d-pravo.ru
Двигатель внутреннего сгорания – это основной источник энергии для большинства современных транспортных средств. Он преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию. Работа двигателя основана на последовательном выполнении четырех тактов, каждый из которых имеет свою специфическую функцию.
Первый такт – всасывание. В этот момент поршень находится внизу и впускает в патрубок цилиндра топливо-воздушную смесь. Всасывание происходит за счет разницы давлений внутри и вне цилиндра.
Второй такт – сжатие. Поршень движется вверх и сжимает полученную смесь. Сжатие происходит до максимального значения, чтобы впоследствии достигнув точки зажигания, топливо-воздушная смесь могла воспламениться.
Третий такт – рабочий. После зажигания топливо-воздушной смеси происходит взрыв и поршень двигается вниз, передавая механическую энергию к коленчатому валу. Коленчатый вал, в свою очередь, приводит в движение трансмиссию транспортного средства.
Четвертый такт – выпуск. Поршень движется вверх и удаляет отработавшие газы через выпускной клапан. Чистый воздух затем поступает обратно в цилиндр для начала нового такта.
Таким образом, четыре такта двигателя являются ключевыми этапами его работы. Они обеспечивают последовательное функционирование и превращение энергии, позволяя двигателю генерировать достаточную мощность для передвижения транспортного средства.
Такты работы двигателя:
1. Впускной такт
Впускной такт – это первый такт работы двигателя, во время которого открываются впускные клапаны, а выхлопные клапаны остаются закрытыми. При этом поршень опускается, создавая в цилиндре разрежение, и воздух или топливо-воздушная смесь втягиваются внутрь цилиндра с помощью вакуума, создаваемого впускным коллектором. Впускной такт необходим для заполнения цилиндра смесью, которая будет воспламеняться и расширяться во время следующих тактов.
2. Сжатие
Сжатие – второй такт работы двигателя. В данном такте поршень поднимается вверх, закрывая впускные и выпускные клапаны и создавая компрессию воздуха или топливо-воздушной смеси внутри цилиндра. Давление воздуха или смеси значительно повышается, а объем сокращается, приближаясь к максимальной компрессии. Сжатие необходимо для создания условий для последующего воспламенения смеси.
3. Рабочий такт (воспламенение и расширение)
Рабочий такт – третий такт работы двигателя. Во время данного такта поршень пересекает верхнюю мёртвую точку (ВМТ), воспламеняется смесь в цилиндре, и происходит взрыв. Взрыв приводит к удару поршня, который в свою очередь передает энергию от взрыва и движет его вниз. Это движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, который передает силу на приводную систему. Расширение горящей смеси способствует генерации мощности и работы двигателя.
4. Выпускной такт
Выпускной такт – последний такт работы двигателя. Во время данного такта уже открыты выпускные клапаны, впускные клапаны закрыты. Поршень поднимается, выталкивая отработавшие газы из цилиндра во впускной или выпускной системе. Газы превращаются в выбросы и покидают двигатель через систему выпуска.
Основные принципы
Работа четырехтактного двигателя основывается на нескольких принципах:
Впуск: Во время впуска в цилиндр подается горючая смесь воздуха и топлива. Для этого открывается впускной клапан, позволяя смеси проникнуть внутрь.
Сжатие: После впуска смесь сжимается в цилиндре, что способствует увеличению давления и температуры.
Рабочий ход: После сжатия, смесь зажигается с помощью свечи зажигания, вызывая взрыв и резкий рост давления. Это приводит к передаче энергии на поршень, который начинает двигаться вниз.
Выхлоп: При окончании рабочего хода, открывается выпускной клапан и отработанные газы выталкиваются из цилиндра.
Особенности принципиальной схемы: В двигателе присутствуют такие важные детали, как поршень, цилиндр, клапаны (впускной и выпускной), свеча зажигания и система впрыска топлива. Важным элементом является также система зажигания, которая отвечает за поджигание смеси, и система отвода отработанных газов.
Принципиальная схема
Двигатель внутреннего сгорания работает по принципу четырех тактов. В принципиальной схеме двигателя можно выделить следующие основные элементы:
- Цилиндр. В двигателе может быть один или несколько цилиндров, в которых происходит процесс сгорания топлива.
- Поршень. Поршень совершает движение внутри цилиндра под действием взрыва смеси топлива и воздуха, переводя его энергию в механическую.
- Клапаны. Клапаны управляют подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр и выпуском выхлопных газов.
- Система зажигания. Система зажигания отвечает за создание и поддержание воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре.
- Топливная система. Топливная система обеспечивает подачу топлива в цилиндр и регулирует пропорции смеси.
- Система выпуска отработавших газов. Система выпуска отработавших газов отводит выхлопные газы из цилиндра.
- Система смазки. Система смазки обеспечивает смазку движущихся частей двигателя для уменьшения трения.
Все эти элементы взаимодействуют между собой внутри двигателя, создавая цикл работы, состоящий из четырех тактов: впускного, сжатия, рабочего и выпускного. Каждый такт имеет свои характеристики и выполняет определенные функции, что позволяет двигателю эффективно работать и обеспечивать необходимую мощность.
Процесс сжатия смеси
В процессе работы двигателя внутреннего сгорания с процессом сжатия смеси происходит в цилиндре после впрыска топлива и перед его воспламенением. Когда поршень поднимается, смесь воздуха и топлива сжимается, что приводит к повышению давления и температуры в цилиндре.
Сжатие смеси имеет несколько основных целей. Во-первых, сжатие повышает эффективность сгорания смеси внутри цилиндра, что приводит к более полному извлечению энергии из топлива. Во-вторых, сжатие подготавливает смесь к воспламенению, создавая оптимальные условия для образования и распространения пламени на всех этапах двигателя.
Однако, сжатие также может быть источником проблем. Высокое давление и температура в цилиндре могут привести к нежелательному зажиганию смеси до того, как запланировано, что называется детонацией. Для предотвращения детонации используются различные методы, включая использование более высокооктанового топлива и установку системы проверки и контроля, которая регулирует точку воспламенения.
Процесс сгорания и расширения смеси
- 1. Входной такт: на этом этапе смесь из топлива и воздуха попадает в цилиндр двигателя через впускной клапан. В это время клапаны выпускают отработанные газы во впускной коллектор.
- 2. Сжатие: после входного такта поршень начинает подниматься, сжимая взрывную смесь. Давление и температура в цилиндре повышаются.
- 3. Рабочий такт: при достижении верхней точки хода поршень двигается вниз, приводя к зажиганию смеси, что вызывает взрыв. При этом происходит расширение смеси и превращение химической энергии в механическую.
- 4. Выходной такт: поршень движется вверх, выбрасывая отработанные газы через выпускной клапан. Цикл повторяется, обеспечивая непрерывное движение поршня и работы двигателя в целом.
Таким образом, процесс сгорания и расширения смеси является основой работы двигателя. Этот цикл повторяется множество раз в течение работы двигателя, обеспечивая передвижение автомобиля или приводя в движение промышленное оборудование.