Как это устроено двигатель

Содержание

Как это устроено двигатель

Двигатель — это сердце вашей машины. Это сложный механизм, предназначенный для переработки тепловой энергии, получаемой при сжигании бензина, в механическую энергию, которая вращает ходовые колеса.

Эта цель достигается с помощью нескольких последовательных событий, начиная с искры, воспламеняющей смесь паров бензина и сжатого воздуха, которая находится в герметизированном цилиндре и очень быстро сгорает. Именно поэтому такие механизмы называют двигателями внутреннего сгорания. При сгорании смесь расширяется, создавая энергию, необходимую для движения автомобиля.

Чтобы выдержать подобную нагрузку, двигатель должен быть очень прочным. Он состоит из двух основных частей: нижняя, более тяжелая — это блок цилиндров, объединяющий движущиеся части механизма; верхняя, съемная крышка называется головкой блока цилиндров.

Устройство двигателя

Распределительный вал

На распределительном вале есть грушевидные кулачки, которые воздействуют на клапаны. Как правило, у каждого цилиндра есть два клапана – впускной и выпускной.

Поршень

Поршень оснащен стальными кольцами, которые заполняют пространство между самим поршнем и стенками цилиндра.

Маховик

Маховик – это тяжелый диск, прикрепленный к концу распределительного вала. Оно передает энергию от двигателя, равномерно распределяет ее между поршнями и сглаживает их импульсы.

Соединительная тяга

При нажатии на педаль соединительная тяга преобразует вертикальное возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение.

Коленчатый вал

Коленчатый вал передает энергию от колес к коробке передач.

Колодец картера

В колодце содержится смазочное масло, предназначенное для подвижных частей двигателя. Масло проходит через фильтр и поднимается по трубке в насос.

Ремень привода распределительного вала

Зубчатый ремень (ремень ГРМ) управляет распределительным валом посредством звездочки, прикрепленной к одному из его концов. Скорость вращения двигателя превышает скорость вращения распределительного вала в два раза.

Головка блока цилиндров состоит из нескольких каналов с клапанами, сквозь которые в цилиндры проникает смесь воздуха и топлива и выходит газ, образующийся при сгорании.

В блоке цилиндров находится коленчатый вал, который преобразует возвратно-поступательные движения поршней во вращающий момент. Кроме того, в блоке зачастую находится распределительный вал, управляющий механизмами, которые открывают и закрывают клапаны в головке блока цилиндров. В некоторых случаях распределительный вал встроен в головку или располагается над ней.

Различные конструкции двигателей:

Однорядный двигатель

V-образный 8-цилиндровый двигатель

Оппозитный двигатель

Самой простой и распространенный тип двигателей состоит из четырех вертикальных цилиндров, которые расположены в ряд. Он также известен как однорядный двигатель. В двигателях объемом более 2000 кубических сантиметров, как правило, содержится шесть цилиндров.

В некоторых автомобилях используются более компактные V-образные двигатели с 6, 8 или 12 цилиндрами. Эти двигатели располагаются друг напротив друга под углом (до 90 градусов).

В некоторых двигателях цилиндры располагаются горизонтально. Они представляют собой расширенную версию V-образного двигателя, т.е. угол между цилиндрами составляет 180 градусов. Основным преимуществом оппозитного двигателя является его малая высота и повышенная устойчивость.

В блок также вмонтированы цилиндры, в которых двигаются поршни, и опоры для дополнительных деталей — например, топливного насоса и фильтров масла для смазки механизма. Бак для масла (маслосборник) находится под картером.

Блок цилиндров и головка блока, как правило, изготавливаются из литейного чугуна. В некоторых случаях для изготовления головки используется алюминий, т.к. он весит меньше и быстрее рассеивает тепло.

Как устроен двигатель автомобиля

Для современного человека, который в настоящее время владеет автомобилем или в ближайшем будущем собирается приобрести его, необходимо владеть минимальными знаниями устройства двигателя автомобиля (силового агрегата). Ведь двигатель автомобиля является неотъемлемой его частью, другими словами – «сердце автомобиля». Еще одним важнейшим механизмом является гидротранформатор, который передает крутящий момент от двигателя к коробке передач. Соответственно его неисправность повлечет серьезные проблемы. Если вам будет необходим ремонт гидротрансвофрматора для АКПП в Краснодаре http://krasnodar.atfservice.ru/uslugi/remont-gidrotransformatora/, смело обращайтесь в этот серви:здесь окажут необходимую заботу о вашем авто.

Техническими словами двигатель – это основное устройство автомобиля, предназначенное для изменения тепловой энергии выделяемой за счет сгорания смесеобразования в механическую энергию.

Разновидности автомобильных двигателей

В различных научных книгах, журналах, статей автомобильные двигатели называют «двигателями внутреннего сгорания» или силовыми агрегатами. Рассмотрим основные разновидности автомобильных силовых агрегатов, а так же как устроен двигатель автомобиля.

За вековую историю создания и эволюции ДВС учеными инженерами было сконструировано много типов автомобильных двигателей, из которых явно заметны: карбюраторные и инжекторные.

Карбюраторные силовые агрегаты – это двигатели, движение топлива в которых в впускной коллектор осуществляется с помощью карбюратора для дальнейшего его смешивания с кислородом и подачи в камеры сгорания поршневой системы.

Инжекторные силовые агрегаты – это двигатели, движение топлива в которых в внутренние камеры сгорания поршневой системы происходит методом впрыска его через форсунки, где идет его дальнейшее смешивание с кислородом.

Данные классы ДВС – это двигатели, осуществляющие свою работу на топливе с внешним смесеобразованием (газовые, бензиновые). В современном мире все большую популярность набирают дизельные агрегаты, работающие на солярке (дизельное топливо). Их основное отличие от бензиновых и газовых агрегатов заключается в следующем: возгорание топлива происходит при повышения температуры воздуха, которая достигается за счет возрастание давления внутри цилиндра, а не при подаче искры от свечи как в силовых агрегатов, работающих от бензинового и газового топлива.

Основа работы силовых агрегатов

Существует множество различных способов, по которым можно рассмотреть принцип работы двигателя автомобиля. Остановимся на наиболее понятном и простом. Из чего состоит двигатель автомобиля или его основные составляющие элементы:

свечи зажигания;
клапаны;
поршневая система (поршни и кольца);
шатуны;
коленвал (коленчатый вал);
картер.

Свеча зажигания применяется для совершения воспламенения топливно-воздушного химического образования в двигатели автомобиля. Клапаны предназначены для распределения топливно-воздушного химического образования в цилиндрах двигателя автомобиля. Поршни предназначены для возвратно-поступательного передвижения движения внутри цилиндра двигателя автомобиля и вследствие чего происходит переработка топливной жидкости в механическую энергию. Шатуны применяются для соединения поршневой системы с коленвалом. Коленчатый вал (коленвал) предназначен для совершения преобразования возвратно-поступательных передвижений поршней силового агрегата в крутящий момент, с помощью которого движение трансмиссии поступает на автомобильные колеса.

Картер предназначен для опоры и защиты двигателя автомобиля. Нижняя часть картера или поддон служит емкостью для смазочных материалов двигателя автомобиля.

И так, после рассмотрения элементов, из которых утроен силовой агрегат можно перейти к принципу работы четырехцилиндрового двигателя.

Такт двигателя – это заданный по времени момент, в течение которого внутри цилиндра происходит сжатие или воспламенение необходимое для передвижения поршня в цилиндре двигательного агрегата. Рабочий такт в ДВС образует необходимый рабочий цикл, который приводит в механическое движение всю систему автомобильного двигателя. С помощью движения идет преобразование тепловой энергии, за счет сгорания смесеобразования, в механическую энергию.

Большинство вариантов всех современных автомобильных двигателей для более надежной и эффективной производительности используется четырехтактное устройство. При совершении четырехтактного цикла необходимо чтобы коленчатый вал совершил два оборота или другими словами передвижение поршня вверх-вниз. Все передвижения поршня вверх-вниз (такт двигателя) происходит только с определенной последовательностью: 1) впуск; 2) сжатие; 3) расширение; 4) выпуск.

Теперь рассмотрим отрезок, по которому поршень перемещается вверх-вниз по цилиндру силового агрегата. В различной технической литературе вы можете встретить понятие верхняя мертвая точка, нижняя мертвая точка. Отрезок между ними, по которому движется поршень в цилиндре автомобильного агрегата, обозначает объем данного двигателя. Этот показатель рассчитывается методом сложения каждого отрезка в цилиндре агрегата. Во время передвижения поршня из верхней мертвой точки к нижней мертвой точки (первый такт) и за счет открытия впускного клапана и закрытия выпускного клапана в цилиндре создается разряжение. Топливная смесь из бензина смешанного с кислородом, подается в газопровод двигателя, где происходит перемешивание с переработанными газами и вследствие чего образуется идеальное вещество для воспламенения. При дальнейшем передвижении поршня происходит сжатие вещества для воспламенения, то есть поршень при передвижении в цилиндре силового агрегата из нижней мертвой точки к верхней мертвой точки (второй такт). На третьем такте при передвижении поршня из верхней мертвой точки к нижней мертвой точки происходит расширение вещества, свеча зажигания производит искру, что приводит к воспламенению вещества. И завершает весь логический цикл силового агрегата это четвертый такт. При передвижения поршня с верхней мертвой точки до нижней мертвой точки происходит открытие выпускного клапана и весь переработанный газ через систему выпускного газопровода и системы очистных фильтров попадают в атмосферу.

Выводы

После изобретения первого силового агрегата по настоящее время в мире идет постоянное их усовершенствование. На современных спортивных автомобилях установлены двигатели, с помощью которых, они преодолевают скоростную отметку в 380 километров в час. Таких показателей инженерам автомобильных заводов удалось добиться при внедрения в автомобиль дополнительных различных систем. Но основа построения двигателей осталась неизменной с прошлого столетия. И каждый автомобилист должен ориентироваться в устройстве и принципе его работы, тем более, это не требует каких-либо специальных навыков, а требует понимания лишь простых физических процессов. Подробнее о ДВС почитайт на wikipedia.org/wiki/Двигатель_внутреннего_сгорания.

Как устроен двигатель автомобиля?

Анализ развития энергетических установок для автомобильного транспорта показывает, что в настоящее время двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является основным силовым агрегатом, и его дальнейшее совершенствование имеет большие перспективы.

Автомобильный поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой комплекс механизмов и систем, служащих для преобразования тепловой энергии сгорающего в цилиндрах топлива в механическую работу.

Основу механической части любого поршневого двигателя составляют кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и газораспределительный механизм (ГРМ). Кроме того, тепловые двигателя оснащены специальными системами, каждая из которых выполняет определенные функции по обеспечению бесперебойной работы двигателя. К таким системам относятся:

система питания;
система зажигания (в двигателях с принудительным воспламенением рабочей смеси);
система пуска;
система охлаждения;
система смазки (смазочная система).

Каждая из перечисленных систем состоит из отдельных механизмов, узлов и устройств, а также включает специальные коммуникации (трубопроводы или электропровода).

Кривошипно-шатунный механизм двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Очевидно, что передавать вращательное движение между отдельными механизмами, агрегатами и узлами автомобиля значительно проще, чем циклическое поступательное движение, которое описывает поршень, перемещаясь в цилиндре.

Кроме того, конечное звено трансмиссии автомобиля – его колеса – перемещают автомобиль посредством вращения, поэтому назначение КШМ вполне понятно.

Можно допустить, что для транспортного средства, перемещающегося по дороге с помощью, например, шагающих устройств или циклических движителей, преобразование поступательного движения во вращательное не является обязательным. Но автомобиль — колесное транспортное средство (по определению), что обуславливает присутствие кривошипно-шатунного механизма в конструкции автомобильного двигателя.

Газораспределительный механизм двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает поступление в цилиндры двигателя заряда рабочей смеси (в двигателях с внешним смесеобразованием) или воздуха (в двигателях с внутренним смесеобразованием), а также для удаления (выпуска) отработавших газов и продуктов сгорания топлива.

При этом газораспределительный механизм должен обеспечивать обмен газов в цилиндрах в строго определенное время, соответственно тактам работы двигателя, и в необходимом количестве, обеспечивающем качественный состав рабочей смеси для полного сгорания топлива и получения максимального эффекта от выделяемой при этом теплоты.

Система питания двигателя

В цилиндрах автомобильного двигателя сгорает смесь воздуха (точнее – кислорода, содержащегося в воздухе) и горючего, в качестве которого чаще всего используются дизельное топливо (солярка), газовое топливо, либо бензин. Система питания предназначена для подачи топлива и воздуха в цилиндры двигателя в нужном количестве и определенных пропорциях.

Различают два основных типа систем питания двигателей: системы с внешним смесеобразованием, в которых воздух и топливо смешиваются вне цилиндра двигателя, а также с внутренним смесеобразованием, в которых топливо и воздух подаются в цилиндры раздельно и смешиваются внутри цилиндра.

К первому типу можно отнести системы питания, оснащенные специальным устройством – карбюратором, обеспечивающим распыл топлива в воздушной струе и перемешивание компонентов смеси, которая затем поступает в цилиндры двигателя.

Ко второму типу относятся дизельные и инжекторные системы питания, обеспечивающие заполнение цилиндров двигателя атмосферным воздухом с последующим впрыском топлива с помощью специальных устройств.

Система зажигания

Назначение этой системы – принудительное воспламенение рабочей смеси в бензиновых и газовых двигателях. Дизельные двигатели не нуждаются в системе зажигания – воспламенение рабочей смеси в них осуществляется благодаря высокой степени сжатия воздуха в цилиндрах, который в буквальном смысле становится раскаленным.

В современных двигателях чаще всего используется воспламенение смеси искровым электрическим разрядом, однако, это – не единственное возможное техническое решение – так, например, в конструкциях первых тепловых двигателей внутреннего сгорания применялись запальные трубки, воспламеняющие рабочую смесь горящим веществом.

Возможны и другие способы поджигания смеси, однако, наиболее удобной для практического применения в настоящее время считается электроискровая система зажигания.

Система пуска двигателя

Система пуска обеспечивает вращение коленчатого вала двигателя при его запуске. Это необходимо для начала функционирования механизмов и систем, обеспечивающих работу двигателя – кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания и зажигания.

Для запуска современных автомобильных двигателей чаще всего применяются системы пуска с помощью привода от специального электрического двигателя – стартера. Этот способ запуска двигателя внутреннего сгорания является удобным, надежным и легко осуществимым. Однако, существуют и другие технические решения этой задачи, например, посредством пневматического мотора, работающего на запасе сжатого воздуха в ресиверах (специальных баллонах) автомобиля или полученного от небольшого компрессора с электроприводом.

Простейшая система пуска двигателя – заводная рукоятка, с помощью которой водитель (или его помощник) проворачивают коленчатый вал, обеспечивая тем самым начало работы механизмов и систем двигателя. В недалеком прошлом заводная рукоятка являлась непременной принадлежностью, которую водитель брал с собой в путь.

Однако, при несомненной простоте этого «устройства», комфорта и удобства использования автомобиля такой метод пуска двигателя не добавляет, поэтому в кабине современного автомобиля заводную рукоятку (или, как ее называли в шутку водители – «кривой стартер») вы найдете вряд ли. Кроме того, с помощью ручного пуска сложно запустить дизель – не позволяет высокая степень сжатия и вероятность травмирования водителя при запуске.

Система охлаждения двигателя

Как и следует из названия, эта система предназначена для поддержания баланса температуры работающего двигателя. Сжигание рабочей смеси в цилиндрах сопровождается сильным нагревом узлов и деталей двигателя, которые нуждаются в постоянном охлаждении, чтобы избежать перебоев в работе и поломок, обусловленных, например, температурными расширениями металла или даже прогоранием деталей и элементов конструкций.

Наиболее распространены два типа систем охлаждения, применяемые в автомобильных двигателях – жидкостная и воздушная; о принципах их действия можно догадаться по названию.

Из теплотехники известно, что для эффективного охлаждения двигателя необходим теплообменник, имеющий большую площадь поверхности для передачи тепла. В двигателях с жидкостным охлаждением в качестве такого теплообменника используется радиатор, состоящий из большого количества трубок, сквозь которые перемещается нагретая жидкость, отдавая тепло стенкам. Суммарная площадь поверхности трубок в радиаторе очень большая, а эффективность отвода тепла повышается специальным вентилятором, установленным рядом с радиатором.

В двигателях с воздушным охлаждением для этих целей применяют оребрение поверхностей наиболее нагреваемых деталей (цилиндров и их головок), в результате чего площадь теплообмена значительно увеличивается.

Воздушные системы охлаждения на современных быстроходных двигателях применяются редко из-за низкой эффективности (по сравнению с жидкостной системой охлаждения). Чаще всего охлаждение воздухом используют в низкооборотистых, мотоциклетных или небольших двигателях внутреннего сгорания, не предназначенных для выполнения тяжелой механической работы, а также для работы в условиях хорошего обдува (самолетные ДВС).

Система смазки двигателя

Система смазки предназначена для уменьшения потерь механической энергии на преодоление сил трения, возникающих между сопрягаемыми подвижными деталями в кривошипно-шатунном и газораспределительном механизмах. Кроме того, смазывание деталей способствует уменьшению их износа и частичному охлаждению.

Чаще всего в конструкции автомобильных двигателей применяется смазка деталей под давлением, когда из отдельного резервуара масло подается по трубопроводам и каналам с помощью насоса к деталям, нуждающимся в смазке.

Некоторые детали механизмов смазываются благодаря разбрызгиванию масла или посредством периодического окунания в масляную ванну.

Дизельный двигатель. Как это устроено?

Дизельные двигатели широко используется в автомобилях грузового назначения благодаря высокой эффективности. Такие двигатели устанавливаются и в легковых машинах. Модели, работающие на дизеле, есть почти в каждой серии. В странах Евросоюза моторы, работающие на бензиновом топливе, начинают терять популярность. Больше половины новых моделей оснащаются именно дизелями.

На легковые автомобили устанавливают быстроходные дизельные двигатели с высокой эластичностью, то есть возможностью достигать оптимального крутящего момента, при этом диапазон частоты вращения коленчатого вала значительно расширяется.

Как это устроено?

Процесс работы дизельного мотора базируется на самовоспламенении топлива, подаваемого в камеру сгорания и смешанного со сжатым горячим воздухом. Принцип работы не связан с коэффициентом избыточности воздушной смеси, а диктуется гетерогенностью топливно-воздушной смеси. Это главное отличие между бензиновыми и дизельными моторами.

Основные особенности двигателей на дизельном топливе:

повышенная степень сжатия;
повышенный КПД;
сниженная удельная мощность;
малые обороты коленчатого вала;
повышенный крутящий момент на пониженных оборотах;
сложность устройства топливного оборудования;
повышенная чувствительность к качеству топлива.

С целью выполнения современных требований к снижению расхода топлива, токсичности выхлопа, облегчению запуска при низких температурах двигатели оснащаются новыми системами: механизмом впуска-выпуска, рециркуляции выхлопных газов, турбонаддува и предстартового подогрева.

Система Common Rail предназначена для накопления топлива в рампе, его подача (впрыск) осуществляется при помощи форсунок с электронным управлением. Электроника осуществляет подачу топлива в точной дозировке, что приводит к значительному его сбережению, абсолютному сжиганию и увеличению производительности. Если того требуют обстоятельства, впрыскивание топлива происходит неоднократно за один цикл.

Основной задачей выхлопной системы является уменьшение степени содержания в отработанных газах несгораемых углеводородов, оксида азота и сажи за счет установки сажевого фильтра. При ее работе накопленная сажа убирается методом последующей регенерации.

Рециркуляция отработанных газов позволяет снизить наличие в них оксида азота, так что часть объема этих газов проникает обратно во впускной коллектор. Отработанные газы охлаждаются в специализированном устройстве, находящемся внутри системы охлаждения двигателя. Это значительно повышает качество работы агрегата.

Механизм впуска оборудуется заслонками. Они оснащены двумя отверстиями засасывания и создают вихревой поток воздуха, что улучшает образование топливной смеси при любом режиме работы. Во время пуска двигателя и его работы на низких оборотах заслонки оказываются в закрытом положении. При повышенной частоте оборотов коленчатого вала и повышенном вращающем моменте заслонки оказываются в открытом положении. Если заслонки закрыть, это послужит причиной уменьшения в выхлопных газах содержания оксида углерода и несгораемых углеводородов.

Турбонаддув считается надежной системой увеличения мощности двигателя, работающего на дизельном топливе. Турбонагнетатель служит для создания номинального давления наддува на любом режиме эксплуатации мотора.

Свечи накаливания облегчают пуск дизельного двигателя при пониженной температуре. Они оснащены электронным управлением, позволяющим облегчать запуск путем разогрева. А установлены они во впускном коллекторе. В дополнение можно установить устройство подогрева дизельного топлива. Данное оборудование облегчает запуск двигателя при минимальных температурах.

При установке дополнительного подогревателя время прогревания салона сокращается, поэтому во время ожидания прогрева исключена вероятность замерзнуть. Благодаря этой функции можно не ставить машину в гараж, а оставить на улице. Даже если она замерзнет, то с помощью системы обогрева очень быстро запустится.

Двигатель автомобиля: назначение и виды силовых агрегатов современных транспортных средств

Двигатель, пожалуй, можно назвать самой важной частью автомобиля. Ведь без двигателя автомобиль не сдвинется с места, но и без колес тоже далеко не уедешь, поэтому не будем делить автомобильные системы по важности, а просто попробуем узнать чуточку больше, об автомобильном двигателе.

Двигатель – это силовая установка, источник энергии автомобиля. Он используется для того чтобы машина могла выполнять свою основную функцию – перевозку грузов и пассажиров, но кроме этого, энергия, вырабатываемая двигателем, используется для обеспечения функционирования всех вспомогательных систем, например для работы кондиционера.

Впрочем, все вспомогательные системы, как правило, работают от электричества, вырабатываемого генератором или забираемой от аккумуляторов. А вот генератор как раз приводится в действие с помощью двигателя, передавая ему механическую энергию вращения вала.

Для обеспечения движения автомобиля так же используется механическая энергия вала двигателя, которая передается от двигателя на колеса через трансмиссию.

То есть, по сути, двигатель нужен для того, чтобы преобразовать какой-либо вид энергии в механическую энергию вращения вала, которая через систему механических связей передается на колеса, заставляя автомобиль двигаться.

Двигатель внутреннего сгорания

Когда мы говорим о двигателе автомобиля, то чаще всего представляем себе двигатель внутреннего сгорания, в качестве топлива для которого используется бензин, дизельное топливо, газ, а в последнее время пробуют и водород.

В двигателе внутреннего сгорания, как несложно догадаться, происходит преобразование энергии, выделяемой при сгорании легковоспламеняющихся веществ в механическую энергию. Конструкции двигателей внутреннего сгорания могут отличаться, бывают поршневые двигатели, роторные и газотурбинные.

Но принцип их работы остается неизменным. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, в конечном итоге преобразуется в механическую энергию вращения вала двигателя и через систему механических связей передается на колеса, заставляя их вращаться.

Основной недостаток двигателей внутреннего сгорания их неэкологичность. При сжигании топлива выделяется много вредных веществ. Исключение в этом составляет водород, продуктом горения которого является обыкновенная вода, но проблема с его использованием на сегодняшний день заключается в дороговизне, хотя вероятно, что в будущем это будет основной вид топлива.

Но двигатели внутреннего сгорания – не единственные автомобильные двигатели.

Электро-двигатель

Существуют машины, которые используют в качестве исходной энергии – электричество. Наиболее популярный и близкий к автомобилю вид транспорта, работающий на электричестве – это всем известный троллейбус.

Но полноценным автомобилем его не назовешь, поскольку двигаться троллейбус может только лишь вдоль натянутых проводов, от которых он запитывается электричеством.

Но вы наверняка слышали о машинах, которые называются электромобилями. Электромобили – это автомобили, в которых в качестве силового агрегата используется электродвигатель.

Электродвигатель, как вы понимаете, работает от электрической энергии, которую он получает, как правило, от аккумуляторных батарей.

Электромобили, по сравнению с автомобилями, использующими двигатели внутреннего сгорания, имеют массу преимуществ.

Они экологичны, практически бесшумны (что не всегда плюс), быстро набирают скорость, им не нужна коробка скоростей можно даже обойтись без трансмиссии, если поставить двигатели на каждое из колес. То есть такие автомобили могли бы быть намного дешевле, чем автомобили с ДВС, если бы стали массовыми.

Но есть два существенных момента, которые очень сильно ограничивают применение электродвигателей на современных автомобилях. До сих пор не придумали аккумуляторов, которые бы могли запасти в себе достаточное количество электрической энергии.

То есть запас хода электромобиля сегодня ограничен несколькими десятками километров. Если не включать фары, магнитолу, кондиционер, то можно и до сотни километров проехать, но все равно это очень мало. Примерно в 5-6 раз меньше, чем на одной заправке бензином. Впрочем, над этим разработчики постоянно работают и возможно, что когда вы читаете эти строки, уже существует электромобиль с запасом хода более 500 км.

Но даже малый запас хода был бы не так страшен, если бы не время, требуемое на перезарядку аккумуляторов. Если заправка бензином, дизтопливом или газом занимает 5-10 минут, то аккумуляторы придется заряжать часов 12, а то и сутки.

Поэтому, пока электромобили могут использоваться лишь для непродолжительных поездок по городу, после чего всю ночь на зарядке.

Гибридные силовые агрегаты

Но преимущество электродвигателей над ДВС настолько велико, что желание их использовать хотя бы частично привело к появлению гибридных силовых установок, которые сегодня достаточно активно используются на автомобилях.

Гибридные силовые установки – это объединенные на одном автомобиле двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель (как правило, их 4, по одному на каждое колесо). Такие автомобили называют гибридными.

Существуют три схемы гибридных установок.

В первой энергия ДВС используется исключительно для выработки электрической энергии при помощи генератора. А уже от генератора энергия передается на зарядку аккумуляторов и на электродвигатели, обеспечивающие вращение колес.

Но более популярна другая схема. Во второй схеме привод на колеса осуществляется как от ДВС, так и от электродвигателей. ДВС и электродвигатели могут использоваться как самостоятельно, так и вместе.

Третий вариант – это сочетание первого и второго.

Вот такие они двигатели автомобиля, разнообразные и неоднозначные. Более подробно свойства, принцип работы, детали мы разберем в будущих публикациях.

