенного количества бензина перед клапаном или по дороге к цилиндрам. В моноинжекторном типе впускной коллектор оснащен одной форсункой, захват ВТС происходит определенным цилиндром. В варианте с турбонаддувом впрыскивание воздуха происходит при непосредственном использовании турбины. Запуск такой конструкции стимулируется потоком отработанных газов или работой двигателя на электричестве.
Как работает бензиновый двигатель
Четырехтактный цикл – базовый принцип работы превалирующего большинства ДВС. Он направлен на выработку двигателем энергии в количестве, достаточном для вращения колес. Циклическое заполнение цилиндров смесью из бензина и воздуха должно сопровождаться сжатием. В результате уплотнения эта смесь способна воспламениться от искры, генерерируемой свечой зажигания.
Сжигание СДС происходит в ограниченном и закрытом пространстве. Это позволяет энергии, получаемой при процессе сжигания, трансформироваться в механическую. Поршень, двигающийся в цилиндре, прикрепленный к специальному механизму коленвала, отводит выделенную энергию для потребления двигателем.
Принцип работы заключается в последовательном прохождении двигателем четырех тактов в каждом цилиндре:
- воспламенение ТВС и неизбежное расширение газов;
- давление на поршень превышает атмосферное;
- перемещение в нижнюю мертвую точку;
- проворачивание коленвала, вместе с ним и маховика;
- передача КМ на ведущие колеса (какие именно – зависит от типа автомобиля).
Крутящий момент может передаваться и на все 4 колеса, если водитель приобрел автомобиль с полным приводом, а также на передние и задние. В случае с 4-х тактным бензиновым двигателем 1 цикл работы мотора равен 4 тактам, в 2-тактном – двум.
При пустой камере расположение поршня фиксируется в верхней мертвой точке. Поворот коленвала происходит благодаря работе других цилиндров. Он приводит к перемещению шатуна, что подталкивает поршень к смещению к нижней мертвой точке. Происходит открытие одного или двух впускных каналов газораспределительного механизма.
Поступление очередного дозированного количества смеси воздуха и топлива происходит через открытое отверстие цилиндра. Если машина оснащена карбюраторным двигателем, то перемешивание воздуха и бензина происходит во впускном тракте. То же самое происходит и в конструкции с многоточечным впрыском.
Работа разной эффективности обусловлена конструкцией двигателя: в вариантах с изменением геометрии она зависит от количества оборотов.
Закрытие впускного канала механизмом распределения газа происходит при нахождении поршня в самой нижней точке. Наступает время нового этапа работы.
Под этим термином в случае с бензиновым агрегатом подразумевают интенсивное сжатие, вызванное повышением температуры, спровоцированное нагреванием ТВС. Для разных типов двигателей она будет разной. Динамические характеристики зависят и от силы сжатия.
Сразу за поворотом коленвала поршень поднимается через шатун. Сжатие смеси происходит при закрытии всех клапанов, расположенных в головке цилиндрического блока. За счет движения поршня в ВМТ происходит нагрев смеси. Это приводит к максимальному сжатию (компрессии). Сила компрессии оказывает влияние на динамические показатели. Сила сжатия может заметно отличаться в зависимости от мотора.
Для воспламенения смеси нужно 2 условия: достижение поршнем верхней точки и генерация искры свечой зажигания. Есть варианты более позднего, раннего или одновременного воспламенения, определяемые количеством оборотов в двигателе.
Непосредственный впрыск в бензиновых двигателях означает, что в сжатом состоянии находится только воздух. При этом топливо попадает в цилиндр до поднятия поршня и горит после того, как будет получен разряд.
Движение поршня происходит под давлением расширенного газа, который достигает такого состояния в результате воспламенения VTS. В результате усиления давления газов, траектория поршня снова направлена вниз. От момента впуска рабочий ход двигателя отличает важное обстоятельство: не коленвал передает механическую энергию поршню, а поршень давит на шатун, поворачивая его.
Часть полученной энергии уходит на параллельные процессы в других цилиндрах, но основную массу крутящего момента собирает коробка передач, передающая его на колеса.
Окончание третьего этапа цикла наступает в момент достижения поршнем нижней точки своего перемещения. Закрытые клапаны означают, что расширившийся газ давит на поршень, вынуждая его опускаться в нижнюю позицию. Достижение им этой дислокации – старт 4-го такта в двигателе.
В бензиновых двигателях означает поворот коленчатого вала и устремление поршня вверх. Для удаления уже отработанных газов, открываются клапаны (или один, в разных двигателях).
Выхлопной тракт – направление, в котором перемещаются выхлопные газы. Их выдавливает перемещение поршня. Когда последний цикл заканчивается, то снова стартует впуск.
При завершении хода иногда клапаны закрываются не сразу. Это считается нормой, так как при этом процесс наполнения цилиндров и процесс проветривания осуществляется более эффективно.
Устройство классических поршневых двигателей базируется на превращении энергии сжатого воздуха в механическую составляющую, посредством участия поршня и коленвала. Бензиновый двигатель может работать на основном топливе и газе, а вот дизель – только на одном виде топлива.
Основные элементы бензинового двигателя
Для своевременного и эффективного цикличного прохождения тактов двигателями, необходимо чтобы его конструкция основывалась только на высококачественных деталях, расположенных в правильной последовательности. Рассмотрим эти детали более подробно.
Он представляет собой набор из нескольких устройств, расположенных в определенном порядке. Иногда его называют корпусом, предусмотренным в двигателе для расположения каналов и креплений. Однако есть модификации, где цилиндры устанавливаются отдельно.
Обычно блоки цилиндров бывают чугунные. Но иногда используют алюминиевые конструкции, хотя они более уязвимые по сравнению с чугунными.
