Из чего состоит двигатель машины: Двигатели автомобиля с турбонаддувом — плюсы и минусы, принцип работы турбокомпаунда

Принцип работы и рабочие циклы двигателя автомобиля (ДВС)

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ).

Принцип работы ДВС — схематично

1. Впуск

По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

2. Сжатие

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

3. Расширение или рабочий ход

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200^оС.

4. Выпуск

При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600^оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск

При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие

Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход

Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900

оС.

Выпуск

Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700^оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Значит после рабочего хода в первом цилиндре следующий происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Из чего состоит и как работает двигатель автомобиля?

У каждого из нас есть определенный автомобиль, однако лишь некоторые водители задумываются о том, как устроен двигатель автомобиля. Нужно понимать также, что полностью знать устройство двигателя автомобиля необходимо лишь специалистам, работающим на СТО. К примеру, у многих из нас есть различные электронные устройства, но это вовсе не означает, что мы должны понимать, как они устроены. Мы просто пользуемся ими по прямому назначению. Однако с машиной ситуация немного другая. 

Все мы понимаем, что появление неполадок в двигателе автомобиля напрямую влияет на наше здоровье и жизнь. От правильной работы силового агрегата нередко зависит качество езды, а также безопасность людей, которые находятся в автомобиле. По этой причине, рекомендуем уделить внимание изучению данной статьи о том, как работает двигатель автомобиля и из чего он состоит.

История разработки автомобильного двигателя

В переводе с оригинального латинского языка двигатель или мотор означает «приводящий в движение». Сегодня двигателем называют определенное устройство, предназначенное для преобразования одного из видов энергии в механическую. Самыми популярными сегодня считаются двигатели внутреннего сгорания, типы которых бывают разными. Первый такой мотор появился в 1801 году, когда Филипп Лебон из Франции запатентовал мотор, который функционировал на светильном газе. После этого свои разработки представили Август Отто и Жан Этьен Ленуар. Известно, что Август Отто первым запатентовал 4-тактный двигатель. До нашего времени строение двигателя практически не изменилось.

В 1872 году состоялся дебют американского двигателя, который работал на керосине. Однако данную попытку трудно было назвать удачной, поскольку керосин не мог нормально взрываться в цилиндрах. Уже через 10 лет Готлиб Даймлер презентовал свой вариант двигателя, который работал на бензине, причем работал довольно неплохо.

Рассмотрим современные типы двигателей автомобиля и разберемся, к какому из них принадлежит ваша машина.

Типы автомобильных двигателей

Поскольку наиболее распространенным в наше время считают двигатель внутреннего сгорания, рассмотрим типы двигателей, которыми оснащаются сегодня почти все машины. ДВС – это далеко не наилучший тип двигателя, однако именно его используют во многих транспортных средствах.

Классификация двигателей автомобиля:

• Дизельные двигатели. Подача дизельного топлива осуществляется в цилиндры посредством специальных форсунок. Такие моторы не нуждаются в электрической энергии для работы. Она им нужна лишь для запуска силового агрегата.
• Бензиновые двигатели. Они бывают карбюраторными и инжекторными. Сегодня используется несколько типов систем впрыска и карбюраторов. Работают такие моторы на бензине.
• Газовые двигатели. В таких двигателях может использоваться сжатый или сжиженный газ. Такие газы получают с помощью преобразования дерева, угля либо торфа в газообразное топливо.

Работа и конструкция двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца. В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным. В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни.

1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора. Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата. Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.

2. Поршень, являющийся пустотелым стаканом из металла. На его верхней части расположены «канавки» для поршневых колец.

3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные. Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха. Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.

4. Кривошипно-шатунный механизм. Отвечает за передачу возвратно-поступательной энергии поршневого движения на коленчатый вал двигателя.

Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается. Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу.

Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

Именно так работает двигатель автомобиля. Теперь вас не смогут обмануть недобросовестные специалисты, которые возьмутся за ремонт силового агрегата вашей машины.

P.S. Советуем обратить внимание на статью о том, как выполнять мойку двигателя своими руками — здесь.

Как работает двигатель автомобиля – «сердечные» дела вашей машины

Прежде, чем рассматривать вопрос, как работает двигатель автомобиля, необходимо хотя бы в общих чертах разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, работа которого основана на преобразовании тепловой энергии в механическую. Заглянем глубже в этот механизм.

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

Классическое устройство двигателя включает в себя цилиндр и картер, закрытый в нижней части поддоном. Внутри цилиндра находится поршень с различными кольцами, который перемещается в определенной последовательности. Он имеет форму стакана, в его верхней части располагается днище. Чтобы окончательно понять, как устроен двигатель автомобиля, необходимо знать, что поршень с помощью поршневого пальца и шатуна связывается с коленчатым валом.

Для плавного и мягкого вращения используются коренные и шатунные вкладыши, играющие роль подшипников. В состав коленчатого вала входят щеки, а также коренные и шатунные шейки. Все эти детали, собранные вместе, называются кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует возвратно-поступательное перемещение поршня в круговое вращение коленчатого вала.

Верхняя часть цилиндра закрывается головкой, где расположены впускной и выпускной клапаны. Они открываются и закрываются в соответствии с перемещением поршня и движением коленчатого вала. Чтобы точно представить, как работает двигатель автомобиля, видео в нашей библиотеке следует изучить также подробно, как и статью. А пока мы попытаемся выразить его действие на словах.

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.

Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.

Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом. В результате температура газов и их давление значительно возрастает.

Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

Существует несколько основных видов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Расположенные в один ряд, они составляют в целом определенный рабочий объем. Но постепенно некоторые производители отошли от такой технологии изготовления к более компактному варианту.

Много моделей используют конструкцию V-образного двигателя. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Во многих конструкциях количество цилиндров составляет от 6 до 12 и более. Это позволяет значительно сократить линейный размер двигателя и уменьшить его длину.

Таким образом, разнообразие двигателей позволяет успешно их использовать в автомобилях самого разного назначения. Это могут быть стандартные легковые и грузовые машины, а также спортивные авто и внедорожники. В зависимости от типа двигателя вытекают и определенные технические характеристики всей машины.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как работает двигатель?

Важно ли понимать устройство двигателя для обычного пользователя автомобиля? Это как минимум необходимо для правильной эксплуатации мотора. Например, знаете ли вы про 9-цилиндровый мотор БМВ или что такое объем двигателя? За пять минут расскажем просто обо всем важном.

Виды моторов

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой достаточно сложную конструкцию. Существуют двух- и четырехтактные двигатели. Наиболее распространены 4-тактные моторы в автомобилях и мотоциклах. Двухтактники также могут применяться в транспорте, но чаще их используют для некоторых видов водных и даже воздушных судов. Двухтактные моторы устанавливают в мотокосах, бензопилах и прочем строительном бензоинструменте.

Конструкторы успели придумать такое множество агрегатов, попадающих под определение ДВС. Мы будем рассматривать наиболее привычные варианты. Рассмотрим 4-тактный мотор. Чтобы понять порядок и принципы его работы, разберемся, из чего он состоит:

• цилиндры, в которых располагаются поршни;
• коленчатый вал;
• газораспределительный механизм.

К этому добавим системы зажигания, подачи топлива и отвода отработанных газов, а также смазки и охлаждения двигателя.

Основные подходы к классификации силовых установок:

1. По количеству цилиндров.
2. По расположению цилиндров.
3. По виду топлива.

1. Цилиндров чаще всего бывает от одного до шести. Более мощные автомобили могут использовать, например, 8, 12 или 16 цилиндров.

2. В рядном двигателе цилиндры на коленчатом валу располагаются один за другим в ряд. Увеличить мощность двигателя без существенного изменения размеров можно путем удвоения количества цилиндров. При этом один ряд поршней располагается относительно второго ряда под углом 90 градусов. Такой тип двигателя называется V-образным. Существует еще и оппозитный тип мотора, когда два ряда поршней располагаются под углом 180 градусов. Такие двигатели, например, применяются в автомобилях Subaru. За счет особенностей расположения цилиндров автомобиль получает более низкий центр тяжести и вибрацию при работе, а также минимальную высоту капота.

3. ДВС может работать на бензине и дизтопливе. Отличие заключается в том, что в бензиновом моторе топливо подается смешанное с воздухом и зажигается с помощью искры от свечи. У дизельного мотора топливо и воздух подаются раздельно, воспламенение происходит от высокой температуры сжатого газа. Вместо бензина в двигателе со смешанным топливом может использоваться газ, например, метан.

В одной модели автомобиля часто используется целая линейка двигателей с разными характеристиками на выбор покупателя. Например, в популярной BMW 5-й серии (Е60) может использоваться рядный 4-цилиндровый дизельный двигатель (M47), рядный 6-цилиндровый турбодизель (М57) или мощный 10-цилиндровый бензиновый V-образник (S85).

А вот 9-цилиндровый двигатель БМВ ставили на самолеты, и располагались цилиндры относительно друг друга в виде звезды.

Порядок работы двигателя

Вернемся к двух- и четырехтактным двигателям. Конструкции двухтактных моторов могут сильно различаться и быть как проще, так и намного сложнее четырехтактных собратьев. За счет меньшего количества оборотов мощность двухтактников выше, но экономичность хуже. Маленькие по размерам и мощности моторы не требуют сложной системы охлаждения, масло для смазки добавляется непосредственно с топливом в камеру сгорания.

Один такт – это движение поршня внутри цилиндра вверх или вниз. Работа 4-тактного мотора состоит из:

• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска.

У двухтактной силовой установки впуск происходит во время сжатия (первый такт), а рабочий ход совмещен с выпуском отработанных газов (второй такт).

Теперь подробнее о четырехтактном процессе.

В цилиндре находится поршень, который с помощью шатуна крепится к коленвалу. Сверху цилиндра находятся впускные и выпускные клапаны, а также свеча. Внутренний объем всех цилиндров составляет так называемый объем двигателя.

Поршень может находиться в верхней точке цилиндра (верхняя мертвая точка), нижней (нижняя мертвая точка) или перемещаться между ними.

В первом такте открывается впускной клапан и поршень опускается. Таким образом, цилиндр наполняется либо смесью топлива и воздуха, либо только воздухом (для дизельного мотора).

Во втором такте поршень идет вверх, сжимая содержимое и параллельно увеличивая его давление и температуру. В конце такта свеча зажигания создает искру, в результате чего происходит детонация топливной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном же свеча не используется, а топливо подается в последний момент такта, которое возгорается за счет высокого давления и температуры воздуха.

В третьем и основном такте работы мотора высвобождаемая от взрыва энергия двигает поршень вниз. Именно в этот момент создается сила, которая заставляет коленчатый вал вращаться, а от него вращается и маховик двигателя.

На четвертом такте поршень поднимается к верхней мертвой точке при открытом выпускном клапане. При этом удаляются отработанные газы. Далее цикл из четырех тактов повторяется.

Если в двигателе используется несколько цилиндров, движение их поршней управляется газораспределительным механизмом таким образом, чтобы цилиндры одновременно находились на разных тактах. Систем управления газораспределением существует несколько − от механических распредвалов до электронных процессоров.

Все движимые детали обязательно должны охлаждаться и смазываться. Температура в момент детонации достигает нескольких тысяч градусов. Охлаждение, как правило, производится с помощью жидкости, которая отбирает тепло у деталей двигателя. Далее жидкость сама должна охладиться и снова вернуться в мотор. Превышение допустимых температур может привести к практически моментальному разрушению силовой установки.

В легковых автомобилях количество оборотов коленвала может достигать восьми тысяч в минуту. Для минимизации механического износа система смазки должна работать идеально. Поэтому важно следить за уровнем моторного масла и работоспособностью масляного насоса. Системы смазки и охлаждения могут страдать из-за загрязнения, что ведет к сужению или перекрытию каналов движения жидкостей.

Принцип работы двигателя, почему и что может поломаться

Расскажем, как работает двигатель внутреннего сгорания, какие неполадки возникают в работе и как продлить его жизненный цикл

Цель работы двигателя — преобразование бензина в движущую силу. Преобразовывается бензин в движущую силу путем сжигания внутри движка. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания.

Запомните две вещи:

1. Есть разные виды двигателей внутреннего сгорания:

• бензиновый двигатель;
• дизельный;
• дизель с турбонаддувом;
• газовый двигатель.

