Принцип работы двигателя внутреннего сгорания кратко и понятно для детей видео

Обновлено: 02.07.2024

В нашем материале четыре ролика, рассказывающих о принципе работы двигателя внутреннего сгорания и трех видов коробок передач.

В наши дни прогресса и повсеместного применения всевозможных сервисов — в том числе, и по ремонту авто — все меньшее количество автомобилистов действительно знает, как устроен автомобиль.

Но сегодня уже нет нужды штудировать многотонные талмуды, посвященные устройству автомобиля, чтобы понять его устройство и принципы работы тех или иных узлов. Наглядная анимация покажет и расскажет, как все работает. В нашем материале четыре ролика, рассказывающих о принципе работы двигателя внутреннего сгорания и трех видов коробок передач, наиболее распространенных сегодня.

Механическая коробка передач

Автоматическая коробка передач

А начиналось все в 1921 году, когда появилась первая автоматическая коробка передач.

Вариатор

Бесступенчатая коробка передач обрела популярность у тех производителей, которые гнались за экономией топлива везде, где только можно. В отличие от более традиционных механической и автоматической трансмиссий, вариатор не имеет фиксированных передач. В нем используются специальные шкивы, соединенные ремнем или цепью.

Двигатель внутреннего сгорания

Увлекательная и понятная анимация от компании Toyota наглядно демонстрирует все циклы работы наиболее распространенной конфигурации мотора. В видеоролике также упоминаются и такие современные термины, как изменяемые фазы газораспределения и объясняется, что это такое. Так что этот ролик стоит того, чтобы посмотреть его не один раз.

Авария дня. Двое детей и двое взрослых пострадали в ДТП под Иркутском

Скорость небольшая, но без травм не обошлось: наезд на мальчика в Екатеринбурге

Видеотур с дрона по заводу Morgan, где собирают автомобили по старинке, как и 108 лет назад

Как учить английский по психотипу: лайфхаки для любого типа личности

Спокойный сон за рулём и звонкое пробуждение из Санкт-Петербурга

Коварна и опасна автобусная полоса в выходной день: небольшое ДТП из Красноярска

Единственный BMW Alpina B12 6.0 в цвете British Racing Green выставили на продажу

Идеальная капсула времени: абсолютно оригинальный DeLorean DMC-12 1983 года

Под Парижем строят самый длинный во Франции фуникулер

Достойный кандидат в коллекцию: GMC Typhoon 1993 с минимальным пробегом

Девушка с волосами до пола поведала о странных предложениях от мужчин (4 фото)

В Краснодаре лихач на "Мустанге" протаранил две машины, сбил инспектора ДПС и попытался сбежать

Энтузиаст превратил грузовик Chevy и лодку в подобие гигантской сухопутной акулы

Авария дня. Лихач устроил ДТП с маршрутным автобусом в Петербурге

Коллекционер воплотил в жизнь иллюстрацию из брошюры Plymouth Barracuda 1970-х годов с.

Автомобиль мечты Explorer 1954 года — самый редкий в мире Plymouth

Автомобилистка из Новосибирска продемонстрировала невероятные навыки управления автомобилем

Один из редчайших Porsche 959 с минимальным пробегом продали за 2,1 млн долларов

Образец тюнинга 80-х: Mercedes-Benz 450 SL Koenig Specials с широким кузовом

В Бельгии выставили на продажу идеально сохранившийся 36-летний ВАЗ-2107

В центре Омска реанимобиль с включенными спецсигналами попал в ДТП

Уникальный гиперкар Bugatti Grand Sport Vitesse L'Or Blanc ищет нового владельца

Авария дня. Мастерский уход от столкновения в Ижевске

Таких водителей нужно прав лишать: в Северодвинске на территории школы сбили ребёнка

Буксировали, буксировали, да не выбуксировали: Массовое ДТП в Санкт-Петербурге

Небольшое ДТП на автобусной остановке в Красноярске

Tovarna avtomobilov Maribor — Югославские грузовики и автобусы

Zeltini Z-Triton — лодка, дом на колесах и велосипед в одном

Венгерские грузовики Csepel: история малоизвестной марки

Забавные автомобили, чьи владельцы не боятся выделяться

Посмотрите видео о том, как Ferrari украшает наклейками свою новую машину F1

Безрассудный левый поворот: момент ДТП на перекрёстке в Кемерово

Авария дня. Пассажиры маршрутки пострадали в ДТП в Чувашии

Авария дня. В Сочи в массовом ДТП погиб водитель припаркованного автомобиля

«Навигатор ввёл в заблуждение: неудачная попытка проехать на красный сигнал светофора

Автомобилистка из Омска исполнила интересный манёвр, который привёл к серьёзному ДТП

Технические изобретения существенно облегчили жизнь человечества и вывели ее на абсолютно новый качественный уровень. Особенно заметный скачок произошел после того, как был изобретен двигатель. Изначально это был паровой механизм, положивший начало настоящей технической и промышленной революции на планете. Но почти двести лет назад ему на замену начали приходить двигатели внутреннего сгорания, использующиеся сейчас практически во всех транспортных средствах. Что же такое ДВС? Каково устройство двигателя внутреннего сгорания? Каков принцип работы ДВС? Об и многом другом речь пойдет ниже.

Просто о сложном: разбираемся в терминологии

Современные семьи зачастую имеют не одно, а два-три авто. И девушки за рулем уже давно не редкость. Вот только большинство молодых водителей даже не понимают, как расшифровать аббревиатуру ДВС и не знают, что это такое. А ведь механизмы с подобным принципом работы стоят не только в легковых автомобилях, но и в:

мототранспорте;
сельскохозяйственной технике;
водном транспорте;
самолетах;
военной технике;
газонокосилках и это далеко не полный список.

Практически все привычные ТС, которые передвигаются по земле и летают над ней, основываются на том, как работает двигатель внутреннего сгорания. А значит вопросы его устройства не должны быть тайной даже для начинающих автолюбителей.

Итак, ДВС. Что это же такое важное он делает в машине? На самом деле все просто. Двигатель внутреннего сгорания или, как его часто называют сокращенно, ДВС – это приспособление, которое преобразует химическую и тепловую энергию в механическую работу. За счет этого он приводит в действие взаимосвязанные механизмы, придавая им движущую силу.

громоздкие;
неудобные в эксплуатации;
сложные в обслуживании.

Двигатели внутреннего сгорания стали следующим этапом развития, так как топливо воспламеняется внутри механизма в специальных камерах. За счет этого они:

надежны;
неприхотливы;
экономичны.

А также не требуют регулярного ТО.

Итак, что такое мотор? Обобщая все написанное выше, стоит сказать, что это – главный механизм технического средства, придающий ему движущую силу.

Принцип работы ДВС: основные моменты

Даже понимая, что же такое ДВС и какую роль он выполняет в автомобиле, не обойтись без чисто технических знаний. Если объяснять простыми словами, то принцип работы ДВС основан на эффекте расширения газов и образования в результате этого процесса мощного выброса тепловой энергии:

смесь топлива и воздуха в нужных пропорциях поступает в камеру;
сжимается;
воспламеняется;
энергия преобразовывается в движущую силу.

Если говорить еще проще о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, то стоит отметить следующее:

при воспламенении любая смесь увеличивается в объемах;
в ограниченном пространстве она активно давит на стены камеры;
при наличии одной подвижной стенки большая часть давления уходит на нее;
любая присоединенная к этому элементу деталь приводится в движение.

В общих чертах принцип работы ДВС таков. В реальности все выглядит немного сложнее. Но общая последовательность операций сохраняется.

Об эволюции моторов и не только

Зная, что же такое ДВС в ТС, можно немного углубиться в изучение вопроса. И тут окажется, что современный мотор имеет несколько разновидностей со своими нюансами и особенностями:

роторно-поршневые;
газотурбинные;
поршневые.

О каждом стоит рассказать немного подробнее.

Роторно-поршневые

Что это такое в машине? И по какому принципу работает? В таком варианте ротор помещается в специальный отсек и выполняет при движении сразу несколько задач, выступая в роли:

коленчатого вала;
ГРМ;
поршня.

Работа двигателя внутреннего сгорания этого типа базируется на расширении газов. Именно они и приводят в движение ротор.

Газотурбинные

Принцип работы ДВС тоже довольно прост:

на ротор насажены специальные лопатки клиновидной формы;
тепловая энергия заставляет его двигаться;
за счет этого в движение приходит вал турбины;
энергия преобразуется в механическую работу.

Используются подобные модели довольно редко.

Поршневые

Это самый распространенный и оправдавший надежды конструкторов вариант. Если вкратце описывать, как работает двигатель внутреннего сгорания, то нужно обязательно отметить следующие нюансы:

камера сгорания помещается внутрь цилиндра;
кривошипно-шатунный механизм сдвигается за счет тепловой энергии;
в свою очередь он распределяет механические усилия на коленчатый вал.

Виды двигателей поршневого типа разнообразны:

карбюраторные;
инжекторные;
дизельные.

Принцип работы ДВС карбюраторного типа основывается на формировании горючего состава в карбюраторе. Уже оттуда он поступает в цилиндры, где и происходят стандартные процессы.

Инжекторные двигатели автомобиля считаются довольно сложными. Важная часть процессов происходит под контролем электроники:

залив горючего в коллектор;
прохождение через форсунки;
возгорание.

Далее речь пойдет об устройстве двигателя внутреннего сгорания поршневого типа. Как самый распространенный, он вызывает набольший интерес у автолюбителей и других категорий владельцев различных технических устройств.

Строение стандартного двигателя

Разбираясь в принципах работы ДВС и других вопросах, стоит учесть, что выпускающиеся на заводах агрегаты имеют несколько:

Это приводит к тому, что элементы двигателя автомобиля могут довольно сильно различаться между собой. Но при этом основные детали, блоки и узлы остаются идентичными. Поэтому конструктивные особенности не влияют на то, как работает двигатель внутреннего сгорания.

цилиндры;
КШМ (криво-шатунный механизм);
ГРМ.

Отдельно в устройстве стандартного ДВС выделяют сложные системы, отвечающие за слаженное и бесперебойное функционирование агрегата:

питания – подготавливает смесь к подаче в цилиндры;
смазки – подает смазочные материалы на необходимые узлы и элементы;
зажигания – устанавливается только на бензиновых моделях и необходима для воспламенения смеси;
охлаждения – поддерживает оптимальную температуру;
электросистема – источник энергии агрегата;
выхлопа – отводит продукты горения.

Каждый блок выполняет в строении движка свои задачи. Так как принцип работы ДВС основывается на воспламенении смеси, то цилиндры называют основным элементом всей системы, куда и поступает бензиново-воздушный состав.

В схеме двигателя КШМ выполняет роль основного трансформатора тепловой энергии в движущуюся силу, распределяющую ее на коленчатый вал.

Газораспределительный механизм (ГРМ) контролирует распахивание и закрытие следующих клапанов:

запуска горючего, смешанного с воздухом;
выхода отработанных газов.

Благодаря ему, гарантируется синхронность системы.

Исходя из того, как работает двигатель внутреннего сгорания, конструкторы совершенствуют модели, применяя различную комплектность цилиндров. В первых механизмах он был один. Позже начались эксперименты по усилению мощности:

увеличение диаметра цилиндра;
увеличение количества цилиндров.

Новые модернизированные двигатели внутреннего сгорания могут иметь до 12 цилиндров с разным расположением. Наиболее популярны расстановки:

в ряд – наиболее простой и понятный агрегат;
V-образный – более популярный.

В автомобилях чаще всего используют V-образные модели. Они выделяются:

компактностью;
производительностью;
надежностью.

Расположение под углом конструкторы используют при установке 6 цилиндров и более.

Также встречается и следующая компоновка цилиндров:

VR-образная – ставятся в два ряда с небольшим наклоном;
W-образная – крепятся на один коленвал в 3-4 ряда под углом;
U-образная – параллельная установка на два коленвала;
оппозитная – цилиндры располагаются в одной горизонтали под углом 180 градусов друг к другу;
встречная – поршни движутся на встречу друг другу;
радиальная – размещение по кругу.

Последний способ применяется в авиастроении. Остальные используют автомобильные концерны.

Несколько слов о тактности

Как работает двигатель внутреннего сгорания? Циклично. Одни и те же действия проходят с повторениями до нескольких сотен раз в 60 с. Благодаря этому, все элементы вращаются беспрерывно.

Исходя из этого принципа работы, ДВС делятся на:

Первоначально практически все двигатели внутреннего сгорания были двухтактными. В них цикл состоит из:

2 движений поршня;
одного оборота коленвала.

Такие агрегаты имели низкую производительность при неизменно высоком потреблении топлива. С течением времени им на замену пришли четырехтактные модели, в которых цикл немного иной:

две фрикции поршня;
2 витка коленвала.

Эти механизмы получили широкое распространение и ставятся на 90% машин.

Все о 2-тактных моделях

Принцип работы ДВС этого типа можно подробно описать в следующем списке:

запуск движка заставляет поворачиваться коленчатый вал;
он вовлекает в перемещения поршень;
при достижении нижней позиции вливается бензиново-воздушный состав;
на ходу вверх создается давление;
в верхней позиции свеча вызывает искру и воспламеняет содержимое камеры;
расширение сдвигает поршень вниз;
на нижней границе раскрывается клапан, выпускающий отработку.

За этот период коленвал делает одно вращение и все повторяется заново.

При такой схеме двигатель совершает небольшое количество движений, благодаря чему снижается износ узлов. Но при этом он серьезно греется, а потери газа существенно снижают мощность. Поэтому на производстве он ставится на технику небольшой мощности.

Функционирование 4-тактных агрегатов

Основываясь на том, как работает двигатель внутреннего сгорания двухтактного типа, отметим, что 4-тактный механизм во многом похож на него. Но здесь есть свои особенности – раскрытие и захлопывание клапанов никак не связано с остальными процессами. Каждый такт рассчитан на одну фрикцию поршня в ту или иную стороны.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания выглядит следующим образом:

впуск – при опускании поршня до нижней границы раскрывается впускной клапан, параллельно повышается давление и температура;
сжатие – движение вверх вызывает плотное закрытие клапанов с последующим сжатием при одновременном изменении температурного режима в сторону плавного увеличения;
расширение – искра и горение приводят к резкому увеличению объема смеси, за счет чего поршень начинает опускаться вниз;
выпуск – стремление к верхней границе сопровождается открытием выпускного клапана, избавляющего камеру от отработанных газов.

Таким образом функционируют все бензиновые моторы. Если сравнивать их с тем, как работает двигатель внутреннего сгорания на дизеле, то различие будет одно – для возгорания не требуются свечи. В таких моделях важно четко дозировать поступление солярки. При бесперебойном впрыскивании в определенном объеме агрегат будет работать слаженно и четко.

Плюсы и минусы

Двигатели внутреннего сгорания имеют немало достоинств:

удобство и простота использования;
доступность топлива;
быстрая заправка;
долговечность;
сохранение работоспособности даже после нескольких ТО.

К тому же для многих автовладельцев звук мотора является лучшей музыкой. Зная это, производители настраивают их особым образом.

Но и минусы у агрегатов существуют:

более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с электрическими моделями;
сложность системы.

Современные модели уже невозможно починить и обслуживать самостоятельно в гараже. Но чем сложнее конструкция, тем больше слабых мест в ней остается. А значит ТО придется проходить все чаще и чаще.

Требует упоминания и экологический аспект. Многие европейские города задыхаются от бензинового смога и не видят солнечного света. Поэтому требования к экологической безопасности регулярно ужесточаются.

Двигатели внутреннего сгорания с течением времени не теряют своих позиций. Несмотря на то, что инженеры и изобретатели бьются над созданием принципиально новых моторов, этот вопрос до сих пор не решен. А значит в ближайшие годы человечество будет пользоваться все теми же привычными, надежными и удобными агрегатами.

История изобретения ДВС

Итак, в связи с тем, что первым двигателем внутреннего сгорания была пушка, необходимо было бы узнать имя изобретателя, но оно, к сожалению, потерялось в веках. Известно, только,что в Европе пушка появилась в 14-м веке, а в восточных странах еще в 13-м.

Христиан Гюйгенс (портрет слева) в начале 17-го века предложил внутрь цилиндра с поршнем насыпать немного пороха. Если этот порох поджечь, то поршень поднимется вверх и шток прикрепленный к поршеню может совершить некоторую работу. Затем аппарат необходимо было разобрать, засыпать новую порцию пороха и продолжить. Шток останавливался в верхнем положении при помощи специального фиксатора.

Конечно, на это сейчас мы смотрим с удивлением, но для 17-го века это был прорыв.

В 1690 году (конец 17-го века) Дени Папен (портрет справа) усовершенствовал эту конструкцию предложив вместо пороха залить на дно цилиндра воду. Если нагреть цилиндр вода испарится превратившись в пар и этот пар совершит работу подняв поршень. Затем поршень можно остудить пар внутри превратится в воду и процесс можно повторить.

Только в 1801 году французский изобретатель Филип Лебон придумал подавать в цилиндр светильный газ в смеси с воздухом и поджигать его там. Он даже получил патент на этот газовый двигатель. Но в связи с тем, что Лебон рано умер (в 1804 году в возрасте 35 лет), довести свое детище до практической модели не успел.

Этьен Ленуар (француз с бельгийскими корнями), придумывал различные механические конструкции, работая на гальваническом заводе. Именно он считается изобретателем первого работающего двигателя внутреннего сгорания.

Доработав идею Лебона, в 1860 году он взял за основу двухходовой поршень, который совершал работу двигаясь как вправо, так и влево. А смесь светильного газа и воздуха он поджигал в отдельной камере при помощи электрической искры. Направляя продукты сгорания (в зависимости от положения поршня) либо в правую, либо в левую полость, как пар у паровоза.

Как видим это опять не совсем похож на современный двигатель в нашем его понимании, но прародитель его это уж точно. Выпустив более 300 таких двигателей, он разбогател и перестал заниматься изобретательством. Изобретенный Августом Николаусом Отто двигатель вытеснил с рынка двигатели Ленуара. Именно Отто предложил и построил четырехтактный двигатель. КПД его двигателя достигал 15%, это почти в 3 раза выше чем у двигателей Ленуара. Кстати сказать современные бензиновые двигатели имеют КПД не выше 36%, это все чего мы достигли за 150 лет работы над двигателями внутреннего сгорания. На этом четырехтактном цикле работают сейчас большинство двигателей.

Только после изобретения двигателей работающих на жидком топливе (керосине и бензине), их вполне уже можно было устанавливать на повозки, что и сделал Карл Бенс в 1886 году.

В 1893 году Рудольф Дизель запатентовал двигатель работающий на отходах производства бензина – солярке.В его двигателе смесь не нужно было воспламенять, она загоралась сама от высокой температуры в цилиндре. Но и смесь воздуха с топливом готовилась несколько по-другому. В его двигателе топливо (солярка) подавалась в цилиндр в конце цикла сжатия специальным насосом. Это было революционным прорывом. Многие современные бензиновые двигатели используют этот метод образования воздушно-топливной смеси. Дизельный же двигатель не претерпел особых изменений.

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы ДВС:

• Поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

• Автономность;
• Универсальность (сочетание с различными потребителями);
• Невысокая стоимость;
• Компактность;
• Малая масса;
• Возможность быстрого запуска;
• Многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

• Высокий уровень шума;
• Большая частота вращения коленчатого вала;
• Токсичность отработавших газов;
• Невысокий ресурс;
• Низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

• Бензиновые двигатели;
• Дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

• Корпус;
• Кривошипно-шатунный механизм;
• Газораспределительный механизм;
• Впускная система;
• Топливная система;
• Система зажигания (бензиновые двигатели);
• Система смазки;
• Система охлаждения;
• Выпускная система;
• Система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

• Впуск;
• Сжатие;
• Рабочий ход;
• Выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

Читайте также: