(двигатель внутреннего сгорания) является тепловой машиной и работает по принципу сжигания смеси топлива и воздуха в камере сгорания. Главной задачей такого устройства выступает преобразование энергии сгорания топливного заряда в механическую полезную работу.
Не смотря на общий принцип действия, сегодня существует большое количество агрегатов, которые существенно отличаются друг от друга благодаря целому ряду индивидуальных конструктивных особенностей. В этой статье мы поговорим о том, какие бывают двигатели внутреннего сгорания, а также в чем состоят их главные особенности и отличия.
Читайте в этой статье
Типы двигателей внутреннего сгорания
Начнем с того, что ДВС может быть двухтактным и четырехтактным. Что касается автомобильных моторов, указанные агрегаты четырехтактные. Такты работы двигателя представляют собой:
- впуск топливно-воздушной смеси или воздуха (что зависит от типа ДВС);
- сжатие смеси горючего и воздуха;
- сгорание топливного заряда и рабочий ход;
- выпуск из камеры сгорания отработавших газов;
По такому принципу работают как бензиновые, так и дизельные поршневые моторы, которые нашли широкое применение в автомобилях и на другой технике. Также стоит упомянуть и , в которых газовое топливо сжигается аналогично дизтопливу или бензину.
Бензиновые силовые агрегаты
Такая система питания, особенно распределенный впрыск, позволяет увеличить мощность мотора, при этом достигается топливная экономичность и происходит снижение токсичности отработавших газов. Это стало возможным благодаря точной дозировке подаваемого топлива под управлением (электронная система управления двигателем).
Дальнейшее развитие систем топливоподачи привело к появлению моторов с прямым (непосредственным) впрыском. Главным их отличием от предшественников является то, что воздух и топливо подается в камеру сгорания отдельно. Другими словами, форсунка устанавливается не над впускными клапанами, а монтируется прямо в цилиндр.
Подобное решение позволяет подавать топливо напрямую, причем сама подача разделена на несколько этапов (подвпрысков). В результате удается добиться максимально эффективного и полноценного сгорания топливного заряда, двигатель получает возможность работать на бедной смеси (например, моторы семейства GDI), падает расход топлива, снижается токсичность выхлопа и т.д.
Дизельные моторы
Работает на дизтопливе, а также в значительной мере отличается от бензинового. Основное отличие заключается в отсутствии искровой системы зажигания. Воспламенение смеси топлива и воздуха в дизеле происходит от сжатия.
Если просто, сначала в цилиндрах сжимается воздух, который сильно нагревается. В последний момент происходит впрыск прямо в камеру сгорания, после чего нагретая и сильно сжатая смесь воспламеняется самостоятельно.
Если сравнивать дизельные и бензиновые ДВС, дизель отличается более высокой экономичностью, лучшим КПД и максимумом , который доступен на низких оборотах. С учетом того, что дизели развивают больше тяги при меньших оборотах коленвала, на практике такой мотор не нужно «крутить» на старте, а также можно рассчитывать на уверенный подхват с самых «низов».
Однако в списке минусов таких агрегатов можно выделить , а также больший вес и меньшие скорости в режиме максимальных оборотов. Дело в том, что дизель изначально «тихоходный» и имеет меньшую частоту вращения по сравнению с бензиновыми ДВС.
Дизели также отличаются большей массой, так как особенности воспламенения от сжатия предполагают более серьезные нагрузки на все элементы такого агрегата. Другими словами, детали в дизельном моторе более прочные и тяжелые. Также дизельные моторы более шумные, что обусловлено процессом воспламенения и сгорания дизельного топлива.
Роторный двигатель
Двигатель Ванкеля (роторно-поршневой двигатель) представляет собой принципиально иную силовую установку. В таком ДВС привычные поршни, которые совершают возвратно-поступательные движения в цилиндре, попросту отсутствуют. Главным элементом роторного мотора является ротор.
Указанный ротор вращается по заданной траектории. Роторные ДВС бензиновые, так как подобная конструкция не способна обеспечить высокую степень сжатия рабочей смеси.