Часть цилиндропоршневой группы, принимающая действие расширяющейся газовой смеси для должного напора на кривошип коленвала. На трех циклах (впуск, сжатие, выпоск) обеспечивает разряжение внутри цилиндра, сжатие ТВС, выведение продуктов сгорания.
Изнутри есть конструкции плоские или с проделанными углублениями. Наружное соединение с шатуном осуществляется при помощи стального штифта. Уплотнительные кольца предотвращают утечку выхлопного газа в поршень на третьем такте.
Вариабельной конструкции, в двигателе определяется типом. Обеспечивает соединение поршня с кривошипом коленвала. Обычно сделан из прочного металлического сплава, намного реже используется алюминий или его аналоги.
В составе функциональные детали, устройство специфическое и целесообразное. Оно состоит из кривошипов с подключенными к ним шатунами, минимум 2-х подшипников, противовесов, компенсирующих виброриски и гасящих инерционную силу. Маховик и шкив ГРМ, на противоположных концах, обеспечивают возможность осуществления стартерного запуска.
Клапаны, установленные в двигателе (в цилиндровом блоке, точнее, в его головке), открывают или закрывают впускные и выпускные проходы для необходимого хода. Их приводит в движение распредвал ГРМ, работающий синхронно с коленвалом, благодаря ременной, цепной передаче.
Всем известно, что работа дизельного двигателя обусловлена нагревом сжатого воздуха внутри цилиндра. При попадании туда дизтоплива происходит воспламенение. В дизельных двигателях такой эффект обусловлен нагревом воздушной смеси до определенной температуры. В бензиновом двигателе для воспламенения смеси потребуется электрическая искра.
Увеличение давления бензинового двигателя до показателя, близкого к тому, что свойственно двигателям на дизеле, может привести к преждевременному воспламенению, что спровоцирует повреждение двигателя.
Питание свечей происходит от системы зажигания. Устройство системы зависит от конкретного двигателя, установленного в определенной марке авто.
Такая система – обязательная часть конструкции. ДВС не может работать без функциональных вспомогательных приспособлений. Старт двигателя возможен при синхронизации со следующими системами:
- Подачей топлива по трубопроводным магистралям к форсунке (инжектор) или к карбюратору. В процессе усовершенствования автомобилей за это стали отвечать электронные системы.
- Зажиганием, обеспечивающим двигателям стабильность генерации искры для всех цилиндров. Это электрическая система. Разные типы систем определяют своевременность подачи, генерируют определенное напряжение и передают свечам электрический импульс. Они не смогут функционировать, если не работает датчик положения коленчатоговала.
- Смазкой и охлаждением. Без должной смазки и охлаждения двигатель не сможет выдерживать повышенные нагрузки. Смазка в двигателе позволяет частично оградить поршни от воздействия тепла.
- Выхлопом. Качественно отрегулированная система гарантирует отсутствие резких звуковых колебаний, бесшумность работы. Помимо этого она при помощи каталитического нейтрализатора избавляет от токсичных соединений, в отработанных газах.
- Газораспределением. Дислокация этой части двигателя находится в головке БЦ. Она обеспечивает очередность открытия клапанов, для своевременного выполнения необходимого хода цилиндров.
Двигателю нужны не только основные системы, обеспечивающие работу. Есть новые и редкие приспособления для повышения КПД. Фазовращатель позитивно воспринимается двигателями, он снимает максимальную эффективность при избыточном числе оборотов силового агрегата. Его основная роль заключается в регулировке времени и высоты открытия клапана, что в свою очередь оптимизирует динамику авто.
Преимущества и недостатки универсальных бензиновых двигателей
Сравнение между двигателями на дизеле и бензине обнаруживает, что у них есть свои преференции и недочеты. В преимуществах:
- высокая степень динамичности;
- стабильность работы при термальных перепадах, холоде;
- двигателю при правильной настройке свойственна бесшумность, минимизация вибраций;
- бюджетность обслуживания;
- длительность эксплуатации;
- отсутствие потребности использования сезонного топлива;
- менее токсичный выхлоп;
- большая мощность, присущая бензиновым двигателям, в сравнении с дизельными, имеющими такой же объем.
Интересно, что оснащение спортивных авто большей частью происходит именно бензиновыми двигателями, поскольку конструкторы ориентируются на динамику и мощность бензиновой установки. Демократичная стоимость расходников, деталей, отсутствие необходимости в частом проведении ТО – несомненные бонусы для автовладельца. Для двигателей на бензине характерна более низкая нагрузка на важные детали, чем для двигателей, работающих на дизеле.
Неоспоримое преимущество бензинового варианта состоит и в возможности менее придирчиво относиться к качеству топлива, в сравнении с его дизельным собратом.
Автомобильным экспертам свойственно акцентировать внимание не на достоинствах, а на недостатках, присущих двигателю на бензине:
- крутящий момент ниже, хотя мощность выше;
- выше потребление топлива, чем у авто с дизельными двигателями;
- перегрев при простое в пробках;
- пожароопасность выше, авто с бензиновыми парами загорается быстрее, в том числе и от внешних источников.
Какому двигателю отдать предпочтение – решать автовладельцу. Дизельным присущи выносливость, экономичность и высокий КМ. Бензиновым двигателям свойственна динамичность, долговременность эксплуатации и меньшая потребность в сервисном обслуживании. Очевидно, что каждому двигателю можно выставить претензии или остаться благодарным за верную службу. Учитывая возможность выиграть на обслуживании, следует обратить внимание на вариант двигателя на дизеле.
Но если вы не хотите сами разбираться во всем этом, то наш автосервис предлагает ремонт двигателя автомобиля по приемлемым ценам.