На большинстве
автомобилей установлен двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Устройство
его достаточно сложно даже для специалиста, тем более для рядового
водителя-непрофессионала. Однако при покупке машины всегда всегда идёт речь о
характеристиках двигателя. Неспециалист обычно теряется перед выбором автомобиля
вообще или конкретной его версии в частности. Попробуем разобраться в основных
технических характеристиках двигателя внутреннего сгорания.
Сколько цилиндров?
В современных автомобилях от 2 до 16. Этот достаточно серьезный показатель.
Так, два двигателя с одинаковым объемом и мощностью могут сильно различаться по
другим параметрам.
Расположение цилиндров
Два типа: рядное (последовательное) и V-образное (двухрядное),
когда на одном коленчатом валу цилиндры расположены с обеих сторон. В этом
случае важную роль играет угол развала цилиндров. Большой угол развала
понижает центр тяжести, облегчает охлаждение и подачу масла, но при этом снижаются
динамические характеристики и увеличивается инерционность. Малый
угол позволяет снизить вес и инерционность, но ведёт к более
быстрому перегреву.
Радикальная разновидность — оппозитный двигатель с углом развала в 180°. В этом
случае все его преимущества и недостатки максимальны. Еще одна разновидность — W-образный
(четырёхрядный; два
синхронизированных и включенных в общую систему привода V-образных двигателя).
Весьма редкий тип двигателя - рядно-V-образный, являющийся синтезом
этих двух разновидностей. Цилиндры расположены последовательно, но с
отклонением по обе стороны, что способствует лучшему охлаждению.
Вообще говоря, между два основных типа двигателей различаются массой и габаритами.
НОднако важно, что наименьший уровень шума и вибраций достигается, когда
в одном ряду четное количество цилиндров.
Объем камер сгорания
Иначе говоря, объем двигателя. Он напрямую влияет абсолютно на все
остальные характеристики ДВС. В большинстве случаев увеличение объема ведет
к увеличению мощности и, естественно, расхода топлива.
Материал двигателя
Обычно три варианта — чугун или другие ферросплавы (наибольшая
прочность, но большой вес);. алюминий и его сплавы (малый вес и средняя
прочность); магниевые сплавы (наименьший вес, высокая прочность, но
очень высокая цена).
Эти характеристики, вообще говоря, говорят лишь о ресурсе и шумах и вибрации
двигателя.
На практике более важны выходные
характеристики:
- Мощность. Она измеряется в лошадиных силах (л.с. — традиционная
единица измерения) или киловаттах (кВт). Именно она определяет скорость
и время разгона автомобиля.
- Крутящий момент Создаваемое двигателем максимальное тяговое усилие.
Измеряется в Ньютон-метрах (Н·м). Косвенно влияет на скорость и разгон и
прямо — на «эластичность» двигателя т. е. способность ускоряться на низких
оборотах.
- Максимально допустимое число оборотов коленчатого вала в минуту (об/мин)
Показывает, сколько оборотов коленвала в минуту сможет выдержать двигатель
без потери в ресурсной прочности. Чем больше число оборотов, тем более
резкий и динамичный характер имеет автомобиль.
Однако не менее важны расходные характеристики:
- Расход топлива. Обычно измеряется в литрах на 100 километров. Расход
в городском, загородном и смешанном вариантах различен.
- Тип топлива. Марка потребляемого бензина или дизельного топлива (ДТ). В
современных автомобилях возможно использование любых марок, но при снижении
октанового числа падают ресурсная прочность и мощность, а при повышении
сверх нормы — повышается мощность, но снижается ресурс. Также при повышении
октанового числа увеличивается теплоотдача, что может привести к раннему перегреву.
Пример марок топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро, ДТ, ДТ Евро, ДТ
Супер.
-
Расход масла. Измеряется в литрах, но на 1000 км. Максимальный
показатель — 1л/1000км для исправной машины.
- Марка потребляемого масла. Обычно обозначется ххWхх. Первое число
- густота масла, второе — его вязкость. Например — 0W40 и 5W40
- синтетические масла, 10W40 — полусинтетическое масло, 15W40 и 20W40
- минеральные масла.. Более густые и вязкие масла улучшают прочность и
надежность двигателя, менее густые — улучшают динамические выходные
характеристики.
Внимание! Масла типа 70W90 или 95W100 являются
трансмиссионными и ни в коем случае не могут быть использованы в двигателе
- это гарантированно приведет к неисправности двигателя!
- Ресурсная прочность, т. е. как часто двигателю необходимо техническое
обслуживание. Обычно в пределах 5 000—30 000 км пробега. Предельный
пробег позволяет примерно определить полный срок службы, после гарантийного
пробега прекращаются гарантийные обязательства.
Это основные потребительские характеристики.
Однако надо отметить широкий ряд более сложных характеристик:
- Тип топливной системы — бензиновые и дизельные двигатели.
Бензиновые обычно имеют большую мощность, но дизельные отличаются более низким
расходом и большим крутящим моментом.
- Тип бензиновой системы впуска. У современных автомобилей электронная
система впрыска (инжекции) топлива, которая позволяет добиться большего
КПД. У более старых в большинстве карбюраторная система впуска топлива.
Карбюратор не распыляет, как инжектор, топливо в камере сгорания, а вбрасывает
в нее струю, что увеличивает расход топлива, снижает КПД и делает управление,
менее удобным.
Обычно карбюратор устанавливается на двигатель один, многокарбюраторные
двигатели более характерны для тюнинговых и спортивных моделей.
- Тип бензиновой системы впрыска — с одноточечным и многоточечным
впрыском. Одноточечная система уже практически не используется, поскольку
падение мощности намного превышает снижение расхода топлива.Многоточечный — распределенный и прямой впрыск. При
распределенном впрыске в камере сгорания создается равномерная смесь, что
обеспечивает стабильность работы на любых режимах и неприхотливость.
Прямой
(непосредственный) впрыск, как это ни парадоксально, повышает и
мощность, и ресурсную прочность, снижает расход топлива. Но в этом
случае высока стоимость, требуется топливо высокого качества и наблюдается нестабильность
работы на малых оборотах и при холодном старте.
Недостатки обеих систем компенсируются комбинированным (двойным)
впрыском. Он заключается в применении обеих систем раздельно — при
изменении режимов работы электроника «выбирает» нужную.
- Дизельная система впрыска
Хотя дизельный двигатель проще бензинового, система его впрыска сложнее,
построены по другому принципу:
ТНВД — наиболее простая система дизельного впрыска с невысокими достоинствами.
Система с насос-форсунками. В этом случае каждая форсунка впрыска
является еще и насосом, подающим топливо в камеру сгорания. Характеристики в
этом случае получше, но стабильная работы двигателя также проблематична.
Обе системы по отдельности почти не используются.
Комбинация ТНВД и насос-форсунок — общая топливная рампа высокого давления Common
Rail. ТНВД подает топливо в рампу, где оно подвергается компрессии и
под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. Это лучшая сейчас
система, так как она обеспечивает высокие мощностные характеристики и
низкий расход топлива.
Совершенствование предыдущей — аккумуляторно-возвратная рампа Common Rail
второго поколения. Сжатие в рампе происходит за счет накопления топлива, а
излишки поступают обратно в ТНВД — это уменьшает насосные потери мощности и
расход топлива.
- Форсунки впрыска — механические или пьезотронные. Они не влияют на
характеристики двигателя, но пьезотронные дают более плавный рабочий цикл и они
легче в настройке.
- Клапанов на впуске/выпуске от 2 до 5 на цилиндр. Чем больше клапанов,
тем плавнее работа и больше мощность, хотя при этом незначительно увеличивается
расход топлива.
Компрессор. Его роль — сжатие впускной смеси.
- Атмосферные двигатели — компрессора не имеют.
Двигатели с компрессией — компрессорные (с механическим компрессором) и турбонаддувные,
различающиеся типом привода.
- Механический
компрессор приводится непосредственно от коленвала двигателя, что
создает некоторые потери в мощности и увеличивает расход топлива,
турбонаддув имеет крыльчатку турбины, которая раскручивается от
давления выхлопных газов. Это надежнее и не дает потерь, но прирост
крутящего момента меньше, особенно на малых оборотах.
Иногда на двигатель ставят несколько компрессоров -последовательно (улучшается
стабильность работы) либо параллельно (повышаются характеристики в пиковых
режимах).
Система газораспределения — механизм
газораспределения, распределительные
валы и привод. Количество
распред валов может изменяться, но чаще по одному на каждые 8 клапанов.
Привод механизма газораспределения - цепь или ремень.
Ремень проще, но требует регулярной замены. Цепь надежнее, но издаёт больше шума
(металлический лязг) и дороже.
Механизм газораспределения
Простейший - статический механизм. Динамические — с изменяемой высотой
подъема клапанов или изменяемыми фазами газораспределения.
Изменение высоты подъёма клапанов позволяет переключаться между двумя режимами
движения — например экономичным и скоростным. Изменение фаз газораспределения
обеспечивает более ровную работу во всем диапазоне рабочих оборотов коленвала.
Есть немало и других особенностей двигателей, но они меньше влияют на их
характеристики.
|
