Типы автомобильных двигателей и их параметры

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

Схема работы четырехтактного ДВС
Схема работы четырехтактного ДВС
  

 В автомобилестроении применяются четырехтактные моторы:

 1. Впуск;

 2. Сжатие;

 3. Рабочий ход;

 4. Выпуск.
Но существуют и двухтактные версии двигателей внутреннего сгорания, но в современном мире, они имеют ограниченное применение.

 В данной статье будут рассмотрены только моторы, устанавливающиеся на автомобили.

 Разновидности двигателей по использующемуся топливу



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

 Могут разделяться по типу впуска на карбюраторные и инжекторные. Карбюраторные моторы уже пропадают из производства из-за сложности в точной настройке, высокого потребления бензина, неэффективности смешивания топливной смеси и несоответствия современным жестким экологическим требованиям. В таких моторах, смешивание горючей смеси начинается в камерах карбюратора и заканчивается по пути во впускном коллекторе. 

  

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

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

Схема Дизельного ДВС
Схема Дизельного ДВС
  

 Дизельные агрегаты — используют принцип воспламенения смеси дизельного топлива и воздуха при нагреве от сильного сжатия. При этом, в дизельных агрегатах не используются системы принудительного поджига. Данные моторы имеют ряд преимуществ перед бензиновыми, в первую очередь — это экономность топлива (до 20%), при сравнительной мощности. Топливо меньше расходуется из-за большей степени сжатия в цилиндрах, что улучшает характеристики горения и отдачи энергии топливной смеси, а следовательно, и топлива необходимо меньшее количество для достижения таких же результатов. Кроме этого, дизельные агрегаты не используют дроссельные заслонки, что улучшает поступление воздуха в силовой агрегат, что еще уменьшает расход топлива. Дизеля развивают больший крутящий момент, и на более низких оборотах коленчатого вала.

 Не обошлось без недостатков. Из-за увеличенной нагрузки на стенки цилиндров, конструкторам пришлось использовать более надежные материалы, и увеличивать размеры конструкции (увеличение веса и удорожание производства). Кроме этого, работа дизельного силового агрегата — громкая из-за особенностей воспламенения топлива. А увеличенная масса деталей не позволяет мотору развивать высокие обороты с такой же скоростью, как и бензиновые, и максимальное значение оборотов коленчатого вала — ниже, чем у бензиновых агрегатов.

 Разновидность ДВС по конструкции


 

Гибридный силовой агрегат


 Данный тип автомобиля начала набирать популярность в последние года. Благодаря своей эффективности экономии топлива и увеличению общей мощности автомобиля благодаря комбинированию двух типов агрегатов. По сути, данная конструкция представляет собой два отдельных агрегата — небольшой ДВС (чаще всего дизельный) и электромотор (или несколько электромоторов) с аккумуляторной батареей большой емкости. 

Схема гибридной силовой установки
Схема гибридной силовой установки
  

 Преимущества комбинирования выражаются в способности совмещать энергию двух агрегатов при разгоне, или использование каждого типа двигателя по отдельности, в зависимости от необходимости. К примеру, при движении в городской пробке — может работать только электродвигатель, экономя дизельное топливо. При движении по загородным дорогам, работает ДВС, как более выносливый, мощный и с большим запасом хода агрегат.

 При этом, специальная батарея для электромоторов, способна подзарядиться от генератора, или используя систему рекуперации при торможении, что позволяет экономить не только топливо, но и электричество, необходимое для зарядки батареи.

 Роторно-поршневой мотор



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

Вид треугольного поршня в цилиндре
Вид треугольного поршня в цилиндре
  

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

 Разновидности силовых агрегатов по компоновке



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

 Рядные моторы



 
Четырехцилиндровый рядный двигатель
Четырехцилиндровый рядный двигатель

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

 V-образные моторы



Расположение поршневой группы в V-образном ДВС
Расположение поршневой группы в V-образном ДВС


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

 Оппозитные моторы



Вид оппозитного двигателя с автомобиля марки Subaru
Вид оппозитного двигателя с автомобиля марки Subaru


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

 VR моторы



Расположение цилиндров у VR-двигателей
Расположение цилиндров у VR-двигателей


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

 W-образные моторы



W-образный двигателя
W-образный двигателя


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

 Характеристики двигателя внутреннего сгорания



 Просмотрев множество информации про различные автомобили, любой интересующийся человек, увидит определенные основные параметры мотора:

 • Мощность силового агрегата, измеряющуюся в л.с. (или кВт*ч);

 • Максимальный крутящий момент развиваемый силовым агрегатом, измеряющийся в Н/м;

 Большинство автолюбителей, разделяют силовые агрегаты, только по мощности. Но данное разделение не совсем верное. Безусловно, агрегат в 200 «лошадей», предпочтительнее двигателя в 100 «лошадей» на тяжелом кроссовере. А для легкого городского хэтчбека, хватит и 100 сильного мотора. Но есть некоторые нюансы.

 Максимальная мощность, указанная в технической документации, достигается при определенных оборотах коленвала. Но используя автомобиль в городских условиях, водитель редко раскручивает мотор выше 2 500 оборотов в минуту. Поэтому, большее время эксплуатации машины, задействована только часть потенциальной мощности.

 Но, часто, бывают случаи на дороге. Когда необходимо резко увеличить скорость для обгона, или для ухода от аварийной ситуации. Именно максимальный крутящий момент влияет на способность агрегата быстро набрать требуемые обороты и мощность. Если сказать проще, крутящий момент влияет на динамику автомобиля.

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

Наглядный пример разницы бензинового и дизельного двигателя
Наглядный пример разницы бензинового и дизельного двигателя
  

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

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

  

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

 Мощность автомобильного двигателя



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

 Существует известная формула, характеризующая отношение мощности и крутящего момента:

 Мощность = крутящий момент * обороты в минуту / 9549

 В итоге, получим значение мощности в киловаттах. Но естественно, просматривая характеристики автомобилей, нам привычнее видеть показатели в «л.с.». Для перевода киловатт в л.с. необходимо умножить получившееся значение на 1,36.

 Вывод



 Как стало понятно из данной статьи, автомобильные двигатели внутреннего сгорания могут иметь множество отличий друг от друга. А выбирая автомобиль для постоянного использования — необходимо изучить все нюансы конструкции, характеристик, экономности, экологичности, мощности и надежности силового агрегата. Также, будет полезно изучить информацию о ремонтопригодности мотора. Так как многие современные агрегаты используют сложные системы газораспределения, впрыска топлива и выхлопа, что может усложнить их ремонт.
6 Апреля, 2017 г.
Автор:

Какие бывают топливные форсунки

 В последнее время, топливные форсунки стали одним из важнейших элементов системы впрыска дизельных и бензиновых моторов в автомобилестроении. Инжекторные моторы получили большое распространение из-за более эффективного впрыска топлива и возможности добиться более качественной топливной смеси, а следовательно, появилась хорошая возможность улучшить экономичность, экологичность и мощность силовых агрегатов. Со временем, топливные форсунки развивались, и с каждым поколением появлялись новые особенности в конструкции. Далее в статье, будет приведена краткая информация о всех применяемых типах форсунок и особенностях их конструкции.  Зачем нужны топливные форсунки  Топливные форсунки — это элемент системы инжекторного впрыска топлива в камеры сгорания. Применяются на современных моторах с дизельным и бензиновым топливом. Форсунки распыляют топливо в камеры сгорания через сопла специальной формы, которые формируют строго заданный топливный факел, обеспечивающий качественное смешивание топлива и воздуха, что дает более полное сгорание топливной смеси.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});  Но существует небольшая разница между форсунками для бензиновых и дизельных систем, заключающаяся в рабочем давлении в топливной магистрали. В двигателях, работающих на бензине, современные бензонасосы создают давление в 1 — 2 атмосферы, а в "дизелях", специальные топливные насосы высокого давления, нагнетают дизельное топливо до давления в сотни атмосфер.  Далее пройдемся по типам форсунок, отличающиеся по принципу работы клапанов.  Механические форсунки  Механическая форсунка отличается простотой и надежностью конструкции, используется в автомобильном производстве несколько десятилетий. Ее принцип работы основан на открытии клапана при достижении определенного давления. Конструкция форсунки представляет собой корпус, сопло, и подпружиненная игла, закрывающая доступ топлива к соплу. При достижении определенного давления в камере с топливом, нагнетающегося топливным насосом высокого давления — игла приподнимается, и дает доступ скопившемуся топливу к соплу. При резком падении давления в камере форсунки, игла снова перекрывает форсунку. На фото: Механические форсунки дизельного мотора  Данная конструкция позволяет использовать форсунки на самых простых дизельных моторах, но требования экономичности и экологичности двигателей повышаются с каждым годом. Это вынуждает производителей отказываться от данной конструкции, как неспособной дать большего контроля над процессом смешивания топливной смеси.  Электромагнитные форсунки На фото: Электромагнитные форсунки дизельного мотора Многие современные и недорогие бензиновые двигатели оснащаются электромагнитными форсунками. Хоть конструкция не менее вынослива предыдущей, но она не приспособлена для работы с высоким давлением дизельных систем. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Как становится понятным из названия, форсунка имеет похожую конструкцию с механической, только имеет электромагнит, поднимающий запорную иглу при сигнале от блока управления. Данная конструкция позволяет более точно регулировать момент подачи распыленного бензина в цилиндры, и позволяют добиться лучших показателей от силового агрегата.     Электрогидравлические форсунки  Данный тип форсунок объединил две предыдущие технологии, и полностью приспособлен к использованию на "дизелях". Большое давление в топливной системе, уравнивается тем, что давление на иглу происходит сверху и снизу. Тем самым, в верхней камере и в нижней образуется одинаковое давление. Но в нижнюю камеру, топливо попадает через узкий канал, увеличивая время на уравновешивание давления в двух камерах. На фото: Электрогидравлические форсунки дизельного мотора  При срабатывании электромагнитного клапана, из-за равного давления - большая мощность не требуется, игла открывает доступ к соплу и позволяет топливу из нижней камеры поступить в цилиндр. Но верхняя камера напрямую соединена с топливной магистралью и быстро заполняется, увеличивая давление на иглу. После закрытия, нижняя камера наполняется топливом через узкий канал, и давление уравнивается. (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-149162-3", renderTo: "yandex_rtb_R-A-149162-3", horizontalAlign: true, async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");  Форсунки показали себя надежным механизмом, эффективным при использовании на любых двигателях, но применяется на современных дизельных двигателях. Так как, на бензиновых системах достаточно и электромагнитных форсунок. Кроме этого, электрогидравлические форсунки применяются в двигателях с системой непосредственного впрыска топлива в цилиндры.  Пьезоэлектрические форсунки  Пьезоэлектрические форсунки — это самое современное изобретение, применяющееся на массовом производстве современных дизельных моторах, оснащенных системой непосредственного впрыска в цилиндры. По принципу работы. Они полностью повторяют электрогидравлические форсунки, за единственным исключением — в качестве привода клапана используется не электромагнит, а пьезоэлектрический кристалл. На фото: Пьезоэлектрические форсунки дизельного мотора  Уже давно известен эффект, при котором, некоторые кристаллы способны менять свою форму под воздействием электрического разряда. Этот же эффект наблюдается и в обратную сторону. Если воздействовать на такой кристалл механическим способом — то вырабатывается электрический разряд. При конструировании, были использованы кристаллы, способные увеличивать свою длину под воздействием электричества, приводя в действие механизмы клапана в форсунке.  Основным преимуществом новой технологии, стала быстрота срабатывания клапана, что позволило производить многократный впрыск за один такт. Современные системы способны срабатывать до девяти раз за один такт. Это значительно улучшило качество топливной смеси, и позволяет еще больше улучшить характеристики дизельных агрегатов.  Но к сожалению, даже современные технологии не застрахованы от поломок, а новые форсунки данного типа обходятся потребителю в круглую сумму. Поэтому, ремонт пьезоэлектрических форсунок — это целесообразное решение, а для ознакомления с ремонтными мастерскими, можно посетить данный сайт www.spbparts.ru.

^

© 2007-2019.
Сетевое издание «CarsWeek» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 25 апреля 2017 года.
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС77-69477. Учредитель: Богачков Сергей Григорьевич. Главный редактор: С. Г. Богачков.
Электронная почта редакции: bogachs@yandex.ru. Телефон редакции: +7-915-979-14-25.
Использование материалов сайта разрешается только с установкой активной гиперссылки на CarsWeek.ru. 16+