19.04.2016
Современные легковые автомобили различаются не только функциональным, но и техническим наполнением. Производители соревнуются друг перед другом в качестве и надежности моделей, стараясь предоставить клиентам надежный, управляемый и доступный по цене продукт. С момента зарождения автомобилестроения серьезных изменений познала одна из главных составляющих - двигатель автомобиля. Какие же виды моторов сегодня бывают? В чем особенности существующих типов двигателей легковых автомобилей?
Классификации
Первое, с чего стоит начать - общей классификации двигателей легковых автомобилей, которая дает общее представление о конструкциях и особенностях этих узлов.
Все моторы по типу смесеобразования можно разбить на две основные группы:
В основе классификации поршневых моторов внутреннего сгорания лежит тип топлива, который применяется для работы силового узла:
- Газ. В случае с применением газообразного топлива может применяться газ генераторного, сжиженного или природного типа.
- Жидкое горючее. Такое топливо является продуктом переработки нефтяных продуктов, в результате чего образуется дизельное топливо, керосин или бензин.
- Смешанный вид топлива. Газожидкостные моторы способны работать на смеси различных типов горючего - жидкого и газообразного. При этом в основе лежит именно газ, а жидкая форма горючего применяется только в роли зажигательной смеси. Существуют и многотопливные моторы, которые могут длительное время функционировать с применением различных типов топлива, начиная от сырой нефти и заканчивая бензином с высоким октановым числом.
Если классифицировать моторы внутреннего сгорания, то они различаются по ряду признаков:
- По особенностям зажигания подготовленной горючей смеси - с зажиганием от силы сжатия или с зажиганием от свечи (принудительное воспламенение).
- По типу реализации рабочего цикла - с 2-мя и 4-мя тактами, с наддувом или без него.
Кроме этого, ДВС классифицируются по ряду типов:
- По особенностям системы охлаждения (может быть воздушным или жидкостным).
- По типу образования смеси - с внутренним и внешним образованием горючей смеси. К первому типу относятся бензиновые моторы с впрыском смеси в цилиндр и дизельные агрегаты, а ко второму - моторы на газу и карбюраторные типы.
- По позиции цилиндров - оппозитные, с V-образным расположением (2-рядные), с вертикальным и горизонтальным положением.
Бензиновый и дизельный мотор
Наибольшее распространение в автомобилестроении получили два типа мотора (по типу применяемого топлива) - бензиновый и дизельный. Именно им стоит уделить наибольшее внимание:
1. Бензиновый силовой агрегат. В двигателе, который работает на бензине, подразумевается воспламенение смеси с помощью обычной искры. Бензиновые моторы можно классифицировать по типу питания:
- Карбюраторный мотор. Особенность таких агрегатов в том, что смешивание воздуха и топлива происходит в карбюраторе, а далее процесс продолжается уже в трубопроводе впуска. Главные минусы такого типа - низкий уровень экологичности, чрезмерная «прожорливость», меньший уровень надежности (в сравнении с другими типами мотора). Именно по этим причинам такие типы силовых агрегатов потеряли свою популярность и почти не выпускаются;
- Впрысковый мотор. Здесь главным элементом является инжектор, подающий горючую смесь через главный трубопровод (прямой тип впрыска). Топливо может подаваться одним или несколькими форсунками, установленными перед клапанами. В последнем случае речь идет о распределительном впрыске, управляемом ЭБУ;
- Силовой узел с непосредственным впрыском. Особенность такого агрегата в том, что подача горючей смеси осуществляется прямо в камеру сгорания. Благодаря такой конструкции, удалось решить сразу две проблемы - устранить вредные вещества из выхлопа и уменьшить потребление топлива.
2. Дизельный силовой агрегат. Главная особенность, которая выделяет «дизели» - способность воспламенять горючую смесь не за счет образуемой свечи, а благодаря мощному сжатию. Если рассматривать принцип действия дизеля, то можно выделить четыре такта, в каждом из которых происходят определенные действия:
- Сжатие. В этом случае поршень идет вверх и сжимает расположенный внутри воздух. В пиковый момент внутрь камеры сгорания происходит выброс дизельного горючего;
- Рабочих ход. Наличие огромного давления и воздуха способствует воспламенению смеси. Теперь создается обратное давление газов, которое выталкивает поршень и заставляет опускаться его в нижнюю точку;
- Выпуск. Поршень начинает движение вверх. Одновременно с этим открываются выпускные клапана, обеспечивающие выход из камеры сгорания лишних продуктов сгоревшего топлива.
Все дизельные моторы можно классифицировать и по типу камеры сгорания. Последняя бывает распределенной или нераспределенной. В первом случае горючая смесь подается сначала в дополнительную, а уже потом в основную камеру. Такой тип исполнения позволяет добиться большей экономии топлива. Что касается моторов с нераспределенной камерой, то их особенность - в расположении камеры и подаче дизельного горючего в пространство над поршнем. Плюс - экономичность. Минус - высокий уровень шума.
Бензиновый и дизельный мотор: особенности
- Дизельное топливо обходится дешевле бензина;
- Потребление дизеля ниже, что и обуславливает дополнительную экономию. Если брать современные модели авто, то потребление дизельных моторов может быть на 50-60% ниже, что экономит средства в кошельке;
- Ресурс силового агрегата, который работает на дизеле, выше, чем у его собрата.
Нельзя не отметить и ряд минусов - дороговизна дизельного мотора и сложность обслуживания.
2. Момент вращения. Если рассматривать крутящий момент, как ключевую характеристику, то здесь в лидерах дизель. Эта особенность хороша не только для легковушек, но и для грузовых авто. Именно высокий момент вращения способствует быстрому троганию транспорта и успешному маневрированию при большой нагрузке и небольших скоростях.
3. Эксплуатация. Не менее важный момент - удобство использования автомобиля с тем или иным мотором. Здесь стоит выделить главный недостаток дизеля - необходимость переходить на зимний тип топливной смеси. Если своевременно не осуществить переход, то вместо жидкости в баке можно увидеть затвердевшую смесь. В итоге придется не только греть машину, но и ремонтировать многие элементы топливной системы.
5. Шум. Если анализировать уровень шума, то здесь впереди бензиновый силовой агрегат. Многим автолюбителя не нравится раздражающий «дизельный» стук. С другой стороны, повышенный шум будет иметь место лишь при неправильной настройке. Кроме этого, производители делают все возможное, чтобы уровни шума бензиновых и дизельных моторов почти не различались.
6. Экологическая составляющая. Не менее важный момент - экологичность двигателя (особенно сегодня). Современные моторы выпускают в окружающую среду меньший объем окиси углерода, являющегося главным загрязнителем атмосферы. К сожалению, на дорогах пока много автомобилей, имеющих высокий уровень вредных элементов в выбросе, и загрязняющих окружающую среду. В плане экологичности лидером является бензиновый мотор, ведь здесь конструкторам удалось создать множество типов узлов, улучшающих состав выхлопных газов и снижающих их уровень вреда.
7. Пожароопасность. С позиции вероятности воспламенения более безопасным считается дизель, ведь его топливо загорается лишь при смешивании и кислородом и под высоким давлением. Что касается бензина, то он летуч, а его пары могут воспламениться от малейшей искры.
Основные схемы
При рассмотрении типов двигателей для легковых автомобилей нельзя пропустить тему конструктивной особенности агрегата. Здесь более чем за сотню лет ученым удалось создать множество вариантов моторов, отличающихся не только числом, но и расположением цилиндров. Из основных схем двигателей легковых авто стоит выделить:
- Рядный мотор. Этот тип силового агрегата появился первым. Число цилиндров в таких двигателя может различаться и бывает от двух до восьми. Для легковых машин больше характерны 4-цилидровые моторы. Некоторые производители предпочитают устанавливать «шестерки» из-за лучшей балансировки. Что касается 8-цилиндровых моторов, то они уже не пользуются спросом. Преимущества рядного типа мотора - простота в эксплуатации и надежность. Расположение силового агрегата (несмотря на массивность) может быть различным - поперек или вдоль. Собственно, размеры и повышенная масса являются главными минусами этого мотора. В противовес стоит выделить уравновешенность.
- Мотор V-образного типа. Особенность таких моторов - расположение цилиндров в виде буквы V. Подобная конструкция была разработана в «Старом свете» и там нашла применение во многих моделях автомобилей. Сегодня V-образные моторы в большей части устанавливаются на машинах производства США. Главные плюсы таких двигателей - компактность и особое расположение цилиндров (под углом друг к другу). Минусы конструкции - чрезмерная «прозорливость» и низкий уровень уравновешенности. Да и высокую стоимость сложно отнести к преимуществам.
- Оппозитные моторы. Однажды конструкторы разработали горизонтальный тип мотора, который позволил опустить центр тяжести и улучшить развесовку транспортного средства. Количество цилиндров - четыре. Несмотря на ряд плюсов, оппозитные моторы встречаются редко. Главный минус - большие габариты и сложность конструкции. Автолюбители часто жалуются и на дороговизну ремонтных работ.
Есть ли альтернатива?
Кроме описанных выше моторов (бензиновых и дизельных) стоит выделить еще два типа:
- Роторно-поршенвой мотор. Главное отличие в том, что поршень осуществляет не поступательные движения (как это происходит обычно), а вращается по определенной траектории. Благодаря такой особенности, роторно-поршневой двигатель быстрее набирает обороты. Нельзя не выделить и ряд минусов - небольшой ресурс, высокая цена, плохие параметры экологии.
- «Гибриды». Все большим спросом пользуются гибридные силовые установки, в составе которых находится электромотор, поршневой силовой агрегат, генератор и АКБ. В зависимости от особенностей эксплуатации, режим работы «гибрида» может быть различным. Так, при активном разгоне электрический и поршневой мотор работают в паре. Во время торможения осуществляется подзаряд АКБ, а в режиме города работает лишь электрический мотор.
Итоги
Сегодня разработано множество разных типов двигателей для легковых автомобилей, каждый из которых имеет особенности, минусы и плюсы. При этом практика применения и действующие требования способствуют выбору только лучших вариантов, которые и применяются на современном транспорте.
Когда вы в первый раз открываете капот автомобиля и первое, что вы видите там — это монолит, (кусок) железа обвешанный разными приспособлениями и проводами. Между прочим то что находится под капотом имеет название — , это самая главная из систем машины. Двигатель по сути сердце автомобиля и этим всё сказано.
Двигатель автомобиля
Автомобильных моторов существует несколько видов и основное их различие по преобразованию определенного вида энергии в механическую, которая и приводит колеса машины в движение. То есть, для получения механической энергии, в должно произойти сгорание топлива или выработка электрической энергии, зависит от вида двигателя. Сам источник энергии находиться на автомобиле и требует дозаправки, например, топливный бак.
Механическая энергия передается от двигателя на ведущие колеса при помощи трансмиссии. и двигатель автомобиля имеют название — силовая установка.
В двадцатом столетие появилось много новых двигателей:
- тут и ядерные;
- и плазменные;
- и реактивные.
Но применения на автомобилях они не нашли. Сейчас в современных автомобилях применяются усовершенствованные моторы XX века, либо созданные на их основе - роторные и гибридные двигатели.
Теперь подробнее об основных видах автомобильных двигателей
1. Самый распространенный — это двигатель внутреннего сгорания, имеет сокращенное название ДВС. Этот двигатель преобразует энергию сгорающего топлива в механическую работу. Самые известные типы двигателей внутреннего сгорания — это поршневой двигатель, роторно-поршневой двигатель и газотурбинный двигатель.
Пока на автомобилях широко используются поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые сжигают такой вид топлива, как дизельное, бензин и природный газ.
Тяговый электродвигатель для электромобиля
Для работы такому двигателю нужна электрическая энергия, которая находится в аккумуляторных батареях, которые в свою очередь имеют малую емкость и отсюда низкий запас хода. И вот это обстоятельство считается минусом электромобилей, которое ограничивает их самое широкое применение. Но в связи с ухудшением экологии, разработки в этом направление усиленно ведутся. И в скором времени, вполне возможно, что розетки для подзарядки электрических автомобилей будут рядом с бензоколонками.
3. Ну и как же не затронуть комбинированный двигатель — это такая гибридная силовая установка, которая объединяет ДВС и электродвигатель, и связанны они через .
Гибридная силовая установка
С появлением такого двигателя, уменьшены выбросы вредных веществ в несколько раз в атмосферу. И что особо важно, нет надобности заряжать аккумуляторы, батареи теперь сами подпитываются от энергетической установки. Также, такому автомобилю коробка передач не нужна. Ведь изменение силы тяги на колесах происходит автоматом, это благодаря полезным свойствам электромотора.
Видео — технология работы и устройство двигателя автомобиля:
Немного о будущем.
Журналисты называют автомобилем XXI в. машину с мотором, у которой бензин является не топливом, а всего лишь сырьем для синтеза водорода. Тут получается, что смесь воздуха и водорода образует и оная попадает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, а двигатель соединен с электрогенератором.Также, заслуживает внимание и то, что этот двигатель может функционировать на бензине и природном газе.
Всем привет =) Меня зовут Сергей, я создатель этого сайта и завел свой канал на Youtube. Стараюсь снимать классные видео с воздуха. Подписывайтесь на мой канал, смотрите ролики. Буду очень благодарен даже за лайк.
Двигатель – это сердце автомобиля, он является движущей силой машины. Он служит для преобразования энергии топлива в механическую энергию, которая используется для выполнения полезной работы.
Классификация двигателей по типу
Принцип работы силового агрегата основывается на преобразования тепловой энергии в механическую. Повторяющиеся процессы в моторе являют собой рабочий цикл двигателя. Зависимо от того, сколько поршень делает ходов, двигатели делятся на четырехтактные и двухтактные. Двигатели внутреннего сгорания, которые применяются в машинах, работают по 4-тактному циклу. Сюда входит впуск топлива, рабочий ход (туда-назад) и выпуск отработанных газов.
В двухтактном моторе за один цикл происходит всего 2 хода поршня: рабочий ход и сжатие. Наполнение цилиндров и очистка происходит во время этих 2-х тактов. У двигателей этого типа есть существенные недостатки, например высокий уровень выброса выхлопных газов. Главный минус – это высокий , из-за чего двухтактные двигатели не используются в современных автомобилях.
Ижекторный двигатель работает немного иначе: топливо подается в воздушную среду способом мелкого впрыска. Под давлением через форсунку распыляется горючая жидкость, что значительно снижает расход топлива, потому как количество дозируют специальные устройства. По этой причине инжекторные двигатели более экономичные, а оптимальная пропорция горючей смеси позволяет увеличить чистоту выхлопа и повысить КПД силового агрегата.
Инжекторные двигатели делятся на механические и электронные. В механическом двигателе устанавливается дозировка топлива с помощью рычагов, а в электронном силовом агрегате применяется специальная система управления дозировкой топлива. При использовании таких систем более тщательно перегорает топливо и снижаются вредные выбросы.
Бензин, который проходит через топливную систему, попадает в карбюратор или впускной коллектор. В него же поступает воздух, который в дальнейшем смешивается с топливом и получается готовая смесь. Она подается в цилиндры и там поджигается искрой, которую дают .
Автомобили с карбюраторным типом двигателем на данный момент считаются устаревшими. Сейчас широко используются двигатели инжекторного типа. Распыление топлива производится форсунками или через впускной коллектор.
Отдельного внимания достойны дизельные двигатели . Их принцип работы основывается на воспламенении рабочей смеси при сжатии. Когда втягивается воздух, процесс происходит под высоким давлением, в результате чего смесь самовоспламеняется. После воспламенения происходит рабочий ход поршня, который потом вытесняет отработавшие газы.
Данный тип двигателя имеет более и небольшое количество вредных веществ в выбросах. КПД этого силового агрегата тоже намного выше. Дизельные двигатели сейчас продолжают совершенствоваться и даже заморозки уже не помеха к запуску мотора.
Разные виды двигателей, работающих на дизельном топливе, отличаются характеристиками, которые зависят от времени года. Эти силовые агрегаты не имеют системы зажигания, потому как топливо загорается из-за высокого давления, что дает движение поршня.
Видео типы двигателей
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.
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 снижается 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). В них возможно некоторое увеличение максимальной мощности и снижение расхода бензина и токсичности 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, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ.
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»).
🔎 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.
▪ Рядный двигатель (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.
▪ V-образный двигатель (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.
▪ Оппозитный двигатель (рис. 1, в) имеет угол развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок.
▪ VR-двигатель (рис. 1, г) обладает небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата.
▪ W-двигатель 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.
Двигатель это очень важная составляющая любого автомобиля. Выбору двигателя надо уделять особое внимание. Если вы не знаете какие виды двигателей существуют, вы не сможете выбрать двигатель который подойдёт именно вам. А от него зависит многое, в том числе и ваша безопасность.
Первым в этом списке двигателей, будет двигатель внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания работает на бензине. Конструкция этого двигателя такова, что управление мощностью происходит с помощью довольно мощного потока воздуха и также при помощи дроссельной заслонки. Управление таким двигателем, осуществляется через место водителя, благодаря нажатию на педаль.
Инжекторные двигатели
Есть также другой тип двигателей, а именно инжекторные. В инжекторных двигателях существуют специальные форсунки, благодаря этим форсункам и осуществляется процесс впрыска. Инжекторные двигатели довольно экономичные, затраты на бензин у них гораздо меньше. Так что, если вы хотите сэкономить деньги на бензине, выбирайте автомобиль именно с таким двигателем.
Карбюраторные двигатели
Третий тип двигателей в этом списке, это карбюраторные. В двигателях подобного вида происходит довольно сложный процесс. В них кислород перемешивается с топливом, в специализированном для этого процесса устройстве. Стоит отметить что такие двигатели уже не используют в современных машинах, на смену таким двигателям пришли инжекторные.
Существует поршневой двигатель, этот двигатель называют и по другому, а именно дизельный. Процесс работы в подобном двигателе происходит благодаря поджиганию топлива, (топливо находится в распылённом состояние), потом оно соединяется, с уже другим горячим топливом, и тем самым активирует работу двигателя, стоит отметить, что данный процесс происходит при сжатом воздухе. Именно этот двигатель более подробно описывается в этой статье.
Какой двигатель для автомобиля выбрать?
Чтобы понять какой двигатель подходит именно вам, надо понимать зачем и как вы будете использовать автомобиль, потому что с дизельным двигателем крайне не рекомендуется быстро ездить, вы сможете причинить вред поршневому двигателю, если будете набирать слишком много оборотов, да и разгоняться вы будете тоже долго.
А вот с двигателем на бензине уже можно позволить себе ездить довольно быстро, и не бояться не неожиданной поломки. Но справедливости ради, стоит отметить что с дизельными двигателями, не придётся мучиться с различным свечами зажигания, трамблёрами, но поршневой двигатель довольно тяжело завести на морозе. Также придётся довольно часто менять фильтры, вам надо будет использовать, очень хорошее топливо.
Дизельные двигатели очень шумные, но у поршневого двигателя есть хорошая, можно даже сказать отличная тяга, на не больших скоростях.
Не стоит думать что двигатели на бензине идеальные, и не имеют минусов, это не так. Самым большим минусом бензинового двигателя являются свечи зажигания. В наше время появились машины гибриды, подобные машины представляют собой автомобиль, в котором стоит два двигателя, а именно электрический и бензиновый, когда надо ездить на низких скоростях работает электрический двигатель, а если вам надо ездить на высоких скоростях, включается бензиновый двигатель, подобные автомобили очень качественные, но стоит подметить то что, ремонт подобных авто довольно дорогой.
Можно сделать вывод, что не существует для всех, одного подходящего двигателя. Выбирайте двигатель из собственных предпочтений, а в этой статье просто рассказывается про плюсы и минусы каждого из вида двигателей. Но помните, выбору двигателя надо уделить достаточно много внимания.