Toyota-navi.ru

АвтоКлуб Toyota
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель в машине и его характеристики

Такая характеристика двигателя, как мощность, является одной из важнейших. Как правило, именно по ней можно сделать вывод о том, насколько резво машина будет вести себя на дороге и насколько комфортно будет на ней ездить.

Обычно мощность измеряется в лошадиных силах. Как правило, минимальное значение параметра составляет порядка 60–70 единиц, когда как максимальные величины для автомобилей, представленных на рынке, достигают нескольких сотен.

Лошадиная сила — это условная единица, которая была включена в характеристики ДВС лишь благодаря удобству и легкости примерного представления фактических возможностей автомобиля.

Часто в документации мощность указывается в киловаттах, что нередко бывает удобным при изучении специальной литературы и подборе характеристик. Подробное сопоставление лошадиных сил и киловатт можно узнать из специальной документации.

Помимо мощности, двигатели внутреннего сгорания характеризуются рабочим объемом, который выражается в кубических сантиметрах. Для современных машин актуальные значения составляют 1000–4000 единиц. Рабочим объемом принято называть величину, которая характеризует суммарный объем всех цилиндров, предусмотренных в ДВС.

Сравнение атмосферных и турбированных двигателей внутреннего сгорания показывает, что варианты, оборудованные турбо, значительно выигрывают в плане мощности и позволяют мотору выдавать характеристики, о которых владельцам обычных ДВС остается лишь мечтать.

CDI – что это за двигатель?

Тенденция повышения экологичности и эффективности дизельных двигателей привела к появлению в линейке концерна Bosch первого дизеля с подачей топлива Common Rail. Это произошло в 1997 году, а уже через 4 года двигатель, работающий на этом принципе, появился у Mercedes. Это и был CDI, который с тех пор существенно улучшил свои характеристики, избавившись от некоторых конструктивных недочётов.

Основное преимущество достигается благодаря предварительному впрыску небольшой порции топлива перед началом нового цикла, благодаря чему в камере поддерживается оптимальная температура и давление, а значит, горючее сгорает практически полностью. Предварительный впрыск снижает расход топлива и уменьшает его детонацию.

CDI двигатель потребляет на 10-15% меньше топлива, чем обычный дизель аналогичного объёма, выдавая при этом на 40% больше мощности. Однако выигрыш в характеристиках привёл к существенному усложнению конструкции, а соответственно, и к её удорожанию. Технология прямого впрыска под высоким давлением, на протяжении всего рабочего цикла управляемого оригинальным программным обеспечением, позволяет достигать максимально высокого КПД и минимизировать содержание вредных продуктов сгорания в выхлопе.

Расшифровка ДВС

Под данной аббревиатурой скрывается двигатель внутреннего сгорания. Он может быть установлен не только в транспорте, но и в другой технике, например, газонокосилках, электрогенераторах, бензопилах и др. Подобное оборудование широко использует преимущества аппарата.

Двигатель внутреннего сгорания – это тепловое устройство, внутри которого энергия сгорающей топливной смеси переходит в механическую работу.

Такое устройство изобретено достаточно давно, а со второй половины прошлого века устанавливается на самоходный транспорт. Хотя конструкционно агрегат претерпел с тех пор много изменений, но принцип работы остался практически прежним.

Существует определенная градация таких моторов исходя из количества рабочих циклов:

  • двухтактные;
  • четырехтактные.

Конструкторы используют деление по методике приготовления топливной смеси:

  • карбюраторный;
  • инжекторный;
  • дизельный.

Первые два типа относятся к разновидностям с внешним топливообразованием, а последний – с внутренним типом топливообразования. Также внутри автомобильных движков энергия преобразовывается по-разному, что привело к возникновению турбинных, реактивных поршневых и комбинированных агрегатов.

Составные части

Автомобилистам, интересующимся своей техникой, желательно знать, из чего состоит ДВС. Современное устройство предполагает большое количество деталей. Они в комплексе влияют на производительность и эффективность работы всей силовой системы. К основным элементам относятся:

  • Блок цилиндров. Это базовая деталь установки, так как к ней привязываются остальные части. Внутри большинства цельных блоков обычно располагается 4 цилиндра. Также встречаются 6-ти, 8-ми и 12-ти цилиндровые авто. Реже количество бывает другим.
    Расположение полостей может быть линейным, V-образным и горизонтальным (опозитным).
  • Поршень. Внутри каждого из цилиндров компрессия создается поршнем, зафиксированным на шатуне. Он представляет собой полую цилиндрическую деталь из легких сплавов, перемещающуюся соосно.
  • Свечи. Если воспламенение не предполагается от сжатия топливной смеси, то для принудительного искрообразования должны стоять свечи. Они своевременно поджигают смесь, чтобы высвобождалась энергия.
  • Клапаны. Через них обеспечивается подача топлива и выпуск отработанных газов в выхлопную систему. Таким образом, они бывают впускные и выпускные. Как минимум одна пара задействована для каждого цилиндра.
  • Коленчатый вал. На нем крепятся шатуны с поршнями. Отбор мощности проводится от одного из хвостовиков коленвала. Благодаря этому элементу вращательное движение переводится в поступательное.
Читать еще:  Ваз 2114 двигатель работает а машина не едет

Так как вся система требует смазки, то снизу силовая установка имеет картер. В нем собирается масло, а за счет принудительной отправки часть его уходит на смазывание обратно.

Немного истории

Впервые двигатель внутреннего сгорания придумал Франсуа Исаак де Риваз в 1806 г. Этот изобретатель извлёк чистый водород при помощи такой технологии, как электролиз воды. Он изобрёл поршневой двигатель, который назвали в его честь — машина де Риваза. Через пару лет изобретатель сконструировал передвижное устройство с настоящим водородным двигателем. Таким образом, первый водородный автомобиль появился гораздо раньше, чем думают многие.


Риваз и его машина

А самые первые водородные топливные элементы создал в 1863 году английский учёный Вильям Гроув. При помощи опыта он выявил, что при разложении воды на кислород и водород высвобождается энергия. В дальнейшем он создал водородные ячейки, которые стали называть Fuel Cell. Их можно было объединить для получения необходимого количества энергии для автомобиля.

Во время блокады Ленинграда был высокий дефицит бензина, а вот водорода было немало. Техник Б. Шелищ предложил вместо стандартного топлива применять смесь воздуха и водорода для двигателей. Таким образом, в городе работало на водороде более 500 автомобилей ГАЗ-АА.

Первый водородный автомобиль на топливных ячейках создала компания General Motors в 1966, и назывался он GM Electrovan. Гораздо позже, в 1980-х годах, одновременно во многих развитых странах (Япония, США, Канада, Германия и СССР) запустили эксперимент по созданию автомобилей, которые использовали в качестве топлива водород, а также его смеси с бензином и природным газом.


Фото GM Electrovan

После этих экспериментов в 2000-х годах крупные автоконцерны стали разрабатывать коммерческие автомобили на водородном двигателе. Самым продвинутым и популярным автомобилем стал Toyota Mirai, в котором находится многоячеистый топливный генератор.

На данный момент создание автомобиля на водородном топливе – это дорогое удовольствие, поэтому многие производители ищут способы для снижения этих расходов.

А что значит водородное топливо на самом деле?

Скутеры Обслуживание и ремонт

Как известно, практически все автомобили и мотоциклы оборудованы четырехтактными двигателями сгорания. Современные технологии позволяют выжать из них весь потенциал и максимально эффективно использовать его. Тенденция к экономии топлива влечет за собой новые разработки и инновации.

Изначально все скутеры объемом до 50 кубических сантиметров комплектовались исключительно двухтактными двигателями, а мопеды и скутеретты, такие как легендарная Honda Cub — четырехтактными. Этому есть объяснение. Скутер имеет безступенчатую коробку передач в виде вариатора, а вариатор нуждается в постоянно высоких оборотах, при этом пик мощности должен соответствовать скорости вращения коленвала.

Идеальным образом при минимальных расчетах для этой цели подходят двухтактные двигатели.

Мопеды и скутеретты имеют от двух до четырех передач, при этом максимально эффективным двигателем для такой трансмиссии является четырехтактный. Кроме того, он значительно экономичен и тяговит.

Спустя некоторое время после изобретения скутера, инженеры начали задумываться о внедрении маломощного четырехтактного двигателя и на молокубатурники, при этом, по мощности они не должны били уступать своим двухтактным братьям. Также ставилась задача сделать их более экономичными, менее шумными и в значительной мере повысить надежнось.

Применение четырехтактного двигателя объемом до 50 см. кубических на скутере требует значительных вложений, а следовательно увеличения стоимости продукции. Так как деталей стало больше, теперь и ремонт обойдется дороже, а провести ремонт самому будет значительно сложнее. Тем не менее рубеж пройден, и практически все современные скутеры комплектуются четырехтактными двигателями. Основная масса такой техники поставляется из Китая и начинает медленно обретать хоть какое-то качество пластика и прочих деталей, но для приближения к Японской и Европейской технике потребуется еще не мало лет, а в итоге, по достижению подобного качества, и китайские скутеры по цене приблизятся к ним.

Читать еще:  Что будет если поставить турбину на обычный двигатель

Устройство четырехтактного двигателя

Принципиального отличия между двигателями скутера и другой техники нет, на схеме можно посмотреть устройство четырехтактного двигателя в разрезе

а) продольный вид, б) поперечный вид; 1-головка цилиндра, 2-кольцо, 3-палец,4-поршень,5 — цилиндр,6 — картер,7 — маховик, 8 — коленчатый вал,9 — поддон,10 — щека,11 — шатунная шейка,12 — кореннойподшипник,13 — коренная шейка,14 — шатун,15,17- клапаны,16 — форсунка

Ниже на схеме обозначен цикл работы. Как видите, топливо и кислород, поступая в карбюратор, смешиваются в заведомо заданной пропорции, образуя этим самым топливную смесь. Далее она подается в цилиндр, где сжимается поршнем, а затем воспламенятся. После этого газы расширяются и через клапан выпуска, уходят в крбюратор.

Основы четырехтактного двигателя

Когда речь идет о мощности, основным параметром следует отметить объем камеры сгорания, или, как говорят, объем двигателя. Следует отличать полный и рабочий объем.

1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — шатун; 5 — коленчатый вал; 6 — картер; 7 — свеча зажигания

Принцип работы четырехтактного двигателя

Работа двигателя в целом состоит из четырех циклов, это:

  1. Впуск
  2. Сжатие
  3. Расширение
  4. Выпуск

Каждый цикл имеет четкое назначение и воспроизводится с заведомо рассчитанной точностью. Малейшие отклонения в расчетах ведут к понижению мощности и неправильной работе.

Совокупность тактов в работе двигателя. а — впуск; б — сжатие; в — расширение (рабочий ход); г — выпуск; 1 — впускной клапан; 2 — свеча зажигания; 3 — выпускной клапан.

Рассмотрим каждый из тактов в отдельности.

Такт впуска

Во время такта впуска, в камеру сгорания подается готовая смесь из кислорода и бензина. Для качественной работы и максимальной отдачи двигателя, эта смесь должна быть в правильных пропорциях. Поэтому очень важна точная настройка карбюратора.

Во время такта впуска, впускной клапан открыт, выпускной зарыт.

Такт сжатия

После того, как в камеру сгорания подается определенное количество смеси, клапан впуска закрывается, а поршень начинает движение от нижней мертвой точки (НМТ) вверх. Во время движения вверх, он сжимает смесь, доводя ее к критическим нормам.

Во время такта сжатия оба клапана закрыты

Такт расширения или рабочего хода

Именно во время третьего такта происходит самый важный процесс в двигателе. Когда уже рабочая смесь сжата, смесь воспламеняется искрой, образуется взрыв. Вследствие теплового расширения, поршень начинает движение вниз, и с большой силой давит через шатун на коленвал. Именно в этот момент происходит рабочий ход. Очень важно, чтобы свеча воспламеняла рабочую смесь в нужный момент, от этого зависит основа правильной работы двигателя, как четырехтактного, так и двухтактного.

Такт расширения (рабочего хода). Клапана по прежнему закрыты.

Такт выпуска

Во время такта выпуска, после расширения, уже отработанные газы через выпускной клапан уходят в глушитель.

Такт выпуска. Впускной клапан закрыт, выпускной открыт.

Глушитель четырехтактного двигателя не выполняет функции резонатора и имеет абсолютно другое строение, в отличие от двухтактного. Они не взаимозаменяемы, и это очень важный момент, например если вы решили поменять глушитель. Этого делать нельзя. Он служит лишь для гашения звука, а также в некоторых современных моделях содержит фильтрующие элементы, для соответствия евростандартам.

Преимущества четырехтактного двигателя на скутере

Преимуществ у четырехтактного двигателя гораздо больше, чем недостатков. И в данном случае сравнивать мы его будем конечно же с двухтактными моторами. Итак, плюсы:

  • экономичность (потребляют значительно меньше топлива);
  • долговечность (срок службы на порядок больше);
  • экологичность (меньше выбросов в атмосферу);
  • стабильность ( как на холостых так и при движении; четырехтактный двигатель работает стабильнее, менее вибрирует и лучше работает в сложных условиях, например зимой),
  • шум при работе двигателя гораздо тише.

Недостатки четырехтактного двигателя на скутере

  • большой вес;
  • высокая стоимость;
  • ниже мощность, по сравнению с двухтактником, но только при наборе скорости;
  • сложность и дороговизна в ремонте.

Дальнейшая перспектива таких двигателей очевидна, это неизбежный переход и отказ от громких и неэкономичных, но в то же время мощных двухтактных скутеров.

Вы также можете ознакомиться с другими статьями на тему:

Достоинства и недостатки

Развивать высокие обороты без риска подвисания клапанов, не теряя при этом эффективного наполнения, — главное достоинство такой компоновки. Двигатель DOHC 16V можно увидеть и на городской малолитражке, и на топовом спортбайке: потенциал у таких моторов велик. Еще в 1999 году двигатель DOHC 2.0, установленный на серийную Honda S2000, продемонстрировал мощность в 250 л.с. без турбонаддува – исключительно за счет высоких оборотов и двойного изменяемого газораспределения.

Читать еще:  Что такое крутящий момент двигателя ньютон на метр

Управление газораспределением – это второй плюс двухвальной компоновки. На характеристики мотора оказывает огромное значение ширина фаз впуска и выпуска и фаза перекрытия, когда выпускной клапан в конце такта выпуска еще не закрыт, а впускной клапан уже открывается. На высоких оборотах широкое перекрытие улучшает наполнение цилиндров: инерция выхлопных газов как бы засасывает воздух в цилиндр во время перекрытия. Но зато на низких оно, наоборот, вредно: наполнение падает, часть выхлопных газов подсасывается обратно в цилиндр в начале впуска. Прижмите руку к головке блока цилиндров со снятым выхлопным коллектором и прокрутите мотор стартером, чтобы в этом убедиться: руку ощутимо присасывает к выпускным каналам.

Поэтому на одновальном моторе жестко задан характер кривых мощности и крутящего момента: двигатель с узким перекрытием будет иметь хорошую тягу на низких оборотах, но начнет «чахнуть» во второй половине тахометра. Мотор с широким перекрытием, наоборот, даже со стабильностью холостых оборотов и то будет иметь серьезные проблемы, зато с набором оборотов кривая мощности резко подскочит вверх. У двухвального же мотора есть возможность, смещая хотя бы один из двух распредвалов, менять ширину фазы перекрытия клапанов, получив мотор с широким рабочим диапазоном: он хорошо тянет на низах и не сдаётся на верхах.

Характеристики DOHC-двигателей с изменяемым газораспределением сейчас наивысшие из поршневых двигателей без турбонаддува или механического наддува. Уже давно перешагнут порог в 100 л.с. с литра объема: у сверхкороткоходных двигателей, облегченных по максимуму, он уже дошел и до 200.

Однако двигатель DOHC (16-клапанный) имеет и недостатки, обусловленные конструкцией. Необходимость изготовления двух распредвалов, расточки двух постелей под них в головке блока приводит к удорожанию мотора. Отсюда и появление упомянутых выше моторов с одним валом на многоклапанных головках. И особенно это ощутимо для V-образных и оппозитных двигателей: у них уже по 4 распредвала!

Вас также заинтересует:

Более тонкие клапана теряют в прочности – поэтому при неправильной сборке привода ГРМ, обрыве ремня или перескоке цепи последствия гораздо серьезнее, чем у моторов с двухклапанными головками.

Вероятность перескока цепи или ремня увеличивается, так как длина участка соприкосновения со звездой или шкивом у типичных двигателей DOHC меньше, чем у одновальных моторов.

Кроме того, у многоклапанных моторов пропускная способность на низких оборотах оказывается даже излишней. Увеличение пропускной способности клапанов действует аналогично увеличению фазы перекрытия клапанов, возрастает ее вредное влияние на наполнение цилиндров на «низах». Поэтому моторы DOHC, построенные на базе блоков цилиндров SOHC и не имеющие изменяемых фаз газораспределения, показывают худшую приемистость с низких оборотов.

Классический пример – это «логановский» K4M без фазовращателя, созданный на блоке цилиндров от одновального мотора K7J. При большей максимальной мощности в городе он менее удобен за счет более «крутильного» характера и меньшей тяги на низах. Существуют примеры моторов, где на низких оборотах гидравлика принудительно отключает «лишнюю» пару клапанов, улучшая наполнение цилиндров «на низах» и делая кривую крутящего момента ровнее.

Многоклапанная компоновка делает необходимым перемещение свечи зажигания в центр камеры сгорания, в «пустое место» посреди клапанов. Из-за этого вместо резьбового отверстия сбоку головки блока приходится использовать глубокий колодец, проходящий сквозь клапанную крышку, и характерной «болезнью» всех моторов DOHC становится затопление свечного колодца маслом при повреждении или старении свечных колодцев. Сами свечи приходится делать компактнее – сейчас не редкость уже даже не 16-мм, а и 14-мм шестигранники на свечах зажигания для многоклапанных моторов, уменьшается и диаметр резьбы. Свечи на таких моторах хрупкие, заворачивать их труднее, риск повреждения нитей резьбы выше.

Видео: Теория ДВС: Двигатель Ford 2.0 DOHC (Обзор конструкции)

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector