Как работает двигатель вашего автомобиля?

Хотите понять простым языком как комбинация двигателя, топлива и воздуха заставляет автомобиль двигаться?

Материал предоставлен Avto-ninja.ru

Для большинства людей автомобиль – это вещь, которую они заправляют бензином, и она перемещает их из точки А в точку Б. Но вы когда-нибудь задумывались: как она на самом деле это работает? Что заставляет несколько тонн железа двигаться? Если вы еще не выбрали электромобиль в качестве повседневного транспорта, все волшебство сводится к двигателю внутреннего сгорания – той штуке, которая шумит под капотом. Но как именно работает двигатель?

В частности, двигатель внутреннего сгорания является тепловым двигателем, поскольку он преобразует энергию тепла горящего бензина в механическую работу или крутящий момент. Этот крутящий момент применяется к колесам, чтобы заставить машину двигаться. И если вы не водите старинный двухтактный Saab (который звучит как старая бензопила и изрыгает масляный дым из выхлопных газов), ваш двигатель работает на тех же основных принципах, независимо от того, управляете ли вы Волгой или Ferrari.

В двигателях есть поршни, которые перемещаются вверх и вниз внутри металлических труб, называемых цилиндрами. Представьте, что вы едете на велосипеде: ваши ноги двигаются вверх и вниз, чтобы крутить педали. Поршни соединены стержнями (они как ваши голени) с коленчатым валом, и они перемещаются вверх и вниз, чтобы вращать коленчатый вал двигателя, так же, как ваши ноги вращают велосипед, который, в свою очередь, приводит в действие ведущее колесо велосипеда или ведущие колеса автомобиля. В зависимости от автомобиля, в двигателе обычно от двух до 12 цилиндров, в каждом из которых поршень движется вверх и вниз. Каждая марка двигателя может иметь свои отличия.

Откуда берется мощность двигателя?

То, что заставляет эти поршни подниматься и опускаться, – это тысячи крошечных контролируемых взрывов, происходящих каждую минуту, создаваемых смешиванием топлива с кислородом и воспламенением смеси. Каждый раз, когда топливо воспламеняется, называется тактом зажигания или силовым ходом. Тепло и расширяющиеся газы от этого мини-взрыва толкают поршень в цилиндре.

Почти все современные двигатели внутреннего сгорания (для простоты, мы сосредоточимся здесь на бензиновых моторах) относятся к четырехтактным. Помимо такта сгорания, который толкает поршень вниз из верхней части цилиндра, есть еще три такта: впуск, сжатие и выпуск.

Двигателям нужен воздух (а именно кислород) для сжигания топлива. Во время такта впуска клапаны открываются, позволяя поршню действовать как шприц, когда он движется вниз, втягивая окружающий воздух через систему впуска двигателя. Когда поршень достигает нижней точки своего хода, впускные клапаны закрываются, эффективно уплотняя цилиндр для такта сжатия, который находится в направлении, противоположном такту впуска. Движение поршня вверх сжимает усваиваемую смесь.

Четыре такта четырехтактного двигателя

В современных двигателях бензин впрыскивается непосредственно в цилиндры в верхней части такта сжатия. (Другие двигатели предварительно смешивают воздух и топливо во время такта впуска.) В любом случае, непосредственно перед тем, как поршень достигнет верхней точки своего хода, известной как верхняя мертвая точка, свечи зажигания воспламеняют смесь воздуха и топлива.

Возникающая энергия в результате расширения горящих газов толкает поршень в противоположном направлении (вниз) во время такта сгорания. Это ход, при котором колеса вашего автомобиля крутятся, как когда вы нажимаете на педали велосипеда. Когда ход сгорания достигает нижней мертвой точки, выпускные клапаны открываются, позволяя газам сгорания откачиваться из двигателя (как шприц выталкивающий воздух), когда поршень снова поднимается. Когда выхлопные газы выходят – они проходит через выхлопную систему автомобиля и перед выходом из выхлопной трубы – выхлопные клапаны закрываются в верхней мертвой точке, и весь процесс начинается заново.

В многоцилиндровом автомобильном двигателе циклы отдельных цилиндров смещены друг от друга и равномерно распределены, так что такты сгорания не происходят одновременно и двигатель является максимально сбалансированным и плавным.

Но не все двигатели одинаковы. Они бывают разных форм и размеров. В большинстве автомобильных двигателей, цилиндры расположены по прямой линии, например, рядный четырехцилиндровый, или объединенные в два ряда цилиндры по форме V-образного сечения, как в V-6 или V-8. Двигатели также классифицируются по размеру или рабочему объему, который представляет собой совокупный объем цилиндров двигателя.

Различные типы двигателей

Конечно, есть исключения и незначительные различия среди двигателей внутреннего сгорания, представленных на рынке. Например, двигатели с циклом Аткинсона изменяют фазы газораспределения, чтобы сделать двигатель более эффективным, но менее мощным. Турбонаддув и наддув, сгруппированные вместе с опциями принудительной индукции, нагнетают дополнительный воздух в двигатель, что увеличивает доступный кислород и, следовательно, количество топлива, которое можно сжечь. Это приводит к увеличению мощности и большей эффективности когда вы этого хотите. Также есть дизельные двигатели, которые обходятся без свечей зажигания. Но независимо от двигателя, если он относится к типу двигателей внутреннего сгорания, основы его работы остаются неизменными.