Чотиритактний двигун

Двигун внутрішнього згоряння повинен був стати альтернативою промислової парової машини, але винахідники-ентузіасти відразу відчули його потенціал. Їм вдалося знайти спосіб збільшити потужність двигуна, не збільшуючи його масу. Ключову роль в цьому зіграв Ніколаус Отто, який створив перший в історії чотиритактний двигун.

Історія розробки двигуна Отто

Мотор, розроблений винахідником Альфонсом Бо де Роша і втілений у металі німцем Николаусом Отто в 1867 році, на ті часи був верхи досконалості. Він був дешевий в експлуатації, компактний і не вимагав постійного контролю. Двигун працював за особливим алгоритмом, широко відомому в наші дні як "цикл Отто". У 1875 році компанія Отто виробляла понад 600 двигунів на рік.

Саме Готліб Даймлер і його товариші-інженери привернули увагу Ніколауса Отто до переваг чотиритактного двигуна

У команді Отто працював талановитий інженер по імені Готліб Даймлер, загорівся ідеєю побудови автомобіля. Ніколаус Отто не вважав за потрібне покращувати наявний двигун, і Даймлеру, який зрозумів, як можна використовувати мотор в конструкції автомобіля, довелося піти. Разом з однодумцем на ім'я Карл Бенц, в 1889 році Даймлеру вдалося створити перший автомобіль з бензиновим чотиритактним двигуном внутрішнього згоряння, що працюють за циклом Отто.

Що таке "такти" двигуна

Чотиритактний двигун відрізняється від двотактного тим, що газорозподіл має окремі фази впуску і випуску. Ними завідують розташовані в головці блоку циліндрів впускний і випускний клапани відповідно. Вони відкриваються за допомогою розподільного валу, що приводиться в дію від колінчастого вала двигуна.

Перший такт називається «впускання». У цей момент поршень починає рухатися вниз з верхньої мертвої точки, створюючи розрідження. В цей же час відкривається впускний клапан, і топливовоздушная суміш засмоктується в циліндр. Коли поршень доходить до нижньої мертвої точки, клапан закривається, і фаза впуску завершується.

Впорскування палива однією порцією в строго певний момент на сучасній стадії розвитку чотиритактних двигунів перестав бути догмою

Другий такт називається «стиснення». Поршень починає рух вгору, обидва клапани закриті. У цей момент топливовоздушная суміш стискається, при цьому нагріваючись. Це необхідно для більш повного і ефективного згоряння палива.

Третій такт – робочий хід». Трохи не доходячи до верхньої мертвої точки, за допомогою іскри свічки запалювання (або за рахунок стиснення, якщо мова йде про дизельному двигуні) відбувається займання паливоповітряної суміші. У цей момент гази різко розширюються, штовхаючи поршень вниз, тим самим здійснюючи корисну роботу.

Четвертий такт називається «випуск». Коли поршень здійснив робочий хід і знаходиться в нижній мертвій точці, і необхідно видалити відпрацьовані гази з циліндра, відкривається випускний клапан. Через нього поршнем, початківцям рух вгору, виштовхуються відпрацьовані гази.

Порядок роботи дизельного двигуна відрізняється лише тим, що на такті стиску в циліндр надходить тільки повітря, а паливо впорскується в камеру згоряння в кінці такту стиснення за допомогою форсунки.

Нові механізми - старий принцип

З моменту винаходу і до наших днів інженери постійно вдосконалювали чотиритактний двигун. Більшість нововведень припадали на частку газорозподільного механізму. Наприклад, якщо раніше на циліндр припадало лише два клапана, то на сучасних моторах їх число доходить до п'яти. Крім того, багато виробників використовують системи зміни фаз газорозподілу. Найвідоміші - це VVT-i від Toyota і Valvetronic від BMW. Система змінних фаз дозволяє змінювати час і висоту підйому клапанів в залежності від режимів роботи двигуна.

Через 150 років принцип, названий циклом Отто, залишається актуальним. Фізики стверджують, що для подальшого прогресу необхідний новий вид палива

Змінилася і система живлення. Практично на всіх сучасних моторах карбюратор поступився місце распределенному уприскуванню палива. Запалюванням, дозуванням і подачею пального тепер завідує електроніка.

Для кращого наповнення циліндрів все частіше застосовується наддув повітря, що поступає. Збільшення щільності повітря в циліндрі дозволяє отримати потужний мотор при порівняно невеликому обсязі двигуна і зменшити витрату палива. Наприклад, двигун 1,4 TFSI від Volkswagen з подвійним турбонаддувом "видає" 185 к. с.

В останні два десятиліття небувалу популярність отримали дизельні автомобілі. Якщо раніше мотори на важкому паливі були прерогативою виключно вантажівок і автобусів, то зараз більше 50% що продаються в Європі легковиків їздять на «солярці». Дизелі економічніше своїх бензинових побратимів і при рівних обсягах двигуна мають набагато більший крутний момент і наділяють автомобіль пристойною динамікою. На сьогоднішній день практично всі дизельні двигуни мають турбонаддув.

 

Достоїнства і недоліки чотиритактних двигунів

Найголовніший плюс двигунів, що працюють за циклом Отто – економічність. Крім того, чотиритактні двигуни щодо безшумні, а використання каталітичних нейтралізаторів робить їх ще більш екологічними.

Незаперечною перевагою є надійність чотиритактних моторів. Ресурс двигунів легкових доходить до півмільйона кілометрів, і це ще не межа.

Недоліки сучасних моторів криються в їх складному технічному пристрої. Вони дорогі у виробництві, а в експлуатації досить вимогливі до якості палива і масла. Ремонт своїми силами в польових умовах, без спеціального інструменту і навичок, практично неможливий.

Експлуатація чотиритактних двигунів

В першу чергу слід ретельніше вибирати АЗС. Паливні системи, в особливості дизельних автомобілів, погано перетравлюють неякісне паливо. Більш того, лише одна заправка «лівим» пальним може вивести з ладу каталізатор. А його заміна може вилитися в «копієчку».

Розвиток мікропроцесорного управління процесами, що відбуваються в чотиритактному двигуні, призвело до того, що втручання людини не потрібно роками

Більшість несправностей сучасних двигунів не пов'язані безпосередньо з механічними деталями. Несправності, як правило, виникають у "слабких місцях", в системі подачі повітря або в електрообладнанні. З причини складності та розвитку мікропроцесорних систем управління, виявити поломку без підключення діагностичного комп'ютера з'ясувати причину несправності практично неможливо.

Двигун - основна і найдорожча частина автомобіля. Тому в разі поломки ремонт краще довірити сервісного центру, уникаючи «гаражних» фахівців.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read