Из чего состоит двигатель автомобиля и как он работает
| 16.03.2016 11:35 |
Составляющие детали двигателя машины: — цилиндр и картер, защищенный снизу поддоном; — поршень с компрессионными кольцами, расположенный внутри цилиндра; — коленчатый вал, который движется в коренных подшипниках картера. Элементы коленчатого вала: коренные шейки, щеки и шатунные шейки. С помощью цилиндра, поршня, шатуна и коленчатого вала кривошипно-шатунный механизм приводит в движение поршни, в результате чего происходит вращение коленчатого вала. Поверх цилиндров установлен блок головки с клапанами. Их открытие и закрытие технически согласовывается с вращением коленчатого вала, что приводит в последовательное движение поршень. Поршень перемещается к верхней конечной точке (ВМТ) и нижней конечной точке (НМТ). Работа двигателя основана на том, что при подаче топлива в камеру сгорания в положении ВМТ, от свечи запала подается искра и происходит мини-взрыв топлива. При этом давление взрывных газов выталкивает поршень до НМТ. В данном процессе поочередно оказываются задействованы все поршни двигателя, приводящие в движение криво-шатунный механизм коленчатого вала, что и позволяет автомобилю двигаться. Для постоянной и правильно работы двигателя необходимо чтобы во впускной клапан периодически поступали новые порции воздуха и горючего через форсунки. Отработанные газы, после их сгорания, выталкиваются из камеры сгорания через выпускной клапан. За это отвечает механизм газораспределения автомобиля и система впрыска топлива. Новые генераторы для автомобиля вы найдете на carvilleshop.ru Назначение систем и механизмов автомобильного двигателяКривошипно-шатунный механизм – приводит в возвратно-поступательное движение поршни, что влечет за собой вращение коленвала. Система подачи топлива – служит для дозированного впрыска горючего в двигатель автомобиля. Механизм газораспределения – отвечает за своевременный впуск и выпуск отработанных газов в двигателе. Система зажигания – служит для подачи прерывистого сигнала электротока по бронепроводам высокого напряжения на свечи зажигания, в результате чего образуется искра в камере сгорания двигателя и происходит воспламенения горючей смеси.
Система охлаждения – защищает двигатель от перегрева посредством механического (встречного потока воздуха) либо статического включения принудительного обдува двигателя крыльчаткой, расположенной в непосредственной близости к радиатору. Система смазки – обеспечивает подачу масла по маслоканалам к движущимся и трущимся механизмам, дабы уменьшить их износ. Маслосистема включает в себя поддон с маслом, насос, фильтры тонкой и грубой очистки, маслоканалы и масляные клапана. Также автомобиль оборудован пусковым устройством, состоящим из аккумулятора, стартера, замка зажигания и другими приборами контроля, управления и обеспечения жизнедеятельности автомобиля. |
При работающем двигателе автомобиля, поршень движется без остановок от ВМТ до НМТ благодаря маховику в форме диска и напрессованного плотно на него металлического венца с зубьями виде обода.
Выбор двигателя — какой выбрать двигатель для автомобиля
Главная страница→→
Двигатель часто называют «сердцем автомобиля», поскольку от него зависят важнейшие характеристики автомобиля. Выбор двигателя, исходя из модификации, и рекомендаций автопроизводителя – ответственная процедура, определяющая в дальнейшем качество работы автомобиля. Расскажем вкратце про устройство двигателя, самые важные характеристики двигателя и все необходимое, чтобы понять какой двигатель поставить на ваш автомобиль.
Выбор двигателя
Изобретатель двигателя Э. Ленуар сконструировал первый в мире двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 1860 году, в качестве источника энергии в нем использовался светильный газ (50 % водорода, метана 34 %, окиси углерода 8 % и др. летучие вещества). До сих ученые не могут сказать, что всё знают о ДВС: развивать и улучшать его можно, кажется, до бесконечности, чем и пользуются производители двигателей.
Модификации двигателей множество, а характеристики двигателя огромны: это мощность двигателя, объем двигателя, количество и тип цилиндров, а также многое другое, что позволяет определить ресурс двигателя и потенциал автомобиля.
Устройство двигателя
Двигатель внутреннего сгорания – это совместная работа газораспределительного и криво-шатунного механизмов. Задача ДВС в простом изложении – преобразовать химическую энергию топлива и направить ее на вращательное движение коленчатого вала. Рабочий цикл в поршневых двигателях состоит из пяти процессов: впуска смеси, сжатия ее поршнем, сгорания, расширения и выпуска.
В зависимости от расположения цилиндров в блоке цилиндров двигателя, выделяют следующие типы двигателя: рядные двигатели, V-образные (цилиндры расположены под углом, напоминающим букву V), оппозитные (цилиндры располагаются горизонтально и параллельно друг другу), VR-двигатели (небольшой угол развала, около 15°), W-двигатель (может состоять из 3 цилиндров с большим углом развала или в виде двух VR-компоновок).
Цилиндр состоит из поршня, впускных и выпускных клапанов, в которые соответственно попадает и выводится газовая смесь. Увеличение количества впускных и выпускных клапанов позволяют сделать мощный двигатель. Маркировка двигателя включает в себя информацию о количестве клапанов, например, «24 Valve V6» указывает, что V-6 двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.
Чередование рабочих ходов в цилиндрах многоцилиндровых двигателях в определенной последовательности называется порядок работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров в четырехцилиндровом двигателе чаще всего принят I —3—4—2, реже I —2—4—3, где цифры соответствуют номерам цилиндров, начиная с передней части двигателя. Порядок работы двигателя необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к свечам зажигания при установке момента зажигания и для последовательности регулировки тепловых зазоров в клапанах. Большинство современных двигателей четырехтактные, за исключение дизельных и роторных двигателей.
Характеристики двигателя
Мощность двигателя показывает, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется мощность двигателя в лошадиных силах (л.с.). Одна л.с. приблизительно равна 0,74 кВт. При этом не всегда мощность двигателя означает, что автомобиль от этого становится лучше в эксплуатации. Слишком мощный двигатель подходит для спортивных автомобилей. Для использования в городском цикле оптимальный вариант двигатель объемом до 2.0.
Двигатели на ВАЗ
Поскольку в нашей стране самые популярные автомобили по-прежнему «выходцы» Волжского автозавода, то расскажем отдельно про двигатели на ВАЗ. Современные двигатели на ВАЗ – это, по сути, усовершенствованные старые двигатели на ваз 2101, берущие в свою очередь начало от двигателя FIAT-124. Конструкция двигателя «классики» позволяла увеличивать объем двигателя, не изменяя кардинально его конструкцию. Потому так популярно с помощью запчастей для тюнинга улучшать характеристики двигателя на ВАЗ.
Двигатели на ВАЗ преимущественно 8-клапанные. Первый 16-клапанный двигатель в России появился в начале 2000-х годов для ВАЗ 2112. Новая модификация двигателя отразилась и в названии автомобиля появлением цифры – 4 (таким образом, получился ВАЗ-21124). Но не все двигатели на ВАЗ изготовлены на Волжском заводе: двигатель на ВАЗ 21106 – это Opel C20XE, а на НИВЫ (ВАЗ 21215) устанавливались дизельные двигатели Peugeot XUD-9SD.
Отметим, что в принципе установить двигатель на ваз от иномарки можно, но вряд ли такое решение можно считать рациональным. Оформлять двигатель на ваз от иномарки необходимо в НАМИ, а штатные автозапчасти на ваз с новым мощным двигателем будут изнашиваться гораздо быстрее.
Двигатель бу или двигатель новый?
Когда замена двигателя становится необходимостью, встает вопрос: что лучше новый двигатель или двигатель бу.
Если новый двигатель, рекомендованный производителем – это гарантия качества, то двигатель бу грозит превратиться в «кота в мешке». Двигатель бу бывает двух типов: контрактный двигатель и собственно бу двигатель. Контрактный двигатель, как правило, приходит из-за границы, где был снят с устаревших автомобилей или с автомобилей, попавших в серьезное ДТП. Собственно двигатель бу снимается со старых автомобилей, которые эксплуатировались не в самых лучших российских условиях. Если повезет, вы купите не сильно изношенный контрактный двигатель, а вот купить двигатель б/у с небольшим пробегом вряд ли удастся. В любом случае, двигатель б/у или контрактный двигатель будут служить на порядок меньше, чем новый двигатель. Не исключено, что двигатель бу быстро потребует капремонта. Поэтому в конечном итоге выгоднее купить новый двигатель.
Номер двигателя
Отметим, что если раньше номер двигателя сотрудники ДПС сверяли при постановке на учет, то с апреля 2011 года, новый указ отменил эту процедуру.
Дело в том, что номер двигателя особенно в иностранных автомобилях располагается нередко в труднодоступных местах, к тому же многие автомобили из-за границы приходят уже с перебитыми номерами.
: Почему чугунные не получили более широкого распространения?
Блоки двигателя из чугуна включают Mitsubishi 4G63 (вверху) и Nissan RB26DETT.
Скажите любому энтузиасту, что блок двигателя вашего автомобиля сделан из чугуна, и вы будете уверены в двух вещах.
Во-первых, глаза человека загорятся большим интересом. Во-вторых, вы будете засыпаны догадками о том, какая у вас машина.
Очень вероятно, что автолюбитель, с которым вы разговариваете, скажет, что ваша машина либо 4G63 — оснащенный Mitsubishi Lancer Evolution или RB26DETT — Nissan Skyline GT-R с двигателем.
Если вы ответите «нет» на эти вопросы, челюсть вашего друга может упасть на пол. Он или она может просто предположить, что вы управляете Toyota Supra A80 последнего поколения с двигателем 2JZ-GTE .
ТРИ КЛАССИЧЕСКИХ АВТОМОБИЛЯ, ТРИ КЛАССИЧЕСКИХ МОТОРА
Mitsubishi 4G63, Nissan RB26DETT и Toyota 2JZ-GTE — это знаменитые силовые установки с чугунными блоками. Они хорошо известны в тюнинговых и гоночных кругах.
Каждый из них может быть модифицирован для увеличения мощности до того, как потребуется модернизация внутренних компонентов двигателя.
Как вы уже догадались, большая часть сильных сторон этих двигателей заключается в их чугунных блоках.
Mitsubishi Lancer Evolution IX был последним Evo с мотором 4G63.
ПОЧЕМУ ЧУГУН?
Десятилетия назад чугунные блоки цилиндров были намного прочнее алюминиевых. Их сила позволяла им выдерживать настройку на более высокую производительность.
Алюминий, с другой стороны, не такой прочный, но легче стали. До того, как из него делали автомобили, из него делали самолеты. Сделать самолет из железа сложнее из-за веса металла.
Поищите на кухне чугунный вок или кастрюлю. Он намного тяжелее алюминиевого.
Мытье железной кастрюли или работа — это тренировка рук!
Тойота Супра А80.
ПОЧЕМУ СЕГОДНЯ ЧУГУННЫЕ ДВИГАТЕЛИ МЕНЕЕ ПОПУЛЯРНЫ?
Мы задали тот же вопрос Шриджиту Чангароту, 9 лет.0041 Постоянный инженер-механик Torque . По его словам, отливать алюминий легче, чем сталь, из-за более низкой температуры плавления алюминия.
Кроме того, современные технологии литья и новые сплавы также сделали алюминий прочным для блоков и головок двигателей.
Nissan R34 GT-R со знаменитым RB26DETT под капотом.
ВАЖНАЯ ПРОБЛЕМА
Современные автопроизводители сосредоточены на повышении эффективности использования топлива и снижении выбросов. Одним из лучших способов достижения этих целей является производство более легкого автомобиля. Тяжелый двигатель этому вредит.
Более тяжелая передняя часть также означает повышенный износ передних шин . Передние шины уже подвергаются большему избиению, чем задние, потому что им приходится выполнять функции рулевого управления.
Этот износ усугубляется при торможении, когда вес автомобиля смещается вперед. Следовательно, наличие здоровенного блока двигателя усугубило бы это.
Вы не поверите: НАСТОЯЩИЙ пластиковый двигатель
Solvay химическая компания, известная своими современными инновациями на протяжении 153 лет, является ключевым спонсором Polimotor 2 проект: инициатива по созданию «полностью пластикового» двигателя, который снижает общий вес двигателя до 30 %. Как можно уменьшить вес блока цилиндров на 30 %? Чтоооо ?? Но это только то, что они сделали! Цилиндр двигателя гильзы металлические; но блок из прочного, упругого термореактивного пластика. Чтоооо ?
Говоря о 30%, Solvay также прогнозирует 30%-ное увеличение общего КПД двигателя! Вааааа ? Благодаря этой эффективности компания Automotive Plastics рассматривает этот двигатель как вклад в будущее глобальных автомобильных инициатив в области чистого воздуха.
Чтобы доказать свою точку зрения, Solvay построил этот пластиковый двигатель для гоночного автомобиля: Polimotor 1, как вы видели на www.automotiveplastics.com , начиная с 1980-х годов.
Легкий вес и многое другое
В центре внимания этого второго, более нового двигателя гоночного автомобиля, конечно же, больше облегчение и больше эффективность; поэтому он также должен демонстрировать CO 2 сокращение и повышение энергосбережения. Опытные инженеры-полимерщики используют пластмассовые термореактивные [1] материалы для обеспечения высокой термостойкости. Они использовали форму этого пластика для блока, крышек кулачков, масляного насоса, топливопроводов и корпуса дроссельной заслонки двигателя. Они создают прототипы из пластика, напечатанного на 3D-принтере, а затем производят настоящую вещь. По словам Solvay, они также разрабатывают полностью пластиковую трансмиссию. Сначала вы услышали это здесь.
Чем пластиковый автомобильный двигатель более эффективен?
Подумай об этом так.
Двигатель внутреннего сгорания неэффективен в холодном состоянии. Кроме того, автомобильные двигатели обычно холодные при запуске. Это легко. Сравните сегодняшнюю наружную температуру с рабочей температурой около 200 градусов по Фаренгейту. «Это все та же старая история…» пока двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе, не достигнет этой рабочей температуры (первые много миль), автомобили, как известно, расходуют топливо неэффективно [2] . На самом деле, по словам Тилонга Шена, «почти все вредные выхлопные газы выхлопных газов выбрасываются в течение короткого периода после запуска двигателя» (9).0041 Контроль переходных процессов бензиновых двигателей , 2015).
Полимеры — это другой материал, они поглощают и сохраняют тепло больше, чем металл; металл передает тепло и отбрасывает его. Это поглощение энергии пластиком доводит двигатель до рабочей температуры быстрее (читай: более эффективно). Почему пластик не плавится? Во-первых, двигатель изготовлен из термореактивного, а не из термопластичного материала.
Кроме того, соответствующие каналы внутренних охлаждающих элементов охлаждают двигатель, регулируя тепло и предотвращая перегрев.
Пластиковые автомобильные детали прошли долгий путь
Брайан Стерн, менеджер по глобальному рынку ультраполимеров компании Solvay Advanced Polymers, объяснил в интервью — термореактивные материалы из углеродного волокна и стекловолокна, использовавшиеся в 1985 году для двигателя гоночного автомобиля Polimotor 1. «Теперь, — говорит он, — мы используем новые, усовершенствованные, легкие «специальные полимеры». Наука о термореактивных материалах сейчас, а не 30 лет назад, поможет приблизить эту разработку к коммерциализации и массовому производству.
Что такое специальный полимер? Позвольте эксперту объяснить
Solvay сохраняет прочные корни в инновациях, разрабатывая специальные полимеры, такие как полимер PEEK, который используется в Polimotor 2 и в Solar Impulse, легком самолете, работающем на солнечной энергии. PEEK – это особый вид термореактивного материала.
Его качества делают его распространенным выбором при постепенном отказе от металла даже в самых сложных областях автомобилестроения, например, в зубчатых передачах. Следующий? Трансмиссии.
Распространение пластиковых двигателей
Производство пластмасс и вклад Solvay в полностью пластмассовый двигатель могут сэкономить примерно 20 фунтов в каждом автомобиле только за счет этого компонента, сохраняя при этом энергию при запуске за счет использования материалов, которые лучше контролируют процесс «рассеивания энергии» сгорания в двигателе ー используя генерируемое тепло более эффективно, чем стандартный металлический двигатель. По мере того, как мы продолжаем добиваться большего успеха в области термореактивных материалов, мы предпринимаем более активные шаги по направлению к широкому коммерческому применению пластмасс в автомобилях — не только в боковых панелях, передней зоне деформации, шасси, колесах, капотах, крышках грузовиков, крышах и т. теперь двигатель. Похоже, пластик на подходе.