0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличаются двигатели автомобилей

Устройство современного двигателя

Устройство двигателя

Двигатель – энергосиловая машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. Еще двигатель называют «мотором», что было позаимствовано из немецкого языка. Различают различные типы двигателей из которых широкое распространение получили двигатели внутреннего сгорания и электрические двигатели. Существует более подробная классификация двигателей внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания состоит из двух механизмов:

1) Кривошипно-шатунного механизма (КШМ) — преобразует прямолинейное возвратно-поступательные движения поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали КШМ делят на две группы: подвижные детали КШМ и неподвижные детали КШМ.

Неподвижные детали КШМ: блок цилиндров, головка цилиндров, картер маховика и сцепления, гильзы цилиндров, крышка блока, крепежные детали, кронштейны, прокладки.

2) Газораспределительного механизма (ГРМ) — служит для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов двигателя, обеспечивая качественное наполнение цилиндров двигателя свежим зарядом, их очистку от отработавших газов и герметизацию цилиндров при сжатии и рабочем ходе поршня.

Двигатель состоит также из пяти систем:

  • Система охлаждения — предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя, чтобы он не перегревался и не переохлаждался.
  • Система смазки — служит для подвода масла к трущимся поверхно­стям деталей двигателя, частичного отвода теплоты и продуктов изнаши­вания.
  • Система питания — служит для приготовления горючей смеси из паров топлива и воздуха в определенных пропорциях, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов.
  • Система зажигания — служит для создания тока высокого напряжения и распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты.
  • Система пуска — служит для первоначального вращения коленчатого вала, что обеспечивает запуск двигателя.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим признакам:

1) По назначению:

2) По способу осуществления рабочего цикла:

3) По способу смесеобразования: (внешнее и внутреннее)

4) По способу воспламенения:

5) вид применяемого топлива:

6) по числу цилиндров: одноцилиндровые и многоцилиндровые

7) по расположению цилиндров: однорядные, двухрядные,V-образные.

8) по способу наполнения свежим зарядом:

9) по охлаждению: жидкостное и воздушное

Для изучения общего устройства автомобиля и остальных его элементов заходите в раздел «Устройство и ремонт автомобиля«.

Двигатель

Основные параметры двигателей

Сталкиваясь с необходимостью выбора нового автомобиля, современные автолюбители не всегда знают по каким параметрам оценивать то или иное транспортное средство. Самым главным устройством в автомобиле является двигатель внутреннего сгорания. По его характеристикам оценивают возможности всего автомобиля, однако самостоятельно разобраться в устройстве мотора достаточно сложно. Понятно, что начинающим водителям и водителям-непрофессионалам сложно выбрать нового железного «друга», ввиду не осведомленности их о важных параметрах силового агрегата. Для того чтобы немного понять устройство двигателя внутреннего сгорания и ответить на вопрос: «в чем заключается принцип его работы?», разберемся в характеристиках.

Количество цилиндров двигателя

Устройство двигателя внутреннего сгорания предусматривает наличие 2,4,8 или 16 цилиндров. Это серьезный показатель, т.к. большее количество цилиндров обеспечивает наиболее плавный прирост крутящего момента и значительное увеличение мощности. Автомобили, оснащенные одинаковым количеством цилиндров, не будут иметь одинаковую мощность. Это говорит о том, что один параметр не может характеризовать работу всего двигателя.

Расположение цилиндров

Производители легковых и грузовых транспортных средств в большинстве случаев располагают цилиндры в двух возможных вариантах – последовательно (рядно)-1 и V-образно (двухрядно)-2. Во втором случае механизмы устанавливаются по обе стороны коленчатого вала, и эффективность их установки напрямую зависит от угла развала. Чем больший угол имеют установленные цилиндры, тем ниже центр тяжести двигателя, тем эффективнее охлаждается двигатель и производится подача масла. Несмотря на достоинства, слишком большой угол расположения цилиндров приводит к снижению динамических параметров транспортного средства. Малый угол между механизмами вызывает частый и быстрый перегрев двигателя автомобиля.

Два основных вида отличаются между собой мощностью, размерами и весом.