К плюсам относят компактность, большую мощность при незначительном рабочем объеме, а также способность быстро раскручиваться до высоких оборотов. В результате автомобили с таким ДВС обладают выдающимися разгонными характеристиками.
Если говорить о минусах, то стоит выделить заметно сниженный ресурс сравнительно с поршневыми агрегатами, а также высокий расход топлива. Также роторный двигатель отличается повышенной токсичностью, то есть не совсем вписывается в современные экологические стандарты.
Гибридный двигатель
На одних ДВС для получения необходимой мощности используется в комплексе с турбонаддувом, тогда как на других с точно таким же рабочим объемом и компоновкой такие решения отсутствуют.
По этой причине для объективной оценки производительности того или иного двигателя на разных оборотах, причем не на коленвалу, а на колесах, необходимо проводить специальные комплексные замеры на динамометрическом стенде.
Читайте также
Усовершенствание конструкции поршневого двигателя, отказ от КШМ: бесшатунный двигатель, а также двигатель без коленвала. Особенности и перспективы.
Мотор или двигатель представляет собой специальное устройство, при помощи которого преобразовывается какой-либо вид энергии в механическую энергию. Двигатели могут быть первичными и вторичными. Первичные моторы работают при помощи природных энергетических ресурсов, которые преобразовываются в механическую работу. Вторичные моторы преобразуют ту энергию, которая выработана или накоплена другими источниками.
Среди первичных двигателей выделяют следующие виды:
- двигатели внешнего сгорания (паровые машины, паровая турбина, двигатель Стирлинга),
- двигатели внутреннего сгорания (возвратно-поступательные, поршневой двигатель, газотурбинный двигатель и т.д.).
Вторичные двигатели делятся на:
- электродвигатели,
- гидромашины и пневмодвигатели.
.jpg)
Двигатель является самым важным компонентом любого автомобиля, так как именно он приводит машину в действие.
Механическая энергия, которая производится в моторе, передается на ведущие колеса при помощи трансмиссии. Ее конструкция совместно с конструкцией двигателя называется силовой установкой.
К основным видам автомобильных двигателей относятся:
- двигатели внутреннего сгорания, или ДВС,
- электродвигатели,
- гибридные установки, или комбинированные двигатели.
Самым распространенным видом мотора является двигатель внутреннего сгорания, который работает при помощи топлива. Так, химическая энергия сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию.
Среди ДВС можно выделить следующие типы:
- поршневой мотор,
- роторно-поршневой,
- газотурбинный
На современных автомобилях установлены поршневые ДВС, которые используют в качестве источника энергии бензин, дизель или природный газ.
Электродвигатели сегодня становятся все более востребованными, так как число электромобилей становится все больше. Главным преимуществом такого транспорта является то, что он не выбрасывает в атмосферу вредных примесей.
Электродвигатель работает за счет электрической энергии, которая получается при помощи топливных элементов или аккумуляторных батарей. Главный минус таких автомобилей: маленькая емкость источника энергии, из-за чего возникает низкий запас хода. Такой недостаток сказывается негативно на объеме продаж электромобилей.
Гибридные силовые установки сегодня являются последними разработками в области автопромышленности. Такая установка включает в себя обычный ДВС и электродвигатель. Эти компоненты связаны друг с другом через генератор. Энергия передается на ведущие колеса в этом случае последовательно или параллельно.
Последовательно: ДВС > генератор > электродвигатель > колесо
Параллельно: ДВС > трансмиссия > колесо и ДВС > генератор > электродвигатель > колесо
Параллельный способ компоновки на сегодняшний день является более предпочтительным .
При подробном рассмотрении технических характеристик двигателей внутреннего сгорания большинство автолюбителей сталкиваются с такими понятиями как инжекторный, карбюраторный мотор. Многие имеют достаточно высокие знания о конструкционных особенностях таких агрегатов, но когда речь затрагивается атмосферных двигателей, только лишь некоторые автолюбители понимают, о чём дальше пойдёт разговор. Чтобы развеять все сомнения, полезной будет эта статья.
Что такое атмосферный двигатель
Несмотря на то что это понятие в автомобилестроении сегодня встречается нечасто, на самом деле, оно является вполне простым для понимания. Как ни странно, но атмосферный двигатель относится к одним из наиболее древних и распространённых агрегатов, используемых в автомобилестроении на протяжении многих десятилетий.
Представляет он собой обычный двигатель внутреннего сгорания, однако в отличие от инжекторных либо карбюраторных, не имеет дополнительных автоматических узлов, обеспечивающих более эффективное сгорание топлива.
Знаете ли вы? Первый поршневой двигатель внутреннего сгорания был создан в 1807 году французским изобретателем Франсуа де Ривазом.
Сегодня данный агрегат под капотом автомобиля встретить можно нечасто, но всего несколько десятилетий назад его использовали повсеместно для производства легковых и грузовых автомобилей. При этом тип топлива для «атмосферника» не являлся ключевым признаком, так как было создано множество моделей, работающих как на дизельном топливе, так и на бензине. Несмотря на свою техническую застарелость, сегодня такой мотор вновь обретает популярность, поскольку преимущества над современными моделями с турбонадувом имеются значительные.
Узнайте, почему двигатель может работать с перебоями и какие причины этой неисправности.
Принцип работы
Основной принцип любых двигателей внутреннего сгорания заключается в воспламенении топлива в специальных камерах, благодаря чему в действие приводятся поршни, а далее и последующие узлы автомобиля. В качестве воспламеняющейся жидкости зачастую выступает бензин разнообразных марок либо дизель, но под топливом также стоит понимать и смесь бензина либо дизеля с воздухом. Это является главным условием воспламенения в моторе, так как без достаточного количества кислорода этот процесс невозможен.
Наиболее оптимальным соотношением для успешного возгорания считается смесь 1:14 (воспламеняющаяся жидкость: воздух). Для решения этой проблемы в любом двигателе внутреннего сгорания предусмотрен специальный узел, отвечающий за смесь топлива и воздуха. В большинстве современных автомобилей за это дело «берутся» автоматические компрессоры подачи воздуха либо турбины (инжектор, карбюратор). Именно поэтому часто их и называют турбированными.
Но в «атмосферниках» всё проходит самотёком. Благодаря естественному атмосферному давлению воздух пытается заполнить любое свободное пространство, на основе чего и построен принцип атмосферного двигателя. Однако зачастую этого недостаточно для достижения воздушно-топливной смеси, поэтому в «атмосферниках» создана механическая система подачи воздуха. Поршни мотора выступают в качестве воздушного насоса, который затягивает необходимое количество воздуха в камеру сгорания. Для этого в атмосферных двигателях обустраивается специальный воздуховод, обеспечивающий бесперебойную подачу кислорода извне.
Таким образом, главное отличие турбированного двигателя от атмосферного заключается в автоматическом нагнетателе воздуха, которого в «атмосферниках» нет. Кроме того, не стоит забывать и о том, что в турбированных моторах воздушно-топливная смесь образуется принудительно (благодаря образованию повышенного давления от 1,5 до 3 атмосфер).
Достоинства и недостатки атмосферного двигателя
Двигатели на атмосферной тяге встречаются под капотом многих популярных марок автомобилей. Причин для этого сразу несколько:
Надёжность и неприхотливость. Прежде всего, это обусловлено простотой конструкцией двигателя, а также отсутствием в нём дополнительных элементов, требующих профилактического осмотра. Не стоит забывать, что «атмосферники» способны благополучно функционировать даже на топливе низкого качества (в большинстве постсоветских стран это главное условие отсутствия дорогостоящего ремонта). Высокая ремонтоспособность и дешевизна в обслуживании. Самый современный атмосферный мотор зачастую в несколько раз дешевле в ремонте, нежели турбированные аналоги. Это достигается благодаря простоте конструкции и использовании простых механических узлов. Даже при полном капремонте и замене ведущих деталей моторы этого типа практически всегда поддаются восстановлению. Огромный ресурс использования. Как показывает практика, в большинстве случаев даже при периодическом использовании некачественного топлива такие моторы не нуждаются в ремонте, пока не «пробежали» несколько сотен тысяч километров. Известны случаи, когда «атмосферникам» удавалось работать десятилетиями на протяжении 300-500 тысяч км пробега без какой-либо технической поддержки.
Как и любое другое техническое устройство, не лишён «атмосферник» и недостатков. Зачастую даже самый дорогой и качественный мотор проигрывает в эффективности и мощности агрегатам с автоматическим нагнетателем. На низких и высоких оборотах «атмосферникам» не удаётся с необходимым темпом поглощать воздух извне, поэтому смесь топлива и воздуха неравномерная. При высоких и низких оборотах такой мотор часто теряет мощность, а на низком ходу даже может заглохнуть в неподходящий момент.
Знаете ли вы? Турбина является одним из самых древних технических устройств, используемых человеком. Первый прототип турбины был создан ещё в 1 веке н.э. греческим учёным и конструктором Героном Александрийским.
Что лучше: атмосферный или турбированный двигатель
Вопрос о целесообразности установки турбированных или атмосферных моторов является нерешённым спором среди автомобилистов уже давно, так как оба имеют недостатки и плюсы.
Несомненно, турбированный использовать лучше при условиях работы на низких и высоких оборотах. Кроме того, их мощность зачастую на 10-30% выше, нежели у «атмосферников», что по душе большинству любителей высокоскоростных авто. Однако для этого агрегаты с искусственным нагнетателем требуют особого и тщательного ухода, а также подбора качественного топлива. В противном случае они служат недолго.
В свою очередь, «атмосферники» больше подходят для использования в условиях среднего режима и значительно экономичнее. Так что если для вас автомобиль только лишь средство передвижения от работы домой - это ваш выбор. Кроме того, такие моторы прослужат дольше и не потребуют тщательного и скрупулёзного ухода, что для большинства регионов бывшего СССР является решающим плюсом.
Видео: Атмосферный или турбированный двигатель. Что лучше?
Не стоит забывать и об их более простой конструкции, что тоже придётся по душе большинству любителей «самостоятельного ремонта».
Важно! Перед выбором той либо иной системы двигателя нужно обязательно определить для себя, для каких конечных целей будет использоваться автомобиль, а также что конкретно потребуется от мотора в процессе его эксплуатации.
Можно ли установить турбину на атмосферный двигатель
Увеличение мощности автомобиля - это один из ключевых вопросов, который встречается среди автомобилистов по всему миру. Именно поэтому многие задаются вопросом о том, можно ли установить турбину на атмосферный мотор своего авто.
По идее, такое усовершенствование должно способствовать повышению мощности машины, что, несомненно, отразится и на показателях на трассе.
Несмотря на существование разнообразных противоречивых мнений, благодаря упрощённой конструкции установить турбину на «атмосферник» можно даже в самой незаурядной автомастерской.
Такой приём даст возможность повысить эффективность сгорания топлива в камере мотора, что улучшит его производительность на 10-30%. Рекомендуем прочитать подробнее об устройстве и особенностях эксплуатации турбины дизельного двигателя. Однако для этого автомобиль потребует серьёзных модификаций. Установка одной турбины не даст никаких результатов, поэтому к трансформации двигателя нужно подходить комплексно. Так что, помимо турбины, на него следует установить:
выпускной коллектор и пайп - необходимы для отвода дополнительного объёма выхлопных газов;магистраль для подачи воздуха с системой охлаждения - комплекс металлических трубок с вмонтированным интеркуллером, которые проводят забор и подготовку воздуха (воздух в камеру сгорания должен поступать охлаждённым);форсунки - управляемые электромагнитные клапаны (они требуются для автоматического распыления топлива в камере сгорания);блоу офф - способствует устранению лишнего воздуха из системы турбонаддува.
Атмосферный двигатель является одним из наиболее популярных типов моторов, используемых в автомобилестроении.
Важно! Установка турбины на атмосферный двигатель приведёт к дополнительному расходу топлива. Это обязательно нужно учитывать при расчёте целесообразности его модификации.
Несмотря на свою простоту и неизменную на протяжении десятилетий конструкцию, он имеет веские преимуществами над системами с автоматической подачей воздуха. Прежде всего, это высокая экономичность, простота в эксплуатации и надёжность, благодаря которым двигатель может эффективно функционировать ещё очень долго.