Как работи двигателят с вътрешно горене?

Двигателят с вътрешно горене е едно от онези изобретения, които коренно промениха живота ни — хората успяха да преминат от конски вагони към бързи и мощни автомобили.

Първите ICE имаха ниска мощност и ефективността дори не достигаше десет процента, но неуморните изобретатели — Леноар, Ото, Даймлер, Майбах, Дизел, Бенц и много други — донесоха нещо ново, благодарение на което имената на мнозина са увековечени в имената на известни автомобилни компании.

ДВЗ са изминали дълъг път на развитие от опушени и често счупващи се примитивни двигатели до свръхмодерни би-турбо двигатели, но принципът на тяхната работа остава същият — топлината от изгарянето на горивото се превръща в механична енергия.

Името "двигател с вътрешно горене" се използва, тъй като горивото се изгаря в средата на двигателя, а не външно, както при двигателите с външно горене — парни турбини и парни машини.

Благодарение на това двигателите с вътрешно горене получиха много положителни характеристики:

  • те са станали много по-леки и по-икономични;
  • стана възможно да се отървете от допълнителни агрегати за пренос на енергия на горене на гориво или пара към работните части на двигателя;
  • горивото за двигатели с вътрешно горене има посочените параметри и ви позволява да получите много повече енергия, която може да се превърне в полезна работа.

ICE устройство

Независимо с какво гориво работи двигателят — бензин, дизел, пропан-бутан или еко-гориво на основата на растителни масла — основният активен елемент е буталото, което се намира вътре в цилиндъра. Буталото е като обърната метална чаша (сравнението с чаша за уиски с плоско дебело дъно и прави стени е по-подходящо), а цилиндърът е като малко парче тръба, вътре в което буталото отива.

В горната плоска част на буталото има горивна камера — кръгла вдлъбнатина, в нея гориво-въздушната смес влиза и детонира тук, привеждайки буталото в движение. Това движение се предава на коляновия вал посредством свързващи щанги. Горната част на свързващите щанги е прикрепена към буталото с помощта на бутален болт, който се избутва в два отвора отстрани на буталото, а долната част — към шайбата на шатуна на коляновия вал.

Първите ICE имаха само едно бутало, но това беше достатъчно, за да развие мощност от няколко десетки конски сили.

В днешно време се използват и двигатели с едно бутало, например стартови двигатели за трактори, които действат като стартер. Най-често срещаните обаче са 2, 3, 4, 6 и 8-цилиндрови двигатели, въпреки че се предлагат двигатели с 16 или повече цилиндъра.

Как работи двигателят с вътрешно горене?

Буталата и цилиндрите са разположени в цилиндровия блок. От това как са разположени цилиндрите един спрямо друг и към други елементи на двигателя се различават няколко типа двигатели с вътрешно горене:

  • редови — цилиндрите са разположени в един ред;
  • V-образна — цилиндрите са разположени един срещу друг под ъгъл, в разрез наподобяват буквата "V";
  • U-образна форма — два взаимосвързани редови двигателя;
  • Х-образна — двигатели с вътрешно горене с двойни V-образни блокове;
  • противоположно — ъгълът между блоковете на цилиндрите е 180 градуса;
  • W-образна 12-цилиндрова — три или четири реда цилиндри, монтирани във формата на буквата „W“;
  • радиални двигатели — използвани в авиацията, буталата са разположени в радиални греди около коляновия вал.

Важен елемент на двигателя е коляновият вал, към който се предава възвратно-постъпателното движение на буталото, коляновият вал го превръща във въртене.

Как работи двигателят с вътрешно горене?
Как работи двигателят с вътрешно горене?

Когато оборотите на двигателя се показват на оборотомера, това е точно броят на въртенията на коляновия вал в минута, тоест дори при най-ниската скорост той се върти със скорост от 2000 оборота в минута. От една страна, коляновият вал е свързан към маховика, от който въртенето се подава през съединителя към скоростната кутия, от друга страна, ролката на коляновия вал е свързана към генератора и механизма за разпределение на газ чрез ремъчно предаване. В по-модерните автомобили ролката на коляновия вал е свързана и с ролките на климатика и сервоуправлението.

Горивото се подава към двигателя чрез карбуратор или инжектор. Двигателите с вътрешно горене с карбуратор вече надживяват своите несъвършенства в дизайна. В такива двигатели с вътрешно горене има непрекъснат поток бензин през карбуратора, след което горивото се смесва във всмукателния колектор и се подава в горивните камери на буталата, където се детонира под действието на запалителната искра.

При двигателите с директно впръскване горивото се смесва с въздуха в цилиндричния блок, където се подава искра от запалителната свещ.

Механизмът за разпределение на газ е отговорен за координираната работа на клапанната система. Всмукателните клапани осигуряват своевременното подаване на въздушно-горивната смес, а изпускателните клапани са отговорни за отстраняването на продуктите от горенето. Както писахме по-рано, такава система се използва при четиритактови двигатели, докато при двутактовите двигатели няма нужда от клапани.

Това видео показва как работи двигателят с вътрешно горене, какви функции изпълнява и как го прави.

Четиритактово устройство с двигател с вътрешно горене

Подобен...