Як працює бензиновий двигун? Ключові фази та компоненти

Кожен день ми беремо автомобіль, щоб поїхати на роботу, по дорученнях або просто насолоджуватися водінням, але ми можемо не знати як працює бензиновий двигун і що це таке, що створює його рух, незалежно від вашого типу.

Чотиритактний бензиновий двигун має, як випливає з назви, чотири фази роботи. Це: впуск, компресія, потужність і випуск. Кожен з них відповідає ходу поршня або, що те ж саме, півоберту колінчастого вала і здійснюється всередині блок двигуна.

Операційні фази

Фаза всмоктування: вхід повітря та палива

На початку фази в допуск, поршень знаходиться у верхній частині циліндра, яка називається ВМТ (верхня мертва точка). У цей час впускні клапани відкриті і поршень опускається в нижню частину циліндра, bdc (нижня мертва точка). Під час опускання поршня всередині циліндра утворюється поглиблення, яке втягує повітряно-паливну суміш. Тобто «всмоктує повітря», наче шприц.

При pmi впускні клапани закриваються, і паливно-повітряна суміш залишається всередині циліндра. До речі, це суміш цих двох компонентів, тому що паливо не горіло б, якби в повітрі не було кисню. По-науковому це називається паливо до бензину і окислюючий до кисню, який надходить разом з ним.

Фаза стиснення: повітря і паливо стискаються

Друга фаза, стиснення, поршень знову піднімається до ВМТ, стиснення всієї суміші всередині циліндра, що також спричиняє його нагрівання. Тиск всередині циліндра може досягати приблизно 15 бар при температурі близько 450º C, досягаючи більш однорідної суміші. На цьому етапі колінчастий вал повернувся ще на півоберта.

Цікавим фактом є те, що чим більше суміш може бути стиснута, тим більше буде використано вибух, який відбудеться негайно. це називається ступінь стиснення двигуна, який зазвичай вимірюється в пропорціях як 10 1, 11 1, 12 1, 14 1…. Що означає не що інше, як об’єм, який суміш займає перед стисненням, і об’єм, який він займає в кінці фази стиснення. Рекомендуємо статтю ступінь стиснення двигуна, щоб краще зрозуміти цей фактор.

Однак з ним потрібно бути обережним не викликати неконтрольованого самозаймання, тому що це може пошкодити двигун. Що відбувається, коли суміш надто сильно стискається, коли всередині занадто висока температура камери згоряння або поєднання обох обставин. Якщо ви хочете зрозуміти останнє, перегляньте допис про Самозаймання, детонація і стукіт шатуна.

Фаза вибуху: починаємо працювати…

У цій фазі поршень знаходиться у ВМТ зі всією стиснутою сумішшю. Саме тут від свічки запалювання (у бензинових двигунах) вискакує іскра, запалюючи суміш повітря та палива. В результаті відбувається вибух. швидко розширює згорілі гази і штовхає поршень до pmi. Це фаза роботи двигуна, оскільки поршень отримує великий імпульс із вибухом, щоб передати його на колінчастий вал. Під час цієї фази колінчастий вал обертається ще на півоберта.

Слід зазначити дуже важливу проблему в двигунах внутрішнього згоряння. Цей опис фаз є спрощеним щоб зрозуміти, як працює бензиновий двигун, але у фазі вибуху ми на мить пропустимо це спрощення. Як ми вже говорили вам, вибух швидко розширюється, щоб штовхнути поршень.

Однак ця швидкість не так велика для швидкості, з якою іноді рухається двигун. Отже, є випередження запалювання, тобто початок вибуху, поки суміш ще стискається. Таким чином він згорає швидше, а найбільш вигідна частина вибуху збігається з опусканням поршня. Тобто фаза вибуху та фаза стиснення «на мить співіснують» на користь використання палива. Якщо ви хочете отримати більш детальне пояснення цього процесу, рекомендуємо статтю Що таке випередження запалювання?

Фаза вихлопу: гази залишають камеру згоряння

Нарешті ми підійшли до етапу бігти. При цьому поршень знаходиться в PMI і відкриваються випускні клапани, де вихлопні гази швидко відводяться. Це відбувається тому, що поршень повертається до ВМТ, виштовхуючи їх зсередини циліндра. Коли поршень знаходиться у ВМТ, клапани закриваються. Під час фази вихлопу колінчастий вал повертається ще на півоберта, завершуючи 4 фази роботи бензинового двигуна.

Як бачите, поршень знову в ВМТ, готовий знову почати етап вступу. Таким чином, двигун повторюватиме весь цей процес, доки ми його увімкнемо.

Додаткові запитання, щоб дізнатися, як працює бензиновий двигун

колінчастий вал

Про це вже кілька разів згадувалося на етапах чотиритактного двигуна, і ви могли побачити його в дії на відео на початку. Його функція полягає в тому, що перетворювати лінійний рух поршнів в колі який ми будемо використовувати для переміщення автомобіля. Найкращою аналогією є велосипедист, який крутить педалі, щоб пересуватися на велосипеді. Якщо придивитися до руху двигуна, то саме це робить кожен з поршнів при обертанні колінчастого вала: «педаль".

Якщо ви хочете глибше розібратися в цій частині двигуна, рекомендуємо статті робота колінчастого вала y Поршень: що це, з чого складається, ціна... Ви побачите, що робота двигуна простіша, ніж здається.

Розподіл двигуна

Як ви вже могли помітити, в двигуні є елементи, які вимагають ідеальної координації. Наприклад: що клапани відкриваються, щоб впустити суміш, коли поршень опускається (фаза впуску), або закриваються, коли поршень піднімається (фаза стиснення). За цю координацію відповідає система розподілу двигуна, яка є серією елементів, які з’єднують кожен компонент через колеса, ремені, розподільні вали тощо.

Зокрема, основною частиною системи розподілу в найпоширеніших сьогодні двигунах є зубчастий ремінь або ланцюг. Вона відповідає за передачу черги колінчастий вал до Розподільні вали які відкривають і закривають клапани. Таким чином вони роблять це в потрібний час, а не в інший. Дефект, який може бути фатальним для двигуна.

Якщо ви не знаєте цих компонентів, ви можете побачити, як вони виглядають і як вони працюють у статтях: розподільний вал y ремінь ГРМ. Крім того, якщо ви хочете трохи більше поглибити тему, ми також рекомендуємо статтю про види розподілу в діючих двигунах. Це допоможе вам краще зрозуміти, як працює бензиновий двигун. Не всі двигуни однакові, навіть якщо вони керуються однаковими основними принципами роботи.

Зображення – Марко Бернардіні, Метт