Как работает двигатель внутреннего сгорания для детей
Перейти к содержимому

Как работает двигатель внутреннего сгорания для детей

  • автор:

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это самый распространенный тип двигателя из всех, которые устанавливаются в настоящее время на автомобили. Несмотря на то, что современный двигатель внутреннего сгорания состоит из тысячи частей, принцип его работы весьма прост. В рамках данной статьи мы рассмотрим устройство и принцип работы ДВС.

Внизу страницы смотрите видео, на котором наглядно показано устройство и принцип работы бензинового ДВС.

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть цилиндр и поршень. Именно внутри цилиндра ДВС происходит преобразование тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива, в энергию механическую, способную заставить наш автомобиль двигаться. Этот процесс повторяется с частотой несколько сотен раз в минуту, что обеспечивает непрерывное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, поэтому мы и берём его за основу. Чтобы лучше понять принцип устройства бензинового ДВС, предлагаем вам взглянуть на рисунок:

Схема устройства ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Топливно-воздушная смесь, попадая через впускной клапан в камеру сгорания (такт первый – впуск), сжимается (такт второй – сжатие) и воспламеняется от искры свечи зажигания. При сжигании топлива, под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление, заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке (НМТ), совершая при этом такт третий – рабочий ход. Перемещаясь во время рабочего хода вниз, с помощью шатуна, поршень приводит во вращение коленчатый вал. Затем, перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля – это четвертый такт (выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Давайте ещё раз повторим определения, а затем посмотрим это видео.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня. Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, обычно называют рабочим циклом , в данном случае, двигателя внутреннего сгорания.

  1. Такт первый — ВПУСК. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, при этом возникает разряжение и полость цилиндра ДВС заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Смесь, попадая в камеру сгорания, смешивается с остатками отработавших газов. В конце впуска давление в цилиндре составляет 0,07–0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
  2. Такт второй – СЖАТИЕ. Поршень движется к ВМТ, оба клапана закрыты, рабочая смесь в цилиндре сжимается, а сжатие сопровождается повышением давления (1,2–1,7 МПа) и температуры (300-400 ºС).
  3. Такт третий – РАСШИРЕНИЕ. При воспламенении рабочей смеси в цилиндре ДВС выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура (до 2500 градусов по Цельсию). Под давлением поршень перемещается к НМТ. Давление равно 4–6 МПа.
  4. Такт четвертый – ВЫПУСК. Поршень стремится к ВМТ через открытый выпускной клапан, отработавшие газы выталкиваются в выпускной трубопровод, а затем в окружающую среду. Давление в конце цикла: 0,1–0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

И так, вы смогли убедиться, что двигатель внутреннего сгорания устроен не очень сложно. Как говорится, все гениальное – просто. А для большей наглядности рекомендуем посмотреть видео, на котором также очень хорошо показан принцип работы ДВС.

Шаг 2. Устройство двигателя. Как работает двигатель?

Молодцы ребята! Вы освоили шаг № 1, где вы узнали о б общем устройстве автомобиля. Теперь мы переходим к шагу №2, а именно к изучению отдельных агрегатов автомобиля.

Устройство двигателя автомобиля для детей

Мы теперь понимаем, что автомобиль состоит из тысячи мелких деталей. Устройство автомобиля можно даже сравнить со строением человека : двигатель это сердце автомобиля, ходовая часть автомобиля это ноги, трансмиссия это опорно двигательный аппарат, кузов это туловище, система питания это желудок. Так можно сравнивать долго, а мы хотим узнать, как же устроен двигатель автомобиля.

Как человек не может существовать без отдельных своих органов, таких как сердце, печень, почки, так и автомобиль не может без своих агрегатов, механизмов, систем и деталей. Каждый орган выполняет свою функцию, обеспечивая оптимальную работу автомобиля.

Двигатель – это энергосиловая машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую работу.

Объясняем : В цилиндр двигателя (из топливного бака, куда заправляем топливо) поступает бензин. Топливо воспламеняется и сгорает в цилиндре, вследствие чего выделяется огромное количество теплоты. Теплота действует на детали двигателя и заставляет их работать.

Какие двигатели бывают?

Двигатели могут устанавливаться не только на автомобили, но и на промышленных предприятиях, для выполнения каких либо работ. Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, называются транспортными.

Стационарный двигатель

Двигатели, которые используются на промышленном производстве, называются стационарными.

Непрерывная работа двигателя обеспечивается благодаря повторяющимся процессам в цилиндре, которые проходят в определенной последовательности.

Все процессы в двигателе, которые происходят во время его работы, называют рабочим циклом. По способу осуществления рабочего цикла двигатели разделяются на : двухтактные и четырехтактные.

Для сгорания топлива необходимо смешать его с воздухом в определенной пропорции. По способу смесеобразования двигатели бывают карбюраторные, дизельные и инжекторные.

Зачем смешивать топливо с воздухом, спросите вы?

А вот, и школьная химия пригодилась. Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы топливо, подающееся в цилиндр, сгорало.

Что такое вечный двигатель?

Вечный двигатель – это устройство, которое работает бесконечно, без топлива и энергии.

Давайте вспомним, что нужно для горения? Если вы хорошо учили химию, тогда вы должны помнить, что для реакции горения необходим кислород. Второе, что нам нужно это источник тепла : огонь или искра. Если еще дровишек подкинете, то будет замечательный костер, который мы так любим делать, на пикнике.

В бензиновом двигателе в роли источника тепла выступает свеча зажигания (принудительное воспламенение). В дизельном двигателе процесс воспламенения происходит от сжатия (самовоспламенение).

На каком топливе работает двигатель? В двигателе в качестве «дровишек», в отличие от костра, используется топливо. Карбюраторные и инжекторные двигатели работают на бензине. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Есть еще двигатели, работающие на газу.

Еще, двигатели классифицируются по числу цилиндров (одно и много — цилиндровые) и их расположению ( V- образные, одно рядные), способу наполнения цилиндром свежим зарядом (без наддува, с наддувом) и охлаждению (жидкостное и воздушное).

Устройство простейшего двигателя

Двигатель внутреннего сгорания состоит из механизмов и систем, которые выполняют разные функции, но имеют общую цель – надежная и стабильная работа двигателя.

Схема двигателя для детей

В цилиндре двигателя находится поршень 8 с поршневыми кольцами 9, соединенный с коленчатым валом 10 при помощи шатуна 2.

Поршень 8 двигается вверх-вниз, вращая коленчатый вал 10, который в свою очередь с помощью приводного ремня передает вращательное движение распределительному валу 6. На распределительном валу есть, кулачок, который при вращении нажимает на рычаг коромысла, в это время вторая часть коромысла открывает или закрывает впускной 4 или выпускной 7 клапаны.

Когда поршень идет вниз открывается впускной клапан, в цилиндре создается разряжение, за счет которого поступает горючая смесь.

Во время движения поршня вверх, горючая смесь сжимается, в это время свеча зажигания подает искру, сжатая смесь топлива и воздуха в цилиндре воспламеняется и сгорает, выделяется огромное количество газов с высокой температуры и давления и давят на поршень, опуская его вниз. Поршень через шатун вращает коленчатый вал. Таким образом, возвратно-поступательное движение поршня шатуна (вверх-вниз) преобразуется во вращательный момент коленчатого вала.

Новости

Как выбрать правильные EVA коврики?

На рынке можно встретить разные варианты ковриков для авто: резиновые, ворсовые, кожаные и ЕВА коврики.

Подпятник: зачем нужен, как выбрать и правильно установить?

Коврики прослужат вам гораздо дольше, если защитить их заранее. Часто автомобилисты сталкиваются с проблемой износа покрытия именно в зоне расположения педалей, где пятка часто соприкасается с полом. Чтобы сохранить вид ковриков как можно дольше, а вождение сделать комфортным, советуем присмотреться к подпятнику.

