Строение двигателя

Машина едет за счёт вращения колёс, имеющих сцепление с дорогой. Колёса вращаются за счёт трансмиссии, передающей на них крутящий момент от двигателя. А вот этот самый крутящий момент является продуктом преобразования энергии сжигания топлива в механическую работу, для чего собственно и предназначен двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

В славное семейство ДВС входят роторные, газотурбинные и поршневые двигатели. Именно последние находятся под капотом львиной доли автомобилей для частной и коммерческой эксплуатации. О них и поговорим и рассмотрим схемы в разрезе далее.

Устройство двигателя

Итак, поршневой ДВС является сердцем большинства современных легковушек и включает в себя обязательный джентльменский набор из корпуса, двух механизмов и семи систем. Посмотрите одну из схем устройства двигателя в разрезе:

Корпус связывает в единое целое головку блока цилиндров, в которой находятся основные элементы газораспределительного механизма (ГРМ). Функция ГРМ - обеспечивать своевременную подачу топливо-воздушной смеси (воздуха) и отвод отработанных газов. ГРМ приводится в действие посредством цепи или ремня от зубчатого венца маховика коленвала, являющегося частью кривошипно-шатунного механизма, преобразующего возвратно-поступательные движения поршней в тот самый крутящий момент, который снимается с коленчатого вала и через трансмиссию передается колёсам.

Системы Двигателя (ДВС) на схеме в разрезе

• Впускная. Горючее не сможет воспламениться без доступа кислорода, и именно впускная система обеспечивает забор, фильтрацию и подачу в нужном объёме воздуха в двигатель.
• Топливная обеспечивает питание мотора. Для современных двигателей в качестве горючего используются бензин, ДТ, биотопливо, водород, как перспективное топливо, сводящее к минимуму отрицательное воздействие на окружающую среду.
• Зажигание обеспечивает воспламенение рабочей смеси. В дизельных двигателях происходит её самовоспламенение.
• Смазка для циркуляции моторного масла, снижающего трение между движущимися частями, создающего защитные плёнки на рабочих поверхностях и нивелирующего негативные эффекты от металлической микро стружки, продуктов сгорания и других вредных факторов работы мотора.
• Охлаждение. Наиболее распространённым является охлаждение ДВС путём принудительной циркуляции антифризов, на худой конец - воды. Есть примеры и воздушного охлаждения мотора, такие как канувший в лету “Запорожец” и широко известный в узких кругах “Porsche 911”.
• Выпускная система отводит от двигателя продукты сгорания, их частичную нейтрализацию и выброс в атмосферу.
• Управление двигателем - это совокупность датчиков и электронных элементов управления остальными системами, завязанная в современных машинах на бортовой компьютер.

Как выглядит схема ДВС в разрезе:

Как работает двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Воспламенения рабочей смеси, состоящей из топлива, воздуха и остатков отработанных газов, происходит в момент максимального верхнего положения поршня, чем достигается наивысшая степень сжатия смеси. Тепловое расширение сгорающих газов толкает поршень вниз, что приводит к вращению коленчатого вала. Двум оборотам коленчатого вала, в четырёхтактном двигателе, соответствуют четыре этапа работы поршня в цилиндре. Для лучшего понимания, рассмотрите еще одну схему ДВС в разрезе:

Как видите на схеме в разрезе показаны: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Подробнее об этом далее.

• Впуск. Поршень идёт вниз. Топливно-воздушная смесь - это продукт совместной деятельности топливной и выпускной систем. В бензиновых двигателях с центральным и распределённым впрыском она образуется во впускном коллекторе. В бензиновых моторах с непосредственным впрыском и в дизелях, данная смесь образуется непосредственно в камере сгорания.
• Сжатие. Ход вверх. При закрытых впускных клапанах происходит смешивание и сжатие смеси до максимальных значений. Апофеозом этого процесса является принудительное или самовоспламенение смеси, знаменующее начало третьего такта.
• Рабочий ход. Поршень идёт вниз. Двигаясь к своей нижней точке, в паре с шатуном передают энергию расширения горящих газов коленвалу.
• Выпуск. Поршень идёт вверх. Через открывающиеся выпускные клапаны ГРМ, отработанные газы отводятся в выпускную систему, где глушатся, охлаждаются и очищаются перед выбросом в окружающую среду.

Стабильная, равномерная работа мотора достигается тем, что цилиндры не совпадают по фазам. Пока один цилиндр совершает полезную работу, в других идут подготовительные циклы, поэтому КПД двигателей внутреннего сгорания не высок (около 40%). Для повышения КПД ДВС и снижения вредных выбросов моторы турбируют, совершенствуют электронное управление рабочим циклом, делая более полным и эффективным сгорание топлива.

Схема цилиндра ДВС в разрезе:

Несколько важных моментов, связанных с устройством ДВС

При всём совершенстве современной электроники, на неё не стоит полагаться на все сто. Знание устройства и принципа работы мотора поможет даже новичку вовремя заметить тревожные симптомы, а значит избежать неприятных последствий поломок и затрат на их ликвидацию. О важности именно ручного контроля уровня масла в картере мы уже неоднократно писали в материалах.

На что ещё нужно обращать внимание?

Не так уж редки случаи растяжения цепи или разрыва приводного ремня ГРМ, особенно у авто с вторичного рынка. Последствия разрыва ремня ГРМ особенно печальны и дороги в устранении. Стоит следить за физическим состоянием ремня, и при появлении бахромы и других визуально определяемых следов его износа, менять на новый без всяких колебаний. Ослабление ремня или цепи привода ГРМ, проявляется в виде свистящих и гремящих звуков, а также определяется тактильно. Неполадки в головке блока цилиндров могут проявлять себя “пением сверчков” кулачкового привода клапанов. Полезно также следить за напором и характером выхлопных газов. Слегка прерывистый напор, с ритмичным чередованием усилений и ослаблений выхлопа, свидетельствует о нормальном рабочем цикле двигателя. Ослабленный и равномерный выхлоп, или “выстрелы” из выхлопной трубы, а также наличие в газах сажи, струйки топлива, и особенно - тосола, является показанием для вызова эвакуатора и скорейшего визита на СТО. Есть ряд ситуаций, когда допустима буксировка автомобиля или можно дотянуть до мастера своим ходом, но новичку не всегда просто определиться с предварительным диагнозом, поэтому лучше не рисковать. Деньги, уплаченные за эвакуацию - ничто, по сравнению с затратами на капитальный ремонт двигателя, или лечение “клина” в автоматических коробках передач.

Итак, мы рассказали и показали разные схемы двигателя в разрезе, надеемся, что информация была вам полезна. Здоровья вам и вашему автомобилю. Удачи на дорогах.