Każdy z nas ma jakiś samochód, ale tylko nieliczni kierowcy zastanawiają się, jak działa silnik samochodu. Konieczne jest również zrozumienie, że tylko specjaliści pracujący na stacji paliw muszą w pełni znać urządzenie silnika samochodowego. Na przykład wielu z nas ma różne urządzenia elektroniczne, ale to nie znaczy, że musimy rozumieć, jak one działają. Po prostu używamy ich zgodnie z ich przeznaczeniem. Jednak sytuacja z samochodem jest nieco inna.
Wszyscy to rozumiemy pojawienie się usterek w silniku samochodowym bezpośrednio wpływa na nasze zdrowie i życie. Jakość jazdy, a także bezpieczeństwo osób w samochodzie często zależy od prawidłowej pracy jednostki napędowej. Z tego powodu zalecamy zapoznanie się z tym artykułem o tym, jak działa silnik samochodowy i z czego się składa.
Historia rozwoju silników samochodowych
W tłumaczeniu z oryginalnego języka łacińskiego silnik lub silnik oznacza „jazdę”. Dziś silnik jest specyficznym urządzeniem, które ma zamieniać jeden z rodzajów energii na mechaniczną. Najpopularniejsze są dziś silniki spalinowe, których rodzaje są różne. Pierwszy taki silnik pojawił się w 1801 roku, kiedy Philippe Le Bon z Francji opatentował silnik zasilany gazem lampowym. Następnie swoje projekty zaprezentowali August Otto i Jean Etienne Lenoir. Wiadomo, że August Otto jako pierwszy opatentował silnik 4-suwowy. Do tej pory konstrukcja silnika praktycznie się nie zmieniła.
W 1872 r. zadebiutował amerykański silnik napędzany naftą. Jednak tę próbę trudno nazwać udaną, ponieważ nafta normalnie nie mogłaby wybuchnąć w butlach. W ciągu 10 lat Gottlieb Daimler zaprezentował swoją wersję silnika, który był zasilany benzyną i działał całkiem nieźle.
Rozważać nowoczesne typy silników samochodowych i dowiedz się, do którego należy Twój samochód.
Rodzaje silników samochodowych
Ponieważ silnik spalinowy jest uważany za najczęstszy w naszych czasach, rozważ typy silników, w które są obecnie wyposażone prawie wszystkie samochody. ICE nie jest najlepszym typem silnika, ale jest używany w wielu pojazdach.
Klasyfikacja silników samochodowych:
- Silniki Diesla. Olej napędowy dostarczany jest do cylindrów za pomocą specjalnych dysz. Silniki te nie potrzebują energii elektrycznej do działania. Potrzebują go tylko do uruchomienia jednostki napędowej.
- Silniki benzynowe. Są również zastrzykami. Obecnie stosuje się kilka rodzajów systemów wtryskowych i. Takie silniki pracują na benzynie.
- Silniki gazowe. Silniki te mogą używać sprężonego lub skroplonego gazu. Gazy te powstają w wyniku przetwarzania drewna, węgla lub torfu na paliwa gazowe.
Działanie i budowa silnika spalinowego
Zasada działania silnika samochodowego- to pytanie, które interesuje prawie każdego właściciela samochodu. Podczas pierwszej znajomości konstrukcji silnika wszystko wygląda na bardzo skomplikowane. Jednak w rzeczywistości, przy pomocy dokładnych badań, konstrukcja silnika staje się całkiem zrozumiała. W razie potrzeby wiedzę o zasadzie działania silnika można wykorzystać w życiu.
1. Blok cylindrów to rodzaj obudowy silnika. Wewnątrz znajduje się system kanałów, który służy do chłodzenia i smarowania jednostki napędowej. Służy jako podstawa do dodatkowego wyposażenia takiego jak skrzynia korbowa itp.
2. Tłok, który jest pustym metalowym szkłem. W jego górnej części znajdują się „rowki” na pierścienie tłokowe.
3. Pierścienie tłokowe. Pierścienie znajdujące się na dole nazywane są pierścieniami zgarniającymi olej, a górne nazywane są pierścieniami dociskowymi. Górne pierścienie zapewniają wysoki poziom kompresji lub kompresji mieszanki paliwowo-powietrznej. Pierścienie służą do zapewnienia szczelności komory spalania, a także jako uszczelnienia zapobiegające przedostawaniu się oleju do komory spalania.
4. Mechanizm korbowy. Odpowiada za przekazywanie posuwisto-zwrotnej energii ruchu tłoka na wał korbowy silnika.
Wielu kierowców nie wie, że w rzeczywistości zasada działania silnika spalinowego jest dość prosta. Najpierw wchodzi do komory spalania z dysz, gdzie miesza się z powietrzem. Następnie emituje iskrę, która zapala mieszankę paliwowo-powietrzną, powodując jej wybuch. Powstające w wyniku tego gazy przesuwają tłok w dół, podczas którego przenosi on odpowiedni ruch na wał korbowy. Wał korbowy zaczyna obracać skrzynię biegów. Następnie zestaw specjalnych kół zębatych przenosi ruch na koła przedniej lub tylnej osi (w zależności od napędu, może na wszystkie cztery).
Tak działa silnik samochodowy. Teraz nie da się oszukać pozbawionych skrupułów specjalistów, którzy podejmą się naprawy jednostki napędowej twojego samochodu.
Silnik lub silnik (z łac. motor wprawiony w ruch) – urządzenie, które zamienia każdy rodzaj energii na mechaniczną. Termin ten jest używany od końca XIX wieku wraz ze słowem „silnik”, które od połowy XX wieku jest częściej określane jako silniki elektryczne i silniki spalinowe (ICE).
Silnik spalinowy (ICE) to rodzaj silnika, silnika cieplnego, w którym energia chemiczna paliwa (najczęściej płynnego lub gazowego paliwa węglowodorowego), spalanego w obszarze roboczym, zamieniana jest na pracę mechaniczną.
W przypadku samochodu paliwem jest zawartość zbiornika paliwa, a praca mechaniczna to ruch. Więc w jaki sposób benzyna lub olej napędowy napędzają samochód?
Z czego składa się silnik spalinowy?
Musisz zacząć od tego, z czego się składa silnik spalinowy:
-głowica cylindra- jest to rodzaj naczynia do komory spalania mieszaniny roboczej, zaworów dystrybucji gazu z napędem, świec zapłonowych i wtryskiwaczy;
-cylindry- są to wydrążone części o cylindrycznej powierzchni wewnętrznej, tłoki poruszają się w cylindrach;
-tłoki- są to ruchome części, które ciasno zachodzą na cylindry w przekroju i poruszają się wzdłuż ich osi;
-pierścienie tłokowe- są to otwarte pierścienie, które są ciasno osadzone w rowkach na zewnętrznych powierzchniach tłoków, uszczelniają komorę spalania, poprawiają przenoszenie ciepła przez ścianki cylindra oraz regulują zużycie smaru;
-sworznie tłokowe służą do obracania tłoka za pomocą korbowodu, każda z nich jest osią, względem której drga korbowód.;
-korbowody- jest to ogniwo mechanizmu płaskiego, połączone z innymi ruchomymi ogniwami za pomocą obrotowych par kinematycznych i wykonujących złożony ruch płaski;
-wał korbowy- jest to wał składający się z kilku korb;
-koło zamachowe- masywne obracające się koło służące jako magazyn (akumulator bezwładnościowy) energii kinetycznej;
-wałek rozrządu z krzywkami- główna część mechanizmu dystrybucji gazu (rozrządu), która służy do synchronizacji suwów dolotowych lub wydechowych i silnika;
-zawory- są to mechanizmy, za pomocą których można dowolnie otwierać lub zamykać otwory w różnych celach;
-świeca służą do zapalania mieszanki palnej, są zestawem elektrod, pomiędzy którymi powstaje iskra.
Ale do pełnego działania silnika spalinowego potrzeba jeszcze kilku systemów:
-układ zasilania silnika spalinowego, składa się ze zbiornika paliwa, filtrów do czyszczenia paliwa, przewodów paliwowych, pompy paliwa, filtra powietrza, układu wydechowego i gaźnika (jeśli silnik nie jest silnikiem wtryskowym);
-Układ wydechowy ICE składa się z zaworu wydechowego, kanału wydechowego, rury wlotowej tłumika, dodatkowego tłumika (rezonatora), tłumika głównego, zacisków łączących;
-ICE układ zapłonowy składa się z zasilacza układu zapłonowego (akumulatora i generatora), wyłącznika zapłonu, urządzenia sterującego magazynowaniem energii, urządzenia magazynującego energię (na przykład cewki zapłonowej), układu dystrybucji zapłonu, przewodów wysokiego napięcia i świec zapłonowych ;
-system chłodzenia LÓD składa się ze specjalnie ułożonych podwójnych ścian bloku cylindrów i głowic (przestrzeń między nimi jest wypełniona płynem chłodzącym), chłodnicy, zbiornika wyrównawczego, pompy, termostatu i rurociągów;
Układ smarowania składa się z miski olejowej, pompy olejowej, filtra oleju, przewodów, kanałów i otworów olejowych.
Mieszanka robocza ICE
Sama nazwa LÓD- silnik WEWNĘTRZNE SPALANIE- podpowiada, że coś się tam pali. I oczywiście to nie samo paliwo się pali, ale tylko jego opary zmieszane z powietrzem. Ta mieszanina jest zwykle nazywana mieszaniną roboczą. Spalanie tej mieszanki ma osobliwość - wypala się, znacznie zwiększając objętość, tworząc, że tak powiem, falę uderzeniową dla tłoków cylindrów.
Za tworzenie mieszaniny roboczej odpowiada odpowiednio gaźnik lub wtryskiwacz, w zależności od typu silnika.
Ruch samochodowy
Tak więc spalanie mieszaniny roboczej powoduje ruch tłoka. Ale jak ruszyć auto z miejsca za pomocą tłoka? Aby to zrobić, musisz przekonwertować ruch tłoka na obrót. Dlatego sworzeń i korbowód łączą tłok z korbą wału korbowego, która oczywiście zaczyna się od tego obracać. "Zabiera" obroty z wału korbowego przenoszenie.
Cykle silnika spalinowego
Powyższy schemat jest niezwykle uproszczony. Rozważmy teraz bardziej szczegółowo wszystko, co dzieje się w silniku spalinowym. Klasycznym schematem działania ICE jest jego podział na cykle zegarowe. Aby uwzględnić każdy skok silnika, musisz nauczyć się kilku definicji:
Górny martwy punkt (TDC)- najwyższe położenie tłoka w cylindrze.
Dolny martwy punkt (BDC)- najniższe położenie tłoka w cylindrze.
Skok tłoka- odległość między TDC a BDC.
Komora spalania- objętość w cylindrze nad tłokiem, gdy jest w GMP.
Przemieszczenie cylindra- objętość nad tłokiem cylindra, gdy jest w BDC.
Pojemność silnika to całkowita objętość robocza wszystkich cylindrów.
Stopień sprężania silnika spalinowego to stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości komory spalania.
