Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

grau1812 17 фев 2012 в 02:38 Недавно наткнулся на прекрасный сайт (англ.), который по полочкам размусоливает и показывает строение большинства типов двигателей. Попытаюсь вольно и сжато пересказать самое на мой взгляд главное, совсем по пальцам и как для самых маленьких.

Конечно можно было бы позаимствовать точные определения из авторитетных источников, но такой любительский перевод обещает быть единственным в своем роде 🙂 А можете ли Вы сходу объяснить Вашей девушке, в чем отличие бензинового двигателя от дизельного? Четырёхтактного и двухтактного движков? Нет? Тогда приглашаю под кат.

Четырёхтактный двигатель

Работающий четырёхтактный двигатель впервые был представлен немецким инженером Николаусом Отто в 1876, с этих пор он также известен под названием цикл Отто. Но все же корректнее называть его четырёхтактным. Четырёхтактный двигатель является, наверное, одним из самых распространенных типов двигателей в наше время. Он используется почти во всех автомобилях и грузовиках.

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

Под четырьма тактами подразумеваются: впуск, сжатие, рабочий ход, и выпуск. Каждый такт соответствует одному ходу поршня, вследствие этого рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала.

Впуск

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП Во время впуска поршень двигается вниз, втягивая свежую порцию воздушно-топливной смеси через впускной клапан. Отличительной особенностью рассматриваемого двигателя являтся то, что впускной клапан открывается за счет вакуума, образовавшегося в результате движения поршня вниз.

Сжатие

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП Крутящий момент подымает поршень, а тот в свою очередь сжимает воздушно-топливную смесь. Впускной клапан закрывается возрастающей силой давления, возникшей в результате поднятия поршня.

Рабочий ход

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП В верхней точке такта сжатия искра воспламеняет сжатое топливо. При сгорании топлива высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз.

Выпуск

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП Когда поршень достигает свою нижнюю точку, выпускной клапан открывается и выхлопные газы выгоняются из цилиндра движущимся наверх поршнем.

Двухтактный двигатель

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП В двухтактном двигателе рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса. Wiki Так как в двухтактном двигателе на каждое движение коленчатого вала приходится один рабочий ход — двухтактные двигатели всегда мощнее четырехтактных (если брать двигатели одинакового объема). Важным фактором в пользу первых является их более простая и легкая конструкция. Эти двигатели получили распространение в бензо-пилах, лодочных моторах, снегоходах, легких мотоциклах и моделях самолетов. Бесспорными минусами данного типа двигателей являются их неэкономичность, так как значительная доля топлива не выгорает и выбрасывается вместе с выхлопными газами.

Впуск

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП Воздушно-топливная смесь всасывается в кривошипную камеру благодаря ваккууму, который создается во время движения поршня вверх.

Сжатие в камере сгорания

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП Во время сжатия впусковой клапан закрывается давлением в кривошипной камере. Топливная смесь сжимается на последней стадии такта.

Движение топливной смеси/выпуск

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП Ближе к концу такта, поршень заставляет сжатую воздушно-топливную смесь двигаться по впускному каналу из кривошипной камеры в главный цилиндр. Воздушно-топливная смесь вытесняет выхлопные газы, которые покидают главный цилиндр через выпускной клапан. К сожалению, цилиндр также покидает некоторое количество невыгоревшего топлива, из-за чего конструкция двухтактного двигателя считается менее экономичной.

Сжатие

Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП После чего поршень подымается, движимый крутящим моментом, и сжимает топливную смесь. (В этот момент под поршнем происходит следующий такт впуска).

Рабочий ход

На вершине такта свеча зажигания воспламеняет топливную смесь. Возникшая энергия заставляет поршень двигаться вниз до завершения цикла. (В этот момент внизу цилиндра топливо сжимается в кривошипной камере).

Четырёхтактный дизельный двигатель

Особенностью дизельного двигателя является измененная система воспламенения топлива. Создав свой тип двигателя в 1897 Рудольф Дизель заявил, что его двигатель является самым эффективным из когда-либо созданных. До сих пор его детище стоит в ряду самых экономичных двигателей.

  • Впуск
  • Сжатие
  • Впрыск
  • Рабочий ход
  • Выпуск

Впускной клапан открывается и свежий воздух (без топлива), засасывается в цилиндр. Когда поршень подымается, воздух сжимается и температура в цилиндре возрастает.

В конце такта воздух раскаляется настолько, что температуры становится достаточно дря воспламенения топлива Возле вершины такта сжатия топливный инжектор впрыскивает топливо в цилиндр. При контакте с горячим воздухом топливо воспламеняется.

При сгорании топлива высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз. Выпускной клапан открывается, заставляя выхлопные газы покинуть цилиндр.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля удивительное творение, предлагающее очень замысловатую перепланировку четырех тактов Отто-цикла. Был разработан Феликсом Ванкелем в 50-х годах прошлого века.

В двигателе Ванкеля трехгранный ротор с кольцевой шестернью вращается вокруг фиксированого зубчатого вала в продолговатой камере.

В наше время наибольшие усилия по разработке и популяризации данного типа двигателя прилагает Mazda, но все же четерыхтактный двигатель остается наиболее популярным. Также АвтоВАЗ использует данный тип двигателя в автожирах.

  • Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями:
  • низкий уровень вибраций. Роторно-поршневой двигатель полностью механически уравновешен, что позволяет повысить комфортность лёгких транспортных средств типа микроавтомобилей, мотокаров и юникаров
  • главным преимуществом роторно-поршневого двигателя являются отличные динамические характеристики: на низкой передаче возможно без излишней нагрузки на двигатель разогнать машину выше 100 км/ч на более высоких оборотах двигателя (8000 об/мин и более), чем в случае конструкции обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.
  • Высокая удельная мощность(л.с./кг), причины:
  • меньшие в 1,5-2 раза габаритные размеры.
  • меньшее на 35-40 % число деталей
  • Недостатки:
  • Быстрый износ
  • Склонности к перегреву
  • Сложность в производстве
  • Меньшая экономичность при низких оборотах
  1. Впуск
  2. Сжатие
  3. Рабочий ход
  4. Выпуск

Воздушно-топливная смесь попадает через впускной клапан на этом этапе вращения. Топливная смесь сжимается здесь. Рабочий ход, топливная смесь воспламеняется здесь, вращая ротор по кругу. Выхлопные газы выходят здесь

Двигатель на CO2

  • Впуск
  • Рабочий ход
  • Выпуск
  • Окончание

Этот типа двигателя может приводится в действие паром, но чаще его можно встретить в маленьких моделях самолетов, где он работает на сжатом воздухе или углекислом газу.

На этой анимации отображен резервуар с CO2.

Сжатый CO2 — это жидкость, которая освобождаясь переходит в газообразное состояние или же другими словами — при нормальных атмосферной температуре и давлении жидкий углекислый газ кипит, следовательно мы не ошибемся если скажем, что данный тип двигателя работает на пару CO2.

На вершине цикла поршневой палец давит на шариковый клапан впуская находящийся под большим давлением газ в цилиндр. Газ расширяется двигая поршень вниз Когда поршень открывается выпускной клапан, находящийся под давлением газ покидает цилиндр. Крутящий момент возвращается поршень наверх, чтобы завершить цикл.

Реактивные двигатели

Ракетные и турбореактивные двигатели, по словам автора, поразительны по своей конструкции, но анимация их работы по его мнению слишком скучна.

Ракетный двигатель

Ракетный двигатель — простейшие из своего семейства, поэтому начнем с него. Для того, что функционировать в открытом космосе ракетные двигатели для своей работы требуют запас кислорода, ровно как и топлива.

Кислородно-топливная смесь впрыскивается в камеру сгорания где она беспрерывно сгорает. Газ под большим давлением выходит через сопла, вызывая тягу в обратном направлении.

Чтобы опробовать этот принцип самому, надуйте игрушечный шарик и выпустите его из рук — ракетный двигатель работает почти так-же 😉

Турбореактивный двигатель

    Турбореактивный двигатель работает по тому-же принципу что и ракетный, с той лишь особенностью, что необходимый для горения кислород он берет из атмосферы. По своей конструкции он наиболее эффективен на больших высотах с разряженным воздухом.

    Момент схожести: топливо беспрерывно сгорает в камере сгорания как и в ракетном. Расширевшийся газ покидает камеру сгорания через сопла, образуя тягу в обратном направлении. Отличия: На своем пути из сопла некоторое количество давления газа ипользуется, чтобы раскрутить турбину. Турбина — это серия винтов, соединенныходним валом.

    Между каждой парой винтов находится статор (направляющий аппарат компрессора). Этот аппарат помогает газу проходить через лопасти винтов более эффективно. Перед двигателем турбинный вал раскручивает компрессор. Компрессор работает схоже с турбиной, только в обратную сторону.

    Его функцией является повышение давления воздуха, попадающего в двигатель. Турбина выталкивает воздух, а компрессор засасывает.

    Турбовинтовой двигатель

    Турбовинтовой двигатель схож турбореактивным, с той лишь особенностью, что газ покидающий камеру сгорания вращает в большей степени турбину, которая в свою очередь вращает винт преед двигателем. Он и создает тягу. Эффективен на малых высотах.

    Читайте также:  Очистка впускного тракта дизельного двигателя: почему необходима данная процедура

    Турбовентиляторный двигатель

    Турбовентиляторный двигатель — это что вроде компромисса между турбореактивным и турбовинтовым. Он работает как турбореактивный, но есть одна особенность: турбинный вал вращает внешний вентялятор, который имеет больше лопастей и крутится быстрее пропеллера. Это помогает данному двигателю оставаться эффективным на больших высотах, где воздух рязряжен. Источники:

    www.animatedengines.com

    • Ultimate Visual Dictionary, DK Publishing Inc., 1999
    • Building the Atkinson Cycle Engine, Vincent Gingery, David J Gingery Publishing, 1996
    • The Stirling Engine Manual, James G. Rizzo, Camden Miniature Steam Services, 1995
    • Modern Locomotive Construction, J. G. A. Meyer, 1892, reprinted by Lindsay Publications Inc., 1994
    • Five Hundred and Seven Mechanical Movements, Henry T. Brown, 1896, reprinted by The Astragal Press, 1995
    • Model Machines/Replica Steam Models, Marlyn Hadley, Model Machine Co., 1999
    • Air Board Technical Notes, RAF Air Board, 1917, reprinted by Camden Miniature Steam Services, 1997
    • Internal Fire, Lyle Cummins, Carnot Press, 1976
    • Toyota Web site Prius specifications
    • Steam and Stirling Engines you can build, book 2, various authors, Village Press, 1994
    • Knight’s New American Mechanical Dictionary, Supplement Edward H. Knight, A.M., LL. D., Houghton, Mifflin and Company, 1884
    • Thomas Newcomen, The Prehistory of the Steam Engine L. T. C. Rolt, David and Charles Limited, 1963
    • An Introduction to Low Temperature Differential Stirling Engines James R. Senft, Moriya Press, 1996
    • An Introduction to Stirling Engines James R. Senft, Moriya Press, 1993

    UPD: Добавил двигатели Ванкеля и CO2, они мне показались наиболее интересными и практически полезными.

    UPD2: Добавил описание целого семейства реактивных двигателей: ракетный, турбореактивный, турбовинтовой, турбовентиляторный.

    Типы двигателей автомобилей: характеристики

    Традиционно тип двигателя автомобиля современного авто, работающего на жидком топливе, дифференцируют по виду потребляемого горючего: бензин или дизель.

    Кроме простых, однотопливных силовых установок, еще есть версии с ГБО, в ходе работы, переключающиеся между потреблением бензина и сжиженного газа, а также гибридные – где относительно маленький ДВС приводит в действие мощный электрический генератор, вращающий колеса.

    Кроме привычных нам моторов с рядным, двухрядным (поперечным или продольным), оппозитным, L‐ или V‐образным расположением цилиндров, существуют ДВС вообще без цилиндров, и даже без обычного коленвала. Разберем, что такое тип двигателя, по какому принципу проводится различие и почему часто происходит путаница в типах, классах и названиях.

    Конструкция автомобильных двигателей внутреннего сгорания, их компоновка, и сами составляющие – диктуются принципом, по которому они извлекают тепловую энергию сжигания топлива и трансформируют ее в крутящий момент, передаваемый трансмиссии. Как уже было сказано, есть два основных типа двигателей: бензиновый и дизельный, работающие по известным многим термодинамическим циклам: Отто, и (как не странно – не Дизеля) — Тринклера‐Сабатэ.

    Первый цикл подразумевает подвод к камере сгорания независимого источника воспламенения топливной смеси (искры), второй — нет. Существенное отличие между этими типами моторов — наличие системы зажигания. Бензиновый — оборудован управляемым искровым зажиганием, а дизельный — не требует никакого дополнительного оборудования. Топливо в нем загорается само, достигая высокой температуры от резкого сжатия под большим давлением.

    Кроме одноименного горючего, «бензиновый» мотор может работать на сжиженном газе, спирте, высокооктановой смеси спиртов и бензина, смеси бензина и закиси азота.

    Дизельный двигатель – на менее калорийный, кроме солярки, может работать на рапсовом или даже подсолнечном масле, смеси мазута с керосином, разных продуктах нефтеперегонки, вплоть до сырой нефти (в теории, на современных авто – не применяется).

    Рядный, V-образный, VR-образный, U-образный, поперечный, продольный, роторный, «звезда» и еще с десяток наименований – это не «тип», а конфигурация, компоновка частей поршневого ДВС, относящегося к бензиновым (газовым), или дизельным.

    Разделение по количеству цилиндров и их расположению часто называют «архитектурой».

    Сейчас конфигурацией пользуются как основным критерием, потому, что самое массовое применение в мировом автопроме имеют поршневые движки с возвратно‐поступательным принципом работы, включающие привычный набор: цилиндр‐головка‐поршень‐шатун‐коленвал. Исключение — РПД, но о них поговорим отдельно.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Другие критерии, по которым двигатели можно классифицировать:

    • Тактность — 2Т, 4Т.
    • Способ смесеобразования — карбюраторные, инжекторные, впрысковые.
    • Рабочий объем (куб. см).
    • Тип ГРМ — клапанный, поршневой, золотниковый.
    • Количество клапанов на цилиндр.
    • Система охлаждения — воздушное, воздушно‐масляное, жидкостное.
    • Наличие и количество распредвалов — одновальный, двухвальный.
    • Наличие или отсутствие принудительной подачи воздуха — турбированные или атмосферные.
    • Конструкция привода ГРМ — ременной, цепной, штанговый, шестеренчатый.
    • Расположение относительно оси движения машины — продольное, или поперечное.

    Во всех поршневых ДВС обязательно есть: камера сгорания, поршень, цилиндр (или заменяющий его объем, в котором поршень перемещается) и вал передачи крутящего момента, который вырабатывается этим смещением поршня.

    Какой формы будет этот вал – коленчатый (как в большинстве моторов авто), аксиальный, или просто центральный ротор, а также количество, форма, расположение цилиндров, схема системы газораспределения и питания — все это определяется механическим принципом, который человек сконструировавший этот двигатель, взял за основу.

    Виды двигателей внутреннего сгорания по принципу работы:

    • Возвратно‐поступательные — в которых линейные движения поршня в цилиндре кривошипный механизм трансформирует во вращение коленвала.
    • Роторные – где камера сгорания подвижна, и давление сгорающего топлива сразу же придает эксцентриковому валу (ротору) вращательное движение.
    • Аксиальные — где, вместо коленвала, нижняя шейка шатунов интегрирована в качающуюся звездообразную шайбу, за счет эксцентрика раскручивающую центральный вал.
    • Свободнопоршневые (прототипы) – в которых два оппозитно направленных поршня, с отдельной для каждого камерой сгорания, закреплены на одном штоке. Вращение тут исключено в принципе, и работа составляет только осевое (вправо-влево) перемещение штока, являющегося якорем электрогенератора.

    Большинство силовых установок на современных машинах относятся к четырехтактным. Двухтактные можно встретить намного реже.

    В двухтактниках – рабочий цикл (все 4 фазы – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) приходится на всего два хода поршня между ВМТ и НМТ (верхней и нижней мертвой точкой), на один оборот коленвала.

    В четырехтактниках – движение происходит на каждый этап, 4 раза (вниз-вверх, вниз-вверх), 2 оборота «колена».

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Двухтактный цикл позволяет сделать двигатель менее оборотистым и в 1,5 раза более мощным, чем такой же по объему четырехтактный, но ценой экономичности (от 15 до 30%) и большей токсичности выхлопа из-за необходимости добавлять масло непосредственно в горючее.

    В четырехтактном – сгорание смеси происходит более полно, исключая потери части топливной смеси, вылетающей в выпускной тракт, однако, большой процент выдаваемого крутящего момента уходит на компенсацию тепловых и мощностных потерь от вдвое большего количества ходов поршня (и необходимости тормозить-разгонять значимую массу в ЦПГ).

    В итоге «экологичность» и экономичность, все же, «победили», и бензиновые двухтактники (к тому же, требовавшие более интенсивного теплоотвода) в массовом производстве силовых установок для легковушек и грузовиков уступили место четырехтактникам. А вот в танкостроении и авиации, где с потерями масла и экономичностью считаться не принято, наоборот – двигатель 2Т типа «прижился» хорошо.

    Все знают, что двух и четырехтактными бывают бензиновые моторы, а четырехтактными – дизели, но не все знают, что на самом деле двухтактный дизель тоже существует.

    Разработанный больше 120 лет назад, он спроектирован по схеме встречного движения двух поршней в одном цилиндре. Их верхушки в ВМТ создают одну общую камеру сгорания, воспламенение смеси – тоже «одно на двоих».

    Двигаясь в противоположных направлениях, поршни толкают каждый свой коленвал, тем самым компенсируя вибрации друг друга.

    Интересно, что подобная схема допускает создание как дизельного, так и бензинового мотора: бензиновый вариант такого «оппозита» раньше устанавливался на немецкие самолеты Юнкерс, а сегодня – усовершенствованный вариант двухтактного дизеля применяется в тепловозах серий ТЭ3 и ТЭ10, в танках (движки 5ТДФ и 6ТД), на малых судах.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Чтобы поджечь топливовоздушную смесь (не важно, газ это, или жидкость) эти ДВС генерируют высоковольтный искровой разряд от внешнего электрооборудования.

    Схематически: ток от генератора через прерыватель идет к каждому цилиндру, повышается на его катушке, пробивает зазор между электродами свечи, поджигает смесь, уходя на массу (корпус).

    Для питания такой системы горючим применяют простую, но более архаичную и неэкономичную — карбюраторную схему, либо усовершенствованную — инжекторную систему подачи топлива.

    Читайте также:  Механический блокиратор КПП: особенности и выбор

    Топливовоздушная смесь готовится для него в отдельном устройстве, на входе во впускной канал (каждого цилиндра индивидуально, или общего впускного коллектора для нескольких).

    Упрощенно, карбюратор – это закрытый «стакан» с соломинкой, верхушка которой торчит во впускном тракте, на пути потока, который разрежением «высасывает» бензин из этого стакана.

    Количество топлива – регулируется величиной отверстия (жиклера) внутри этой «соломинки», а постоянный уровень в «стакане» (поддоне) поддерживается бензонасосом. Общий объем бензовоздушной смеси – регулируется поворотом воздушной заслонки – дросселя (педалью газа).

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Объем поступающего воздуха и качество смеси в инжекторных ДВС регулируется отдельно: за воздух – так же отвечает дроссель, за топливо – «мозги» (ЭБУ), дающие форсунке команду на впрыск.

    Соответственно размещению топливных форсунок, инжекторы делятся на три типа:

    • Центрального – выходящие соплом во впускной коллектор (устаревший).
    • Распределенного — индивидуальная форсунка на каждый впускной клапан.
    • Непосредственного — сопло форсунки выходит прямо в камеру сгорания.

    В двух последних типах – предварительное одинаковое рабочее давление «форсункам» обеспечивает единая топливная рейка (она же – рампа).

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Система подачи топлива в этих ДВС сходна с распределенным впрыском на инжекторах, только с поправкой на большую, по сравнению с бензиновыми движками, степень сжатия. Ее характеристики для бензинового, в среднем, составляют от 7 до 10 единиц, для дизеля – от 11 до 20 (26 у супертурбо) единиц.

    Давления порядка 40–50 бар — хватает на то, чтобы разогреть воздух в камере сгорания до 800–900 оС, поэтому впрыскиваемое в этот момент топливо сгорает, даже если оно недостаточно однородно распылено, из-за чего движки, работающие на солярке, по сравнению с другими, выдают процентов на 10–12 больший КПД, и демонстрируют до 40% экономии топлива. Естественно, для реализации таких характеристик нужен значительный запас прочности, поэтому детали ЦПГ и коленвала дизеля всегда будут массивнее, толще, тяжелее, чем у бензинового мотора внутреннего сгорания того же объема и конфигурации.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Это еще более экономичная (до 60% экономии топлива) версия типового мотора, потребляющего солярку. Правда не в качестве основного топлива, а в качестве инициирующей «запальной» порции, перед впрыском основной — сжиженного природного газа.

    Конфигурацией агрегатов — не отличается от дизеля, применяется в тяжелой дорожной, или стационарной технике. Газодизели получаются из простого серийного мотора, путем установки специальной версии ГБО.

    За исключением редких концептов, вроде свободнопоршневых, это обычные бензиновые движки (дизельные – в этом плане практически не применяются), которые лишены привычной коробки передач и «крутят», в основном, электрогенератор, питающий емкую аккумуляторную батарею.

    Аккумулятор, в свою очередь, питает большой, тяговый электродвигатель, сообщающий крутящий момент на колеса. В зависимости от нагрузки и уровня заряда батареи, обычный мотор — отключается, либо подключается автоматикой к общей трансмиссии машины, через вариатор.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    В конструкции современных автомобилей обычно применяются силовые установки с числом цилиндров от двух и больше.

    При том же объеме, двухцилиндровый мотор выдаст больший крутящий момент, чем одноцилиндровый, а четырехцилиндровый – соответственно, больше, чем двух.

    Однако «умножать» их количество можно только до какого‐то разумного предела: при всей эффективности, нужно соблюсти компактность, обеспечить цилиндрам равно хорошую смазку, подачу горючего и охлаждение.

    В погоне за идеалом, конструкторы «разродились» несколькими схемами взаимной компоновки цилиндропоршневой группы и кривошипно‐шатунного механизма. Самые распространенные виды — рядная и V‐образная схема.

    Рядный тип – это когда шатуны нескольких цилиндров (2-3-4-5-6 шт.) смонтированы на одном продольном коленчатом валу, каждый на отдельной «шейке», цилиндры идут в едином блоке, параллельно друг другу. Наиболее популярны 4 и 6‐цилиндровые версии.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    У V-образных движков, цилиндры которых расположены в два ряда, под взаимным углом 60, 90, либо 45 (мотоциклетные) градусов — на одной коренной шейке могут монтироваться по два шатуна одновременно. Самые надежные и сбалансированные — версии V6 и V8.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    Оппозитный вариант компоновки бывает двух видов: сходный с V-образным, но с развалом цилиндров 180 градусов и стыковкой шатунов на единой шейке, с последовательным поочередным выходом в ВМТ. Либо – с индивидуальными «коленами» для каждого из них, находящихся в противофазе: одновременно выходящих на ВМТ.

    Энциклопедия двигателя внутреннего сгорания и КПП

    U-образный тип компоновки подразумевает параллельное «сращивание» двух рядных моторов со взаимно независимыми кривошипными механизмами, вращающимися в противоположном направлении и рядами блоков. Преимущества – те же, что у «рядников», плюс компенсация инерционных вибраций.

    U‐образный двигатель Бугатти

    VR двигатель – очень старый (20 годов ХХ века) вариант V-образной компоновки с единым «коленом» и развалом цилиндров менее 20 градусов. Рядно‐смещенная схема позволяет сделать ДВС очень компактным при большой кубатуре.

    VR двигатель в разрезе

    W-двигатель – наиболее монструозный вариант с тремя, или четырьмя рядами цилиндров, взаимно «разваленных» под углом от 50 до 30 градусов, шатуны которых посажены на единый коленвал. Преимущественно 12‐цилиндровый, формой напоминающий одноименную букву, движок выдавал бешеный крутящий момент. Применялся в основном на спорткарах.

    W‐образный двигатель в разрезе

    Не укладывающиеся в привычные нам рамки автомобильных моторов, но, тем не менее, успешно реализованные в серийном или мелкосерийном производстве: роторно-поршневые (они же РПД, RCV, или Двигатель Ванкеля) имеют равное число серьезных недостатков и достоинств, перекрывающих их в глазах преданных фанатов.

    Все японские автомобильные концерны имеют лицензию на производство РПД еще с 50-х годов прошлого века, но только одному удалось довести до «серии» этот прожорливый, перегревающийся, неремонтопригодный движок с крайне малым ресурсом (от 30 до 150 т. км пробега). Кроме Мазды, в 70–80 годы такой тип мотора применялся в отдельных моделях Ситроенов, Шевроле, Мерседесов, и даже некоторых ВАЗах (спецтранспорт для ГАИ и милиции).

    Роторно‐поршневой двигатель Мазда

    Принцип работы РПД похож на вращение якоря в обмотке электродвигателя, с той разницей, что большой треугольный эксцентрик его «ротора» внутри корпуса «статора» «толкает» не ток, а энергия теплового расширения сгорающей бензо‐масло‐воздушной смеси.

    Каждая плоскость ротора имеет углубление, служащее камерой сгорания, каждый торец — снабжен уплотнением, работающим как поршневое кольцо.

    Захватив порцию смеси, они последовательно продвигают ее по кругу, за один оборот проходя все 4 такта рабочего цикла.

    Принцип настолько же прост, насколько эффективен: мощность, выдаваемая одним (нетурбированным!) блоком объемом 1.3 л достигала 230–250 л с. При необходимости, блоки можно набирать последовательно насаживая на единый вал, и получая соответствующий прирост мощности.

    Роторно-поршневой двигатель лишен вибраций, фантастически компактен, имеет высокий КПД, поэтому, несмотря на склонность к перегреву, сложность в изготовлении и малый ресурс, все еще совершенствуется.

    Японским конструкторам удалось подвести «токсичность» Rotary Engine к нормам Евро-4, а впереди – планы по переводу его на «чистое» топливо — водород.

    Виды двигателей и КПП автомобиля: сходства, различия, плюсы и минусы

    Покупая автомобиль мы хотим знать про него всё. Что делать, если не знаешь основных видов важных элементов? Для этого мы собрали основную информацию про то, какие бывают виды двигателя и КПП автомобиля.

    Виды двигателей внутреннего сгорания и коробок передач

    Даем краткий обзор ключевых характеристик двигателей и коробок передач. От них зависит выбор ТС, насколько оно подойдет требованиям и ожиданиям.

    Все пункты далее мы даем для тех, кто не имеет никакого понятия о машинах.

    Виды ДВС

    Пункт напрямую зависит от хотелок по мощности авто и бюджета.

    Бензиновый

    Бензиновый атмосферный ДВС. Заправляется строго бензином соответственно требованиям изготовителя: 92, 95 или 98-октановым топливом. Может иметь турбину, тяговит в среднем с 3000 оборотов.

    Недостатки: прожорливый, чем активнее едешь – тем выше расход.

    Большинство легковых ТС производятся с бензиновым агрегатом.

    Дизель

    Дизель заправляем только дизельным топливом. Тяговит на низких оборотах, тарахтит как трактор.

    Минус: капризен в морозы, требует присадок.

    Дизельные версии Мерседеса или БМВ отличаются значком D после названия модели, например 530D.

    Турбодизель

    Турбодизельный двигатель с установленной с завода турбиной позволяет машине выстреливать при достижении установленного количества оборотов . Иными словами, чем сильнее давим на газ – тем активнее разгон.

    Минус: имеет «турбояму» — диапазон разгона, когда еле едет.

    Турбодизель – удел внедорожников. На Субару турбину выдаёт воздухозаборник на капоте.

    Гибридный

    Гибридный двигатель — сочетание обычного ДВС и электромотора. Машина сама решает, когда подключать двигатель внутреннего сгорания. Чаще всего это происходит в момент разгона.

    Недостаток: первоначальная цена, б/у может иметь изношенные батареи.

    Читайте также:  Вода в топливном баке: как убрать воду из бензобака

    Классика гибридной модели – Тойота Приус.

    На газу

    Для экономии топлива владельцы и сами производители ставят оборудование на сжиженном газу. Это дешевле бензина и дизеля.

    Почему нет: требует официальных документов на установленное оборудование и занимает место в багажнике.

    Сегодня производители предлагают варианты с газовым оборудованием с завода. АвтоВАЗ не исключение.

    Электрический

    Электродвигатели стоят на премиальном сегменте типа Тесла – электрокары. Не требуют топлива, можно заряжать от розетки.

    Минус: цена, износ батарей. Если машина с рук – неизвестно, сколько еще проходят аккумуляторы.

    Стартовая цена на Теслу в России – 4 500 000 рублей.

    Мощность двигателя и транспортный налог

    Мощность в России в первую очередь сказывается на транспортном налоге. Также важен тип бензина: дорогие и мощные агрегаты требуют 98-ой бензин и выше. Движки с классом Евро-4 готовы работать на 95/92-ом бензине.

    Ставка налога рассчитывается отдельно в каждом регионе. Рассмотрим для примера Москву, Питер, Калининград, Краснодар, Новосибирск и Забайкальский край.

    Таблица 1. Какой транспортный налог платить за машину

    Регион + цена в рублях за лошадиную силу Мощность в ЛС по документам
    0-100 101-150 151-200 201-250 251 +
    Москва 12 35 50 75 150
    Санкт-Петербург 24 35 50 75 150
    Калининград 2,5 15 35 66 147
    Краснодар 12 25 50 75 150
    Новосибирск 6 10 30 60 150
    Забайкальский край 7 10 20 33 65

    По России цена скачет от 0 до 50 рублей за л.с.

    Виды КПП

    Часто тип коробки переключения передач играет роль, если машина для женщины. Им важнее автомат: легче управлять.

    Мужская позиция опирается на динамику, необходимость полного контроля над дорогой.

    Отметим, что разные виды запчастей требуются не только машинам, но и мотоциклам. Если требуется тюнинг вашему Harley Davidson, отправляйтесь по ссылке на сайт HDTuning

    Механическая МКПП

    МКПП – она же механическая коробка переключения передач. Надежная, долговечная, тяжелая в управлении. Имеет несколько передач для движения вперед, одну назад.

    Минусы: очень тяжелая для новичков из-за педали сцепления, не адаптируется к стилю езды.

    Плюсы: дешево чинить, легко обслуживать. Машина под полным контролем, ее можно буксировать.

    Так выглядит рычаг МКПП в салоне.

    Автоматическая АКПП

    АКПП – автоматическая коробка переключения передач. Работает за счет гидротрансформатора: здесь нет привычного сцепления. В машине нет третьей педали – только газ и тормоз.

    Минусы: затратнее чем МКПП в обслуге, варианты с АКПП будут также дороже. Буксировать можно недолго только на передаче N.

    Плюсы: может адаптироваться под стиль езды. Некоторые имеют разные режимы работы, ручное переключение передач. Новичкам с ней легко: сел и поехал.

    Пример рычага АКПП.

    Роботизированная РКПП

    РКПП – роботизированная коробка переключения передач. Переключает трансмиссию сама, третьей педали нет. По сути, обычная МКПП с блоком автоматического переключения передач.

    Почему нет: капризен в городских условиях, быстро ломается из-за пробок. Реагирует медленнее АКПП.

    Почему да: легкая в управлении, не буксует как МКПП. Много предложений на рынке.

    Роботизированную коробку может выдать рычаг переключения без «пути» для движения, типичного для АКПП.

    Вариатор

    Вариатор – последнее поколение в развитии коробок. В салоне педали только «газ» и «тормоз». Коробка реагирует моментально, дает динамичное ускорение.

    Недостатки: в случае ремонта дорого чинить, запрет буксировки.

    Положительные стороны: отсутствуют толчки при переключении передач, экономичный расход.

    Вместо заключения

    Полный обзор как правильно выбрать подержанный автомобиль пошагово мы даём в этой статье.

    Есть комментарии? Пишите, мы ждём.

    Двигатель внутреннего сгорания

  1. Система изменения степени сжатия (Variable Compression) — изменяет объём камеры сгорания в зависимости от условий работы ДВС.

    Позволяет не только повысить мощность и снизить расход топлива, но и заправлять машину разными марками бензина, а с более широким диапазоном изменения степени сжатия (например, мотор DiesOtto) — даже переключатся между бензиновым и дизельным режимами.

    Работа поршневого ДВС характеризуется такими параметрами:

    • Верхняя мёртвая точка — крайнее верхнее положение поршня относительно оси коленчатого вала.
    • Нижняя мёртвая точка — крайнее нижнее положение поршня относительно оси коленчатого вала.
    • Рабочий цикл — совокупность процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью.
    • Такт — часть рабочего цикла за время движения поршня из одного крайнего положения в другое.
    • Диаметр цилиндра — расстояние между стенками цилиндра.
    • Ход поршня — расстояние между крайними положениями поршня.
    • Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня — обычно чем больше диаметр цилиндра, тем выше обороты двигателя, но ниже крутящий момент, и наоборот.
    • Объём камеры сгорания — объём пространства над поршнем при нахождении его в верхней мёртвой точке.
    • Рабочий объём цилиндра — объем, заключённый между крайними положениями поршня в цилиндре.
    • Рабочий объём двигателя — произведение рабочего объёма цилиндра на количество цилиндров двигателя.
    • Полный объём цилиндра — сумма рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания.
    • Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. В бензиновых двигателях составляет в среднем 6-12, в дизельных — 18-25. Как правило, мощность и крутящий момент прямо пропорциональны степени сжатия.

    Отдельно следует рассмотреть такие характеристики двигателя, как мощность и крутящий момент. Крутящий момент поршневого ДВС — это произведение силы, действующей на поршень при сгорании топлива в цилиндре, на длину кривошипа коленчатого вала. Измеряется в ньютон-метрах (Нм) или фунто-футах (lbf·ft) в Англии и США.

    Мощность — это работа, совершаемая двигателем за единицу времени. Мощность, измеряемая в киловаттах (кВт) показывает, сколько раз за единицу времени двигатель вырабатывает крутящий момент. Мощность прямо пропорциональна количеству оборотов коленчатого вала в секунду, а крутящий момент — обратно пропорционален.

    Это означает, что максимальная мощность достигается на высших оборотах, а максимальный крутящий момент — на низших.

    Показатель мощности напрямую влияет на скорость автомобиля: чем мощнее двигатель, тем быстрее автомобиль движется. Однако максимальная мощность достигается только на высоких оборотах, а для раскрутки двигателя до этих оборотов нужно время. На более низких оборотах мощность всегда будет меньше, и здесь большое значение имеет крутящий момент.

    Если крутящий момент достаточно высокий и достигается на низких оборотах, автомобиль будет лучше разгонятся на каждой передаче и быстрее наберёт максимальную скорость. Таким образом, мощность автомобиля пропорциональна его максимальной скорости, а крутящий момент обратно пропорционален времени разгона.

    Оптимальное соотношение между мощностью и крутящим моментом зависит от предназначения автомобиля. Например, на высокоскоростных гоночных трассах решающую роль будет играть мощность, а на соревнованиях по драг-рейсингу разгон автомобиля будет определяться его крутящим моментом.

    В наше время автопроизводители всё чаще отдают предпочтение моделям с турбодизельными двигателями, так как они развивают больше крутящего момента, чем бензиновые, и это целиком компенсирует недостаток мощности.

    Традиционно мощность автомобилей измеряется в лошадиных силах (л.с.). Понятие лошадиной силы было введено Джеймсом Уаттом в конце XVIII века для сравнения мощности паровых машин с количеством лошадей, которых они могут заменить.

    Одна лошадиная сила равнялась 75 кгс·м/с — мощности, затрачиваемой при равномерном вертикальном поднимании груза массой 75 кг со скоростью 1 м/с при обычном ускорении свободного падения (9,8 м/с2). В большинстве стран принят стандарт метрической лошадиной силы (нем.

    PS, франц. CV), которая равна 735,49875 Вт. В США и Великобритании используется другая система мер, поэтому там лошадиная сила (HP) равна 745,69987 Вт.

    В связи с этим мощность автомобилей американского и британского производства в пересчёте на метрическую систему будет на несколько лошадиных сил больше.

    В разных странах существовали разные способы измерения мощности в лошадиных силах. Так, в США действовала система стандартов SAE (Society of Automotive Engineers). До 1972 г.

    мощность двигателей измерялась в валовых лошадиных силах (bhp) по упрощённому методу: замер делался на маховике силового агрегата без учёта дополнительного оборудования (генератора, выхлопной системы, системы охлаждения и т.д.) и атмосферных условий.

    Это давало в среднем на 20% больше мощности, чем было на самом деле, и позволяло американским автопроизводителям завышать показатели в сравнении с мощностью импортных машин. В 1972 г.

    в соответствии с экологическим законодательством рейтинги мощности были в обязательном порядке пересчитаны по методу SAE net, соответствующему международным стандартам (с учётом дополнительного оборудования, но без учёта потерь на трансмиссию). После 1972 г. официальные показатели мощности американских автомобилей заметно снизились, но стали сравнимы с европейскими. 

  2. Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector