Що таке ДВЗ в автомобілі і як він працює
ДВЗ або двигун внутрішнього згоряння - це один з основних агрегатів у будь-якому сучасному автомобілі. Завдяки цьому вузлу машина отримує можливість переміщатися в просторі: мотор перетворює рухи поршня на обертання колінвалу. Зауважимо, що силовий агрегат встановлюють не тільки в авто, а й мототехніці, суднах, тепловозах, літаках і багатьох інших типах транспортних засобів. Крім того, мотором оснащуються різні інструменти та певні види обладнання.
Хто і коли винайшов перший двигун внутрішнього згоряння
Питання про те, хто придумав двигун внутрішнього згоряння, залишається відкритим. Причина в тому, що в його поточному вигляді механізм з'являвся поступово. Найбільший внесок зробили такі винахідники:
- Джон Барбер - винайшов газову турбіну 1791 року.
- Етьєн Ленуар - придумав газовий "двигун Ленуара" 1860 року. Це був перший ДВЗ, який випускався серійно.
- Ніколаус Отто - розробив двигун з іскровим запалюванням 1861 року.
- Джордж Брайтон - запатентував 1872 року двотактний, двоциліндровий ДВЗ.
Таким чином, не можна точно сказати, хто придумав ДВЗ, оскільки в проектуванні та розробці цього механізму брали участь безліч винахідників. Окремої згадки заслуговує Філіп Лебон. Він зробив великий внесок у винахід ДВЗ, коли відкрив у 1799 році світильний газ і запропонував використовувати його як паливо для двигунів. На той час ідея так і не знайшла практичного застосування, проте напрацювання Лебона використовували багато інших винахідників у своїх подальших роботах.
Вважається, що першим, хто винайшов ДВЗ, є Етьєн Ленуар. Він сконструював мотор потужністю всього 12 к.с., який працював на суміші повітря зі світильним газом. Коефіцієнт корисної дії (ККД) у механізму не перевищував 4,65%, проте він все одно набув певного поширення і застосовувався як човновий мотор.
Пристрій двигуна внутрішнього згоряння
Зауважимо, що будова ДВЗ може відрізнятися, оскільки існує безліч типів силових агрегатів. Найбільш відомим сьогодні є поршневий різновид. Саме такі механізми встановлюються в більшості машин. Крім того, зустрічаються й інші типи двигунів внутрішнього згоряння - це менш поширені газотурбінний і роторно-поршневий.
Для прикладу розглянемо будову поршневого мотора. Його основною частиною є корпус. До нього входять блок циліндрів і головка, а також два механізми:
- Кривошипно-шатунний - завдяки особливій конструкції і перетворенню термічної енергії цей вузол відповідає за обертання колінвала.
- Газорозподільний - впускає чисте повітря і випускає відпрацьовані гази.
Розібравшись, як влаштований двигун внутрішнього згоряння, поглянемо на основні системи вузла:
- Впускна - подає повітря всередину мотора.
- Випускна - очищає і виводить вихлопні гази в атмосферу.
- Паливна - подає пальне в силову установку.
- Вприскування - є частиною паливної системи. Бере участь в утворенні горючої суміші.
- Змащення - відповідає за своєчасну обробку комплектуючих, що труться, моторним мастилом.
- Охолодження - система двигуна внутрішнього згоряння, яка сприяє відведенню тепла від найбільш гарячих частин агрегату.
- Запалювання - підпалює суміш, що утворюється всередині камери згоряння.
- Управління двигуном - відповідає за електронне керівництво всіма процесами в силовій установці.
Як працює двигун внутрішнього згоряння
Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння полягає в ефекті термічного розширення:
- Усередині мотора згорає паливо.
- Відбувається теплове розширення, яке впливає на поршень агрегату.
- Цей компонент приходить у рух, завдяки чому починає обертатися колінчастий вал. Це забезпечує роботу всього вузла.
За один цикл колінвал обертається двічі, а сам процес включає кілька тактів. Щоб зрозуміти, як працює ДВЗ, розглянемо кожен із них:
- Впуск - спочатку у впускному колекторі відбувається сумішоутворення. Потім речовина надходить у камеру згоряння через відкриті клапани.
- Стиснення - суміш стискається в циліндрі.
- Робочий хід - відбувається займання, внаслідок якого всередині агрегату утворюється дуже багато газів. Вони тиснуть на поршень і переміщують його. За рахунок передачі механічного зусилля відбувається обертальний рух колінвалу.
- Випуск - відпрацьовані гази виводяться в атмосферу через клапани. Попередньо вони очищаються і охолоджуються у випускній системі.
З огляду на принцип роботи ДВЗ, ККД у моторів перебуває на рівні 40%. Це зумовлено тим, що коли один циліндр виконує робочий хід, інші відповідають за решту тактів. Це пов'язано з особливостями конструкції вузла: якби робочі цикли виконувалися одночасно, силовий агрегат не зміг би функціонувати рівномірно.
Де використовуються двигуни внутрішнього згоряння
Дізнавшись, як працює бензиновий двигун внутрішнього згоряння, фахівці почали застосовувати його як основний вузол у всіляких видах транспортних засобів. Сьогодні цей механізм застосовується не тільки в легкових і вантажних автомобілях, а й у мопедах, квадроциклах, човнах, суднах, теплоходах, гелікоптерах і багатьох інших.
Зауважимо, що мотори також використовуються в різних бензоінструментах: бензопилах, газонокосарках, тримерах, кутових шліфувальних машинах тощо. Окремої згадки заслуговує той факт, що ДВЗ знайшли широке застосування в автономних і пересувних електростанціях, генераторах, компресорах та іншому обладнанні.
Сьогодні значно розширився перелік того, які є види двигунів внутрішнього згоряння. Виокремимо найпоширеніші та найпоширеніші з них:
- Поршневі - найпоширеніші механізми. Принцип їх функціонування ми описали вище.
- Карбюраторні - перед подачею в циліндри горюча суміш утворюється безпосередньо в карбюраторі.
- Інжекторні - пальне впорскується в колектор через форсунки.
- Дизельні - на відміну від бензинових ДВЗ, суміш запалюється за рахунок високої температури. Тобто в таких агрегатах не застосовуються свічки запалювання.
- Роторні - енергія трансформується завдяки обертанню ротора газами.
- Газотурбінні - газова турбіна приводить у дію нагнітач. Цей вузол стискає повітря безпосередньо перед займанням суміші.
Будова двигуна внутрішнього згоряння: переваги вузла
Якщо не розглядати конструктивні особливості кожного силового агрегату окремо, всі механізми характеризуються низкою переваг. Саме вони визначають широке застосування цих вузлів:
- автономність;
- порівняно невисока вартість;
- багатопаливність - існують механізми, що працюють на бензині, дизелі та газі;
- високий ступінь надійності вузла;
- невибагливість у роботі;
- відносна простота обслуговування.
Найважливіше питання - яка температура в двигуні внутрішнього згоряння, оскільки будь-який мотор вразливий до перегріву. Через неправильне охолодження вузол не буде правильно функціонувати, може в будь-який момент вийти з ладу. Щоб цього не сталося, потрібно своєчасно ремонтувати ДВЗ.
Якщо мова про автомобілі, ви завжди можете записатися на обслуговування в наш автосервіс: механіки Oiler перевірять двигун і полагодять його, якщо це буде потрібно. Записатися на обслуговування можна на нашому сайті або за контактними телефонами.
