Существует несколько видов двигателей внутреннего сгорания: двух- и четырехтактные поршневые двигатели, газовые турбины и роторные двигатели. На сегодняшний день четырехтактный поршневый двигатель занимает доминирующее положение среди всех двигателей, используемых в автомобилестроении. Объясним принцип его работы.
Для работы четырехтактному двигателю требуется: чистый воздух (для топлива), жидкость для охлаждения, электричество (которое он генерирует) для воспламенения топлива и масло для смазки. Для запуска двигателя используются аккумулятор и электрический стартер.
Количество цилиндров в двигателе зависит от его модификации. Каждый цилиндр имеет поршень, который перемещается вперед и назад. Каждый поршень скреплен со специальной соединительной деталью – шатуном. Шатун передает движение поршня на коленчатый вал, который, воспринимая передаваемые усилия, преобразует его в крутящий момент.
В 1876 году немецкий инженер Николаус Отто создал двигатель, работающий на основе четырехтактного цикла. «Четырехтактный» подразумевает число тактов, требуемых для выполнения одного цикла (слово «цикл» означает последовательность повторяющихся действий). Для выполнения одного цикла четырехтактный двигатель совершает два оборота коленчатого вала. Опишем каждый из тактов.
Первый такт – это такт впуска. Поршень опускается в цилиндр, создавая в нем частичный вакуум. Под действием атмосферного давления, которое теперь выше давления в цилиндре, смесь воздуха и топлива засасывается в цилиндр через входной клапан. Выпускной клапан при этом закрыт.
Второй такт – это такт сжатия. Поршень в цилиндре поднимается, при этом оба клапана находятся в закрытом состоянии. Смесь воздуха и топлива сжимается, давление растет.
Третий такт – это такт рабочего хода. В конце такта сжатия смесь топлива и воздуха воспламеняется от электрической искры из свечи зажигания. Происходящее сгорание вызывает рост температуры и давление достаточной силы, чтобы снова опустить поршень.
Наконец, в ходе четвертого такта, или такта выпуска, поршень снова поднимается и направляет сгоревший газ из цилиндра в выхлопную систему. Этот цикл повторяется на протяжении всей работы двигателя.
Среди преимуществ четырехтактного двигателя отмечают экономичность, надежность и простоту обслуживания. Так, в отличие от двухтактного, четырехтактный двигатель не требует добавления в бензин масла для смазки коленчатого вала, а также оставляет значительно меньше нагара на стенках глушителя и выхлопной трубы.