Различия у них в принципах работы, плюс у каждого свои преимущества и недостатки.

2. Бывают еще двигатели внешнего сгорания. Лучший пример — паровой двигатель парохода. Топливо (уголь, дерево, масло) сгорает вне двигателя, образовывая пар, который и есть движущая сила. Двигатель внутреннего сгорания более эффективен, так как ему нужно меньше топлива на километр пути. К тому же он намного меньше эквивалентного двигателя внешнего сгорания. Это объясняет, почему на улицах сейчас не ездят автомобили с паровыми движками.

Как работает система внутреннего сгорания двигателя

Принцип, лежащий в основе работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания: если вы поместите небольшое количество высокоэнергетического топлива, например бензина, в небольшое замкнутое пространство, и зажжете его, то при сгорании в виде газа высвобождается большое количество энергии. Если создать непрерывный цикл маленьких взрывов, скорость которых будет, например, сто раз в минуту, и пустить получаемую энергию в правильное русло, то получим основу работы двигателя.

Автомобили используют «четырехтактный цикл сгорания» для преобразования бензина в движущую силу четырех колесного автомобиля. Четырехтактный подход также известен как цикл Отто, в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году. К четырем тактам относятся:

• такт впуска;
• такт сжатия;
• такт горения;
• такт выведения продуктов сгорания.

Поршень двигателя в этой истории главный «работяга». Он своеобразно заменяет картофельный снаряд в картофельной пушке. Поршень соединен с коленчатым валом-шатуном. Как только коленчатый вал начинает вращение, происходит эффект «разряда пушки». Рассмотрим цикл сгорания бензина в цилиндре подробнее.

• Поршень находится сверху, затем открывается впускной клапан и поршень опускается, при этом движок набирает полный цилиндр воздуха и бензина. Это такт называется тактом впуска. Для начала работы достаточно смешать воздух с небольшой каплей бензина.
• Затем поршень движется обратно и сжимает смесь воздуха и бензина. Сжатие делает взрыв более мощным.
• Когда поршень достигает верхней точки, свеча испускает искры, чтобы зажечь бензин. В цилиндре происходит взрыв бензинового заряда, что заставляет поршень опуститься вниз.
• Как только поршень достигает дна, открывается выхлопной клапан, и продукты сгорания выводятся из цилиндра через выхлопную трубу.

Теперь двигатель готов к следующему такту и цикл повторяется снова и снова.

Теперь рассмотрим составные части автомобильного мотора, работа которых взаимосвязана. Начнем с цилиндров.

Составные части двигателя

Схема № 1

Основа двигателя – это цилиндр, в котором вверх-вниз двигается поршень. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Это характерно для большинства газонокосилок, но в автомобильных движках цилиндров четыре, шесть и восемь. В многоцилиндровых моторах цилиндры обычно размещаются тремя способами: а) в один ряд; б) однорядно с наклоном от вертикали; в) V-образным способом; г) плоским способом (горизонтально-оппозитный).

У разных способов расположения цилиндров разные преимущества и недостатки с точки зрения гладкости в работе, производственных издержек и характеристик. Эти преимущества и недостатки делают разные способы расположения цилиндров подходящими для разных видов транспорта.

Свечи зажигания

Свечи зажигания дают искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Искра должна вспыхнуть в нужный момент для безотказной работы двигателя. Если движок начинает работать нестабильно, дергается, слышно что «пыхтит» он сильнее чем обычно, вероятно одна из свечей перестала работать, ее нужно заменить.

Клапаны (см. схему №1)

Впускные и выпускные клапаны открываются, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить продукты сгорания. Обратите внимание, оба клапана закрыты в момент сжатия и сгорания топливной смеси, обеспечивая герметичность камеры сгорания.

Поршень

Поршень – это цилиндрический кусок металла, который движется вверх-вниз внутри цилиндра двигателя.

Поршневые кольца

Поршневые кольца обеспечивают герметичность между скользящим внешним краем поршня и внутренней поверхностью цилиндра. У кольца два назначения:

• Во время тактов сжатия и сгорания кольца не дают утечь воздушно-топливной смеси и выхлопным газам из камеры сгорания.
• Кольца не дают моторному маслу попасть в зону сгорания, где оно будет уничтожено.

Если автомобиль начинает «подъедать масло» и приходиться подливать его каждые 1000 километров, значит двигатель автомобиля «устал» и поршневые кольца в нем сильно изношены. Такие кольца пропускают масло в цилиндры, где оно сгорает. По всей видимости, такому двигателю требуется капитальный ремонт.

Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может вращаться в разные стороны и с обоих концов, т.к. и поршень и коленчатый вал находятся в движении.

Коленчатый вал (распределительный вал)

Схема № 2

Круговыми движениями коленчатый вал заставляет поршень двигаться вверх-вниз.

Маслосборник

Маслосборник окружает коленчатый вал и содержит определенное количество масла, которое собирается в нижней его части (в масляном поддоне).

Причины неполадок и перебоев в двигателе

Если автомобиль с утра не заводится

Если машина с утра не заводится, этому есть три основных причины:

• плохая топливная смесь;
• отсутствие сжатия;
• отсутствие искры.

Плохая топливная смесь — недостаток поступающего воздуха или бензина

Плохая топливная смесь поступает в движок в следующих случаях:

• Закончился бензин и в двигатель поступает только воздух. Бензин не воспламеняется, сгорания не происходит.
• Забиты воздухозаборники, и в движок не поступает воздух, который крайне необходим для такта сгорания.
• В топливе содержатся примеси (например, вода в бензобаке), которые препятствуют горению топлива. Меняйте бензоколонку.
• Топливная система подает слишком мало или слишком много топлива в смесь, следовательно, горение не происходит должным образом. Если смеси мало, то слабое воспламенения в цилиндре не может прокрутить цилиндр. Если смеси много, то заливает свечи и они не дают искру.

О «залитых» свечах подробнее: если машина не заводится, а бензонасос не перестает подавать топливо в цилиндры, то бензин не воспламеняется, а наоборот «тушит» свечи зажигания. Свечи с «подмоченной репутацией» нормальной искры для воспламенения смеси не дадут. Если открутив свечу обнаружите, что она «мокрая», сильно пахнет бензином — знайте, свечи «залило». Либо подсушите все 4 свечи, выкрутив их и отнеся в теплое помещение, либо посидите в незаведенной машине с нажатой педалью газа — дроссельная заслонка будет открыта и свечи немного подсохнут от поступающего воздуха.

Отсутствие сжатия

Если топливная смесь не сжимается, так как надо, то и не будет требуемого сгорания для работы машины. Отсутствие сжатия возникает по следующим причинам:

• Поршневые кольца двигателя изношены, поэтому воздушно-топливная смесь просачивается между стенкой цилиндра и поверхностью поршня.
• Один из клапанов неплотно закрывается, из-за чего смесь вытекает.
• В цилиндре есть отверстие.

Часто «дырки» в цилиндре появляются в том месте, где верхушка цилиндра присоединяется к самому цилиндру. Между цилиндром и головкой цилиндра есть тонкая прокладка, которая обеспечивает герметичность конструкции. Если прокладка прохудится, то между головкой цилиндра и самим цилиндром образуются отверстия, через которые образуется утечка смеси.

Отсутствие искры

Искра может быть слабой или вообще отсутствовать в случаях:

• Если свеча зажигания или провод, идущий к ней, изношены, то искра будет слабой.
• Если провод перерезан или отсутствует вообще, если система, посылающая искры вниз по проводу не работает, как нужно, то искры не будет.
• Если искра приходит в цикл слишком рано или слишком поздно, топливо не воспламениться в нужный момент, что повлияет на стабильную работу мотора.

Возможны и другие проблемы с двигателем. Например:

• Если аккумулятор на авто разряжен, то двигатель не сделает ни одного оборота, а автомобиль не заведется.
• Если подшипники, которые позволяют свободно вращаться коленчатому валу, изношены, коленчатый вал не провернется, а двигатель не запустится.
• Если клапаны не будут закрываться или открываться в нужный момент цикла, то работа двигателя будет невозможна.
• Если в автомобиле закончилось масло, поршни не смогут свободно двигаться в цилиндре, и двигатель застопорится.

В исправно — работающем двигателе описанных проблем быть не может. Если они появились, ждите беды.

Если выяснится, что аккумулятор просто разрядился, почитайте, как правильно «прикурить» от другого автомобиля.

Клапанный механизм двигателя и система зажигания

Разберем процессы происходящие в двигателе отдельно. Начнем с клапанного механизма, который состоит из клапанов и механизмов, открывающих и закрывающих проход топливным отходам. Система открытия и закрытия клапанов называется валом. На распределительном валу есть выступы, которые и двигают клапаны вверх и вниз.

Двигатели, в которых вал размещен над клапанами (бывает, что вал размещают внизу), имеют кулачки распредвала, которые регулируют порядок работы цилидров (см. схему №2). Кулачки вала воздействуют на клапаны напрямую или через очень короткие связующие звенья. Эта система настроена так, что клапаны синхронизированы с поршнями. Многие высокоэффективные двигатели имеют по четыре клапана на один цилиндр – два на вход воздуха и два на выход для продуктов сгорания, и такие механизмы требуют два распределительных вала на один блок цилиндров.

Система зажигания создает высоковольтный заряд и передает его на свечи зажигания через провода. Сначала заряд поступает в распределитель, который легко найти под капотом большинства легковых автомобилей. В центр распределителя подключен один провод, а из него выходит четыре, шесть или восемь других бронепроводов, в зависимости от количества цилиндров в двигателе. Эти провода посылают заряд на каждую свечу зажигания. Работа двигателя настроена так, что за один раз только один цилиндр получает заряд от распределителя, что гарантирует максимально плавную работу мотора.

Давайте подумаем, как заводится двигатель, как остывает и как в нем проходит циркуляция воздуха.

Система зажигания двигателя, охлаждения и набора воздуха

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует вокруг цилиндров по специальным проходам, потом для охлаждения, она поступает в радиатор. В редких случаях двигатели автомобиля оснащены воздушной системой. Это делает двигатели легче, но охлаждение при этом менее эффективное. Двигатели с воздушной системой охлаждения, имеют меньший срок службы и меньшую производительность.

Существуют автомобильные двигателя с наддувом. Это когда воздух проходит через воздушные фильтры и попадает прямо в цилиндры. Наддув ставят в атмосферных движках. Для увеличения производительности некоторые двигатели оснащены турбонаддувом. Через турбонаддув воздух, который поступает в двигатель, уже находится под давлением, следовательно, в цилиндр втискивается больше воздушно-топливной смеси. За счет турбонаддува увеличивается мощь движка.

Повышение производительности автомобиля – это круто, но что же происходит, когда вы проворачиваете ключ в замке зажигания и запускаете автомобиль? Система зажигания состоит из электромотора, или стартера, и соленоида (реле стартера). Когда поворачивается ключ в замке зажигания, стартер вращает двигатель на несколько оборотов, чтобы начался процесс сгорания топлива. Чем мощнее мотор, тем сильнее нужен аккумулятор, чтобы дать ему толчок. Так как запуск двигателя требует много энергии, сотни ампер должны поступить в стартер для его запуска. Соленоид или реле стартера, это тот самый переключатель, который справляется с таким мощным потоком электричества. Когда вы проворачиваете ключ зажигания, соленоид активируется и запускает стартер.

Разберем подсистемы автомобильного мотора, отвечающие за то, что поступает в движок (масло, бензин) и за то, что из него выходит (выхлопные газы).

Смазочные жидкости двигателя, топливная, выхлопная и электрические системы

Каким образом бензин приводит в действие цилиндры? Топливная система двигателя выкачивает бензин из бензобака и смешивает его с воздухом так, чтобы в цилиндр поступила правильная воздушно-бензиновая смесь. Топливо подается тремя распространенными способами: смесеобразованием, впрыском через топливный порт и прямым впрыском.

При смесеобразовании карбюратор добавляет бензин в воздух, как только воздух попадает в двигатель.

В инжекторном движке топливо впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо через впускной клапан (впрыск через топливный порт), либо напрямую в цилиндр. Называется «прямой впрыск».

Масло также играет важную роль в двигателе. Смазочная система не допускает трения жестких стальных частей друг об друга — запчасти не изнашиваются, стальная стружка внутри двигателя не летает. Поршни и подшипники – позволяющие свободно вращаться коленчатому и распределительному валу – основные части, требующие смазки в системе. В большинстве автомобилей, масло засасывается через масляный насос из маслосборника, проходит через фильтр, чтобы очиститься от песка и выработки механизмов мотора, затем, под высоким давлением впрыскивается в подшипники и на стенки цилиндра. Затем масло стекает в маслосборник, и цикл повторяется снова.

Теперь вы знаете больше о том, что поступает в двигатель автомобиля. Но давайте поговорим и том, что выходит из него. Выхлопная система крайне проста и состоит из выхлопной трубы и глушителя. Если бы не было глушителя, в салоне автомобиля были бы слышны все мини-взрывы, происходящие в двигателе. Глушитель гасит звук, а выхлопная труба выводит продукты сгорания из автомобиля.

Электрическая система автомобиля, запускающая машину

Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора переменного тока. Генератор переменного тока подключен проводами к двигателю и вырабатывает электроэнергию, необходимую для подзарядки аккумулятора. В незаведенной машине при повороте ключа зажигания за питание всех систем отвечает аккумулятор. В заведенной — генератор. Аккумулятор нужен только, чтобы запустить электрическую систему машины, дальше в работу вступает генератор, который вырабатывает энергию за счет работы двигателя. Аккумулятор в это время заряжается от генератора и «отдыхает». Подробнее об аккумуляторах здесь.

Как увеличить производительность двигателя и улучшить его работу

Любой двигатель можно заставить работать лучше. Работа автопроизводителей над увеличением мощности движка и одновременным уменьшением расхода топлива, не прекращается ни на секунду.

Увеличение объема двигателя. Чем больше объем двигателя, тем больше его мощность, т.к. за каждый оборот двигатель сжигает больше топлива. Увеличение объема двигателя происходит за счет увеличения либо объема цилиндров, либо их количества. Сейчас 12 цилиндров – это предел.

Увеличение степени сжатия. До определенного момента, увеличение степени сжатия смеси увеличивает получаемую энергию. Однако, чем больше сжимается воздушно-топливная смесь, тем выше вероятность того, что она воспламенится раньше, чем свеча зажигания даст искру. Чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность преждевременного воспламенения. Поэтому высокопроизводительные автомобили нужно заправлять высокооктановым бензином, так как двигатели таких машин используют очень высокий коэффициент сжатия для получения большей мощности.

Большее наполнение цилиндра. Если в цилиндр втиснуть больше воздуха и топлива, то на выходе получается больше энергии. Турбонаддувы и наддувы нагнетают давление воздуха и эффективно втискивают его в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха. Сжатие воздуха повышает его температуру. Тем не менее, хотелось бы иметь как можно более холодный воздух в цилиндре, т.к. чем выше температура воздуха, тем больше он расширяется при горении. Поэтому многие системы турбонаддува и наддува имеют интеркулер. Интеркулер – это радиатор, через который проходит сжатый воздух и охлаждается, прежде чем попасть в цилиндр.

Сделать меньшим вес деталей. Чем легче запчасти двигателя, тем лучше он работает. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он тратит энергию на остановку. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Двигатель из углеродного волокна еще не придумали, но как делают этот материал, читайте тут на Zap-Online.ru.

Впрыск топлива. Система впрыска очень точно дозирует топливо поступающее в каждый цилиндр, повышая производительность двигателя и экономя топливо.

Теперь вы знаете, как работает двигатель автомобиля, а также причины его основных неполадок и перебоев. Если остались вопросы или есть замечания по изложенному материалу, добро пожаловать в комментарии.

Toyota собирается расширять производство автомобилей с водородным двигателем | Новости из Германии о событиях в мире | DW

Японский автопроизводитель Toyota собирается расширить выпуск машин с водородным двигателем. В компании полагают, что в перспективе оснащать такими моторами можно будет не только автомобили класса люкс, но и компактные модели. Об этом сообщил немецкой газете Welt am Sonntag пресс-секретарь концерна Toyota Хисаши Накаи. Материал будет опубликован в воскресенье, 24 марта.

В то же время при попытке найти замену классическому двигателю, сжигающему бензин или дизельное топливо, немецкие автопроизводители VW, BMW и Daimler договорились сконцентрироваться на создании электромобилей.

«В ближайшем будущем это будет лучшей и самой эффективной возможностью снизить выбросы в атмосферу углекислого газа», — прокомментировал этот решение глава концерна VW Герберт Дис (Herbert Diess).

Преимущества водородного двигателя

Однако японцы решили пойти иным путем и сделать ставку на термоэлектрический генератор, самым распространенным видом которого является водородный двигатель.

«Мы относимся с пониманием к тому, что кто-то, возможно, хочет сконцентрироваться только на одной технологии», — отметил представитель концерна Хисаши Накаи. — Однако считаем, что нам нужно и то, и другое — электробатарея и термоэлектрический генератор».

Главные преимущества водородного двигателя состоят в том, что он работает бесшумно и не производит вредных выбросов в атмосферу. Автомобиль Toyota Mirai, уже продающийся и в России, стал первой в мире автомоделью с водородным двигателем в серийном производстве. Сегодня автомобили с водородными двигателями выпускают и другие производители, такие как Hyundai.  

Принцип работы водородного двигателя

Принцип работы водородного двигателя состоит в следующем. Углеродные топливные баки автомобиля заправляются сжатым водородом. Потом через передний воздухозаборник поступает необходимый для работы двигателя воздух.

В результате химической реакции при взаимодействии водорода и кислорода из поступившего воздуха вырабатывается электроэнергия. При нажатии на педаль газа образовавшееся в результате реакции электричество приводит в действие электромотор, и автомобиль начинает движение.

Единственный побочный продукт этого процесса — вода, которая не наносит вреда окружающей среде, указывается на сайте японского автопроизводителя.

Компактные автомобили с водородным двигателем

До сих пор водородный двигатель не смог найти широкого применения в автостроении. Тем не менее специалисты Toyota полагают, что по мере проникновения таких машин на рынок их производственные расходы сократятся на столько, что автомобили с водородным двигателем станут рентабельными не только в среднем и премиум-классе и среди компактных автомобилей.

«Даже если на это потребуется время, в перспективе будут производиться и компактные автомобили с термоэлектрическими генераторами», — подчеркнул Накаи.

______________

Подписывайтесь на новости DW в | Twitter | Youtube | или установите приложение DW для | iOS | Android

Смотрите также:

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Скромная доля электромобилей на рынке Германии

  Почти 17 200 электромобилей было продано в Германии в первом полугодии 2018 года — и еще 16 700 машин с гибридным приводом. Это хотя и означает рост по сравнению с аналогичным периодом прошлого года на 51%, но в сравнении с продажами новых бензиновых и дизельных машин составляет лишь 1,8%. Ничтожно мало — по сравнению с почти 40% в Норвегии, являющейся мировым лидером по этому показателю.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Отставание по электромобильности

  Причин отставания две. Немецкий автопром слишком долго не верил в приход новой эры электромобильности, делая ставку на двигатели внутреннего сгорания, в производстве которых немцы были в числе мировых лидеров. В итоге, многие электромобили сегодня существуют в основном на бумаге (см. фото). Другая причина — предоставление властями льгот покупателям электромобилей началось в ФРГ лишь недавно.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Перелом с сентября 2018 года?

  Но сентябрь 2018 года может стать поворотным моментом. Прежде всего благодаря презентации электрического внедорожника e-tron. Это первая модель Audi, работающая полностью на электромоторе — и, как признают в самой компании-производителе, ее первая «вызревшая» серийная модель электромобиля. Поставки первым покупателям начнутся уже в конце 2018 года, а зарезервировать машину можно уже сейчас.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  E-tron на троне?

  Презентация Audi e-tron состоялась 17 сентября в США, что можно истолковать как готовность потягаться силами с мировым лидером в производстве элитных электромобилей, американской компанией Tesla. Так, e-tron будет иметь запас хода в 400 км, что сравнимо с Model 3 от Tesla.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Volkswagen пока не впечатляет

  У электромобилей других марок, которые, как и Audi, принадлежат концерну Volkswagen, цифры менее впечатляющие. Так, под брендом Volkswagen концерн сейчас продает клиентам только 2 электрические модели — E-Golf (с начала 2014 года) и E-Up (с конца 2013). Технические характеристики таковы: запас хода у E-Golf — 300 км (и это по старым, менее экологичным нормам), у E-Up — 160 км.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Будущее называется I.D.

  В этом году премьер электромобилей от VW не ожидается. Концерн сейчас перестраивает свой завод в немецком Цвикау, где в 2019 году начнется производство совершенно новой линейки электромобилей под общим брендом I.D. Среди прочего — и изображенного на фото микроавтобуса I.D. Buzz.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Другое будущее под названием EQC

  Пытаются наверстать упущенное и в концерне Daimler. Сайт автопроизводителя, оттенив прошлые эксперименты с электромобильностью, уже вовсю рекламирует новую линейку электромобилей марки Mercedes — EQC. Но в серию первая машина EQC — внедорожник — выйдет в середине 2019 года. Следом за внедорожником компания обещает полную линейку на новой технологии, от компакт-класса до премиум-сегмента.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Smart только электрический

  А вот принадлежащая Daimler марка Smart будет полностью переориентирована на электромобильность. С 2020 года машины Smart будут продаваться во всей Западной Европе только с электрическим двигателем. А в США, Канаде и Норвегии от бензиновых Smart отказались еще 2017 году.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  BMW удивит в 2020 году

  BMW уделяла внимание электромобильности больше других немецких автопроизводителей — так что уже имеет в активе две серийные модели машин с электрическими двигателями: i3 (на фото) и i8. Но с запасом хода в 200 км (i3) и у баварских автопроизводителей есть куда расти — поэтому с 2020 года BMW обещает вывести на рынок новые серийные модели электромобилей.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Porsche нужно еще время

  Миллиарды евро инвестирует сейчас в разработки и другая дочерняя фирма Volkswagen — Porsche. Полностью электрическая модель этого бренда ожидается в 2020 году. Предварительное название модели — Taycan.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Opel ждут перемены

  Поклонники выпускающейся в ФРГ марки Opel могли уже с 2012 года купить электромобиль Ampera. Но на самом деле он производился в США. Поэтому после приобретения компании Opel в 2017 году французским концерном PSA новый владелец объявил о планах по выпуску новых электромобилей: в 2020 году на рынок должна выйти новая Corsa с электрическим приводом, а к 2022 — еще четыре модели электромобилей.

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Стартапы в эру электромобильности

  Перспективы электромобильности увлекли не только гигантов немецкого автопрома, но и небольшие стартапы. Например, ахенская фирма e.GO Mobile AG, созданная всего лишь в 2015 году, уже к концу 2018 года собирается выпустить на рынок свою первую серийную модель e.GO Life (на фото).

• Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

  Почтальон приезжает на электромобиле

  А немецкая почта — Deutsche Post, так и не найдя в 2014 года ни одного автопроизводителя, готового поставить небольшие автофургоны для развоза почты, сама приобрела никому не известную тогда фирму StreetScooter. Фирма прекрасно справилась с заданием, и сейчас по дорогам Германии разъезжает уже более 6 тысяч выпущенных ею желтых электромобилей.

  Автор: Инза Вреде, Павел Лось

Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

Автомобили с водородными двигателями называют главными конкурентами электрокаров. Но у технологии пока что немало минусов, и, например, основатель Tesla Илон Маск называет ее «тупой и бесполезной». Прав он или нет?

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Toyota Mirai 2016 года выпуска

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

Схема работы водородного двигателя

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Как работает водородный двигатель внутри Toyota Mirai

Где применяют водородное топливо?

• В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
• В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
• В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
• В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
• На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
• Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
• В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
• В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

• Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
• Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
• Бесшумная работа двигателя;
• Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
• Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

• Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
• Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
• Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
• Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

ДВИГАТЕЛЬ

101 ЧАСТЬ 1: Основы работы с двигателем для чайников

ЗАВИСИМО ЛИ ВЫ, ПРИВЫКАЛИСЬ к острым ощущениям и скорости быстрой езды, , но не понимаете первой вещи о том, что на самом деле происходит под капотом? Хотите узнать больше о том, что происходит, не посещая Auto Shop 101? Вас пугает техник из местного производственного цеха, потому что он всегда пытается продать вам мигающую жидкость, подшипники глушителя и другие детали, о существовании которых вы даже не уверены? Если вы ответили «да» на любой из этих вопросов, вам следует начать именно с этого.Мы расскажем вам все о шумном куске металла, прикрепленного к вашим колесам, и немного о том, что заставляет его двигаться вперед.

Текст Майка Кодзимы и Арнольда Эухенио // Фотографии и иллюстрации сотрудников DSPORT

ДСПОРТ Выпуск № 148

---

Знание — сила

Чтобы полностью понять, как работают новейшие скоростные детали, вам сначала нужно понять, как работает двигатель. Большинство известных нам автомобилей приводится в действие так называемым 4-тактным двигателем.4-тактный — это четыре такта в энергетическом цикле; такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Мы рассмотрим их более подробно в разделе «ДВИГАТЕЛЬ 101, ЧАСТЬ 2». На данный момент вам нужно знать, что четырехтактный цикл объясняет, как смесь бензина и воздуха может быть воспламенена, сожжена и плавно преобразована в полезную мощность, чтобы сбросить вас на четверть мили, по трассе или просто доставить вас к Работа.

Двигатель состоит из нескольких основных компонентов; блок, кривошип, шатуны, поршни, головку (или головки), клапаны, кулачки, впускную и выпускную системы и систему зажигания.Эти части работают вместе, чтобы использовать химическую энергию бензина, преобразовывая множество мелких и быстрых процессов сгорания в вращательное движение, которое в конечном итоге раскручивает ваши колеса и приводит в движение ваш автомобиль.

Block Hole, Сын

Блок — это основная часть двигателя, которая содержит возвратно-поступательные компоненты, которые используют энергию бензина. Если вы заглянете под капот, то увидите, что в центре моторного отсека находится большой кусок металла, к которому, кажется, прикреплена целая куча другого металла, проводов и трубок.

Блок имеет круглые отверстия, в которых поршни скользят вверх и вниз. Каждое отверстие называется «расточкой цилиндра». Поскольку отверстие цилиндра или «цилиндр» имеет один поршень, общее количество цилиндров в блоке равно количеству поршней; четырехцилиндровый двигатель имеет четыре отверстия и четыре поршня, шестицилиндровый двигатель будет иметь шесть отверстий и шесть поршней и так далее. Головка блока цилиндров называется головкой, потому что она находится на верхней части блока, закрывая цилиндры и поршни. Некоторые двигатели имеют цилиндры, расположенные горизонтально напротив друг друга или имеющие V-образную конфигурацию.В результате есть две головки, закрывающие участки на блоке с открытыми поршнями. На данный момент нам просто нужно знать, что головка цилиндра, или, для краткости, головка просто сидит на верхней части блока и покрывает каждый из цилиндров, в которых есть поршни.

Блок также имеет несколько залитых в него проходов для жидкости. Некоторые из них используются для направления охлаждающей жидкости, называемой «охлаждающей жидкостью», вокруг цилиндров для поддержания температуры двигателя и предотвращения перегрева. Другие каналы направляют моторное масло к движущимся частям для смазки и защиты от трения, снижающего мощность.Поскольку блок должен выдерживать огромное давление в цилиндре, производители для прочности отливают его из железа. Другие производители отливают легкие алюминиевые блоки для снижения веса. В алюминиевых блоках используется гильза цилиндра из стального сплава или отверстия со специальным покрытием, чтобы они имели более твердую поверхность и обеспечивали увеличенный срок службы.

Ротационная станция

Поршни перемещаются вверх и вниз в цилиндрах блока, поскольку в цилиндре воспламеняется смесь топлива и воздуха.Последующее сгорание быстро расширяется и толкает поршень вниз по длине отверстия цилиндра, от головки цилиндра, и с большим давлением. Эта мощность, производимая в одном цилиндре, умножается, потому что события сгорания повторяются в каждом из цилиндров. Это основная предпосылка того, как работает двигатель.

Каждый поршень снабжен металлическими кольцами с открытым концом, которые называются просто «кольцами». Это тонкие, круглые, упругие металлические детали, которые входят в канавки вокруг контактных площадок колец в верхней части поршней.Кольца действуют как уплотнение, которое удерживает давление в цилиндре от сгоревшего воздуха и топливной смеси между головкой и верхней частью цилиндра, гарантируя, что давление толкает поршень вниз, а не проталкивает его мимо. Поршневые кольца также соскребают масло со стенок цилиндра, чтобы все масло в вашем двигателе не сгорело во время сгорания. Существует также гофрированное кольцо, известное как масляное кольцо, которое позволяет маслу смазывать стенки цилиндра, чтобы поршень, кольца и цилиндры не изнашивались преждевременно.Если бы у ваших поршней не было колец или колец, которые не очень хорошо уплотнялись, сгорание не смогло бы толкнуть поршень вниз с большой силой, и ваша машина не выдала бы никакой мощности, если бы она вообще работала. Кроме того, если бы кольца не могли соскрести масло со стенок цилиндра, в вашем двигателе в конечном итоге закончилось бы масло, оно заклинило и образовало бы огромное количество неприятного черного дыма от горящего масла.

Поршни и штоки

После того, как блок очищен, обмерен и обработан, можно установить коленчатый вал, и набор поршней и шатунов заполнит отверстия.

Поршни прикреплены к металлической детали, называемой шатуном. Задача шатуна — передавать силу давления, толкающего поршень по отверстию цилиндра, на коленчатый вал или «кривошип». Обеспечивая связь между поршнем и кривошипом, понятно, как шатуны получили свое название.

Шатун соединен с поршнем трубкой, называемой пальцем. Штифт для запястья проходит через отверстие в поршне и отверстие на меньшей стороне шатуна; эта область называется малым концом шатуна.Большой конец штока — это область, которая соединяется с кривошипом. Большой конец стержня имеет съемную секцию, называемую торцевой крышкой или крышкой, которая позволяет прикрепить его к кривошипу.

Поверхность, на которой шатун поворачивается вокруг пальца на запястье, называется шейкой пальца на запястье. Область на кривошипе, где шатун соединяется и вращается вокруг, называется шейкой шатуна коленчатого вала. Цапфы коленчатого вала больше, чем шейки наручных пальцев, потому что шейка кривошипа постоянно вращается с высокой скоростью, в отличие от простого возвратно-поступательного качающегося движения на конце шатуна на запястье.Это высокоскоростное вращение требует большей площади поверхности, чтобы предотвратить повреждение штока и кривошипа трением. Большой конец штока плавно вращается на шейке кривошипа на масляной пленке под давлением, которая покрывает подшипник скольжения из мягкого металла. На большинстве двигателей на малом конце штока имеется бронзовая втулка для пальца кисти, который питается за счет смазки разбрызгиванием. На некоторых двигателях на запястье подается масло, соскребаемое кольцами со стенок цилиндра, через канал из канавки для масляного кольца, называемой масленкой для пальца.Это редко, но бывают случаи, когда на штифт запястья подается масло под давлением из подшипника штока из отверстия, просверленного по всей длине штока от большого конца штока.

В этом блоке Honda серии B вместо отверстий основного цилиндра используются гильзы из ковкого чугуна для увеличения прочности и соответствия условиям применения с высокой мощностью.

Кривошип Янкерс

Рукоятка двигателя очень похожа на кривошип велосипеда. Сила вращения педалей вверх и вниз точно такая же, как сила движения поршней вверх и вниз по каналу цилиндра.В автомобильном двигателе вместо энергии ваших ног, нажимающих на педали для создания силы, энергия сгорания в цилиндре и давление, действующее на поршень, создают энергию. Если вы посмотрите на изображение, вы увидите, что кривошипная рукоятка имеет смещение, точно так же, как и рукоятка велосипеда, поэтому штоки и поршни выполняют ту же функцию, что и ваши ноги. На велосипеде, когда вы крутите педали вниз, ваш велосипед идет вперед, а смещенный бросок идет вверх с другой стороны. Точно так же, когда один поршень толкается вниз в результате сгорания воздуха / топлива, он поворачивает кривошип и толкает другой поршень вверх, готовый к следующему сгоранию.Это то, что заставляет вашу машину двигаться вперед. Коленчатый вал прикреплен к блоку металлическими кусками, называемыми главными крышками. Кривошип фактически зажат на блоке, а не прикреплен, с помощью дополнительных подшипников скольжения (называемых коренными подшипниками), которые помогают смазывать шейки кривошипа. В главных шейках также есть отверстия, которые позволяют маслу под давлением из масляной системы двигателя смазывать шейку и подшипники.

Клапаны: вход и выход

В головке блока цилиндров также находятся впускной и выпускной клапаны.Впускной и выпускной клапаны представляют собой металлические детали, напоминающие тройники для гольфа. Клапаны действуют как дверные проемы для входящего воздуха и топлива и выходящих выхлопных газов соответственно. Во время 4-тактного процесса впускные клапаны открываются, пропуская топливно-воздушную смесь в камеру сгорания, затем закрываются, когда поршень поднимается для сжатия смеси. После того, как смесь воспламенилась и сгорела, поршень вдавливается в его отверстие. Когда поршень поднимается обратно, выпускные клапаны открываются, чтобы выпустить сгоревшие газы, а затем закрываются, готовясь к следующему витку цикла двигателя.

Для открытия клапанов в двигателе есть металлические стержни, называемые распределительными валами, которые имеют специальные выступы (выступы), используемые для открытия клапанов. Кулачки вращаются с помощью ремня или цепи, которая соединяет вращающийся кривошип с кулачковыми шестернями; это то, что называется ремнем ГРМ или цепью ГРМ. Некоторые кулачки распределительного вала нажимают непосредственно на клапаны, чтобы открыть их, но большинство двигателей уличных автомобилей работают косвенно через коромысло. Коромысло — это, по сути, миниатюрные качели; один конец коромысла толкается вверх выступом распределительного вала, что заставляет другой конец надавить на наконечник клапана, чтобы открыть клапан.Пружины клапанов — это буквально пружины, прикрепленные к клапанам, которые помогают удерживать их закрытыми, когда они должны быть закрыты.

Голова Honcho

Как упоминалось ранее, головка блока цилиндров представляет собой большой кусок металла, который прикрепляется к верхней части блока и закрывает цилиндры, в которых происходит сгорание. Головка, обычно изготовленная из алюминия, также содержит свечи зажигания, клапаны и остальную часть клапанного механизма (пружины клапанов, фиксаторы, распределительные валы).

Головка (головки) должны быть затянуты вниз к блоку, чтобы сдерживать быстрое расширение воспламененной воздушно-топливной смеси без деформации, отделения или полного сдувания верхней части блока.Когда головка прижимается к блоку, она создает область наверху каждого цилиндра, где энергия сгорания высвобождается и фокусируется на поршне. Эта зона называется камерой сгорания. Если вы посмотрите на сторону головки цилиндра, которая крепится болтами к блоку, вы увидите камеры сгорания как пространства в головке, которые совпадают с вершинами отверстий цилиндров. В каждой камере видны кончик свечи зажигания и плоские части клапанов. Именно в этой камере сгорания свеча зажигания создает электрическую дугу, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Головка также имеет встроенные в нее проходы, которые позволяют охлаждающей жидкости или маслу (в зависимости от типа прохода) циркулировать через головку, помогая ей сохранять охлаждение и смазку. Между головкой и блоком вы найдете кусок металла или композитного материала, в котором есть области, вырезанные для каждого отверстия и каждого прохода, идущего от блока к головке. Этот зажатый кусок называется прокладкой головки блока цилиндров.

Сумасшедший поезд

Большинство современных двигателей имеют клапанный механизм с двумя верхними распредвалами (DOHC), что означает, что впускные и выпускные клапаны имеют собственные распредвалы.Преимущество наличия отдельных распределительных валов заключается в том, что каждый кулачок может быть размещен очень близко к клапану, что позволяет кулачкам работать либо непосредственно на клапанах, либо через очень маленький коромысел. Это снижает инерционную массу клапанного механизма до минимума, что еще больше способствует работе на высоких оборотах. Почти во всех современных высокопроизводительных двигателях используются клапанные механизмы DOHC, чтобы максимально увеличить доступную мощность при высоких оборотах. Mitsubishi 4B11, установленный в EVO X, и Mazda MZR 2.3 DISI, найденный в MAZDASPEED3, являются яркими примерами современных высокопроизводительных двигателей DOHC.

Как работает автомобильный двигатель

Я никогда не был автолюбителем. Мне просто не было никакого интереса копаться под капотом, чтобы понять, как работает моя машина. За исключением замены воздушных фильтров или замены масла время от времени, если у меня когда-либо возникала проблема с моей машиной, я просто отнес ее к механику, и когда он вышел, чтобы объяснить, что случилось, я вежливо кивнул и притворился. как будто я знал, о чем он говорил.

Но в последнее время мне не терпелось изучить основы работы автомобилей.Я не планирую становиться полноценной обезьяной, но я хочу иметь базовое представление о том, как все в моей машине действительно работает. Как минимум, эти знания позволят мне понять, о чем механик говорит в следующий раз, когда я сяду в машину. Кроме того, мне кажется, что мужчина должен уметь понимать основы технологии, которую он использует. ежедневно. Что касается этого веб-сайта, я знаю, как работают кодирование и SEO; пора мне изучить более конкретные вещи в моем мире, например, что находится под капотом моей машины.

Я полагаю, что есть и другие взрослые мужчины, похожие на меня — люди, которые не занимаются машинами, но им немного интересно, как работают их машины. Так что я планирую поделиться тем, что я узнал в ходе собственного исследования, и время от времени возьмусь за серию статей, которые мы назовем Gearhead 101. Цель состоит в том, чтобы объяснить самые основы того, как работают различные части в автомобиле, и предоставить ресурсы о том, где вы можете узнайте больше самостоятельно.

Итак, без лишних слов, мы начнем наш первый урок Gearhead 101 с объяснения всех тонкостей сердца автомобиля: двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания называется «двигателем внутреннего сгорания», потому что топливо и воздух сгорают внутри двигателя , чтобы создать энергию для движения поршней, которые, в свою очередь, приводят в движение автомобиль (мы подробно покажем вам, как это происходит ниже. ).

Сравните это с двигателем внешнего сгорания, где топливо сгорает за пределами двигателя, и энергия, создаваемая этим сгоранием, является его движущей силой. Паровые двигатели — лучший тому пример.Уголь сжигается за пределами двигателя, который нагревает воду для производства пара, который затем приводит в действие двигатель.

Большинство людей думают, что в мире механизированного движения паровые двигатели внешнего сгорания пришли раньше, чем двигатели внутреннего сгорания. Реальность такова, что двигатель внутреннего сгорания был первым. (Да, древние греки возились с паровыми двигателями, но из их экспериментов ничего практического не вышло.)

В 16 годах изобретатели создали двигатель внутреннего сгорания, используя порох в качестве топлива для движения поршней.На самом деле, их двигал не порох. Принцип работы этого раннего двигателя внутреннего сгорания заключался в том, что вы вставляли поршень до верхней части цилиндра, а затем зажигали порох под поршнем. После взрыва образовался вакуум, который засосал поршень в цилиндр. Поскольку этот двигатель полагался на изменения давления воздуха для перемещения поршня, они назвали его атмосферным двигателем. Это было не очень эффективно. К 17 ^– годам паровые двигатели были многообещающими, поэтому от двигателя внутреннего сгорания отказались.

Только в 1860 году был изобретен надежный, работающий двигатель внутреннего сгорания. Бельгийский парень по имени Жан Жозеф Этьен Ленуар запатентовал двигатель, который впрыскивал природный газ в цилиндр, который впоследствии воспламенялся постоянным пламенем рядом с цилиндром. Он работал аналогично пороховому атмосферному двигателю, но не слишком эффективно.

Основываясь на этой работе, в 1864 году два немецких инженера по имени Николаус Август Отто и Ойген Ланген основали компанию, которая производила двигатели, аналогичные модели Ленуара.Отто отказался от управления компанией и начал работать над конструкцией двигателя, над которым он играл с 1861 года. Его конструкция привела к тому, что мы теперь знаем как четырехтактный двигатель, и базовая конструкция двигателя до сих пор используется в автомобилях.

Анатомия автомобильного двигателя

Двигатель V-6

Я покажу вам, как здесь работает четырехтактный двигатель, но прежде чем я это сделаю, я подумал, что было бы полезно пройтись по различным частям двигателя, чтобы вы имели представление о том, что делает, что в четырехтактный процесс.В этих объяснениях используется терминология, основанная на других терминах из списка, поэтому не беспокойтесь, если вы сначала запутаетесь. Прочтите все, чтобы получить общее представление, а затем прочтите еще раз, чтобы иметь общее представление о каждой части, о которой идет речь.

Блок цилиндров (блок цилиндров)

Блок цилиндров — это основа двигателя. Большинство блоков цилиндров отлиты из алюминиевого сплава, но некоторые производители по-прежнему используют железо.Блок двигателя также называют блоком цилиндров из-за большого отверстия или трубок, называемых цилиндрами, которые залиты в интегрированную конструкцию. В цилиндре поршни двигателя скользят вверх и вниз. Чем больше цилиндров в двигателе, тем он мощнее. Помимо цилиндров, в блок встроены другие каналы и каналы, которые позволяют маслу и охлаждающей жидкости течь к различным частям двигателя.

Почему двигатель называется «V6» или «V8»?

Отличный вопрос! Это связано с формой и количеством цилиндров в двигателе.В четырехцилиндровых двигателях цилиндры обычно устанавливаются по прямой линии над коленчатым валом. Эта компоновка двигателя называется рядным двигателем .

Еще одна четырехцилиндровая компоновка называется «плоская четверка». Здесь цилиндры расположены горизонтально двумя рядами, коленчатый вал идет посередине.

Когда двигатель имеет более четырех цилиндров, они делятся на два ряда цилиндров — по три (или более) цилиндра на каждую сторону. Разделение цилиндров на два ряда делает двигатель похожим на букву V.”V-образный двигатель с шестью цилиндрами = двигатель V6. V-образный двигатель с восемью цилиндрами = V8 — по четыре в каждом ряду цилиндров.

Камера сгорания

В камере сгорания двигателя происходит волшебство. Здесь топливо, воздух, давление и электричество объединяются, чтобы создать небольшой взрыв, который перемещает поршни автомобиля вверх и вниз, создавая таким образом силу для движения автомобиля. Камера сгорания состоит из цилиндра, поршня и головки блока цилиндров.Цилиндр действует как стенка камеры сгорания, верхняя часть поршня действует как дно камеры сгорания, а головка цилиндра служит потолком камеры сгорания.

Головка цилиндра

Головка блока цилиндров представляет собой кусок металла, который находится над цилиндрами двигателя. В головке блока цилиндров отлиты небольшие закругленные углубления для создания пространства в верхней части камеры сгорания. Прокладка головки герметично закрывает стык между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров.Впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки (эти детали будут объяснены позже) также установлены на головке блока цилиндров.

Поршень

Поршни перемещаются вверх и вниз по цилиндру. Они похожи на перевернутые суповые банки. Когда топливо воспламеняется в камере сгорания, сила толкает поршень вниз, который, в свою очередь, перемещает коленчатый вал (см. Ниже). Поршень прикрепляется к коленчатому валу через шатун, он же шатун. Он соединяется с шатуном через поршневой палец, а шатун соединяется с коленчатым валом через шатунный подшипник.

На верхней части поршня вы найдете три или четыре канавки, отлитые в металле. Внутри канавок вставлены поршневые кольца . Поршневые кольца — это часть, которая фактически касается стенок цилиндра. Они сделаны из железа и бывают двух видов: компрессионные кольца и масляные кольца. Компрессионные кольца — это верхние кольца, они прижимаются наружу к стенкам цилиндра, обеспечивая прочное уплотнение камеры сгорания. Масляное кольцо — это нижнее кольцо на поршне, которое предотвращает просачивание масла из картера в камеру сгорания.Он также вытирает излишки масла со стенок цилиндров и обратно в картер.

Коленчатый вал

Коленчатый вал — это то, что преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение, которое позволяет автомобилю двигаться. Коленчатый вал обычно входит продольно в блок цилиндров в нижней части. Он простирается от одного конца блока двигателя до другого. В передней части двигателя коленчатый вал соединяется с резиновыми ремнями, которые соединяются с распределительным валом и передают мощность на другие части автомобиля; в задней части двигателя распределительный вал соединяется с трансмиссией, которая передает мощность на колеса.На каждом конце коленчатого вала вы найдете сальники или «уплотнительные кольца», которые предотвращают утечку масла из двигателя.

Коленчатый вал находится в так называемом картере двигателя. Картер находится под блоком цилиндров. Картер защищает коленчатый вал и шатуны от посторонних предметов. Область в нижней части картера называется масляным поддоном, и именно здесь хранится масло вашего двигателя. Внутри масляного поддона вы найдете масляный насос, который прокачивает масло через фильтр, а затем это масло разбрызгивается на коленчатый вал, шатунные подшипники и стенки цилиндра, чтобы обеспечить смазку для движения поршня.Масло в конечном итоге стекает обратно в масляный поддон, чтобы снова начать процесс.

Вдоль коленчатого вала вы найдете уравновешивающие выступы, которые действуют как противовесы, чтобы уравновесить коленчатый вал и предотвратить повреждение двигателя из-за колебаний, возникающих при вращении коленчатого вала.

Также вдоль коленчатого вала находятся коренные подшипники. Коренные подшипники обеспечивают гладкую поверхность между коленчатым валом и блоком цилиндров для вращения коленчатого вала.

Распредвал

Распределительный вал — это мозг двигателя.Он работает вместе с коленчатым валом через ремень ГРМ, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в нужное время для оптимальной работы двигателя. Распределительный вал использует овальные выступы, которые проходят поперек него, чтобы контролировать время открытия и закрытия клапанов.

Большинство распределительных валов проходят через верхнюю часть блока цилиндров непосредственно над коленчатым валом. В рядных двигателях один распределительный вал управляет как впускным, так и выпускным клапанами. На V-образных двигателях используются два отдельных распредвала.Один управляет клапанами на одной стороне V, а другой — клапанами на противоположной стороне. Некоторые V-образные двигатели (например, тот, что на нашей иллюстрации) будут иметь даже два распределительных вала на ряд цилиндров. Один распределительный вал управляет одной стороной клапанов, а другой распределительный вал — другой стороной.

Система синхронизации

Как упоминалось выше, распределительный и коленчатый валы координируют свое движение через ремень или цепь ГРМ. Цепь газораспределительного механизма удерживает коленчатый вал и распределительный вал в одном и том же положении относительно друг друга все время во время работы двигателя.Если распредвал и коленчатый вал по какой-либо причине рассинхронизируются (например, цепь ГРМ пропускает зубчатый венец), двигатель не будет работать.

Клапанный

Клапанный механизм — это механическая система, которая установлена ​​на головке блока цилиндров и управляет работой клапанов. Клапанный механизм состоит из клапанов, коромысел, толкателей и подъемников.

Клапаны

Клапаны бывают двух типов: впускные и выпускные.Впускные клапаны подают смесь воздуха и топлива в камеру сгорания, чтобы создать сгорание для питания двигателя. Выпускные клапаны позволяют выхлопным газам, образовавшимся после сгорания, выходить из камеры сгорания.

Автомобили обычно имеют один впускной клапан и один выпускной клапан на цилиндр. Большинство высокопроизводительных автомобилей (Ягуары, Мазерати и др.) Имеют четыре клапана на цилиндр (два впускных, два выпускных). Хотя Honda не считается «высокопроизводительным» брендом, она также использует в своих автомобилях четыре клапана на цилиндр.Есть даже двигатели с тремя клапанами на цилиндр — двумя впускными клапанами, одним выпускным клапаном. Многоклапанные системы позволяют автомобилю лучше «дышать», что, в свою очередь, улучшает характеристики двигателя.

Коромысла

Коромысла — это маленькие рычаги, которые касаются кулачков или кулачков распределительного вала. Когда лепесток поднимает один конец коромысла, другой конец коромысла давит на шток клапана, открывая клапан, чтобы впустить воздух в камеру сгорания или выпустить выхлоп.Это работает как качели.

Толкатели / подъемники

Иногда кулачки распределительного вала непосредственно касаются коромысла (как вы видите на двигателях с верхним распределительным валом), открывая и закрывая клапан. В двигателях с верхним расположением клапанов выступы распределительного вала не контактируют напрямую с коромыслами, поэтому используются толкатели или толкатели.

Топливные форсунки

Чтобы создать сгорание, необходимое для движения поршней, нам нужно топливо в цилиндрах.До 1980-х годов автомобили использовали карбюраторы для подачи топлива в камеру сгорания. Сегодня все автомобили используют одну из трех систем впрыска топлива: прямой впрыск топлива, впрыск топлива через отверстия или впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки.

При непосредственном впрыске топлива каждый цилиндр имеет собственную форсунку, которая впрыскивает топливо прямо в камеру сгорания в самый подходящий момент для сгорания.

При распределенном впрыске топлива вместо того, чтобы распылять топливо непосредственно в цилиндр, оно распыляется во впускной коллектор сразу за клапаном.Когда клапан открывается, воздух и топливо попадают в камеру сгорания.

Системы впрыска топлива в корпусе дроссельной заслонки работают как карбюраторы, но без карбюратора. Вместо того, чтобы каждый цилиндр получил свою собственную топливную форсунку, есть только одна топливная форсунка, которая идет к корпусу дроссельной заслонки. Топливо смешивается с воздухом в корпусе дроссельной заслонки, а затем распределяется по цилиндрам через впускные клапаны.

Свеча зажигания

Над каждым цилиндром находится свеча зажигания. Когда он загорается, он воспламеняет сжатое топливо и воздух, вызывая мини-взрыв, который толкает поршень вниз.

Четырехтактный цикл

Итак, теперь, когда мы знаем все основные части двигателя, давайте посмотрим на движение, которое на самом деле заставляет нашу машину двигаться: четырехтактный цикл.

На приведенном выше рисунке показан четырехтактный цикл в одном цилиндре. То же самое происходит и с другими цилиндрами. Повторите этот цикл тысячу раз в минуту, и вы получите движущуюся машину.

Ну вот. Основы работы автомобильного двигателя. Загляните сегодня под капот вашего автомобиля и посмотрите, сможете ли вы указать на детали, которые мы обсуждали.Если вам нужна дополнительная информация о том, как устроен автомобиль, посмотрите книгу How Cars Work. Это очень помогло мне в моих исследованиях. Автор отлично справляется с переводом вещей на язык, понятный даже новичку.

Теги: Автомобили

Как работают автомобильные двигатели | HowStuffWorks

Используя всю эту информацию, вы можете начать понимать, что существует множество различных способов улучшить работу движка. Производители автомобилей постоянно играют со всеми перечисленными ниже параметрами, чтобы сделать двигатель более мощным и / или более экономичным.

Увеличьте рабочий объем: Чем больше рабочий объем, тем больше мощность, потому что вы можете сжигать больше газа за каждый оборот двигателя. Вы можете увеличить рабочий объем, увеличив цилиндры или добавив больше цилиндров. Двенадцать цилиндров кажутся практическим пределом.

Увеличьте степень сжатия: Чем выше степень сжатия, тем больше мощность. Однако чем сильнее вы сжимаете топливно-воздушную смесь, тем больше вероятность самопроизвольного воспламенения (до того, как свеча зажигания воспламенит его).Бензины с более высоким октановым числом предотвращают такое преждевременное сгорание. Вот почему высокопроизводительным автомобилям обычно нужен высокооктановый бензин — их двигатели используют более высокую степень сжатия, чтобы получить больше мощности.

Добавьте больше в каждый цилиндр: Если вы можете втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива) в цилиндр заданного размера, вы можете получить больше мощности от цилиндра (точно так же, как если бы вы увеличили размер цилиндра). цилиндр) без увеличения количества топлива, необходимого для сгорания.Турбокомпрессоры и нагнетатели сжимают входящий воздух, чтобы эффективно втиснуть больше воздуха в цилиндр.

Охлаждение входящего воздуха: Сжатие воздуха повышает его температуру. Однако вы хотите, чтобы в цилиндре был как можно более холодный воздух, потому что чем горячее воздух, тем меньше он будет расширяться при сгорании. Поэтому многие автомобили с турбонаддувом и наддувом имеют интеркулер . Интеркулер — это специальный радиатор, через который проходит сжатый воздух, чтобы охладить его перед попаданием в цилиндр.

Позвольте воздуху поступать легче: Когда поршень опускается на такте впуска, сопротивление воздуха может лишить двигатель мощности. Сопротивление воздуха можно значительно уменьшить, установив по два впускных клапана в каждый цилиндр. В некоторых новых автомобилях также используются полированные впускные коллекторы для устранения сопротивления воздуха. Большие воздушные фильтры также могут улучшить воздушный поток.

Упростите выход выхлопных газов: Если сопротивление воздуха затрудняет выход выхлопных газов из цилиндра, это лишает двигатель мощности.Сопротивление воздуха можно уменьшить, добавив второй выпускной клапан к каждому цилиндру. Автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет четыре клапана на цилиндр, что улучшает рабочие характеристики. Когда вы слышите рекламу автомобиля, в которой говорится, что автомобиль имеет четыре цилиндра и 16 клапанов, в рекламе говорится, что двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.

Если выхлопная труба слишком мала или глушитель имеет большое сопротивление воздуха, это может вызвать противодавление, которое имеет тот же эффект. В высокоэффективных выхлопных системах используются коллекторы, большие выхлопные трубы и глушители со свободным потоком для устранения противодавления в выхлопной системе.Когда вы слышите, что у автомобиля «двойной выхлоп», цель состоит в том, чтобы улучшить поток выхлопных газов, используя две выхлопные трубы вместо одной.

Сделайте все легче: Легкие детали улучшают работу двигателя. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он использует энергию, чтобы остановить движение в одном направлении и запустить его в другом. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Это приводит к повышению топливной экономичности и производительности.

Впрыск топлива: Впрыск топлива позволяет очень точно дозировать топливо в каждый цилиндр.Это улучшает производительность и экономию топлива.

В следующих разделах мы ответим на некоторые распространенные вопросы читателей, связанные с двигателем.

Двигатель | Как работает автомобиль

двигатель сердце твоей машины. Это сложная машина, построенная для преобразования тепла от горения. газ в сила что поворачивает опорные колеса.

Цепь реакций, которые достигают этой цели, приводится в движение Искра , который воспламеняет смесь паров бензина и сжатого воздуха внутри герметичного на мгновение цилиндр и заставляет его быстро гореть.Вот почему машина называется двигатель внутреннего сгорания . Когда смесь сгорает, она расширяется, обеспечивая движение автомобилю.

Чтобы выдерживать большие нагрузки, двигатель должна быть прочная конструкция. Он состоит из двух основных частей: нижняя, более тяжелая часть — блок цилиндров, кожух основных движущихся частей двигателя; съемная верхняя крышка — это крышка цилиндра .

В головке блока цилиндров имеются каналы с регулируемыми клапанами, через которые воздух и топливо смесь поступает в баллоны и другие, через которые выделяются газы их горение исключены.

В блоке находится коленчатый вал , который преобразует возвратно-поступательное движение принадлежащий поршни в вращательное движение на коленчатом валу. Часто в блоке также размещаются распредвал , который управляет механизмами, открывающими и закрывающими клапаны в ГБЦ. Иногда распредвал находится в головке или монтируется над ней.

Самый простой и распространенный тип двигателя состоит из четырех вертикальных цилиндров, расположенных в ряд, расположенных рядом. Это известно как рядный двигатель .Автомобили с объемом более 2000 куб. См часто имеют шесть цилиндров в ряд.

Более компактный V-образный двигатель устанавливается в некоторых автомобилях, особенно в автомобилях с восемью или 12 цилиндрами, а также в некоторых автомобилях с шестью цилиндрами. Здесь цилиндры расположены друг напротив друга под углом до 90 градусов.

Некоторые двигатели имеют горизонтально противоположные цилиндры . Они являются продолжением V-образного двигателя, угол поворота которого увеличен до 180 градусов. Преимущества заключаются в экономии высоты, а также в некоторых аспектах баланса.

Цилиндры, в которых работают поршни, залиты в блок, как и крепления для вспомогательного оборудования, такого как фильтр для масла, которым смазывается двигатель, и насос для топлива. Масло резервуар , называется отстойник , крепится болтами под картер .

Из каких частей состоит двигатель автомобиля

Если вы имеете некоторое представление о различных частях вашего автомобиля и о том, как они работают, то вам будет удобнее управлять им и брать его для обслуживания и ремонта.Возможно, вы осознали, что вам нужно сдать свою машину в сервисный центр McKinney, но остановились, чтобы задуматься, из каких частей состоит двигатель и как они работают? Эти знания принесут вам только пользу, когда дело доходит до ухода за вашим автомобилем, экономя ваше время, усилия и деньги, а также обеспечивая сохранение стоимости вашего автомобиля.

Двигатель вашего автомобиля

Двигатель — это сердце вашего автомобиля. Это то, что поддерживает его жизнь и работу. В автомобилях с бензиновым и дизельным двигателем используются двигатели внутреннего сгорания.Название происходит от того, как работает двигатель, топливо и воздух работают вместе, чтобы сгорать внутри двигателя, который затем генерирует энергию, которая перемещает поршни. Основная часть вашего двигателя — это цилиндр. Внутри цилиндра поршни двигаются вверх и вниз. Продолжайте читать, чтобы узнать больше об этих частях и о том, как они работают вместе.

Различные части двигателя вашего автомобиля

Различные части, составляющие двигатель вашего автомобиля, состоят из: блока двигателя (блока цилиндров), камеры сгорания, головки блока цилиндров, поршней, коленчатого вала, распределительного вала, цепь привода ГРМ, клапанный механизм, клапаны, коромысла, толкатели / толкатели, топливные форсунки и свечи зажигания.

Блок цилиндров (блок цилиндров)

Блок цилиндров — это ядро ​​вашего двигателя. Обычно он изготавливается из алюминиевого сплава, а в редких случаях — из железа. Его также называют блоком цилиндров из-за трубок цилиндров, которые помогают его собрать. Блок цилиндров — это дом для поршней (где они двигаются вверх и вниз). Часто автомобили имеют более одного цилиндра (обычно четыре, шесть или восемь). Чем больше цилиндров в двигателе, тем он мощнее.

Камера сгорания

В камере сгорания энергия преобразуется в процессе сгорания.Это область двигателя, в которой топливо, воздух, электричество и давление вызывают взрывную реакцию, заставляющую поршни двигаться вверх и вниз. Движение поршней дает машине возможность двигаться.

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров расположена над цилиндрами двигателя, создавая пространство в верхней части камеры сгорания. Здесь также находятся различные другие детали, такие как впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки.

Поршни

Как объяснялось ранее, когда энергия создается, поршни затем перемещаются вверх и вниз, чтобы дать транспортному средству энергию для движения. Они похожи на бидоны и соединены с коленчатым валом. Поршни также состоят из компрессионных колец и маслосъемных колец, которые помогают герметизировать камеру сгорания и предотвращают утечку масла в эту область.

Коленчатый вал

Коленчатый вал — это часть двигателя, которая завершает движение поршней вверх и вниз.Он связан с резиновыми ремнями, которые соединены с распределительным валом, что позволяет передавать мощность на различные части автомобиля. Распределительный вал соединен с трансмиссией, которая является частью, которая передает мощность на колеса.

Распределительный вал

Распределительный вал работает с коленчатым валом, соединенным цепью привода ГРМ, позволяя впускным и выпускным клапанам открываться и закрываться в соответствии с определенной временной шкалой.

Цепь привода ГРМ

Распределительный вал и коленчатый вал, как упоминалось выше, соединены цепью привода ГРМ.Эти части работают вместе, чтобы обеспечить выполнение определенных действий в определенное время, что жизненно важно для функционирования двигателя.

Клапанный механизм

Клапанный механизм — это часть двигателя, которая управляет движением клапанов. Он состоит из клапанов, толкателей, подъемников и коромысел. Он связан с головкой блока цилиндров.

Клапаны

Клапаны в двигателе — это впускные и выпускные клапаны.Впускные клапаны работают для переноса воздуха и топлива в камеру сгорания. Выпускные клапаны работают для вывода выхлопных газов, образующихся при сгорании, из камеры.

Коромысла

Коромысла работают с кулачками (от распределительного вала), давя на клапанную систему и позволяя необходимому воздуху попасть в камеру или выйти наружу.

Толкатели / толкатели

В двигателях (двигатели с верхним расположением клапанов), в которых кулачки распределительного вала не касаются коромысел, толкатели / подъемники используются в клапанной системе.

Топливные форсунки

Для процесса сгорания необходимо топливо. Топливные форсунки перемещают топливо в цилиндры. Существует три различных системы впрыска топлива: прямой впрыск, портовый впрыск и впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки.

Свечи зажигания

Свечи зажигания расположены над каждым из цилиндров. Во время процесса сгорания свечи зажигания искры, которые воспламеняют сжатое топливо и воздух, вызывая «взрывной» процесс, который толкает поршень вниз.

Знакомство с различными частями вашего автомобиля и принципами их работы очень полезно для вас как водителя. Это особенно удобно, когда вы берете машину в магазин. Наличие автомагазина McKinney, которому вы можете доверять, имеет решающее значение. Здесь, в Nortex Lube & Tune, вы можете положиться на нас. Мы с радостью поможем объяснить любые услуги, в которых нуждается ваш автомобиль, и почему, поскольку мы гордимся тем, что являемся надежным бизнесом. Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите назначить встречу с нашими опытными механиками, свяжитесь с нами сегодня.

6 вещей, которые каждый должен знать о своем автомобильном двигателе

Вы, наверное, понимаете важность двигателя вашего автомобиля. Без работающего двигателя далеко не уедешь. Но большинство из нас не очень понимает, как работает двигатель.

Итак, в этом посте мы собираемся изучить 6 вещей, которые каждый должен знать о своем автомобильном двигателе.

1. Есть разные типы двигателей

Двигатель во многом похож на мозг автомобиля. В нем есть вся мощность, необходимая для работы вашего автомобиля.А без него ваша машина была бы ничем. Но на дороге есть несколько типов автомобильных двигателей.
Вы знаете, какой двигатель у вас в машине?
а. Встроенный двигатель

В рядном двигателе все цилиндры расположены в линию вверх. Рядный 4-цилиндровый двигатель — самый популярный тип двигателя, используемый сегодня в автомобилях, поэтому велика вероятность, что это может быть то, на чем работает ваша машина.

Он легкий, компактный и в нем меньше движущихся частей, чем в большинстве других двигателей.С другой стороны, он редко превышает 2,5–3,0 литра.

б. Прямой двигатель

Прикрепите два дополнительных цилиндра к Inline 4, и вы получите Straight Six. В этом типе автомобильного двигателя цилиндры расположены прямо параллельно автомобилю. Прямой двигатель чаще всего встречается в автомобилях класса люкс.

c. Двигатель Vee
Когда вы смотрите на этот тип двигателя спереди, он немного похож на букву «V». Все цилиндры обращены наружу и приводят в движение один общий коленчатый вал у своего основания.

Но не стоит искать этот тип двигателя в автомобиле эконом-класса или внедорожнике. Вы найдете двигатель Vee только в высокопроизводительных спортивных автомобилях. Это связано с тем, что двигатель типа Vee позволяет разместить больше цилиндров в более компактном пространстве, чем двигатели других типов.

г. Двигатели VR и W
Этот двигатель очень похож на двигатель Vee с некоторыми отличиями. Двигатели VR и W, разработанные Volkswagen, имеют цилиндры с узким пространством между ними. Сегодня этот двигатель используется в таких автомобилях, как Bentley Mulsanne.

эл. Boxer
Уникальный оппозитный двигатель. В нем используются два цилиндра, которые уложены горизонтально двумя рядами. Эти цилиндры направлены друг от друга, благодаря чему сила тяжести остается низкой, что улучшает управляемость. Вы найдете двигатель Boxer в роскошных моделях, таких как Porsche.

ф. Роторный (двигатель Ванкеля)
Роторный двигатель использует роторы вместо поршней. Его конструкция довольно компактна, имеет изогнутую прямоугольную форму. Есть центральный ротор, который вращается только в одну сторону, и он производит впуск, сжатие, мощность и выпуск во время работы.Из-за своей конструкции этот двигатель ограничивает крутящий момент, поэтому вы не часто встретите его за пределами моделей Mazda RX.

Когда дело доходит до определения типа двигателя вашего автомобиля, обычно все сводится к цилиндрам. Итак, что же такое цилиндры? Мы собираемся подробно рассказать об этом, а также о некоторых других частях двигателя, о которых вам следует знать.

2. Эти 5 частей автомобильного двигателя работают вместе, чтобы привести в действие ваш автомобиль

В предыдущем разделе мы много говорили о цилиндрах, но вы, наверное, уже знали, что цилиндр является важной частью двигателя.Всякий раз, когда вы смотрите на новую машину, количество цилиндров, как правило, находится спереди и по центру.

И большинство из нас ассоциирует количество цилиндров с мощностью, что не является неправильным.

Автомобильные цилиндры очень похожи на кастрюли, которые вы используете для готовки. Мощен не сам цилиндр, а то, что он держит. В цилиндрах автомобиля находится топливо. И чем больше у вас цилиндров, тем больше топлива вы можете использовать за один раз.

То же и с кастрюлями. В одной литровой кастрюле можно приготовить 2 литра супа.

Цилиндры изготовлены из прочного металла и закрыты с одной стороны. Другой конец открывается и закрывается. Цилиндр имеет плотно прилегающие поршни, которые скользят вверх и вниз, а два клапана могут открываться и закрываться, чтобы что-то впустить или закрыть все.

• Впускной клапан — позволяет топливу и воздуху поступать в цилиндр (из карбюратора или топливной форсунки)
• Выпускной клапан — выпускает выхлопные газы
• Свеча зажигания — находится в верхней части цилиндра и создает искру, которая поджигает топливо
• Поршень — он находится в нижней части цилиндра и прикрепляется к оси, называемой коленчатым валом
• Коленчатый вал — это приводит в действие коробку передач автомобиля, которая приводит в движение колеса

3.Настоящая разница между 4, 6 и 8 цилиндрами

Если вы знаете только одну вещь об автомобильных двигателях, то это разница между 4, 6 и 8 цилиндрами. Поскольку цилиндры похожи на кастрюли, в которых хранится топливо, чем больше у вас есть, тем больше топлива вы сжигаете. А когда у вас больше цилиндров, вы создаете больше движения для поворота коленчатого вала, что обеспечивает большую мощность для автомобиля. Но, как вы, наверное, уже догадались, большее количество цилиндров также означает, что вы быстрее сжигаете топливо.

Вот почему более быстрые или более мощные автомобили почти всегда менее экономичны, чем большинство экономичных автомобилей.

Но не заблуждайтесь, думая, что чем больше цилиндров, тем быстрее автомобиль. Это не всегда так. Фактически, большинство грузовиков используют 6 или 8 цилиндров — и F150 не выиграет в гонке против 6-цилиндрового спортивного автомобиля.

Чем больше цилиндров, тем больше мощность. Период. Конструкция автомобиля определяет, как эта мощность используется.

На самом деле поршни внутри цилиндров являются наиболее важными.Как вы можете себе представить, со всем сгоранием поршни подвергаются огромному количеству тепла и напряжения.

Когда поршни могут двигаться с большей силой, сгорание будет более мощным, и автомобиль будет двигаться с большей силой. Часто это то, что мы называем турбонаддувом.

Turbo работает, добавляя воздух в камеру, и одно из наиболее значительных преимуществ турбонаддува двигателя заключается в том, что турбонаддув не работает постоянно. Он включается только тогда, когда водитель требует большей мощности, и это снижает расход топлива.

Когда дело доходит до выбора между 4-, 6- или 8-цилиндровым двигателем, все зависит от личных предпочтений. Если вы в первую очередь стремитесь к экономии топлива, вам понравится прямой 4-цилиндровый двигатель. Если вам нужен баланс между экономией топлива и скоростью, подумайте о 4-цилиндровом двигателе с турбонаддувом. Для чистой мощности за рулем. 6-цилиндровый двигатель с турбонаддувом может оказаться там, где он нужен.

На самом деле лучший способ определить, какая машина лучше всего подходит для вас, — это пройти тест-драйв.

4. Разница между внутренним и внешним сгоранием

Некоторые типы двигателей автомобилей работают на внутреннем сгорании. Остальные работают на внешнем сгорании. В двигателе внутреннего сгорания топливо поступает внутрь цилиндра и подвергается сгоранию, которое содержится внутри цилиндра.

С двигателем внешнего сгорания все наоборот. Сгорание происходит за пределами цилиндра, а затем тепло должно передаваться в цилиндр.

Мы рассмотрели только двигатели внутреннего сгорания, потому что они используются в автомобилях. Паровые двигатели — прекрасные примеры двигателей внешнего сгорания.

Типы двигателей внешнего сгорания на самом деле очень тихие по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, но они намного менее эффективны. Внешний двигатель также требует котла и других компонентов для передачи энергии, что делает его плохим выбором для любого легкового автомобиля. Есть много причин, по которым автомобильные двигатели не работают на внешнем сгорании, но большинство людей знают только основную разницу, чтобы понять, почему и как работает автомобильный двигатель.

5. Когда менять масляный и воздушный фильтры

Масло — это смазка, обеспечивающая бесперебойную работу двигателя. Само масло собирает мусор внутри вашего двигателя и поддерживает смазку деталей двигателя. Масляный фильтр помогает отфильтровать мусор, который может накапливаться в масле.

И если вы не знаете, когда следует менять масляные фильтры, вы не одиноки. Большинство производителей рекомендуют заменять масляные фильтры при каждой второй замене масла, в то время как другие рекомендуют менять их при каждой замене масла.В большинстве современных двигателей вполне нормально заменять масляный фильтр при каждой другой замене масла, но вы можете проконсультироваться в сервисном центре для получения личной консультации. Возможно, вам придется заменять их чаще, если вы регулярно попадаете в пробки,

И всякий раз, когда вы отправляетесь в ремонт и обслуживание автомобиля, автомеханик может спросить вас, хотите ли вы также заменить воздушный фильтр. Воздушный фильтр двигателя следует заменять при пробеге от 15 000 до 30 000 миль, в зависимости от условий вождения.Воздушный фильтр улавливает мусор и может помочь продлить срок службы вашего двигателя, так что это существенное изменение.

6. 11 Термины по двигателям, которые вы должны знать

Если вам иногда кажется, что ваш автомеханик говорит на другом языке, вероятно, неплохо освежить некоторые термины, связанные с двигателями.

• Блок двигателя — эта деталь изготовлена ​​из сплава железа или алюминия и удерживает цилиндры и другие компоненты двигателя
• Поршни — поршни представляют собой цилиндрические конструкции, которые перемещаются вверх и вниз внутри цилиндра
• Шатун — эта деталь соединяет поршень с коленчатым валом
• Коленчатый вал — Как следует из названия, эта часть работает как кривошип, преобразуя движение поршня вверх и вниз во вращательное движение
• Просадка масла — это еще называют картером коленчатого вала.Он прикручен к блоку двигателя и закрывает двигатель снизу. В нем также содержится масло для смазки двигателя.
• Головка цилиндра — эта деталь находится над цилиндрами. Это то, что закрывает нижнюю часть цилиндра, создавая камеру сгорания.
Клапаны
• — состоят из двух частей: штока клапана и головки клапана. Эти детали контролируют впускной и выпускной воздух в цилиндре двигателя.
• Распределительный вал — Распределительный вал регулирует время, необходимое для открытия и закрытия клапанов.
• Ремень ГРМ — Ремень ГРМ представляет собой реальный ремень, который сидит на различных тягах и, вращаясь, придает им вращательное движение распределительному валу. В большинстве современных автомобилей ремень ГРМ необходимо заменять каждые 100 000 миль. Но вы всегда должны проверять руководство к автомобилю для получения конкретных инструкций.
• Свеча зажигания — Свеча зажигания — небольшая, но мощная деталь. Это то, что создает зажигание, необходимое для запуска вашего автомобиля. Свечи зажигания со временем изнашиваются, поэтому вам необходимо периодически заменять эту деталь.Большинство автомобильных инструкций рекомендуют заменять более или менее часто. Например, свечи зажигания нужно будет заменять чаще на высокопроизводительных автомобилях и реже, если свечи были специально изготовлены для длительного срока службы.
• Прокладка головки — Вы когда-нибудь слышали термин «взорванная прокладка»? Это то, чего вы определенно не хотите в своем автомобиле. Прокладка отвечает за герметизацию процесса внутреннего сгорания, но также предотвращает смешивание охлаждающей жидкости и масла.

Мы все водим автомобили, поэтому мы должны иметь общее представление о том, как работает автомобильный двигатель.Такое понимание не только поможет вам при выборе нового автомобиля, но и поможет вам лучше обслуживать его по мере старения.

21 Основные части двигателя | Детали автомобильного двигателя

Детали автомобильного двигателя

Автомобильный двигатель — это сложный механизм, конструкция которого состоит из множества внутренних частей, которые работают как часы, создавая энергию, приводящую в движение ваш автомобиль. Для правильной работы двигателя все детали должны быть в хорошем состоянии.Ошибка может быть катастрофической!

Давайте узнаем детали двигателя. В блоке двигателя находятся такие детали, как цепь привода ГРМ, распределительный вал, коленчатый вал, свечи зажигания, головки цилиндров, клапаны и поршни. Поршни качаются вверх и вниз, когда зажигаются свечи зажигания, и поршни сжимают топливно-воздушную смесь.

Перечень деталей двигателя Название:

• Блок двигателя
• Поршень
• Головка цилиндра
• Коленчатый вал
• Распределительный вал
• Клапаны двигателя
• Масляный поддон

  Шатун

• Коллектор обсудите по очереди каждую из частей двигателя:

  1.Блок двигателя

  Блок двигателя — это основная часть двигателя. Часто он сделан из алюминия или железа, он имеет несколько отверстий для размещения цилиндров, а также обеспечивает пути потока воды и масла для охлаждения и смазки двигателя. Пути для масла уже, чем пути для потока воды.

  Блок двигателя также содержит поршни, коленчатый вал, распределительный вал и от четырех до двенадцати цилиндров, в зависимости от автомобиля, в линию, также известную как рядный, плоский или в форме V.

  Все остальные части двигатель по существу прикручен к нему.Внутри блока происходит волшебство, такое как горение.

  2. Поршень

  Поршень представляет собой цилиндрический аппарат с плоской поверхностью сверху. Роль поршня заключается в передаче энергии, вырабатываемой при сгорании, коленчатому валу для приведения в движение транспортного средства. Поршни движутся вверх и вниз, когда зажигаются свечи зажигания, и поршни сжимают топливно-воздушную смесь.

  Эта энергия возвратно-поступательного движения преобразуется во вращательное движение и передается шинам трансмиссией через карданный вал, заставляя их вращаться.

  Поршни двигателей, вращающихся со скоростью 1250 об / мин, перемещаются вверх и вниз 2500 раз в минуту. Внутри поршня находятся поршневые кольца, которые используются для создания сжатия и уменьшения трения за счет постоянного трения цилиндра. Подробнее о деталях и работе поршней читайте.

  3. Головка блока цилиндров

  Головка блока цилиндров прикреплена к верхней части блока для уплотнения с помощью прокладки головки блока цилиндров и предотвращения утечки газов.

  Головка блока цилиндров содержит множество элементов, включая пружины клапанов, клапаны, толкатели, толкатели, коромысла и распределительные валы для управления проходами, которые позволяют всасываемому воздуху поступать в цилиндры во время такта впуска, а также выпускные каналы, удаляющие выхлопные газы. во время такта выпуска.

  4. Коленчатый вал

  Коленчатый вал расположен в нижней части блока цилиндров, внутри шейки коленчатого вала (область вала, которая опирается на подшипники). Этот тщательно обработанный и сбалансированный механизм соединен с поршнями через шатун.

  Подобно тому, как работает домкрат в коробке, коленчатый вал превращает поршни вверх и вниз в возвратно-поступательное движение со скоростью двигателя и преобразует энергию возвратно-поступательного движения во вращение.

  5.Распределительный вал

  Распределительный вал может варьироваться от автомобиля к автомобилю и расположен либо в блоке двигателя, либо в головках цилиндров. Многие современные автомобили имеют их в головках цилиндров, также известных как двойной верхний распределительный вал (DOHC) или одинарный верхний распределительный вал (SOHC), и оснащены серией подшипников, которые смазываются маслом для длительного срока службы.

  Функция распределительного вала заключается в регулировании момента открытия и закрытия клапанов и передаче вращательного движения от коленчатого вала на движение вверх и вниз для управления движением подъемников и перемещения толкателей, коромысел и клапанов. .

  6. Ремень / цепь привода ГРМ

  Распределительный и коленчатый валы синхронизированы для обеспечения точной синхронизации для правильной работы двигателя. Ремень изготовлен из сверхпрочной резины с шестернями для захвата шкивов распределительного и коленчатого валов. Цепь, как и ваша велосипедная цепь, обвивает шкивы зубьями.

  7. Клапаны

  Клапаны регулируют поток воздуха, топлива и выхлопных газов в головке блока цилиндров. Есть как впускные, так и выпускные клапаны.

  8.Масляный поддон

  Масляный поддон, также известный как масляный поддон, прикреплен к нижней части двигателя и хранит все масло, которое используется для смазки двигателя.

  9.

  Камера сгорания

  Камера сгорания — это область внутри цилиндра, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь и входит в контакт со свечой зажигания, смесь сгорает и вытесняется из камеры сгорания в виде энергии.

  Камера сгорания определяется положением, размером и расположением поршня в цилиндре. Отверстие — это внутренний диаметр цилиндра. Объем в нижней мертвой точке (VBDC) определяется как объем, занимаемый между головкой блока цилиндров и поверхностью поршня, когда поршень находится дальше всего от головки блока цилиндров.

  Объем в верхней мертвой точке (VTDC) — это объем, занимаемый, когда поршень находится ближе всего к головке блока цилиндров; расстояние между поверхностью поршня и головкой блока цилиндров в VTDC называется зазором.Расстояние, проходимое поршнем между его положениями VTDC и VBDC, называется ходом.

  Степень сжатия является наиболее важным фактором, влияющим на теоретический КПД цикла двигателя.

  10.

  Впускной коллектор d

  Впускной коллектор — это трубка, которая является частью двигателя, которая подает топливно-воздушную смесь в камеру сгорания для сгорания. Он подключен к впускным клапанам.

  В дизельном двигателе впускной коллектор используется для подачи воздуха в двигатель, а во впускном коллекторе бензинового двигателя используется для подачи топливно-воздушной смеси в двигатель или камеру сгорания.

  Из конструкции вышеупомянутого коллектора легко понять, что это коллектор четырехцилиндрового двигателя, поскольку он имеет четыре выхода.

  12.

  Выпускной коллектор

  Выпускной коллектор обычно представляет собой простые узлы из чугуна или нержавеющей стали, которые собирают выхлопные газы двигателя из нескольких цилиндров и подают их в выхлопную трубу. Подключается к выпускным клапанам. Его конструкция такая же, как и у впускного коллектора.

  Выпускной коллектор выполняет одинаковую функцию как в бензиновых, так и в дизельных двигателях, в обоих случаях по нему проходят выхлопные газы.

  13.

  Впускной и выпускной клапаны

  Впускной и выпускной клапаны используются для контроля и регулирования наддува (или воздуха), поступающего в двигатель для горения и выхлопных газов, выходящих из цилиндра соответственно.

  Поставляются либо на головках цилиндров, либо на стенках цилиндров. Обычно у них голова в форме гриба.

  В бензиновых двигателях воздух и топливная смесь поступают через впускной клапан. Но в дизельных двигателях через впускной клапан поступает только воздух.Выпускной клапан в обоих случаях предназначен для выпуска выхлопных газов.

  Впускные клапаны подсоединены к впускному коллектору, а выпускные клапаны подсоединены к выпускному коллектору. Как впускной, так и выпускной коллекторы описаны выше.

  14.

  Свеча зажигания

  Свеча зажигания является важным компонентом системы зажигания и должна работать в самых тяжелых условиях. Поскольку эта камера сгорания подвергается воздействию температуры и давления и загрязненных продуктов сгорания, она требует повышенного внимания со стороны обслуживания и, как правило, является самым короткоживущим компонентом бензинового двигателя.

  Он состоит из стального кожуха с резьбой для стандартного 14-мм отверстия в головке цилиндра. Свечи зажигания могут использовать прокладку или коническое седло, чтобы соответствовать зазору между головкой цилиндра и свечой.

  Плавленый керамический изолирующий элемент залит в корпус вилки, а стальной центральный электрод проходит через изолятор до разъема, к которому присоединен высоковольтный вывод от распределителя.

  Другой электрод приваривается к металлическому корпусу свечи, которая установлена ​​на головке блока цилиндров.Электроды встречаются во многих конфигурациях и изготавливаются из разных типов сплавов. Прочтите подробно о том, что такое свеча зажигания?

  15.

  Шатун

  Шатун из кованой стали соединяет поршень с ходом (смещенной частью) коленчатого вала и преобразует вращательное движение поршня в частоту вращения кривошипа.

  Шатун имеет два конца: малый конец и большой конец. Малый конец соединяется с головкой поршня с помощью поршневого пальца, а большой конец — с коленчатым валом с помощью шатунной шейки.Двигатели V-типа обычно имеют противоположные цилиндры. Которые достаточно вибрируют, чтобы два шатуна могли работать вместе при каждом ходу кривошипа.

  16.

  Поршневое кольцо

  Поршень является основной частью поршневого кольца. Он образует подвижную границу. Когда топливо горит внутри цилиндра. Он прикладывал силу давления к поршню, которая перемещала его вниз и преобразовывала тепловую энергию в механическую.

  Поршни оснащены металлическими кольцами, которые выполняют множество функций.Эти кольца известны как поршневые кольца.

  В поршне используются в основном три типа поршневых колец.

  • Первое — это температурное кольцо. Поршневое кольцо рассчитано на экстремальные температуры.
  • Второй — нажимное кольцо. Поршневое кольцо предназначено для выдерживания экстремального давления из-за тяги, создаваемой двигателем.
  • Третье — смазочное кольцо. Поршневое кольцо сконструировано таким образом, что небольшое количество смазки всегда проходит через него в камеру сгорания.

  Подробнее о поршневом кольце и его функциях?

  17. Поршневой палец

  В двигателе автомобиля поршневой палец прикрепляет поршень к шатуну. И дает подшипник на шатун для привода поршня.

  Материал: стальной сплав или титановый штифт (низкая плотность) (Ti-6Al-4V)

  18. Кулачок

  Они являются неотъемлемой частью распределительных валов. Из-за кулачков распределительный вал известен как распределительный вал. Кулачки установлены на распределительном валу для управления синхронизацией впускных и выпускных клапанов.

  Теперь мы говорим о самой важной части автомобильного двигателя.

  Подробнее о том, что такое кулачок и типы кулачков?

  19. Маховик

  Крутящий момент, создаваемый двигателем, неодинаков и колеблется. Если автомобиль продолжает двигаться с этой колеблющейся мощностью. Это доставит райдеру огромный дискомфорт, а также снизит срок службы различных его частей.

  Следовательно, для решения проблемы неустойчивой нагрузки используется маховик.На распредвале обычно устанавливается маховик. Он сохраняет крутящий момент, когда его значение является высоким, и отпускает его, когда его значение является низким в рабочем цикле. Он действует как буфер крутящего момента.

  20. Прокладка

  Прокладка головки зажата между блоком цилиндров и головкой цилиндров. Прокладка головки обеспечивает герметичность в процессе внутреннего сгорания, а также предотвращает смешивание охлаждающей жидкости и масла при перемещении двух жидкостей от блока цилиндров к головке цилиндров. Сами по себе прокладки головки блока цилиндров стоят не очень дорого.

  Все это важные части автомобильного двигателя, а сердце и душа вашего автомобиля — двигатель внутреннего сгорания. Блок двигателя включает такие детали, как цепь привода ГРМ, распределительный вал, коленчатый вал, свечи зажигания, головки цилиндров, клапаны и поршни.

  Часто задаваемые вопросы.

  Какие основные части двигателя?

  Давайте узнаем детали двигателя.