Общее устройство и принцип действия двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложный агрегат, состоящий из ряда механизмов и систем различного назначения, обеспечивающих работу двигателя.

Общее устройство четырехтактного, карбюраторного, четырехцилиндрового с рядным вертикальным расположением цилиндров и верхним расположением распределительного вала двигателя внутреннего сгорания представлено на рис.1.1.

Основными частями двигателя внутреннего сгорания являются кривошипно-шатунный механизм (1), предназначенный для восприятия давления газов и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала; механизм газораспределения (2), который служит для своевременного открытия и закрытия клапанов при впуске в цилиндр горючей смеси и выпуске отработанных газов; а также система питания (5), предназначенная для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндрам (карбюраторный двигатель) или для подвода топлива и воздуха (дизель); система зажигания (8), которая служит для обеспечения воспламенения сжатой в цилиндре рабочей смеси (только в карбюраторных двигателях); система охлаждения (7), предназначенная для охлаждения двигателя; система смазки (6), которая служит для подвода масла к трущимся деталям двигателя и его очистки; система пуска, предназначенная для пуска двигателя.

В легко доступной зоне крепятся все узлы двигателя, требующие обслуживания при эксплуатации автомобиля. Сверху расположены воздушный фильтр и датчик-распределитель зажигания. Слева размешены свечи зажигания и щуп указателя уровня масла. Топливный насос установлен вверху, но с правой стороны двигателя (задней, если смотреть по ходу движения автомобиля), что уменьшает опасность возникновения пожаров при аварии из-за повреждения топливопроводов.

Верхняя часть картера и цилиндры двигателя объединены вместе и представляют собой единую отливку — блок цилиндров. В результате этого обеспечиваются прочность, жесткость и компактность конструкции. Под блоком цилиндров находится стальной штампованный поддон картера, который одновременно служит емкостью для масла. Между поддоном и блоком цилиндров находится прокладка из пробко-резиновой смеси. На блок цилиндров устанавливается общая для четырех цилиндров алюминиевая головка цилиндров. В головке находятся камеры сгорания, клапанный механизм и газовые каналы. Между блоком цилиндров и головкой расположена уплотнительная металло-асбестовая прокладка. На головке цилиндров установлен распределительный вал, который приводит в действие по одному впускному и одному выпускному клапану. Верхнее расположение распределительного вала уменьшает массу возвратно-поступательно движущихся деталей и тем самым обеспечивает высокую надежность работы механизма газораспределения при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Коленчатый вал (3) специальным зубчатым ремнем с эксцентриковым роликовым натяжителем приводит во вращение распределительный вал. Достоинствами такого привода являются простота конструкции, снижение шумности двигателя и меньшая масса по сравнению с другими видами передач. Ременный привод закрыт спереди пластмассовой, а сзади — стальной крышками.

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.2.

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла. Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8). Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала. Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше). Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.

Дизельные двигатели. Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна. Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.