Про двигатели

Grace


Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) - это наиболее распространенный источник энергии для транспортных средств. Этот двигатель вырабатывает мощность за счет преобразования химической энергии топлива в теплоту, которая затем преобразуется в механическую работу.
Преобразование химической энергии в теплоту осуществляется при сгорании топлива, а последующий переход теплоты в механическую работу осуществляется за счет внутренней энергии рабочего тела, которое, расширяясь, выполняет работу.
В качестве рабочих тел в ДВС используются газы, давление которых возрастает за счет сжатия.
Если процесс сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, этот процесс называется внутренним сгоранием. Если процесс сгорания происходит вне цилиндра, то он называется внешним сгоранием.
По количеству тактов различают двигатели с двухтактным и четырехтактным рабочим циклом.
Двухтактный двигатель это двигатель, в котором присутствуют два рабочих такта: сжатие и расширение.
В двухтактном двигателе весь рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. Газообмен происходит в конце такта расширения и в начале такта сжатия. Продолжительность впуска и выпуска определяется самим поршнем, когда он при перемещении вверх после НМТ последовательно перекрывает продувочные и выпускные окна. К недостаткам двухтактного двигателя относится повышенный расход топлива и высокий уровень выбросов, плохая работа на холостом ходу и повышенные тепловые нагрузки.Преимуществом четырехтактного двигателя является высокий коэффициент наполнения во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала, низкая чувствительность к падению давления в выпускной системе, возможность управления кривой наполнения путем подбора фаз газораспределения и конструкцией впускной системы. Почти все автомобильные двигатели это четырехтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Они обладают множеством характеристик - такие как крутящий момент, мощность, степень сжатия, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных особенностей.
Диаметр цилиндра. ( D )

Диаметр цилиндра это размер отверстия в блоке цилиндров (гильзе цилиндра), в котором поступательно двигается поршень. Это конструктивный параметр блока цилиндров влияющий на рабочий объем двигателя. Помимо этого от диаметра цилиндра зависит общая габаритная ширина и длинна двигателя. Размер указывается, как правило, в миллиметрах или дюймах с точностью до сотых долей. Данные размере номинального диаметра цилиндра указываются при комнатной температуре (+20 градусов Цельсия). Измерения производятся нутромером или аналогичным по точности инструментом.


Ход поршня. ( S )

Ход поршня это расстояние между положением любой точки поршня в верхней мертвой точке (В.М.Т.) и положение поршня в нижней мертвой точке (Н.М.Т). Это конструктивный параметр коленчатого вала, влияющий на рабочий объем двигателя. Размер указывается, как правило, в миллиметрах или дюймах с точностью до сотых долей. Измерения производятся штангель-циркулем или аналогичным по точности инструментом. Как правило, измерения производятся непосредственно на коленчатом валу. От размера, хода поршня зависит габаритная высота двигателя .


Количество цилиндров двигателя. ( z )

Количество цилиндров является важнейшей конструктивной характеристикой двигателя. В зависимости от количества цилиндров рассчитывается и проектируется и система охлаждения двигателя. Количество цилиндров самым прямым образом влияет на общие габаритные размеры и вес автомобиля. Например: c увеличением количества цилиндров при одном и том же литраже двигателя размеры его цилиндров уменьшаются. Это уменьшение вследствие увеличения отношения внутренней поверхности цилиндра к его объему сопровождается усилением охлаждения двигателя. Уменьшение диаметра цилиндра позволяет создавать камеру сгорания улучшенной формы и вместе с обстоятельством усиления охлаждения позволяет производителем создавать более экономичные двигатели. Но есть и обратная сторона, увеличение количества цилиндров ведет к общему удорожанию силового агрегата. В современном автомобильном моторостроении получили распространение 2-х, 3-х , 4-х , 5-и , 6-и , 8-и , 10-и , 12-и , 16 -и цилиндровые двигатели.

Объем двигателя. ( V )

Как правило, в справочниках и каталогах указывается рабочий объем двигателя.
Рабочий объем двигателя ( VH ) (литраж двигателя) складывается из рабочих объемов всех цилиндров. То есть, это произведение рабочего объема одного цилиндра на количество цилиндров.
Рабочий объем цилиндра ( Vp ) - это пространство, которое освобождает поршень при перемещении из верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точки (НМТ).
Объем камеры сгорания ( Vk )- объем полости цилиндра и камеры сгорания в головке блока цилиндров над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке (ВМТ) - т.е. в крайнем положении и в наибольшем удалении от коленчатого вала. Параметр, прямо влияющий на степень сжатия двигателя. В гаражных условиях измерение камеры сгорания производится с помощью измерения объема жидкости заполняющего камеру.
Полный объем цилиндра ( Vo ) это сумма рабочего объема одного цилиндра + объем одной камеры сгорания в головке блока.
Количество клапанов на один цилиндр.

В современном автомобилестроении все чаще и чаще применяются двигатели с мульти клапанным газораспределительным механизмом. Увеличение количества клапанов является важнейшим параметром позволяющим получать большую мощность при одном и том же объеме двигателя, за счет увеличения объема смеси или воздуха попадающего в цилиндры на такте впуска. Увеличение количества клапанов позволяет получать, лучшее наполнение цилиндров свежей рабочей смесью и быстрее освобождать камеру сгорания от отработанных газов.
Тип топлива.

По типу топлива двигатели разделяются на следующие группы:.

Бензиновые двигатели ( Petrol ) - имеют принудительное зажигание топливовоздушной смеси искровыми свечами. Принципиально различаются по типу системы питания:
В карбюраторных системах питания смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей практически прекращено из-за высокого расхода топлива и несоответствия предъявляемым современным экологическим требованиям.
Во впрысковых ( инжекторных ) двигателях топливо может распылятся одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра двигателя (распределенный впрыск). В этих двигателях, возможно, небольшое увеличение максимальной мощности и снижение расхода топлива и уменьшение токсичности отработавших газов за счет рассчитанной дозировки топлива блоком электронного управления двигателем;
Двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания , который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно максимально уменьшается расход бензина и выброс вредных веществ в атмосферу.


Дизельные двигатели (Diesel) - поршневые двигатели внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием, в которых воспламенение смеси дизельного топлива с воздухом происходит от возрастания ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми, дизельные двигатели обладают лучшей экономичностью (примерно на 15-20%) благодаря более чем в два раза большей степени сжатия, значительно улучшающей процессы горения топливо - воздушной смеси. Неоспоримым достоинством дизелей является конструктивное отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и в связи с этим увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала.


Гибридные двигатели. Двигатели совмещающие характеристики дизеля и двигателя с искровым зажиганием.

Компоновка поршневых двигателей (тип расположения).

Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека.

Рядный двигатель (R) - компоновка, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров (R2, R3, R4, R5 и R6). Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибраций), но обладает значительной длиной.
V-образный двигатель(V) - цилиндры у него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала двигателя. V-образные двигатели выпускаются, по понятным причинам, только с четным количеством цилиндров. Такая компоновка позволяет значительно уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину. Наиболее распространенными являются двигатели с компоновкой V6 и V8, реже встречаются V4, V10, V12, V16.

Оппозитный двигатель имеет угол развала 180?, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок. Противолежащие друг другу цилиндры располагаются горизонтально. Как правило, выпускаются 4-х и 6-и цилиндровые варианты оппозитных двигателей.

VR-образный двигатель - обладает небольшим углом развала (порядка 15?), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата. Получили распространение компоновки VR5 и VR6.

Grace

W-образный двигатель имеет два варианта компоновки - три ряда цилиндров с большим углом развала или как бы две VR-компоновки . Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.

Тип привода ГРМ.

В современной мировой практике для уточнения типа клапанного механизма применяются следующие сокращения:
OHV обозначает верхнее расположение клапанов в двигателе.
OHC обозначает верхнее расположение распредвала.
SOHC обозначает один распределительный вал верхнего расположения.
DOHC обозначает конструкцию газораспределительного механизма с двумя распределительными валами расположенными сверху.

Grace

В современном двигателестроении известны роторные двигатели внутреннего сгорания различного типа. Их можно разделить на роторно-поршневые, роторно-лопастные и собственно роторные двигатели. Роторно-поршневые двигатели содержат поршни и цилиндры, которые объединяются в единый блок либо в виде многолучевой звезды, либо в виде барабана. В звездообразных двигателях каждый поршень имеет ролик, опирающийся на рабочую дорожку, проточенную в виде "восьмерки" на неподвижном силовом кольце, а в центре корпуса расположен неподвижный золотник для подвода рабочей смеси в цилиндры. В двигателях барабанного типа поршни движутся в цилиндрах навстречу друг другу, образуя рабочие камеры переменного объема, а их поступательное движение преобразуется во вращательное движение вала с помощью "косых" шайб. В роторно-лопастных двигателях внутреннего сгорания основными рабочими элементами являются лопасти, которые делят цилиндрическую полость корпуса на четыре замкнутых объема. Для осуществления в них термодинамических процессов лопасти должны совершать сложное движение, которое кроме вращательного состоит также из движения, подобного движениям ножниц. Более простую конструкцию имеют собственно роторные двигатели внутреннего сгорания, в которых переменные рабочие объемы для осуществления термодинамических процессов образуются рабочими поверхностями ротора и корпуса. Такие двигатели имеют либо внутреннюю полость сложной формы и простой ротор как, например, в двигателях Ванкеля, либо цилиндрическую форму внутренней полости и ротор сложной конструкции с подвижными поршнями.

Grace

Основным недостатком известных роторно-поршневых и собственно роторных двигателей внутреннего сгорания является небольшой ресурс их работы вследствие быстрого износа рабочих поверхностей, что обусловлено наличием больших центробежных сил, действующих на рабочие элементы двигателя. К недостаткам известных собственно роторных двигателей, кроме того, можно отнести также ненадежную работу уплотнений, неудобную форму камеры сгорания, сложную форму внутренней полости либо сложную конструкцию ротора. Основным недостатком роторно-лопастных двигателей внутреннего сгорания является сложная система управления лопастями.

В значительной мере от отмеченных недостатков свободны роторные двигатели с цилиндрической внутренней полостью и простым ротором, переменные рабочие объемы для осуществления термодинамических процессов в которых образуются с помощью профилирования наружной поверхности ротора и установки системы заслонок в пазах корпуса.

Grace

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ванкеля), конструкция которого разработана в 1957 инженером Феликсом Ванкелем (de:Felix Wankel). Особенность двигателя - применение вращающегося ротора (поршня), размещённого внутри цилиндра, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.

Конструкция
Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани при этом скользят по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре.

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый)Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами.

Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Практическое применение получили двигатели с трёхгранными роторами, с отношением радиусов шестерни и зубчатого колеса: r:R = 2:3, которые устанавливают на автомобилях, лодках и т. п.

Преимущества и недостатки
Масса и габариты двигателя Ванкеля в 2-3 раза меньше соответствующего ему по мощности двигателя внутреннего сгорания обычной схемы.

К недостаткам РПД можно отнести сложность создания уплотнения и невысокую экономичность, связанную с неполным сгоранием воздушно-топливной смеси.

Двигатель Ванкеля значительно превосходит ДВС по скорости вращения вала, однако при перегреве может возникать детонация, в таких случаях говорят "двигатель пошёл вразнос". Скорость вращения самопроизвольно увеличивается до тех пор, пока центробежная сила, действующая на ротор не нарушит правильную структуру двигателя. В современных системах эту ситуацию контролирует автоматика системы подачи топлива. Подачей топлива регулируется лишь мощность двигателя, а от мощности и нагрузок соответственно, зависит скорость вращения ротора.

анимация : http://www.keveney.com/Wankel.html

Grace

Сайт авторских разработок различного типа двигателей http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/izob/Engines/index.html

B-S

В современной мировой практике для уточнения типа клапанного механизма применяются следующие сокращения:

Несколько непривычная формулировка 😊 Обычно употребляется ГРМ

OHV обозначает верхнее расположение клапанов в двигателе.
А вернее сказать - НИЖНЕЕ(в блоке) расположение распредвала! Акцент всегда делается именно на распредвал, поскольку клапана обычно всегда пихают в головку а распредвал и в головку и в блок!

Grace

B-S
А вернее сказать - НИЖНЕЕ(в блоке) расположение распредвала! Акцент всегда делается именно на распредвал, поскольку клапана обычно всегда пихают в головку а распредвал и в головку и в блок!

согласен полностью...

ViTT

Grace
W-образный двигатель имеет два варианта компоновки - три ряда цилиндров с большим углом развала или как бы две VR-компоновки . Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.
W16 в Бугатти... 😊

Ironic

B-S
А вернее сказать - НИЖНЕЕ(в блоке) расположение распредвала! Акцент всегда делается именно на распредвал, поскольку клапана обычно всегда пихают в головку а распредвал и в головку и в блок!
Не собираюсь с вами спорить, но все же: к моменту появления обозначения OHV (что переводится как "верхнеклапанный") акцент делался именно на расположение клапанов при нижнем (тогда другого не знали) расположении распредвала, для отличия от двигателей с нижним расположением клапанов (L-head). Согласен с тем, что в нынешних реалиях OHV подразумевает "верхнеклапанный с нижним расположением распредвала".

888

Ещё про типы впрысков бы в эту тему.
Про GDI моторы часто интересуются впринцыпе.

Grace

По двигателям GDI здесь есть... http://www.injectorcar.ru/gdi.shtml

Pilot11

А про CRD?

Woland[RU]

а что за впрыск FSI? (Audi)

Woland[RU]

а существуют ГТД для легковых АМ?

Grace

Газотурбинный двигатель (ГТД), тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме. Для ГТД используют практически все виды топлива, жидкие, твердые и газообразные..Газотурбинные двигатели начали устанавливать на автомобили ещё в 1950-х годах (в СССР - на ГАЗе, в том числе, а ещё - в Европе и США). В настоящее время одна итальянская компания, не помню названия, планирует построить суперкар с ГТД мощностью 1500 л.с.Экономичность и цена газотурбинных движков понемногу улучшаются. Хотя едва ли они пока сравнятся с дизелями. Но и преимущества у газотурбинных моторов перед всеми прочими типами транспортных двигателей - серьёзные. Это рекордное отношение мощности и веса, уравновешенность и надёжная смазка, подшипники вала ведь никак не контактируют с камерой сгорания, в то время как в обычных ДВС смазка на стенках цилиндра каждый такт попадает "в пекло", частично сгорает. А ещё в ДВС масло быстро загрязняется.

ViTT

На американских танках вроде газотурбинные движки... поправте если чего путаю..

Grace

ViTT
На американских танках вроде газотурбинные движки... поправте если чего путаю..

Эти моторы многие применяют в бронетехнике, наш T-80 тоже оснащен газотурбинным двигателем

A.Moralez

угу,и они не относятся к двигателям ВНУТРЕННЕГО сгорания

Рамиль

Где в дизельном двигателе образуется рабочая смесь?

A.Moralez

у нутре.