Что такое объем двигателя и как рассчитать

Самую первую сборку двигателя внутреннего сгорания (ДВС) относят к далекому 1885 г. и осуществил ее инженер из Германии Карл Бенц. С того времени инженеры постоянно пытаются улучшить динамику моторов. И всегда на слуху выражение «рабочий объем двигателя», но что такое объем двигателя в реальности и из каких параметров он складывается, знает далеко не каждый.

Объем двигателя – это конструктивный параметр ДВС, определяющий его мощность.

Во многих странах налогообложение автомобилей определяется рабочим объемом их моторов. Например, в Японии владельцы автомобилей «Кei Сar», которые относятся к классу малолитражек и имеют объем мотора 0.66 см кубических, не платят дорожный налог. В некоторых странах мира налоговое законодательство устроено так, что чем больше рабочий объем двигателя, тем выше дорожный налог.

Что касается России, то здесь величину дорожного налога определяет количество лошадиных сил, хотя эти два параметра полностью взаимосвязаны. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что объем двигателя это показатель мощности автомобиля, а так же платежеспособности его владельца.

Один из перспективных векторов развития конструкции ДВС – это создание двигателей с изменяемым объемом, что достигается применением системы автоматического отключения нескольких цилиндров в режиме частичной нагрузки мотора.

Такая технология уже используется на некоторых новых внедорожниках американского производства, благодаря которой можно экономить около 20% топливной смеси.

В настоящее время в опытно-экспериментальной стадии используются особые двигатели с механическим изменением рабочего хода поршня. Но ДВС с изменяемым рабочим объемом некоторое время уже используют в качестве лабораторного оборудования, например, при определении октанового числа бензина «моторным методом».

Характеристики объема двигателя

Рабочий объем всех типов двигателей принято измерять в кубических сантиметрах, или литрах. Именно по этим параметрам машины можно разделить на следующие категории:

микролитражки (не более 1.1 литра);
малолитражки (от 1.2 до 1.7 литра);
среднего объема (от 1.8 до 3.5 литра);
крупно-литражные ( от 3.6 и более литров).

Разделение это довольно условно и касается в основном моторов, работающих на бензине. С дизельными двигателями ситуация немного отличается. Показатель литража силовых установок одна из важнейших деталей автомобиля. Чем больше топливной смеси помещается в камере сгорания, тем больше автомобиль потребляет бензина. Но вместе с расходом топлива увеличивается и мощность авто, потому как большее количество горючего будет производить большее количество высвобождающейся энергии.

К минусам крупно-литражных автомобилей, кроме расхода топлива, можно отнести и его более высокую себестоимость. Так, логично предположить, что для его изготовления потребуется гораздо больше материалов, да и требования к качеству изготавливаемых деталей, соответственно, будут намного выше.

Как рассчитать объем двигателя

Любая силовая установка имеет определенное количество цилиндров и чтобы вычислить ее суммарную мощность, необходимо учесть параметры каждого из них.

В свою очередь, рабочий объём цилиндра определяется как произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от НМТ до ВМТ).

Так как же узнать суммарный объем двигателя? Для этого нужно сделать несколько несложных вычислений:

Например, если на авто установлен рядный четырех-цилиндровый мотор, и объем каждого отдельного цилиндра составляет 499 кубических сантиметров, нам следует умножить это число на четыре.
В итоге мы получим значение определяющее значение литража, в нашем случае это 1996, далее округляем его до ближайшей целой величины. В нашем случае это 2000, затем делим эту величину на 1000, и это значит, что этот мотор будет иметь объем два литра.

Принцип работы ДВС

Камера сгорания силового агрегата заполняется топливной смесью (бензин с воздухом). Камера устроена так, что она имеет подвижный элемент (поршень).
Затем при помощи специального приспособления, которое называется «свеча зажигания», топливная смесь возгорается.
Высвободившаяся в результате «взрыва» энергия толкает поршень вниз, он в свою очередь передает движение коленвалу, а тот через различные редуктора начинает крутить колеса.

Это самое простое описание работы мотора, на самом деле там огромное количество нюансов, но и оно позволяет ответить на вопрос, как узнать объем бензинового двигателя.

Теперь понятно, что объем любого двигателя это суммарное значение всех камер сгорания мотора. На что влияет этот показатель? В первую очередь на мощность автомобиля. Хотя в современных машинах все чаще применяется турбонаддув, что позволяет изобретателям увеличивать мощность, оставляя объем камеры сгорания неизменным.

Как увеличить объем двигателя

Таким вопросом часто задаются автовладельцы, поставившие перед собой цель во чтобы то ни стало увеличить мощность своего «железного друга».

Как известно мотор машины состоит из нескольких цилиндров, они размещаются в едином блоке (блоке цилиндров). Внутри каждого цилиндра расположен поршень. А вся эта система в совокупности называется камерой сгорания и определяет литраж силовой установки.

Сделать самостоятельный расчет объема мотора довольно просто, для этого существует формула, которая была описана выше.

В итоге как же можно увеличить мощность двигателя самостоятельно? Как правило, есть несколько способов решить эту проблему. Все зависит от того, насколько вы хотите увеличить силовую отдачу двигателя и конечно от размера вашего кошелька:

Самый простой и дешевый вариант, это обыкновенная расточка блока цилиндров для увеличения камеры сгорания. В таком случае ваши затраты будут связаны только с приобретением новых поршней большего диаметра.
Более затратный вариант, это замена «родного» коленчатого вала на вал с большим радиусом кривошипа. Ну а так как диаметр шатунов увеличится, то придется менять и всю поршневую группу. После такой процедуры рабочий ход поршней увеличится, а соответственно и литраж силового агрегата станет больше.

Каким способом увеличения мощности авто воспользоваться личное дело каждого. Но стоит помнить, что выполнить форсирование мотора в домашних условиях просто нереально. Для этого нужно специальное оборудование, а самое главное высококлассные специалисты. Так что, если вы все-таки решились на такой шаг, вам прямая дорога в тюнинговое агенство.

Для многих наших соотечественников безвозвратно прошли те времена, когда при выборе нового автомобиля главными параметрами становились его внешний вид и стоимость. Сегодня технические параметры приобретаемого транспортного средства становятся едва ли не основными при его выборе. Одним из главных показателей автомобиля – рабочий объем его двигателя. Именно от него зависит расход горючего, скоростные характеристики, величина налога, который придется платить ежегодно.

Ликвидность транспортного средства на вторичном рынке, при его последующей продаже, также в немалой степени зависит от этого параметра. Выбрать авто с оптимальным для себя рабочим объемом двигателя не так просто, необходимо знать, как этот параметр сказывается на поведении транспортного средства, и для каких условий эксплуатации следует выбирать авто помощнее. Если в городских условиях достаточно не самого «объемного» двигателя, то при частой езде по бездорожью, двигателя с рабочим объемом 0,8 литра окажется явно недостаточно.

Как отражается рабочий объем двигателя на мощности авто

Рабочий объем двигателя – это общая сумма объемов всех имеющихся цилиндров. Сегодня на рынке представлены автомобили с показателем от 0,8 до 5-6 литров и более. Этот параметр определяется только производителем и не меняется в процессе нормального эксплуатации авто. Обязательно указывается в техническом паспорте. Именно от рабочего объема зависит мощность транспортного средства, его динамика и расход топлива.

Как правило, для исключительно городских условий целесообразно выбирать авто с рабочим объемом до 1,6 литра. Он отличается достаточно экономным расходом топлива, что особенно важно для мегаполисов с их бесконечными пробками. Несмотря на небольшой объем, его вполне достаточно для обеспечения неплохой динамики разгона – со светофора в числе последних такое авто не останется. Часто такие автомобили имеют турбину, повышающую динамические характеристики.

Но если авто используется на скоростных трассах, с полной нагрузкой двигателя, малый рабочий «запас» ощущается очень заметно. Кроме этого, двигатель с небольшой мощностью плохо совмещается с кондиционером и коробкой–автоматом. Двигатели с рабочим объемом два и более литра, по сравнению с «младшими родственниками» имеют некоторые преимущества:

крутящий момент мощного двигателя более ровный;
он менее прихотлив к качеству топлива;
возможна длительная максимальная нагрузка;
корректная работа кондиционера и АКПП.

На что влияет такой параметр рассказано в видеоуроке:

Бензин или дизель – как сказывается рабочий объем

Если рассматривать исключительно вопрос рабочего объема двигателя и преимуществ эксплуатации авто, то здесь дизель несколько опережает бензиновый двигатель. Дизель, даже при сравнительно малом рабочем объеме развивает больший крутящий момент. Поэтому платить за такое «малолитражное» авто придется меньше, а комфорта при вождении будет больше – «маленький» мотор, тем не менее, легко тянет и коробку автомат, и мощный кондиционер.

Если будет установлена турбина, то авто станет вполне скоростным, а платить за его содержание придется совсем немного. Дизели люксовых внедорожников или минивэнов имеют увеличенный рабочий объем, и во многом превосходят бензиновые аналоги. Но несмотря на это, имеется и недостаток – большая первоначальная стоимость, хотя если авто предполагается эксплуатировать в тяжелых условиях, такая покупка окупится сторицей.

Как рассчитывается объем двигателя

Для такого расчета потребуются минимальные познания в принципе его устройства и работы. Вне зависимости от типа используемого горючего, каждый мотор преобразует тепловую энергию, получаемую в процессе сгорания топлива, в механическую энергию, позволяющую приводить транспортные средства в движение. Каждое авто имеет несколько цилиндров, размещенных в едином блоке, включающий поршни. Рабочий объем двигателя определяется совокупностью этих элементов.

Для этого используется специальная формула, а результаты интерпретируются либо в см 3 , либо в литрах. После выведения значения рабочего объема двигателя в куб. см (л) каждый автомобиль может точно классифицироваться по одной из четырех групп.

Микролитражка – объем не превышает 1,4 л.
Малолитражка – до 1,7 л.
Среднелитражка – 1,8-3,5 литра.
Крупнолитражное авто – выше 3,5 л.

Этот параметр двигателя крайне важен практически в любой стране мира – именно он становится основополагающим при расчете налога, а также страховых сумм.

Увеличение рабочего объема – прихоть или необходимость

Несмотря на то, что рабочий объем каждого двигателя рассчитывается автопроизводителем, при наличии желания и финансовой возможности этот параметр может быть изменен в сторону увеличения. Этим часто пользуются любители спортивного тюнинга, а о целесообразности такого шага решает каждый сам для себя. Выполняется такой тюнинг двумя способами.

Относительно недорогим вариантом увеличения рабочего объема является следующий. Гильзы блока цилиндров просто растачиваются под больший диаметр. Поршневая группа при этом меняется на новую. Объем таким способ можно увеличить лишь незначительно.
При необходимости более существенного увеличения мощности, потребуется замена установленного производителем коленвала на модель с увеличенным радиусом. Параллельно с этим потребуется полностью заменить и поршневую группу, которая позволит работать двигателю с новым коленвалом. Данный метод позволяет серьезно форсировать двигатель, но требует внушительных расходов как на материалы, так и на выполняемую работу, которая не отличается дешевизной.

Учитывать ли параметры двигателя при выборе авто

Прошли те времена, когда о таком параметре, как рабочий объем двигателя, автовладельцы практически не задумывались. Сегодня он стоит в одном ряду со стоимостью, экстерьером и престижностью. Объем двигателя сильно влияет не только на налоги и размер страховых взносов, но и на ходовые характеристики транспортного средства, а также на комфорт самого водителя при движении.

В том случае, когда приобретаемое авто будет использоваться преимущественно в городских условиях, с невысокими скоростями и малыми нагрузками, достаточно мотора с небольшими параметрами – это позволит сэкономить на топливе и не переплачивать за обслуживание. При использовании на трассе, где очень важен высокий крутящий момент, больше подходит авто со средним рабочим объемом. К слову, к существенному увеличению расхода горючего это не приведет – после быстрого разгона, «траты» топлива резко снизятся.

Соответственно, тяжелые условия использования предполагают только большой рабочий объем. Авто, оснащенное мотором с увеличенным объемом всегда будет более комфортным, поскольку легко «потянет» мощную климатическую систему, коробку автомат, да и другое дополнительное оборудование не станет причиной потери мощности двигателя, что особенно важно при высоких скоростях и совершении резких маневров.

С каждым годом число автомобилей на наших дорогах неумолимо растет. И в этом нет ничего удивительного. Автомобильный транспорт – самый практичный и комфортный, если не учитывать пробок. Кто-то меняет машины как перчатки. Для таких людей неинтересны характеристики. Им подавай престиж и гламур. А есть обычные работяги, которые копят на автомобиль несколько лет. Такие люди просто обязаны разбираться в «начинке» транспортного средства.

Какой автомобиль без «движка»? Именно двигатель является сердцем любого четырехколесного транспортного средства. Агрегат характеризуется своей мощностью. Итак, объем двигателя – это совокупность объемов всех цилиндров. Перед покупкой автомобиля нужно четко понимать, какой движок будет под капотом. В зависимости от используемого топлива, двигатели делятся на бензиновые, дизельные и гибридные.

В нашей стране автолюбители предпочитают первый тип. Сейчас бензиновые двигатели идут с инжектором и системой распределения впрыска топлива. Карбюраторные экземпляры уходят в прошлое. Любители внедорожников предпочитают дизельные «движки». Эти агрегаты выдают более высокий крутящийся момент, в результате чего значительно вырастает мощность. Легковые машины с дизельными «движками» в нашей стране непопулярны. Есть резон брать «движок» на солярке, если вы преодолеваете 50, а то и более тысяч километров.

Что касается гибридных установок, то способы их питания различны. В основном такой движок работает от солнечной энергии, электричества и водорода. Конечно же, объем двигателя такого авто небольшой. Однако и затрат на топливо не будет. Придется раскошелиться на установку, которая будет перерабатывать энергию. К сожалению, в России такого рода машины редко встречаются на дорогах. Все дело в высокой стоимости и проблемах, возникающих при ремонте. Специализированных станций технического обслуживания в стране нет.

Дабы понять, что собой представляет объем двигателя, нужно простыми словами объяснить принцип работы. Есть камера сгорания. В этом пространстве помещается топливная смесь и воздух. Одной из стенок камеры является поршень. Он подвижный. С помощью свечи зажигания топливо воспламеняется. Энергия, которая образовалась в результате взрыва, приводит в движение поршень. Последний заставляет двигаться коленчатый вал. В результате автомобиль набирает скорость. Конечно же, это объяснение, скажем так, «на пальцах». Но этого достаточно, дабы понять, что объем двигателя, по сути, и есть объем камеры сгорания.

Это еще не все. Следует знать, что такое рабочий объем двигателя. Это сумма рабочих объемов всех цилиндров поршневого движка внутреннего сгорания. Количество кубических сантиметров определяет мощность агрегата. Безусловно, литраж двигателя – важный критерий, который определяет силовые характеристики. Исходя из этого автомобили делят на микролитражные (до 1,1 литров), малолитражные (1,3-1,7), среднелитражные (1,8-3,5) и крупнолитражные (свыше 3,5 литров). Данное распределение – условное, оно распространяется на бензиновые «движки». С дизельными двигателями картина немножко иная.

На данный момент быстро продвигается идея, в основе которой лежит изменяемый рабочий объем двигателя с помощью электронной системы, которая может отключать пару цилиндров при малых нагрузках для экономии топлива. Небольшая часть американских внедорожников оснащена такой системой. Это позволило сэкономить 20 % топлива. Есть разработки по изменению рабочего хода поршня механическим путем. Однако дальше эксперимента это новшество не дошло. Надо констатировать тот факт, что прогресс не стоит на месте, и в скором времени ученые нас порадуют своими полезными изобретениями в области машиностроения. Однако объем двигателя будет существенным показателем мощности на любом этапе развития.

Источник http://piter-at.ru/raznoe/kak-eto-ustroeno-dvigatel.html

Источник http://www.auto-infosite.ru/articles_dvigatel_avtomobilya.html

Источник http://car-avz.ru/glavnaya/posobie/1150-chto-takoe-ob-em-dvigatelya-i-kak-rasschitat