Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель; сердце автомобиля

Двигатель — сердце автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания, гибридная силовая установка, электромобили

Без двигателя автомобиль превращается в красивую (иногда) металлическую коробку. Без двигателя автомобиль не в состоянии выполнять своё основное назначение – перемещаться в пространстве и при этом перевозить людей и грузы.

Назначение двигателя – выработать механическую энергию, которая должна вращать колеса автомобиля. Другими словами, двигатель превращает в механическую энергию другие виды энергии (электрическую или тепловую, получаемую при сгорании топлива).

Все двигатели, используемые в автомобилях, можно разделить на три группы:

  1. двигатели внутреннего сгорания, сокращенно ДВС;
  2. гибридные силовые установки (симбиоз ДВС и электродвигателя);
  3. электродвигатели.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Двигатель внутреннего сгорания превращают тепловую энергию, получаемую в результате горения топлива механическую энергию. В качестве топлива используют бензин, дизельное топливо или газ. Существует огромное количество конструктивных схем ДВС. Но до практического использования в автомобилях доведены две схемы.

Это традиционный поршневой двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, применяется на подавляющем большинстве автомобилей.

Другая схема — роторно-поршневой двигатель (двигатель Ванкеля, по фамилии изобретателя). До конвейера этот двигатель сумели довести только компания «Мазда» и наш ВАЗ. На сегодняшний день на ВАЗе выпуск таких двигателей прекращен, «Мазда» выпускает роторно-поршневые двигатели до сих пор.

Почему так получилось? Дело в том, что основное достоинство двигателя Ванкеля (малые вес и размер при большой удельной мощности) не удалось сделать преобладающим над его недостатками (сложность в изготовлении, большой расход топлива и масла).

Гибридная силовая установка

Преимущество гибридных силовых установок в том, что за счет применения электродвигателя с более высоким, чем у ДВС коэффициентом полезного действия, достигается высокая топливная экономичность.

Конструктивно гибридная силовая установка состоит из традиционного ДВС, электродвигателя, генератора, накопителя электроэнергии (чаще всего аккумулятора) и электронного блока управления.

Вариантов организации работы установки несколько:

1. в зависимости от решения блока управления ведущие колеса автомобиля вращают или ДВС, или электродвигатель. При работе двигателя внутреннего сгорания электродвигатель работает в режиме генератора и подзаряжает аккумулятор;

2. колеса автомобиля всегда вращает электродвигатель, при разряде аккумуляторной батареи блок управления заводит ДВС, который работает только на привод генератора для зарядки аккумулятора.

В последние годы многие автопроизводители предлагают покупателям автомобили с гибридными силовыми установками.

Электромобили

Автомобили с электродвигателями называют электромобилями. Источником электроэнергии в таких автомобилях являются топливные элементы, но чаще мощная аккумуляторная батарея.

Главный недостаток таких автомобилей – малый запас хода из-за недостаточной ёмкости аккумуляторов. Работы по увеличению пробега автомобилей ведутся, но широкого применения на сегодняшний день электромобили не получили.

Видео: двигатель автомобиля.

Таким образом, сейчас подавляющее большинство выпускаемых автомобилей все-таки оснащаются двигателем внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом.

Как работает двигатель автомобиля?

Если бы кто-то сказал заглянуть под капот и найти там мотор, у большинства из нас не было бы больших проблем с ним. Вы просто показываете на самую большую деталь, здесь сомнений нет – силовой агрегат – самая огромная часть автомобиля. Но что на самом деле скрыто под этим чугунным или алюминиевым корпусом? Достижение поколений — это точно. Говорят, что двигатель — это сердце автомобиля — и это правильно — без него машина не поедет.

Так как же это работает и почему? Что заставляет автомобиль воспроизводить приятную симфонию звуков после поворота ключа в замке зажигания? Как получилось, что двигатель способен привести в движение колеса? Было бы сложно описать последовательно все существующие типы двигателей в мире. Однако существует схема, которая, за исключением нескольких случаев, остается неизменной и на которой проще всего объяснить, как работает двигатель автомобиля, то есть тот тип моторов, который сжигает бензин, дизельное топливо или масло.

Поршень: отсюда начинается всё

Вообще всю работу в двигателе выполняет поршень. Именно он движется в цилиндре по принципу «скольжения» — прямолинейно и поступательно. Последовательно — один раз вверх, один раз вниз. Задача поршня, как следует из названия, заключается в нажатии. Если не один, то другой путь.

