Типи бензинових двигунів Електродвигуни

ДВС- це двигун, що працює за принципом спалювання різного паливабезпосередньо усередині самого агрегату. На відміну від двигунів іншого типу, ДВС позбавлені: будь-яких елементів, що передають тепло для подальшого перетворення на механічну енергію, перетворення відбувається безпосередньо від згоряння палива; значно компактніші; мають малу вагу щодо агрегатів іншого типу з порівнянною потужністю; вимагають використання певного палива з жорсткими характеристиками температури горіння, ступеня випаровування, октановим числом і т.д.

В автомобілебудуванні застосовуються чотиритактні мотори:

1. Впуск;

2. Стиснення;

3. Робочий хід;

4. Випуск.
Але існують і двотактні версії двигунів внутрішнього згоряння, але в сучасному світі, вони мають обмежене застосування.

У цій статті будуть розглянуті тільки двигуни, що встановлюються на автомобілі.

Різновиди двигунів по паливу, що використовується.

Бензинові моториЯк відомо з назви використовують як паливо для роботи - бензин з різним октановим числом, і мають систему примусового підпалювання паливної суміші за допомогою електричної іскри.

Можуть розділятися за типом впуску на карбюраторні та інжекторні. Карбюраторні мотори вже зникають з виробництва через складність у точному налаштуванні, високого споживаннябензину, неефективності змішування паливної суміші та невідповідності сучасним жорстким екологічним вимогам. У таких моторах, змішування горючої сумішіпочинається в камерах карбюратора і закінчується шляхом у впускному колекторі.

Інжекторні агрегати розвиваються великими темпами, і система упорскування палива покращується з кожним поколінням. Перші інжектори мали «моновприск» із єдиною форсункою. По суті це була модернізація карбюраторних моторів. Згодом, на більшості агрегатів почали використовуватися системи з окремими форсунками на кожен циліндр. Використання форсунок у системі впуску, дозволило точніше контролювати пропорції палива та повітря в різних режимах роботи агрегату, знизити витрату палива, збільшити якість паливної суміші, збільшити потужність та екологічність силових агрегатів.

Сучасні форсунки, що встановлюються на силові агрегати із системою безпосереднього упорскування палива в циліндри, здатні виробляти кілька окремих упорскування палива за один такт. Це дозволяє ще покращити якість паливної суміші і домагатися максимальної віддачі енергії від кількості бензину, що використовується. Тобто, ще більше збільшилася економія та продуктивність моторів.

Дизельні агрегати- використовують принцип запалення суміші дизельного палива та повітря при нагріванні від сильного стиску. При цьому в дизельних агрегатах не використовуються системи примусового запалювання. Дані мотори мають низку переваг перед бензиновими, в першу чергу – це економність палива (до 20%), при порівняльній потужності. Паливо менше витрачається через більший ступінь стиснення в циліндрах, що покращує характеристики горіння та віддачі енергії паливної суміші, а отже, і палива необхідна менша кількість для досягнення таких же результатів. Крім цього, дизельні агрегати не використовують дросельні заслінки, що покращує надходження повітря до силового агрегату, що ще зменшує витрату палива. Дизеля розвивають більший крутний момент, і більш низьких оборотахколінчастого валу.

Не обійшлося без вад. Через збільшене навантаження на стінки циліндрів, конструкторам довелося використовувати більш надійні матеріали, і збільшувати розміри конструкції (збільшення ваги та подорожчання виробництва). Окрім цього, робота дизельного силового агрегату – гучна через особливості запалення палива. А збільшена маса деталей не дозволяє двигуну розвивати високі обороти з такою ж швидкістю, як і бензинові, і максимальне значення оборотів колінчастого валу - нижче, ніж у бензинових агрегатів.

Різновид ДВС за конструкцією

Гібридний силовий агрегат

Даний тип автомобіля почала набирати популярності в останні роки. Завдяки своїй ефективності економії палива та збільшення загальної потужностіавтомобіля завдяки комбінуванню двох типів агрегатів. По суті, дана конструкція являє собою два окремі агрегати - невеликий ДВС (найчастіше дизельний) та електромотор (або кілька електромоторів) з акумуляторною батареєю великої ємності.

Переваги комбінування виражаються у здатності поєднувати енергію двох агрегатів при розгоні або використання кожного типу двигуна окремо, залежно від необхідності. Наприклад, під час руху у міській пробці - може працювати тільки електродвигун, заощаджуючи дизельне паливо. При русі заміськими дорогами, працює ДВС, як витриваліший, потужніший і з більшим запасом ходу агрегат.

При цьому спеціальна батарея для електромоторів здатна підзарядитися від генератора або використовуючи систему рекуперації при гальмуванні, що дозволяє економити не тільки паливо, але і електрику, необхідну для заряджання батареї.

Роторно-поршневий двигун

Роторно-поршневий мотор побудований за унікальною схемою руху поршня-ротора, який переміщається всередині циліндра не за зворотно-поступальною траєкторією, а навколо своєї осі. Це здійснюється завдяки особливій трикутній конструкції поршня та особливому розташуванню впускних та випускних отворів у циліндрі.

Завдяки такій конструкції двигун швидко набирає обертів, що збільшує динамічні характеристикиавтомобіля. Але з розвитком класичної конструкції ДВЗ двигуна Ванкеля почали втрачати свою актуальність через конструктивні обмеження. Принцип руху поршня не дозволяє досягти великого ступеня стиснення паливної суміші, що унеможливлює використання дизельного палива. А малий ресурс, складність обслуговування та ремонту, а також – слабкі екологічні показники не дозволяють автовиробникам розвивати цей напрямок.

Різновиди силових агрегатів з компонування

Через необхідність зменшення ваги та габаритів, а також розміщення більшої кількості поршнів в одному агрегаті призвело до появи різновидів моторів по компоновці.

Рядні мотори

Рядний двигун - це класичний варіант силового агрегату. В якому всі поршні та циліндри розташовуються в один ряд. При цьому, сучасні моториз рядним компонуванням вміщують у собі не більше шести циліндрів. Але саме шестициліндрові рядні двигуни мають найкращі показникиз урівноваження вібрації при роботі. Єдиний мінус – це значна довжина двигуна, щодо інших компоновок.

V-подібні двигуни

Ці двигуни виникли внаслідок бажання конструкторів зменшити габарити двигунів, і необхідності розмістити більше шести поршнів в одному блоці. У цих двигунах, циліндри знаходяться в різних площинах. Візуально, розташування циліндрів утворює букву «V», звідки й пішла назва. Кут між двома рядами називається кутом розвалу і варіюється в широкому діапазоні, розділяючи даний тип моторів на підгрупи.

Опозитні мотори

Опозитні двигуни отримали максимальний кут розвалу в 180 градусів. Що дозволило конструкторам знизити висоту агрегату до мінімальних розмірів, та розподілити навантаження на колінчастий валзбільшуючи його ресурс.

VR мотори

Це комбінація властивостей рядних та V-подібних агрегатів. Кут розвалу в таких двигунах досягає 15 градусів, що дозволяє використовувати одну головку блоку циліндрів із єдиним механізмом газорозподілу.

W-подібні мотори

Одні з найпотужніших і найекстремальніших конструкцій ДВС. Можуть мати три ряди циліндрів з великим кутом розвалу, або два поєднані VR блоки. На сьогоднішній день, поширення набули мотори на вісім і дванадцять циліндрів, але конструкція дозволяє використовувати і більшу кількість циліндрів.

Характеристики двигуна внутрішнього згоряння

Переглянувши багато інформації про різні автомобілі, будь-яка людина, яка цікавиться, побачить певні основні параметри мотора:

Потужність силового агрегату, що вимірюється у к.с. (або кВт * год);

Максимальний крутний момент, що розвивається силовим агрегатом, що вимірюється в Н/м;

Більшість автолюбителів, що поділяють силові агрегати, лише за потужністю. Але цей поділ не зовсім правильний. Безумовно, агрегат в 200 «коней», краще двигуна в 100 «коней» на важкому кросовері. А для легкого міського хетчбека вистачить і 100 сильних двигунів. Але є певні нюанси.

максимальна потужність, Вказана в технічній документації, досягається при певних оборотах коленвала. Але використовуючи автомобіль у міських умовах, водій рідко розкручує двигун вище 2 500 обертів на хвилину. Тому більший час експлуатації машини задіяна лише частина потенційної потужності.

Але часто трапляються випадки на дорозі. Коли необхідно різко збільшити швидкість для обгону, або для відходу від аварійної ситуації. Саме максимальний момент, що крутить, впливає на здатність агрегату швидко набрати необхідні оберти і потужність. Якщо сказати простіше, момент, що крутить, впливає на динаміку автомобіля.

Варто відзначити невелику різницю між бензиновими та дизельними моторами. Двигун працюючий на бензині - видає максимальний момент, що крутить, при оборотах колінчастого валу від 3 500 до 6 000 в хвилину, а дизельні моториможуть досягати максимальних параметрів за більш низьких оборотах. Тому багатьом здається. Що дизельні агрегати потужніші та краще «тягнуть». Але, більшість найпотужніших агрегатів використовують бензинове паливо, оскільки вони здатні розвинути більше оборотів за хвилину.

А для докладного розуміння терміну крутний момент слід подивитися на одиниці його виміру: Ньютони помножені на метри. Іншими словами, момент, що крутить, визначає силу, з якою поршень тисне на колінчастий вал, а той у свою чергу передає потужність на коробку передач, і в кінцевому підсумку - на колеса.

Також, можна згадати про потужну техніку, у якої максимальний момент, що крутить, може досягатися при оборотах в 1 500 в хвилину. В основному - це трактори, потужні самоскиди, та деякі дизельні всюдиходи. Звичайно, таким машинам немає необхідності розкручувати двигун до максимальних значень обертів.

Грунтуючись на наведеній інформації, можна зробити висновок, що момент, що крутить, залежить від об'єму силового агрегату, його габаритів, розмірів деталей та їх ваги. Чим важче всі ці елементи, тим більше переважає момент, що крутить, на низьких оборотах. Дизельні агрегати мають більший момент, що крутить, і менші обороти колінчастого валу (велика інертність важкого колінвалу та інших елементів не дозволяють розвивати великих оборотів).

Потужність автомобільного двигуна

Варто визнати, що потужність і момент, що крутить, - це взаємопов'язані параметри, що залежать один від одного. Потужність - це певна кількість роботи, вироблена двигуном за час. У свою чергу, робота мотора - це момент, що крутить. Тому потужність характеризується як кількість крутного моменту за одиницю часу.

Існує відома формула, що характеризує відношення потужності та крутного моменту:

Потужність = момент, що крутить * оберти за хвилину / 9549

У результаті отримаємо значення потужності в кіловатах. Але природно, переглядаючи характеристики автомобілів, нам звичніше бачити показники у «к.с.». Для перекладу кіловат у к.с. необхідно помножити значення, що вийшло на 1,36.

Висновок

Як стало відомо з цієї статті, автомобільні двигунивнутрішнього згоряння можуть мати безліч відмінностей один від одного. А вибираючи автомобіль для постійного використання- необхідно вивчити всі нюанси конструкції, характеристик, економності, екологічності, потужності та надійності силового агрегату. Також, буде корисно вивчити інформацію про ремонтопридатність двигуна. Так як багато сучасних агрегатів використовують складні системи газорозподілу, упорскування палива та вихлопу, що може ускладнити їх ремонт.

(Двигун внутрішнього згоряння) є тепловою машиною і працює за принципом спалювання суміші палива і повітря в камері згоряння. Головним завданням такого пристрою є перетворення енергії згоряння паливного заряду в механічну корисну роботу.

Незважаючи на загальний принципдії, сьогодні існує велика кількість агрегатів, які суттєво відрізняються один від одного завдяки цілому ряду індивідуальних конструктивних особливостей. У цій статті ми поговоримо про те, які бувають двигуни внутрішнього згоряння, а також у чому полягають їхні головні особливості та відмінності.

Читайте у цій статті

Типи двигунів внутрішнього згоряння

Почнемо з того, що ДВС може бути двотактним та чотиритактним. Що стосується автомобільних моторів, Вказані агрегати чотиритактні. Такти роботи двигуна є:

• впуск паливно-повітряної сумішіабо повітря (що залежить від типу ДВЗ);
• стиснення суміші пального та повітря;
• згоряння паливного заряду та робочий хід;
• випуск із камери згоряння відпрацьованих газів;

За таким принципом працюють як бензинові, так і дизельні. поршневі мотори, які знайшли широке застосування в автомобілях та іншій техніці. Також варто згадати і , в яких газове паливоспалюється аналогічно дизпаливу чи бензину.

Бензинові силові агрегати

Така система харчування, особливо розподілене упорскування, дозволяє збільшити потужність мотора, при цьому досягається паливна економічність і відбувається зниження токсичності газів, що відпрацювали. Це стало можливим завдяки точному дозування палива, що подається під керуванням (електронна система управління двигуном).

Подальший розвиток систем паливоподачі призвело до появи моторів з прямим (безпосереднім) упорскуванням. Головною їхньою відмінністю від попередників є те, що повітря та паливо подається в камеру згоряння окремо. Іншими словами, форсунка встановлюється не над впускними клапанамиа монтується прямо в циліндр.

Подібне рішення дозволяє подавати паливо безпосередньо, причому сама подача розділена на кілька етапів (підприскування). В результаті вдається досягти максимально ефективного та повноцінного згоряння паливного заряду, двигун отримує можливість працювати на бідної суміші(наприклад, мотори сімейства GDI), знижується витрата палива, знижується токсичність вихлопу і т.д.

Дизельні мотори

Працює на дизпаливі, а також значною мірою відрізняється від бензинового. Основна відмінність полягає у відсутності іскрової системи запалення. Займання суміші палива та повітря в дизелі походить від стиснення.

Якщо просто, спочатку в циліндрах стискається повітря, яке сильно нагрівається. В останній момент відбувається упорскування прямо в камеру згоряння, після чого нагріта і сильно стиснута суміш займається самостійно.

Якщо порівнювати дизельні та бензинові ДВС, дизель відрізняється вищою економічністю, кращим ККДі максимумом, який доступний на низьких оборотах. З урахуванням того, що дизелі розвивають більше тяги при менших оборотах коленвала, на практиці такий мотор не потрібно «крутити» на старті, а також можна розраховувати на впевнений підхоплення з «низів».

Однак у списку мінусів таких агрегатів можна виділити, а також більшу вагу та менші швидкості в режимі максимальних оборотів. Справа в тому, що дизель спочатку "тихохідний" і має меншу частоту обертання в порівнянні з бензиновими ДВС.

Дизелі також відрізняються більшою масою, так як особливості займання від стиснення передбачають серйозніші навантаження на всі елементи такого агрегату. Іншими словами, деталі в дизельному моторі більш міцні та важкі. Також дизельні мотори більш галасливі, що зумовлено процесом займання та згоряння дизельного палива.

Роторний двигун

Двигун Ванкеля (роторно-поршневий двигун) є принципово іншою силовою установкою. У такому ДВС звичні поршні, які здійснюють зворотно-поступальні рухи в циліндрі, просто відсутні. Головним елементом роторного двигуна є ротор.

Вказаний ротор обертається заданою траєкторією. Роторні ДВЗбензинові, оскільки подібна конструкція не здатна забезпечити високий рівень стиснення. робочої суміші.

До плюсів відносять компактність, велику потужність при незначному робочому обсязі, а також здатність швидко розкручуватися до високих оборотів. В результаті автомобілі з таким ДВС мають видатні розгінні характеристики.

Якщо говорити про мінуси, то варто виділити помітно знижений ресурс порівняно з поршневими агрегатами, а також висока витратапалива. Також роторний двигун відрізняється підвищеною токсичністю, тобто не зовсім вписується у сучасні екологічні стандарти.

Гібридний двигун

На одних ДВС для отримання необхідної потужності використовується в комплексі з турбонаддувом, тоді як на інших з таким же робочим об'ємом і компонуванням такі рішення відсутні.

Тому для об'єктивної оцінки продуктивності того чи іншого двигуна на різних оборотах, причому не на колінвалу, а на колесах, необхідно проводити спеціальні комплексні виміри на динамометричному стенді.

Читайте також

Удосконалення конструкції поршневого двигуна, відмова від КШМ: безшатунний двигун, а також двигун без колінвалу. Особливості та перспективи.

Двигуни лінійки TSI. Конструктивні особливості, переваги та недоліки. Модифікації з одним та двома нагнітачами. Рекомендації щодо експлуатації.

Не буде перебільшенням сказати, що більшість саморушних пристроїв сьогодні оснащені двигунами внутрішнього згоряння різноманітних конструкцій, що використовують різні принципові схеми роботи. Принаймні, якщо говорити про автомобільний транспорт. У статті ми розглянемо докладніше ДВС. Що це таке, як працює даний агрегат, у чому його плюси та мінуси, ви дізнаєтесь, прочитавши її.

Принцип роботи двигунів внутрішнього згоряння

Головний принцип роботи ДВСзаснований на тому, що паливо (тверде, рідке або газоподібне) згоряє у спеціально виділеному робочому об'ємі всередині самого агрегату, перетворюючи теплову енергію на механічну.

Робоча суміш, що надходить у циліндри такого двигуна, піддається стиску. Після її займання за допомогою спеціальних пристроїв виникає надлишковий тиск газів, що змушують поршні циліндрів повертатися у вихідне положення. Так створюється постійний робочий цикл, що перетворює за допомогою спеціальних механізмів кінетичну енергію в момент, що крутить.

На сьогоднішній день пристрій ДВС може мати три основні види:

• часто званий легким;
• чотиритактний силовий агрегат, що дозволяє досягти більш високих показників потужності та значень ККД;
• які мають підвищені потужнісні характеристики.

Крім цього існують інші модифікації основних схем, що дозволяють поліпшити ті чи інші властивості силових установок даного виду.

Переваги двигунів внутрішнього згоряння

На відміну від силових агрегатів, що передбачають наявність зовнішніх камер, ДВЗ має значні переваги. Головними з них є:

• набагато компактніші розміри;
• більше високі показникипотужності;
• оптимальні значення ККД.

Необхідно зауважити, говорячи про ДВС, що це такий пристрій, який у переважній більшості випадків дозволяє використовувати різні видипалива. Це може бути бензин, дизельне паливо, природний або гас і навіть звичайна деревина.

Такий універсалізм приніс цій принциповій схемі двигуна заслужену популярність, повсюдне поширення і світове лідерство.

Короткий історичний екскурс

Прийнято вважати, що двигун внутрішнього згоряння веде відлік своєї історії з моменту створення французом де Рівасом в 1807 поршневого агрегату, що використовував як паливо водень в газоподібному агрегатному стані. І хоча з того часу пристрій ДВЗ зазнав значних змін і модифікацій, основні ідеї цього винаходу продовжують використовуватися і в наші дні.

Перший чотиритактний двигун внутрішнього згоряння побачив світ 1876 року в Німеччині. В середині 80-х років XIX століття в Росії був розроблений карбюратор, що дозволяв дозувати подачу бензину в циліндри двигуна.

А наприкінці позаминулого століття знаменитий німецький інженер запропонував ідею займання горючої суміші під тиском, що суттєво підвищувало потужні характеристики ДВЗта показники ККД агрегатів подібного виду, які до цього залишали бажати набагато кращого. З того часу розвиток двигунів внутрішнього згоряння йшло в основному шляхом поліпшення, модернізації та впровадження різноманітних поліпшень.

Основні види та типи ДВС

Проте більш ніж 100-річна історія агрегатів цього виду дозволила розробити кілька основних видів силових установок із внутрішнім згорянням палива. Вони відрізняються між собою не тільки складом робочої суміші, що використовується, але і конструктивними особливостями.

Бензинові двигуни

Як випливає з назви, агрегати цієї групи використовують як паливо різні види бензину.

У свою чергу такі силові установки прийнято поділяти на дві великі групи:

• Карбюраторні. У таких пристроях паливна сумішперед надходженням в циліндри збагачується повітряними масами спеціальному пристрої(карбюратор). Після чого відбувається її запалення за допомогою електричної іскри. Серед найяскравіших представників даного типуможна назвати моделі ВАЗ, ДВС яких дуже довгий часбув винятково карбюраторного типу.
• Інжекторні. Це більш складна система, в якій впорскування палива в циліндри здійснюється за допомогою спеціального колектора та форсунок. Він може відбуватися як механічним способом, так і за допомогою спеціального електронного пристрою. Найбільш продуктивними вважаються системи прямого безпосереднього упорскування "Коммон Рейл". Встановлюються майже всі сучасні автомобілі.

Інжекторні бензинові двигуни прийнято вважати економічнішими і такими, що забезпечують вищий ККД. Однак вартість таких агрегатів набагато вища, а обслуговування та експлуатація – помітно складніше.

Дизельні двигуни

На зорі існування агрегатів подібного виду дуже часто можна було чути жарт про ДВС, що це такий пристрій, який їсть бензин, як кінь, а рухається набагато повільніше. З винаходом дизельного двигуна цей жарт частково втратив свою актуальність. Головним чином тому, що дизель здатний працювати на паливі набагато більше низької якості. А значить, і на набагато дешевшому, ніж бензин.

Головним принциповою відмінністювнутрішнього згоряння є відсутність примусового займання паливної суміші. Солярка впорскується в циліндри спеціальними форсунками, а окремі краплі палива спалахують через силу тиску поршня. Поряд з перевагами дизельний двигунмає і цілу низку недоліків. Серед них можна виділити такі:

• набагато менша потужність у порівнянні з бензиновими силовими установками;
• великими габаритами та ваговими характеристиками;
• труднощами із запуском за екстремальних погодних та кліматичних умов;
• недостатньою тяжкістю та схильністю до невиправданих втрат потужності, особливо на порівняно високих оборотах.

Крім того, ремонт ДВЗ дизельного типу, як правило, набагато складніший і витратніший, ніж регулювання або відновлення працездатності бензинового агрегату.

Газові двигуни

Незважаючи на дешевизну природного газу, що використовується як паливо, пристрій ДВЗ, що працюють на газі, набагато складніше, що веде до істотного подорожчання агрегату в цілому, його монтажу та експлуатації зокрема.

На силових установках подібного типу скраплений або природний газ надходить у циліндри через систему спеціальних редукторів, колекторів та форсунок. Запалення паливної суміші відбувається так само, як і в карбюраторних бензинових установках, - За допомогою електричної іскри, що виходить від свічки запалювання.

Комбіновані типи двигунів внутрішнього згоряння

Мало хто знає про комбінованих системахДВЗ. Що це таке і де застосовується?

Йдеться, звичайно ж, не про сучасні гібридних автомобілях, здатних працювати як на пальному, так і від електричного двигуна. Комбінованими двигунамивнутрішнього згоряння прийнято називати такі агрегати, які поєднують у собі елементи різних принципів паливних систем. Найбільш яскравим представникомСімейства таких двигунів є газодизельні установки. Вони паливна суміш надходить у блок ДВС практично як і, як й у газових агрегатах. Але підпал пального проводиться не за допомогою електророзряду від свічки, а запальної порцією солярки, як це відбувається у звичайному дизельному моторі.

Обслуговування та ремонт двигунів внутрішнього згоряння

Незважаючи на досить широке розмаїття модифікацій, усі двигуни внутрішнього згоряння мають аналогічні важливі конструкціїта схеми. Тим не менш, для того щоб якісно здійснювати обслуговування та ремонт ДВЗ, необхідно досконально знати його пристрій, розуміти принципи роботи та вміти визначати неполадки. Для цього, безумовно, необхідно ретельно вивчити конструкцію двигунів внутрішнього згоряння. різних типів, усвідомити собі призначення тих чи інших деталей, вузлів, механізмів і систем. Справа ця непроста, але дуже цікава! А головне, потрібне.

Спеціально для допитливих умів, які бажають самостійно осягнути всі обряди та секрети практично будь-якого транспортного засобу, приблизна схема ДВСпредставлено на фото вище.

Отже, ми з'ясували, що являє собою даний силовий агрегат.

Автомобільні поршневі двигуни внутрішнього згоряння (ДВС) мають безліч показників - потужність, крутний момент, витрата палива, викид шкідливих речовин і т. д., які багато в чому залежать від їх конструктивних параметрів. Типи двигунівДвигун - пристрій, що перетворює енергію згоряння палива механічну роботу. Практично всі автомобільні двигуни працюють за циклом, що складається з чотирьох тактів: впуск повітря або суміші з паливом; стиск робочої суміші, робочий хід при згорянні робочої суміші; випуск газів, що відпрацювали. Найбільшого поширення в автомобілях набули поршневі двигуни - бензинові та дизелі. Бензиновідвигуни мають примусове запалення паливо-повітряної сумішііскровими свічками. Розрізняються за типом системи живлення: у карбюраторних змішування бензину з повітрям починається в карбюраторі і продовжується у впускному трубопроводі. В даний час випуск таких двигунів знижується через низьку економічність та невідповідність сучасним екологічним нормам; у упорскових двигунах паливо може подаватися одним інжектором (форсункою) в загальний впускний трубопровід (центральний, моновприскування) або декількома інжекторами перед впускними клапанами кожного циліндра (розподілений упорскування). У них можливе деяке збільшення максимальної потужності та зниження витрати бензину та токсичності відпрацьованих газів за рахунок більш точного дозування палива. електронною системоюкерування двигуном; двигуни з безпосереднім упорскуванням бензину в камеру згоряння, який подається в циліндр кількома порціями, що оптимізує процес згоряння, дозволяє двигуну працювати на збіднених сумішах, відповідно зменшується витрата палива та викид шкідливих речовин. Дизельний двигун- Двигуни, в яких займання суміші палива з повітрям походить від підвищення її температури при стисканні. У порівнянні з бензиновими ці двигуни мають кращу економічність (на 15-20%) завдяки більшому (в два і більше разів) ступеню стиснення (див. нижче), що покращує процеси горіння паливо-повітряної суміші. Перевагою дизелів є відсутність дросельної заслінкияка створює опір руху повітря на впуску та збільшує витрату палива. Максимальний момент, що крутить (див. нижче) дизелі розвивають на меншій частоті обертання колінчастого валу (в побуті - "тяговити на низах"). Дизелі застарілих конструкцій мали порівняно з бензиновими двигунами та рядом недоліків: більшою масою та вартістю при однаковій потужності через високий ступінь стиснення (в 1,5-2 рази більше), що збільшувало тиск у циліндрах та навантаження на деталі, що змушувало виготовляти більше міцні елементи двигуна, збільшуючи їх габарити та вагу; більшою шумністю через особливості процесу горіння палива у циліндрах; меншими максимальними оборотами коленвала через вищу масу деталей, що викликала великі інерційні навантаження. З цієї причини дизелі, зазвичай, менш приемистые - повільніше набирають обертів. Роторно-поршневий двигун(Ванкеля)- у ньому ротор-поршень здійснює не зворотно-поступальний рух, як у бензинових двигунах та дизелях, а обертається по певній траєкторії. Завдяки цьому він має гарну прийомистість - швидко набирає обертів, забезпечуючи автомобілю хорошу динаміку розгону. Через конструктивні особливості ступінь стиснення обмежена, тому працює тільки на бензині і має найгіршу економічність через форму камери згоряння. Раніше його недоліком був менший ресурс, а тепер і невисокі екологічні показники, яким зараз приділяється велика увага. Гібридна силова установка є комбінацією поршневого двигуна (як правило, дизеля), електродвигуна, генератора і тягових (тягова акумуляторна батарея, на відміну від стартерної, розрахована на розряд великими струмами(50-100 А) протягом 30-60 хвилин) акумуляторних батарей. Робота цієї установки відбувається в різних режимахзалежно від характеру руху автомобіля. При інтенсивному розгоні разом працюють поршневий та електричні двигуни. Під час гальмування двигуном за рахунок енергії уповільнення генератор заряджає акумуляторні батареї. Під час руху у міському циклі може працювати лише електродвигун. Все це дозволяє, зберігаючи (або навіть покращуючи) динаміку розгону, значно підвищити економічність та знизити викид шкідливих речовин.

Компонування поршневих двигунів

Значна різноманітність компоновок поршневих двигунів пов'язана з їх розміщенням в автомобілі та необхідністю вмістити певну кількість циліндрів в обмеженому обсязі моторного відсіку. Рядний двигун (рис. 1, а) – компонування, при якому всі циліндри знаходяться в одній площині. Застосовується для невеликої кількості циліндрів (2, 3, 4, 5 та 6). Рядний шестициліндровий двигуннайлегше піддається врівноваженню (зниженню вібрацій), але має значну довжину.

V-подібний двигун (рис. 1, б) – циліндри у нього розташовані у двох площинах, як би утворюючи латинську букву V. Кут між цими площинами називають кутом розвалу. Найбільш часто таке розміщення циліндрів застосовується для шести-і восьмициліндрових двигунів і позначається V6 та V8 відповідно. Таке компонування дозволяє зменшити довжину двигуна, але збільшує його ширину.

Опозитний двигун (рис. 1, в) має кут розвалу 180 °, завдяки цьому у нього висота агрегату найменша серед усіх компоновок.

VR-двигун (рис. 1, г) має невеликий кут розвалу (порядку 15°), що дозволяє зменшити як поздовжній, так і поперечний розміри агрегату.

W-двигун має два варіанти компонування - три ряди циліндрів з великим кутом розвалу (рис. 1, д) або як би дві VR-компонування (рис. 1, е). Забезпечує хорошу компактність навіть при велику кількістьциліндрів. В даний час серійно випускають W8 та W12.

Будь-який двигун характеризується такими конструктивно заданими параметрами, практично незмінними в процесі експлуатації автомобіля.

Об'єм камери згоряння- Об'єм порожнини циліндра і заглиблення в головці над поршнем, що знаходиться у верхній мертвій точці - крайньому положенні на найбільшій відстані від колінвала. Робочий об'єм циліндра- простір, що звільняє поршень під час руху від верхньої до нижньої мертвої точки. Остання є крайнім становищемпоршня на найменшому видаленнівід колінвалу. Повний об'єм циліндра- дорівнює сумі робочого об'єму та об'єму камери згоряння. Робочий об'єм двигуна (літраж) складається із робочих об'ємів усіх циліндрів. Ступінь стиснення- Відношення повного об'єму циліндра до об'єму камери згоряння. Цей параметр показує, скільки разів зменшується повний об'єм при переміщенні поршня з нижньої мертвої точки у верхню. Для бензинових двигунів визначає октанове числозастосовуваного палива. Показниками двигуна називають величини, що характеризують його роботу. Крім конструктивних параметрів, вони залежать від особливостей і налаштувань систем живлення та запалювання, ступеня зношування деталей та ін. Тиск в кінці такту стиснення (компресія) є показником технічного стану (зношеності) циліндро-поршневої групи та клапанів. Крутний момент на колінчастому валу двигуна визначає силу тяги на колесах: чим він більший, тим краще динамікарозгону автомобіля. Рівний добутку сили на плече (рис. 3) і вимірюється Нм (Ньютон на метр), раніше в кгс.м (кілограм-сила на метр).

Крутний момент збільшується зі зростанням: робочого обсягу. Тому двигуни, яким необхідний значний крутний момент, мають великий об'єм; тиску палаючих газів у циліндрах, який обмежений детонацією (вибухове горіння бензо-повітряної суміші, що супроводжується характерним дзвінким звуком. Помилково називається "стуком" поршневих пальцівМаксимальний крутний момент двигун розвиває при певних оборотах (див. нижче), вони разом з його величиною вказуються в технічній документації. Потужність двигуна - величина, що показує, яку роботу він здійснює в одиницю часу, вимірюється в кВт (Раніше в кінських силах.) Одна кінська сила (к.с.) приблизно дорівнює 0,74 кВт.Потужність дорівнює добутку крутного моменту на кутову швидкістьколінвала (число оборотів за хвилину, помножене на певний коефіцієнт). Двигуни більшої потужностівиробники отримують збільшенням: робочого об'єму, що, у свою чергу, призводить до зростання габаритів двигуна та обмеження допустимих максимальних оборотів через значні сили інерції деталей, що збільшилися; оборотів колінчастого валу, кількість яких обмежена інерційними силами та збільшенням зносу деталей. Високооборотний двигун однакової потужності (за інших рівних умов - конструкції двигуна, технології виготовлення, застосовуваних матеріалах і т.д.) з низькооборотним має менший термін служби, тому що в середньому для одного і того ж пробігу його колінчастий вал буде здійснювати більше оборотів; тиску в циліндрі шляхом підвищення ступеня стиснення або наддувом повітря за допомогою турбо- або механічних нагнітачів. Для застосування наддування ступінь стиснення вимушено зменшують для запобігання детонації (у бензинових двигунів) і зниження жорсткості роботи (підвищені навантаження в циліндро-поршневій групі дизеля, що супроводжуються надмірним шумом) (у дизелів). Наддув дозволяє, наприклад, зберегти потужність за меншого робочого об'єму. Номінальна потужність - гарантована виробником потужність за повної подачі палива на певних оборотах. Саме вона, а не максимальна потужність, вказується у технічній документації на двигун. Питома витрата палива - це кількість палива, що витрачається двигуном на 1 кВт потужності, що розвивається за одну годину. Є показником досконалості конструкції двигуна: чим витрата нижче, тим ефективніше використовується енергія палива, що згорає в циліндрах. При одних і тих же конструктивних параметрах у різних двигунівтакі показники, як потужність, крутний момент і питома витратапалива можуть відрізнятися. Це пов'язано з такими особливостями, як кількість клапанів на циліндр, фази газорозподілу тощо. Тому для оцінки роботи двигуна на різних оборотах використовують характеристики - залежність його показників від режимів роботи. Характеристики визначаються досвідченим шляхом на спеціальних стендах, оскільки теоретично вони розраховуються приблизно. Як правило, в технічній документації до автомобіля наводяться зовнішні швидкісні характеристики двигуна (рис. 4), що визначають залежність потужності, моменту, що крутить, і питомої витрати палива від числа оборотів коленвала при повній подачі палива. Вони дають уявлення про максимальні показники двигуна.

Показники двигуна (спрощено) змінюються за наступних причин. Зі збільшенням числа обертів коленвала зростає момент, що крутить, завдяки тому, що в циліндри надходить більше палива. Приблизно середніх оборотах він досягає свого максимуму, та був починає знижуватися. Це відбувається через те, що зі збільшенням швидкості обертання коленвала починають відігравати істотну роль інерційні сили, сили тертя, аеродинамічний опірвпускних трубопроводів, що погіршує наповнення циліндрів свіжим зарядомпаливо-повітряної суміші і т. п. Швидке зростання крутного моменту двигуна вказує на хорошу динаміку розгону автомобіля завдяки інтенсивному збільшенню сили тяги на колесах. Чим довше величина моменту знаходиться в районі свого максимуму і не знижується, тим краще. Такий двигун більш пристосований до зміни дорожніх умов і рідше доведеться перемикати передачі. Потужність зростає разом з крутним моментом і навіть коли він починає знижуватися, продовжує збільшуватися завдяки підвищенню оборотів. Після досягнення максимуму потужність починає знижуватися з тієї ж причини, з якої зменшується момент, що крутить. Оберти трохи вище максимальної потужності обмежують регулюючими пристроями, оскільки в цьому режимі значна частина палива витрачається не на здійснення корисної роботи, а на подолання сил інерції та тертя у двигуні. Максимальна потужність визначає максимальну швидкістьавтомобіля. У цьому режимі автомобіль не розганяється і двигун працює тільки на подолання сил опору руху - опору повітря, опору коченню тощо. Питома витрата палива має бути якомога довше поблизу мінімуму; це свідчить про хорошу економічність двигуна. Мінімальна питома витрата, як правило, досягається трохи нижче за середні обороти, на яких в основному і експлуатується автомобіль при русі в місті. Пунктирною лінією на графіку показані оптимальні характеристики двигуна.

Сьогодні я пропоную злегка поринути у світ поршнів і машинної оліїі розібратися, які типи двигунів бувають і використовуються на наших улюблених, ненаглядних автомобілях.

У принципі, навіть будь-який гуманітарій, у найгіршому значенні цього слова, на це запитання одразу ж відповість: дизельний та бензиновий. Ну хтось ще додасть електричний. Однак насправді цих двигунів набагато більше. Коротко про кожного.

1. Дизельний двигун

Він просто дизель. Поршневий двигун внутрішнього згоряння, який працює від того, що паливо (солярка) спалахує в його надрах (а точніше, в циліндрах) під час різкого стиснення, внаслідок чого відбувається підвищення температури та займання розпорошеного палива. Ідея займання пального за рахунок стиснення належала Саді Карно. А на практиці її втілив Рудольф Дизель, запатентувавши з 1892 по 1897 кілька варіантів двигунів. Дизелі застосовують не тільки в автомобілях, а й на кораблях, залізничних локомотивах.

Дизельні двигуни бувають дво- та чотиритактними. Про причини популярності та переваги дизелів я говорив в окремій статті і повторюватися не буду, а перейду до іншого двигуна

2. Бензиновий двигун

Тут займання паливно-повітряної суміші в циліндрах відбувається також при підвищеному тиску, але від електричної іскри, яку дає свічка. Всі бензинові двигуни поділяються на карбюраторні та інжекторні. Різниця у способі утворення паливно-повітряної суміші. Крім того, бензинові двигуни класифікуються за кількістю та розташуванням циліндрів, за способом охолодження, типу мастила та багатьом іншим характеристикам. Описувати всі ці варіанти немає можливості. Тому переходжу до наступного типу автомобільного двигуна.

3. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння

У нинішньому вигляді Створено винахідником Фройде у 1957 році. Однак Фройде відштовхувався від робіт іншого винахідника – Фелікса Ванкеля, який отримав патент на роторний двигун ще 1936 року. Фройде, за великим рахунком, просто удосконалив цей витвір. До речі, якийсь час обидва винахідники працювали спільно. У двигуні відсутній механізм газорозподілу.

Принцип такий:ротор трикутної форми обертається у 8-подібній (така форма ще називається епітрохоїдою) камері. Камера має впускний та випускний отвори. Завдяки формі ротора, за один його оборот проходить відразу три цикли (впуск суміші, стиснення та займання, робочий хід та випуск газів), як у шестициліндрового двигуна.

Запалення суміші відбувається за рахунок електричної іскри. А камера згоряння утворюється між гранню ротора та стінкою камери. Особливого поширення не набув (до речі, вироблявся навіть ВАЗом – модель Ваз-21018 мала роторний двигун). До речі, ВАЗ випустив 50 авто. Однак, при випробуваннях ВСІ мотори поламалися (чи то руки з пи, чи місце там таке) і модель зняли з виробництва. Але через деякий час, проект таки врятували та налагодили випуск Ваз-411 та Ваз-413, які широко використовувалися ментами та гайцями.

До речі, на цих авто з двигунами по 120 і 140 коней люди в погонах легко наздоганяли і обганяли іномарки тих часів. Але потім шпигуни (а хто ще?!) згорнули цей проект і «жигули» з «ванкелями» (друга назва роторного двигла) перестали випускати. Хоча зараз вазовські конструктори начебто знову колупаються з цими мотрами.

Головним недоліком роторного двигунає проблема недовговічності ущільнення між ротором та камерою, а також із системою мастила. Тут усе взаємопов'язане. Через особливості конструкції та роботи двигуна, масло доводиться впорскувати в колектор. Коротше кажучи, екологічністю та економічністю такий двигун зовсім не блищить. Крім того, роторний двигун працює тільки на бензині. В даний час такий двигун використовується на автомобілі Mazda RX-8.

4. Гібридний двигун

Точніше, правильніше буде сказати, гібридна система, тому що гібрид – це не один двигун, а хитровигадане поєднання роботи двигуна внутрішнього згоряння та електромотора. Між іншим, принцип гібридного двигунавідомий ще з 1910 року і широко використовувався на залізничному дорожньому транспорті, а якщо конкретніше говорити, то на тепловозах.

Наприкінці 90-х років ХХ століття заговорили про електромобілі. Але більшість автомобілістів сприймала цю ідею, як дивацтво борців за екологію, воліючи їздити на перевіреному доступному і відносно дешевому (нашу країну того періоду не беремо до уваги) бензині та дизельному паливі. Сьогодні ж практично всі провідні автомобільні компаніїсвіту випускають гібридні моделіавтомобілів.

Вони, хоч і складніше в пристрої і напхані електронікою по «не можу», тим не менш, мають ряд переваг:

Знижують витрати палива майже вдвічі

Суттєво знижують шумність та кількість шкідливих викидівв атмосферу (на крейсерської швидкостіавтомобіль практично не використовує бензин за рахунок роботи тягового електромотора)

Дозволяє значно швидше розігнати авто з місця та зробити гарне прискорення у русі

Багато фахівців та ділків схиляються до того, що гібридні системи двигунів – це перехідний етап до чистих електромобілів. Чесно кажучи, розумом розумію вигоди електромобіля. Але серцем я сприймаю його як гумову бабу чи трансу, що ще гірше. Начебто те, але трохи не те.

До речі, електромотори використовувалися і раніше, ще в середині ХХ століття, але не зовсім на автомобілях, а на різних навантажувачах або міні-автомобільчиках для розважальної їзди, не кажучи вже про тролейбуси та трамваї.

avtor: Андрій Абін, для сайту