Не так часто можно встретить транспортные средства с радикальным (наклон цилиндров – 180°)-3, W-образным (четырехрядное) и рядно-V-образным расположением цилиндров. Последний вариант расположения – результат комбинирования основных разновидностей; такая установка механизмов предусматривает последовательную установку цилиндров с наклоном в обе стороны коленчатого вала. Он оптимизирует процесс охлаждения двигательной системы.

Разработчики установили, что если в один ряд поставить четное количество цилиндров, автомобиль получит непревзойденные вибрационные и шумоподавляющие параметры.

Объем двигателя

Вместительность камер сгорания двигателя – это, пожалуй, один из самых основных характеристик, определяющих мощность и потребление вашего будущего железного «друга». Большой объем двигателя нуждается в большем количестве топлива. Для городского пользования оптимальный вариант объема движка – 1,5 и 1,6 литра.

Материал, из которого изготовлено устройство внутреннего сгорания

Существует как минимум три вида материалов, из которых изготавливаются силовые агрегаты :

  1. Чугун. Чугунные двигатели отличаются высокой прочностью и надежность, а также гарантируют долгий срок эксплуатации. Но, так же как и все чугунные изделия, мотор из данного материала имеет слишком большой вес, который ухудшает управляемость автомобиля.
  2. Алюминий, в отличие от чугуна, занимает не так много места и имеет небольшой вес, однако обеспечивает меньшую прочность, которая не так надежно проявляет себя в повседневной жизни.
  3. Магниевые сплавы. Такой материал в большинстве случаев используют на внедорожниках и автомобилях бизнес-класса. Такая выборочная установка объясняется легко: высокий уровень прочности и небольшой вес реализуется на мировом рынке за слишком высокую стоимость, и ее установка на обычные малолитражки будет экономически не выгодна.

В процессе эксплуатации транспортного средства для водителя находятся приоритетные характеристики, на которые впоследствии он и будет обращать внимание. К ним относятся выходные характеристики силового агрегата:

Мощность

Автомобильная мощность измеряется лошадиными силами (л.с.) или киловаттами (кВт).

Большое количество лошадиных сил говорит о малом времени разгона автомобиля и о возможности достижения наивысшего уровня максимальной скорости.

Крутящий момент

Крутящим моментом называется тяговое усилие, создаваемое силовым агрегатом пределе своих возможностей. Оно измеряется Ньютон-метрами (Н•м).

Величина крутящего момента говорит о возможности автомобиля быстро набирать скорость на малых оборотах.

Максимально допустимое количество оборотов коленчатого вала в минуту

Величина измеряется в оборотах в минуту (об/мин) и показывает, какое число оборотов может совершить коленчатый вал, не провоцируя при этом потери ресурсной прочности двигателя. Слишком высокое количество оборотов в минуту означает наличие у автомобиля динамичного и резкого характера.

Расходные характеристики ДВС также имеют место при выборе нового транспортного средства:

Расход топлива

Единица измерения – количество литров на 100 километров (л/100 км). При этом требуемое количество бензина или дизеля, необходимых для преодоления 100 километров в городе, на трассе и при поездках в смешанном режиме, не одинаково.

Тип топлива

Все современные автомобили имеют бензиновые или дизельные двигатели. При использовании бензина для заправки транспортного средства важно выбирать указанную в инструкции марку, не изменяя при этом октановое число. Понижение нормы октанового числа негативно влияет на ресурсную мощность и прочность двигателя, а его повышение вызывает увеличение прочности, снижение ресурса и увеличение процесса теплоотдачи, в результате чего возникнет перегрев мотора.

Расход масла

Для исправного автомобиля расход масла не должен превышать 1л/1000 км.

Выбирая моторное масло, нужно правильно расшифровывать его обозначения. В общих случаях, вид масла обозначается так – xxWxx. Первое число обозначает степень густоты масла, второе – его вязкость. Например, к синтетическим маслам можно отнести 0W40, 5W40, к полусинтетическим – 10W40, к минеральным – 15W40, 20W40. Чем больше густота и вязкость масла, тем выше прочность и надежность мотора.

Читать еще:  Что нужно чтобы двигатель хорошо работал

Будьте внимательны, ибо можно с легкостью испортить двигатель, ведь масла 70W90 и 95W100 предназначены только для трансмиссионной системы.

Ресурсная прочность

Ресурсная прочность позволяет определить насколько часто ваше транспортное средство нуждается в в техническом обслуживании. Данный показатель обычно предусматривает 5000 – 30000 километров пробега.

При выборе железного «друга», автолюбитель должен иметь представление не только об узком круге определенных двигательных характеристик, но и о сложных, требующих понимания параметрах:

Тип топливной системы

Каждый современный автомобиль оснащен бензиновой или дизельной топливной системой. В зависимости от преимуществ, каждый автолюбитель подбирает себе нужный вариант автомобиля. В отличие от дизельной системы, бензиновая обеспечивает автомобилю большую мощность. Однако дизельная система, в свою очередь, значительно экономит топливо и отличаются большим крутящим моментом.

Тип бензиновой системы впуска

Автомобили могут иметь два типа системы впуска – инжекторную или карбюраторную. Электронная (инжекторная) система впуска позволяет добиваться большего КПД, поэтому устанавливается на большинство современных автомобилей.

Карбюраторная система предусматривает не распыляемое топливо в камере сгорания, а вбрасываемое струей в бензиновую систему. При этом у автомобиля наблюдается значительное повышение потребления топлива, ухудшается управляемость и нарушается работа мотора. Многокарбюраторные системы в используются достаточно редко и устанавливаются на тюнингуемые или на спортивные транспортные средства.

Тип бензиновой системы впрыска

Бензиновая система впрыска обеспечивает бесперебойную подачу топлива в камеры сгорания. Различают системы с одноточечным и многоточечным впрыском. Первый тип системы требует большего количества бензина и не гарантирует правильной работы двигателя, поэтому современные автомобили не оснащают одноточечной системой впрыска. Многоточечный метод впрыска создает в камере сгорания равномерную топливную смесь, которая позволяет автомобилю стабильно работать в любых условиях.

Есть еще один тип бензиновой системы впрыска – прямой. Такой метод подачи бензина увеличивает срок эксплуатации автомобиля, позволяет ему работать без перебоев и снижает расход топлива. Однако установка такой системы станет для автолюбителя дорогим удовольствием. Кроме того, она имеет существенные недостатки. Если вы все таки установили на автомобиль систему прямого впрыска бензина, то использовать нужно только высококачественное топливо. Также, стабильность работы двигателя может быть нарушена и при холодном старте могут появляться перебои.

Дизельная система впрыска (ДВС)

Устройство бензиновой системы впрыска гораздо легче для восприятия, чем дизельная. ДВС используется в комбинации двух устройств, обеспечивающих стабильность и надежность работы мотора.

Система ТНВД – это самая распространенная дизельная система, ставшая основой для остальных усовершенствованных систем.. Она используется только в вместе с системой насос-форсунок, за счет которых топливо подается в камеру сгорания. При использовании системы насос-форсунок без ТНВД затрудняется работа силового агрегата, что объясняет необходимость совмещения двух устройств.

Комбинация ТНВД и насос-форсунок распространена не только в России, но и в других странах мира. Дизельное топливо под давлением ТНВД подается в рампу, сжимается и впрыскивается в камеру сгорания. Система не только оптимизирует работу мотора автомобиля, но и значительно повышает его мощность, а также благополучно воздействует на количество потребляемого топлива.

Форсунки впрыска

Различают два вида форсунок– это механические и пьезотронные. Их вид не существенно влияет на общую характеристику двигателя. Однако большей популярностью пользуются пьезотронные форсунки. Они предают двигательной системе плавный рабочий цикл.

Количество клапанов

Количество клапанов на каждом автомобиле различно, их число определяется производителями. Обычно, на цилиндр устанавливают от 2 до 5 клапанов на впуске/выпуске. Количество клапанов влияет на стабильность работы и мощность двигателя. Чем большее количество клапанов установлено, тем плавнее и мощнее работа двигателя. Слишком большое количество клапанов увеличивает расход топлива.

Компрессор

Данный механизм создан для сжимания топлива, т.е. впускной смеси. Компрессоры могут быть механическими и турбонаддувными. Механический компрессор работает за счет коленчатого вала двигателя. Недостаток данной системы в том, что он приводит к значительной потере мощности и увеличению потребляемого топлива. Турбонаддувные компрессоры оснащены крыльчаткой турбины, раскручивающейся от давления выхлопных газов. Турбонаддувные механизмы более экономичны, они не затрачивают большого количества впускной смеси, но на малых оборотах уменьшают крутящий момент.

Для улучшения мощностных характеристик двигателей некоторых автомобилей, производители устанавливают несколько устройств. Последовательно установленные компрессоры обеспечивают бесперебойность в работе мотора, параллельно установленные компрессоры увеличивают характеристики автомобиля в пиковых режимах.

Система газораспределения

Газораспределительная система играет важную роль в работе автомобиля. Она напрямую влияет на работоспособность вашего железного «друга». Ее неисправность может повлечь за собой серьезные поломки, вот почему иногда важно знать ее составляющие. К ним относятся механизм распределения, распредвалы и привод.

Газораспределительная система может быть простой и динамической. Вторая разновидность системы обеспечивает свободное переключение режимов двигателя, выступает как стабилизатор процесса его работы. В динамической системе регулируются фазы и высота подъема клапана.

Современные автомобили могут иметь различное количество распредвалов, однако оптимальный вариант – это установка одного устройства на 8 клапанов мотора.

Ремень или цепь могут выступать приводом в устройстве системы газораспределения. Прежде чем выбирать наиболее удобный вариант, ознакомьтесь с их достоинствами и недостатками. Ремень системы может изнашиваться через равный промежуток времени, поэтому требует вложений в его замену. К основному достоинству можно отнести практически бесшумную работу устройства. В отличие от ремня, цепь вызывает неприятный металлический лязг. Однако цепь является наиболее прочным и надежным приводом, который хоть и имеет большую стоимость, но не изнашивается в течении длительного срока эксплуатации.

Силовые агрегаты автомобилей имеют еще ряд особенностей устройства двигателя, однако для водителя-непрофессионала они не имеют значения.

Характеристика двигателя автомобиля

При выборе нового автомобиля покупатель обращает внимание не только на внешний вид и список входящих в комплектацию опций. Внимание всегда уделяется техническим характеристикам и параметрам двигателя машины: проводится тщательное сравнение различных вариаций одного и того же автомобиля, чтобы выбрать из широкого разнообразия. Сегодня мы расскажем, какие бывают характеристики двигателя внутреннего сгорания, и что означает каждая из них.

Мощность

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.

Читать еще:  4а91 двигатель какое лить масло

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.

Крутящий момент

Еще одна немаловажная характеристика в списке основных показателей для двигателей внутреннего сгорания — это крутящий момент. Очевидно, что чем больше подобная характеристика, тем лучше будет разгоняться и ехать машина. Тем не менее, чтобы понимать, насколько важен данный показатель, стоит разобраться, что он означает.

Техническая документация всегда отображает крутящий момент в таких единицах, как ньютон-метр. Анализируя данную формулировку в буквальном смысле, можно прийти к выводу о том, какое усилие двигатель прикладывает к колесу, чтобы продвинуть машину на один метр.

Выходит, что если общий показатель крутящего момента у одного автомобиля выше, чем у другого, то для передвижения автомобиля на один метр мотор прикладывает несколько больше энергии.

Что это дает? Во-первых, более значительное усилие позволяет колесу набирать частоту вращения быстрее. При условии, что резина на авто установлена не «лысая», а дорожное покрытие не представлено гололедом, такая машина станет разгоняться более интенсивно.

Кроме того, приложение больших усилий одновременно сокращает расход топлива, поскольку двигателю приходится тратить гораздо меньшее количество энергии для достижения одного и того же времени разгона, что и у авто с менее мощным силовым агрегатом.

Особенностью крутящего момента является то, что указанная в документации характеристика актуальна лишь для определенного количества оборотов — как правило, эти обороты находятся в красной зоне тахометра. Если количество оборотов отличается от заданного, то крутящий момент значительно меньше, и повысить его может лишь работа турбины.

Топливо

Еще один показатель, который играет значительную роль при выборе двигателя внутреннего сгорания, — это тип топлива и его расход.

Обычно расход топлива измеряется в количестве литров на 100 километров пути и представлен для трех ездовых режимов: трасса, город и смешанный. Для трассы расход предсказуемо минимальный, тогда как для города указывается его пиковое значение. Смешанный цикл отображает расход в среднем его значении.

Топливо может быть различным. Основной его тип для двигателя внутреннего сгорания — это бензин. На промышленной технике чаще встречаются дизельные ДВС: они отличаются более высоким крутящим моментом и меньшим расходом топлива. Кроме того, для сгорания дизеля необходимо высокое давление, поэтому такое топливо более безопасно при хранении и относительно пожаробезопасно.

Новыми типами двигателей являются гибридные. Главный источник питания — это бензин. Вторая часть мотора представлена накопительным аккумулятором и электродвигателем с генератором: работая в паре, оба мотора позволяют автомобилю развивать большую мощность наряду с расходом, который в разы меньше, чем у ДВС классического типа.

Подводя итоги

Характеристики двигателей внутреннего сгорания играют значительную роль при выборе нового автомобиля. Имея представление о том, что означает каждая из характеристик, можно получить более детальную информацию о фактических возможностях автомобиля и его потенциале, что является неплохим подспорьем для будущего владельца.

Типы и параметры ДВС

Автомобильные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) обладают множеством показателей – мощность, крутящий момент, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных параметров.

Типы двигателей

Двигатель — устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу. Практически все автомобильные двигатели работают по циклу, состоящему из четырех тактов:

  • впуск воздуха или его смеси с топливом;
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход при сгорании рабочей смеси;
  • выпуск отработавших газов.

Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели — бензиновые и дизели.

Бензиновые двигатели имеют принудительное зажигание топливо-воздушной смеси искровыми свечами. Различаются по типу системы питания:

  • в карбюраторных смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей снижается из-за низкой экономичности и несоответствия современным экологическим нормам;
  • в впрысковых двигателях топливо может подаваться одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра (распределенный впрыск). В них возможно некоторое увеличение максимальной мощности и снижение расхода бензина и токсичности отработавших газов за счет более точной дозировки топлива электронной системой управления двигателем;
  • двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания, который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ.

Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия (см. ниже), улучшающей процессы горения топливо-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент (см. ниже) дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе — “тяговиты на низах”).

Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:

  • большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузки на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
  • большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
  • меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты — медленнее набирают обороты.

Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) — в нем ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью — быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограничена, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.

Гибридная силовая установка представляет собой комбинацию поршневого двигателя (как правило, дизеля), электродвигателя, генератора и тяговых (тяговая аккумуляторная батарея, в отличие от стартерной, рассчитана на разряд большими токами (50-100 А) в течение 30-60 минут) аккумуляторных батарей. Работа этой установки происходит в различных режимах в зависимости от характера движения автомобиля. При интенсивном разгоне вместе работают поршневой и электрический двигатели. Во время торможения двигателем за счет энергии замедления генератор заряжает аккумуляторные батареи. При движении в городском цикле может работать только электродвигатель. Все это позволяет, сохраняя (или даже улучшая) динамику разгона, значительно повысить экономичность и снизить выброс вредных веществ.

Компоновка поршневых двигателей

Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека.

Рядный двигатель V-образный двигатель

Рядный двигатель (рис. 1, а) — компоновка, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров (2, 3, 4, 5 и 6). Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибраций), но обладает значительной длиной.

Читать еще:  Двигатель 451 уаз технические характеристики

V-образный двигатель (рис. 1, б) — цилиндры у него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести- и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.

Оппозитный двигатель VR-двигатель

Оппозитный двигатель (рис. 1, в) имеет угол развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок.

VR-двигатель (рис. 1, г) обладает небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата.

W-двигатель W-двигатель

W-двигатель имеет два варианта компоновки — три ряда цилиндров с большим углом развала (рис. 1, д) или как бы две VR-компоновки (рис. 1, е).Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.

Конструктивные параметры двигателей

Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами (рис. 2), практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.

Конструктивные параметры двигателей

Объем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке — крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.

Рабочий объем цилиндра — пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.

Полный объем цилиндра — равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.

Показатели двигателей

Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.

Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).

Крутящий момент увеличивается с ростом:

  • рабочего объема . Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
  • давления горящих газов в цилиндрах , которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком. Ошибочно называется “стуком поршневых пальцев”) или ростом нагрузок в дизелях.

Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.

Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).

Двигатели большей мощности производители получают увеличением:

  • рабочего объема , что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;
  • оборотов коленчатого вала , число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;
  • давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.

Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.

Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.

Характеристики двигателей

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.

Пунктирной линией на графике показаны более оптимальные характеристики двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector