Параметры двигателей автомобиля. Типы и параметры двс

Сердце автомобиля – ДВС или двигатель внутреннего сгорания, сложный технологический узел, обладающий множеством параметров. Их необходимо знать , чтобы ориентироваться при выборе автомобиля и ориентироваться во время эксплуатации и при ремонте. Наиболее значимыми параметрами являются:

• Объем камер сгорания – определяет показатель расхода топлива и в значительной степени мощности;
• Мощность – измеряется в киловаттах, но чаще используются лошадиные силы;
• Крутящий момент – тяговое усилие;
• Расход топлива – показатель указывается в литрах на 100 км. При этом учитываются дорожные условия: город, шоссе, смешанный режим;
• Расход масла — тут важно учитывать тип, а порой и марку потребляемого масла.

Типовые параметры работы двигателей

Существует разделение ДВС на такие типы:

• Бензиновые – часто используются в гражданском автомобилестроении, наиболее распространенный тип;
• Дизельные – эти агрегаты отличаются надежностью и экономичностью. При этом несколько уступают бензиновым аналогам в динамике (набор скорости), но выигрывают по показателям проходимости. Широко используются военными, распространены в гражданском автомобилестроении;
• Газовые – используют в качестве топлива сжиженный, природный, сжатый газ, который закачивается в специальные баллоны;

В список можно включить гибридные газодизельные агрегаты и роторно-поршневые. Последний тип широко использовался авиацией до середины XX века, в современных условиях встречается редко.

Количество цилиндров двигателя

Количество цилиндров в ДВС определяют его мощность. В процессе технической и технологической эволюции их количество постепенно увеличилось с 1 до 16. С увеличением количества цилиндров сами агрегаты становились больше. Решением в части экономии пространства стала концепция расположения цилиндров.

Расположение цилиндров

Существует такое понятие, как конфигурация двигателя, она определяется компоновкой цилиндров, их расположением. Можно выделить 2 основных типа – рядный, когда цилиндры расположены в ряд и V-образный. Второй тип наиболее часто используется в современном автопроме. В этом случае цилиндры располагаются под углом и соединяются с коленчатым валом, образуя латинскую букву V. Такая компоновка имеет подвиды:

• W-образное расположение цилиндров;
• Y-образное расположение цилиндров.

Реже применяются компоновки, образующие форму латинских букв U и H.

Объем двигателя

Рабочий объем ДВС определяет его мощность. Этот параметр измеряется в см3, но чаще в литрах. Он определяется путем суммирования внутреннего объема всех цилиндров силового агрегата. За основу в вычислениях берется поперечное сечение цилиндра и умножается на длину хода по нему поршня. В результате получается рабочий объем.
Параметр также определяет во многих странах мира сумму сборов. Соответственно чем больше объем, тем мощнее двигатель, а значит, его владелец заплатит больший взнос. Перспективным направлением разработок современности являются ДВС с изменяемым объемом. Это технология, когда при определенных условиях цилиндры отключаются.

Материал, из которого изготавливается двигатель

Основным материалом в производстве двигателей являются металлы и их сплавы:

• Чугун – обеспечивает надежность и прочность, но минусом является внушительный вес;
• Алюминиевые сплавы – дают неплохую прочность, при этом легкие. Недостаток – большая стоимость;
• Магниевые сплавы – наиболее дорогостоящий материал, отличается высокой прочностью.

Многие производители автомобилей комбинируют материалы. Это во многом диктуется принадлежностью модели к тому или иному классу, что ставит ее в определенные ценовые рамки.

Основополагающий параметр ДВС. Он измеряется в лошадиных силах, реже в кВт (киловатты). Мощность определяет скоростной предел и динамику разгона. Это еще один важный момент в условиях высокой конкуренции между производителями. Серьезная борьба идет в сегменте премиумных, спортивных автомобилей, а также в классе роадстеров и мускулкаров. Здесь разгон от 0 до 100 км/ч играет важную роль и может быть меньше 4 секунд.

Крутящий момент

Крутящий момент – параметр, определяющий тяговую силу мотора, обозначается Н/м (Ньютоны на метр). Значение непосредственно связано с мощностью и динамикой, хотя и не является для них определяющим. В значительной степени крутящий момент влияет на «эластичность» силового агрегата. Под этим словом подразумевается возможность ускоряться при низких оборотах. Соответственно, чем больше ускорение, тем эластичней мотор.

Расход топлива

Показатель потребления топлива двигателем зависит от его рабочего объема, а соответственно мощности. Основополагающую роль играет тип топливной системы:

• Карбюраторная;
• Инжекторная.

Измеряется показатель в литрах на 100 км. Техническая документация современных автомобилей предоставляет данные о расходе топлива при нескольких режимах движения: езда по городу, трассе, смешанный тип. В некоторых моделях, преимущественно внедорожниках, указывается расход при движении в условиях бездорожья, так как задействуются все 4 колеса и потребление бензина, дизеля значительно возрастает.

Тип топлива

ДВС могут потреблять разные виды топлива, но в основном используются:

• Бензин – продукт переработки нефти-сырца или вторичной перегонки нефтепродуктов. Основополагающим показателем является октановое число, которое указывается в цифрах. Буквенное сочетание, стоящее перед цифрами «АИ» означает:
  А – бензин автомобильный;
  И – октановое число определено исследовательским способом. Если этой буквы в маркировки нет, значит, октановое число выведено моторным методом.
  Российские стандарты предусматривают такие марки бензина: А-76, А-80, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98. Наиболее востребованными в настоящее время являются марки с октановым числом 92,95,98;
• Дизель или дизельное топливо – получается путем промышленного перегона нефти. В его состав входят 2 вещества:
  1. Цетан – легковоспламеняющийся компонент, чем его содержание больше, тем выше качество топлива;
  2. Метилнафталин – не горючий компонент.
  Основополагающими характеристиками дизеля являются: прокачиваемость и воспламеняемость. В зависимости от спецификации подразделяется на: летнее, зимнее, арктическое (ориентировано на использование при экстремально низких температурах).

Также ДВС в качестве топлива может использовать газы: метан, пропан, бутан. Для этого на автомобиль устанавливаются специальные системы.

Расход масла

Показатель расхода масла указывается производителем автомобиля в технической документации к нему. Нормальным считается потребление смазки в соотношении 0,8–3% от потребляемого количества топлива. Также на этот показатель влияет размер двигателя, он увеличивается на больших, мощных агрегатах, особенно дизельных.
Различают расход масла:

• Штатный – испарение смазочного материала с цилиндров, выдавливание через картер газами, смазка компрессора турбины;
• Нештатный – течи уплотнений, потеря масла через сальники коленвала, маслосъемные поршневые кольца, перемычки поршня, когда происходит их разрушение.

К чрезмерному расходу приводит использование масла низкого качества и несоответствующей требованиям технической эксплуатации марки.

Ресурсная прочность

Ресурсная прочность – показатель, определяющий частоту проведения ТО. Измеряется пробегом. Оптимальное количество пройденных километров от 5000 до 30 000. Этот показатель дает возможность рассчитать максимальный срок эксплуатации силового агрегата.

На бензиновые и дизельные моторы устанавливаются разные типы топливных систем. Бензиновые агрегаты могут оснащаться карбюраторной или инжекторной системой. Первая основана на механическом принципе, подача топлива регулируется дроссельной заслонкой. Второй тип – инжекторный позволяет осуществлять настройки с помощью электронных средств. Это значительно увеличивает КПД двигателя, сокращает расход топлива.
Дизельные агрегаты оснащаются ТНВД (топливными насосами высокого давления). Это устройство считается устаревшим и ненадежным. Чаще всего оно используется совместно с форсунками, обладающими функциями насоса. Но сами по себе они не могут обеспечить стабильную работу двигателя.

Тип бензиновой системы впуска

Существует 2 разновидности топливных бензиновых систем: карбюраторная, инжекторная. Они отличаются конструктивным устройством, а также принципами подачи топлива в цилиндры:

• Карбюратор вливает бензин сплошным потоком, что затрудняет его смешивание с воздухом и детонацию. Это приводит к увеличенному расходу топлива, снижению технических характеристик мотора;
• Инжекторная система превращает топливо в мелкодисперсную субстанцию – распыляет его. Это дает ему возможность быстро смешиваться с воздухом внутри цилиндра и приводит к увеличению характеристик двигателя и уменьшению расхода топлива.

Тип бензиновой системы впрыска

Существует одноточечная и многоточечная система впрыска. Первая не используется на современных моторах, вторая, в свою очередь, многоточечная система бывает:

• Распределенной . Она обеспечивает стабильную работу силового агрегата, но не обеспечивает высокую динамику и не увеличивает мощность;
• Прямой . В этом случае обеспечивается оптимальный расход топлива, увеличивается мощность двигателя и его ресурсная прочность. Недостатком системы является нестабильность работы на малых оборотах. Также минусом можно считать высокую требовательность к качеству бензина.

Дизельная система впрыска

Классическая схема впрыска топлива дизельного ДВС выглядит так:

• ТНВД – топливный насос высокого давления подает горючее в рампу;
• В рампе дизельное топливо нагнетается и с помощью форсунок-насосов подается в камеру сгорания.

На сегодняшний день это наиболее надежная схема впрыска дизельного топлива.

Форсунки впрыска

По принципу работы форсунки впрыска бывают:

• Механические;
• Пьезотронные.

Последние обеспечивают плавную работу двигателя. Больше ни на какие характеристики мотора форсунки впрыска не влияют.

Количество клапанов

Клапана, их количество влияет на показатель мощности мотора. Считается, что при большем количестве клапанов, работа двигателя становится плавнее. Устанавливаются они на впуск и выпуск цилиндра от 2 до 5 штук. Недостатком большого количества клапанов является увеличенный расход топлива.

Главная функция компрессора – повышение мощности ДВС без увеличения его размеров. Это делается с помощью нагнетания в камеру сгорания большего объема воздуха, что позволяет делать взрыв топливной смеси более мощным. Устанавливается компрессор на впускную систему автомобиля.
Компрессор приводится в движение механическим способом через соединение с коленвалом. Это делается посредством ремня или цепи. Турбокомпрессор нагнетает воздух под действием потока газов, которые крутят турбину, отвечающую за подачу дополнительной порции атмосферной массы.
Компрессоры по принципу подачи воздуха делятся на:

• Центробежные – простая конструкция, где нагнетателем является крыльчатка;
• Роторные – воздух нагнетается кулачковыми валами;
• Двухвинтовые – функции нагнетателей выполняют винты, расположенные параллельно друг другу.

Система газораспределения

ГРМ или газораспределительный механизм отвечает за потоками газов в цилиндре. Он также выполняет функцию переключателя фаз процесса распределения. Принцип действия основан на блокировании и открывании впускных и выпускных отверстий камер сгораний. Это делается при помощи регулировочных элементов:

• Клапанов;
• Валов с приводами;
• Толкателей;
• Коромысел;
• Шлангов.

По принципу управления процессом распределения газов ГРМ разделяются на:

• Клапанные;
• Золотниковые;
• Поршневые.

Автомобили отличаются друг от друга по множеству параметров. Эти параметры принято называть техническими характеристиками . Они указываются авто производителями для всех марок и моделей выпускаемых машин. Сравнение технических характеристик наиболее простой способ сравнить различные автомобили между собой.

В этом разделе содержатся технические характеристики автомобилей , их параметры и представлено полное описание их особенностей. Выбрав марку и модель авто вы можете посмотреть его подробные характеристики.

К техническим характеристикам относятся:

КУЗОВ

Тип кузова - разновидность кузова определенной модификации автомобиля. Принято различать следующие типы кузова: седан, универсал, фургон (грузовой микроавтобус), хэтчбек, кабриолет, купе, пикап (открытый кузов), родстер, внедорожник, минивэн (микроавтобус),шасси (платформа).

Количество дверей - число дверей определенной модели автомобиля в зависимости от типа кузова.

Количество мест - количество мест для пассажиров и водителя в автомобиле.

Длина - расстояние между крайними точками переднего и заднего бампера автомобиля, в миллиметрах.

Ширина - расстояние между крайними левой и правой точками автомобиля (как правило, от левого до правого зеркала), в миллиметрах.

Высота - расстояние между самой верхней точкой крыши автомобиля и опорной поверхностью (дорогой), в миллиметрах.

Колесная база - продольное расстояние между осями колес (передних и задних), в миллиметрах.

Колея передняя - расстояние между продольными осями проекции на поверхности дороги (отпечатками) правого и левого колёс передней оси автомобиля, в миллиметрах.

Колея задняя - расстояние между продольными осями проекции на поверхности дороги (отпечатками) правого и левого колёс задней оси автомобиля, в миллиметрах.

Дорожный просвет (клиренс) - расстояние между самой нижней точкой автомобиля (центральной частью, передней или задней осью, картером двигателя) и опорной поверхностью (дорогой), в миллиметрах.

Объем багажника максимальный – техническая характеристика, определяющая максимальный размер багажного отделения по данным производителя (измерения проводятся по разным методикам) в литрах. Измеряется до крышки багажника (седаны), до полки (хэтчбеки, универсалы) или до линии остекления (при сложенных сидениях).

Объем багажника минимальный – минимальный размер багажного отделения, в литрах.

ДВИГАТЕЛЬ

Тип двигателя - характеристика двигателя по роду применяемого топлива (бензиновый, дизельный, электрический, на спирту, водородный и пр.).

Модель двигателя - код модели двигателя, присвоенный ему заводом изготовителем.

Объем двигателя - сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя, в кубических сантиметрах. От литража двигателя зависит его мощность и другие параметры.

Мощность - скорость изменения энергии двигателя, в лошадиных силах (1 л.с. = 0,735 кВт). Мощность одна из важнейших технических характеристик двигателя. Она зависит от скорости вращения двигателя и крутящего момента. Мощность двигателя характеризует его скоростные качества автомобиля - чем выше мощность, тем выше максимальная развиваемая скорость.

При оборотах - количество оборотов коленвала в минуту, при которых двигатель выдает максимальную мощность.

Крутящий момент - произведение силы на длину плеча рычага, к которому она приложена, в ньютонах на метр /при оборотах. Крутящий момент определяет, как быстро двигатель может набрать максимальную мощность и характеризует динамику разгона. Ключевым параметром является не сама величина момента, а обороты, на которых достигается этот момент.

Система питания - зависит от способа и места подачи топлива. Подразделяется на типы: карбюраторная, моновпрыск (на все цилиндры одна форсунка во впускном коллекторе), распределенный впрыск (у каждого цилиндра отдельная форсунка, подающая топливо в коллектор), непосредственный впрыск (в цилиндры подается топливо непосредственно форсунками, как у дизелей), система Common Rail (подача топлива под высоким давлением).

Газораспределительный механизм - механизм, предназначенный для своевременного распределения впуска топливно-воздушной смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя. Подразделяется на виды: нижнеклапанные (L-Head), смешанные (F-Head), верхнеклапанные с распредвалом в блоке (OHV), с распредвалом в ГБЦ (OHC), в т.ч. с одним распредвалом (SOHC) и с двумя распредвалами (DOHC), с изменяемыми фазами газораспределения (VTEC, VVT-i, MIVEC, VVL и др.).

Расположение цилиндров - разновидности многоцилиндровых двигателей в зависимости от вариантов расположения цилиндров (рядный, V- образный; оппозитный).

Количество цилиндров - число цилиндров (колеблется от 1-го до 24-х) влияет на равномерность работы двигателя.

Диаметр цилиндра - указывается, в миллиметрах. Имеет непосредственное отношение к определению объема цилиндра и объему (литражу) двигателя.

Ход поршня – рабочий ход поршня от ВМТ (верхней мертвой точки) до НМТ (нижней мертвой точки), в миллиметрах. Ход поршня, умноженный на площадь сечения цилиндра, определяет другую техническую характеристику - объем цилиндра. Существуют длинноходные двигатели, когда длина хода поршня больше диаметра цилиндра и короткоходные, когда ход поршня меньше диаметра цилиндра.

Степень сжатия - отношение объёма цилиндра (надпоршневого пространства когда поршень находится в нижней мёртвой точке) к объёму камеры сгорания (надпоршневого пространства когда поршень находится в верхней мёртвой точке), безразмерная величина. Повышение степени сжатия повышает мощность, увеличивает КПД двигателя и способствует снижению расхода топлива, однако при этом во избежание детонации требуется более высокого октанового числа используемого топлива.

Количество клапанов на цилиндр – каждый цилиндр ДВС должен располагать минимум двумя клапанами: впускным и выпускным. Двигатели с двумя распредвалами в ГБЦ (DOHC) допускают наличие от 3-х до 6-ти клапанов на цилиндр, что обеспечивает большой прирост мощности.

Топливо – вид автомобильного топлива (бензин, дизель, природный газ, спирт, водород, электричество).

ТРАНСМИССИЯ

Привод – указывает ведущие колеса, т.е. ось, на которую передается крутящий момент от двигателя. Различают: передний, задний и привод на все колеса.

Кол-во передач (мех коробка) – количество передач, используемых для изменения передаточного отношения, т.е. для изменения скорости вращения и крутящего момента в пределах более широких, чем это может обеспечить двигатель.

Кол-во передач (автомат коробка) - количество передач, используемых для изменения скорости вращения и крутящего момента. В некоторых типах автоматических коробок (вариатор) наличие передач эмитируется, а передаточное отношение изменяется плавно и бесступенчато.

Передаточное отношение главной пары - это отношение количества зубьев ведомой шестерни к количеству зубьев ведущей шестерни главной пары. Главная пара - это зубчатый механизм, необходимый для передачи крутящего момента от двигателя к колесам. Передаточным отношением (числом) главной парой определяется увеличение предаваемого момента. Это важная техническая характеристика. Увеличение передаточного отношения приводит к увеличению крутящего момента и уменьшению скорости.

ПОДВЕСКА

Тип задней подвески - различают такие типы задней подвески: подвеска на продольных рычагах, многорычажная подвеска, подвеска на двойных поперечных рычагах, подвеска МакФерсон, торсионная подвеска. Подвеска - это элемент ходовой части автомобиля, который осуществляет фактическое упругое соединение колес автомобиля с его кузовом и обеспечивает требуемый характер перемещения колёс, а также необходимую плавность хода.

Тип передней подвески - различают такие типы передней подвески: подвеска МакФерсон, подвеска на двойных поперечных рычагах, многорычажная подвеска, торсионная подвеска.

ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА

Передние тормоза – согласно техническим характеристикам подразделяются на: барабанные, дисковые и дисковые вентилируемые.

Задние тормоза - подразделяются на: барабанные, дисковые и дисковые вентилируемые.

АБС - наличие антиблокировочной системы (система, предотвращающей блокировку колёс автомобиля при торможении).

РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Тип рулевого управления - характеризуется типом применяемого рулевого механизма: червячного типа (червяк-ролик) и реечного типа (шестерня-рейка).

Усилитель руля - наличие в рулевом управлении систем и механизмов, предназначенных для снижения усилия, которое необходимо приложить к рулевому колесу.

Диаметр разворота - параметр, который определяет возможности автомобиля при маневрировании в стесненных условиях. Указывается по данным производителя в метрах. Может встречаться два определения – диаметр разворота по следу наружного переднего колеса автомобиля (разворот от бордюра до бордюра) и диаметр разворота по наружному габариту (разворот от стены до стены). Радиуса разворота равняется половине диаметра.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Максимальная скорость - максимальная скорость, которую может развить автомобиль, в километрах в час. Эта техническая характеристика зависит, прежде всего, от мощности двигателя. Достаточно часто в современных автомобилях максимальная скорость ограничивается электроникой на отметке 250 км/ч.

Время разгона (0-100 км/ч) - минимальное время, которое необходимое затратить автомобилю для разгона от 0 до 100 километров в час, в секундах. Определяет способность автомобиля ускоряться и напрямую зависит от другой технической характеристики - крутящего момента двигателя. Меньше 7 с уходит на разгон у спорткаров и спортивных версий дорожных авто, 7-9 с – тратят автомобили с имиджем спортивных, 9-11 с – современные авто, считающиеся скоростными, 11-14 с – большинство обычных современных автомобилей, более 14 с – бюджетные автомобили и коммерческий транспорт.

Расход топлива в городе - в автомобиле указывают в литрах на 100 км. Расход в городе замеряется производителем автомобиля, с учетом прогрева, резкого изменения скорости, торможения, вынужденные остановки и т.п. Расход в городе характеризуется максимальным количеством топлива, потребляемого автомобилем во время движения. , указанный автопроизводителем в качестве технической характеристики нередко существенно отличается от реального эксплуатационного расхода. Для получения точных данных о расходе топлива вашего автомобиля воспользуйтесь сервисом .

Расход топлива на шоссе - во время движения в загородных условиях (на трассе, шоссе). Расход в таком режиме замеряется производителем при постоянной скорости автомобиля (чаще всего – 90 км/ч), в идеальных условиях, на ровной дороге. на шоссе цикле характеризуется минимальным количеством топлива, потребляемого автомобилем во время движения.

Расход топлива Смешанный цикл - во время движения в смешанном режиме. Смешанный – среднее потребление топлива (рассчитывается производителем авто по специальной формуле) для автомобиля, который часть маршрута движения преодолевает в городских условиях, а часть за городом.

Экологический стандарт – соответствие определенному стандарту «Евро», регулирующему содержание в выхлопных газах вредных веществ (токсичность двигателя). В Евросоюзе стандарт Euro-1 введен в 1992 г., более жесткий Euro-2 в 1995 г., Euro-3 в 1999 г., Euro-4 в 2005 г., Euro-5 в 2009 г., Euro-6 планируется ввести в 2015 г. В Казахстане и России стандарт Euro-3 введен в 2011 г., в Украине введен в 2013 г. Топливо, применяемое в двигателях, разработанных согласно с определенными нормами, так же должно быть классом не ниже соответствующего стандарта.

Объем топливного бака – производителем указывается разрешённый объём для заполнения топливом, в литрах. Реальный объём топливных баков превышает указанный на 10-20%. Резерв закладывается с учетом теплового расширения горючего в целях недопущения его вытекания из бака.

Снаряженная масса автомобиля - масса автомобиля полностью заправленного необходимыми эксплуатационными жидкостями, включая полный топливный бак, без водителя, пассажиров и груза, в килограммах.

Допустимая полная масса - предельно допустимая автопроизводителем масса автомобиля с водителем, пассажирами и грузом, в килограммах.

Размер шин - согласно техническим характеристикам обозначение типа 215/65 R16 означает: первое число - ширина шины в миллиметрах от одного до другого края (215); второе число после символа «/» - отношение высоты профиля шины к её ширине (65 означает, что высота профиля шины равна 65% ее ширины, т.е. 215*60%=140мм); третье число после символа «R» - посадочный диаметр (НЕ радиус!) покрышки на диск (т.е. 16 это внутренний диаметр шины или наружный у диска).

Размер дисков - маркировка типа 7.0Jx16 означает: первое число - ширина обода диска в дюймах (7.0); латинская буква поcле числа - служебный символ, обозначающий наличие бортовой закраины (J) и буртиков (Н - круглые буртики, С - плоские); второе число после символа «х» - посадочный диаметр обода в дюймах (16).

В этом разделе содержатся технические характеристики автомобилей, их параметры и представлено полное описание их особенностей. Выбрав марку и модель авто вы можете посмотреть его подробные характеристики.

Автомобильные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) обладают множеством показателей – мощность, крутящий момент, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных параметров.

Типы двигателей

Двигатель - устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу. Практически все автомобильные двигатели работают по циклу, состоящему из четырех тактов:

• впуск воздуха или его смеси с топливом;
• сжатие рабочей смеси,
• рабочий ход при сгорании рабочей смеси;
• выпуск отработавших газов.

Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели - бензиновые и дизели.

Бензиновые двигатели имеют принудительное зажигание топливо-воздушной смеси искровыми свечами. Различаются по типу системы питания:

• в карбюраторных смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей прекращен из-за низкой экономичности и несоответствия современным экологическим нормам;
• в впрысковых двигателях топливо может подаваться одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра (распределенный впрыск). Такая конструкция позволяет увеличить максимальную мощность и снизить расход бензина и токсичность отработавших газов за счет более точной дозировки топлива электронной системой управления двигателем;
• двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания, который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания и позволяет двигателю работать на обедненных смесях. Соответственно еще больше снижается расход топлива и выброс вредных веществ по сравнению с распределенным впрыском.

Дизели - двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия (см. ниже), улучшающей процессы горения топливо-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент (см. ниже) дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе - "тяговиты на низах").

Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:

• большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузки на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
• большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
• меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты - медленнее набирают обороты.

Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) - в нем ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью - быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограничена, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.

Гибридная силовая установка представляет собой комбинацию поршневого двигателя (как правило, бензинового), электродвигателя, генератора и тяговых (тяговая аккумуляторная батарея, в отличие от стартерной, рассчитана на разряд большими токами (50-100 А) в течение 30-60 минут) аккумуляторных батарей. Работа этой установки происходит в различных режимах в зависимости от характера движения автомобиля. При интенсивном разгоне вместе работают поршневой и электрический двигатели. Во время торможения двигателем за счет энергии замедления генератор заряжает аккумуляторные батареи. При движении в городском цикле может работать только электродвигатель. Все это позволяет, сохраняя (или даже улучшая) динамику разгона, значительно повысить экономичность и снизить выброс вредных веществ.

Компоновка поршневых двигателей

Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека.

(рис. 1, а) - компоновка, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров (2, 3, 4, 5 и 6). Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибраций), но обладает значительной длиной.

(рис. 1, б) - цилиндры у него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести- и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.

(рис. 1, в) имеет угол развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок.

(рис. 1, г) обладает небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата.

Имеет два варианта компоновки - три ряда цилиндров с большим углом развала (рис. 1, д) или как бы две VR-компоновки (рис. 1, е).Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.

Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами (рис. 2), практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.

Объем камеры сгорания - объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке - крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.

Рабочий объем цилиндра - пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.

Полный объем цилиндра - равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.

Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.

Показатели двигателей

Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.

Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).

Крутящий момент увеличивается с ростом:

• рабочего объема. Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
• давления горящих газов в цилиндрах, которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком. Ошибочно называется "стуком поршневых пальцев") или ростом нагрузок в дизелях.

Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.

Мощность двигателя - величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).

Двигатели большей мощности производители получают увеличением:

• рабочего объема, что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;
• оборотов коленчатого вала, число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях - конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;
• давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.

Номинальная мощность - гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.

Удельный расход топлива - это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.

Характеристики двигателей

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики - зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению - сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.

Пунктирной линией на графике показаны более оптимальные характеристики двигателя.

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 (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 . Чем больше клапанов, тем плавнее работа и больше мощность, хотя при этом незначительно увеличивается расход топлива.

✔ . 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 - , 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.