На большинстве
автомобилей установлен двигатель внутреннего сгорания
(ДВС). Устройство
его достаточно сложно даже для специалиста, тем более для рядового
водителя-непрофессионала. Однако при покупке машины всегда всегда идёт
речь о
характеристиках двигателя. Неспециалист обычно теряется перед выбором
автомобиля
вообще или конкретной его версии в частности. Попробуем разобраться
в основных
технических характеристиках двигателя внутреннего сгорания.
Сколько цилиндров?
В современных автомобилях от 2 до 16. Этот достаточно серьезный
показатель.
Так, два двигателя с одинаковым объемом и мощностью могут сильно
различаться по
другим параметрам.
Расположение цилиндров
Два типа: рядное (последовательное) и V-образное
(двухрядное),
когда на одном коленчатом валу цилиндры расположены с обеих сторон. В
этом
случае важную роль играет угол развала цилиндров. Большой угол
развала
понижает центр тяжести, облегчает охлаждение и подачу масла, но при этом
снижаются
динамические характеристики и увеличивается
инерционность. Малый
угол позволяет снизить вес и инерционность, но ведёт
к более
быстрому перегреву.
Радикальная разновидность — оппозитный двигатель с углом развала
в 180°. В этом
случае все его преимущества и недостатки максимальны. Еще одна
разновидность — W-образный
(четырёхрядный; два
синхронизированных и включенных в общую систему привода V-образных
двигателя).
Весьма редкий тип двигателя - рядно-V-образный,
являющийся синтезом
этих двух разновидностей. Цилиндры расположены последовательно, но с
отклонением по обе стороны, что способствует лучшему охлаждению.
Вообще говоря, между два основных типа двигателей различаются массой
и габаритами.
НОднако важно, что наименьший уровень шума и вибраций
достигается, когда
в одном ряду четное количество цилиндров.
Объем камер сгорания
Иначе говоря, объем двигателя. Он напрямую влияет
абсолютно на все
остальные характеристики ДВС. В большинстве случаев увеличение
объема ведет
к увеличению мощности и, естественно, расхода топлива.
Материал двигателя
Обычно три варианта — чугун или другие
ферросплавы (наибольшая
прочность, но большой вес);. алюминий и его сплавы
(малый вес и средняя
прочность); магниевые сплавы (наименьший вес, высокая
прочность, но
очень высокая цена).
Эти характеристики, вообще говоря, говорят лишь о ресурсе и шумах
и вибрации
двигателя.
На практике более важны выходные
характеристики:
- Мощность. Она измеряется в лошадиных силах
(л.с. — традиционная
единица измерения) или киловаттах (кВт). Именно она
определяет скорость
и время разгона автомобиля.
- Крутящий момент Создаваемое двигателем
максимальное тяговое усилие.
Измеряется в Ньютон-метрах (Н·м). Косвенно влияет
на скорость и разгон и
прямо — на «эластичность» двигателя т. е. способность ускоряться
на низких
оборотах.
- Максимально допустимое число оборотов коленчатого вала
в минуту (об/мин)
Показывает, сколько оборотов коленвала в минуту сможет выдержать
двигатель
без потери в ресурсной прочности. Чем больше число оборотов,
тем более
резкий и динамичный характер имеет автомобиль.
Однако не менее важны расходные характеристики:
- Расход топлива. Обычно измеряется в литрах
на 100 километров. Расход
в городском, загородном и смешанном вариантах различен.
- Тип топлива. Марка потребляемого бензина или
дизельного топлива (ДТ). В
современных автомобилях возможно использование любых марок, но при
снижении
октанового числа падают ресурсная прочность и мощность, а при
повышении
сверх нормы — повышается мощность, но снижается ресурс. Также
при повышении
октанового числа увеличивается теплоотдача, что может привести
к раннему перегреву.
Пример марок топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро,
ДТ, ДТ Евро, ДТ
Супер.
-
Расход масла. Измеряется в литрах, но на 1000 км.
Максимальный
показатель — 1л/1000км для исправной машины.
- Марка потребляемого масла. Обычно обозначется ххWхх.
Первое число
- густота масла, второе — его вязкость. Например — 0W40 и 5W40
- синтетические масла, 10W40 — полусинтетическое
масло, 15W40 и 20W40
- минеральные масла.. Более густые и вязкие масла улучшают прочность и
надежность двигателя, менее густые — улучшают динамические выходные
характеристики.
Внимание! Масла типа 70W90 или 95W100 являются
трансмиссионными и ни в коем случае не могут быть использованы
в двигателе
- это гарантированно приведет к неисправности двигателя!
- Ресурсная прочность, т. е. как часто двигателю необходимо
техническое
обслуживание. Обычно в пределах 5 000—30 000 км пробега.
Предельный
пробег позволяет примерно определить полный срок службы, после
гарантийного
пробега прекращаются гарантийные обязательства.
Это основные потребительские характеристики.
Однако надо отметить широкий ряд более сложных характеристик:
- Тип топливной системы — бензиновые
и дизельные двигатели.
Бензиновые обычно имеют большую мощность, но дизельные отличаются более
низким
расходом и большим крутящим моментом.
- Тип бензиновой системы впуска. У современных
автомобилей электронная
система впрыска (инжекции) топлива, которая позволяет добиться
большего
КПД. У более старых в большинстве карбюраторная
система впуска топлива.
Карбюратор не распыляет, как инжектор, топливо в камере сгорания,
а вбрасывает
в нее струю, что увеличивает расход топлива, снижает КПД и делает
управление,
менее удобным.
Обычно карбюратор устанавливается на двигатель один, многокарбюраторные
двигатели более характерны для тюнинговых и спортивных моделей.
- Тип бензиновой системы впрыска — с одноточечным
и многоточечным
впрыском. Одноточечная система уже практически
не используется, поскольку
падение мощности намного превышает снижение расхода
топлива.Многоточечный — распределенный и прямой
впрыск. При
распределенном впрыске в камере сгорания создается равномерная смесь,
что
обеспечивает стабильность работы на любых режимах и неприхотливость.
Прямой
(непосредственный) впрыск, как это ни парадоксально, повышает
и
мощность, и ресурсную прочность, снижает расход
топлива. Но в этом
случае высока стоимость, требуется топливо высокого качества
и наблюдается нестабильность
работы на малых оборотах и при холодном старте.
Недостатки обеих систем компенсируются комбинированным
(двойным)
впрыском. Он заключается в применении обеих систем раздельно —
при
изменении режимов работы электроника «выбирает» нужную.
- Дизельная система впрыска
Хотя дизельный двигатель проще бензинового, система его впрыска сложнее,
построены по другому принципу:
ТНВД — наиболее простая система дизельного впрыска
с невысокими достоинствами.
Система с насос-форсунками. В этом случае каждая
форсунка впрыска
является еще и насосом, подающим топливо в камеру сгорания.
Характеристики в
этом случае получше, но стабильная работы двигателя также
проблематична.
Обе системы по отдельности почти не используются.
Комбинация ТНВД и насос-форсунок — общая топливная рампа
высокого давления Common
Rail. ТНВД подает топливо в рампу, где оно подвергается
компрессии и
под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. Это
лучшая сейчас
система, так как она обеспечивает высокие мощностные
характеристики и
низкий расход топлива.
Совершенствование предыдущей — аккумуляторно-возвратная рампа
Common Rail
второго поколения. Сжатие в рампе происходит за счет накопления
топлива, а
излишки поступают обратно в ТНВД — это уменьшает насосные потери
мощности и
расход топлива.
- Форсунки впрыска — механические или пьезотронные.
Они не влияют на
характеристики двигателя, но пьезотронные дают более плавный рабочий
цикл и они
легче в настройке.
- Клапанов на впуске/выпуске от 2 до 5 на цилиндр.
Чем больше клапанов,
тем плавнее работа и больше мощность, хотя при этом незначительно
увеличивается
расход топлива.
Компрессор. Его роль — сжатие впускной смеси.
- Атмосферные двигатели — компрессора не имеют.
Двигатели с компрессией — компрессорные (с механическим
компрессором) и турбонаддувные,
различающиеся типом привода.
- Механический
компрессор приводится непосредственно от коленвала двигателя,
что
создает некоторые потери в мощности и увеличивает
расход топлива,
турбонаддув имеет крыльчатку турбины, которая
раскручивается от
давления выхлопных газов. Это надежнее и не дает потерь,
но прирост
крутящего момента меньше, особенно на малых оборотах.
Иногда на двигатель ставят несколько компрессоров
-последовательно (улучшается
стабильность работы) либо параллельно (повышаются характеристики
в пиковых
режимах).
Система газораспределения — механизм
газораспределения, распределительные
валы и привод. Количество
распред валов может изменяться, но чаще по одному на каждые 8 клапанов.
Привод механизма газораспределения - цепь
или ремень.
Ремень проще, но требует регулярной замены. Цепь надежнее, но издаёт
больше шума
(металлический лязг) и дороже.
Механизм газораспределения
Простейший - статический механизм. Динамические —
с изменяемой высотой
подъема клапанов или изменяемыми фазами газораспределения.
Изменение высоты подъёма клапанов позволяет переключаться между двумя
режимами
движения — например экономичным и скоростным. Изменение фаз
газораспределения
обеспечивает более ровную работу во всем диапазоне рабочих оборотов
коленвала.
Есть немало и других особенностей двигателей, но они меньше влияют на их
характеристики.
|