Содержание

Навесные агрегаты двигателя УМЗ-А275-100. Стартер, генератор, компрессор кондиционера.

Статья расскажет все, что необходимо знать о двигателе внутреннего сгорания, характеристиках, конструктивных особенностях, а также поведает о некоторых нюансах эксплуатации и технического обслуживания.

Что такое ДВС

ДВС — двигатель внутреннего сгорания. Именно так, и ни как иначе, расшифровывается данная аббревиатура. Ее часто можно встретить на разных автомобильных сайтах, а также форумах, но как показывает практика, не все люди знают этому расшифровку.

Что такое ДВС в автомобиле? — Это силовой агрегат, который приводит в действие движение колес. Двигатель внутреннего сгорания — это сердце любого автомобиля. Без этой конструктивной детали машину нельзя назвать авто. Именно этот агрегат приводит все в действие, все остальные механизмы, а также электронику.

Мотор состоит из ряда конструктивных элементов, которые могут отличаться в зависимости от числа цилиндров, системы впрыска и других немаловажных элементов. У каждого производителя свои нормы и стандарты силового агрегата, но все они между собой похожи.

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

История происхождения

История создания двигателя внутреннего сгорания началась более 300 лет назад, когда первый примитивный чертеж сделал Леонардо ДаВинчи. Именно его разработка положила основу созданию двигателю внутреннего сгорания, устройство которого можно наблюдать на любой дороге.

В 1861 году по чертежу ДаВинчи был сделан первый проект двухтактного мотора. Тогда еще не шла речь об установке силового агрегата на автомобильный проект, хотя паровыми ДВС уже активно пользовались на железной дороге.

Первым, кто разработал устройство автомобиля, и внедрим массово двигатели внутреннего сгорания — был легендарный Генри Форд, чьи автомобили до этого времени, пользуются огромной популярностью. Он же первый выпустил книгу «Двигатель: его устройство и схема работы».

Генри Форд был первым, кто начал вычислять такой полезный коэффициент, как КПД двигателя внутреннего сгорания. Этот легендарный человек считается прародителем автомобилестроения, а также части авиапромышленности.

В современном мире, нашлось широкое применение ДВС. Они оснащаются не только в автомобили, но авиация, а благодаря простоте конструкции и обслуживания устанавливается на многие виды транспортных средств и как электрогенераторы переменного тока.

Принцип работы двигателя

Как работает двигатель автомобиля? — Этим вопросом задаются многие автомобилисты. Постараемся дать максимально полный и сжатый ответ на этот вопрос. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на двух факторах: впрыске и моменте сжатия. Именно основываясь на этих действиях мотор, приводит все в действие.

Если рассматривать, как работает двигатель внутреннего сгорания, то стоит понимать, что существуют такты, которые разделяют агрегаты на однотактный, двухтактный и четырехтактный. В зависимости от того, куда устанавливается ДВС, так и различают такты.

Современные автомобильные двигатели оснащаются четырехтактными «сердцами», которые идеально сбалансированные и отлично работают. А вот однотактные и двухтактные моторы обычно устанавливаются на мопеды, мотоциклы и прочую технику.

Итак, рассмотрим ДВС и его принцип работы, на примере бензинового двигателя:

Топливо попадает в камеру сгорания, через систему впрыска.
Свечи зажигания дают искру и топливно-воздушная смесь воспламеняется.
Поршень, который находится в цилиндре, уходит вниз под давлением, чем приводит в движение коленчатый вал.
Коленвал передает движение через сцепление и коробку передач на ведущие валы, которые в свою очередь, приводят в действия колеса.

Изобретение относится к транспортным средствам с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), например, автомобилей, и передачи движения от ДВС к ведущим колесам.

В большинстве автомобилей применяется ступенчатое регулирование трансмиссии, которое осуществляется коробкой передач с несколькими ступенями регулирования, например в легковом автомобиле число ступеней в коробке передач обычно составляет 4…6. Такое ступенчатое регулирование применяется практически во всех грузовых автомобилях и тракторах. В сельскохозяйственных тракторах, где технология производства работ выдвигает особые требования к регулированию скорости движения, применяют коробки передач с 10…18 ступенями. Ограниченное число ступеней в коробке скоростей приводит к тому, что двигатель работает во многих случаях на неоптимальном режиме, что увеличивает расход топлива. Поэтому в настоящее время наблюдается тенденция увеличения числа ступеней в коробке передач. Например, в большегрузных автомобилях применяют коробки с 12…16 ступенями. Переход с одной ступени на другую в ходе движения автомобиля в таких многоступенчатых коробках скоростей создает для водителя большие трудности, что приводит к необходимости применения мехатронных систем управления.

Автоматические коробки передач, которые применяются в легковых автомобилях, автоматизируют только процесс переключения скоростей в ступенчатой коробке; за эту автоматизацию потребитель платит повышенным на 12…15% расходом топлива и повышенной стоимостью машины.

Из технической литературы известно большое разнообразие механических, гидравлических и электрических бесступенчато регулируемых передач. Казалось бы, именно их и надо применить вместо ступенчатой коробки в автомобиле. Однако многие десятилетия работы передовых производителей автомобилей в этом направлении не принесли желаемого результата.

Сегодня такие фирмы как Дженерал Моторс, Ауди, Хонда и Ниссан разрабатывают и успешно применяют вариаторы CVT. Например, одна из последних моделей этого вариатора (Multitronic) применительно к автомобилю Ауди А6 с объемом двигателя 2,8 литра передает вращающий момент 280 Нм, при этом расход топлива составляет 9,7 литра на 100 км, что на 0,2 литра меньше, чем в машина с обычной коробкой передач. Недостатком трансмиссий автомобиля с клиноременным вариатором является то, что по диапазону регулирования и по силовым возможностям эти вариаторы применимы только в легковых автомобилях малой мощности.

