Структура современного автомобильного двигателя (2 видео)

Автомобильный двигатель – это основной источник механической энергии, необходимой для привода автомобиля. Он является сложной конструкцией, состоящей из множества деталей и систем, каждая из которых выполняет свою специфическую функцию. Знание строения автомобильного двигателя позволяет понять, как именно происходит процесс сгорания топлива и передача энергии на колеса автомобиля.

В основе современного автомобильного двигателя лежит принцип внутреннего сгорания. Он состоит из трех основных частей: блока цилиндров, поршней и головки блока цилиндров. В блоке цилиндров находятся цилиндры, в которых двигаются поршни. Головка блока цилиндров покрывает верхнюю часть блока цилиндров и содержит впускные и выпускные клапаны, а также свечи зажигания.

Основное топливо, используемое в современных автомобильных двигателях, – это бензин. Его подачу в цилиндры регулирует система впрыска топлива, которая обеспечивает равномерное распределение топлива по всем цилиндрам и его подачу в определенный момент. После подачи топлива в цилиндры происходит его смешение с воздухом, который поступает через впускной клапан.

Содержание

Коробка передач
Механическая коробка передач
Автоматическая коробка передач
Роботизированная коробка передач
Цилиндры и поршни
Количество цилиндров
Расположение цилиндров
Функция поршней
Топливная система
Впускной коллектор
Форсунки
Топливный насос
Система зажигания
Свечи зажигания
Катушка зажигания
Распределитель зажигания
Система охлаждения
📹 Видео

Видео:Общее устройство легкового автомобиля в 3D. Как работает автомобиль?Скачать

Коробка передач

Основная функция коробки передач состоит в изменении передаточного числа между двигателем и колесами автомобиля для обеспечения максимальной эффективности движения. Коробка передач может иметь различное количество передач, включая передачу назад (задний ход).

Существуют два основных типа коробок передач: механические и автоматические. Механическая коробка передач состоит из набора шестеренок, которые могут перемещаться и входить в зацепление друг с другом для выбора нужной передачи. Автоматическая коробка передач использует гидравлическую систему для автоматического выбора оптимальной передачи в зависимости от скорости и нагрузки на двигатель.

Важной частью коробки передач является сцепление, которое позволяет разрывать связь между двигателем и коробкой передач для смены передачи или остановки автомобиля без остановки двигателя. Сцепление состоит из нажимного диска и муфты, которые могут сцепляться и разъединяться, создавая или прерывая передачу момента силы.

Коробка передач также может иметь дополнительные функции, такие как блокировка дифференциала или система контроля тяги для повышения управляемости и устойчивости автомобиля на различных дорожных покрытиях.

Механическая коробка передач

Коробка передач состоит из ряда шестерен, которые могут быть разного размера. Они устанавливаются на валы и с помощью сцепления передают вращение от двигателя к колесам.

Основной компонент коробки передач — шестерни. Они имеют разное количество зубьев и располагаются на разных валах. Благодаря этому достигается изменение передаточного числа и переключение передач. Включение определенной передачи осуществляется с помощью рычага переключения передач в салоне автомобиля.

Для обеспечения мягкого переключения передач в коробке передач устанавливаются муфты и синхронизаторы. Они позволяют согласовать обороты двигателя и скорость вращения шестерен, что позволяет сделать переключение более плавным и безопасным.

Механическая коробка передач является одной из наиболее надежных и широко распространенных типов коробок передач. Она позволяет водителю полностью контролировать скорость и режим движения автомобиля.

Автоматическая коробка передач

Основные компоненты автоматической коробки передач включают в себя:

Гидравлическую систему, отвечающую за переключение передач и управляющую датчиками и клапанами;
Торцевой гидротрансформатор, который передает движение от двигателя к коробке передач и обеспечивает плавность переключения передач;
Сателлиты и зубчатые колеса, обеспечивающие различные передаточные отношения;
Управляющую электронику, которая контролирует работу всех компонентов автоматической коробки передач;
Муфты и тормоза для фиксации и переключения передач в нужный момент.

Работа автоматической коробки передач основана на принципе гидромеханической передачи. Когда водитель нажимает на педаль газа, двигатель передает крутящий момент через торцевой гидротрансформатор на коробку передач. Гидравлическая система передает сигналы на управляющую электронику, которая определяет необходимость переключения передачи. Затем муфты и тормоза фиксируют нужную передачу, а гидравлическая система переключает ее с помощью зубчатых колес и сателлитов.

Автоматическая коробка передач имеет несколько режимов работы, включая режимы «D» (Drive), «R» (Reverse), «N» (Neutral) и «P» (Park). В режиме «D» автоматическая коробка передач самостоятельно переключает передачи в зависимости от скорости и нагрузки на двигатель. В режиме «R» автоматическая коробка передач переключается только на заднюю передачу для движения назад. В режиме «N» автоматическая коробка передач отключает передачи, что позволяет автомобилю находиться на месте без фиксации передачи. Режим «P» блокирует вращение колес и блокирует автомобиль от случайного движения.

Автоматическая коробка передач обеспечивает комфорт и удобство вождения, особенно в условиях городского движения. Она позволяет экономить силы и концентрироваться на дороге, не отвлекаясь на переключение передач. Однако, автоматическая коробка передач требует регулярного технического обслуживания и может быть более сложной и дорогостоящей в ремонте по сравнению с механической коробкой передач.

Роботизированная коробка передач

Одной из особенностей роботизированной коробки передач является возможность автоматического переключения передач без участия водителя. Это значительно облегчает процесс вождения и повышает комфортность, особенно в условиях городского движения и пробок.

Роботизированная коробка передач оснащена современными сенсорами и контроллерами, которые позволяют определить оптимальное время и скорость переключения передач. Благодаря этому, коробка передач может обеспечить максимальную эффективность и экономичность работы двигателя.

При переключении передач роботизированная коробка использует электромеханические приводы, которые управляют перемещением шестеренок и муфт. Это значительно увеличивает скорость переключения передач и позволяет снизить время на паузе между переключениями.

Роботизированная коробка передач также может иметь режимы работы, которые позволяют водителю выбирать между автоматическим и ручным управлением. В ручном режиме водитель может самостоятельно выбирать желаемую передачу, используя рычаг или кнопки на руле.

В целом, роботизированная коробка передач является важным компонентом современного автомобильного двигателя. Она существенно улучшает комфортность, эффективность и безопасность вождения, а также помогает снизить нагрузку на водителя и улучшить экономию топлива.

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

Цилиндры и поршни

Поршень – это цилиндрическая стальная деталь, которая движется внутри цилиндра. Он имеет кольцевые пазы, в которых установлены поршневые кольца. Поршневые кольца служат для обеспечения герметичности сгорания топлива и смазки поршня.

Цилиндры и поршни обычно бывают от 4 до 8 штук в автомобильном двигателе в зависимости от его конструкции. Внутри каждого цилиндра происходит процесс сгорания топлива, который приводит к движению поршня вниз и созданию силы, передаваемой на коленвал.

Цилиндры и поршни должны быть изготовлены из высококачественных материалов, чтобы выдерживать высокие температуры и давления, возникающие в процессе работы двигателя. Они также должны иметь точные размеры и герметичность, чтобы предотвратить утечку газов и масла.

Количество цилиндров

На сегодняшний день наиболее распространены двигатели с 4, 6 и 8 цилиндрами. Двигатели с 4 цилиндрами используются в малолитражных автомобилях и предназначены для экономичной езды. Они обладают хорошей маневренностью и достаточной мощностью для повседневного использования.

Двигатели с 6 и 8 цилиндрами применяются в более мощных автомобилях, где требуется высокая производительность и скорость. Они обладают более гладкой работой и позволяют развивать большую скорость на трассе. Однако они обычно более тяжелы и требуют больше топлива.

Также существуют двигатели с нестандартным количеством цилиндров, например, 3 или 5. Они могут использоваться для определенных моделей автомобилей и иметь свои особенности.

Выбор количества цилиндров зависит от предпочтений владельца автомобиля и условий эксплуатации. Более экономичные и компактные автомобили обычно оснащены двигателями с меньшим количеством цилиндров, в то время как более мощные и спортивные модели чаще всего имеют двигатели с большим количеством цилиндров.

Расположение цилиндров

Наиболее распространенными способами размещения цилиндров являются:

Рядное расположение цилиндров: в этом случае цилиндры расположены в одной линии и параллельно друг другу. Такая конфигурация часто используется в четырехцилиндровых двигателях, где цилиндры располагаются в одном ряду;
Расположение «V»: в этом случае цилиндры разделены на две группы и расположены под углом друг к другу в форме буквы «V». Такая конфигурация широко применяется в шестицилиндровых и восьмицилиндровых двигателях;
Расположение «W»: данная конфигурация представляет собой комбинацию двух или более «V»-образных блоков двигателя, соединенных в одном корпусе. Расположение цилиндров в форме буквы «W» применяется в двигателях с шести, восьми и двенадцатью цилиндрами;
Расположение «боксер»: в этом случае цилиндры разделены на две группы и расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах корпуса двигателя. Такое расположение цилиндров характерно для двигателей «боксер», применяемых в автомобилях Subaru;
Расположение «VW»: данная конфигурация является комбинацией расположения «V» и «W». Цилиндры расположены в двух группах, сформированных в форме буквы «V», и эти группы разделены под углом, образуя «W». Такое расположение цилиндров применяется в некоторых спортивных и гоночных двигателях.

Между различными способами расположения цилиндров существуют определенные различия в преимуществах и недостатках. Выбор оптимального варианта зависит от требований к производительности, компактности и специфики конкретного автомобильного двигателя.

Функция поршней

Основная функция поршней заключается в создании цилиндрической полости внутри цилиндра двигателя. Поршни подвижно установлены в цилиндрах и осуществляют движение вверх и вниз под действием силы, вызванной горением внутри сгораемой смеси.

Во время работы двигателя поршни выполняют следующие операции:

Операция	Функция
Впуск	Автоматическое открытие и закрытие клапанов для впуска свежего воздуха в цилиндры. Поршни создают низкое давление во время нисходящего движения, что позволяет свежей заряженной смеси проникнуть внутрь.
Сжатие	Перемещение поршней внутрь цилиндра сжимает воздушно-топливную смесь, повышая ее давление и температуру перед зажиганием. Это является необходимым шагом перед началом горения смеси.
Рабочий ход	При зажигании смеси происходит взрыв, расширяясь и толкая поршни вниз. Полученная энергия горения преобразуется в механическую работу поршней, создающих движение.
Выпуск	Открытие и закрытие выхлопных клапанов позволяет выбросить отработавшие газы из цилиндров. Поршни, при движении вверх, помогают выталкивать отработавшие газы из двигателя.

Функция поршней представляет собой неотъемлемую часть работы автомобильного двигателя. Они обеспечивают необходимую механическую работу и преобразуют энергию горения в движение автомобиля.

Видео:Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3DСкачать

Топливная система

Основные компоненты топливной системы:

Компонент	Описание
Топливный бак	Содержит топливо, которое затем поступает в систему
Топливный насос	Отвечает за подачу топлива из бака в систему
Топливные фильтры	Удаляют загрязнения из топлива перед его подачей в двигатель
Форсунки	Опрыскивают топливо в цилиндры под высоким давлением для обеспечения горения
Регулятор давления топлива	Поддерживает необходимое давление в системе, обеспечивая оптимальную подачу топлива во все цилиндры

Работа топливной системы основана на принципе подачи топлива под высоким давлением, что позволяет достичь эффективного сгорания и обеспечить надлежащую работу двигателя.

Впускной коллектор

В основном функция впускного коллектора заключается в создании условий для оптимального заполнения цилиндров воздухом или смесью воздуха и топлива. Для этого коллектор должен обеспечивать равномерное распределение потока воздуха или смеси по всем цилиндрам, чтобы каждый из них получал необходимое количество топлива для сгорания.

Впускной коллектор играет важную роль в процессе работы двигателя. Он обеспечивает достаточное количество воздуха для эффективного сгорания топлива и создает в цилиндрах нужное давление. Для повышения производительности двигателя и улучшения его экологичности, современные впускные коллекторы могут иметь системы изменяемой геометрии, которые позволяют оптимизировать распределение потока воздуха в зависимости от текущих условий работы.

Форсунки

Форсунки работают под высоким давлением и обеспечивают точное дозирование топлива. Они преобразуют подачу топлива в момент времени, когда это необходимо, чтобы обеспечить оптимальное сгорание топлива и повысить эффективность двигателя.

Современные форсунки обычно используют электромагнитную систему для контроля подачи топлива. Они имеют монтажные отверстия, которые позволяют им быть надежно закрепленными на двигателе.

Форсунки также оснащены фильтрами, которые помогают удерживать пыль и другие загрязнения от топлива, что повышает их долговечность и надежность работы.

Регулярное обслуживание форсунок является важным аспектом поддержания надлежащей работы двигателя. Они могут засоряться или выходить из строя из-за пыли, грязи или неправильного использования топлива. Поэтому рекомендуется проводить профилактическую чистку или замену форсунок в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля.

Топливный насос

Топливный насос обычно располагается внутри топливного бака и подключается к нему гибкими трубками. Он может быть электрическим или механическим в зависимости от типа двигателя и марки автомобиля.

Электрический топливный насос работает с помощью электрического мотора, который создает необходимое давление для подачи топлива. Он контролируется электронным блоком управления двигателем и может варьировать интенсивность подачи топлива в зависимости от требуемой мощности и скорости двигателя.

Механический топливный насос, в свою очередь, приводится в действие непосредственно от двигателя. Он использует механическую силу, передаваемую от двигателя к насосу через приводные ремни или шестерни, для создания необходимого давления топлива в системе. Такой тип насоса обычно используется в старых моделях автомобилей.

Топливный насос выполняет важную функцию подачи топлива к двигателю, необходимого для сгорания и обеспечения его работоспособности. Благодаря правильной работе насоса, топливная система автомобиля гарантирует эффективное функционирование двигателя и экономичное потребление топлива.

Важно отметить, что регулярное обслуживание топливного насоса, включая замену фильтров и проверку на наличие повреждений, является неотъемлемой частью ухода за автомобилем. Это позволяет предотвратить возможные поломки и обеспечить долговечность топливной системы.

Видео:Устройство двигателя автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3DСкачать

Система зажигания

Основные компоненты системы зажигания включают в себя:

Искровые свечи – основные элементы, отвечающие за создание и передачу электрического разряда. Они установлены в головках цилиндров двигателя.
Катушку зажигания – устройство, предназначенное для увеличения напряжения, необходимого для создания искры на свечах зажигания.
Высоковольтные провода – передают высокое напряжение от катушки зажигания к свечам зажигания.
Распределитель зажигания – механизм, который определяет момент подачи электрического разряда на каждую свечу зажигания.

Внутри двигателя система зажигания функционирует следующим образом: при достижении определенного положения поршня в цилиндре, катушка зажигания создает высокое напряжение, которое поступает на свечу зажигания. Затем свеча зажигания создает искру, которая воспламеняет смесь топлива и воздуха, обеспечивая взрыв и движение поршня вниз. Этот процесс повторяется для каждого цилиндра, создавая вращение коленчатого вала и приводя в движение автомобиль.

Качество и правильная работа системы зажигания являются важными факторами для надежной и эффективной работы двигателя. Регулярная проверка, обслуживание и замена неисправных компонентов системы зажигания являются неотъемлемой частью технического обслуживания автомобиля.

Важно помнить, что система зажигания может различаться в зависимости от типа двигателя (бензиновый или дизельный) и его конструкции.

Свечи зажигания

Каждая свеча зажигания состоит из нескольких основных элементов: прочного металлического корпуса, изолятора, электрода центрального и бокового. Корпус свечи зажигания служит для защиты и электрической изоляции от тепла и давления в цилиндре двигателя. Изолятор предохраняет свечу от электрического разряда за пределами заправочного промежутка. Электрод центральный является положительным электродом свечи, а электрод боковой – отрицательным. Электроды создают искру, которая горит в промежутке между ними, зажигая топливную смесь.

Свечи зажигания имеют определенный ресурс, после которого они требуют замены. При недостаточном разряде свечей зажигания возникают проблемы с запуском двигателя, ухудшается его мощность и расход топлива. Регулярная проверка и замена свечей зажигания является важной профилактической мерой для поддержания оптимального функционирования автомобиля.

Катушка зажигания

Катушка зажигания состоит из трех основных компонентов: первичной обмотки, вторичной обмотки и сердечника. Первичная обмотка подключена к источнику постоянного тока и создает магнитное поле, которое затем переносит энергию на вторичную обмотку. Вторичная обмотка состоит из большого количества витков провода и создает высокое напряжение, достаточное для создания искры между электродами свечи зажигания.

Сердечник катушки зажигания играет важную роль в процессе увеличения напряжения. Он обычно выполнен из магнитного материала, такого как железо, и служит для усиления магнитного поля, создаваемого первичной обмоткой. Благодаря сердечнику катушка зажигания может генерировать высокое напряжение вторичной обмотки, необходимое для создания искры.

Катушки зажигания в современных автомобилях обычно имеют несколько витков провода вторичной обмотки, чтобы обеспечить достаточную энергию для создания искры. Они также обычно встроены в блок зажигания, который контролирует время подачи искры на каждый цилиндр двигателя.

Основные компоненты катушки зажигания
Первичная обмотка	Вторичная обмотка	Сердечник
Создает магнитное поле	Генерирует высокое напряжение	Усиливает магнитное поле
Подключена к источнику постоянного тока	Состоит из большого количества витков провода	Обычно выполнен из магнитного материала

Распределитель зажигания

Основная функция распределителя зажигания заключается в управлении моментом зажигания в каждом цилиндре двигателя. Это позволяет поддерживать оптимальные показатели работы двигателя при различных условиях эксплуатации, например, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель.

Распределитель зажигания обычно представляет собой механизм с вращающимся ротором и набором контактов, которые находятся под напряжением от электрической системы автомобиля. Когда ротор поворачивается, контакты переносят ток на свечи зажигания в каждом цилиндре в нужный момент, инициируя воспламенение топлива.

Современные системы распределения зажигания в автомобиле могут быть электронными, что позволяет более точно управлять моментом зажигания, а также осуществлять более сложные алгоритмы работы двигателя для повышения эффективности и экологичности. Электроника также позволяет диагностировать неисправности в системе зажигания и своевременно предотвращать их.

Распределитель зажигания является одной из важных составляющих современного автомобильного двигателя, гарантирующей его надежную и эффективную работу. Технологические разработки и совершенствования в этой области продолжаются, улучшая работу двигателей и уменьшая их вредное воздействие на окружающую среду.

Преимущества распределителя зажигания	Недостатки распределителя зажигания
− Оптимизация работы двигателя	− Износ контактов
− Управление моментом зажигания	− Необходимость технического обслуживания
− Возможность диагностики неисправностей	− Ограниченная точность управления моментом зажигания

Видео:Система смазки автомобильного двигателя.Скачать

Система охлаждения

Компоненты системы охлаждения включают в себя радиатор, водяной насос, термостат, водяной блок и вентилятор. Когда двигатель работает, охлаждающая жидкость, обычно называемая антифризом, циркулирует через двигатель и радиатор, передавая тепло от двигателя к окружающей среде.

Радиатор представляет собой специально разработанную систему трубок и ребер, которые обеспечивают эффективное охлаждение охлаждающей жидкости. Водяной насос отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости: он приводится в движение ременной передачей или прямым приводом от двигателя и перекачивает жидкость через все систему.

Термостат контролирует температуру охлаждающей жидкости, открываясь и закрываясь в зависимости от необходимости. Вентилятор, установленный за радиатором, активируется при достижении определенной температуры и помогает дополнительно охлаждать жидкость.

Система охлаждения необходима для того, чтобы предотвратить перегрев двигателя, который может привести к серьезным поломкам. Поэтому регулярная проверка и обслуживание системы охлаждения являются важными задачами владельца автомобиля.