Dolot - 1 suw silnika spalinowego
Podczas pierwszego suwu silnika spalinowego zawór dolotowy otwiera się, aby napełnić cylinder mieszanką roboczą. Stopień napełnienia cylindra zależy od położenia tłoka: mieszanina robocza przestaje płynąć, gdy tłok znajduje się w pozycji BDC. Ruch tłoka zaczyna obracać korbą, a wał korbowy obraca się, chociaż udaje mu się obrócić tylko o pół obrotu.
Kompresja - 2 suw silnika spalinowego
Zawór wlotowy zamyka się podczas drugiego suwu silnika spalinowego. Zawór wylotowy systemu jest również zamknięty. Mieszanina robocza znajduje się w zamkniętym cylindrze. Tłok zaczyna się poruszać, a zatem kompresja mieszaniny roboczej. Pod koniec sprężania (a więc i drugiego suwu) ciśnienie w cylindrze jest już bardzo wysokie, a temperatura dochodzi do 500 stopni Celsjusza.
Skok roboczy - 3 suw silnika spalinowego
Najważniejszy jest trzeci suw silnika spalinowego. To właśnie podczas trzeciego cyklu energia cieplna zamieniana jest na energię mechaniczną.
Tam, gdzie jest cienka linia między drugim a trzecim skokiem, zapala się świeca zapłonowa: mieszanina zapala się, a tłok pędzi do BDC. Rezultatem jest obrót wału korbowego.
Zwolnienie - 4 suw silnika spalinowego
Podczas czwartego skoku operacji ICE zawór wydechowy otwiera się, podczas gdy zawór wlotowy jest zamknięty. Tłok, wracając do GMP, wypycha spaliny z cylindra do kanału wydechowego, który prowadzi prosto przez tłumik do atmosfery.
Wszystkie cztery suwy silnika spalinowego są cyklicznie powtarzane. Ale najważniejsza z nich to bez wątpienia trzecia – zapewniająca skok roboczy. Reszta drążków ma charakter pomocniczy, tylko do „organizacji” trzeciego suwu, którym porusza się samochód.
Dla niewtajemniczonych silnik samochodowy może wyglądać jak wielka, niechlujna plątanina metalowych części, rur i przewodów. Jednocześnie silnik jest „sercem” prawie każdego samochodu - 95% wszystkich samochodów napędzanych jest silnikiem spalinowym.
W tym artykule omówimy działanie silnika spalinowego: jego ogólną zasadę, przestudiujemy poszczególne elementy i fazy pracy silnika, dowiemy się, jak dokładnie potencjalne paliwo jest zamieniane na siłę obrotową, a także spróbuj odpowiedzieć na następujące pytania: jak działa silnik spalinowy, jakie są silniki i ich typy oraz co oznaczają te lub inne parametry i cechy silnika? I jak zawsze wszystko to jest proste i przystępne, jak dwa i dwa.
Głównym celem samochodowego silnika benzynowego jest przekształcenie benzyny w ruch, aby Twój samochód mógł się poruszać. Obecnie najłatwiejszym sposobem na wytworzenie ruchu z benzyny jest po prostu spalenie jej wewnątrz silnika. Tak więc "silnik" samochodowy jest silnikiem spalinowym - tj. w nim zachodzi spalanie benzyny.
Istnieją różne typy silników spalinowych. Silniki Diesla to jedna forma, a turbiny gazowe to zupełnie inna forma. Każdy z nich ma swoje wady i zalety.
Cóż, jak zauważysz, skoro istnieje silnik spalinowy, to musi być też silnik spalinowy zewnętrzny. Lokomotywa parowa w staromodnych pociągach i parowcach jest najlepszym przykładem silnika spalinowego. Paliwo (węgiel, drewno, olej, cokolwiek) w silniku parowym spala się na zewnątrz silnika, tworząc parę, a para powoduje ruch wewnątrz silnika. Oczywiście silnik spalinowy jest znacznie bardziej wydajny (przynajmniej zużywa znacznie mniej paliwa na kilometr drogi pojazdu) niż spalinowy, a silnik spalinowy jest również znacznie mniejszy niż równoważny silnik spalinowy. To wyjaśnia, dlaczego nie widzimy ani jednego wagonu, który wygląda jak lokomotywa parowa.
Przyjrzyjmy się teraz bliżej działaniu silnika spalinowego.
Przyjrzyjmy się zasadzie stojącej za każdym ruchem posuwisto-zwrotnym silnika spalinowego: jeśli umieścisz niewielką ilość wysokoenergetycznego paliwa (takiego jak benzyna) w małej zamkniętej przestrzeni i zapalisz ją (to paliwo), niewiarygodna ilość energia jest uwalniana w postaci rozprężającego się gazu. Możesz wykorzystać tę energię na przykład do napędzania ziemniaka. W tym przypadku energia jest zamieniana na ruch tego ziemniaka. Na przykład, jeśli wlejesz trochę benzyny do rury z jednym końcem szczelnie zamkniętym, a drugim otwartym, wlej trochę benzyny, a następnie wbijesz ziemniaka i podpalisz benzynę, to jego eksplozja sprowokuje ruch tego ziemniaka poprzez ściskanie z eksplodującą benzyną, w ten sposób ziemniak poleci wysoko w niebo, jeśli skierujesz rurę w górę. Tak pokrótce opisaliśmy zasadę starej armaty. Ale możesz również wykorzystać ten rodzaj energii benzyny do ciekawszych celów. Na przykład, jeśli możesz stworzyć cykl eksplozji benzyny setki razy na minutę i jeśli możesz wykorzystać tę energię do użytecznych celów, to wiedz, że masz już rdzeń silnika samochodu!
Prawie wszystkie samochody w dzisiejszych czasach używają tego, co się nazywa czterosuwowy cykl spalania zamienić benzynę w ruch. Cykl czterosuwowy jest również znany jako cykl Otto, od Mikołaja Otto, który wynalazł go w 1867 roku. Oto one, te 4 skoki silnika:
- Skok wlotu paliwa
- Skok sprężania paliwa
- Cykl spalania paliwa
- Skok spalin
Wydaje się, że wszystko jest z tego jasne, prawda? Na poniższym rysunku widać, że element zwany tłokiem zastępuje ziemniaka w opisanym wcześniej „działku ziemniaczanym”. Tłok jest połączony z wałem korbowym za pomocą korbowodu. Tylko nie przejmuj się nowymi terminami – w zasadzie nie ma ich tak wiele!
Na rysunku litery wskazują następujące elementy silnika:
A - Wałek rozrządu
B - Pokrywa zaworu
C - Zawór wydechowy
D - Otwór wydechowy
E - Głowica cylindra
F - Wnęka na chłodziwo
G - Blok silnika
H - miska olejowa
ja - miska silnika
J - Świeca zapłonowa
K - Zawór wlotowy
L - Wlot
M - Tłok
N - Korbowód
O - Łożysko korbowodu
P - Wał korbowy
Oto, co się dzieje, gdy silnik przechodzi pełny cykl czterosuwowy:
- Początkowe położenie tłoka znajduje się na samej górze, w tym momencie otwiera się zawór ssący, a tłok przesuwa się w dół, zasysając w ten sposób przygotowaną mieszankę benzyny i powietrza do cylindra. To jest skok ssania. Aby to zadziałało, wystarczy niewielka kropla benzyny wymieszać z powietrzem.
- Kiedy tłok osiągnie najniższy punkt, zawór wlotowy zamyka się, a tłok zaczyna się cofać (benzyna jest uwięziona), sprężając tę mieszankę paliwa i powietrza. Kompresja sprawi, że eksplozja będzie silniejsza.
- Gdy tłok osiąga szczyt swojej drogi, świeca zapłonowa emituje iskrę generowaną przez ponad dziesięć tysięcy woltów, aby zapalić benzynę. Następuje detonacja, a benzyna w cylindrze eksploduje, popychając tłok w dół z niesamowitą siłą.
- Po tym, jak tłok ponownie osiągnie dno skoku, kolej na otwarcie zaworu wydechowego. Następnie tłok porusza się w górę (to dzieje się już na skutek bezwładności), a zużyta mieszanina benzyny i powietrza opuszcza cylinder przez otwór wydechowy, aby udać się w drogę do rury wydechowej i dalej w górną warstwę atmosfery.
Teraz, gdy zawór jest znowu na samej górze silnik jest gotowy do kolejnego cyklu, czyli zasysa następną porcję mieszanki powietrza i benzyny w celu dalszego rozkręcenia wału korbowego, który w rzeczywistości przekazuje jego skręcanie dalej poprzez przeniesienie na koła. Teraz zobacz poniżej, jak silnik działa we wszystkich czterech suwach.
Pracę silnika spalinowego można lepiej zobaczyć na dwóch poniższych animacjach:
Jak działa silnik - animacja
Zauważ, że ruch generowany przez pracę silnika spalinowego jest ruchem obrotowym, podczas gdy ruch generowany przez "działo ziemniaczane" jest liniowy (prosty). W silniku ruch liniowy tłoków zamieniany jest na ruch obrotowy wału korbowego. Potrzebujemy ruchu obrotowego, ponieważ planujemy skręcić kołami naszego samochodu.
Teraz przyjrzyjmy się wszystkim częściom, które współpracują ze sobą jako zespół, aby tak się stało, zaczynając od cylindrów!
Rdzeniem silnika jest cylinder z tłokiem, który porusza się w górę iw dół wewnątrz cylindra. Opisany powyżej silnik ma jeden cylinder. Wydawałoby się, co jeszcze jest potrzebne do samochodu?! Ale nie, samochód do komfortowej jazdy potrzebuje jeszcze co najmniej 3 tych cylindrów z tłokami i wszystkimi niezbędnymi dla tej pary atrybutami (zawory, korbowody itd.), ale jeden cylinder nadaje się tylko do większości kosiarek . Spójrz - na poniższej animacji zobaczysz działanie silnika 4-cylindrowego:
Typy silników
Samochody mają najczęściej cztery, sześć, osiem, a nawet dziesięć, dwanaście i szesnaście cylindrów (ostatnie trzy opcje są montowane głównie w samochodach sportowych i wyścigowych). W silniku wielocylindrowym wszystkie cylindry są zwykle rozmieszczone na jeden z trzech sposobów:
- W linii
- W kształcie litery V
- Bokser
Oto one - wszystkie trzy rodzaje rozmieszczenia cylindrów w silniku:
Układ 4 cylindrów w linii
Przeciwstawny układ 4 cylindrów
Układ V 6 cylindrów
Różne konfiguracje mają różne zalety i wady pod względem wibracji, kosztów produkcji i charakterystyki kształtu. Te zalety i wady sprawiają, że są one bardziej odpowiednie dla niektórych konkretnych pojazdów. Tak więc silniki 4-cylindrowe rzadko mają sens, aby uzyskać kształt litery V, więc zwykle są one rzędowe; a silniki 8-cylindrowe są częściej produkowane z układem cylindrów w kształcie litery V.
Przyjrzyjmy się teraz, jak działa układ wtrysku paliwa, olej i inne elementy w silniku:
Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo niektórym kluczowym szczegółom silnika:
Teraz uwaga! Na podstawie tego, co przeczytaliśmy, spójrzmy na pełny cykl silnika ze wszystkimi jego elementami:
Pełny cykl silnika
Dlaczego silnik nie działa?
Powiedzmy, że wychodzisz rano do samochodu i zaczynasz go uruchamiać, ale nie chce się uruchomić. Co może być nie tak? Teraz, gdy wiesz, jak działa silnik, możesz zrozumieć podstawowe rzeczy, które mogą uniemożliwić uruchomienie silnika. Mogą się zdarzyć trzy podstawowe rzeczy:
- Słaba mieszanka paliwowa
- Brak kompresji
- Brak iskry
Tak, istnieją tysiące drobnych rzeczy, które mogą stwarzać problemy, ale wspomniana „wielka trójka” jest najczęściej wynikiem lub przyczyną jednej z nich. Opierając się na prostym zrozumieniu wydajności silnika, możemy sporządzić krótką listę tego, jak te problemy wpływają na silnik.
Zła mieszanka paliwowa może być spowodowana jednym z następujących powodów:
- Po prostu skończyła Ci się benzyna w baku, a silnik próbuje uruchomić się z powietrza.
- Wlot powietrza może być zatkany, więc silnik pobiera paliwo, ale nie ma wystarczającej ilości powietrza do detonacji.
- Układ paliwowy może dostarczać do mieszanki za dużo lub za mało paliwa, co oznacza, że spalanie nie przebiega prawidłowo.
- Paliwo może zawierać zanieczyszczenia (co jest szczególnie ważne w przypadku rosyjskiej jakości benzyny), które uniemożliwiają pełne spalenie paliwa.
Brak kompresji - Jeśli ładunek powietrza i paliwa nie może zostać prawidłowo skompresowany, proces spalania nie będzie działał prawidłowo. Brak kompresji może wystąpić z następujących powodów:
- Zużyte pierścienie tłokowe (umożliwiające przepływ powietrza i paliwa przez tłok po ściśnięciu)
- Zawory wlotowe lub wylotowe nie uszczelniają się prawidłowo, ponownie otwierając nieszczelność podczas sprężania
- W cylindrze pojawiła się dziura.
Brak iskry może wynikać z kilku powodów:
- Jeśli świece zapłonowe lub przewód do nich są zużyte, iskra będzie słaba.
- Jeśli przewód jest uszkodzony lub po prostu go brakuje, lub system, który wysyła iskrę przez przewód, nie działa prawidłowo.
- Jeśli iskra pojawi się za wcześnie lub za późno w cyklu, paliwo nie zapali się we właściwym czasie, co może powodować różnego rodzaju problemy.
A oto kilka innych powodów, dla których silnik może nie działać, a tutaj poruszymy niektóre szczegóły poza silnikiem:
- Jeśli akumulator jest rozładowany, nie będziesz w stanie uruchomić silnika, aby go uruchomić.
- Jeśli łożyska, które umożliwiają swobodne obracanie się wału korbowego, są zużyte, wał korbowy nie będzie mógł się obracać, więc silnik nie będzie mógł pracować.
- Jeśli zawory nie otwierają się i nie zamykają we właściwym czasie lub w ogóle nie działają, powietrze nie będzie mogło wejść, a wydech nie będzie mógł wyjść, więc silnik ponownie nie będzie mógł pracować.
- Jeśli ktoś z chuligańskimi motywami wepchnie ziemniaka do rury wydechowej, spaliny nie będą mogły opuścić cylindra, a silnik nie będzie ponownie działał.
- Jeśli w silniku nie ma wystarczającej ilości oleju, tłok nie będzie mógł swobodnie poruszać się w górę iw dół w cylindrze, co utrudnia lub uniemożliwia normalne działanie silnika.
W prawidłowo działającym silniku wszystkie te czynniki mieszczą się w granicach tolerancji. Jak widać, silnik ma wiele systemów, które pomagają mu bezbłędnie przetwarzać paliwo na napęd. W kolejnych sekcjach przyjrzymy się różnym podsystemom używanym w silnikach.
Większość podsystemów silnika można wdrożyć przy użyciu różnych technologii, a lepsze technologie mogą znacznie poprawić osiągi silnika. To dlatego rozwój motoryzacji postępuje w szybkim tempie, ponieważ konkurencja wśród producentów samochodów jest na tyle silna, że zainwestuje duże pieniądze w każdą dodatkową moc wyciśniętą z silnika w tej samej ilości. Przyjrzyjmy się różnym podsystemom stosowanym w nowoczesnych silnikach, zaczynając od zaworów silnikowych.
Jak działają zawory?
System zaworów składa się z zaworów i mechanizmu, który je otwiera i zamyka. System ich otwierania i zamykania nazywa się wał rozrządczy... Wałek rozrządu ma na swojej osi specjalne części, które przesuwają zawory w górę iw dół, jak pokazano na poniższym rysunku.
Większość nowoczesnych silników ma tak zwane krzywki napowietrzne... Oznacza to, że wałek znajduje się nad zaworami, jak widać na zdjęciu. Starsze silniki wykorzystują wałek rozrządu znajdujący się w skrzyni korbowej w pobliżu wału korbowego. Wałek rozrządu obraca się i przesuwa krzywkę w dół, popychając zawór w dół, tworząc szczelinę dla przepływu paliwa lub spalin. Napęd paska rozrządu lub łańcucha jest napędzany przez wał korbowy i przenosi skręcanie z niego na wałek rozrządu, dzięki czemu zawory są zsynchronizowane z tłokami. Wałek rozrządu zawsze obraca się od jednego do dwóch razy wolniej niż wał korbowy. Wiele wysokowydajnych silników ma cztery zawory na cylinder (dwa do odbioru paliwa do wewnątrz i dwa do odprowadzania mieszanki wydechowej).
Jak działa układ zapłonowy?
Układ zapłonowy generuje ładunek wysokiego napięcia i przekazuje go do świec zapłonowych za pomocą przewodów zapłonowych. Ładunek najpierw trafia do cewki zapłonowej (rodzaj rozdzielacza, który w określonym czasie rozprowadza iskrę do cylindrów), którą bez problemu można znaleźć pod maską większości samochodów. Cewka zapłonowa ma jeden przewód pośrodku i cztery, sześć, osiem lub więcej przewodów w zależności od liczby cylindrów, które z niej wychodzą. Te przewody zapłonowe wysyłają ładunek do każdej świecy zapłonowej. Silnik otrzymuje z czasem taką iskrę w taki sposób, że tylko jeden cylinder otrzymuje jednocześnie iskrę z rozdzielacza. Takie podejście zapewnia maksymalną płynność silnika.
Jak działa chłodzenie?
Układ chłodzenia w większości pojazdów składa się z chłodnicy i pompy wodnej. Woda krąży kanałami (kanałami) wokół cylindrów, a następnie przechodzi przez chłodnicę, aby jak najbardziej ją schłodzić. Istnieją jednak takie modele samochodów (przede wszystkim Volkswagen Beetle), a także większość motocykli i kosiarek, które mają silnik chłodzony powietrzem. Prawdopodobnie widziałeś te chłodzone powietrzem silniki, które mają po bokach żebrowane powierzchnie, które zdobią zewnętrzną stronę każdego cylindra, aby pomóc rozpraszać ciepło.
Chłodzenie powietrzem sprawia, że silnik jest lżejszy, ale gorętszy i ogólnie zmniejsza żywotność silnika i ogólną wydajność. Teraz już wiesz, jak i dlaczego Twój silnik pozostaje chłodny.
Jak działa program uruchamiający?
Poprawa osiągów silnika to wielka sprawa, ale ważniejsze jest to, co się stanie, gdy przekręcisz kluczyk, aby go uruchomić! Układ rozruchowy składa się z rozrusznika z silnikiem elektrycznym. Po przekręceniu kluczyka rozrusznik obraca silnik o kilka obrotów, aby proces spalania rozpoczął swoją pracę i można go było zatrzymać tylko przekręcając kluczyk w przeciwnym kierunku, gdy iskra przestanie płynąć do cylindrów, a silnik w ten sposób gaśnie.
Z drugiej strony rozrusznik ma mocny silnik elektryczny, który napędza zimny silnik spalinowy. Rozrusznik jest zawsze dość mocny, a zatem silnik „zużywa” zasoby akumulatora, ponieważ musi pokonać:
- Całe tarcie wewnętrzne spowodowane przez pierścienie tłokowe i nasilone przez zimny, nieogrzewany olej.
- Ciśnienie sprężania dowolnego cylindra (cylindrów), które występuje podczas suwu sprężania.
- Opór wywierany przez zawory otwierające i zamykające wałka rozrządu.
- Wszystkie inne procesy bezpośrednio związane z silnikiem, w tym rezystancja pompy wody, pompy oleju, generatora itp.
Widzimy, że starter potrzebuje dużo energii. Samochód najczęściej korzysta z 12-woltowej instalacji elektrycznej, a do rozrusznika muszą płynąć setki amperów prądu.
Jak działa system wtrysku i smarowania?
Jeśli chodzi o codzienną konserwację samochodu, Twoim pierwszym zmartwieniem jest prawdopodobnie sprawdzenie ilości gazu w Twoim samochodzie. Jak benzyna dostaje się ze zbiornika paliwa do cylindrów? Układ paliwowy silnika pobiera benzynę ze zbiornika za pomocą pompy paliwowej w zbiorniku i miesza ją z powietrzem, dzięki czemu do cylindrów może przepływać właściwa mieszanka powietrza i paliwa. Paliwo jest dostarczane na jeden z trzech powszechnych sposobów: gaźnik, wtrysk paliwa i bezpośredni wtrysk paliwa.
Gaźniki są teraz bardzo przestarzałe i nie pasują do nowszych modeli samochodów. W silniku wtryskowym wymagana ilość paliwa jest wtryskiwana indywidualnie do każdego cylindra, bezpośrednio do zaworu wlotowego (wtrysk paliwa) lub bezpośrednio do cylindra (wtrysk bezpośredni).
Ważną rolę odgrywa również olej. Idealnie i właściwie nasmarowany układ zapewnia, że każda ruchoma część w silniku otrzymuje olej, dzięki czemu może się swobodnie poruszać. Dwie główne części, które wymagają oleju, to tłok (a raczej jego pierścienie) i wszelkie łożyska, które umożliwiają swobodne obracanie się takich elementów, jak wał korbowy i inne wały. W większości pojazdów olej jest zasysany z miski olejowej przez pompę olejową, przepuszczany przez filtr oleju w celu usunięcia cząstek brudu, a następnie natryskiwany pod wysokim ciśnieniem na łożyska i ściany cylindrów. Olej następnie spływa do miski olejowej, gdzie jest ponownie zbierany i cykl się powtarza.
System wydechowy
Teraz, gdy wiemy już o wielu rzeczach, które wkładamy (wlewamy) do naszego samochodu, przyjrzyjmy się innym rzeczom, które z niego wynikają. Układ wydechowy zawiera rurę wydechową i tłumik. Bez tłumika z rury wydechowej usłyszysz dźwięk tysięcy małych eksplozji. Tłumik tłumi dźwięk. Układ wydechowy zawiera również konwerter katalityczny, który wykorzystuje katalizator i tlen do spalenia całego niewykorzystanego paliwa i niektórych innych chemikaliów w spalinach. Dzięki temu Twój samochód spełnia określone europejskie normy dotyczące poziomu zanieczyszczenia powietrza.
Co jeszcze jest poza wszystkimi powyższymi w samochodzie? Instalacja elektryczna składa się z akumulatora i generatora. Alternator jest połączony z silnikiem za pomocą paska i generuje prąd do ładowania akumulatora. Akumulator dostarcza 12-woltowy ładunek energii elektrycznej dostępnej dla wszystkiego w samochodzie, które potrzebuje prądu (układ zapłonu, radio,
Zgadzam się, że dziś nie można sobie wyobrazić współczesnego świata bez samochodów, pociągów, statków motorowych i tak dalej. Ale nie zawsze tak było.
Niedawno, jakieś dwieście lat temu, konie były jedynym środkiem transportu na ziemi poza własnymi nogami. Konie woziły wozy, wozy, powozy, a nawet wozy na szynach.
A pomysł, że wszystko to można było przenieść bez pomocy tych nieszczęsnych zwierząt, pochodził ze sfery fantazji. To właśnie wtedy, na początku XIX wieku, rozpoczęły się pierwsze wynalazki maszyn samobieżnych opartych na silniku parowym.
W takim silniku kocioł wypełniony wodą był rozpalany ogniem, a para z wrzącej wody wykonywała pracę mechaniczną, aby wprawić silnik w ruch. Silniki były monstrualne, nieefektywne, ogromne i niebezpieczne. Jednak na bazie tych silników powstały pierwsze wagony, parowozy i parowce.
Wynalezienie silnika spalinowego
Ludziom podobał się ten pomysł, pomimo wszystkich wad. Wtedy to był cud techniki. I dopiero w 1860 roku, kiedy maszyny parowe były już wszędzie używane i przestały być uważane za coś niezwykłego, wynaleziono pierwszy silnik spalinowy.
Kolejne 18 lat zajęło dopracowanie wynalazku do normalnie działającej wersji, która do dziś jest podstawą każdego silnika spalinowego czterosuwowego.
Po kolejnych siedmiu latach silniki zaczęły pracować na benzynie. Wcześniej ich paliwem był gaz luminescencyjny. Obecnie prawie wszędzie stosowane są silniki spalinowe o wielokrotności czterech cylindrów. Przyjrzyjmy się budowie i zasadzie działania silnika spalinowego.
Urządzenie i zasada działania silnika spalinowego
Składa się z cylindra z tłokiem, zaworów wlotu i wylotu paliwa oraz wału korbowego połączonego z tłokiem. Przeanalizujmy, jak działa silnik spalinowy na podstawie najprostszego silnika jednocylindrowego.
W trakcie pierwszy środek przez zawór paliwa wpuszczana jest palna mieszanina benzyny i powietrza. Tłok przesuwa się w dół.
Na drugi środek tłok porusza się w górę, ściskając tę mieszankę, powodując jej podgrzanie.
Trzeci środek: Sprasowana mieszanina jest zapalana przez elektryczną świecę, a energia z tej małej eksplozji popycha tłok w dół, napędzając wał korbowy. Energia pchania jest wystarczająca, aby obracający się bezwładnością wał korbowy wprawiał tłok w ruch podczas kolejnych suwów.
Wreszcie na czwarty takt przez drugi zawór spaliny są wypychane z cylindra przez tłok. Jak widać, działa tylko jeden z czterech taktów.
W celu równomiernego obracania się wału i zwiększenia mocy, cztery cylindry są połączone na jednym wale, dzięki czemu podczas każdego suwu jeden z cylindrów znajduje się w fazie suwu roboczego. W takim przypadku obracają wał korbowy równomiernie i konsekwentnie. Osiem, dwanaście lub więcej cylindrów służy wyłącznie do zwiększenia
Silnik spalinowy jest obecnie głównym typem samochodowego układu napędowego. Zasada działania silnika spalinowego opiera się na efekcie rozszerzalności cieplnej gazów powstającej podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze.
Najczęstsze typy silników
Istnieją trzy typy silników spalinowych: tłokowe, obrotowo-tłokowe układu Wankla oraz turbina gazowa. Z rzadkimi wyjątkami w nowoczesnych samochodach montowane są czterosuwowe silniki tłokowe. Powodem jest niska cena, kompaktowość, niska waga, wielopaliwowa pojemność i możliwość montażu na prawie każdym pojeździe.
Sam silnik samochodowy to mechanizm, który zamienia energię cieplną spalania paliwa na energię mechaniczną, której działanie zapewnia wiele układów, podzespołów i zespołów. Tłokowe silniki spalinowe są dwu- i czterosuwowe. Najłatwiej zrozumieć zasadę działania silnika samochodowego na przykładzie czterosuwowej jednocylindrowej jednostki napędowej.
Silnik czterosuwowy nazywa się, ponieważ jeden cykl roboczy składa się z czterech ruchów tłoka (suwów) lub dwóch obrotów wału korbowego:
- wlot;
- kompresja;
- skok roboczy;
- uwolnienie.
Ogólne urządzenie ICE
Aby zrozumieć, jak działa silnik, konieczne jest ogólne zarysowanie jego konstrukcji. Główne części to:
- blok cylindrów (w naszym przypadku jest tylko jeden cylinder);
- mechanizm korbowy składający się z wału korbowego, korbowodów i tłoków;
- głowica bloku z mechanizmem dystrybucji gazu (rozrząd).
Mechanizm korbowy zamienia ruch posuwisto-zwrotny tłoków na obrót wału korbowego. Tłoki wprawiane są w ruch energią paliwa spalonego w cylindrach. 
Działanie tego mechanizmu jest niemożliwe bez działania mechanizmu dystrybucji gazu, który zapewnia terminowe otwarcie zaworów wlotowych i wydechowych w celu wlotu mieszaniny roboczej i uwolnienia spalin. Pasek rozrządu składa się z jednego lub więcej wałków rozrządu z krzywkami, zaworów popychających (co najmniej dwa na każdy cylinder), zaworów i sprężyn powrotnych. 
Silnik spalinowy może pracować tylko ze skoordynowaną pracą układów pomocniczych, do których należą:
- układ zapłonowy, który odpowiada za zapłon palnej mieszanki w cylindrach;
- układ dolotowy, który dostarcza powietrze w celu utworzenia mieszaniny roboczej;
- układ paliwowy zapewniający ciągłe zasilanie paliwem i mieszanką paliwa z powietrzem;
- system smarowania przeznaczony do smarowania części trących i usuwania produktów zużycia;
- układ wydechowy, który usuwa spaliny z cylindrów silnika spalinowego i zmniejsza ich toksyczność;
- układ chłodzenia wymagany do utrzymania optymalnej temperatury do pracy jednostki napędowej.
Cykl pracy silnika
Jak wspomniano powyżej, cykl składa się z czterech taktów. Podczas pierwszego skoku krzywka wałka rozrządu popycha zawór wlotowy, otwierając go, tłok zaczyna poruszać się z najwyższego położenia w dół. W tym przypadku w cylindrze powstaje podciśnienie, dzięki któremu do cylindra dostaje się gotowa mieszanka robocza lub powietrze, jeśli silnik spalinowy jest wyposażony w układ bezpośredniego wtrysku paliwa (w tym przypadku paliwo jest zmieszane z powietrzem bezpośrednio w komorze spalania). 
Tłok poprzez korbowód przenosi ruch na wał korbowy, obracając go o 180 stopni, zanim osiągnie najniższe położenie.
Podczas drugiego suwu - sprężania - zawór wlotowy (lub zawory) zamyka się, tłok odwraca kierunek ruchu, sprężając i podgrzewając mieszankę roboczą lub powietrze. Pod koniec cyklu, układ zapłonowy doprowadza do świecy zapłonowej wyładowanie elektryczne i powstaje iskra, która zapala sprężoną mieszankę paliwowo-powietrzną.
Zasada zapłonu paliwa w dieslowskim silniku spalinowym jest inna: pod koniec suwu sprężania drobno rozpylony olej napędowy jest wtryskiwany do komory spalania przez dyszę, gdzie miesza się z ogrzanym powietrzem, a powstała mieszanina zapala się samoczynnie. Należy zauważyć, że z tego powodu stopień sprężania oleju napędowego jest znacznie wyższy.
W międzyczasie wał korbowy obrócił się o kolejne 180 stopni, wykonując jeden pełny obrót. 
Trzeci cykl nazywa się skokiem roboczym. Gazy powstałe podczas spalania paliwa, rozszerzając się, popychają tłok do najniższego położenia. Tłok przenosi energię na wał korbowy przez korbowód i obraca go o kolejne pół obrotu.
Po dojściu do dolnego martwego punktu rozpoczyna się ostatni pasek - zwolnienie. Na początku tego skoku krzywka wałka rozrządu popycha i otwiera zawór wydechowy, tłok porusza się w górę i wyrzuca spaliny z cylindra.
ICE zainstalowane w nowoczesnych samochodach mają nie jeden cylinder, ale kilka. Dla równomiernej pracy silnika w tym samym czasie różne suwy są wykonywane w różnych cylindrach, a co pół obrotu wału korbowego w co najmniej jednym cylindrze następuje suw roboczy (z wyjątkiem silników 2- i 3-cylindrowych) . Dzięki temu można pozbyć się zbędnych drgań, równoważąc siły działające na wał korbowy i zapewniając płynną pracę silnika spalinowego. Czopy korbowodu są umieszczone na wale pod równymi kątami względem siebie. 
Ze względu na kompaktowość, silniki wielocylindrowe nie są rzędowe, ale w kształcie litery V lub przeciwstawne (wizytówka Subaru). Oszczędza to dużo miejsca pod maską.
Silniki dwusuwowe
Oprócz czterosuwowych tłokowych silników spalinowych istnieją silniki dwusuwowe. Zasada ich działania różni się nieco od opisanej powyżej. Urządzenie takiego silnika jest prostsze. Cylinder ma do okna - wlot i wylot, znajdujące się powyżej. Tłok, będąc w BDC, zamyka okno wlotowe, a następnie poruszając się w górę, zamyka wylot i ściska mieszankę roboczą. Po osiągnięciu TDC na świecy tworzy się iskra i zapala mieszankę. W tym czasie okno wlotowe okazuje się być otwarte, a przez nie kolejna dawka mieszanki paliwowo-powietrznej wchodzi do komory korbowej.
Podczas drugiego suwu, poruszając się w dół pod wpływem gazów, tłok otwiera otwór wydechowy, przez który spaliny są wydmuchiwane z cylindra z nową porcją mieszaniny roboczej, która wchodzi do cylindra przez kanał przedmuchowy. Jednocześnie częściowo mieszanina robocza trafia również do okna wydechowego, co tłumaczy obżarstwo dwusuwowego silnika spalinowego.
Ta zasada działania pozwala osiągnąć większą moc silnika przy mniejszej pojemności skokowej, ale trzeba za to zapłacić przy dużym zużyciu paliwa. Zaletami takich silników są bardziej równomierne działanie, prostsza konstrukcja, niska waga i duża gęstość mocy. Wśród mankamentów wymienić należy brudniejszy wydech, brak układów smarowania i chłodzenia, co grozi przegrzaniem i awarią urządzenia.