Устройство двигателя внутреннего сгорания: интерактивная схема

Интерактивная схема двигателя: кликайте по деталям, чтобы узнать их назначение и проверить свои знания.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловая машина, в которой химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу непосредственно внутри цилиндра двигателя. Наглядно изучить устройство двигателя вам поможет интерактивная схема, где каждая деталь кликабельна и содержит пояснения.

Поршень
Деталь цилиндрической формы, воспринимает давление газов и передаёт усилие через шатун на коленчатый вал.
Создайте такую же схему для своего учебника

Эта интерактивная схема — пример того, что вы можете сделать самостоятельно. Загрузите свою картинку, обведите кликабельные зоны — и готово

Узнать, как это сделать

Основные элементы двигателя#

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных частей:

Корпус двигателя

Объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

  • Цилиндр — рабочая камера, в которой движется поршень.
  • Поршень — деталь цилиндрической формы, воспринимающая давление газов и передающая усилие через шатун на коленчатый вал.
  • Поршневые кольца — обеспечивают герметичность рабочей полости цилиндра и отвод тепла от головки поршня.
  • Шатун — соединяет поршень с коленчатым валом.
  • Коленчатый вал — преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное.
  • Маховик — укреплён на валу и предназначен для уменьшения неравномерности вращения.

Газораспределительный механизм (ГРМ)

Обеспечивает своевременную подачу в цилиндры топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

  • Распределительный вал — управляет открытием и закрытием клапанов.
  • Впускной клапан — открывается для поступления горючей смеси в цилиндр.
  • Выпускной клапан — открывается для выхода отработавших газов.

Системы двигателя

  • Система питания — подаёт топливо и воздух для образования горючей смеси.
  • Система зажигания — осуществляет принудительное воспламенение смеси (в бензиновых двигателях).
  • Система смазки — снижает трение между сопряжёнными деталями.
  • Система охлаждения — отводит тепло от нагревающихся деталей двигателя.
Дополнительно

В зависимости от конструкции двигателя могут присутствовать и другие системы (например, турбонаддув, система рециркуляции отработавших газов и т.д.).

Принцип работы четырёхтактного двигателя#

Один рабочий цикл в четырёхтактном двигателе совершается за четыре хода поршня (такта), что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Такт — это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Такт Движение поршня Клапаны Что происходит Давление Температура
1. Впуск Вниз Впускной открыт, выпускной закрыт Поступление горючей смеси 0,8–0,9 кг/см² 45–105 °C
2. Сжатие Вверх Оба закрыты Сжатие смеси, в конце — воспламенение 9–15 кг/см² 325–525 °C
3. Рабочий ход Вниз Оба закрыты Сгорание, расширение газов — совершается работа 35–60 кг/см² 2025–2425 °C
4. Выпуск Вверх Выпускной открыт, впускной закрыт Выход отработавших газов 1–1,2 кг/см² 625–825 °C

После завершения четвёртого такта цикл повторяется: поршень снова идёт вниз, открывается впускной клапан, и процесс начинается заново.

Классификация двигателей внутреннего сгорания#

По числу тактов

  • Четырёхтактные — рабочий цикл за 4 хода поршня (2 оборота коленвала).
  • Двухтактные — рабочий цикл за 2 хода поршня (1 оборот коленвала).

По роду топлива

  • Жидкостные (бензин, дизельное топливо, керосин).
  • Газовые (природный газ, генераторный газ).

По способу воспламенения

  • Карбюраторные — воспламенение от электрической свечи.
  • Дизельные — воспламенение от сжатия (самовоспламенение).

По способу смесеобразования

  • С внешним смесеобразованием (карбюраторные) — смесь образуется вне цилиндра.
  • С внутренним смесеобразованием (дизели) — смесь образуется внутри цилиндра.

По способу охлаждения

  • Жидкостное охлаждение.
  • Воздушное охлаждение.

По числу цилиндров

  • Одноцилиндровые.
  • Многоцилиндровые (4-х, 6-ти, 8-и цилиндровые).

Особенности дизельного двигателя#

Дизельный двигатель — разновидность ДВС, в которой нет свечи зажигания. Топливо воспламеняется в воздухе, нагретом до высокой температуры благодаря быстрому сжатию. Впрыск топлива в цилиндр происходит под высоким давлением, и горючая смесь образуется непосредственно в цилиндре по мере впрыска.

Достоинства и недостатки ДВС#

Достоинства

  • Автономность и универсальность
  • Невысокая стоимость
  • Компактность и малая масса
  • Возможность быстрого запуска
  • Многотопливность

Недостатки

  • Высокий уровень шума
  • Токсичность отработавших газов
  • Невысокий ресурс
  • Низкий коэффициент полезного действия (КПД ~40–50%)

Контрольные вопросы#

  1. Почему двигатель называется внутреннего сгорания?
  2. Перечислите основные детали кривошипно-шатунного механизма.
  3. Какие четыре такта составляют рабочий цикл?
  4. Чем отличается дизельный двигатель от карбюраторного?
  5. Что происходит в цилиндре во время третьего такта?
  6. Почему в многоцилиндровых двигателях работа более плавная?
  7. Какие системы входят в устройство поршневого двигателя?

Материал подготовлен для урока по теме «Устройство двигателя внутреннего сгорания». Дополнительные интерактивные схемы и визуальные материалы доступны на сайте.

Похожие статьи

Комментарии (0)