В настоящее время такие крупнейшие производители тракторов, как Fendt, Ferguson и John Deere, вот уже несколько лет производят трактора с двигателем мощностью 250…425 л.с., снабженные бесступенчато регулируемой трансмиссией. В этих трансмиссиях применяется либо механический вариатор с раздвижными коническими дисками (Fendt Vario), либо систему с разветвлением мощности, в одной из ветвей которой используется аксиально-поршневой насос-мотор регулируемой производительности (Auto Power Shift). Таким образом, казалось бы, проблема бесступенчатой трансмиссии наконец-то получила удовлетворительное решение. В то же время обращает на себя внимание тот факт, что эти бесступенчатые трансмиссии применены только в весьма крупных тракторах. Мы не наблюдаем применение этих передач на тракторах меньшей мощности, на грузовых и легковых автомобилях.

В качестве прототипа принят силовой агрегат транспортного средства с бесступенчатой трансмиссией (пат. РФ №2108926, B60K 17/08, опубл. 20.04.1998), содержащий двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, реверсивный редуктор, выходной вал вариатора соединен с преобразователем колебательного движения в реверсивное вращательное, представляющим собой ведущий вал, на котором посредством муфт свободного хода установлены одни конические шестерни, связанные между собой другими коническими шестернями, и соединенными с ведомыми валами, связанными с выходным валом, соединенным через сцепную муфту с ведомым валом трансмиссии.

Трансмиссия снабжена упругой муфтой, расположенной перед преобразователем вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, или в связи последнего с вариатором.

Однако, несмотря на то, что создана компактная трансмиссия с широким диапазоном передаточных отношений, значительны потери на трение в элементах трансмиссии, что увеличивает тепловую напряженность, износ и расход топлива.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Решается задача создания конструкции силового агрегата транспортного средства применительно к четырехтактному четырехцилиндровому двигателю.

Технический результат — повышение топливной экономичности, снижение тепловой напряженности, снижение потерь на трение.

Этот технический результат достигается тем, что в варианте 1 в силовом агрегате транспортного средства, содержащем двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, что установлен четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором механизм преобразования вращательного движения выходного вала в колебательное выполнен в виде дезаксиального привода поршней, при однорядном расположении цилиндров двигателя вариатор делит ряд цилиндров на две равные части, расположенные по обе стороны корпуса вариатора, который выполнен импульсным и содержит два входных вала, расположенных на одной геометрической оси по разные стороны от корпуса вариатора, каждый из этих валов несет кривошип и коническое зубчатое колесо, оба конических колеса находятся в зацеплении с зубчатым колесом, ось вращения которого свободно установлена в корпусе вариатора, каждый кривошип соединен с двуплечим рычагом, ось качания которого закреплена в ползуне с возможностью перемещения для изменения отношения плеч в двуплечем рычаге, один конец которого соединен с кривошипом входного вала, другой конец каждого двуплечего рычага с помощью шатуна соединен с ведущим звеном обгонной муфты, сидящей на выходном валу вариатора; вариант 2 отличается от варианта 1 тем, что при двухрядном расположении цилиндров двигателя по обе стороны от геометрической оси входного вала вариатора шатуны двигателя, расположенные в одном ряду с одной стороны от корпуса вариатора, установлены на ось, которая вмонтирована в пластину, связывающую эту ось с входным валом вариатора.

Применена дезаксиальная схема механизма привода поршней двигателя, в результате чего примерно в пять раз снижается работа сил трения между поршнем и цилиндром; только от этого на 16,3% повышается топливная экономичность ДВС, уменьшаются тепловая напряженность работы ДВС и износ деталей поршневой группы.

В импульсном вариаторе имеется качающееся звено, амплитуда качания которого регулируется. Далее это качательное движение с помощью обгонной муфты преобразуется в однонаправленное вращение выходного вала вариатора. Особенность применения импульсного вариатора в приводе от ДВС состоит в том, что в ДВС относительно просто получить качающееся звено для импульсного вариатора. Для этого достаточно возвратно-поступательное движение поршня, которое имеет место в ДВС, превратить в качательное движение некоего коромысла. В обычном ДВС возвратно-поступательное движение поршня превращается во вращение кривошипа коленчатого вала.

Предлагаемая схема достаточно проста в исполнении и технологична в работе.

Предлагаемое решение схематично представлено на чертежах.

Фиг.1. Трансмиссия с четырехтактным четырехцилиндровым однорядным двигателем.

Вам будет интересно Мощность двигателя автомобиля

Фиг.2. Трансмиссия с четырехтактным четырехцилиндровым двухрядным двигателем.

Фиг.3. Импульсный вариатор.

Фиг.4. Механизм движения поршня.

Силовой агрегат транспортного средства включает ДВС, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное.

ДВС включает механизм привода поршня 1, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 2, шатун 3 передает это движение на коромысло 4, которое совершает качательное движение относительно точки О, смещенной относительно оси движения поршня 1. Такая схема привода поршня называется дезаксиальной (фиг.4).

В рассмотренном примере такого привода точка О смещена относительно оси движения поршня 1 на расстояние, равное 0,5 h, где h — ход поршня. Тогда точка О располагается на окружности радиуса OO1=0,5 h и амплитуда качания коромысла 4 будет равна +/-45 угловых градусов от линии OO1, а размер коромысла 4 r=0,707 h.

Следствием такой кинематики привода поршня угол β отклонения шатуна 3 от вертикали во всех положениях поршня будет меньше, чем это имеет место в обычном ДВС. От величины угла β зависит сила прижатия поршня к цилиндру и тем самым определяется работа силы трения поршня о цилиндр. Чем больше угол β, тем больше потери на трение в контакте поршня и цилиндра. Нами вычислены работа сил трения за цикл движения поршня в этом контакте. Полученный результат оказался в пять раз меньшим, чем та же работа силы трения в обычном ДВС при одинаковых ходах поршня. Это приводит к повышению механического КПД ДВС и, как следствие, к уменьшению расхода топлива на 16,3%, уменьшению тепловой напряженности работы ДВС и существенному уменьшению износа деталей поршневой группы.

В настоящей заявке представлено два варианта силового агрегата применительно к четырехтактному четырех цилиндровому ДВС: вариант 1 — силовой агрегат с однорядным расположением цилиндров ДВС и вариант 2 — расположение цилиндров ДВС в два ряда, по два цилиндра в ряду.

Рассмотрим силовой агрегат, выполненный по варианту 1.

Силовой агрегат транспортного средства (фиг.1), состоит из однорядного четырехтактного четырехцилиндрового ДВС и бесступенчатой трансмиссии, включающей импульсный вариатор 5, причем вариатор 5 встроен в ДВС таким образом, что делит однорядный двигатель на две части: по одну сторону от вариатора 5 находятся поршни 1(1) и 1(3) двигателя, а по другую сторону — поршни 1(2) и 1(4), двигатель содержит также привод маховика 6, привод газораспределительного механизма 7 (оба эти привода описаны ниже) и устройство для подачи топлива в двигатель (в описании не рассматривается, так как не отличается от таких устройств, применяемых в обычных ДВС). Вариатор 5 соединен с выходными валами 8 и 9 двигателя, которые являются входными для вариатора 5. Трансмиссия содержит также механизм конического реверса, карданную передачу на ведущий мост и ведущие колеса транспортного средства (на чертежах не показаны). Привод маховика 6 осуществляется коромыслом 10, установленным на валу 8. От коромысла 10 приводится кривошип 11, связанный с маховиком 12.Привод распределительного вала 13 газораспределительного механизма 7 осуществляется либо от вала 8, либо от вала 9. Для этого на валах 8 и 9 установлены обгонные муфты 14 и пары зубчатых колес 15.

Импульсный вариатор 5 (фиг.3) имеет два входных вала 8 и 9, которые являются выходными валами двигателя, расположенных на одной геометрической оси OO, по разные стороны корпуса 16 вариатора. 5. Каждый из этих валов несет кривошип 17 и коническое колесо 18, находящиеся в зацеплении с коническим колесом 19, ось 20 которого находится в корпусе 16 вариатора. Конические колеса 18 и 19 образуют механизм конического реверса. Таким образом, валы 8 и 9 связаны между собой механизмом конического реверса. Это значит, что, если один из входных валов вращается в направлении часовой стрелки, то другой входной вал вращается в направлении против часовой стрелки. Кривошипы 17 валов 8 и 9 соединены с двуплечими рычагами 21, которые имеют опоры 22. Опоры 22 расположены на одной геометрической оси O1O1 в ползуне 23, который с помощью регулирующего механизма может перемещаться в вертикальном направлении (на фиг.3 регулирующий механизм не показан). Привод регулирующего механизма осуществляет электродвигатель. Опоры 22 обеспечивают свободу рычагам 21 в колебательном и поступательном движениях.

Двуплечие рычаги 21 в точках А1 и А2 соединены с тягами 24, передающими движение на обгонные муфты 25, установленные на выходном валу 26 вариатора 5 и приводящие его во вращение только в одном направлении. Для простоты объяснения на фиг.3 представлен весьма примитивный обгонный механизм храпового типа. Известны также другие обгонные механизмы, которые удовлетворяют высоким требованиям по несущей способности и долговечности и которые могут использоваться вместо храпового механизма.

Рассмотрим силовой агрегат, выполненный по варианту 2 (фиг.2).

Этот вариант выполнения силового агрегата интересен тем, что в сравнении с ДВС с однорядным расположением цилиндров и в сравнении с силовым агрегатом, выполненным по варианту 1, длина силового агрегата по варианту 2 оказывается меньше. Это важно в ряде случаев встройки силового агрегата в автомобиль. Таким образом, отличие силовых агрегатов, выполненных по варианту 1 и 2, заключается только в различных устройствах их ДВС, где цилиндры расположены с одной стороны от корпуса вариатора.

Схема силового агрегата, выполненная по варианту 2, содержит расположенные в два ряда поршни ДВС 1(1) и 1(3), образующие один ряд, и поршни 1(2) и 1(4), образующие второй ряд. Шатуны 3 поршней 1 (1) и 1(3) установлены на оси 27, а шатуны поршней 1(2) и 1(4) на оси 28. Оси 27 и 28 расположены на расстоянии r, например, r=0,707 h, no разные стороны от оси вала 8. Оси движения поршней сдвинуты относительно вала 8 на расстояние r и таким образом механизм привода поршней имеет дезаксиал, аналогичный тому, который описан выше (фиг.4).

Вал 8 соединен с осями 27 и 28 с помощью пластин 29, связывающих ось с входным валом вариатора 5. ДВС силового агрегата содержит привод маховика 6, привод газораспределительного механизма 7, механизм подачи топлива (на фиг.2 не показан) и соединен с импульсным вариатором 5 с помощью вала 8, который является ведущим валом вариатора 5. Трансмиссия силового агрегата содержит карданный вал, приводимый от выходного вала 26 вариатора 5, ведущий мост и колеса транспортного средства (Эти узлы трансмиссии на фиг.2 не показаны.).

Устройство механизма привода маховика 6, газораспределительного механизма 7 и импульсного вариатора 5 такое же, как описаны в силовом агрегате, выполненном по варианту 1.

Вал 8 является ведущим валом импульсного вариатора 5, а вал 9 используется только для привода газораспределительного механизма 7.

Силовой агрегат по варианту 1 работает следующим образом.

Цилиндры ДВС с поршнями 1(1), 1(2), 1(3), 1(4) расположены в ряд и пронумерованы в соответствии с порядком их работы. Пусть рабочий такт совершается в данный момент времени в цилиндре 1(1). Тогда поршнем 1(2) совершается такт сжатия рабочей смеси, в цилиндре с поршнем 1(3) — такт всасывания, в цилиндре с поршнем 1(4) — такт выхлопа. Поскольку рабочий ход происходит в цилиндре с поршнем 1(1), то от поршня в этом цилиндре через шатун 3 и коромысло 4 движение передается на вал 8, который в данный момент времени является ведущим. Для того, чтобы совершались эти такты в ДВС, валы 8 и 9 должны вращаться в разные стороны и амплитуды их качания должны быть равны. Оба эти условия соблюдаются в импульсном вариаторе, поскольку в нем имеется механизм конического реверса. В тот момент времени, когда заканчивается рабочий такт в цилиндре с поршнем 1(1), заканчивается такт сжатия в цилиндре с поршнем 1(2) и начинается в нем рабочий такт. Это значит, что вал 9 становится ведущим, а вал 8 — становится ведомым и изменяет направление своего вращения; в цилиндрах с поршнями 1(1) и 1(3) будут происходить такты выхлопа и сжатия, соответственно, а в цилиндре с поршнем 1(4) — всасывание. Далее рабочий такт совершается последовательно в цилиндрах с поршнями 1(3) и 1(4). Все эти такты совершаются в соответствии с принципом работы четырехтактного четырехцилиндрового ДВС.

Механизм привода маховика приводит его во вращение от качающегося коромысла 10 на кривошип 11. Для осуществления этого привода назначено соответствующее передаточное отношение в механизме привода маховика 6. В тех случаях, когда двигателю требуется подпитка энергией маховика, это автоматически происходит приводом маховика 12, в котором в этом случае приводится коромысло 10 от вращающегося маховика 12.

Распределительный вал 13 газораспределительного механизма вращается только в одну сторону, поскольку он приводится от того вала и обгонных муфт 14, которые в данный момент времени являются ведущими, в результате в соответствии с принципом действия ДВС происходит открытие клапанов и зажигание горючей смеси.

Механизм подачи топлива (на рисунках не показан), например механизм поворота заслонки карбюратора в бензиновых двигателях, снабжен соответствующим приводом. В вариаторе происходит передача движения от ведущего вала, например, от вала 8 на двуплечий рычаг 21 и далее через тягу 24 на одну обгонную муфту 25. Эта обгонная муфта приводит выходной вал 26 вариатора 5 и далее через механизмы трансмиссии приводятся во вращение ведущие колеса транспортного средства. В то же время вал 9 является ведомым, он приводится в качательное движение от зубчатых колес конического реверса, поэтому он вращается в противоположную сторону и потому передача сил на вторую обгонную муфту не происходит. Когда же ведущим становится вал 9, то вращающий момент на выходной вал 26 вариатора 5 передает именно эта вторая обгонная муфта. Таким образом, вращающий момент на выходной вал 26 вариатора 5, и значит, на ведущие колеса транспортного средства передается непрерывно. Регулирование передаточного отношения в вариаторе осуществляется перемещением ползуна 23. При этом синхронно меняется отношение плеч двуплечих рычагов 21 и тем самым меняется амплитуда качания точек A1 и А2 двуплечих рычагов 21 и обгонных муфт 25, тем самым меняется скорость выходного вала 26 и, значит, скорость движения транспортного средства. В примере разработки предложенного силового агрегата показано, что удается реализовать в процессе регулирования в вариаторе совпадение центров опор 22 с точками A1 и А2, тем самым достигается в вариаторе передаточное отношение, равное бесконечности, то есть такое положение, когда ведущие валы привода движутся, а выходной вал вариатора неподвижен и неподвижно транспортное средство. Важно отметить, во-первых, что такая регулировка в трансмиссии производится без размыкания кинематической цепи привода и, во-вторых, достижение нулевой скорости транспортного средства при регулировании в описанном импульсном вариаторе позволяет исключить из трансмиссии муфту сцепления.

Силовой агрегат по варианту 2 работает следующим образом.

Пусть рабочий такт совершается в цилиндре с поршнем 1(1), тогда под действием сил в нем ось 27 повернется относительно вала 8 по часовой стрелке, как показано стрелкой I на фиг.4. В результате в цилиндре с поршнем 1(3) происходит такт всасывания, ось 28 повернется, как показано стрелкой II на фиг.2 и в цилиндрах с поршнями 1(2) и 1(4) происходят такты сжатия и выхлопа, соответственно.

Вал 8 вращается по часовой стрелке и приводит вариатор 5, его механизмы движутся, как описано выше, и одна из обгонных муфт передает вращающий момент на выходной вал 26 вариатора и далее на колеса транспортного средства.

Когда заканчивается рабочий такт в цилиндре с поршнем 1(1), также заканчивается такт сжатия в цилиндре с поршнем 1(2) начинается рабочий такт в цилиндре с поршнем 1(2), в цилиндре с поршнем 1(4) начинается такт всасывания, а в цилиндрах с поршнями 1(1) и 1(3) такты выхлопа и сжатия, соответственно, вал 8 меняет направление вращения, и вторая обгонная муфта передает вращение на выходной вал 26 вариатора 5 и далее на колеса транспортного средства. Далее процесс передачи сил продолжается в соответствии с принципом работы четырехтактного четырехцилиндрового ДС и описанного выше импульсного вариатора.

Вам будет интересно Диагностика двигателя

Предлагаемое решение соответствует критериям «новизна» «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

Как устроен ДВС

Устройство двигателя автомобиля можно рассматривать по тактам работы основного силового агрегата. Такты — это своего рода циклы двигателей внутреннего сгорания, без которых невозможно обойтись. Рассмотрим, принцип работы двигателя автомобиля со стороны тактов:

Впрыск. Поршень делает движение вниз, при этом открывается впускной клапан головки блока соответствующего цилиндра и камера сгорания наполняется воздушно-топливной смесью.
Сжатие. Поршень движется в ВТМ и в самой верхней точке происходит искра, которая влечет за собой воспламенение смеси, которое находится под давлением.
Рабочий ход. Поршень движется в НТМ под давлением воспламененной смеси и образовавшимся выхлопным газам.
Выпуск. Поршень движется вверх, открывается выпускной клапан и он выталкивает выхлопные газы с камеры сгорания.

Все четыре такта еще называются — действительные циклы ДВС. Таким образом, работает стандартный бензиновый четырехтактный мотор. Есть еще пятитактный роторный двигатель и шеститактные силовые агрегаты нового поколения, но о технических характеристиках и режимы работы двигателя такой конструкции будет рассмотрено в других статьях нашего портала.

Другие системы

Насос гидроусилителя руля

Принцип расположения насоса ГУР похож с генератором, к тому же, нередко приводится в движения общим ремнем. Гидроусилитель обеспечивает комфорт при повороте руля, обеспечивая минимальное усилие на поворот.

Компрессор кондиционера

Компрессор также приводится в движение от приводного ремня. Так как шкив крутится постоянно, на нем установлена пластина с электромагнитной муфтой, при включении кондиционера, которая прижимается к шкиву.

Когда кондиционер выключается, муфта выходит из жесткого зацепления со шкивом, и он снова вращается вхолостую.

Общее устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания достаточно простое, тем, кто уже сталкивался с их ремонтом, и достаточно тяжелое тому, кто еще не имеет представление об этом агрегате. Силовой агрегат включает в свое строение несколько немаловажных систем. Рассмотрим, общее устройство двигателя:

Систему впрыска.
Блок цилиндров.
Головку блока.
Газораспределительный механизм.
Систему смазки.
Систему охлаждения.
Механизм выхлопа отработанных газов.
Электронную часть двигателя.

Все эти элементы определяют устройство и принцип работы ДВС. Далее стоит рассмотреть, из чего состоит двигатель автомобиля, а именно сам силовой агрегат в сборе:

Коленчатый вал — вращается в самом сердце блока цилиндров. Приводит в работу поршневую систему. Он купается в масле, поэтому расположен ближе к поддону картера.
Поршневая система (поршни, шатуны, пальцы, втулки, вкладыши, бугеля и маслосъемные кольца).
Головка блока цилиндров (клапаны, сальники, распределительный вал и другие элементы ГРМ).
Масляный насос — циркулирует смазочную жидкость по системе.
Водяной насос (помпа) — обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости.
Комплект газораспределительного механизма (ремень, ролики, шкивы) — обеспечивает правильность тактности. Ни один двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на тактах, не может без этого элемента.
Свечи зажигания обеспечивают воспламенение смеси в камере сгорания.
Впускной и выпускной коллектор — принцип действия их основан на впуске топливной смеси и выпуску отработанных газов.

Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания достаточно простая и взаимосвязанная. Если один из элементов вышел со строя или отсутствует, то эксплуатация автомобильных двигателей будет невозможна.

Рядный двигатель

В рядном двигателе все его цилиндры расположены рядом друг с другом в одной плоскости. Конструкция цилиндров и коленвала довольно-таки проста. Головка блока цилиндров имеет небольшую стоимость при изготовлении. Также рядные двигатели отличаются высокой стабильностью, характеристиками крутящего момента на низких оборотах, низким расходом топлива и компактным размером. Рядные двигатели обычно обозначаются латинской буквой «L-n», где n – количество цилиндров рядного двигателя. Современные автомобили в основном имеют двигатели с обозначением L3, L4, L5, L6.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

Автомобильные моторы делятся на несколько видов и классификаций, в зависимости от устройства и работы ДВС. Классификация ДВС за международными стандартами:

За видом впрыска топливной смеси:
Те, что работают на газообразных топливах.
Те, что работают на альтернативных источниках (электричество).

Состоящий за циклами работы:
4хтактные

По способу смесеобразования:
с внутренним смесеобразованием (дизель, турбодизель, непосредственный впрыск)

По способу зажигания рабочей смеси:
с воспламенением от сжатия (дизели).

По числу и расположению цилиндров:
однорядные, двухрядные

По способу охлаждения цилиндров:
с воздушным охлаждением.

Главная классификация ДВС

Все существующие ДВС разделены на 3 вида:

поршневые;
роторные;
газотурбинные.

В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.

В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.

Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.

Газотурбинный двигатель

При воспламенении топлива образуются газы, которые при нагреве расширяются. Этот факт всем известен из школьного курса физики. Указанный принцип положен в основу газотурбинной установки. Топливная смесь сгорает, и нагретый газ моментально расширяется, заставляя лопасти турбины вращаться. Чем больше температура газа, тем быстрее он увеличивается в объёмах. Эта зависимость определяет коэффициент полезного действия этого вида ДВС: чем выше температура газов, тем больше КПД.

Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.

Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.

Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя

Роторный ДВС

В моторах этого вида реализован принцип вращения вала от кругового движения ротора. Ротором является треугольный поршень, который вращается в овальной камере – статоре. Ротор закреплён на валу с эксцентриситетом. При таком расположении во время вращения ротора в цилиндре создаются полости для тактов зажигания, сгорания и выпуска. За один оборот ротора происходит 3 такта работы.

Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.

В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.

На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.

Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых. Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.

Видео: Принцип работы роторного двигателя

Поршневой двигатель

Это – самый распространённый тип двигателя. Рассмотрим его принципиальную схему работы.

В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение. Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.

Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.

Видео: Принцип работы дизельного двигателя

Принципы эксплуатации

Автомобильные двигатели эксплуатируются с разным ресурсом. Самые простые двигатели могут иметь технический ресурс 150000 км пробега при правильном техническом обслуживании. А вот некоторые современные дизельные двигатели, которые оснащаются на грузовики, могут выхаживать до 2 миллионов.

Устраивая конструкцию мотора, автопроизводители обычно делают упорство на надежность и технические характеристики силовых агрегатов. Учитывая современную тенденцию, многие автомобильные моторы рассчитаны на небольшой, но надежные срок эксплуатации.

Так, средняя эксплуатация силового агрегата легкового транспортного средства составляет 250 000 км пробега. А дальше, существует несколько вариантов: утилизация, контрактный двигатель или капитальный ремонт.

Двигатель V-типа (V-образный силовой агрегат)

V-образный двигатель разделяет все цилиндры на две группы друг напротив друга под определенным углом. В итоге мотор образует плоскость под углом. Если посмотреть на этот тип двигателя со стороны, то он будет иметь V-образную форму. V-образные двигатели имеют небольшую высоту и длину. Этот тип моторов удобнее размещать в автомобиле по сравнению с обычными рядными моторами, которые по своим размерам гораздо больше.

В настоящее время во многих автомобилях среднего и люкс-класса используются V-образные двигатели. Чаще всего это 6-цилиндровые силовые агрегаты. Например, такие двигатели стоят на Volkswagen Passat, Audi A6 и Mercedes E-класса AMG.

Техническое обслуживание

Немаловажным фактором в эксплуатации остается техническое обслуживание двигателя. Многие автомобилисты не понимают этого понятия и опираются на опыт автосервисов. Что стоит понимать под обслуживание двигателя автомобиля:

Замена моторного масла в соответствии с техническими картами и рекомендациями завода изготовителя. Конечно, каждый автопроизводитель ставит свои рамки замены смазочной жидкости, но эксперты рекомендуют менять смазку один раз на 10000 км — для бензиновых ДВС, 12-15 тыс. км — для дизеля и 7000-9000 км — для транспортного средства, работавшим на газу.
Замена фильтров масла. Проводится при каждом ТО по замене масла.
Замена топливных и воздушных фильтров — один раз на 20 000 км пробега.
Чистка форсунок — каждые 30 000 км.
Замена газораспределительного механизма — один раз на 40-50 тыс. км пробега или за необходимостью.
Проверка всех остальных систем проводится при каждом ТО, вне зависимости от давности замены элементов.

При своевременном и полном техническом обслуживании увеличивается ресурс использования двигателя транспортного средства.

Оппозитный двигатель

В горизонтально противоположном двигателе (оппозитном) поршни двигаются по обеим сторонам коленчатого вала влево и вправо в горизонтальном направлении. В этом случае высота двигателя уменьшена. За счет использования оппозитного двигателя уменьшается центр тяжести транспортного средства – автомобиль движется более плавно. Крутящий момент, создаваемый поршнями с обеих сторон, компенсирует друг друга, значительно уменьшая вибрацию транспортного средства во время движения.

Также подобная конструкция позволяет сделать двигатели высокооборотистыми. Но, несмотря на высокие обороты, оппозитные моторы имеют меньше шума, чем обычные ДВС.

Двигатели с горизонтальным ходом поршней использует компания Porsche почти во всех моделях. Но, например, в Porsche Cayenne и Panamera оппозитные двигатели не применяются.

Вам будет интересно Как буксировать автомобиль с АКПП?

Доработка моторов

Тюнинг — доработка двигателя внутреннего сгорания по увеличению некоторых показателей, таких как мощность, динами, расход или другое. Это движение набрало всемирную популярность в начале 2000-х годов. Многие автолюбители начали самостоятельно экспериментировать со своими силовыми агрегатами и выкладывать фотоинструкции в глобальную сеть.

Сейчас можно встретить массу информации по проведенным доработками. Конечно, не весь этот тюнинг одинаково хорошо влияет на состояние силового агрегата. Так, стоит понимать, что разгон мощности без полного анализа и тюнинга может «угробить» ДВС, а коэффициент износа при этом увеличивается в несколько раз.

На основании этого, прежде чем проводить тюнинг мотора стоит все тщательно проанализировать, дабы не «попасть» на новый силовой агрегат” или, что еще хуже, не попасть в аварию, которая может стать для многих первой и последней.

Вывод

Конструкция и особенности современных моторов постоянно совершенствуются. Так, весь мир уже невозможно представить без выхлопных газов, машин и автосервисов. Работающий ДВС узнать легко по характерному звуку. Принцип работы и устройство двигателя внутреннего сгорания достаточно простое, если разобраться один раз.

А вот, что качается технического обслуживания, то здесь поможет смотреть техническую документацию. Но, если человек не уверен, что он может провести ТО или ремонт автомобиля своими руками, то стоит обратиться в автосервис.

Двигатель — сердце автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания, гибридная силовая установка, электромобили

В чем заключается смысл покупки контрактного силового агрегата

В случае капитального восстановления автомобильного двигателя, вопрос стоимости всех этапов работы заставляет автовладельца задуматься о целесообразности его проведения.

Большинство сумм, которые придется выложить за капитальный ремонт двигателя, оказываются неподъемными для большинства автомобилистов. В этом случае покупка контрактного силового агрегата в хорошем состоянии является единственным выходом из положения.

Отметим, что полное восстановление работоспособности силового агрегата по стоимости практически сопоставимо с приобретением нового мотора. В этом случае, в целях экономии лучше купить хороший двигатель с пробегом, либо контрактный мотор.

Как устроен ДВС

Впрыск. Поршень делает движение вниз, при этом открывается впускной клапан головки блока соответствующего цилиндра и камера сгорания наполняется воздушно-топливной смесью.
Сжатие. Поршень движется в ВТМ и в самой верхней точке происходит искра, которая влечет за собой воспламенение смеси, которое находится под давлением.
Рабочий ход. Поршень движется в НТМ под давлением воспламененной смеси и образовавшимся выхлопным газам.
Выпуск. Поршень движется вверх, открывается выпускной клапан и он выталкивает выхлопные газы с камеры сгорания.

В чем заключаются особенности контрактных силовых агрегатов

Это обычные двигатели, которые ввозятся в нашу страну из-за границы. Их главной особенностью является то, что они демонтируются с автомобилей, имеющих серьезные повреждения в результате ДТП.

Выходит, что за адекватную цену можно приобрести мотор в хорошем техническом состоянии с небольшой величиной пробега.

Но, большинство владельцев транспортных средств, нуждающихся в замене силового агрегата, не спешат приобретать контрактные моторы для своих автомобилей. Большинство опасений носят вполне оправданный характер.

Покупка контрактного двигателя связана с определенными рисками, поскольку гарантия его работоспособности самая минимальная.

Дабы корректно определить состояние деталей контрактного двигателя, его необходимо полностью разобрать. Естественно, что ни один продавец не будет выполнять эту процедуру, поскольку это довольно проблематично и дорого.

Гораздо проще сказать, что силовой агрегат имеет относительно небольшой пробег, величину которого при визуальном осмотре определить нереально, а также подчеркнуть, что гарантий на двигатель никаких нет. Либо покупаем, либо отказываемся.

В последние годы рынок контрактных автозапчастей значительно изменился в лучшую строну. Большинство компаний дорожат своей репутацией, предоставляя только проверенные силовые агрегаты, пусть и с небольшим сроком гарантии по приемлемой для потребителя стоимости.

Помимо этого, некоторые продавцы имеют видеозапись запуска и работы выбранного мотора. Естественно, подобные меры не смогут заменить полноценную диагностику состояния и работоспособности силового агрегата, все же они позволяют получить представление о его работоспособности.

Основные части и агрегаты автомобиля

Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, шасси и кузова. Двигатель является источником механической энергии, приводящей автомобиль в движение. У большинства автомобилей двигатель расположен впереди. Шасси автомобиля представляет собой совокупность механизмов, предназначенных для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, для передвижения автомобиля и управления им.

Кузов автомобиля предназначен для размещения грузов и пассажиров. У грузового автомобиля кузов состоит из платформы и кабины водителя. Шасси состоит из: трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса и позволяет изменять крутящий момент в зависимости от условий движения.

Трансмиссия состоит из сцепления 8, коробки передач 7, карданной 6 и главной передач, дифференциала и полуосей. Главная передача, дифференциал и полуоси расположены в кожухе заднего ведущего моста 5.

Сцепление предназначено для временного отключения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения после переключения передачи в коробке передач и при трогании автомобиля с места.

Расположение основных частей и агрегатов легкового автомобиля ГАЗ-24 «Волга»:

1 – двигатель, 2 – кузов, 3 – топливный бак, 4 – задняя рессора, 5 – задний ведущий мост, 6 – карданная передача, 7 – коробка передач, 8 – сцепление, 9 – амортизатор.

Коробка передач служит для изменения крутящего момента, движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во врем стоянки автомобиля и при движении его по инерции. Карданная передача позволяет передавать крутящий момент между валами, расположенными под изменяющимся при движении автомобиля углом.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передачи его под прямым углом на полуоси автомобиля. Дифференциал обеспечивает вращение ведущих колес с различными скоростями при повороте автомобиля и движении колес по неровной дороге. Полуоси передают крутящий момент ведущим колесам автомобиля. У большинства автомобилей ведущими являются задние колеса.

Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку и состоит из рамы, переднего и заднего мостов, подвески (рессор и амортизаторов) и колес. Рама служит для крепления на ней кузова и всех агрегатов автомобиля. В. легковых автомобилях в большинстве случаев рама отсутствует, роль ее выполняет кузов. Передние и задние мосты автомобиля служат для поддержания рамы и кузова. Через мосты автомобиля передается вертикальная нагрузка на колеса. Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова с мостами или колесами.

Колеса непосредственно связывают автомобиль с дорогой. Автомобили с передними ведущими колесами называются переднеприводными. У таких автомобилей нет карданной передачи и надкарданного короба в кузове, поэтому салон становится просторней и комфортабельней, а масса автомобиля меньше. Легковые автомобили с передними ведущими колесами имеют лучшую устойчивость при движении с высокими скоростями.

«Автомобиль категории «В», В.М.Кленников, Н.М.Ильин, Ю.В.Буралев

Достоинства покупки контрактного двигателя

Главным плюсом контрактного силового агрегат является его приемлемая стоимость и поставки таких моторов из-за границы, где в своем большинстве к автомобильной технике относятся бережно.

Это означает, что двигатель будет отличаться хорошим состоянием. Если повезет, силовой агрегат будет иметь небольшой пробег и наименьшую степень износа деталей.

Отметим, что приобретать контрактный мотор можно только в том случае, если он имеет большой эксплуатационный ресурс. Здесь все просто: силовые агрегаты, рассчитанные на 180-250 тыс. км пробега, большую часть своего эксплуатационного ресурса уже исчерпали. Поэтому, приобретать мотор, который проедет 30-80 тыс. км просто бессмысленно.

В этом случае проще выполнить капитальное восстановление силового агрегата, и приблизить его эксплуатационный ресурс к изначально заложенному производителем.

В Европе отношение к транспортным средствам не такое как у нас. Например, моторы с миллионным ресурсом, за границей зачастую проходят 150-200 тыс. км, после чего владелец меняет машину. Поэтому есть шанс купить отличный «миллионник», который пройдет еще 300-800 тыс. км без серьезных нарушений его работоспособности.

Контрактные агрегаты приобретают профессиональные спортивные команды и ателье, которые занимаются всесторонним тюнингом транспортных средств. Спортсменам крайне выгодно такое приобретение, поскольку за относительно адекватную стоимость получается добиться высоких характеристик автомобиля, путем установки на него более мощного мотора.

Оценить состояние контрактного силового агрегата при покупке все-таки возможно. Для этого следует снять масляный поддон и ГБЦ для оценки состояния вкладышей и поршневой части.

Эта процедура не отличается особой сложностью, поэтому многие опытные автомеханики рекомендуют обязательно выполнять ее перед покупкой двигателя.

Вывод

Недостатки контрактных моторов

Несмотря на большое количество плюсов от покупки контрактного силового агрегата, следует учесть, что мотор уже был в эксплуатации, соответственно, его детали имеют определенную степень износа. Поэтому, выбирать такой двигатель необходимо взвешенно. Следует отказаться от покупки, если было установлено, что мотор снят с неисправного транспортного средства, поскольку его эксплуатационный период будет недолгим.

Еще одним минусом контрактного силового агрегата, является то, что не всегда получается подобрать подходящий. Найти мотор для современного автомобиля гораздо проще, чем для транспортного средства, выпущенного в конце 80-90-х годов. Покупка силового агрегата за границей довольно хлопотное занятие, которое отнимает большое количество времени на его поиск и оформление соответствующей документации.

В итоге, приобретать контрактный силовой агрегат можно только в том случае, если известно, что он имеет относительно небольшой эксплуатационный ресурс, в противном случае, такая покупка окажется экономически невыгодной.

Двигатель внутреннего сгорания: характеристика

Любой автомобилист сталкивался с двигателем внутреннего сгорания. Этот элемент установлен на всех старых и современных автомобилях. Конечно, по конструктивным особенностям они могут отличаться друг от друга, но почти все работают на одном принципе — топливо и сжатие.
Статья расскажет все, что необходимо знать о двигателе внутреннего сгорания, характеристиках, конструктивных особенностях, а также поведает о некоторых нюансах эксплуатации и технического обслуживания.

Принцип работы двигателя

Принцип работы классических двигателей внутреннего сгорания основан на преобразовании энергии вспышки топлива — тепловой энергии, освобождённой от сгорания топлива, в механическую.

При этом сам процесс преобразования энергии может отличаться.

Самый распространённый вариант такой:

Поршень в цилиндре движется вниз.
Открывается впускной клапан.
В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
Поршень поднимается.
Выпускной клапан закрывается.
Поршень сжимает воздух.
Поршень доходит до верхней мертвой точки.
Срабатывает свеча зажигания.
Открывается выпускной клапан.
Поршень начинает двигаться вверх.
Выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Если используется дизельное топливо, то искра не принимает участие в запуске двигателя, дизельное топливо зажигается при сжатии само.

При этом для понимания принципа работы важно не просто учитывать физическую последовательность, а держать под контролем всю систему управления. Наглядно понять её помогает схема учебного модуля ELECTUDE.

Обратите внимание, в дистанционных курсах обучения на платформе ELECTUDE при изучении системы управления дизельным двигателем она сознательно разбирается обособленно от системы регулирования впрыска топлива. Очень грамотный подход. Многим учащимся действительно сложно сразу разобраться и с системой управления, и с системой впрыска. И для того, чтобы хорошо усвоить материал, грамотно двигаться именно пошагово.

Но вернёмся к работе самого двигателя. Рассмотренный принцип работы актуален для большинства ДВС, и он надёжен для любого транспорта, включая грузовые автомобили.

Источник https://toyota-chr2.ru/baza-znanij/silovoj-agregat-avtomobilya-eto.html

Источник https://promkomrostov.ru/opyt/silovoj-agregat-avtomobilya-eto.html

Источник