Чтобы выполнить работу, привести к появлению полезной энергии (КПД больше нуля), поршень должен немного поработать и сделать четыре движения в цилиндре — первоначально он всасывает воздух или смесь через открытый всасывающий клапан, скользя вниз до самого дна цилиндра. Когда он располагается на дне цилиндра, наполненного воздухом, клапан закрывается. Когда цилиндр наполняется воздухом «до зубов», поршень крепко сжимает его, поднимаясь вверх. Специально для такого сжатого воздуха топливо впрыскивается сверху (в дизельном двигателе) или возникает искра (вариант с бензиновым вариантом), которая вызывает взрыв. Независимо от силы взрыва (бывает, что из-за простоя автомобиля, первая искра недостаточно сильна) поршень отправляется вниз. Когда поршень заканчивает свой путь, цикл может считаться оконченным, затем он совершает еще один ход — вверх. Его уже ждет открытый выпускной клапан, через который поршень выталкивает весь этот ненужный мусор (выхлопной газ) наружу.

Поршневой цикл: схема

Это тот самый дым, который в конечном итоге выходит из выхлопной трубы под вашей машиной. И так продолжается снова и снова: всасывание воздуха — поршень опускается, сжатие воздуха – поршень уходит вверх. Взрыв — поршень опущен, выталкивание выхлопа — поршень вверх. И все время снова и снова.

Таким образом, энергия взрыва превращается в работу, потому что движение поршня, соединенного с шатуном, вызывает вращение коленчатого вала, что приводит в движение силовой агрегат, который перемещает колесо автомобиля. Конечно, двигатель обычно имеет несколько поршней и цилиндров. В целом, чем они больше, тем больше работа двигателя и чем больше мощность этих цилиндров, тем больше потенциал двигателя и, следовательно, — лучшее ускорение, лучшая динамика, но также и большая потребность в топливе.

Читать еще:  Давление наддува турбины дизельного двигателя камаз

Предлагаем вам посмотреть занимательное видео, в котором подробно рассказывается и показывается каким именно образом работаем двигатель внутреннего сгорания автомобиля:

Например, когда указатель тахометра в вашей машине приближается к 2000 об./мин. (2 тысячи оборотов коленвала), это означает, что поршень совершает 4000 ходов в это время, и смесь попадает в цилиндр 1000 раз! Все это за минуту. И всего на один цилиндр. Теперь подумайте, сколько топлива нужно двигателю, если вы «стреляете» в него все время, разгоняя до 6000 оборотов при нажатой педали газа в пол!

Важность моторного масла

Чтобы двигатель работал исправно, очень важно наличие в картере масла. Каждый из нас отлично знает, что, чем лучше скольжение, тем более плавным является движение (вспомните фигурное катание). В принципе, там, где есть движение в двигателе, где одна деталь соприкасается с другой, туда и попадает масло. Его путь начинается с масляного поддона, который расположен под двигателем, масло всасывается специальным насосом, затем масляный насос вдавливает его в трубчатую сборку, которая направляет смазочный растовр в множество мест двигателя.

Представьте, что случилось бы, если бы в течение длительного времени все компоненты двигателя двигались «всухую». Теперь вы, наверное, понимаете, почему так важно время от времени проверять уровень масла в двигателе.

Бензиновый и дизельный моторы: в чем принципиальные отличия?

В чем главное отличие бензинового двигателя от дизельного? Речь идет о принципе зажигания. Бензиновые двигатели имеют искровое зажигание, дизель является самоходным. Что означают эти слова?

Бензиновые двигатели для взрыва в цилиндре используют искру, генерируемую на свече зажигания. В дизельных двигателях всё совсем иначе. В дизельном моторе воздух в цилиндре сжимается поршнем гораздо сильнее. Настолько, что внутри создается высокая температура, достаточная для взрыва смеси в цилиндре без искры. Бензин не возгорается из-за большого давления, соляра (дизельное топливо), наоборот, не горит при нормальных условиях от обычной искры.

Двигатели также различаются по расположению и количеству цилиндров. В Европе наиболее популярными являются рядные двигатели — как можно заключить из названия, цилиндры, в которых движутся поршни, в них расположены в ряд. Рядный четырехцилиндровый двигатель будет отмечается символом R4, шестицилиндровый R6 и т. д. Теперь представьте, что Lamborghini собирается смонтировать большой 12-цилиндровый двигатель под капотом своей модели. Если бы производитель хотел установить все цилиндры в один ряд, двигатель занял бы много места. Таким образом, было изобретено другое решение — разветвленное расположение цилиндров в два ряда, под углом 60, 90 и даже 180 градусов (оппозитный мотор). Все двигатели этого типа обозначены буквой V, в данном случае это будет двигатель V12. Однако более популярными являются установки V6 и V8. Такие автомобили изготавливались в середине прошлого века в США, после финансового кризиса их посчитали недостаточно оправданными.

Эти «демонические», действительно мощные, производительные моторы, встречаются реже, их можно обнаружить, чаще всего, в Subaru или Porsche. Здесь поршни расположены с обеих сторон коленчатого вала, лицом друг к другу, что делает весь двигатель, по сравнению с другими, очень плоским, но не менее объемным.

Рядный двигатель

Когда дело доходит до поршневого устройства, существует еще один тип двигателя, который сильно отличается от остальных. Это двигатель с одним вихревым поршнем, так называемый Двигатель Ванкеля. Также существуют специальные роторные моторы (цилиндры расположены по кругу), сферические моторы (поршень двигается не поступательно, а описывает сферу) и многие другие изобретения.

Как работает двигатель?

Промо 25.08.2020 2

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.

Читать еще:  Горячий двигатель плохо заводится ваз 1111

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.

Материалы рубрики «Промо» публикуются на правах рекламы.

Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей

Несмотря на то что в автошколах немало внимания уделяется вопросам технического устройства автомобиля, полученных знаний хватает далеко не всем новичкам. Данная книга призвана восполнить этот пробел. Она поможет вам в короткие сроки разобраться в том, что представляет собой современный автомобиль, из каких узлов и агрегатов он состоит, почему при наличии определенных неисправностей машину нельзя эксплуатировать и т. д. Легкий и доступный стиль изложения и большое количество цветных иллюстраций способствуют быстрому усвоению предлагаемого материала даже теми, кто до настоящего момента никогда не имел дела с автомобилем. Книга рекомендована журналом «Автомир» и интернет-порталом www.avtotut.ru.

Оглавление

  • Введение
  • 1. Общее устройство автомобиля
  • 2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

1. Общее устройство автомобиля

К транспортным средствам категории «В»

относятся автомобили, разрешенная максимальная масса которых не превышает 3500 кг

с количеством сидячих мест, помимо сиденья водителя, не более восьми.

Любой легковой автомобиль состоит из следующих элементов (рис. 1.1):

Двигатель — это «сердце» машины. Он сжигает топливо и преобразует тепловую энергию в механическую: заставляет вращаться коленчатый вал, затем вращение через трансмиссию передается на колеса (составляющую ходовой части).

Так машина приводится в движение.

Общий вид легкового автомобиля: 1 — фара; 2 — вентилятор системы охлаждения двигателя; 3 — радиатор системы охлаждения двигателя; 4 — распределитель зажигания; 5 — двигатель; 6 — аккумуляторная батарея; 7 — катушка зажигания; 8 — воздушный фильтр; 9 — телескопическая амортизаторная стойка передней подвески; 10 — бачок омывателя ветрового стекла; 11 — коробка передач; 12 — ручка стеклоподъемника; 13 — внутренняя ручка двери; 14 — рычаг задней подвески; 15 — элемент обогрева заднего стекла; 16 — основной глушитель; 17 — задний амортизатор; 18 — задний тормоз; 19 — балка задней подвески; 20 — поперечная штанга задней подвески; 21 — топливный бак; 22 — рычаг стояночной тормозной системы; 23 — дополнительный глушитель; 24 — вакуумный усилитель тормозной системы; 25 — вал привода передних колес; 26 — передний тормоз; 27 — штанга стабилизатора передней подвески

Читать еще:  Автомагнитола не работает при заглушенном двигателе

Во время движения водитель управляет автомобилем с помощью рулевого колеса и педалей, представляющих собой механизмы управления. Он включает свет фар и указатели поворотов, то есть пользуется электрооборудованием.

При этом водитель пристегнут ремнем безопасности, ему тепло (работает обогреватель) — задействовано дополнительное оборудование.

Кузов среднестатистического легкового автомобиля состоит из моторного отсека (там находится двигатель), пассажирского салона и багажного отделения. Он же является несущей конструкцией для узлов и агрегатов автомобиля.

Современные автомобили можно классифицировать по нескольким признакам: по типу кузова, типу и рабочему объему двигателя, типу привода колес и габаритным размерам.

Кузова современных легковых автомобилей разнообразны и многофункциональны, хотя, конечно, их основное предназначение — перевозка пассажиров и небольшой поклажи.

В зависимости от формы кузова и количества посадочных мест легковые автомобили делятся на следующие типы.

Седан — машина с двумя, четырьмя или даже шестью боковыми дверями. Характерные черты — моторный отсек и багажное отделение у седанов вынесены наружу, то есть изолированы от салона (рис. 1.2). Седаны, имеющие шесть боковых дверей и перегородку, отделяющую водительскую секцию салона от пассажирской, называют лимузинами.

Рис. 1.2. Седан — самый распространенный тип кузова

Купе — двухдверный кузов с одним или двумя рядами полноразмерных или укороченных сидений (есть варианты, в которых задние сиденья — детские) (рис. 1.3).

Универсал — автомобиль с дверью в задней стенке кузова. Отличается от остальных типов тем, что имеет постоянный грузовой отсек, не отделяющийся от пассажирского стационарной перегородкой (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Купе

Рис. 1.4. Универсалы любят дачники и путешественники

Хетчбэк — гибрид седана и универсала.

В наше время довольно популярный тип кузова. Как и в универсале, в хетчбэке задний ряд сидений складывается (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Хетчбэк

Вагон — он же мини-вэн. Характерные признаки — моторный отсек и багажное отделение не выступают за пределы кузова (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Мини-вэн удобен для семейных поездок

Кабриолет — автомобиль со складывающимся верхом и опускающимися боковыми стеклами окон (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Кабриолет

Джип — все более популярный тип кузова: вытянутый вверх хетчбэк (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Джип

Пикап — закрытая кабина (одно — или двухрядная) и открытая платформа для грузов с откидным задним бортом (может иметь мягкий или жесткий верх) (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Пикап удобен при перевозке грузов

Большинство современных автомобилей оснащено двигателями, работающими на бензине или на дизельном топливе. Следовательно, по типу двигателя автомобили делятся на бензиновые и дизельные.

По рабочему объему двигателей машины классифицируются следующим образом:

особо малый класс (так называемые малолитражки) — до 1,1 литра;

малый класс — от 1,1 до 1,8 литра;

средний класс — от 1,8 до 3,5 литра;

большой класс — 3,5 литра и более.

В зависимости от того, на какую колесную ось (переднюю или заднюю) передается крутящий момент от двигателя, автомобили делятся на заднеприводные, переднеприводные и полноприводные.

Заднеприводные — автомобили, у которых крутящий момент от двигателя передается на задние колеса (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Заднеприводной автомобиль

Движение происходит по толкательному принципу: задние (ведущие) колеса толкают вперед автомобиль, а передние (ведомые) служат для изменения направления движения.

Переднеприводные — автомобили, в которых крутящий момент от двигателя передается на передние колеса, которые тащат за собой всю машину и служат для изменения направления движения (рис. 1.11).

Кстати, переднеприводной автомобиль более устойчив на дороге.

Переднеприводной автомобиль

Полноприводные — автомобили, в которых крутящий момент передается и на передние, и на задние колеса одновременно (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Полноприводной автомобиль: а — с раздаточной коробкой; б — с полным приводом, подключаемым автоматически; в — с постоянным полным приводом

В современной автомобильной промышленности различают шесть европейских классов в зависимости от габаритных размеров автомобиля. Классы обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, S (или F) (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Классификация автомобилей по габаритным размерам

А — мини-класс. Характеризуется длиной не более 3,6 м и шириной до 1,6 м. Такие автомобили могут быть как трех-, так и пятидверными.

В — малый класс. Длина кузова — от 3,6 до 3,9 м, ширина — от 1,5 до 1,7 м.

С — низший средний класс (в народе — гольф-класс или компакт-класс). Длина таких машин — от 3,9 до 4,4 м, ширина — от 1,6 до 1,75 м.

D — средний класс. К этой категории относятся автомобили длиной от 4,4 до 4,7 м и шириной от 1,7 до 1,8 м.

Е — высший средний класс, или бизнескласс. Это кузова от 4,6 до 4,8 м в длину и более 1,7 м в ширину.

S (F) — класс люкс (представительский класс). Автомобили длиной свыше 4,8 м и шириной более 1,7 м.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector