1. Класифікація бензинових двигунів [ правити ]
2. Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння [ правити ]
3. Робочий цикл двотактного двигуна [ правити ]
4. Переваги та недоліки 4-тактних і 2-тактних двигунів [ правити ]
5. Переваги двотактних двигунів [ правити ]
6. Карбюраторні і інжекторні двигуни [ правити ]
7. Основні допоміжні системи бензинового двигуна [ правити ]
8. Системи, загальні для більшості типів двигунів [ правити ]

Бензинові двигуни - це клас двигунів внутрішнього згоряння , В циліндрах яких заздалегідь стисла топливовоздушная суміш підпалюється електричною іскрою. Управління потужністю в даному типі двигунів виробляється, як правило, регулюванням потоку повітря, що входить в двигун, за допомогою дросельної заслінки .

Класифікація бензинових двигунів [ правити ]

• За способом сумішоутворення - двигуни із зовнішнім сумішоутворенням, у яких горюча суміш готується поза циліндрів (карбюраторні і газові), і двигуни з внутрішнім сумішоутворенням (робоча суміш утворюється всередині циліндрів) - двигуни з безпосереднім уприскуванням;
• За способом здійснення робочого циклу - чотиритактні і двотактні. Двотактні двигуни мають більшу потужність на одиницю об'єму, однак меншим ККД . Тому двотактні двигуни застосовуються там, де дуже важливі невеликі розміри, але щодо неважлива паливна економічність, наприклад, на мотоциклах , Невеликих моторних човнах, бензопилах і моторизований інструментах. Чотиритактні ж двигуни встановлюються на абсолютну більшість інших транспортних засобів . Слід зауважити, що дизелі також можуть бути чотиритактними або двотактними; двотактні дизелі позбавлені багатьох недоліків бензинових двотактних двигунів, однак застосовуються в основному на великих судах (Рідше на тепловозах і вантажівках ) .;
• За кількістю циліндрів - одноциліндрові, двоциліндрові і багатоциліндрові;
• По розташуванню циліндрів - двигуни з вертикальним або похилим розташуванням циліндрів в один ряд, V-подібні з розташуванням циліндрів під кутом (при розташуванні циліндрів під кутом 180 двигун називається двигуном з протилежними циліндрами, або оппозітним);
• За способом охолодження - на двигуни з рідинним або повітряним охолодженням;
• По виду застосовуваного палива - бензинові і багатопаливних [1];
• За ступенем стиснення. Залежно від ступеня стиснення розрізняють двигуни високого (E = 12 ... 18) і низького (E = 4 ... 9) стиснення;
• За способом наповнення циліндра свіжим зарядом: двигуни без наддуву , У яких впускання повітря або горючої суміші здійснюється за рахунок розрядження в циліндрі при всмоктуючому ході поршня; двигуни з наддувом, у яких впускання повітря або горючої суміші в робочий циліндр відбувається під тиском , створюваним турбокомпресором , З метою збільшення заряду повітря і отримання підвищеної потужності і ККД двигуна;
• За частотою обертання: тихохідні, підвищеної частоти обертання, швидкохідні;
• За призначенням розрізняють двигуни стаціонарні, автотракторні, суднові, тепловозні, авіаційні та ін.
• Практично не вживаються види моторів - роторно-поршневі Ванкеля, з зовнішнім згорянням Стірлінга і т.д..

Бензинові двигуни відрізняються також за способом приготування робочої суміші. В даний час існують карбюраторні і інжекторні бензинові двигуни, причому карбюраторні вже практично витіснені інжекторними .

Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння [ правити ]

Робочий цикл чотиритактного двигуна [ правити ]

Чотиритактний двигун внутрішнього згоряння

Як випливає з назви, робочий цикл чотиритактного двигуна складається з чотирьох основних етапів - тактів.

Протягом цього такту поршень опускається з верхньої мертвої точки (ВМТ) в нижню мертву точку (НМТ). При цьому кулачки распредвала відкривають впускний клапан, і через цей клапан в циліндр засмоктується свіжа паливно-повітряна суміш. 2. Стиснення. Поршень йде з НМТ у ВМТ, стискаючи робочу суміш. При цьому значно зростає температура суміші. Ставлення робочого об'єму циліндра в НМТ і обсягу камери згоряння в ВМТ називається ступенем стиснення . Ступінь стиснення - дуже важливий параметр, як правило, чим вона більша, тим більше паливна економічність двигуна. Однак, для двигуна з більшим ступенем стиснення потрібно паливо з великим октановим числом , Яке дорожче. 3. Від згоряння і розширення (робочий хід поршня). Незадовго до кінця циклу стиснення топливовоздушная суміш підпалюється іскрою від свічки запалювання . Під час шляху поршня з ВМТ в НМТ паливо згорає, і під дією тепла згорілого палива робоча суміш розширюється, штовхаючи поршень. Ступінь «недоворота» колінчастого вала двигуна до ВМТ при підпалюванні суміші називається кутом випередження запалювання . Випередження запалювання необхідно для того, щоб згоряння палива встигло повністю закінчиться до моменту досягнення поршнем НМТ, тобто для найбільш ефективної роботи двигуна. Згоряння палива займає практично фіксований час, тому для підвищення ефективності двигуна потрібно збільшувати кут випередження запалювання при підвищенні оборотів. У старих двигунах ця регулювання проводилася механічним пристроєм ( відцентровим і вакуумним регулятором впливає на переривник ). У більш сучасних двигунах для регулювання кута випередження запалювання використовують електроніку. 4. Випуск. Після НМТ робочого циклу відкривається випускний клапан, і рухається вгору поршень витісняє відпрацьовані гази з циліндра двигуна. При досягненні поршнем ВМТ випускний клапан закривається і цикл починається спочатку.

Необхідно також пам'ятати, що наступний процес (наприклад, впуск), необов'язково повинні починатися в той момент, коли закінчиться попередній (наприклад, випуск). Такий стан, коли відкриті відразу обидва клапана (впускний і випускний), називається перекриттям клапанів.

Робочий цикл двотактного двигуна [ правити ]

У двотактному двигуні робочий цикл повністю відбувається протягом одного обороту колінчастого валу. При цьому від циклу чотиритактного двигуна залишається тільки стиснення і розширення. Впуск і випуск замінюються продувкою циліндра поблизу НМТ поршня, при якій свіжа робоча суміш витісняє відпрацьовані гази з циліндра.

Більш детально цикл двигуна влаштований таким чином: коли поршень йде вгору, відбувається стиснення робочої суміші в циліндрі. Одночасно, що рухається вгору поршень створює розрідження в кривошипно камері. Під дією цього розрідження відкривається клапан впускного колектора і свіжа порція паливо-повітряної суміші (як правило, з добавкою масла ) Засмоктується в кривошипну камеру. При русі поршня вниз тиск в кривошипно камері підвищується і клапан закривається. Підпал, згоряння і розширення робочої суміші відбуваються так само, як і в чотиритактний двигун. Однак, при русі поршня вниз, приблизно за 60 ° до НМТ відкривається випускне вікно (в сенсі, поршень перестає перекривати випускне вікно). Вихлопні гази (мають ще великий тиск) спрямовуються через це вікно в випускний колектор. Через деякий час поршень відкриває також впускний вікно, розташоване з боку впускного колектора. Свіжа суміш, виштовхується з кривошипно камери йде вниз поршнем, потрапляє в робочий об'єм циліндра і остаточно витісняє з нього відпрацьовані гази. При цьому частина робочої суміші може викидатися в випускний колектор. При русі поршня вгору частина свіжої суміші виштовхнутою з випускного колектора засмоктується назад в кривошипну камеру.

Можна помітити, що двотактний двигун при тому ж обсязі циліндра, повинен мати майже в два рази більшу потужність. Однак повністю ця перевага не реалізується, через недостатню ефективність продувки в порівнянні з нормальним впусканням і випуском. Потужність двотактного двигуна того ж літражу, що і чотиритактний більше в 1,5 - 1,8 рази.

Важлива перевага двотактних двигунів - відсутність громіздкої системи клапанів і розподільного вала.

Переваги та недоліки 4-тактних і 2-тактних двигунів [ правити ]

Переваги чотиритактних двигунів [ правити ]

Переваги двотактних двигунів [ правити ]

• Відсутність громіздких систем змащення і газорозподілу у двотактних варіантів.
• Велика потужність в перерахунку на 1 літр робочого об'єму.
• Простіше і дешевше у виготовленні.

Див. також: «Два такту і чотири. У чому відмінності? »

Карбюраторні і інжекторні двигуни [ правити ]

У карбюраторних двигунах процес приготування суміші бензину з повітрям відбувається в карбюраторі - спеціальному пристрої, в якому паливо змішується з потоком повітря за рахунок аеродинамічних сил, що викликаються енергією потоку повітря, засмоктується двигуном.

В інжекторних двигунах впорскування палива в повітряний потік здійснюють спеціальні форсунки , До яких паливо подається під тиском, а дозування здійснюється електронним блоком управління - подачею імпульсу струму, що відкриває форсунку або ж, в старіших двигунах, спеціальної механічної системою.

Перехід від класичних карбюраторних двигунів до інжекторам стався в основному через зростання вимог до чистоти вихлопу (випускних газів), та встановлення сучасних нейтралізаторів вихлопних газів ( каталітичних конвертерів або просто каталізаторів). Саме система уприскування палива, контрольована програмою блоку управління, здатна забезпечити сталість складу вихлопних газів, що йдуть в каталізатор. Сталість ж складу необхідно для нормальної роботи каталізатора, так як сучасний каталізатор здатний працювати лише у вузькому діапазоні даного складу, і вимагає строго певного вмісту кисню. Саме тому в тих системах управління, де встановлений каталізатор, обов'язковим елементом є лямбда-зонд , Він же кисневий датчик. Завдяки лямбда-зонду система управління, постійно аналізуючи вміст кисню у вихлопних газах, підтримує точне співвідношення кисню, недоокислених продуктів згоряння палива, і оксидів азоту , Яке здатний знешкодити каталізатор. Справа в тому, що сучасний каталізатор змушений не тільки окисляти в повному обсязі згорілі в двигуні залишки вуглеводнів і чадний газ , А й відновлювати оксиди азоту, а це - процес, що йде абсолютно в іншому (з точки зору хімії) напрямку. Бажано також ще раз окисляти остаточно весь потік газів. Це можливо лише в межах так званого «каталітичного вікна», тобто вузького діапазону співвідношення палива і повітря, коли каталізатор здатний виконати свої функції. Співвідношення палива і повітря в даному випадку становить приблизно 1: 14,7 за вагою (залежить також від співвідношення С до Н в Безіна), і утримується в коридорі приблизно плюс-мінус 5%. Так як однієї з найважчих завдань є утримання нормативів по оксиду азоту, додатково необхідно знижувати інтенсивність їх синтезу в камері згоряння. Робиться це в основному зниженням температури процесу горіння за допомогою додавання певної кількості вихлопних газів в камеру згоряння на деяких критичних режимах ( Система рециркуляції вихлопних газів ).

Основні допоміжні системи бензинового двигуна [ правити ]

Системи, специфічні для бензинових двигунів [ правити ]

Системи, загальні для більшості типів двигунів [ правити ]

• Система охолодження
• Система випуску відпрацьованих газів. Включає випускний колектор, каталітичний конвертер (На сучасних машинах), і глушник .
• Система змазки
• система запуску двигуна . Для приготування двигуна до роботи необхідно провести хоча б один оборот колінчастого валу, для того, щоб в одному з циліндрів відбулися такти впуску і стиснення. Для запуску чотиритактного двигуна зазвичай застосовується спеціальний електромотор - стартер , Що працює від акумулятора . Для запуску малопотужних двотактних бензинових двигунів можна застосовувати мускульну силу людини, наприклад так працює кікстартер в мотоциклі.