На большинстве автомобилей установлен двигатель внутреннего
сгорания (ДВС). Устройство его достаточно сложно даже для специалиста,
тем более для рядового водителя-непрофессионала. Однако при покупке машины
всегда всегда идёт речь о характеристиках двигателя. Неспециалист обычно
теряется перед выбором автомобиля вообще или конкретной его версии в частности.
Попробуем разобраться в основных технических характеристиках двигателя
внутреннего сгорания.
Сколько цилиндров?
В современных автомобилях от 2 до 16. Этот достаточно
серьезный показатель. Так, два двигателя с одинаковым объемом и мощностью могут
сильно различаться по другим параметрам.
Расположение цилиндров
Два типа: рядное (последовательное)
и V-образное (двухрядное), когда на одном коленчатом валу
цилиндры расположены с обеих сторон. В этом случае важную роль играет угол
развала цилиндров. Большой угол развала понижает центр тяжести,
облегчает охлаждение и подачу масла, но при этом снижаются динамические
характеристики и увеличивается инерционность.
Малый уголпозволяет снизить вес и инерционность,
но ведёт к более быстрому перегреву. Радикальная
разновидность — оппозитный двигатель с углом развала в 180°. В этом случае все
его преимущества и недостатки максимальны. Еще одна разновидность —
W-образный (четырёхрядный; два
синхронизированных и включенных в общую систему привода V-образных
двигателя).
Весьма редкий тип двигателя -
рядно-V-образный, являющийся синтезом этих двух разновидностей.
Цилиндры расположены последовательно, но с отклонением по обе стороны, что
способствует лучшему охлаждению.
Вообще говоря, между два основных типа
двигателей различаются массой и габаритами. НОднако важно, что
наименьший уровень шума и вибраций достигается, когда
в одном ряду четное количество цилиндров.
Объем камер сгорания
Иначе говоря, объем двигателя. Он напрямую влияет абсолютно
на все остальные характеристики ДВС. В большинстве случаев увеличение
объема ведет к увеличению мощности и, естественно, расхода
топлива.
Материал двигателя
Обычно три варианта — чугун или другие
ферросплавы (наибольшая прочность, но большой вес);. алюминий
и его сплавы (малый вес и средняя прочность); магниевые
сплавы (наименьший вес, высокая прочность, но очень высокая
цена). Эти характеристики, вообще говоря, говорят лишь о ресурсе и шумах
и вибрации двигателя.
На практике более важны выходные характеристики:
Мощность. Она измеряется в лошадиных силах
(л.с. — традиционная единица измерения) или киловаттах (кВт).
Именно она определяет скорость и время разгона автомобиля.
Крутящий момент Создаваемое двигателем максимальное тяговое
усилие. Измеряется в Ньютон-метрах (Н·м). Косвенно влияет
на скорость и разгон и прямо — на «эластичность» двигателя т. е. способность
ускоряться на низких оборотах.
Максимально допустимое число оборотов коленчатого вала в минуту
(об/мин) Показывает, сколько оборотов коленвала в минуту сможет
выдержать двигатель без потери в ресурсной прочности. Чем
больше число оборотов, тем более резкий и динамичный характер имеет
автомобиль.
Однако не менее важны расходные характеристики:
Расход топлива. Обычно измеряется в литрах
на 100 километров. Расход в городском, загородном и смешанном вариантах
различен.
Тип топлива. Марка потребляемого бензина или дизельного
топлива (ДТ). В современных автомобилях возможно использование любых марок,
но при снижении октанового числа падают ресурсная прочность
и мощность, а при повышении сверх нормы — повышается мощность,
но снижается ресурс. Также при повышении октанового числа увеличивается
теплоотдача, что может привести к раннему перегреву. Пример марок
топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро, ДТ, ДТ Евро, ДТ Супер.
Расход масла. Измеряется в литрах,
но на 1000 км. Максимальный показатель — 1л/1000км для
исправной машины.
Марка потребляемого масла. Обычно обозначется
ххWхх. Первое число - густота масла,
второе — его вязкость. Например —
0W40 и 5W40 - синтетические масла,
10W40 — полусинтетическое масло,
15W40 и 20W40 - минеральные масла.. Более
густые и вязкие масла улучшают прочность и надежность двигателя, менее густые —
улучшают динамические выходные характеристики.
Внимание!
Масла типа 70W90 или 95W100 являются
трансмиссионными и ни в коем случае не могут быть использованы
в двигателе - это гарантированно приведет к неисправности
двигателя!
Ресурсная прочность, т. е. как часто двигателю необходимо
техническое обслуживание. Обычно в пределах 5 000—30 000 км пробега.
Предельный пробег позволяет примерно определить полный срок службы, после
гарантийного пробега прекращаются гарантийные обязательства.
Это основные потребительские характеристики.
Однако надо отметить широкий ряд более сложных характеристик:
Тип топливной системы — бензиновые
и дизельные двигатели. Бензиновые обычно имеют большую
мощность, но дизельные отличаются более низким расходом и большим крутящим
моментом.
Тип бензиновой системы впуска. У современных автомобилей
электронная система впрыска (инжекции) топлива, которая
позволяет добиться большего КПД. У более старых
в большинстве карбюраторная система впуска топлива. Карбюратор
не распыляет, как инжектор, топливо в камере сгорания, а вбрасывает в нее струю,
что увеличивает расход топлива, снижает КПД и делает управление, менее
удобным. Обычно карбюратор устанавливается на двигатель один,
многокарбюраторные двигатели более характерны для тюнинговых и спортивных
моделей.
Тип бензиновой системы впрыска —
с одноточечным и многоточечным впрыском.
Одноточечная система уже практически не используется, поскольку падение мощности
намного превышает снижение расхода топлива.Многоточечный —
распределенный и прямой впрыск. При
распределенном впрыске в камере сгорания создается равномерная смесь, что
обеспечивает стабильность работы на любых режимах и неприхотливость.
Прямой (непосредственный) впрыск, как это
ни парадоксально, повышает и мощность, и ресурсную прочность,
снижает расход топлива. Но в этом случае высока стоимость,
требуется топливо высокого качества и наблюдается нестабильность работы на малых
оборотах и при холодном старте. Недостатки обеих систем компенсируются
комбинированным (двойным) впрыском.
Он заключается в применении обеих систем раздельно — при изменении режимов
работы электроника «выбирает» нужную.
Дизельная система впрыска Хотя дизельный двигатель проще
бензинового, система его впрыска сложнее, построены по другому
принципу: ТНВД — наиболее простая система дизельного впрыска
с невысокими достоинствами. Система с насос-форсунками. В этом
случае каждая форсунка впрыска является еще и насосом, подающим топливо в камеру
сгорания. Характеристики в этом случае получше, но стабильная работы
двигателя также проблематична. Обе системы по отдельности почти
не используются. Комбинация ТНВД и насос-форсунок — общая топливная
рампа высокого давления Common Rail. ТНВД подает топливо в рампу, где
оно подвергается компрессии и под высоким давлением впрыскивается в камеру
сгорания. Это лучшая сейчас система, так как она обеспечивает
высокие мощностные характеристики и низкий расход топлива. Совершенствование
предыдущей — аккумуляторно-возвратная рампа Common Rail второго
поколения. Сжатие в рампе происходит за счет накопления топлива, а излишки
поступают обратно в ТНВД — это уменьшает насосные потери мощности и расход
топлива.
Форсунки впрыска — механические или пьезотронные. Они
не влияют на характеристики двигателя, но пьезотронные дают более плавный
рабочий цикл и они легче в настройке.
Клапанов на впуске/выпуске от 2 до 5 на цилиндр. Чем больше
клапанов, тем плавнее работа и больше мощность, хотя при этом незначительно
увеличивается расход топлива.
Компрессор. Его роль — сжатие впускной смеси.
Атмосферные двигатели — компрессора не имеют. Двигатели
с компрессией — компрессорные (с механическим компрессором)
и турбонаддувные, различающиеся типом привода.
Механический компрессор приводится непосредственно
от коленвала двигателя, что создает некоторые потери в мощности
и увеличивает расход топлива, турбонаддув
имеет крыльчатку турбины, которая раскручивается от давления выхлопных
газов. Это надежнее и не дает потерь, но прирост крутящего момента
меньше, особенно на малых оборотах.
Иногда на двигатель ставят несколько компрессоров
-последовательно (улучшается стабильность работы) либо параллельно (повышаются
характеристики в пиковых режимах).
Система
газораспределения — механизм газораспределения, распределительные валы
и привод. Количество распред валов может изменяться, но чаще по одному на каждые
8 клапанов.
Привод механизма газораспределения - цепь
или ремень. Ремень проще, но требует регулярной замены. Цепь
надежнее, но издаёт больше шума (металлический лязг) и дороже.
Механизм газораспределения
Простейший - статический механизм. Динамические —
с изменяемой высотой подъема клапанов или изменяемыми фазами
газораспределения. Изменение высоты подъёма клапанов позволяет переключаться
между двумя режимами движения — например экономичным и скоростным. Изменение фаз
газораспределения обеспечивает более ровную работу во всем диапазоне рабочих
оборотов коленвала.
Есть немало и других особенностей двигателей, но они
меньше влияют на их характеристики.
