Устройство автомобиля. Основные характеристики двигателей.
06, Май 2010
ДВС – это двигатель внутреннего сгорания, установленный на большинстве автомобилей. Для водителя-непрофессионала устройство двигателя достаточно сложно, непростым оно является даже для специалиста. Однако при покупке автомобиля речь всегда идет именно о характеристиках двигателя. Выбор автомобиля и конкретной его версии для неспециалиста может превратиться в настоящее испытание. Чтобы было проще справиться с такой задачей, попытаемся изучить основные технические характеристики, какими обладает двигатель внутреннего сгорания.
Один из самых важных это количество цилиндров
Показатель этот вполне серьезный в выборе автомобиля. Недаром это первая характеристика в списке. Количество цилиндров в автомобилях сегодня колеблется от двух до шестнадцати. Различия по другим параметрам могут существовать даже у двух двигателей с абсолютно идентичным объемом и мощностью.
Расположение цилиндров
Тут можно выделить два типов: V-образное (двухрядное) и рядное (последовательное). Рассмотри V-образное расположение цилиндров. Это когда цилиндры расположены на одном коленчатом валу по обе его стороны. В таком случае немаловажную роль играет величина угла развала цилиндров. В разнице величины угла есть свои плюсы и минусы. Чем больше угол развала, тем сильнее понижается центр тяжести, облегчается охлаждение и подача масла, однако при этом меньше становятся динамические характеристики, и растет инерционность. И наоборот, чем меньше угол, тем меньше вес и инерционность, но малый угол ведет к быстрому перегреву.
Оппозитный двигатель, где угол развала равен 180° - это радикальная разновидность. Все его преимущества, как и недостатки, максимальны.
Синтезом двух главных разновидностей двигателей является очень редко встречающийся тип двигателя: рядно-V-образный. В таком двигателе цилиндры расположены последовательно, по обе стороны с отклонениями для лучшего охлаждения.
Помимо различий в устройстве, двигатели различаются так же массой и габаритами. Но важно знать, что наименьший уровень вибраций и шума можно достичь только когда в одном ряду цилиндров именно четное количество.
Объем камер сгорания
Или по-другому, объем двигателя. Абсолютно все остальные характеристики ДВП напрямую зависят от объема двигателя. Чем объемнее двигатель, тем больше у автомобиля мощность, а так же не стоит забывать, что при увеличении объема ДВП растет и расход топлива.
Материал двигателя
Стандартно три варианта, у каждого свои преимущества и недостатки.
Чугун и другие ферросплавы имею большой вес, но зато наибольшую прочность. Сам алюминий, а так же его сплавы весят очень мало при средней прочности. А вот магниевые сплавы по техническим характеристикам наиболее хороши, мало весят и максимально прочны, а вот минус – очень высокая цена. Характеристики эти указывают лишь на уровень шума и вибрации двигателя и больше говорят нам о ресурсе выбранной машины.
А вот на практике наибольшую важность имеют выходные характеристики:
Мощность.
Традиционные единицы измерения - лошадиные силы (л.с) или киловатты (кВт). Скорость и быстрота разгона машины определяет именно мощность.
Крутящий момент.
Максимальное тяговое усилие, способное создаваться двигателем. Единица измерения - Ньютон-метрах (Н•м). Крутящий момент влияет на «эластичность» двигателя, говоря проще – на способность набирать скорость на низких оборотах. Так же имеется косвенное влияние – на разгон и скорость.
Максимально допустимое количество оборотов коленчатого вала в минуту (об/мин)
Этот показатель характеризует число оборотов коленвала за минуту, которое сможет сделать двигатель без уменьшения ресурсной прочности. Взаимосвязь тут простая: чем больше количество оборотов, тем более активный и резкий характер у автомобиля.
Определенную важность имеют так же расходные характеристики.
Расход топлива.
Стандартно измеряется в литрах на 100 километров. Тут всего три градации различий: городской, загородный и смешанный расход. У каждого свои индивидуальные показатели.
Тип топлива.
Марка бензина или дизельного топлива (ДТ), которую потребляет двигатель. В современных автомобилях предусмотрено применение абсолютно любых марок, но следует учесть некоторые особенности. Учесть и выучить, это не так сложно, зато пригодиться. Так, при уменьшении октанового числа – снижается ресурсная мощность и прочность. А вот при росте сверх нужной нормы, мощность растет, а ресурс снижается. Что более опасно при повышении октанового числа, больше становится и теплоотдача, а это может быть причинной раннего перегрева. Существующие марки топлива многочисленны.
Расход масла.
Единица измерения расхода масла - литр, но не на 100 км, как в расходе топлива, а на 1000 км. Для исправно работающего автомобиля существует максимальный показатель - 1л/1000км.
Марка потребляемого масла.
Обычное обозначение – ххWхх, где в первые «xx» ставят густоту масла, а во вторые «xx»- его вязкость. Масла выбираются исходя из того, что наиболее густые и вязкие – значительно улучшают надежность и прочность двигателя, а вот менее густые – повышают динамические выходные показатели.
Нужно помнить! Масла с показателями 70W90 или 95W100 – трансмиссионные, и ни при каких обстоятельствах не должны использоваться в двигателе, результатом такой невнимательности стопроцентно станет неисправность двигателя!
Ресурсная прочность.
Под этим подразумевается, насколько часто двигателю требуется техническое обслуживание. Пять тысяч – тридцать тысяч км пробега – стандартные пределы. Предельный пробег дает возможность примерно определить срок службы автомобиля. Гарантийные же обязательства заканчиваются после гарантийного пробега.
Таковы основные потребительские характеристики.
Следует все же упомянуть целый ряд совсем других характеристик, которые отличаются сложностью для понимания:
Тип топливной системы – это дизельные и бензиновые двигатели.
Основные различия: дизельные характеризуются меньшим расходом топлива и большим крутящим моментом, а вот бензиновые имеют большую мощность. Что для вас важнее, решаете вы, а для принятия решения нужно понять, что же они из себя представляют.
Тип бензиновой системы впуска.
Такая система по техническим характеристикам уже устарела, так как в ней больше минусов, чем плюсов. В свое время и такая система была хороша, в более старых автомобилях она есть до сих пор. Чтобы объяснить доступно, следует сразу разделить системы. Существует система впрыска (инжекции) топлива и карбюраторная система впуска топлива. В современных автомобилях предусмотрена система инжекции, которая хороша тем, что повышает КПД, топливо впрыскивается в камеру сгорания. В более старых автомобилях – карбюраторная. Топливо вбрасывается струей в двигатель, что намного увеличивает расход этого самого топлива, следовательно, снижает КПД, к тому же снижает и удобство управления.
Стандартно карбюратор в автомобиле один, а вот в тюнингованых и спортивных моделях часто можно встретить многокарбюраторные двигатели.
Тип бензиновой системы впрыска. Одноточечный и многоточечный впрыск.
Недостатки одноточечной системы привели к тому, что она уже не используется так активно, как раньше. Главный из них – это то, что падение мощности значительно превышает снижении расхода топлива.
Многоточечный – прямой и распределенный впрыск.
При таком впрыске в камере сгорания получается равномерная смесь, что гарантировано, ведет к стабильной работе при любых режимах, а это в свою очередь ведет к удобству водителя. Еще из явных преимуществ: прямой впрыск ведет к повышению, как мощности, так и ресурсной прочности, а вот расход топлива снижает. Из самых явных недостатков, опять-таки высокая цена. К тому же для выявления всех преимуществ, понадобится топливо только высокого качества. В современной ситуации с топливом это действительно сложная задача – качество. Следует так же учесть, что при холодном старте и на малых оборотах отмечается нестабильность работы.
Комбинированный двойной впрыск компенсирует недостатки обеих систем. Системы применяются раздельно, выбор нужной остается за электроникой.
Дизельная система впрыска.
Бензиновый двигатель по устройству сложнее, чем дизельный, но вот его система впрыска устроена по-другому принципу и является более сложным механизмом.
ТНВД – система с насос-форсунками. При довольно скромных достоинствах это самая элементарная система. В этой системе каждая форсунка одновременно и насос, подающий топливо в камеру сгорания. Стабильная уверенная работа двигателя весьма проблематична, хотя характеристики не совсем удручающие. По отдельности эти системы не используются.
Лучшая на сегодняшний день, комбинация ТНВД и насос-форсунок плюс общая топливная рампа высокого давления Common Rail.
ТНВД отправляет топливо в рампу, где оно поддается компрессии и под огромным давлением впрыскивается в двигатель. Такая система обеспечивает низкий расход топлива и в то же время высокие показатели мощности.
Еще одна система-совершенствование предыдущей - это аккумуляторно-возвратная рампа Common Rail второго поколения. Тут все совершенно продумано: топливо накапливается, за счет этого происходит сжатие в рампе, а лишнее топливо поступает обратно в ТНВД. В значительной степени уменьшается расход топлива и потеря насосной мощности. Сплошные плюсы, а минус очевиден – цена.
Форсунки впрыска делятся на механические или пьезотронные. На характеристики двигателя они не имеют влияния, но вот пьезотронные намного легче в настройке и обеспечивают более корректный рабочий цикл.
Клапанов на впуске/выпуске от двух до пяти на цилиндр. При большем количестве клапанов работа двигателя становится более согласованней и четче, мощность больше, хотя немного возрастает расход топлива.
Компрессор. У него очень простая, но важная роль – он сжимает впускную смесь.
У атмосферных двигателей компрессора нет.
Двигатели с компрессией.
Тоже подразделяются на два вида, главное отличие – тип привода: компрессорные (с механическим компрессором) и турбонадувные.
Механический компрессор дает небольшие потери в мощности, а расход топлива увеличивается, за счет того, что приводится прямо от коленвала двигателя. У турбонадува есть преимущество: крыльчатка турбины, раскручивающаяся благодаря давлению выхлопных газов. В этом заключается высокая надежность работы, но зато уменьшает прирост крутящего момента, в большей степени на малых оборотах.
В стремлении улучшить показатели, бывают случаю, когда на двигатель помещают несколько компрессоров. Ставят их либо последовательно, что значительно влияет на стабильность работы в лучшую сторону, либо параллельно, от чего растут характеристики в режимах максимальной нагрузки.
Механизм газораспределения, распределительные валы и привод – всё это системы газораспределения. Самое классическое количество валов – 8 (по одному на клапан), но это число может и варьироваться.
Привод механизма газораспределения - цепь или ремень. Проще всего, конечно ремень, но он требует регулярной замены, т.е. не очень надежен. Цепь вернее, зато от нее много шума, металлического лязга. К тому же, ее стоимость выше.
Механизм газораспределения
Их два вида: статический и динамический.
Можно переключиться между скоростным и экономическом режимами. А обеспечить более стабильную работу во всем спектре рабочих оборотов коленвала помогает изменение фаз газораспределения.
Конечно, существует огромное количество иных особенностей двигателей. Но именно перечисленные здесь особенности в большей степени имеют значение при учете вышеперечисленных характеристик. Это очень важно учитывать, если вы хотите уверенно владеть своим стальным другом.
