- Види бензинових двигунів
- Пристрій бензо двигуна
- КЛАСИФІКАЦІЯ БЕНЗИНОВИХ ДВИГУНІВ
- ПРИНЦИП РОБОТИ чотиритактних двигунів
- ПРИНЦИП РОБОТИ ДВОТАКТНОГО ДВИГУНА
- Переваги та недоліки бензинового і дизельного двигуна
- Карбюраторні і інжекторні двигуни.
Бензиновий двигун - особливий вид поршневого ДВС (двигуна внутрішнього згоряння), в якому займання ТЗ (суміші палива і повітря) в циліндрах здійснюється примусово за допомогою електричної іскри, а в якості палива використовується бензин.
Види бензинових двигунів
Сучасні бензинові двигуни можна класифікувати по декількох категоріях.
- За кількістю циліндрів - з одним циліндром, двома циліндрами і декількома циліндрами.
- За розташуванням циліндрів:
- рядні двигуни (циліндри розташовані строго в ряд похилим або вертикальним способом);
- V-подібні двигуни (циліндри розташовані під кутом);
- W-подібні двигуни (циліндри розташовуються в чотири ряди під кутом з коленвалом)
- оппозітниє двигуни (циліндри розташовані під кутом 180 градусів)
- За способом отримання паливної суміші - інжекторні, карбюраторні.
- За типом мастила - роздільні (масло знаходиться тільки в картері), змішані (масло змішується з паливом).
- За методом охолодження - охолодження рідиною, охолодження повітрям.
- За типом циклів - двотактні, чотиритактні.
- За типом подачі повітряної суміші в циліндри - з наддувом, без наддуву.
Пристрій бензо двигуна
Бензиновий двигун відноситься до класу двигунів внутрішнього згоряння, в яких заздалегідь стисла топливовоздушная суміш в циліндрах підпалюється за допомогою іскри. Управління потужністю в такого роду двигунах відбувається за допомогою регулювання потоку повітря, що потрапляє в них, за допомогою дросельної заслінки.
Дросельна заслінка (дросель, дросельний клапан) - це пристрій, прохідний перетин якого значно менше перетину трубопроводу, що підводить. Це пристрій служить для регулювання кількості подаваного в камеру згоряння двигуна паливо-повітряної суміші.
Карбюраторних дросельна заслінка є одним з видів дроселя: її завдання полягає в регулюванні надходження горючої суміші в циліндр двигуна (рис. 13).
Тут робочим органом є пластина, закріплена на поворотній осі, яка поміщена в трубу, в якій протікає регульована середу. Цей механізм в просторіччі прийнято називати «газом».
Управління дроселем в автомобілі відбувається з місця водія, при цьому зазвичай передбачаються два можливих способу приводу: від руки важелем або кнопкою (такий спосіб використовується, наприклад, в автомобілях для інвалідів) або (що більш поширене) за допомогою педалі, натискається ногою водія.
Малюнок 13. Дроссельная заслінка
КЛАСИФІКАЦІЯ БЕНЗИНОВИХ ДВИГУНІВ
Існує певна класифікація бензинових двигунів за різними параметрами.
✓ За способом сумішоутворення. Існують двигуни із зовнішнім сумішоутворенням, в яких цей процес відбувається поза циліндра, і двигуни з внутрішнім сумішоутворенням, в яких процес відбувається відповідно всередині циліндра - це двигуни з безпосереднім уприскуванням.
✓ За способом здійснення робочого циклу виділяють двигуни чотиритактні і двотактні. І у тих, і у інших існують свої переваги і недоліки. Так, наприклад, двотактні двигуни мають більшу потужність на одиницю об'єму в порівнянні з четирехтактнимі, проте коефіцієнт корисної дії (ККД) у них нижче. Двотактні двигуни використовуються в основному там, де на першому місці стоїть проблема малого розміру двигуна, а не ефективність і висока потужність - в мотоциклах, невеликих автомобілях і т. Д. Чотиритактні двигуни більш поширені і використовуються в абсолютній більшості транспортних засобів.
✓ За кількістю циліндрів бувають одноциліндрові, двоциліндрові і багатоциліндрові двигуни.
✓ По розташуванню циліндрів виділяють двигуни з вертикальним або похилим розташуванням циліндрів в один ряд (так звані «рядні» двигуни); V-подібні з розташуванням циліндрів під кутом (якщо вони розташовані під кутом 180 °, то це двигун з протилежними циліндрами - опозитний двигун).
✓ За типом охолодження існують двигуни повітряного (в основному застарілі моделі) і рідинного охолодження.
✓ За типом мастила існують роздільний (коли масло знаходиться в картері) і змішаний (коли масло змішується з паливом) типи.
✓ За способом приготування робочої суміші. За цим параметром виділяються карбюраторні і інжекторні двигуни.
В даний час останні поступово витісняють перші.
ПРИНЦИП РОБОТИ чотиритактних двигунів
Як уже випливає із самої назви, робочий цикл чотиритактного двигуна грунтується на чотирьох етапах - тактах.
Першим з цих етапів є впуск. Він характеризується тим, що протягом цього такту відбувається опускання поршня з верхньої мертвої точки (ВМТ) в нижню мертву точку (НМТ).
Впуск відбувається за рахунок того, що кулачки розподільного вала відкривають впускний клапан, через який в циліндр засмоктується свіжа порція повітряно-паливної суміші (рис. 14).
Малюнок 14. Принцип роботи чотиритактного двигуна
Другим тактом є стиснення. На цьому етапі поршень, навпаки, проходить шлях з НМТ у ВМТ; при цьому робоча суміш, отримана на першому етапі, стискається. У цей момент відбувається різке підвищення температури робочої рідини. Найголовнішим параметром на даному етапі є ступінь стиснення. Важливість його визначається тим, що, чим вище ступінь стиснення, тим вище економічність двигуна. Варто однак підкреслити, що для двигуна з великим ступенем стиснення потрібно паливо з великим октановим числом, а воно завжди коштує дорожче.
На третьому етапі під час робочого ходу поршня відбувається згорання палива і розширення робочої суміші.
Під ступенем стиснення розуміється відношення робочого об'єму двигуна в НМТ до обсягу камери згоряння в ВМТ.
За допомогою іскри від свічки запалювання підпалюється топливовоздушная суміш, причому це відбувається незадовго до кінця циклу стиснення. В процесі проходження поршня з ВМТ в НМТ паливо згорає. Під впливом тепла, виробленого при згорянні палива, робоча суміш розширюється і штовхає поршень. Тут одним з найважливіших параметрів є кут випередження запалювання, під яким розуміється ступінь недоворота колінчастого вала до ВМТ в момент підпалу суміші. Справа в тому, що тиск газів має досягти максимальної величини саме в той момент, коли поршень знаходиться в ВМТ, для чого й необхідно випередження запалювання.
Для регулювання кута випередження в сучасних двигунах використовується електроніка, в той час як в старих зразках це відбувається за допомогою механіки.
В цілому все це призводить до поставленого завдання - максимально ефективному використанню згорілого палива. А з огляду на ту обставину, що згоряння палива займає практично фіксований час, то для підвищення ефективності двигуна необхідно збільшити кут випередження запалювання при підвищенні оборотів.
Випуск - четвертий такт. Робота на даному етапі відбувається наступним чином: після виходу робочого циклу з НМТ відкривається випускний клапан, в цей момент рухався вгору поршень виштовхує відпрацьовані гази з циліндра двигуна. При досягненні поршнем ВМТ випускний клапан закривається і цикл повторюється знову.
Однак варто мати на увазі, що для початку наступного процесу (наприклад, впуску) не обов'язково повинен бути повністю завершено попередній процес (наприклад, випуск).
Подібне становище, коли відкритими виявляються одночасно обидва клапана (впускний і випускний), називається перекриттям клапанів. Більш того, такий стан буває спеціально передбачено і може служити для кращого наповнення циліндрів горючою сумішшю і кращого очищення циліндрів від відпрацьованих газів.
До переваг чотиритактного двигуна можна віднести наступні характеристики: великий ресурс, велика (в порівнянні з іншими двигунами) економічність, більш чистий вихлоп, менший шум, до того ж не потрібно вихлопна система.
ПРИНЦИП РОБОТИ ДВОТАКТНОГО ДВИГУНА
На відміну від чотиритактного двигуна робочий цикл двотактного відбувається протягом одного обороту колінчастого валу.
З чотирьох тактів попереднього двигуна в даному випадку присутні тільки два - стиснення і розширення. Два інших циклу - впуск і випуск - замінені в такому двигуні процесом продування циліндра поблизу НМТ поршня. У цей момент свіжий струмінь робочої суміші витісняє відпрацьовані гази з циліндра.
Якщо зупинитися на цьому докладніше, то робочий цикл двотактного двигуна виглядає наступним чином.
У той час коли поршень рухається вгору, відбувається стиснення робочої суміші в циліндрі. Одночасно з цим поршень, що рухається вгору, створює розрідження в кривошипно камері (рис. 15).
Малюнок 15. Двотактний двигун: 1 - випускний клапан; 2 - форсунка; 3 - продувний насос; 4 - продувні (впускні) вікна
Під впливом створюваного розрідження клапан впускного колектора відкривається і свіжа порція паливо-повітряної суміші (зазвичай з додаванням олії) засмоктується в кривошипну камеру.
В ході руху поршня вниз підвищується тиск в кривошипно камері і клапан закривається. Сам же процес згоряння і розширення робочої суміші відбувається точно так само, як і в чотиритактному двигуні. Однак в останній момент руху поршня вниз відкривається так зване вікно впускний (т. Е. Поршень перестає перекривати його). Через це вікно вихлопні гази, все ще знаходяться під великим тиском, спрямовуються в випускний колектор. Через деякий час таким же чином поршень відкриває впускний вікно, яке розташоване з боку впускного колектив тора.
В цей час свіжа суміш виштовхується з кривошипно камери йде вниз поршнем і потрапляє в робочу камеру двигуна, де остаточно витісняє відпрацьовані гази. Частина робочої суміші при цьому викидається в випускний колектор. Під час руху поршня вгору частина свіжої суміші, яка була виштовхнута з випускного колектора, засмоктується назад в кривошипну камеру.
При однаковому обсязі циліндра двотактний двигун повинен мати майже в два рази більшу потужність, ніж чотиритактний. Однак це потенційне перевагу далеко не завжди можливо повністю реалізувати. Перш за все це ускладнюється недостатньою ефективністю продувки в порівнянні з нормальним впусканням і випуском. Але все-таки при однаковому літражі двотактний двигун могутніше в 1,5 або 1,8 рази.
Невід'ємне перевагу двотактного двигуна перед чотиритактним полягає в його компактних габаритах через відсутність громіздкої системи клапанів і розподільного вала. До переваг двотактного двигуна можна також віднести відсутність громіздких систем змащення і газорозподілу, велику потужність в перерахунку на 1 л робочого об'єму, простоту і дешевизну виготовлення.
Переваги та недоліки бензинового і дизельного двигуна
Якщо судити про переваги і недоліки бензинового і дизельного двигуна, то можна відразу сказати, що кожен з цих видів має свої плюси і мінуси, за якими не можна назвати один двигун кращий за інший. І тому вибір одного з варіанту двигуна залежить від конкретних потреб і переваг автолюбителя. Отже, розглянемо окремо основні плюси і мінуси кожного з двигунів: До основних плюсів бензинового двигуна щодо дизельного можна віднести більш зручну експлуатацію - не вимагає переходу на зимовий паливо, нижчий рівень шуму, більшу екологічність, а так само велику питому потужність обсягу, тобто досягнення більшої потужності при малих обсягах двигуна.
Міркуючи про плюси дизельного двигуна можна виділити його економічність, яка досягається за рахунок більш низької ціни на дизель, щодо бензину і більш низького споживання палива. Не можна не відзначити, що до плюсів двигуна цього виду можна віднести більш високий крутний момент, ніж у бензинового двигуна, що дуже корисно для вантажних автомобілів. А так же меншу пожежонебезпечність, завдяки тому, що дизельне паливо схильне меншої здатності до займання.
Карбюраторні і інжекторні двигуни.
Приготування горючої суміші в карбюраторних двигунах відбувається в спеціальному пристрої - карбюраторі, в якому здійснюється процес змішування палива з потоком повітря, за рахунок штучної конвекції, створюваної аеродинамічними силами потоку повітря, засмоктує двигуном.
В інжекторних двигунах процес сумішоутворення організований інакше. Паливо впорскується в повітряний потік, через спеціальні форсунки. Дозується подача палива електронним блоком управління, або (у більш старих автомобілях) механічною системою.
Перші інжекторні двигуни з'явилися в 1997 році. Їх впровадження сприяла корпорація OMC, яка випустила двигун, сконструйований з використанням технології FICHT. Ключовим фактором цієї технології було використання спеціальних інжекторів, які дозволяли вводити паливо відразу в камеру згоряння. Це революційне рішення, в купе з використанням сучасного бортового комп'ютера, зробило можливим точне дозування палива, при переміщенні поршня. У порожнину колінчастого вала впорскується чисте масло, без домішок палива. Завдяки новій технології конструкторам вдалося винайти двотактний двигун, що не поступався за економічністю карбюраторному чотирьохтактному двигуну, а також був компактним і легким.
Через нових стандартів на чистоту вихлопу, автомобільним виробникам довелося перейти від класичних карбюраторних двигунів до інжекторним, а також встановити сучасні нейтралізатори вихлопних газів. Для функціонування каталізатора необхідний постійний склад вихлопного газу, який підтримується системою впорскування палива. Обов'язковою складовою каталізатора є датчик вмісту кисню, завдяки якому відстежується точне співвідношення кисню, недоокислених продуктів згоряння палива та оксидів азоту, які зможе нейтралізувати каталізатор.