Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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».

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

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).

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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).

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Читайте также:  Что такое МКПП в автомобиле

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

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.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС  ДВС — это двигатель, работающий по принципу сжигания различного топлива непосредственно внутри самого агрегата. В отличие от двигателей другого типа, ДВС лишены: любых элементов передающих тепло для дальнейшего преобразования в механическую энергию, преобразование происходит непосредственно от сгорания топлива; значительно компактнее; имеют малый вес относительно агрегатов другого типа со сравнимой мощностью; требуют использования определенного топлива с жесткими характеристиками температуры горения, степени испаряемости, октановым числом и т. д. 
Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Схема работы четырехтактного ДВС
    В автомобилестроении применяются четырехтактные моторы:

  •  1. Впуск;
  •  2. Сжатие;
  •  3. Рабочий ход;

 4. Выпуск.

Но существуют и двухтактные версии двигателей внутреннего сгорания, но в современном мире, они имеют ограниченное применение.  В данной статье будут рассмотрены только моторы, устанавливающиеся на автомобили.

 Разновидности двигателей по использующемуся топливу

 Бензиновые моторы, как понятно из названия используют в качестве топлива для работы — бензин с различным октановым числом, и имеют систему принудительного поджига топливной смеси при помощи электрической искры.

 Могут разделяться по типу впуска на карбюраторные и инжекторные.

Карбюраторные моторы уже пропадают из производства из-за сложности в точной настройке, высокого потребления бензина, неэффективности смешивания топливной смеси и несоответствия современным жестким экологическим требованиям.

В таких моторах, смешивание горючей смеси начинается в камерах карбюратора и заканчивается по пути во впускном коллекторе. 

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

    Инжекторные агрегаты развиваются большими темпами, и система впрыска топлива улучшается с каждым поколением. Первые инжектора имели «моновпрыск» с единственной форсункой. По сути, это была модернизация карбюраторных моторов. Со временем, на большинстве агрегатов, начали использоваться системы с отдельными форсунками на каждый цилиндр. Использование форсунок в системе впуска, позволило точнее контролировать пропорции топлива и воздуха в разных режимах работы агрегата, снизить расход топлива, увеличить качество топливной смеси, увеличить мощность и экологичность силовых агрегатов.

 Современные форсунки, устанавливающиеся на силовые агрегаты с системой непосредственного впрыска топлива в цилиндры, способны производить несколько отдельных впрысков топлива за один такт. Это позволяет еще улучшить качество топливной смеси и добиваться максимальной отдачи энергии от используемого количества бензина. То есть, еще больше увеличилась экономия и производительность моторов. 

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Схема Дизельного ДВС
    Дизельные агрегаты — используют принцип воспламенения смеси дизельного топлива и воздуха при нагреве от сильного сжатия. При этом, в дизельных агрегатах не используются системы принудительного поджига. Данные моторы имеют ряд преимуществ перед бензиновыми, в первую очередь — это экономность топлива (до 20%), при сравнительной мощности. Топливо меньше расходуется из-за большей степени сжатия в цилиндрах, что улучшает характеристики горения и отдачи энергии топливной смеси, а следовательно, и топлива необходимо меньшее количество для достижения таких же результатов. Кроме этого, дизельные агрегаты не используют дроссельные заслонки, что улучшает поступление воздуха в силовой агрегат, что еще уменьшает расход топлива. Дизеля развивают больший крутящий момент, и на более низких оборотах коленчатого вала.  Не обошлось без недостатков. Из-за увеличенной нагрузки на стенки цилиндров, конструкторам пришлось использовать более надежные материалы, и увеличивать размеры конструкции (увеличение веса и удорожание производства). Кроме этого, работа дизельного силового агрегата — громкая из-за особенностей воспламенения топлива. А увеличенная масса деталей не позволяет мотору развивать высокие обороты с такой же скоростью, как и бензиновые, и максимальное значение оборотов коленчатого вала — ниже, чем у бензиновых агрегатов.

 Разновидность ДВС по конструкции

 

Гибридный силовой агрегат

 Данный тип автомобиля начала набирать популярность в последние года. Благодаря своей эффективности экономии топлива и увеличению общей мощности автомобиля благодаря комбинированию двух типов агрегатов.

По сути, данная конструкция представляет собой два отдельных агрегата — небольшой ДВС (чаще всего дизельный) и электромотор (или несколько электромоторов) с аккумуляторной батареей большой емкости. 
Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Схема гибридной силовой установки
    Преимущества комбинирования выражаются в способности совмещать энергию двух агрегатов при разгоне, или использование каждого типа двигателя по отдельности, в зависимости от необходимости. К примеру, при движении в городской пробке — может работать только электродвигатель, экономя дизельное топливо. При движении по загородным дорогам, работает ДВС, как более выносливый, мощный и с большим запасом хода агрегат.  При этом, специальная батарея для электромоторов, способна подзарядиться от генератора, или используя систему рекуперации при торможении, что позволяет экономить не только топливо, но и электричество, необходимое для зарядки батареи.

Читайте также:  Как залить масло в коробку: автомат и механика

 Роторно-поршневой мотор

 Роторно-поршневой мотор построен по уникальной схеме движения поршня-ротора, который перемещается внутри цилиндра не по возвратно-поступательной траектории, а вокруг своей оси. Это осуществляется благодаря особой треугольной конструкции поршня и особенному расположению впускных и выпускных отверстий в цилиндре.

 
Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Вид треугольного поршня в цилиндре
    Благодаря такой конструкции, двигатель быстро набирает обороты, что увеличивает динамические характеристики автомобиля. Но с развитием классической конструкции ДВС, двигателя Ванкеля начали терять свою актуальность из-за конструктивных ограничений. Принцип движения поршня не позволяет добиться большой степени сжатия топливной смеси, что исключает использование дизельного топлива. А малый ресурс, сложность обслуживания и ремонта, а также — слабые экологические показатели не позволяют автопроизводителям развивать данное направление.

 Разновидности силовых агрегатов по компоновке

 Из-за необходимости уменьшения веса и габаритов, а также, размещения большего числа поршней в одном агрегате привело к появлению разновидностей моторов по компоновке.

 Рядные моторы

 
Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Четырехцилиндровый рядный двигатель
 Рядный двигатель — это самый классический вариант силового агрегата. В котором все поршни и цилиндры располагаются в один ряд. При этом, современные моторы с рядной компоновкой вмещают в себе не более шести цилиндров. Но именно шестицилиндровые рядные двигатели, имеют наилучшие показатели по уравновешиванию вибрации при работе. Единственный минус — это значительная длина мотора, относительно других компоновок.

 V-образные моторы

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Расположение поршневой группы в V-образном ДВС
 Данные моторы появились в следствии желания конструкторов уменьшить габариты двигателей, и необходимости разместить более шести поршней в одном блоке. В данных моторах, цилиндры находятся в разных плоскостях. Визуально, расположение цилиндров образует букву «V», откуда и пошло название. Угол между двумя рядами называется углом развала, и варьируется в широком диапазоне, разделяя данный тип моторов на подгруппы.

 Оппозитные моторы

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Вид оппозитного двигателя с автомобиля марки Subaru
 Оппозитные двигателя, получили максимальный угол развала в 180 градусов. Что позволило конструкторам снизить высоту агрегата до минимальных размеров, и распределить нагрузку на коленчатый вал, увеличивая его ресурс.

 VR моторы

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Расположение цилиндров у VR-двигателей
 Это комбинация свойств рядных и V-образных агрегатов. Угол развала в таких двигателях достигает 15 градусов, что позволяет использовать одну головку блока цилиндров с единым механизмом газораспределения.

 W-образные моторы

W-образный двигателя
 Одни из самых мощных и «экстремальных» конструкций ДВС. Могут иметь три ряда цилиндров с большим углом развала, или два совмещенных VR блока. На сегодняшний день, распространение получили моторы на восемь и двенадцать цилиндров, но конструкция позволяет использовать и большее количество цилиндров.

 Характеристики двигателя внутреннего сгорания

 Просмотрев множество информации про различные автомобили, любой интересующийся человек, увидит определенные основные параметры мотора:  • Мощность силового агрегата, измеряющуюся в л.с.

(или кВт*ч);  • Максимальный крутящий момент развиваемый силовым агрегатом, измеряющийся в Н/м;  Большинство автолюбителей, разделяют силовые агрегаты, только по мощности. Но данное разделение не совсем верное. Безусловно, агрегат в 200 «лошадей», предпочтительнее двигателя в 100 «лошадей» на тяжелом кроссовере.

А для легкого городского хэтчбека, хватит и 100 сильного мотора. Но есть некоторые нюансы.  Максимальная мощность, указанная в технической документации, достигается при определенных оборотах коленвала. Но используя автомобиль в городских условиях, водитель редко раскручивает мотор выше 2 500 оборотов в минуту.

Поэтому, большее время эксплуатации машины, задействована только часть потенциальной мощности.  Но, часто, бывают случаи на дороге. Когда необходимо резко увеличить скорость для обгона, или для ухода от аварийной ситуации. Именно максимальный крутящий момент влияет на способность агрегата быстро набрать требуемые обороты и мощность.

Если сказать проще, крутящий момент влияет на динамику автомобиля.

 Стоит отметить небольшую разницу между бензиновыми и дизельными моторами.

Двигатель работающий на бензине — выдает максимальный крутящий момент при оборотах коленчатого вала от 3 500 до 6 000 в минуту, а дизельные моторы могут достигать максимальных параметров при более низких оборотах. Поэтому, многим кажется. Что дизельные агрегаты мощнее и лучше «тянут». Но, большинство самых мощных агрегатов используют бензиновое топливо, так как они способны развить большее число оборотов в минуту. 

Наглядный пример разницы бензинового и дизельного двигателя
    А для подробного понимания термина крутящий момент, следует посмотреть на единицы его измерения: Ньютоны умноженные на метры. Другими словами, крутящий момент определяет силу, с которой поршень давит на коленчатый вал, а тот в свою очередь передает мощность на коробку передач, и в конечном итоге — на колеса.

 Также, можно упомянуть про мощную технику, у которой максимальный крутящий момент может достигаться при оборотах в 1 500 в минуту. В основном — это трактора, мощные самосвалы, и некоторые дизельные вездеходы. Естественно, таким машинам нет необходимости раскручивать мотор до максимальных значений оборотов. 

    Основываясь на приведенной информации, можно сделать вывод, что крутящий момент зависит от объема силового агрегата, его габаритов, размеров деталей и их веса. Чем тяжелее все эти элементы, тем более преобладает крутящий момент на низких оборотах. Дизельные агрегаты имеют больший крутящий момент и меньшие обороты коленчатого вала (большая инертность тяжелого коленвала и других элементов не позволяют развивать больших оборотов).

 Мощность автомобильного двигателя

 Стоит признать, что мощность и крутящий момент — это взаимосвязанные параметры, зависящие друг от друга. Мощность — это определенное количество работы, произведенная мотором за время. В свою очередь, работа мотора — это крутящий момент. Поэтому, мощность характеризуется как количество крутящего момента за единицу времени.

 Существует известная формула, характеризующая отношение мощности и крутящего момента:  Мощность = крутящий момент * обороты в минуту / 9549  В итоге, получим значение мощности в киловаттах. Но естественно, просматривая характеристики автомобилей, нам привычнее видеть показатели в «л.с.». Для перевода киловатт в л.с.

необходимо умножить получившееся значение на 1,36.

 Вывод

 Как стало понятно из данной статьи, автомобильные двигатели внутреннего сгорания могут иметь множество отличий друг от друга. А выбирая автомобиль для постоянного использования — необходимо изучить все нюансы конструкции, характеристик, экономности, экологичности, мощности и надежности силового агрегата. Также, будет полезно изучить информацию о ремонтопригодности мотора. Так как многие современные агрегаты используют сложные системы газораспределения, впрыска топлива и выхлопа, что может усложнить их ремонт. Мы в Мы в Комментировать

Виды двигателей – их преимущества и недостатки

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с самого начала эпохи зарождения промышленности прошел огромный путь. Менялись его конструктивные особенности, размеры, масса. В итоге сегодня существует множество его видов, которые мы рассмотрим.

Однако определение ДВС остается неизменным – это вид теплового мотора, преобразующего в механическую силу энергию взрыва топливной смеси. В камере сгорания мотора смесь взрывается и передает свою энергию поршневой группе, приводя ее в движение.

Именно поршневые моторы наиболее распространены в автомобильном мире, о них мы и поговорим.

Деление ДВС по типу топлива

Конструкторы при разработке двигателей учитывают многие факторы: разное количество тактов, расположение цилиндров, тип смеси. По типу топлива двигатель бывает бензиновый, дизельный, и гибридный.

Бензиновый двигатель

Данный вид мотора наиболее распространен среди автотранспортных средств. Его отличают простота конструкции, доступность, невысокая стоимость деталей при ремонте. 

Топливо в бензиновый двигатель поставляется двумя путями. Один из них — старый добрый карбюратор, это специальный механизм, в котором смешиваются бензин и воздух в некоторых пропорциях.

Далее путь этой смеси пролегает к впускному коллектору.

Многие десятилетия такой вид подачи топлива был наиболее распространенным, его отличали простое конструкторское решение и возможность провести быстрый ремонт.

Однако время не стоит на месте, и старые решения уступают дорогу новым. Срок карбюратора подошел к концу, ведь и раньше все прекрасно знали его недостатки, среди которых нестабильность в работе, реакция на температурные перепады, вред экологии (его предел Евро-3), трудности при настройке.

Инжектор

Инжекторная система питания стала новым решением, и карбюратору пришлось уступить свое место. Инжекторная система подразделяется на распределенный впрыск и моновпрыск горючего.

Первый имеет в двигателях внутреннего сгорания большее распространение. Топливо по магистрали из бака направляется в рампу, распределяется по форсункам к впускному коллектору и далее доводится до каждого цилиндра отдельно.

Получается, что у каждой секции есть своя форсунка. 

Читайте также:  Бензиновый триммер штиль

Есть еще одна конструкция, при которой форсунки сразу подают бензин в камеру сгорания. Подобный ДВС более точен в плане распределения топливной смеси, увеличивая коэффициент полезного действия мотора до максимальных значений.

Все минусы карбюратора в инжекторной системе превращаются в плюсы: стабильная работа, высокая экологичность и экономичность, увеличивается мощность, менее подвержен разнице температур. Все эти плюсы подходят для жителей мегаполисов и крупных городов с многочисленными станциями технического обслуживания, официальными представительствами заводов-производителей.

Водитель в любое время может рассчитывать на проведение правильной диагностики и ремонта. Но если трудности с инжекторным мотором возникли на трассе, вдали от населенных пунктов, то, в отличие от карбюратора, ремонт своими силами уже не провести. Отсюда и минусы инжектора — помимо сложностей с ремонтом, дороговизна замены деталей, качество бензина не менее АИ-92.

 

Дизельный двигатель

Основное различие дизельного и бензинового моторов заключается в способе возникновения зажигательной смеси. В бензиновом моторе она попадает через впускной коллектор, а в дизельном напрямую в камеру сгорания. По-другому происходит и воспламенение.

Сначала цилиндр «втягивает» воздух. Следом быстро сжимается поршень, благодаря чему температура внутри доходит до 800 градусов, сюда под давлением подается топливо и воспламеняется. Температура тут же увеличивается до 2300 градусов.

Важный момент — скорость впрыска топлива влияет на качество смеси, при малой скорости топливо испаряется не полностью. В дизельном двигателе нет системы зажигания. Минусы дизельного двигателя уже отмечались многими автомобильными экспертами.

Среди них сложности при холодном пуске, большой вес, повышенная вибрация.

Топливный насос высокого давления

Итак, наиболее важное отличие дизельного ДВС от бензинового заключается в системе подачи топлива. В дизельном моторе важная роль отведена для топливного насоса высокого давления (ТНВД). Его работа происходит следующим образом: солярка из топливного бака необходимыми частями через отдельные магистрали поступает в форсунки и далее отдельно в каждую камеру.

ТНВД бывают распределительными и многоплунжерными рядными, которые встречаются очень редко в современных автомашинах.

Настроить топливный насос — задача непростая и без наличия специальных инструментов и инструкции выполнить ее нелегко.

Тем не менее многие концерны стремятся к конструкторским решениям, которые эту задачу упрощают, в частности автоконцерн Volkswagen Group, выпускающий автомобили марок Audi, Skoda и Porsche.

Роторный двигатель (РД, РДВС, двигатель Ванкеля)

Прежде всего роторный мотор отличается от предыдущих двигателей внутреннего сгорания конструктивно, плюс он работает на повышенных оборотах. РД был изобретен в 60-е годы прошлого столетия двумя немецкими инженерами Вальтером Фройде и Феликсом Ванкелем. Особенности такого вида двигателя заключаются в расположении ротора прямо в цилиндре особой формы. 

В РДВС нет коленчатого вала и шатунов, поэтому конструкция выглядит проще. Отсюда первый плюс — малое количество деталей, у обычного четырехцилиндрового мотора оно доходит до пяти десятков. У роторного двигателя большая мощность, например, мотор объемом 1,3 литра может выдать до 240 лошадиных сил. Кроме того, этот вид двигателя занимает гораздо меньше места ввиду своей компактности.

Минусы тоже существенны: ресурс РД ограничен 70-80 тысячами км. пробега, увеличенный расход топлива, низкие параметры экологичности и большая стоимость производства и ремонта.

Гибридный двигатель

Гибридный двигатель завоевал популярность позже своих собратьев, а пришел он в автомобильную промышленность из железнодорожного транспорта. Впрочем, первые опыты с гибридным двигателем проводил еще Фердинанд Порше в начале прошлого века.

Главное преимущество «гибрида» в его экологичности. Сегодня практически каждый уважающий себя автопроизводитель производит хотя бы одну модель подобного типа.

Само название «гибридный» предполагает взаимодействие двух видов двигателя — бензинового и электрического.

Гибридным двигателем управляет электроника, она делает выбор в пользу бензина или электричества в зависимости от дорожной ситуации.

В городе чаще используется электротяга, что приводит к большой экономии топлива, а вот на трассе в дело вступает топливный мотор, поскольку быстро разряжается аккумуляторная батарея.

Следует знать, во время использования бензинового двигателя идет подзарядка электромотора. Гибридный двигатель может работать на полную мощь, используя две своих «половинки», происходит это в условиях повышенных нагрузок.

Итак, очевидные плюсы: экологичность и экономичность, отсутствие шума, мощность на уровне других моторов. В то же время существуют минусы: из-за сложной конструкции ремонт обходится в копеечку, небольшой срок службы аккумуляторной батареи. Если для города этот вид двигателя подходит как никакой другой, то для сельской местности в наших реалиях его выгода практически отсутствует.

Типы двигателя внутреннего сгорания

Кроме видов топлива двигатели внутреннего сгорания отличаются типами расположения цилиндров. Из них можно выделить наиболее популярные: рядные, V-образные и оппозитные.

Рядный двигатель

Рядные двигатели это классика автомобилестроения, именно им принадлежит первенство появления. В соответствии с названием цилиндры располагаются в одном ряду и приводят в движение один коленвал.

Головка блока цилиндров одна на все камеры сгорания. Бывает разное число цилиндров, вплоть до десяти, но такие варианты встречаются очень редко из-за сложностей производства.

Наиболее распространенные одно-, двух-, четырех- и шестицилиндровые двигатели.

Рядные двигатели не занимают много места в подкапотном пространстве, просты в обслуживании, но при этом сбалансированы не идеально. Впрочем, этот недостаток нельзя назвать существенным, поэтому такой тип двигателей очень популярен как у производителей, так и у автовладельцев.

V-образный двигатель

Тип V-образного двигателя похож на рядный, но цилиндры в нем располагаются иначе — друг против друга, мотор более компактен. Здесь две головки блока цилиндров, отличный от рядного ДВС газораспределительный механизм и подача топлива.

Буква «V» находится в названии не просто так, поскольку показывает, что цилиндры расположены под углом друг другу, причем угол имеет важное значение. Угол наклона варьируется, но самыми оптимальным вариантом признан наклон в 45, 60 и 90 градусов.

 

Несмотря на сложность конструкции, довольно высокую вибронагруженность и недешевый ремонт V-образные популярны в разных отраслях. Некоторые автоконцерны заняты выпуском исключительно таких моторов.

Оппозитный двигатель

Данный тип двигателя является родственным по отношению к V-образному, поскольку цилиндры здесь располагаются под углом 180 градусов, иначе говоря, друг против друга.

Также здесь два распределительных вала и газораспределительный механизм расположен вертикально. Такое расположение лишает оппозитный мотор лишних вибраций, он работает более плавно. Снижен центр тяжести, следовательно, улучшается управляемость автомобиля.

Ресурс выработки такого мотора достигает 500 тысяч километров до капремонта. 

Оппозитные двигатели бывают двух видов: со встречным движением поршней (ОРОС) и так называемый «боксер», когда поршни расположены друг перед другом как боксеры на ринге. Когда один поршень находится внизу его «напарник» достигает высшей точки и наоборот. Таким образом происходит своеобразный «обмен ударами».

Минусы заключаются в дороговизне и сложности обслуживания. К тому же не на каждой СТО можно найти специалиста механика, разбирающегося в оппозитных моторах.

Двухтактные и четырехтактные двигатели

О двухтактных моторах сегодня можно говорить как об элементе ретро. В прежние времена они использовались чаще, но требования к автомобилям с тех пор повысились, в первую очередь, в части экологии.

Автомашины с двухтактными моторами потребляют большое количество бензина, масла и крайне неэкологичны.

В то же время конструкция двухтактного двигателя очень проста (отсутствует газораспределительный механизм) и у него небольшой вес.

С автомобилями двухтактные моторы распрощались, но из повседневной жизни не исчезли. Их легко обнаружить в газонокосилках, снегоуборочных машинах, циркулярных пилах и других механизмах, где требуются равномерные обороты.

Работа четырехтактного двигателя

Как вы понимаете, различие этих двух двигателей в количестве тактов рабочего цикла Четырехтактные двигатели продолжают использоваться в автомобилях, их работа равномерна, бензина потребляют меньше, просты в обслуживании, а экологичность их выше. Работа четырехтактного мотора делится на четыре этапа или такта.

На первом смесью наполняется камера сгорания. Поршень в это время движется в нижнюю точку, и открывается клапан впуска. Топливная смесь поступает в камеру, поршень достигает нижней точки и клапан закрывается.

На втором происходит сжатие топливной смеси: поршень возвращается наверх и при достижении высшей точки происходит взрыв топливной смеси.

Не третьем этапе топливная смесь воспламеняется и сила взрыва толкает поршень вниз, механизм работает.

На четвертом газ расширяется и очищается цилиндр. Поршень поднят вверх коленвалом, открыт выпускной клапан, и сгоревший газ поступает в выпускной коллектор. Далее идет возврат к первому такту.

В своем обзоре мы не затронули такой вид двигателя как электрический, который приобретает все большую популярность у автолюбителей, но конструктивно он кардинально отличается от всех перечисленных, к нему совершенно иные требования, и рассказ о нем заслуживает отдельной статьи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector