Двигатель внутреннего сгорания (устройство и принцип работы)

Двигатель внутреннего сгорания (устройство и принцип работы).

Продолжаем познавательную страничку.

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы ДВС:

• Поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

• Автономность;
• Универсальность (сочетание с различными потребителями);
• Невысокая стоимость;
• Компактность;
• Малая масса;
• Возможность быстрого запуска;
• Многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

• Высокий уровень шума;
• Большая частота вращения коленчатого вала;
• Токсичность отработавших газов;
• Невысокий ресурс;
• Низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

• Бензиновые двигатели;
• Дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

• Корпус;
• Кривошипно-шатунный механизм;
• Газораспределительный механизм;
• Впускная система;
• Топливная система;
• Система зажигания (бензиновые двигатели);
• Система смазки;
• Система охлаждения;
• Выпускная система;
• Система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

• Впуск;
• Сжатие;
• Рабочий ход;
• Выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

Вот так вот, Друзья! Благодарю за внимание!

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Поршневой двигатель свободного хода — это, пожалуй, одна из самых распространенных и старейших разновидностей двигателей внутреннего сгорания, ранние, водяные образцы которого создавались из примитивных материалов и на основе расчетов «на бумаге». Первый водяной двигатель со свободным поршнем был изобретен еще в позапрошлом веке. Такие устройства, изготовленные из современных материалов, основывают свою работу на пневматическом принципе, и режим, в котором они осуществляют свою работу, основывается на внутреннем сгорании топлива в течение каждого цикла. Сегодня мы расскажем о том, какое устройство имеет поршневой двигатель, на чем основывается работа такого двигателя внутреннего сгорания и в чем особенности режимов, в которых он функционирует.

Читайте также:

Мобил 1 5W40: отзывы и характеристики

Краткая справка

Первые водяные поршневые двигатели, функционирующие по пневматическому принципу в режиме цикла, изготавливались из не самых совершенных материалов. Помимо прочего, можно отметить не самые точные расчеты, которые легко объясняются отсутствием высокоточной техники и электроники.

Недостаточные расчеты и не самые высокотехнологичные материалы приводили к тому, что производство таких устройств, как водяные двигатели, а впоследствии и двигатели внутреннего сгорания со свободным ходом поршня, в таком режиме предоставляло на рынок двигатели, которые при сравнительно большом объеме обладали невысокой мощностью и ресурсом и, таким образом, достаточно непродолжительным циклом «от ремонта до ремонта».

Тем не менее современная техника способна производить более точные расчеты и проектировать такие двигатели внутреннего сгорания с пневматическим поршнем свободного хода, чья работа во всех режимах была бы удовлетворительной, а при малых объемах мощность стала бы действительно ощутимой. Такие материалы имеют достаточно неплохой ресурс, поэтому даже при высоких оборотах расчеты таковы, что пневматический поршень свободного хода не разрушается и не прогорает.

Очевидно, что основой подобного двигателя внутреннего сгорания является так называемый поршень свободного хода, который функционирует в режиме высокой нагрузки. Поршень свободного хода изготавливается из современных, закаленных материалов и основывает свою работу на пневматическом принципе.

Почему же такое устройство считается пневматическим? Дело в том, что поршень свободного хода в двигателе внутреннего сгорания двигается за счет того, что в цилиндр впрыскиваются пары топлива. Сгорая, эти пары увеличиваются в объеме и могут толкать поршень свободного хода. В течение всего цикла он возвращается в свое прежнее положение. Полный цикл соответствует полному обороту коленчатого вала.

Характеристики

Совершая полный цикл, двигатель при помощи такого устройства, как вал, передает крутящий момент колесам посредством коробки передач. Благодаря использованию более совершенных материалов, удалось повысить ресурс ДВС во всех режимах работы и при любых оборотах. Такие материалы способны переносить перегрузки даже в самых экстремальных режимах, не прогорать и не растрескиваться.

Отчасти благодаря этому удалось повысить эффективность поршневого двигателя внутреннего сгорания и его ресурс. Прогресс настолько продвинулся, что в настоящий момент ресурс достигает в некоторых случаях 500 тысяч километров. Для сравнения, можно отметить, что ресурс двигателя еще несколько десятков лет назад не превышал 70 тысяч без капитального ремонта и дорогостоящих профилактических работ.

Помимо ресурса, важной характеристикой устройства двигателя внутреннего сгорания с поршнем свободного хода является его рабочий объем. Объем — это величина, которая означает, сколько топливной смеси может уместиться во всех цилиндрах за один такт при работе ДВС. Таким образом, если объем двигателя, к примеру, составляет 1500 кубических сантиметров, то именно столько же смеси сгорит в нем за один оборот.

Почему же объем устройства столь же важен, что и ресурс? Дело в том, что именно объем способен напрямую влиять на такую характеристику, как мощность двигателя: чем больше объем, тем выше суммарная мощность.

Такое прямое влияние на рост мощности при работе оказывается по той причине, что поршень, имеющий большее количество смеси под своей лицевой поверхностью, с большим усилием выталкивается до своего крайнего положения, и, таким образом, сильнее толкает коленчатый вал и колеса, которые с ним косвенно связаны.

Мощность, которой обладает поршневой двигатель, измеряется в киловаттах. Эта единица измерения позволяет оценивать мощность наиболее объективно, поэтому практически во всей документации можно обнаружить характеристику мощности именно в таком виде.

Тем не менее для упрощения восприятия в документации введен аналог единицы измерения мощности — лошадиная сила. Эта единица измерения уже давно прижилась в автомобильном мире и чаще используется для сравнения авто между собой.

Подводя итоги

С уверенностью можно сказать, что современный поршневой двигатель является самым распространенным и используется практически на всех видах автомобильного, водного и даже воздушного транспорта. С каждым годом существующие конструкции и применяемые материалы совершенствуются, и за счет этого удается добиться отличных характеристик при высоком ресурсе и экономичности в любых эксплуатационных режимах.

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.

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.

Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива

Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.

Основные показатели двигателя
Что такое мощность двигателя
Виды мощности
Как узнать мощность двигателя автомобиля
Что такое крутящий момент
Что такое расход (удельный расход) топлива
Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)
Роль мощности и крутящего момента двигателя

Основные показатели двигателя

Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Основные характеристики ДВС можно оценить тремя основными показателями:

мощность двигателя;
крутящий момент;
расход топлива.

Основные показатели ДВС

Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.

Что такое мощность двигателя

Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт.

Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.

1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).

Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.

Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

индикаторная;
эффективная;
литровая.

Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.

Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.

Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.

Как узнать мощность двигателя автомобиля

Конечно, значение можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R – длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.

Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.

Что такое расход (удельный расход) топлива

Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.

Внешняя скоростная характеристика

На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, Mе – крутящий момент, ge – удельный расход топлива. Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад. В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.

Производители моторов борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.

Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.

Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.

Роль мощности и крутящего момента двигателя

Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.

Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:

Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.

Поршневой двигатель

C. коленчатый вал
E. Распредвал выпускных клапанов
I. Впускной распределительный вал
П. Поршень
R. Шатун
S. Свеча зажигания
W. Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости
V. Клапаны

Поршневой двигатель , также часто известный как поршневой двигатель , обычно представляет собой тепловой двигатель (хотя есть также пневматические и гидравлические поршневые двигатели) , которые использует один или несколько возвратно – поступательное движение поршней для преобразования давления в вращательное движение . В этой статье описаны общие черты всех типов. Основными типами являются: двигатель внутреннего сгорания , широко используемый в автомобилях; паровой двигатель , опора промышленной революции ; и нишевое применение двигателя Стирлинга. Двигатели внутреннего сгорания далее классифицируются по двум направлениям: либо двигатель с искровым зажиганием (SI) , где свеча зажигания инициирует сгорание; или двигатель с воспламенением от сжатия (CI) , где воздух внутри цилиндра сжимается, таким образом нагревая его , так что нагретый воздух воспламеняет топливо, которое впрыскивается тогда или раньше . [1]

Содержание

1 Общие черты всех типов
2 История
3 Объем двигателя
4 Мощность
5 Другие современные типы без внутреннего сгорания
6 Возвратно-поступательный квантовый тепловой двигатель
7 Разные двигатели
8 См. Также
9 Примечания
10 Внешние ссылки

Общие черты всех типов [ править ]

Может быть один или несколько поршней. Каждый поршень находится внутри цилиндра , в который газ вводится либо уже под давлением (например, паровой двигатель ), либо нагревается внутри цилиндра либо за счет воспламенения топливно-воздушной смеси ( двигатель внутреннего сгорания ), либо за счет контакта с горячим теплообменником. в цилиндре ( двигатель Стирлинга ). Горячие газы расширяются, толкая поршень ко дну цилиндра. Это положение также известно как нижняя мертвая точка (НМТ), или когда поршень образует наибольший объем в цилиндре. Поршень возвращается в цилиндре сверху ( верхняя мертвая точка ) (ВМТ) с помощью маховика, мощность от других поршней, подключенных к тому же валу или (в цилиндре двойного действия ) с помощью того же процесса, действующего на другой стороне поршня. Именно здесь поршень образует наименьший объем цилиндра. В большинстве типов расширенные или « отработанные » газы удаляются из цилиндра этим ходом . Исключение составляет двигатель Стирлинга , который многократно нагревает и охлаждает одно и то же количество газа в закрытом состоянии. Ход – это просто расстояние между ВМТ и НМТ, или наибольшее расстояние, которое поршень может пройти в одном направлении.

В некоторых конструкциях поршень может приводиться в действие в обоих направлениях в цилиндре, и в этом случае говорят, что он имеет двойное действие .

Поршень
Шток поршня
Подшипник крейцкопфа
Шатун
Кривошип
Эксцентриковое движение клапана
Маховик
Скользящий клапан
Центробежный регулятор

В большинстве типов линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение через шатун и коленчатый вал, либо с помощью наклонной шайбы, либо другого подходящего механизма. Маховик часто используются , чтобы обеспечить плавное вращение или для хранения энергии , чтобы нести двигатель через незапитанную часть цикла. Как правило, чем больше цилиндров имеет поршневой двигатель, тем без вибрации (плавность) он может работать. Мощность поршневого двигателя пропорциональна объему комбинированного рабочего объема поршней.

Между скользящим поршнем и стенками цилиндра должно быть сделано уплотнение, чтобы газ под высоким давлением над поршнем не просачивался мимо него и не снижал эффективность двигателя. Это уплотнение обычно обеспечивается одним или несколькими поршневыми кольцами . Это кольца из твердого металла, которые подпружинены в кольцевой канавке в головке поршня. Кольца плотно входят в канавку и слегка прижимаются к стенке цилиндра, образуя уплотнение, и более сильно, когда более высокое давление сгорания перемещается к их внутренним поверхностям.

Обычно такие двигатели классифицируют по количеству и расположению цилиндров, а также по общему объему вытеснения газа поршнями, движущимися в цилиндрах, обычно измеряется в кубических сантиметрах (см3 или куб.см), литрах (л) или (л) (США: литр). Например, для двигателей внутреннего сгорания одно- и двухцилиндровые конструкции распространены в небольших транспортных средствах, таких как мотоциклы , в то время как автомобили обычно имеют от четырех до восьми, а локомотивы , а корабли могут иметь дюжину цилиндров или больше. Объем цилиндров может варьироваться от 10 см³ и менее в модельных двигателях до тысяч литров в двигателях судов. [2]

Степень сжатия влияет на производительность в большинстве типов поршневых двигателей. Это соотношение между объемом цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода, и объемом, когда поршень находится в верхней части своего хода.

Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня – это отношение диаметра поршня, или «отверстия», к длине хода внутри цилиндра, или «ходу». Если это около 1, двигатель называется «квадратным», если он больше 1, т. Е. Диаметр цилиндра больше, чем ход поршня, он считается «квадратным». Если он меньше 1, т. Е. Ход больше диаметра отверстия, это “под квадрат”.

Цилиндры могут быть выровнены в линию , V-образную конфигурацию , горизонтально друг напротив друга или радиально вокруг коленчатого вала. В двигателях с оппозитными поршнями два поршня работают на противоположных концах одного и того же цилиндра, и это было расширено до треугольных механизмов, таких как Napier Deltic . В некоторых конструкциях цилиндры приводятся в движение вокруг вала, например, роторный двигатель .

Стенка горячего цилиндра
Стенка холодного цилиндра

Поршень буйка
Силовой поршень
Маховики

В паровых двигателях и двигателях внутреннего сгорания клапаны необходимы для обеспечения входа и выхода газов в правильные моменты цикла поршня. Они приводятся в действие кулачками, эксцентриками или кривошипами, приводимыми в движение валом двигателя. В ранних конструкциях использовался золотниковый клапан D, но его в значительной степени вытеснили поршневые или тарельчатые клапаны . В паровых двигателях точка поршневого цикла, в которой закрывается впускной паровой клапан, называется отсечкой, и ею часто можно управлять, чтобы регулировать крутящий момент, создаваемый двигателем, и повышать эффективность. В некоторых паровых машинах действие клапанов можно заменить колеблющимся цилиндром .

Двигатели внутреннего сгорания работают через последовательность тактов, которые впускают и удаляют газы в цилиндр и из него. Эти операции повторяются циклически, и двигатель называется 2-тактным , 4-тактным или 6-тактным в зависимости от количества тактов, необходимых для завершения цикла.

В некоторых паровых двигателях цилиндры могут иметь различный размер, причем цилиндр с наименьшим диаметром цилиндра работает с паром самого высокого давления. Затем он последовательно подается через один или несколько цилиндров с увеличивающимся диаметром цилиндра для извлечения энергии из пара при все более низком давлении. Эти двигатели называются составными двигателями .

Помимо мощности, которую может производить двигатель, среднее эффективное давление (MEP) также может использоваться для сравнения выходной мощности и производительности поршневых двигателей того же размера. Среднее эффективное давление – это фиктивное давление, которое будет производить такое же количество чистой работы, которое было произведено во время цикла рабочего хода. Об этом свидетельствуют:

W _net = MEP × Площадь поршня × Ход = MEP × Рабочий объем

MEP = Вт _нетто / Рабочий объем

Какой бы двигатель с большим значением MEP не производил больше чистой работы за цикл и работал более эффективно. [1]

История [ править ]

Ранним известным примером преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение является кривошипно-шатунный механизм. Первые кривошипы с ручным приводом появились в Китае во времена династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.). [3] Китайцы использовали кривошипно-шатунную тягу для работы квернов еще во времена династии Западная Хань (202 г. до н.э. – 9 г. н.э.). В конце концов, кривошипно-шатуны были использованы для взаимного преобразования вращательного и возвратно-поступательного движения для других приложений, таких как просеивание муки, намоточные машины, прялки с педалями и сильфоны печи, приводимые в движение лошадьми или водяными колесами. [4] [3] Несколько лесопильных заводов в Римской Азии и Византийской Сирии.в течение 3-го 6 – й вв имели кривошип и шатун соединительный механизм , который преобразуется вращательным движением водяного колеса в линейное перемещение пильных дисков. [5] В 1206 году арабский инженер Аль-Джазари изобрел коленчатый вал . [6]

Поршневой двигатель был разработан в Европе в 18 веке, сначала как атмосферный двигатель, а затем как паровой . Они были затем двигателем Стирлинга и двигателем внутреннего сгорания , в 19 – м веке. Сегодня наиболее распространенной формой поршневого двигателя является двигатель внутреннего сгорания, работающий на сгорании бензина , дизельного топлива , сжиженного нефтяного газа (LPG) или сжатого природного газа (CNG) и используемый для питания автомобилей и силовых установок .

Одним из примечательных поршневых двигателей времен Второй мировой войны был 28-цилиндровый радиальный двигатель Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major мощностью 3500 л.с. (2600 кВт) . На нем устанавливалось последнее поколение больших самолетов с поршневыми двигателями, до того как с 1944 года на смену им пришли реактивные двигатели и турбовинтовые самолеты. Он имел общий объем двигателя 71,5 л (4360 куб. Дюймов) и высокое соотношение мощности к массе.

Самый большой поршневой двигатель, производимый в настоящее время, но не самый большой из когда-либо построенных, – это двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом RTA96-C с турбонаддувом 2006 года выпуска, построенный Wärtsilä . Он используется для питания крупнейших современных контейнеровозов, таких как Emma Mærsk . Его высота составляет пять этажей (13,5 м или 44 фута), длина 27 м (89 футов), а его масса составляет более 2300 метрических тонн (2500 коротких тонн) в самой большой версии с 14 цилиндрами и мощностью более 84,42 МВт (114800 л.с.). Каждый цилиндр имеет объем 1820 л (64 куб. Футов), что составляет 25 480 л (900 куб. Футов) для самых больших версий.

Объем двигателя [ править ]

Для поршневых двигателей мощность двигателя – это рабочий объем двигателя , другими словами, объем, охватываемый всеми поршнями двигателя за одно движение. Обычно он измеряется в литрах (л) или кубических дюймах (cid, cu in или in³) для двигателей большего размера и кубических сантиметрах (сокращенно cc) для двигателей меньшего размера. При прочих равных, двигатели с большей мощностью являются более мощными, и соответственно увеличивается расход топлива (хотя это верно не для каждого поршневого двигателя), хотя на мощность и расход топлива влияют многие факторы, помимо рабочего объема двигателя.

Мощность [ править ]

Поршневые двигатели могут быть охарактеризованы их удельной мощностью , которая обычно выражается в киловаттах на литр рабочего объема двигателя (в США также лошадиные силы на кубический дюйм). Результат дает приблизительное значение максимальной выходной мощности двигателя. Это не следует путать с топливной экономичностью , поскольку для высокой эффективности часто требуется обедненное соотношение топлива и воздуха и, следовательно, более низкая удельная мощность. Двигатель современного высокопроизводительного автомобиля вырабатывает более 75 кВт / л (1,65 л.с. / дюйм 3 ).

Другие современные типы без внутреннего сгорания [ править ]

Поршневые двигатели, приводимые в действие сжатым воздухом, паром или другими горячими газами, все еще используются в некоторых приложениях, например, для привода многих современных торпед или в качестве экологически чистой движущей силы. В большинстве систем с паровым приводом используются паровые турбины , которые более эффективны, чем поршневые двигатели.

В автомобилях FlowAIR французской разработки используется сжатый воздух, хранящийся в цилиндре, для приведения в действие поршневого двигателя городского транспортного средства, не загрязняющего окружающую среду. [7]

Торпеды могут использовать рабочий газ, произведенный перекисью с высоким содержанием перекиси водорода или топливом Отто II , который создает давление без сгорания. Торпеда Mark 46 весом 230 кг (510 фунтов) , например, может проехать 11 км (6,8 мили) под водой со скоростью 74 км / ч (46 миль / ч), заправленная топливом Otto без окислителя .

Возвратно-поступательный квантовый тепловой двигатель [ править ]

Квантовые тепловые двигатели – это устройства, которые вырабатывают энергию из тепла, которое течет из горячего резервуара в холодный. Механизм работы двигателя можно описать законами квантовой механики . Квантовые холодильники – это устройства, которые потребляют электроэнергию с целью перекачки тепла из холодного резервуара в горячий.

В возвратно-поступательном квантовом тепловом двигателе рабочим телом является квантовая система, такая как спиновые системы или гармонический осциллятор. Цикл Карно и циклом Отто являются те , наиболее изученными. [8] Квантовые версии подчиняются законам термодинамики . Кроме того, эти модели могут подтвердить предположения необратимой термодинамики . Теоретическое исследование показало, что возможно и практично построить поршневой двигатель, состоящий из одного колеблющегося атома. Это область будущих исследований, которая может найти применение в нанотехнологиях . [9]

Разные двигатели [ править ]

Существует большое количество необычных разновидностей поршневых двигателей, которые имеют различные заявленные преимущества, многие из которых практически не используются в настоящее время:

Свободнопоршневой двигатель
Оппозитно-поршневой двигатель
Качающийся поршневой двигатель
Двигатель IRIS
Двигатель Бурка
Термомагнитный двигатель

Двигатель автомобиля

146
14
167k

Калькулятор перевода давления в барах на МПа, кгс и psi

Онлайн конвертер чтоб перевести давление в мегапаскалях (мПа) на килограммы (кгс см2), бар, фунт силы (psi) и атмосферы

Двигатель автомобиля — это силовая установка для вырабатывания механической энергии что необходима для движения. Наибольшее распространение получил поршневой двигатель внутреннего сгорания, который работает либо на бензине, либо на дизельном топливе.

Основные моменты работы автомобильного двигателя показаны на инфографике.

Но стоит прочесть статью полностью если хотите разобраться с устройством, принципом действия ДВС, в чем заключается отличие бензинового мотора от дизельного и какие неисправности чаще всего появляются во время эксплуатации. Поскольку он может иметь значительные отличия в устройстве и принципе работы в зависимости от типа и модификации.

Какие бывают двигатели в автомобиле

Двигатели внутреннего сгорания имеют такие различия:

тип используемого топлива;
количество цилиндров;
количество клапанов;
расположение цилиндров.

Классификация по виду топлива включает в себя два основных варианта — бензиновые и дизельные моторы. В бензиновых двигателях топливо и воздух подаются в смешанном виде, образовывая горюю смесь, которая зажигается искрой свечи. В дизельных агрегатах топливо подается в цилиндр отдельно от воздуха, а воспламенение достигается благодаря высокой температуре при сильном сжатии в камере сгорания. Она представляет собой расстояние между ГБЦ и находящемся в верхней мертвой точке поршнем.

Классификация по количеству цилиндров предполагает конструкцию двигателя, в которую входит от 1 до 16 цилиндров. Однако самыми распространенными считаются четырех- и шестицилиндровые варианты. Двигатели на 8 и 12 цилиндров мощнее и встречаются реже, поскольку устанавливаются на более дорогостоящие авто.

Классификация по количеству клапанов. Стандартным считается вариант с двумя клапанами на цилиндр — впускного и выпускного. Однако увеличение их количества дает возможность повысить эффективность заполнения цилиндра и его очистку. На современных автомобилях устанавливаются двигатели преимущественно с четырьмя клапанами на цилиндр (2 впускных и 2 выпускных).

Соответственно, рядные четырехцилиндровые моторы могут иметь индекс “8 клапанные” или “16 клапанные”, а V-образные шестицилиндровые агрегаты — “24 клапанные”.

Классификация по расположению цилиндров состоит из 3-х категорий:

В один ряд;
V-образно;
Оппозитно.

Рядные моторы были выпущены первыми и до сих пор пользуются наибольшей популярностью. В зависимости от уровня балансировки автомобильные производители чаще всего устанавливают на легковые и грузовые модели рядные двигатели на 3, 4, 5 и 6 цилиндров.

Работа V-образного двигателя

Также преимущественное количество всех спортивных автомобилей оборудуется именно таким типом двигателей.

V-образные агрегаты представлены на рынке в основном в 6-ти, 8-ми и 12-ти цилиндровых вариантах с углом развала — 45, 60 и 90°. В зависимости от марки производителя, V-образные моторы имеют 2 неоспоримых преимущества:

их ресурс более 500 тыс. км;
они считаются одними из самых грамотно построенных и хорошо сбалансированных.

Оппозитные силовые установки являются видоизмененным типом стандартном двигателя. В “боксерах” (народное название оппозитного мотора) цилиндры расположены горизонтально. Сейчас подобную технологию можно встретить преимущественно на автомобилях марок Subaru и Porsche.

Благодаря горизонтальному расположению цилиндро-поршневой группы автомобиль имеет низкий центр тяжести, повышенный ресурс двигателя (до 1 миллиона км) и низкий уровень шума, вибрации во время работы.

Однако есть у оппозитников и явные минусы — это дороговизна обслуживания из-за сложности конструкции и повышенный расход масла.

Также есть роторные двигатели, принцип работы которых идентичен, но устройство немного отличается. В их цилиндре располагается трехгранный ротор (поршень), который и сжимает топливовоздушную смесь.

Единственные 2 серьезные минуса:

такие моторы страдают от недостаточного охлаждения;
их приходится значительно чаще ремонтировать (ресурс не более 200 тыс. км).

Устройство двигателя автомобиля

Устройство: 1 — ГБЦ; 2 — коромысло; 3 — свечи зажигания; 4 — выпускной клапан; 5 — впускной клапан; 6 — цилиндр; 7 — поршень; 8 — кольцо; 9 — шатун; 10 — маховик; 11 — картер; 12 — коленвал; 13 — приводная шестерня; 14 — распределительный вал; 15 — передаточные элементы.

Основной частью двигателя внутреннего сгорания являются цилиндры. В них (как показано на картинке справа) располагаются поршни, которые соединены с коленчатым валом через шатун. Когда поршень прямолинейно движется по цилиндру вверх и вниз, благодаря кривошипу и шатуну такое движение преобразуется во вращение коленвала.

На конце данного вала крепится маховик, который во время работы мотора придает равномерность вращения коленчатого вала. В верхней части цилиндры плотно закрываются головкой блока.

В ГБЦ есть как впускные, так и выпускные клапаны, суть которых заключается в закрывании соответствующих каналов и отводить отработанные газы либо запускать порцию горючей смеси.

Чтобы клапаны открылись, на них воздействуют кулачки распределительного вала. На распределительном валу есть шестерни, которые приводятся в движение от коленвала ременной либо цепной передачей.

Все трущиеся детали смазываются моторным маслом чтобы предотвратить быстрый износ, появление задиров на стенках цилиндров и отвести тепло. Однако помимо цилиндро-поршневой группы есть и другие важные компоненты.

Рассмотрим все основные элементы двигателя автомобиля:

Устройство автомобильного двигателя

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в цилиндры, что обеспечивает лучшее сгорание.
Система воздушного охлаждения не дает двигателю нагреваться, обеспечивая циркуляцию воды вокруг цилиндров и через радиатор.
Топливная система подает топливо из бензобака и при помощи карбюратора смешивает его с воздухом. Смесь затем поступает в цилиндры. Для нормальной работы, особенно в зимнее время, требует проведения комплексного ТО. Поэтому будет полезно узнать о периодичности и порядке обслуживания топливной системы из этого видео.
Распредвал обеспечивает открытие и закрытие клапанов. Скорость его вращения равна 1/2 скорости вращения коленвала.
Ремень ГРМ соединяет коленвал и распредвал, обеспечивая синхронность работы клапанов и поршней.
Поршневые кольца устанавливаются на поршень для предотвращения утечки топлива воздуха из камеры сгорания и расхода масла.
Система смазки доставляет масло ко всем необходимым элементам двигателя для снижения трения.
Масляный насос стыкуется с коленвалом и обеспечивает поступление масла из поддона картера.
Система снижения токсичности выхлопа при помощи компьютера и датчиков регулирует каталитический нейтрализатор выхлопных газов, сжигающий неиспользованное топливо в выхлопной смеси.
Автомобильный аккумулятор обеспечивает электрический ток, необходимый для запуска двигателя. Заряжается от генератора.
Головка блока цилиндров соединяется с блоком цилиндров. Для повышения герметичности при сгорании между блоком и головкой находится прокладка.
Система зажигания создает электрический разряд, проходящий через распределитель зажигания, который затем посылает искру по проводам к свечам зажигания. На каждый цилиндр идет свой провод, заряд подается на свечи по очереди.
Выхлопная система удаляет выхлопные газы через выпускной коллектор и выхлопную трубу. Традиционно громкий звук выхлопа смягчает глушитель.

Чем отличаются бензиновые двигатели от дизельных

Отличия бензиновых моторов от дизельных заключаются в том, что при работе на бензине для воспламенения смеси используются свечи зажигания. В дизеле смесь воспламеняется от температуры сжатия. А свечи накала на дизеле нужны для того, чтобы облегчить холодный запуск не воспламеняя смесь, а для ее подогрева и создания оптимальных условий воспламенения. Они являются частью предпусковой системы.

Также важное отличие — на бензине воздух и топливо подаются в цилиндр уже в смешанном виде, а на дизеле — отдельно.

Кардинальные отличия есть и в работе топливной системы. На бензиновых моторах может использоваться один из 2 типов топливной системы — карбюраторная, или инжекторная. Карбюраторная система подает топливо под невысоким давлением в камеру карбюратора, где оно смешивается с воздухом.

Инжекторная система отличается от первого типа наличием принудительного впрыска в камеру сгорания — индивидуальными форсунками/распределенным впрыском (давление 2,5-4 бар), непосредственным впрыском (давление до 155 бар).

На дизельных агрегатах устанавливается 3 типа топливной системы:

Common Rail (участок низкого давления — бак, насос низкого давления, трубопровод, фильтр; участок высокого давления — ТНВД, трубопровод, топливная рампа, форсунки);
Насос-форсунки (давление до 2200 бар);
Разделенная система (бак, трубопроводы, ТНВД, форсунки).

Стоит заметить, что ТНВД сейчас используется не только на дизелях, но и на бензиновых агрегатах с непосредственным впрыском (где большую роль играют точность подачи топлива и давление). Если на дизеле ТНВД больше отвечает за создание оптимального давления, то на бензине он регулирует количество подаваемого топлива и контролирует момент впуска горючего в каждый цилиндр.

Однако помимо основных различий, большинство при выборе типа силовой установки обращает внимание на рабочие характеристики. Чтобы было проще определиться, приведем в таблице плюсы и минусы обоих типов двигателей.

Тип двигателя	Преимущества	Недостатки
Бензиновый	Тихо работает	Повышенный расход топлива
	Больше мощность	Ресурс многих моторов редко превышает 500 тыс. км
	Безопасная работа на высоких оборотах	Максимальная мощность достигается только на высоких оборотах
	Топливная система устойчива к плохому качеству бензина
	Детали стоят сравнительно недорого
	Нормальная работа при низких температурах окружающей среды
Дизельный	Расходует меньше топлива	Большой вес двигателя в сборе
	Диз-топливо немного дешевле бензина	Мощность меньше чем у бензинового мотора
	Больший крутящий момент	Плохо работает на некачественном топливе
	Нет системы зажигания (экономия при обслуживании)	Морозоустойчивость значительно хуже
	Большой ресурс (многие толковые дизели являются миллионниками)	Дорогое обслуживание (в основном за счет дороговизны элементов топливной системы)

Как работает двигатель автомобиля

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Воспламенение бензина в небольшом замкнутом пространстве создает достаточно энергии, чтобы отбросить картофелину на 150 метров! А если такой взрыв происходит 200 раз в минуту, то энергии хватит для движения автомобиля. Принцип работы автомобильного двигателя происходит в 4 такта:

Впуск. Поршень напоминает пушечное ядро, только он не вылетает из пушки. В начале цикла он находится вверху цилиндра и начинает движение вниз. В этот момент открывается впускной клапан, который подает в цилиндр, воздух и топливо.
Сжатие. Коленвал заставляет поршень снова двигаться вверх, сжимая смесь топлива и воздуха.
Рабочий ход. Когда поршень достигает верхнего положения, свеча зажигания при помощи искры поджигает топливо. Это вызывает взрыв, под действием которого поршень вновь движется вниз.
Выпуск. Когда поршень достигает нижнего положения, открывается выпускной клапан. Он отводит выхлопные газы в выхлопную трубу.

В дизельных моторах третий этап “рабочий ход” происходит несколько иначе. Так как на таких агрегатах не используются свечи зажигания, то воспламенение происходит за счет высокой температуры и давления. Когда поршень подходит вверх, он сжимает воздух, разогревает его и в самый последний момент в цилиндр подается дизельное топливо (солярка). От предельно высокой температуры образовавшаяся смесь воспламеняется, толкая поршень вниз.

Основные проблемы и неисправности автомобильного двигателя

Если не заводится двигатель автомобиля, есть 3 наиболее вероятные причины и еще три в зависимости от особенности двигателя:

Плохая топливная смесь. Закончилось топливо, поэтому в двигатель поступает только воздух. Засорен воздухозаборник. Подается слишком много или мало топлива. При старте с места двигатель глохнет, дергается, запоздалая реакция на нажатие педали газа, мотор не тянет.
Плохая компрессия. Износ поршневых колец (вызывает утечку воздуха). Не герметичность клапанов вызывает утечку во время компрессии. Щели в блоке цилиндров вследствие износа прокладки. Увеличивается расход топлива, падает мощность, мотор работает нестабильно на холостых и во время езды.
Плохая искра.Износ свечей зажигания или проводов к свечам зажигания. Обрыв или утеря провода. Неправильно выставлено зажигание, т.е. искра подается слишком рано или слишком поздно. Мотор не заводится, после старта постоянно троит, в любой момент может заглохнуть, падает приемистость.
Засорение клапана ЕГР. Появление нагара приводит к потере мощности, неустойчивому холостому ходу, засорению сажевого фильтра и черному дыму из выхлопной. Во время диагностики выдает ошибку P0404.
Забит катализатор/сажевый фильтр. Падают обороты и мощность, двигатель может перейти в аварийный режим. Когда ЭБУ распознает забитый сажевый фильтр DPF, он подает сигнал для самопроизвольного удаления сажи. Чтобы произошла очистка нужно либо резкое ускорение до 3500-4000 об/мин, либо двигаться по трассе с постоянной скоростью 100-120 км/час. Основная проблема этих элементов выхлопной системы в том, что их ресурс заканчивается значительно быстрее чем самого двигателя, а замена стоит достаточно дорого.
Турбокомпрессор гонит масло. Это может происходить из-за выработки на валу крыльчатки, некачественного масла или забитого воздушного фильтра. Двигатель набирает обороты намного дольше обычного, растет масложор, появляется характерный запах горелого масла.

Поршневые кольца: размеры, таблица, тепловой зазор, упругость и количество колец

Размеры поршневых колец зависят от конструктивных особенностей модели двигателя автомобиля, модификации двигателя, типа кузова и года выпуска.

Выбор поршневых колец осуществляется исходя из следующих параметров:

Номинальный диаметр (D) (мм);
Высота (b) (мм);
Зазор замка кольца в рабочем состоянии (S) (мм);
Радиальная толщина поршневого кольца (t) (мм);
Тангенциальная сила сжатия кольца (Q) (Н).

некоторые автоконцерны проектируют двигатели из расчета на то, что они будут иметь повышенный расход масла из-за специфической конструкцией поршневых колец. Это делается ради снижения потерь на трение и ради меньшего износа цилиндро-поршневой группы.

Важно: При использовании колец без зазора, двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки и и выдает немного большую мощность при проверке на стенде.

Предостережение: приведенные выше данные являются официальными цифрами производителя, однако следует учитывать, что информация является справочной и не гарантирует однозначной точности.