Основные характеристики двигателя

Практически на всех автомобилях устанавливаются ДВС (двигатели внутреннего сгорания). Их устройство очень сложное, даже для профессионалов и тем более для среднестатистического водителя. Однако покупая автомобиль – всегда клиент заинтересован узнать параметры двигателя. Неопытному человеку всегда будет тяжело выбрать автомобиль вообще или конкретной серии. Попробуем более подробно разобрать основные технические характеристики двигателя внутреннего сгорания.

Сколько должно быть цилиндров?

Во всех современных автомобилях устанавливается от 2 до 16 цилиндров. Этот показатель достаточно серьезный. Ведь два одинаковых по мощности и объему двигателя могут сильно отличаться по другим характеристикам.

Расположение цилиндров

Существует два варианта расположения цилиндров: последовательное (рядное) и V-образное (двухрядное), когда на один коленчатый вал устанавливаются цилиндры с двух сторон. В этом случае очень важен угол развала цилиндров. При большом угле развала снижается центр тяжести, упрощается подача масла и охлаждение, но также повышается инерционность и снижаются динамические характеристики. Малый угол – понижает инерционность и массу, но приводит к более быстрому перегреву.

Довольно радикальной разновидностью является двигатель, угол развала которого составляет 180 градусов. В таком случае все недостатки и преимущества двигателя будут максимальными. Ещё одним новшеством является W-образный двигатель (четырехрядный), в котором два V-образных двигателя включены в одну синхронизированную систему.

Достаточно редким типом двигателей является рядно-V-образны двигатель, который был создан в результате синтеза двух этих разновидностей. Цилиндры располагаются последовательно с отклонением на 2 стороны, что повышает эффективность охлаждения.

Если говорить обобщенно, то между двумя основными типами двигателей основные различия сводятся габаритам и массе. Ещё одним важным фактом является то, что достижению минимального уровня вибрации и шума – способствует четное количество цилиндров в одном ряду.

Объем камеры сгорания

Другими словами – объем двигателя. Данный параметр напрямую влияет на все остальные характеристики двигателя внутреннего сгорания. Чем больше объем ДВС, тем больше мощность и, соответственно, расход топлива.

Материалы двигателя

Существует три общепринятых материала: магниевые сплавы (минимальный вес, отличная прочность, но высокая цена), алюминиевые сплавы (небольшой вес и средняя прочность), чугун и другие ферросплавы (максимальная прочность и большой вес). Данные параметры могут говорить лишь об уровне вибрации и шума двигателей.

Более важными, на практике, более важными являются выходные характеристики:

1) Мощность. Традиционная единица измерения – лошадиные силы (л.с.), также может измеряться в киловаттах (кВт). Именно этот параметр отвечает за время разгона и скорость автомобиля;
2) Крутящий момент. Является максимальным тяговым усилием, которое способен создать двигатель. Измеряют в Ньютон на метр (Н*м). Имеет прямое влияние на «эластичность» двигателя, то есть возможность ускорения на низких оборотах, а также косвенно влияет на скорость и время разгона;
3) Максимальное число оборотов, допустимое коленчатым валом (об/мин). Показывает, сколько оборотов может выдержать коленвал двигателя, без потерь в прочности. Чем выше этот параметр, тем более динамичный и резкий характер имеет автомобиль.

Не менее важными являются и расходные параметры:

1) Расход топлива. Принято измерять в количестве литров, расходуемых на 100 километров пути. Расходы топлива при загородном, городском и смешанном вариантах движения – будут разными;
2) Тип топлива. Определяет марку используемого бензина или ДТ (дизельного топлива). Современные автомобили могут использовать различные виды бензина, однако при снижении октанового числа – будет падать мощность и ресурсная прочность. При превышении же указанной нормы – будет повышаться мощность, но ресурсы снизятся. Не нужно забывать, что повышая октановое число – повышается и теплоотдача, которая способствует раннему перегреву. Примеры существующих марок бензинового топлива: ДТ Супер, ДТ Евро, ДТ, А-95 Евро, АИ-98, А-92, А-76.
3) Расход масла. Измеряется в количестве литров, необходимых на 1000 километров пути. Максимальный показатель для исправного автомобиля – 1л/1000км;
4) Марка используемого масла. Стандартное обозначение ххWхх, где первые два икса указывают густоту масла, вторые два икса – вязкость масла. Например, 0W40 и 5Ц40 – синтетические масла, 10W40 – полусинтетическое масло, а 15W40 и 20W40 – минеральные масла. Более вязкое и густое масло повышает надежность и прочность двигателя, снижение густоты влияет на повышение динамических выходных параметров.

Внимание! Масла типа 70W90 и 95W100 – трансмиссионные масла и категорически запрещается их использование в двигателе! Поскольку это приведет к 100 % поломке двигателя внутреннего сгорания.

5) Ресурсная прочность. Другими словами как часто необходимо проводить техническое обслуживание двигателя. Обычно данное значение колеблется в пределах от 5000 до 30000 километров пробега. Предельный пробег помогает определить приблизительный полный срок службы двигателя. После окончания гарантийного пробега – заканчиваются и гарантийные обязательства.

Перечисленные выше параметры – основные характеристики двигателя.

Существует широк ряд более сложных параметров:

1) Вид топливной системы (дизельные и бензиновые двигатели). Дизельные двигатели имеют больший крутящий момент и меньший расход топлива, бензиновые двигатели – обладают большей мощностью;
2) Вид бензиновой системы впуска. Практически все современные автомобили оснащены электронной системой инжекции (впрыска) топлива, которая способствует повышению КПД. Более старые автомобили обладают карбюраторной системой впрыска топлива. В сравнении с инжектором – карбюратор не распыляет топливо в камеру сгорания, а впрыскивает струю, что значительно понижает КПД, повышает расход топлива и делает менее удобным управление. На обычные автомобили устанавливают один карбюратор, многокарбюраторные двигатели характерны спортивным и тюнингованным автомобилям;
3) Вид бензиновой системы впрыска. Они делятся на системы с многоточечным и одноточечным впрыском. На сегодняшний день практически одноточечные системы практически не используются производителями, поскольку снижение мощности на много превышает снижение расхода бензина. Многоточечные системы в свою очередь делятся на систему с прямым впрыском и систему с распределенным впрыском. При распределенном впрыске создается равномерная смесь в камере сгорания, что позволяет обеспечить неприхотливость и стабильность работы при любых режимах езды. Прямой или непосредственный впрыск (как ни парадоксально) – снижает расход топлива, повышает ресурсную прочность и мощность. Однако существуют и свои недостатки: нестабильность работы при холодном старте и на малых оборотах, необходимо топливо исключительно высокого класса, высокая стоимость. Стоит отметить, что негативные стороны обеих систем можно скомпенсировать двойным (комбинированным) впрыском, который основан на использовании обеих систем отдельно – изменяя режим работы, электроника сама выбирает более подходящую систему;
4) Дизельная система впрыска. Несмотря на то, что устройство дизельного двигателя проще бензинового, однако его система впрыска куда сложнее и основывается насовсем другом принципе. Наиболее простая система впрыска для дизельного двигателя, с относительно невысокими достоинствами – ТНВД. Система с насос-форсунками. В данном случае каждый форсунок также выступает в роли насоса, подающего топливо в камеру сгорания. Использование подобной технологии немного улучшает характеристики, однако стабильная работа двигателя достаточно проблематична. По отдельности данные системы практически не используются.

Компанией Common Rail было скомбинировано насос-форсунок с ТНВД и создано общую топливную рампу высокого давления. С помощью ТНВД топливо подается в рампу и далее под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. На сегодняшний день данная система является лучшей, поскольку она обеспечивает низкий расход топлива в сочетании с высокими мощностными характеристиками.

Совершенствование предыдущей системы привело к созданию аккумуляторно-возвратной рампы Common Rail второго поколения. В данной технологии сжатие происходит в рампе за счет накопления топлива, излишки которого поступают обратно в ТНВД. Такие изменения позволили уменьшить расход топлива, а также уменьшить насосные потери мощности.

Форсунки впрыска могут быть выполнены в двух вариантах: пьезотронные и механические. Они никаким образом не влияют на параметры двигателя, однако пьезотронные форсунки намного легче в отладке и создают более плавный рабочий цикл. На впуске/выпуске одного цилиндра устанавливается от 2 до 5 клапанов. Чем больше установлено клапанов, тем более плавной будет работа и большая мощность, с незначительным увеличением расходов топлива.

Компрессор. Основное назначение – сжатие впускной смеси

1) На атмосферные двигатели компрессоры не устанавливаются. Двигатели с использованием компрессии называются компрессорными (с механическим компрессором) и турбонаддувными. Различаются типом привода;
2) Механические компрессоры приводятся напрямую от коленвалов двигателя, что немного увеличивает потребление топливные затраты и уменьшает мощность. Турбонаддувы имеют крыльчатку турбины, которую раскручивает давление выхлопных газов. Данная технология куда надежнее и без потерь, однако, прирост крутящего момента уменьшается, особенно на малых оборотах.

Иногда на автомобили устанавливают по несколько компрессоров: последовательно – улучшение стабильности работы, либо параллельно – повышается характеристика двигателя в пиковых режимах.

Система газораспределения является по сути приводом, распределительными валами и механизмом газораспределения. Количество распределений валов может изменяться, однако чаще всего используется по одному на каждые 8 клапанов.

Ремень или цепь относятся к приводу механизма газораспределения. Использование ремня на много проще, однако, необходима постоянная замена. Цепь на много надежнее, но производится на много больше шума и а порядок дороже.

Механизм газораспределения

Статистический механизм является самым простейшим. Динамическая система предусматривает изменяемую высоту подъема клапанов или же изменяемые фазы газораспределения. Изменение высоты подъема клапанов позволяет менять режимы движения, например, скоростной и экономический. В свою очередь изменение фазы газораспределения позволяет обеспечить более равномерную работу во всех рабочих диапазонах оборотов коленвала.

Существует много других особенностей двигателя, однако они не так важны, что бы иметь весомое влияние на рабочие характеристики.