Двигун внутрішнього згоряння (ДВС) 4 такту - ключова складова будь-якого автомобіля. Він відповідає за перетворення хімічної енергії палива в механічну, що забезпечує рух автомобіля. Але як саме працює цей дивовижний механізм?
Двс 4 такту складається з чотирьох основних циклів: впуск, стиснення, робота і випуск. Впускний такт починається з відкриття впускного клапана, що дозволяє суміші повітря і палива потрапити в циліндр. Потім поршень рухається вниз, створюючи обсяг для впуску горючої суміші. Коли поршень досягає нижньої точки ходу, Впускний клапан закривається.
Наступний такт-стиснення. У цей момент поршень піднімається, стискаючи повітря і паливо в циліндрі. Стиснення збільшує тиск і температуру, що є важливими факторами для подальшого вибухового процесу. Після досягнення верхньої точки ходу поршень рухається вниз, описуючи такт роботи. В цей час суміш в циліндрі запалюється від запалювання свічки, і відбувається вибух. Результатом цього вибуху є енергія, яка приводить в рух поршень і колінчастий вал.
Останній такт-випуск. В кінці роботи поршень рухається вгору, викидаючи з циліндра відпрацьовані гази через випускний клапан. Ці гази залишають автомобіль через вихлопну систему, а цикл починається заново.
Як влаштований двигун внутрішнього згоряння 4 такту?
Робочий цикл двигуна з 4 тактами включає в себе чотири ходи: випуск, всмоктування, стиснення і роботу. Для кожного ходу існує певна послідовність дій і переміщень поршня.
1. Хід випуску: Під час цього ходу вихлопні клапани відкриваються, а впускні клапани залишаються закритими. Гарячі і вигорілі гази, що залишаються після попереднього такту, викидаються з циліндра через вихлопний клапан.
2. Хід всмоктування: У цей момент впускні клапани відкриваються, а вихлопні закриваються. Поршень опускається вниз, створюючи робочий об'єм в циліндрі. Вакуум, утворений поршнем, притягує суміш палива та повітря через впускний клапан.
3. Хід стиснення: Після того, як поршень досягає кінця ходу всмоктування, відбувається стиснення суміші палива і повітря. Впускні і вихлопні клапани закриваються, а поршень піднімається вгору, стискаючи паливо-повітряну суміш.
4. Робочий хід: Після стиснення суміш запалюється за допомогою свічки запалювання. Це призводить до вибуху, який штовхає поршень вниз, створюючи силу. Енергія, отримана в результаті вибуху, передається через шатун і колінчастий вал, перетворюючись в обертальний рух.
Також в двигун внутрішнього згоряння з 4 тактами входить система подачі палива, система запалювання і система випуску відпрацьованих газів. Вони відіграють важливу роль у забезпеченні правильного функціонування двигуна і його ефективної роботи.
Всі суттєві деталі і принцип роботи
Чотири такту двигуна включають в себе наступні дії:
| Такт | Опис |
|---|---|
| Усмоктування | При цьому такті поршень опускається, створюючи розрідження всередині циліндра. В цей час клапан впуску відкривається, і свіжа робоча суміш потрапляє в циліндр. |
| Стиснення | На цьому такті поршень піднімається, стискаючи робочу суміш всередині циліндра. В цей час клапани впуску і випуску закриті. |
| Робочий | На цьому такті поршень опускається і запалюється суміш палива і повітря. В результаті згоряння виділяється енергія, яка приводить в рух поршень. |
| Випуск | На останньому такті поршень піднімається, видавлюючи відпрацьовані гази з циліндра. Клапан випуску відкривається, і вихлопні гази викидаються в випускну систему. |
Важливим аспектом роботи двигуна з чотирма тактами є точне співвідношення між стисненням і розширенням робочої суміші. Воно визначається геометрією двигуна, його параметрами і кутом повороту колінчастого вала.
Двигун 4 такту широко використовується в автомобільній промисловості, так як володіє високою ефективністю і надійністю. Він дозволяє автомобілю долати великі відстані і досягати значних швидкостей.
Механізм стиснення горючої суміші і запалювання
У двигуні внутрішнього згоряння з чотиритактним циклом працює складний механізм стиснення горючої суміші і запалювання.
Перший такт циклу-такт всмоктування. При цьому клапани впускають свіжу повітряно-паливну суміш, яка потім переміщається в камеру згоряння. Суміш створюється за рахунок дозування палива і змішування його з повітрям.
Другий такт циклу-такт стиснення. Стиснення горючої суміші відбувається при закритих клапанах впуску і випуску. При цьому поршень піднімається вгору, що призводить до зменшення об'єму камери згоряння і підвищення тиску всередині неї. Це дозволяє збільшити щільність горючої суміші, що сприятливо позначається на її горючості і економічності.
Третій такт циклу-такт роботи. При відкритих клапанах впуску і закритих клапанах випуску запалюється горюча суміш. Це відбувається за рахунок іскри, яка виникає в свічці запалювання. Запалювання викликає вибух суміші, і поршень різко здійснює рух вниз, передаючи енергію на колінчастий вал і приводячи його в обертання. Цей рух передається далі на приводні механізми.
Четвертий такт циклу-такт випуску. Під час Цього такту клапан випуску відкривається, а клапан впуску залишається закритим. Гази згоряння, що утворилися в результаті роботи двигуна, викидаються в атмосферу через систему випуску.
Таким чином, механізм стиснення горючої суміші і запалювання є ключовим процесом в роботі двигуна, забезпечуючи його ефективне і надійне функціонування.
Процес згоряння і передача енергії
Робота двигуна внутрішнього згоряння 4 такту заснована на циклічному процесі згоряння палива, при якому відбувається передача енергії.
Процес згоряння складається з наступних етапів:
- Впуск: При роботі першого такту поршень рухається від ВМТ (верхньої мертвої точки) до НМТ (нижньої мертвої точки), що призводить до відкриття вентиля для впуску повітря і паливної суміші. При цьому суміш потрапляє в циліндр, де вона буде спалюватися.
- Стиснення: На другому такті поршень рухається від НМТ до ВМТ, що призводить до стиснення суміші в циліндрі. В цей час клапани закриті, і суміш стискається, збільшуючи її щільність і температуру.
- Робочий такт: На третьому такті поршень рухається від ВМТ до НМТ, що призводить до запалювання суміші за допомогою свічки запалювання. При згорянні суміші виділяється енергія, яка передається поршню і призводить до його руху вниз.
Таким чином, процес згоряння паливної суміші в двигуні 4 такту забезпечує передачу енергії від згоряння до руху поршня і приводу автомобіля.
Функціонування системи охолодження двигуна
Основна функція системи охолодження полягає у видаленні зайвого тепла, яке утворюється в результаті роботи двигуна. Для цього застосовується радіатор, в якому охолоджується рідина.
Охолоджуюча рідина циркулює по замкнутій системі, проходячи через різні компоненти, такі як двигун, радіатор, термостат і насос. В результаті циркуляції, вона передає тепло від двигуна до повітря, пересуваючись по трубках і ребрах радіатора.
Термостат відповідає за регулювання температури охолоджуючої рідини. Він підтримує певний рівень тепла в двигуні, завдяки чому не допускає його перегріву або зайвого охолодження.
Насос є серцем системи охолодження. Він відповідає за циркуляцію охолоджуючої рідини, подаючи її до двигуна і радіатора.
Весь процес функціонування системи охолодження контролюється датчиками температури, які передають інформацію на контрольну панель автомобіля. При виникненні перегріву або інших проблем, система виробляє відповідні попередження або заходи впливу, щоб запобігти пошкодженню двигуна.
Робота вихлопної системи і відведення відпрацьованих газів
Вихлопна система починається з вихлопного колектора, в якому збираються гази від кожного циліндра двигуна. Потім гази направляються в випускний патрубок, який з'єднується з глушником. Глушник є важливою частиною вихлопної системи, оскільки його завдання - знизити рівень шуму, створюваного двигуном.
В процесі роботи вихлопної системи відбувається не тільки відведення відпрацьованих газів, а й деякі процеси очищення газів. Наприклад, основна функція каталізатора-перетворення шкідливих викидів оксидами азоту і вуглеводнів в менш небезпечні речовини.
| Компоненти вихлопної системи | Опис |
|---|---|
| Вихлопний колектор | Збирає відпрацьовані гази від кожного циліндра двигуна |
| Випускний патрубок | Направляє гази з колектора в глушник |
| Глушник | Знижує рівень шуму, створюваного двигуном |
| Каталізатор | Перетворює шкідливі викиди в менш небезпечні речовини |
| Випускний трубопровід |
Таким чином, Вихлопна система двигуна внутрішнього згоряння відіграє важливу роль у забезпеченні його ефективної роботи та зменшенні негативного впливу на навколишнє середовище.