ガソリンエンジン：装置、動作原理、長所と短所

車が独立して動くことができるためには、トルクを生成し、この力を駆動輪に伝達するパワーユニットを装備する必要があります。 この目的のために、機械装置の作成者は、内燃機関または内燃機関を開発しました。

ユニットの動作原理は、燃料と空気の混合物がその設計で燃焼されることです。 モーターは、このプロセスで放出されたエネルギーを使用してホイールを回転させるように設計されています。

現代の車のボンネットの下には、ガソリン、ディーゼル、または電力ユニットを取り付けることができます。 このレビューでは、ガソリンの変更に焦点を当てます。ユニットが機能する原理、搭載されているデバイス、および内燃エンジンのリソースを拡張する方法に関するいくつかの実用的な推奨事項です。

ガソリン車のエンジンとは

用語から始めましょう。 ガソリンエンジンは、特別に指定された空洞で空気とガソリンの混合物を燃焼させることによって機能するピストンパワーユニットです。 車は、さまざまなオクタン価（A92、A95、A98など）の燃料で満たすことができます。 オクタン価の詳細については、を参照してください。 別の記事で..。 また、ガソリンであっても、エンジンごとに異なる種類の燃料を使用できる理由についても説明します。

自動車メーカーが追求する目標に応じて、組立ラインから出る車両には、さまざまなタイプのパワーユニットを装備することができます。 会社の理由とマーケティングのリスト（すべての新車は何らかの更新を受け取る必要があり、バイヤーはパワートレインのタイプに注意を払うことがよくあります）、および主要な聴衆のニーズ。

そのため、同じモデルの車で、ガソリンエンジンが異なる場合、自動車ブランドの工場から出荷される可能性があります。 たとえば、低所得のバイヤーが気付く可能性が高いのは経済的なバージョンかもしれません。 あるいは、メーカーは、高速運転のファンのニーズを満たす、より動的な変更を提供する場合があります。

また、一部の車はピックアップなどのまともな荷物を運ぶことができなければなりません（このボディタイプの特徴は何ですか、読んでください 別々に）。 これらの車両には、別のタイプのモーターも必要です。 通常、そのようなマシンは、ユニットの印象的な作業量を持っています（このパラメータの計算方法は 別のレビュー).

そのため、ガソリンエンジンを使用すると、自動車ブランドは、小さな都市の車から大型トラックに至るまで、さまざまなニーズに適応するために、さまざまな技術的特性を持つ車のモデルを作成できます。

ガソリンエンジンの種類

新車モデルのパンフレットには、さまざまな情報が記載されています。 その中で、パワーユニットの種類について説明します。 最初の車で使用された燃料の種類（ディーゼルまたはガソリン）を示すだけで十分だった場合、今日ではさまざまなガソリンの変更があります。

このようなパワーユニットを分類するカテゴリはいくつかあります。

1. シリンダーの数。 クラシックバージョンでは、マシンには6気筒モーターが装備されています。 より生産的で、同時により貪欲で、8、18、さらには1.0本のシリンダーがあります。 ただし、ポットの数が少ないユニットもあります。 たとえば、トヨタアイゴは3気筒の107リッターガソリンエンジンを搭載しています。 プジョーXNUMXも同様のユニットを受け取りました。一部の小型車にはXNUMX気筒ガソリンユニットを搭載することもできます。
2. シリンダーブロックの構造。 クラシックバージョン（4気筒の変更）では、エンジンはシリンダーのインライン配置を持っています。 ほとんどの場合、それらは垂直に設置されますが、傾斜した対応物も見られることがあります。 多くのドライバーの信頼を勝ち取った次のデザインはVシリンダーユニットです。 そのような修正では、常に対の数のポットがあり、それらは互いに特定の角度で配置されています。 多くの場合、この設計は、特に特大のエンジンの場合、エンジンコンパートメントのスペースを節約するために使用されます（たとえば、8気筒ですが、4気筒のアナログのようにスペースを占有します）。 一部のメーカーは、W字型のパワートレインを車両に取り付けています。 この変更は、W字型の断面を持つシリンダーブロックの追加のキャンバーによってV字型のアナログとは異なります。現代の車で使用される別のタイプのエンジンは、ボクサーまたはボクサーです。 そのようなエンジンがどのように配置され、どのように機能するかの詳細が説明されています 別のレビューで..。 同様のユニットを備えたモデルの例-スバルフォレスター、スバルWRX、ポルシェケイマンなど。
3. 燃料供給システム。 この基準によると、モーターはキャブレターと噴射のXNUMXつのカテゴリーに分けられます。 最初のケースでは、ガソリンはメカニズムの燃料チャンバーにポンプで送られ、そこからノズルを介してインテークマニホールドに吸い込まれます。 インジェクターは、インジェクターが設置されている空洞にガソリンを強制的に噴霧するシステムです。 このデバイスの操作について詳しく説明します。 ここで..。 インジェクターにはいくつかのタイプがあり、ノズルの位置の特性が異なります。 より高価な車では、噴霧器はシリンダーヘッドに直接取り付けられます。
4. 潤滑システムのタイプ。 各ICEは負荷が増加しても動作するため、高品質の潤滑が必要です。 ウェット（オイルがサンプにあるクラシックビュー）またはドライ（オイルを保管するために別のリザーバーが取り付けられている）クランクケースの変更があります。 これらの品種の詳細が説明されています 別々に.
5. 冷却タイプ。 最新の自動車エンジンのほとんどは水冷式です。 古典的な設計では、そのようなシステムは、ラジエーター、パイプ、およびシリンダーブロックの周りの冷却ジャケットで構成されます。 このシステムの操作について説明します ここで..。 ガソリン式パワーユニットの一部の改造は、空冷式にすることもできます。
6. サイクルタイプ。 XNUMXストロークタイプとXNUMXストロークタイプの合計XNUMXつの変更があります。 XNUMXストローク修正の動作原理について説明します。 別の記事で..。 少し後で、4ストロークモデルがどのように機能するかを見てみましょう。
7. エアインテークタイプ。 混合気を準備するための空気は、XNUMXつの方法で吸気管に入ることができます。 ほとんどの古典的なICEモデルには、大気取り入れシステムがあります。 その中には、ピストンによって生成された真空によって空気が入り、下死点に移動します。 噴射システムに応じて、ガソリンの一部は、吸気バルブの前、または少し前に、特定のシリンダーに対応する経路でこのストリームに噴霧されます。 モノインジェクションでは、キャブレターの改造と同様に、XNUMXつのノズルがインテークマニホールドに取り付けられ、BTCが特定のシリンダーに吸い込まれます。 インテークシステムの操作の詳細が説明されています ここで..。 より高価なユニットでは、ガソリンをシリンダー自体に直接噴霧することができます。 自然吸気エンジンに加えて、ターボチャージャー付きバージョンもあります。 その中で、MTCの準備のための空気は特別なタービンを使用して注入されます。 それは排気ガスの動きまたは電気モーターによって動力を与えられることができます。

デザインの特徴に関しては、歴史はいくつかのエキゾチックなパワートレインを知っています。 その中には、ワンケルエンジンとバルブレスモデルがあります。 珍しいデザインのモーターのいくつかの動作モデルの詳細が説明されています ここで.

ガソリンエンジンの動作原理

現代の自動車で使用されている内燃機関の大部分は、XNUMXストロークサイクルで作動します。 これは、他のICEと同じ原則に基づいています。 ユニットがホイールを回転させるのに必要な量のエネルギーを生成するためには、各シリンダーに空気とガソリンの混合物を周期的に充填する必要があります。 この部分は圧縮する必要があり、その後、発生する火花の助けを借りて点火されます スパークプラグ.

燃焼中に放出されるエネルギーを機械的エネルギーに変換するには、VTSを密閉された空間で燃焼させる必要があります。 放出されたエネルギーを取り除く主な要素はピストンです。 シリンダー内で可動式で、クランクシャフトのクランク機構に固定されています。

空気/燃料混合気が発火すると、シリンダー内のガスが膨張します。 これにより、ピストンに大気圧を超える大きな圧力がかかり、下死点に移動してクランクシャフトを回転させます。 ギアボックスが接続されているこのシャフトにはフライホイールが取り付けられています。 そこから、トルクが駆動輪（前輪、後輪、または全輪駆動車の場合は4つすべて）に伝達されます。

モーターの4サイクルで、XNUMXストロークが別のシリンダーで実行されます。 これは彼らがしていることです。

インレット

このストロークの開始時、ピストンは上死点にあります（この時点でその上のチャンバーは空です）。 隣接するシリンダーの働きにより、クランクシャフトが回転してコネクティングロッドを引っ張り、ピストンを下向きに動かします。 この時点で、ガス分配メカニズムが吸気バルブを開きます（XNUMXつまたはXNUMXつある場合があります）。

開いた穴を通して、シリンダーは混合気の新しい部分で満たされ始めます。 この場合、吸気管（キャブレターエンジンまたはマルチポイント噴射モデル）で空気がガソリンと混合されます。 エンジンのこの部分は、さまざまな設計にすることができます。 ジオメトリを変更するオプションもあります。これにより、さまざまな速度でエンジンの効率を上げることができます。 このシステムの詳細について説明します ここで.

直接噴射のバージョンでは、吸気行程で空気だけがシリンダーに入ります。 シリンダー内の圧縮行程が完了すると、ガソリンが噴霧されます。

ピストンがシリンダーの一番下にあるとき、タイミングメカニズムは吸気バルブを閉じます。 次の対策が始まります。

圧縮

さらに、クランクシャフトが回転し（隣接するシリンダーで動作するピストンの作用下でも）、ピストンがコネクティングロッドを通って上昇し始めます。 シリンダーヘッドのすべてのバルブが閉じています。 混合気は行き場がなく、圧縮されています。

ピストンがTDCに移動すると、混合気が加熱されます（温度が上昇すると、圧縮とも呼ばれる強い圧縮が発生します）。 BTC部分の圧縮力は動的性能に影響を与えます。 圧縮はモーターごとに異なる場合があります。 さらに、トピックに精通することをお勧めします 圧縮の程度と圧縮の違いは何ですか.

ピストンが上部の極値に達すると、スパークプラグが放電を発生させ、それによって混合気が点火します。 エンジン速度に応じて、このプロセスは、ピストンが完全に上昇する前、この瞬間、または少し後に開始できます。

直接噴射ガソリンエンジンでは、空気だけが圧縮されます。 この場合、ピストンが上昇する前に燃料がシリンダーに噴霧されます。 その後、排出物が生成され、ガソリンが燃焼し始めます。 次に、XNUMX番目の小節が始まります。

作業ストローク

VTSが点火されると、燃焼生成物はピストンの上の空間で膨張します。 このとき、慣性力に加えて、膨張するガスの圧力がピストンに作用し始め、ピストンは再び下降します。 吸気行程とは対照的に、機械的エネルギーはクランクシャフトからピストンに伝達されなくなりますが、逆に、ピストンがコネクティングロッドを押して、クランクシャフトを回転させます。

このエネルギーの一部は、隣接するシリンダーで他のストロークを実行するために使用されます。 残りのトルクはギアボックスによって除去され、駆動輪に伝達されます。

ストローク中は、膨張するガスがピストンにのみ作用するように、すべてのバルブが閉じられます。 このサイクルは、シリンダー内を移動する要素が下死点に達すると終了します。 次に、サイクルの最後の測定が始まります。

リリース

クランクシャフトを回すと、ピストンが再び上昇します。 このとき、排気バルブが開きます（タイミングの種類に応じてXNUMXつまたはXNUMXつ）。 排ガスを除去する必要があります。

ピストンが上昇すると、排気ガスが排気管に押し出されます。 さらに、その機能について説明します ここで..。 ピストンが上の位置にあるとき、ストロークは終了します。 これでモーターサイクルが完了し、吸気行程で新しいモーターサイクルが開始されます。

ストロークの完了は、必ずしも特定のバルブの完全な閉鎖を伴うとは限りません。 たまたま、吸気バルブと排気バルブがしばらく開いたままになっています。 これは、シリンダーの空気供給と充填の効率を向上させるために必要です。

そのため、クランクシャフトの特定の設計により、ピストンの直線運動が回転に変換されます。 すべての古典的なピストンモーターは、この原理に基づいています。

ディーゼルユニットがディーゼル燃料でのみ機能する場合、ガソリンバージョンはガソリンだけでなくガス（プロパン-ブタン）でも機能します。 このようなインストールがどのように機能するかについての詳細が説明されています ここで.

ガソリンエンジンの主な要素

エンジンのすべてのストロークがタイムリーに最大の効率で実行されるためには、パワーユニットは高品質の部品のみで構成されている必要があります。 すべてのピストン内燃エンジンの装置には、次の部品が含まれています。

シリンダブロック

実際、これはガソリンエンジンの本体であり、冷却ジャケットのチャネル、スタッドを取り付ける場所、およびシリンダー自体が作られています。 別々に取り付けられたシリンダーで変更があります。

この部品は基本的に鋳鉄製ですが、一部の車種の軽量化のためにメーカーがアルミブロックを作ることができます。 それらは古典的な類似体と比較してより壊れやすいです。

ピストン

シリンダーピストングループの一部であるこの部分は、膨張するガスの作用を引き受け、クランクシャフトクランクに圧力を提供します。 吸気、圧縮、排気のストロークが実行されると、この部分はシリンダー内に真空を生成し、ガソリンと空気の混合物を圧縮し、燃焼生成物をキャビティから除去します。

この要素の構造、種類、および動作原理が詳細に説明されています。 別のレビューで..。 要するに、バルブの側面では、フラットまたはくぼみがあります。 外側からは、スチールピンでコネクティングロッドに接続されています。

作動行程中に排気ガスを押し出す際に、排気ガスがサブピストン空間に漏れるのを防ぐために、この部品にはいくつかのOリングが装備されています。 それらの機能とデザインについては 別の記事.

コンロッド

この部分はピストンをクランクシャフトクランクに接続します。 この要素の設計は、エンジンのタイプによって異なります。 たとえば、V字型エンジンでは、シリンダーの各ペアのXNUMXつのコネクティングロッドがXNUMXつのクランクシャフトコネクティングロッドジャーナルに取り付けられています。

この部品の製造には主に高張力鋼が使用されますが、アルミニウム製のものもあります。

クランクシャフト

クランクで構成されたシャフトです。 コネクティングロッドが接続されています。 クランクシャフトには少なくともXNUMXつのメインベアリングとカウンターウェイトがあり、シャフト軸の均一な回転と慣性力の減衰のために振動を補正します。 この部分のデバイスに関する詳細が説明されています 別々に.

片側にはタイミングプーリーがあります。 反対側では、フライホイールがクランクシャフトに取り付けられています。 この要素のおかげで、スターターを使用してモーターを始動することが可能です。

バルブ

エンジン上部のシリンダーヘッドに取り付けられています バルブ..。 これらの要素は、希望のストロークで入口ポートと出口ポートを開閉します。

ほとんどの場合、これらの部品はバネ仕掛けです。 それらはタイミングカムシャフトによって駆動されます。 このシャフトは、ベルトまたはチェーンドライブによってクランクシャフトと同期されます。

スパークプラグ

多くの運転手は、ディーゼルエンジンがシリンダー内の圧縮空気を加熱することによって機能することを知っています。 ディーゼル燃料がこの媒体に噴射されると、混合気は気温によって即座に発火します。 ガソリンユニットの場合、状況は異なります。 混合物が発火するには、電気火花が必要です。

ガソリン内燃機関の圧縮率をディーゼルエンジンの圧縮率に近い値に上げると、オクタン価が高くなると、加熱の強いガソリンが必要以上に早く発火する可能性があります。 ユニットが破損します。

プラグは点火システムによって動力を与えられます。 車種によっては、このシステムのデバイスが異なる場合があります。 品種の詳細が記載されています ここで.

ガソリンエンジン補助作業システム

補助システムなしで独立して作動できる内燃機関はありません。 車のモーターを始動するには、次のようなシステムと同期する必要があります。

1. 燃料。 ラインに沿ってインジェクター（インジェクターユニットの場合）またはキャブレターにガソリンを供給します。 このシステムは、軍事技術協力の準備に関与しています。 現代の自動車では、空気と燃料の混合は電子的に制御されます。
2. 点火。 シリンダーごとに安定した火花をモーターに供給する電気部品です。 これらのシステムには、主にXNUMXつのタイプがあります。接触、非接触、マイクロプロセッサタイプです。 それらはすべて、火花が必要な瞬間を決定し、高電圧を生成し、対応するキャンドルにインパルスを分配します。 障害が発生した場合、これらのシステムはいずれも機能しません クランクポジションセンサ.
3. 潤滑と冷却。 エンジン部品が重い負荷（一定の機械的負荷と非常に高い温度への暴露、一部の部門では1000度以上に上昇する）に耐えるためには、高品質で一定の潤滑と冷却が必要です。 これらはXNUMXつの異なるシステムですが、モーターの潤滑により、ピストンなどの高熱部品から熱を取り除くこともできます。
4. 排気。 エンジンをかけた車は、耳をつんざくような音で他人を怖がらせないように、高品質のエキゾーストシステムを採用しています。 機械の静かな動作に加えて、このシステムは排気ガスに含まれる有害物質の中和を確実にします（このためには、機械が存在している必要があります 触媒コンバーター).
5. ガス分配。 これはエンジンの一部です（タイミングはシリンダーヘッドにあります）。 カムシャフトはインレット/アウトレットバルブを交互に開き、シリンダーが時間通りに適切なストロークを実行するようにします。

これらは、ユニットが動作できる主なシステムです。 それらに加えて、パワーユニットはその効率を高める他のメカニズムを受け取ることができます。 この例は、移相器です。 このメカニズムにより、任意のエンジン速度で最大効率を取り除くことができます。 バルブ開放の高さとタイミングを調整し、機械のダイナミクスに影響を与えます。 動作原理とそのようなメカニズムの種類を詳細に検討します。 別々に.

長年の運転後、ガソリンエンジンの性能を維持するにはどうすればよいですか？

すべての車の所有者は、自分の車のパワーユニットの寿命を延ばす方法を考えています。 彼がこれに対して何ができるかを考える前に、モーターの健康に影響を与える最も重要な要因を検討する価値があります。 これは、自動車メーカーがこれまたはそのパワーユニットを製造するときに使用するビルド品質とテクノロジーです。

すべてのドライバーが従うべき基本的な手順は次のとおりです。

• メーカーが設定した規制に従って、車のメンテナンスを行ってください。
• 高品質のガソリンと適切なタイプのエンジンのみをタンクに注ぎます。
• 特定の内燃機関用に設計されたエンジンオイルを使用してください。
• 積極的な運転スタイルを使用しないでください。多くの場合、エンジンを最大回転数まで運転します。
• バルブクリアランスの調整など、故障防止を行ってください。 モーターの最も重要な要素のXNUMXつは、そのベルトです。 見た目は良好な状態ですが、メーカー指定の時期になり次第交換する必要があります。 このアイテムは詳細に説明されています。 別々に.

モーターは自動車の最も重要なコンポーネントのXNUMXつであるため、すべてのドライバーはその作業に耳を傾け、その機能のわずかな変化にも注意を払う必要があります。 パワーユニットの故障を示す可能性のあるものは次のとおりです。

• 作業の過程で、異音が発生したり、振動が増加したりしました。
• アクセルペダルを踏むと、内燃エンジンはそのダイナミズムを失い、反動します。
• 大食いの増加（燃費が高いと、冬や運転スタイルを変更するときにエンジンを暖める必要がある場合があります）。
• オイルレベルは着実に低下し、グリースは絶えず補充する必要があります。
• クーラントはどこかで消え始めましたが、車の下には水たまりがなく、同時にタンクはしっかりと閉じられています。
• エキゾーストパイプからの青い煙;
• フローティング回転-それら自体が上下するか、エンジンがストールしないようにドライバーは常にガスを補給する必要があります（この場合、点火システムが故障している可能性があります）。
• 起動が不十分であるか、まったく起動したくない。

各モーターには独自の微妙な作業があるため、ドライバーはユニットの操作と保守のすべてのニュアンスに精通する必要があります。 運転手が自分で車の一部の部品やメカニズムさえも交換/修理できる場合は、ユニットの修理を専門家に委託することをお勧めします。

さらに、 ガソリンエンジンの仕事を減らします.

ユニバーサルガソリンエンジンの長所と短所

ディーゼルユニットとガソリンユニットを比較すると、XNUMX番目の利点は次のとおりです。

1. 高いダイナミクス;
2. 低温での安定した作業;
3. 小さな振動で静かに動作します（ユニットが正しく構成されている場合）。
4. 比較的安価なメンテナンス（ボクサーやEcoBoostシステムなどの専用モーターについて話していない場合）。
5. 大規模な作業リソース。
6. 季節の燃料を使用する必要はありません。
7. ガソリン中の不純物が少ないため、排気ガスがよりクリーンになります。
8. このタイプの内燃エンジンは、ディーゼルエンジンと同じ容量で、より強力です。

ガソリンユニットの高いダイナミクスとパワーを考えると、ほとんどのスポーツカーはまさにそのような発電所を備えています。

メンテナンスに関しては、これらの変更にも独自の利点があります。 それらの消耗品は安価であり、メンテナンス自体をそれほど頻繁に行う必要はありません。 その理由は、ガソリンエンジンの部品は、ディーゼルエンジンで使用されるアナログよりもストレスを受けにくいためです。

ドライバーは自分の車にガソリンスタンドを充填する際に注意する必要がありますが、ガソリンのオプションはディーゼルのオプションに比べて燃料の品質をそれほど要求しません。 起こりうる最悪の場合、ノズルはすぐに詰まります。

これらの利点にもかかわらず、これらのモーターにはいくつかの欠点があり、それが多くのドライバーがディーゼルを好む理由です。 それらのいくつかを次に示します。

1. パワーアドバンテージにもかかわらず、同じボリュームのユニットはトルクが少なくなります。 商用トラックの場合、これは重要なパラメータです。
2. 同様の排気量のディーゼルエンジンは、このタイプのユニットよりも燃料消費量が少なくなります。
3. 温度レジームに関しては、ガソリンユニットは交通渋滞で過熱する可能性があります。
4. ガソリンは、外部の熱源からより簡単に発火します。 したがって、このような内燃エンジンを搭載した車は、より火災の危険性があります。

車のユニットを簡単に選択できるように、将来の車の所有者はまず自分の鉄の馬に何を望むかを決定する必要があります。 耐久性、高トルク、経済性に重点が置かれている場合は、明らかにディーゼルエンジンを選択する必要があります。 しかし、ダイナミックな運転とより安価なメンテナンスのために、ガソリンの対応物に注意を払う必要があります。 もちろん、予算サービスパラメータは、モーターのクラスとモーターで使用されるシステムに直接依存するため、緩い概念です。

レビューの最後に、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの小さなビデオ比較をご覧になることをお勧めします。

ガソリンまたはディーゼル？ XNUMX種類のエンジンをよく比較してください。

質問と回答：

ガソリンエンジンはどのように機能しますか？ 燃料ポンプは、キャブレターまたはインジェクターにガソリンを供給します。 ガソリンと空気の圧縮行程の終わりに、スパークプラグがスパークを生成してBTCに点火し、膨張するガスがピストンを押し出します。

XNUMXストロークエンジンはどのように機能しますか？ このようなモーターにはガス分配機構があります（カムシャフト付きのヘッドがシリンダーの上にあり、吸気バルブと排気バルブを開閉します-それらを通して、BTCが供給され、排気ガスが除去されます）。

XNUMXストロークエンジンはどのように機能しますか？ このようなエンジンにはガス分配機構がありません。 クランクシャフトのXNUMX回転で、圧縮と作動ストロークのXNUMXつのストロークが実行されます。 シリンダーの充填と排気ガスの除去は同時に行われます。