Токийское мотор-шоу впервые за 67 лет отменили из-за ковида

Знаменитая выставка Tokyo Motor Show была отменена из-за пандемии. С 1954-го она открывалась раз в два года, чередуясь с тюнинг-слётом Tokyo Auto Salon.

«Акула» от GTO Engineering Squalo рассекретила новые подробности

GTO Engineering готово поделиться некоторыми подробностями своего нового суперкара. Теперь у нас есть возможность оценить экстерьер, который хоть и представлен на рендерах, корректировкам подвергаться уже не будет.

Theon Design HK002 – «высочайшие стандарты Porsche»

При взгляде на новую модель кажется, что перед нами детище фирмы Singer, но нет. Модель HK002 построена мастерской Theon Design.

Что получил обновлённый Volkswagen Polo?

Volkswagen Polo радует поклонников уже 50 лет, но нельзя не согласиться, что это не самый яркий автомобиль. Однако это не помешало успеху — с 1975 года по миру разошлось свыше 18 млн хэтчбеков и универсалов Polo.

Чем отличается ОСАГО от КАСКО? Что такое Е-ОСАГО?

Такие понятия, как КАСКО и ОСАГО, могут поставить начинающих автомобилистов в затруднительное положение. Хотя это одна из главных необходимостей на дороге. Что это? Как оформлять? От чего зависит цена?

Электрокроссовер Cadillac Lyriq был представлен 21 апреля как серийная модель с завода в Спринг-Хилле, штат Теннесси. Начальная цена — 4,6 млн рублей

Мерседесы и Фольксвагены отозвали для доработок

Неприятные новости: у Mercedes-AMG GT потребовали замены крышки ступиц колёс со звездой Mercedes. У пяти Мерседесов GLE и GLS, проданных в 2019–2020 гг., необходимо проверить и при необходимости заменить шины Continental.

Стала известна цена в рублях на Lexus LS

Обновленный седан Lexus LS прибыл в Россию с прежними, но модернизированными агрегатами. Версия LS 350 оснащена атмосферником V6 3.5 (316 л.с., 380 Н•м) и задним приводом, полноприводная модификация LS 500 снабжена битурбошестёркой 3.5 (422 л.с., 600 Н•м).

Volkswagen ID.4 получил статус «Всемирного автомобиля года»

Volkswagen ID.4 стал первым электрокаром, названным «Всемирным автомобилем года». Жюри присудило автомобилю 798 баллов. На втором месте расположился электрокар Honda e (742), а на третьем — «европейский автомобиль года» Toyota Yaris (732).

Mitsubishi Airtrek вступит в продажу в этом году

С электрокарами у Mitsubishi пока негусто. С момента выпуска Mitsubishi i-MiEV 2009 года ничего внушительного не появилось.

Ретрокар и электрический кроссовер от ORA

Автомобиль бренда Ora, выступавший под обозначением Conceptcat, получил имя Lightning Cat. А компанию ему на выставке составили ретрокар, назвавшийся Punk Cat и паркетник Big Cat.

Премьера обновлённого Volkswagen Polo: что нас ждет?

Известнейший хэтчбек Volkswagen Polo шестого поколения, появившийся в 2017 году, успел с тех пор обзавестись версиями GTI и GTS, а также собратом с кузовом седан, получившим собственное имя Virtus.

Более быстрые и полноприводные: BMW M3 и M4 выйдут на рынок в июле

Мы отлично помним дебют BMW M3 и M4 G-серии, и что тогда было объявлено, что они впервые в своей истории получат полный привод. Но только сейчас компания подготовила автомобили к серийному производству.

Mercedes-Benz C-класса L «уделал» Е-класс

Специально для Китая Mercedes создает самые разные модификации. Прошлый C-класс в Китае продавался в версии «лонг». И, конечно, «пятый» Mercedes-Benz C-класса тоже был «растянут»: в Шанхае дебютировал новый C-класс L.

Nissan X-Trail ожидается в России к концу 2022 года

В Шанхае состоялась долгожданная премьера кроссовера Nissan X-Trail четвёртого поколения T33, который появится в Европе летом 2022 года, а чуть позже и у нас. Внешне и в салоне новая модель очевидно повторяет американский Nissan Rogue, продающийся с октября 2020-го и успевший пройти краш-тесты.

Начало продаж Jeep Wrangler 80th Anniversary в России намечено на май

Звездный внедорожник Jeep Wrangler 80th Anniversary появился на российском рынке с ценой от 5 365 000 рублей. Кузов авто четырёхдверный. Использует турбочетвёрку 2.0 (272 л.с., 400 Н•м) с системой start/stop, восьмиступенчатый «автомат» и полный привод.

Субсидии от государства: на что пойдут?

Невероятно, но факт: государство на сей раз предлагает не новые штрафы, а субсидии для поддержки российского автопрома. Напомним, что в него входят десятки заводов, два их которых производят иномарки.

Николя Мор возглавил Renault в России и СНГ

Генеральным директором группы Renault по операциям в России и странах СНГ станет француз Николя Мор, руководивший АвтоВАЗом в 2016–2018 годах, а после работавший старшим вице-президентом Renault по Евразии.

Новый и современный медиацентр EnjoY Pro в Lada

АвтоВАЗ еще в марте объявил о создании новой мультимедийной системы Lada EnjoY Pro, оборудованной восьмидюймовым сенсорным дисплеем с IPS-матрицей.

«Зеленый» седан BYD Qin Plus EV с тремя батареями на выбор

На днях компания BYD заявила, что теперь все её электрокары будут комплектоваться безопасными литий-железо-фосфатными батареями Blade.

Пикапы Ford Ranger Stormtrak и Wolftrak предложили Европе

Пикап Ford Ranger собирает вокруг себя необычные версии. Сегодня европейское отделение Форда представило сразу две: Ranger Stormtrak и Ranger Wolftrak.

Готовится выпуск нового электрокроссовера Nissan

Электрические кроссоверы снискали популярность в Европе. За 2020 год было продано 47 796 Hyundai Kona Electric, а Kia Niro EV — 31 019. Активно покупают Peugeot e-2008.

Путешествие Капельки бензина или как работает двигатель внутреннего сгорания

Мама купила сегодня Илюше новою машинку. Красивую, большую! У нее даже капот открывается!
А под ним… До чего же много всяких штучек!
— Мам! А что это? — Илья ткнул пальцем в какую-то штуковину.
— Сына, да откуда же я знаю? Спроси у папы!
— Папа! Папа! Посмотри, какая у меня машина!
— Да… Очень хорошая! к тому же точная копия.
— А что это за штучки? — мальчишка открыл капот.
— Это мотор. Посмотри, тут и радиатор есть, и карбюратор, даже прерыватель… Все как в настоящей машине!
— Вот здорово. Пап, а расскажи, зачем эти железяки?
И папа стал рассказывать, а Илюша улегся на диване. Слова были непонятные, но интересные.
Голос папы сначала громкий, стал стихать, а потом и вообще пропал. Глазки мальчика закрылись…

***
Капелька бензина прыгнула в Бензобак вместе с другими, такими же, как и она. Их было много и им наскучило жить на заправочной станции, а потому они и решили покататься. А еще нашей Капельке очень хотелось знать, а как же собственно ездит автомобиль? Что его двигает?

В баке было темно, только откуда-то с трубки в потолке тонкой струйкой текли похожие на нее капельки. Но были они почему- то теплыми.
— Откуда вы? — спросила у них Капелька. — Где вы были?
— Мы путешествовали по Бензопроводу. — важно ответила одна из них — Доплывали аж до Карбюратора! А потом вернулись… Но не все! Некоторые из нас, самые смелые, пошли еще дальше…
— Я тоже хочу! Как туда попасть?
— Очень просто! Видишь трубку, опускающуюся с потолка почти до самого дна? Вот плыви к ней. И ныряй в отверстие, расположенное на ее!

Капелька послушалась и поплыла к трубочке. Но не успела она доплыть, как ее подхватило течение, поволокло и всосало в отверстие. Там было тесно, и двигаться приходилось быстро.

Наша путешественница поняла, что она как и другие капельки, плывет по трубе. Плыли долго, и в конце концов попали в большое круглое помещение. Там их стало протягивать сквозь листочки бумаги, в которой было много очень маленьких отверстий. Капельки легко проскакивали через них, а вот соринки, плывущие с ними, останавливались, застревали или опускались на дно помещения.
— Где это мы?-спросила Капелька другую, плывущую рядом.

— Это Фильтр — ответила она. — Я здесь уже была…

И пока они разговаривали, опять оказались в какой-то трубке. По ней плыли недолго и вдруг попали в большую комнату, пол которой то опускался, а то подымался до самого потолка.

Капелька заметила, что когда пол опускается, то поток втягивает их из одного отверстия, а когда подымается до потолка, то выдавливает в совсем другое.

— А это что? — Спросила она у своей новой знакомой.
— Это Насос! Ты думаешь это пол? Вовсе нет! Это диафрагма! Она всегда так двигается, а вон те круглые двери — клапана. Они не пускают нас обратно в Бензобак!
— Ой… А как же мы туда попадем?
— Очень просто! По обратному трубопроводу! Те из нас, которые не попадают в Карбюратор, возвращаются назад в Бензобак!
— Вот здорово! И так можно плавать всегда?
— А это как повезет — улыбнулась соседка.

А тем временем их вынесло к развилке.
— Вот — сказала бывалая капелька — здесь если поплывешь прямо, вернешься в Бензобак, а если повернешь налево, то попадешь в Карбюратор!
— Я хочу налево! – воскликнула любознательная Капелька.
— Ну, как знаешь…

И бывалая капелька поплыла прямо, а наша Капелька повернула налево. Тут движение замедлилось. И было видно, что какая-то дверь то открывается, то закрывается.

— Что это? Почему меня не пускают?
— Это игла. Она смотрит, что бы нас не заходило слишком много.- ответил кто-то со стороны.
Капелька стала в очередь, и через какое-то время проскочила в узкую дверь, оказавшись в большом бассейне. Где-то высоко, на его поверхности, плавало что-то большое. Оно то опускалось, и тогда игла открывала проход, то подымалось, тогда дверь закрывалась…
— А это что? — Капелька не стеснялась быть любознательной. И ей с удовольствием отвечали.
— Это поплавок. Он командует иглой!
— Как интересно! А что дальше?
— Дальше? Видишь узенький проход? Он называется жиклер. Те из нас, кто проходит через него, назад уже не возвращаются!
— Страшно…- Капелька задумалась. — Но так хочется знать, что происходит дальше!

Сказав это, она поплыла прямо к жиклеру. Протиснулась через его отверстие… И вдруг ее подхватил бешеный вихрь. Поток воздуха был настолько сильным, что у Капельки закружилась голова!
Она и другие капельки смешались и воздухом и помчались по высокому туннелю. Впереди открывалась круглая дверь. Капелька уже знала, что это клапан, но был он не таким как в насосе, а толстым, железным…

Как и в насосе, пол в помещении за клапаном тоже опускался, но был он совсем другим.
— Это тебе не диафрагма! Это поршень! — прокричала пролетающая мимо другая капелька…

Вдруг поршень стал подыматься. Они сильно сжал воздух с капельками бензина… И когда терпеть стало совсем невмочь, где-то вверху вдруг сверкнула молния…

Капельки вспыхнули и превратились в голубые облачка. Они сильно нажали на поршень, и тот пошел вниз. Открылся другой клапан, и облачка стали выходить через него, но облачко, в которое превратилась наша Капелька, протиснулась сквозь щелочку между поршнем и стенкой помещения, которое называется цилиндр, и попало… Ох… Даже рассказать трудно, куда оно попало.

В огромном помещении, через всю длину которого походил постоянно крутящийся вал, все было забрызгано какой-то жидкостью. Наше Облачко смешалось с ней, конденсировалось, и снова стало Капелькой, но уже не бензиновой. Жидкость была скользкая, и капелька стала скользкой, хотя, что-то от бензина в ней осталось.

— Кто вы? — спросила Капелька, других капелек, этого скользкого вещества.
— Мы масло! — гордо ответила одна из них. — Мы очень полезные, потому, что смазываем все трущиеся поверхности!
— А как вы это делаете?
— Очень просто! У нас есть свой Насос, который заставляет нас двигаться по маслопроводу. Есть и свой Фильтр, который очищает нас от соринок. И когда мы попадаем в места, где одни железяки трутся о другие, мы становимся между ними и не даем им нагреваться и прилипать друг к другу!
— Ой, как интересно! А что это за большая железяка, которая вертится?
— Это Коленчатый Вал! А кованые палки прикрученные к нему, называются Шатунами. Они-то и двигают Поршни…- капелька масла улыбнулась — То есть, если быть точными, то это поршни, толкая шатуны, заставляют вертеться Коленчатый Вал…
— Здорово! А скажите, вон там дальше крутится еще какой то вал. Он кто?
— Это Распределительный Вал…
— А кого он распределяет? И куда?
— Он своими кулачками толкает длинные штанги-толкатели, которые жмут на коромысла, а те в свою очередь открывают и закрывают клапана…
— Да… Очень интересно! Так кто же самый главный тут?

Капелька масла снова рассмеялась:
— Да все тут главные! Если хоть кто-то сломается, Мотор работать не будет!
— А Мотор это кто?
— Мотор, это все что ты видишь вокруг себя, и еще то, чего ты не видишь, но оно есть и работает!
— А разве есть еще что-то?
— О, конечно! Есть еще Радиатор, где живут капельки антифриза. У них тоже есть свой Насос, который называют Помпой. Антифриз охлаждает цилиндры, чтобы они не перегревались.
— Понятно! А что за молния была в цилиндре?
— Это Искра. Она проскакивает между электродами Свечи.
— А откуда она берется?
— Ее вырабатывает Банина. Это такой трансформатор высокого напряжения. А помогает ей Прерыватель-Распределитель. Он и распределяет Искру по цилиндрам…
— А что еще есть?
— Ну, например, Маховик. Он делает так, чтобы Коленчатый Вал вертелся равномерно, без рывков. А на нем крепится Сцепление. Только это уже не Мотор, а Трансмиссия. Про нее мы мало знаем. Вот разве только то, что с ее помощью верчение Коленчатого Вала передается к колесам…
— Да… здорово… А что же я теперь буду делать?
— Ну ты уже почти наша! Давай вместе будем смазывать мотор!
— Хорошо. А в Бензобак я уже не попаду?
— Увы…- капля масла вздохнула. — Не вернешься. Но сама подумай, что там интересного? Другое дело здесь.
— Это правда, но я просто хотела рассказать другим капелькам о том, что знаю.
— А зачем? Они сами все увидят! Так даже интереснее!

Так капелька бензина, подружилась в капельками масла и стала одной из них. Она до сих пор живет и работает в моторе. Днем все они смазывают трущиеся детали, а ночью, когда Мотор отдыхает, собираются и рассказывают интересные истории про устройство Двигателя Внутреннего Сгорания.

***
— Ты меня слушаешь или спишь?- неожиданно услышал Илюша. Он открыл глаза. Папа сидел рядом и улыбался.
— Я видел замечательный сон. Я путешествовал вместе с Капелькой бензина, и теперь я точно знаю, как работает двигатель машины!
И Илюша пересказал папе свой сон, поделившись с ним всем тем, что услышал во сне.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *