Что такое машинный двигатель

АВТОМОБИ́ЛЬНЫЙ ДВИ́ГАТЕЛЬ

АВТОМОБИ́ЛЬНЫЙ ДВИ́ГАТЕЛЬ, дви­га­тель, пре­об­ра­зу­ю­щий к.-л. энер­гию в ме­ха­нич. ра­бо­ту, не­об­хо­ди­мую для при­ве­де­ния в дви­же­ние ав­то­мо­би­ля. В ка­чест­ве А. д. мо­гут ис­поль­зо­вать­ся дви­га­те­ли внут­рен­не­го сго­ра­ния (ДВС), дви­га­те­ли внеш­не­го сго­ра­ния (па­ро­вые и дви­га­те­ли Стир­лин­га), дви­га­те­ли, ис­поль­зую­щие энер­гию пред­ва­ри­тель­но рас­кру­чен­но­го ма­хо­ви­ка или энер­гию га­за, на­хо­дя­ще­го­ся под дав­ле­ни­ем, а так­же элек­тро­дви­га­те­ли. В совр. ав­то­мо­би­лях пре­им. ис­поль­зу­ют­ся ДВС. По кон­ст­рук­ции ДВС раз­де­ля­ют на порш­не­вые и ро­тор­ные. Боль­шин­ст­во А. д. – порш­не­вые. Порш­не­вые ДВС раз­ли­ча­ют­ся по чис­лу и рас­по­ло­же­нию ци­лин­д­ров (ряд­ные, с про­ти­во­ле­жа­щи­ми ци­лин­д­ра­ми, V-об­раз­ные и W-об­раз­ные), по ра­бо­че­му объ­ё­му (лит­ра­жу), на­зна­че­нию и т. п. Чис­ло ци­лин­д­ров порш­не­вых ДВС – от 1 до 16. Од­но­ци­лин­д­ро­вые дви­га­те­ли ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­кой не­рав­но­мер­но­стью при ра­бо­те и на ав­то­мо­би­лях ус­та­нав­ли­ва­ют­ся ред­ко. Уве­ли­че­ние чис­ла ци­лин­д­ров по­выша­ет рав­но­мер­ность ра­бо­ты дви­га­те­ля и плав­ность хо­да ав­то­мо­би­ля, но уве­ли­чи­ва­ет по­те­ри на тре­ние, по­это­му дви­га­те­ли с чис­лом ци­лин­д­ров боль­ше 12 при­ме­ня­ют ред­ко. По ха­рак­те­ру ра­бо­че­го про­цес­са порш­не­вые ДВС мо­гут быть че­ты­рёх- и двух­такт­ны­ми, а по спо­со­бу вос­пла­ме­не­ния топлива – с вос­пла­ме­нени­ем от ис­кры (на­зы­вае­мые так­же бен­зи­но­вы­ми) и с вос­пла­ме­не­ни­ем от сжа­тия ( ди­зе­ли ). Боль­шин­ст­во А. д. че­ты­рёх­такт­ные. Для ра­бо­ты ДВС то­п­ливо долж­но быть сме­ша­но с воз­ду­хом в опре­де­лён­ном со­от­но­ше­нии. В бен­зи­новых ДВС про­цесс сме­се­об­ра­зо­ва­ния мо­жет про­ис­хо­дить вне ци­лин­д­ров дви­га­те­ля (в кар­бю­ра­то­ре ) или не­по­сред­ст­вен­но внут­ри ци­лин­д­ров (дви­га­те­ли с не­по­сред­ст­вен­ным впры­ском бен­зи­на). В дви­га­те­лях совр. ав­то­мо­би­лей кар­бюра­тор прак­ти­че­ски вы­тес­нен ин­жек­то­ра­ми . Для вос­пла­ме­не­ния то­п­ли­ва в бен­зи­но­вых дви­га­те­лях ис­поль­зу­ет­ся све­ча за­жи­га­ния; в ди­зе­лях рас­пы­лён­ное то­п­ли­во са­мо­вос­пла­ме­ня­ет­ся при впры­ски­ва­нии в ци­лин­д­ры. Ди­зель­ные А. д. име­ют луч­шую то­п­лив­ную эко­но­мич­ность, но они до­ро­же в про­из­вод­ст­ве, тя­же­лее и бо­лее шум­ные. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны ди­зе­ли на боль­ше­груз­ных ав­то­мо­би­лях. Уве­ли­че­нию чис­ла лег­ко­вых ав­то­мо­би­лей с ди­зе­ля­ми спо­соб­ст­ву­ет по­яв­ле­ние но­вых сис­тем пи­та­ния ди­зе­лей c элек­трон­ным уп­рав­ле­ни­ем, что да­ло воз­мож­ность умень­шить шум­ность, сни­зить дым­ность ав­то­мо­би­лей и т. д. Для сни­же­ния со­дер­жа­ния вред­ных ве­ществ в от­ра­бо­тав­ших га­зах ДВС ис­поль­зу­ют­ся ка­та­ли­ти­че­ские ней­тра­ли­за­то­ры. Дви­га­те­ли га­зо­бал­лон­ных ав­то­мо­би­лей вы­бра­сы­ва­ют в ат­мо­сфе­ру мень­шее ко­ли­че­ст­во вред­ных ве­ществ. Газ для пи­та­ния та­ких дви­га­те­лей мо­жет на­хо­дить­ся в сжи­жен­ном или сжа­том со­стоя­нии. В ка­че­ст­ве сжи­жен­ных га­зов обыч­но ис­поль­зу­ют смесь про­па­на и бу­та­на. Осн. со­став­ляю­щей сжа­тых га­зов яв­ля­ет­ся ме­тан. Пе­ред по­да­чей в ци­лин­д­ры ДВС дав­ле­ние га­за умень­ша­ет­ся с по­мо­щью ре­дук­то­ров, а сжи­жен­ные га­зы пе­ре­во­дят­ся в га­зо­об­раз­ное со­стоя­ние в спе­ци­аль­ном устройстве – ис­па­ри­те­ле. Пер­спек­тив­ным то­п­ли­вом для ав­то­мо­би­лей яв­ля­ет­ся во­до­род. А. д., ис­поль­зую­щие в ка­че­ст­ве то­п­ли­ва во­до­род (не­ко­то­рые ав­то­мо­би­ли BMW), прак­ти­че­ски не за­гряз­ня­ют ат­мо­сфе­ру.

Как работает двигатель?

Промо 25.08.2020 2

Важно ли понимать устройство двигателя для обычного пользователя автомобиля? Это как минимум необходимо для правильной эксплуатации мотора. Например, знаете ли вы про 9-цилиндровый мотор БМВ или что такое объем двигателя? За пять минут расскажем просто обо всем важном.

Виды моторов

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой достаточно сложную конструкцию. Существуют двух- и четырехтактные двигатели. Наиболее распространены 4-тактные моторы в автомобилях и мотоциклах. Двухтактники также могут применяться в транспорте, но чаще их используют для некоторых видов водных и даже воздушных судов. Двухтактные моторы устанавливают в мотокосах, бензопилах и прочем строительном бензоинструменте.

Конструкторы успели придумать такое множество агрегатов, попадающих под определение ДВС. Мы будем рассматривать наиболее привычные варианты. Рассмотрим 4-тактный мотор. Чтобы понять порядок и принципы его работы, разберемся, из чего он состоит:

• цилиндры, в которых располагаются поршни;
• коленчатый вал;
• газораспределительный механизм.

К этому добавим системы зажигания, подачи топлива и отвода отработанных газов, а также смазки и охлаждения двигателя.

Основные подходы к классификации силовых установок:

1. По количеству цилиндров.
2. По расположению цилиндров.
3. По виду топлива.

1. Цилиндров чаще всего бывает от одного до шести. Более мощные автомобили могут использовать, например, 8, 12 или 16 цилиндров.

2. В рядном двигателе цилиндры на коленчатом валу располагаются один за другим в ряд. Увеличить мощность двигателя без существенного изменения размеров можно путем удвоения количества цилиндров. При этом один ряд поршней располагается относительно второго ряда под углом 90 градусов. Такой тип двигателя называется V-образным. Существует еще и оппозитный тип мотора, когда два ряда поршней располагаются под углом 180 градусов. Такие двигатели, например, применяются в автомобилях Subaru. За счет особенностей расположения цилиндров автомобиль получает более низкий центр тяжести и вибрацию при работе, а также минимальную высоту капота.

3. ДВС может работать на бензине и дизтопливе. Отличие заключается в том, что в бензиновом моторе топливо подается смешанное с воздухом и зажигается с помощью искры от свечи. У дизельного мотора топливо и воздух подаются раздельно, воспламенение происходит от высокой температуры сжатого газа. Вместо бензина в двигателе со смешанным топливом может использоваться газ, например, метан.

В одной модели автомобиля часто используется целая линейка двигателей с разными характеристиками на выбор покупателя. Например, в популярной BMW 5-й серии (Е60) может использоваться рядный 4-цилиндровый дизельный двигатель (M47), рядный 6-цилиндровый турбодизель (М57) или мощный 10-цилиндровый бензиновый V-образник (S85).

А вот 9-цилиндровый двигатель БМВ ставили на самолеты, и располагались цилиндры относительно друг друга в виде звезды.

Порядок работы двигателя

Вернемся к двух- и четырехтактным двигателям. Конструкции двухтактных моторов могут сильно различаться и быть как проще, так и намного сложнее четырехтактных собратьев. За счет меньшего количества оборотов мощность двухтактников выше, но экономичность хуже. Маленькие по размерам и мощности моторы не требуют сложной системы охлаждения, масло для смазки добавляется непосредственно с топливом в камеру сгорания.

Один такт – это движение поршня внутри цилиндра вверх или вниз. Работа 4-тактного мотора состоит из:

• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска.

У двухтактной силовой установки впуск происходит во время сжатия (первый такт), а рабочий ход совмещен с выпуском отработанных газов (второй такт).

Теперь подробнее о четырехтактном процессе.

В цилиндре находится поршень, который с помощью шатуна крепится к коленвалу. Сверху цилиндра находятся впускные и выпускные клапаны, а также свеча. Внутренний объем всех цилиндров составляет так называемый объем двигателя.

Поршень может находиться в верхней точке цилиндра (верхняя мертвая точка), нижней (нижняя мертвая точка) или перемещаться между ними.

В первом такте открывается впускной клапан и поршень опускается. Таким образом, цилиндр наполняется либо смесью топлива и воздуха, либо только воздухом (для дизельного мотора).

Во втором такте поршень идет вверх, сжимая содержимое и параллельно увеличивая его давление и температуру. В конце такта свеча зажигания создает искру, в результате чего происходит детонация топливной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном же свеча не используется, а топливо подается в последний момент такта, которое возгорается за счет высокого давления и температуры воздуха.

В третьем и основном такте работы мотора высвобождаемая от взрыва энергия двигает поршень вниз. Именно в этот момент создается сила, которая заставляет коленчатый вал вращаться, а от него вращается и маховик двигателя.

На четвертом такте поршень поднимается к верхней мертвой точке при открытом выпускном клапане. При этом удаляются отработанные газы. Далее цикл из четырех тактов повторяется.

Если в двигателе используется несколько цилиндров, движение их поршней управляется газораспределительным механизмом таким образом, чтобы цилиндры одновременно находились на разных тактах. Систем управления газораспределением существует несколько − от механических распредвалов до электронных процессоров.

Все движимые детали обязательно должны охлаждаться и смазываться. Температура в момент детонации достигает нескольких тысяч градусов. Охлаждение, как правило, производится с помощью жидкости, которая отбирает тепло у деталей двигателя. Далее жидкость сама должна охладиться и снова вернуться в мотор. Превышение допустимых температур может привести к практически моментальному разрушению силовой установки.

В легковых автомобилях количество оборотов коленвала может достигать восьми тысяч в минуту. Для минимизации механического износа система смазки должна работать идеально. Поэтому важно следить за уровнем моторного масла и работоспособностью масляного насоса. Системы смазки и охлаждения могут страдать из-за загрязнения, что ведет к сужению или перекрытию каналов движения жидкостей.

Материалы рубрики «Промо» публикуются на правах рекламы.

Новый автомобильный двигатель — 2002-01-21

Американский автомобилестроительный гигант «Дженерал моторс» сообщил о разработке недорогого экологически чистого двигателя, о чем говорилось в статье, недавно появившейся в газете «Вашингтон пост».

Каков принцип работы двигателя на водородном топливе? В топливном элементе три составляющих: топливный электрод — анод, кислородный электрод — катод и электролит. Анод и катод состоят из электропроводящих пластин, имеющих внутренние каналы, которые разделены полимерной мембраной. Она играет роль электролита. Если анод окружается водородом, электроны отделяются от катализатора, и образующиеся в результате положительно заряженные атомы проходят через электролит к катоду. Разница в электрическом заряде приводит к появлению между электродами электрического напряжения примерно в одну целую семь десятых вольта.

С другой стороны, положительно заряженные ионы водорода — протоны — соединяются с отрицательно заряженными ионами кислорода, чтобы превратиться ни во что иное, как в воду. Водород и кислород вступают в химическую реакцию и образуют воду при температуре 80 градусов по Цельсию. А в батарее вырабатывается электроэнергия напряжением от 125 до 200 вольт. Возникает естественный вопрос: откуда берется водород? Предлагаемая технология предусматривает наличие в автомобиле топливного бака, в котором при температуре минус 253 градуса по Цельсию содержится сжиженный водород.

Внедрение так называемых «водородных» автомобилей потребует создания новой инфраструктуры заправочных станций. Представители компании «Дженерал моторс» выражают надежду, что им удастся обеспечить спрос на водородную технологию и развить новую инфраструктуру обслуживания автомобилей с двигателями на этом виде топлива, убедив крупные организации — больницы, правительственные учреждения и учреждения, ведающие автобусным транспортом, перейти на водородную технологию получения энергии, которая, в частности, может с успехом использоваться для обогрева и охлаждения больших зданий.

В концептуальной модели автомобиля на водородном топливе компании «Дженерал моторс» вырабатываемая посредством химической реакции электроэнергия подается на четыре мотора, которые непосредственно связаны с колесами автомобиля.

Ведущие автомобилестроительные компании мира расходуют на создание водородных автомобилей миллиарды долларов. «Дженерал моторс», «Крайслер корпорейшен» и «Форд мотор» объединили свои усилия в рамках программы «Партнерство во имя автомобилей нового поколения», начатой еще при администрации президента Клинтона, чтобы стимулировать развитие водородной технологии, позволяющей создавать более экологически чистые двигатели и снизить зависимость Соединенных Штатов от поставок иностранной нефти.

Компания «Дженерал моторс» заявила, что опытный образец автомобиля с двигателем на водородном топливе будет готов уже к концу этого года. Ожидается, что серийные автомобили на водородном топливе появятся на дорогах в ближайшие десять лет. Представители автомобилестроительной индустрии заявляют, что переход на двигатели на водородном топливе станет такой же революцией, как и создание двигателя внутреннего сгорания.

Причины и признаки неисправности двигателя автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) устанавливается на автомобили более 100 лет. За это время, агрегат прошел длительный путь развития. В настоящее время конструкция ДВС усовершенствовалась настолько, что позволяет совместить высокую эффективность с надежностью, долговечностью.

Но нет ничего вечного, и со временем мотор приходит в негодность. Принцип действия двигателя практически не изменился, соответственно, остались такими же, как и раньше, характерные неисправности.

Чтобы ДВС отработал положенный ему срок без серьёзных поломок, важно своевременно обнаружить и устранить возникшие неисправности. Не всегда существует возможность провести полноценную диагностику состояния двигателя силами технических центров, оснащенных профессиональным оборудованием. Водитель должен обладать умением оценить состояние мотора по косвенным признакам, которые проявляются при возникновении неисправностей.

Основные признаки неисправности двигателя

Ресурс современных двигателей колеблется в больших пределах. Высокофорсированные моторы служат не более 150 тыс. км, тогда как дизели на многотонных тягачах способны пройти 1 млн. км и более до капитального ремонта. Этот пробег сильно зависит от условий эксплуатации. На состояние двигателя оказывает влияние следующие факторы:

• использование некачественных горюче-смазочных материалов;
• эксплуатация в тяжелых условиях;
• агрессивный стиль езды;
• выход температуры двигателя за допустимые пределы;
• несоблюдение межсервисных интервалов.

Мотор не приходит в неисправное состояние сразу. Он заводится, работает, но со временем всё громче и громче заявляет о том, что в скором времени потребуется диагностика и замена выработавших ресурс деталей, а то и капитальный ремонт двигателя или его замена в сборе. Чем раньше водитель уловит признаки неисправностей, тем легче и дешевле будет сделать ремонт. Несвоевременное вмешательство приводит к появлению новых поломок, двигатель приходит в негодное состояние.

Насторожить должны характерные признаки, проявляющиеся только в неисправных моторах.

Потеря динамики разгона

Со временем ДВС теряет мощность, соответственно, автомобиль хуже разгоняется, потребляет больше топлива. Если снижение динамики – результат естественного износа двигателя, то это нормальное явление. Вмешиваться необходимо, когда потеря мощности достигает 20 % и более. Не почувствовать это сложно.

Помимо износа ДВС, на динамику разгона влияет масса других неисправностей:

• выход из строя, некорректная работа систем питания и зажигания;
• использование некондиционного топлива;
• неисправности трансмиссии, например когда пробуксовывает сцепление.
• высокое противодавление выхлопных газов в выпускном тракте, вызванное забитым катализатором.

Существует множество других причины потери динамики, но в любом случае это повод для вмешательства. Без диагностики тут не обойтись.

Чрезмерный расход масла

Расход смазочных материалов в двигателе внутреннего сгорания у разных автомобилей может существенно различаться. В каких-то моделях расход 1 л масла на 1000 км считается нормой. Другие, когда находятся в исправном состоянии, не требуют долива от замены до замены. Причин повышенного расхода масла несколько:

• износ цилиндро-поршневой группы;
• выход из строя маслосъемных колпачков;
• закоксовывание канала вентиляции картера, а также другие причины.

При попадании масла в камеру сгорания выхлоп приобретает синеватый, сизый цвет. Во всех случаях необходимо оперативно установить и устранить причину чрезмерного потребления смазочных материалов.

Низкое давление масла

Во всех автомобилях на панели приборов имеется контрольный индикатор, сигнализирующий о том, что давление смазочной жидкости ниже нормы. При срабатывании сигнализатора необходимо немедленно заглушить двигатель и устранить причину.

Недостаточное давление может быть вызвано как элементарной нехваткой масла, забившимся фильтром, так и серьезными поломками, в числе которых выход из строя масляного насоса, засорение масляных каналов, разжижение масла антифризом через пробитую прокладку головки блока. Это самые распространенные причины падения давления масла.

Неустойчивая работа на холостом ходу

Исправный двигатель во всех режимах работает ровно и мягко, чего не скажешь об изношенном моторе. Неровный холостой ход может быть вызван разными причинами, такими как:

• пропуски зажигания, вызванные изношенными свечами, неисправными катушками зажигания;
• загрязненные или неисправные форсунки;
• низкое давление топлива;
• подсос воздуха.

Такие неисправности оказывают серьезное влияние на работоспособность двигателя, но не являются критическими. Поводом для серьезного беспокойства должна стать неустойчивая работа двигателя, вызванная разбросом компрессии по цилиндрам из-за неравномерного износа цилиндро-поршневой группы, негерметичных клапанов.

Нагар на свечах

Свечи для опытного водителя являются своеобразным индикатором состояния двигателя. Матово белый цвет электродов свидетельствует о попадании антифриза в камеру сгорания. Темный зернистый налет вызван попаданием на свечи масла. Черный нагар образуется при переобогащении топливо-воздушной смеси. Попадание антифриза или масла в камеру сгорания – серьезная неприятность, в некоторых случаях требующая капитального ремонта мотора.

Перегрев двигателя

Чрезвычайно важно внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости, информация о которой выводится на панель приборов. Перегрев мотора в большинстве случаев приводит к тяжелым последствиям, для устранения которых потребуется капитальный ремонт. Само по себе это явление может быть вызвано неисправной системой охлаждения, тяжелыми условиями эксплуатации, сильной жарой. Но когда все агрегаты работают исправно, а двигатель перегревается без видимых причин, наверняка сильно изношена поршневая группа. Такой перегрев сопровождается детонационными стуками, автомобиль отказывается нормально ехать, сильно теряет мощность.

Появление признаков некорректной работы двигателя — повод для немедленного вмешательства. Современные ДВС имеют сложную конструкцию, и самостоятельно можно только уловить косвенные признаки неисправностей. Точный ответ о состоянии двигателя даст комплексная диагностика двигателя, включающая в себя проверку электронной системы управления, электрооборудования, навесных агрегатов.