Бензиновый двигатель внутреннего сгорания схема

Все о двигателе внутреннего сгорания: принцип работы, виды ДВС, устройство

Двигатель — это сердце каждого автомобиля. Тем не менее перед тем как превратиться в сверхсовременное устройство, работающее на принципе внутреннего сгорания, ему пришлось претерпеть немало изменений.

История создания ДВС

Начать нужно с XVIII века. Именно тогда предпринимаются первые попытки создать двигатель, работающий благодаря внутреннему сгоранию. Стоит сказать, что в то время над процессом преобразования топливной энергии в механическую работало множество учёных.

Несмотря на видимый ажиотаж пальму первенства получили браться из Франции со звучной фамилией Ньепс. Именно они придумали пирэолофор. В качестве топлива использовалась обычная угольная пыль. Устройство имело крайне малый КПД. Мало того, оно скорее считается амбициозным проектом, нежели реально действующим прототипом.

Тем не менее первая действующая концепция двигателя на базе процесса внутреннего сгорания принадлежит именно вышеупомянутым братьям. Коммерческий же успех принадлежит совсем другому человеку. Бельгийцу Этьену Ленуар. Именно он в 1858 придумал и создал ДВС.

В двигателе, осуществляющем процесс внутреннего сгорания, в качестве топлива применялся угольный газ. Казалось, новая эпоха, давшая небывалый толчок автомобилестроению, началась, но не тут-то было. Учёный забыл учесть потребность деталей в смазке. Как результат устройство работало очень недолго. Нормальной системы охлаждения тоже не было.

К счастью, учёный не остановился на достигнутом. На доработку и усовершенствование двигателя, работающего за счёт внутреннего сгорания, понадобилось 15 лет. Но труд окупил себя. В 1863 году Ленуар презентует ДВС с недостающими ранее системами. В качестве топлива уже используется керосин.

Устройство не отличалось крайней совершенностью. Но на этом история создания двигателя, работающего за счёт внутреннего сгорания, не закончилась. Главная проблема крылась в слишком быстром перегреве. К тому же смазка и топливо использовались крайне неэффективно. Тем не менее уже тогда ДВС применялись на трёхколёсных авто.

Один год понадобился мировым учёным, чтобы Зигфрид Маркус создал свой вариант двигателя, работающего от внутреннего сгорания определённых веществ. В ДВС 1864 года впервые использовалась нефть.

Транспортное средство с двигателем Маркуса, работающим от внутреннего сгорания нефтепродуктов, могло развивать скорость до 10 миль в час. В то время это был настоящий прорыв.

Дальше было ещё немало учёных, пытающихся создать действительно эффективный двигатель, работающий благодаря внутреннему сгоранию. Но первое технически правильное и эффективное устройство было создано. Николасом Отто. Оно эффективно преобразовывало энергию топлива и имело весьма неплохой для своих параметров КПД,

После открытия Отто эволюция ДВС начала распространяться как снежный ком. В 83 Деламар создаёт чертёж двигателя внутреннего сгорания, работающего на газу. Вот только проект так и не смогли тогда воплотить в жизнь.

Спустя три года на весь мир гремит громкое имя Готтлиб Даймлер. Именно ему принадлежит авторство первого, работающего двигателя за счёт внутреннего сгорания газа. Цилиндры и карбюратор располагались в конструкции вертикально, что дало неплохой прирост производительности. Мало того, машины, оснащённые данными устройствами, смогли развивать приличную по тем временам скорость.

Ещё одно громкое имя того времени — Карл Бенц. Он первый создал предприятие, делающее автомобили. В 1903 предприятия Бенца и Даймлера объединяются. Новая эра в автомобилестроении начинается.

В этом же году своё легендарное предприятие основывает Генри Форд, чтобы спустя 5 лет выпустить первый серийный автомобиль и перевернуть мир. Заводы этого великого предпринимателя расползлись по миру моментально. Даже в Советском Союзе они были.

ДВС — устройство, принцип работы, характеристики

Ключевым элементом двигателя, работающего за счёт внутреннего сгорания нефтепродуктов, является поршень. По внешнему виду он напоминает пустотелый стакан средних размеров.

Голова поршня смотрит вверх. Юбка или направляющая часть имеет неглубокие канавки. В этих отверстиях фиксируются поршневые кольца. Эти элементы обеспечивают герметичность всей системы. Именно в ней при работе моментально сгорает бензиново-воздушная смесь.

Кольца играют роль уплотнителей. Нижнее кольцо является маслосъемным, а верхнее — компрессионным. Именно последнее отвечает за то, чтобы смесь имела высокую степень сжатия.

Принцип работы

Топливная смесь попадает внутрь системы из карбюратора (в некоторых двигателях из инжектора). Сжатие происходит при движении поршнем вверх. За поджигание отвечает свеча.

При вырабатывании газа поршень уходит резко вверх. Как результат тепловая энергия переходит в электрическую. Движение поршня передаётся валу. Данный процесс становится возможным благодаря уникальной конструкции юбки поршня. В ней установлен палец с верхней частью в виде шатуна.

Шарнир фиксируется на кривошипе, последний является частью коленчатого вала. Коленвал вращается за счёт опорных подшипников. Они базируются в картере двигателя, работающего на принципе внутреннего сгорания.

Поршень воздействует на шатун, за счёт этого начинает двигаться коленвал. Энергия движения уходит по направлению к трансмиссии. Лишь пройдя этот перевалочный пункт, она через сложную систему шестерёнок приводит в движение колеса.

У поршня есть две мёртвые точки. Так называются два крайних положения, в которых на долю секунды задерживается элемент. Расстояние между двумя точками называется ходом.

Характеристики

Суммарный объём цилиндров двигателя, работающего за счёт внутреннего сгорания топлива, измеряется в литрах. Важным показателем является степень сжатия. У устройств, функционирующих за счёт карбюратора, данный показатель находится в диапазоне от 6 до 14 СС, для дизеля данный показатель порядка 16—30.

Объём и сила сжатия определяют мощь двигателя, который функционирует за счёт системы внутреннего сгорания топливной жидкости. Совокупность этих параметров также определяет экономичность устройства.

Одноцилиндровые двигатели работают неравномерно. Резко ускоряется ход поршня при взрывном сгорании. Как только, он приближается к НМТ — происходит его замедление. Диск-маховик позволяет частично погасить данную неравномерность. Как результат момент вращение стабилизируется.

Четыре такта

Работу двигателя можно поделить на четыре такта, если он функционирует за счёт внутреннего сгорания топливно-жидкостной смеси. Моторы бывают как двухтактными, так и четырёхтактными. Последние используются гораздо чаще, по крайней мере, на легковых авто.

Поршень четыре раза проходит по цилиндру. Начало такт берёт в верхней точке, а конец движения происходит в нижней. По времени каждый такт занимает равный промежуток. Когда поршень на первом такте двигается вниз, он всасывает внутрь цилиндра смесь.

На первом такте клапан впуска является открытым. В большинстве двигателей таких клапанов несколько. Мало того, их количество и размер влияют на мощность автомобиля. В некоторых моторах, когда водитель давит на газ, срок открытия выпускных клапанов продлевается.

Количество топлива, попадающего в систему, увеличивается. Мощность двигателя, работающего от внутреннего сгорания, в результате растёт. Как результат скорость, с которой движется машина, становится больше.

На втором такте работы двигателя с системой внутреннего сгорания происходит сжатие. Поршень достигает нижней точки, и начинает подниматься. При этом смесь, находящаяся в камере, сжимается. В процессе клапаны полностью закрыты.

Компрессия внутри камеры проверяется посредством специальных приборов. Кстати, этот показатель даёт возможность сделать вывод, насколько износ двигателя велик. При необходимости на основе полученных данных можно провести более подробную диагностику.

На третьем такте поршень начинает движение с верхней точки. Данный такт называется рабочим. Что и не удивительно. Ведь именно благодаря этому этапу начинается движение транспортного средства. Именно здесь подключается система зажигания, и смесь внутри воспламеняется.

Интересно, что при возгорании происходит микровзрыв. Из-за него топливо резко увеличивается в объёмах, и поршень с большой скоростью опускается вниз. Клапаны при этом всё время находятся в закрытом состоянии.

Четвёртый такт является последним. Он завершает проделанную двигателем, функционирующим по схеме внутреннего сгорания, работу. Когда цилиндр достигает нижней точки, клапан открывается и происходит выпуск.

После того, как четвёртый такт подходит к концу, всё возвращается на круги своя. Как результат, снова четыре этапа, и так до тех пор, пока двигатель внутреннего сгорания будет работать.

Не вся энергия, вырабатываемая за 4 такта, используется для того, чтобы сдвинуть транспортное средство с места. Дело в том, что она также нужна для того, чтобы раскрутить маховик. Кстати, именно он за счёт своей инерции вращает вал.

Виды двигателей

Как говорилось выше, автомобильная отрасль постоянно развивается. Неудивительно, что появляются всё новые и новые технологии, позволяющие с большей эффективностью превращать тепловую энергию в механическую. На данный момент можно выделить пять типов двигателей, функционирующих на базе системы внутреннего сгорания:

• дизельный,
• роторно-поршневой,
• газовый,
• газодизельный,
• бензиновый.

Каждый из вышеперечисленных видов является яркой иллюстрацией развития автомобильной индустрии. Возьмём, к примеру, дизельный и бензиновый двигатели, которые построены на основе системы внутреннего сгорания топлива.

В бензиновом варианте топливо проходит через специальную систему, чтобы через распределительные форсунки попасть в карбюратор. В некоторых схемах впрыск проводится прямо в выпускной коллектор.

На данный момент карбюраторная схема считается слегка устаревшей. Всё большую популярность набирает инжекторная конструкция, отвечающая за подачу топлива в двигателе с внутренним сгоранием.

Газовые двигатели с системами внутреннего сгорания стали неким ответом обществу на постоянно растущие требования к экономии. К тому же данная технология позволяет защитить окружающую среду от разнообразных выбросов.

Итоги

Двигатели с конструкцией, работающей за счёт внутреннего сгорания топлива, до сих пор самые популярные. Подобная тенденция легко объясняется почти что 150-летней эволюцией. Безусловно, современные электрические аналоги практически ничем от своих конкурентов не отличаются, но кто знает, возможно, очередной технический прорыв снова всё поменяет.

Схема двигателя.

Сегодня существует множество типов двигателей внутреннего сгорания, и схема двигателя автомобиля может значительно отличаться одна от другой, тем не менее, сохраняя основные принципы работы. Свое название «двигатель внутреннего сгорания» получил от того, что сгорание топлива происходит в рабочей камере внутри двигателя.

Между собой двигатели, устанавливаемые на автомобилях различаются по способу приготовления горючей (рабочей) смеси, по используемому топливу, по расположению цилиндров двигателя, по тому как воспламеняется рабочая смесь, по способу охлаждения. Карбюраторные, инжекторные, газовые – это двигатели с внешним смесеобразованием. А дизельные двигатели относятся к двигателям внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием. Двигатели внутреннего сгорания могут работать на разных видах топлива и делятся по этому признаку на бензиновые, газовые и дизельные. Схема двигателя с разным расположением цилиндров может быть рядной и V-образной. В карбюраторных и инжекторных типах двигателей применяется принудительный способ поджигания горючей смеси от электрической искры, а в дизельных двигателях рабочая смесь самовоспламеняется из-за разогревания при сжатии. Охлаждение в двигателях внутреннего сгорания применяется воздушного и жидкостного типов.

Двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине, используют принудительный тип зажигания от электрической искры. Воздушно-топливная смесь приготавливается и дозируется в карбюраторе или инжекторе, после чего поступает в цилиндры двигателя, где поджигается. В конце стадии сжатия (такт сжатия) на свечу зажигания подается электрический ток и смесь в цилиндре воспламеняется.

Иная схема двигателя, а если сказать точнее, иной принцип приготовления топливно-воздушной смеси и ее воспламенения применяется в дизельных двигателях. Здесь воздух и дизельное топливо, поступающие в цилиндры раздельно, смешиваются непосредственно в цилиндре. От сильного сжатия смеси поршнем, она разогревается до критической температуры, в результате чего самовоспламеняется. Исключение составляет первоначальный запуск от свечи накаливания, а потом работа дизельного двигателя внутреннего сгорания проходит «самостоятельно».

Пропаново-бутановая схема питания двигателя используется в газовых двигателях внутреннего сгорания. В них также используется внешний тип смесеобразования. Принцип работы газовых двигателей сильно не отличается от принципа работы двигателей на бензине. Однако, при переоборудовании своего автомобиля на газовое топливо, внимательно изучите тонкости эксплуатации такого типа оборудования.

Схема работы двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из 7 основных механизмов – это: кривошипно-шатунный механизм, система питания или топливная система, газораспределительная система, система зажигания, система выпуска отработавших газов, система смазки и система охлаждения.

Чтобы лучше понять устройство двигателя внутреннего сгорания рассмотрим схему двигателя на примере работы и устройства одного цилиндра. Главное, что нужно выяснить – откуда же берется тот самый крутящий момент, который в дальнейшем заставляет наш автомобиль приходить в движение.

5 — впускной клапан;

12 — коленчатый вал;

14 — распределительный вал;

15 — передаточные детали.

Итак, при возгорании в цилиндре рабочей смеси, происходит ее резкое расширение, из-за чего сила «взрыва» начинает действовать на поршень, который в результате воздействия на него начинает прямолинейное движение, занимая поочередно два крайних положения в цилиндре и воздействуя через шатун и кривошип на коленчатый вал. Коленчатый вал преобразует прямолинейное движения поршня уже во вращательное движение. В большинстве двигателей внутреннего сгорания коленчатый вал с нижней головкой шатуна движутся по часовой стрелке, если смотреть на него со стороны шкива. При обороте коленчатого вала на 360° поршень совершает 2 движения: вверх и вниз. Если коленчатый вал движется с постоянной скоростью, то поршень постоянно разгоняется и замедляется, вплоть до полной остановки при смене направления движения в верхней и нижней мертвых точках. Для равномерного вращения коленчатого вала на его конце устанавливается массивный маховик.

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания сверху закрывается головкой с впускным и выпускным клапанами, которые закрывают входной и выходной каналы. Чтобы клапаны открывались в нужный такт цикла работы двигателя, на них действуют кулачки распределительного вала через передаточный механизм. В свою очередь, распределительный вал вращается под действием коленчатого вала.

Схема подачи топливной смеси.

Чтобы двигатель работал устойчиво, без перебоев, топливная смесь должна подаваться в предусмотренной пропорции с воздухом или в точно отмерянном размере в строго определенный цикл работы под высоким давлением (у дизельных двигателей внутреннего сгорания). Без смазки и охлаждения двигателя невозможно преодоление силы трения. Смазывание и охлаждение позволяют отвести тепло, избежать быстрого износа трущихся деталей двигателя и их задиров.

Среди профессионалов используются определенные термины для обозначения основных моментов в работе двигателей внутреннего сгорания. Верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ) обозначают нахождение поршня в крайнем верхнем и крайнем нижнем положении в цилиндре. Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называется ходом поршня. При обращении коленчатого вала на половину оборота поршень проходит один ход. Между поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке и головкой цилиндра образуется камера сгорания, где происходит воспламенение топливной смеси. Рабочий объем цилиндра – это объем между его верхней и нижней мертвыми точками, а сумма всех рабочих объемов цилиндров образуют рабочий объем двигателя. Измеряется рабочий объем в литрах, а при объеме меньше 1 литра, его выражают в кубических сантиметрах. Сложенные вместе объем камеры сгорания и рабочий объем цилиндра образуют полный объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Еще одна характеристика двигателя внутреннего сгорания – степень сжатия – это показатель того, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. Степень сжатия отличается в бензиновых и дизельных двигателях. В бензиновом она не превышает 12, а в дизельном достигает 18 единиц. Небольшое пояснение — компрессия и степень сжатия – это разные вещи. И, наконец, такт – это часть цикла работы двигателя, которая происходит за один ход поршня. Из-за этого двигатели внутреннего сгорания, где полный цикл проходит за 4 такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) называют четырехтактными. В процессе рабочего цикла происходит определенная совокупность последовательных процессов, которые приводят к работе двигателя внутреннего сгорания.

Как устроен и работает гибридный двигатель автомобиля

Главный силовой агрегат современных машин – двигатель внутреннего сгорания. Но в условиях истощения залежей нефти, роста требований к экологической чистоте топлива инженеры прибегают к новым технологиям. Полный отказ от углеводородного топлива или снижение его расхода обеспечивают электрический мотор или гибридный машинный двигатель. Последнюю деталь устанавливают на современных авто.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине. Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида

Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
• электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
• трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
• топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
• аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
• инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
• генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

• на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
• при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
• в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

Последовательная схема

В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

Параллельная схема

Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС. Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

Последовательно-параллельная схема

Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

• работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
• поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
• интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:

• минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
• согласованность функций ДВС и электромотора;
• полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
• наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
• эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
• возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
• поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
• низкий уровень шума работающего мотора.

К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

• необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
• батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
• проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
• дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.

Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.

Типы гибридных агрегатов

Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

• микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
• среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
• полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

Классификация по степени электрификации

В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

Микрогибрид

У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:

• машины с системой старт-стоп;
• транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
• модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGM—аккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.

При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.

Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.

Мягкий гибрид

Что же такое мягкий двигатель типа гибрид? Электрическая силовая установка обеспечивает поддержку ДВС, работа в режиме чистого электричества не осуществляется. Рекуперация происходит только при торможении. Конструкция моделей не предусматривает маховика, на его месте находится стартер-генератор. Мягкие гибриды отличаются небольшой мощностью, которая компенсируется электрической частью только при ускорении или разгоне.

Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.

Полный гибрид

Электрическая часть задействуется в режиме поездок по городу, на высоких скоростях работает стандартный ДВС. Схема соединения электромотора с двигателем внутреннего сгорания реализуется последовательным, комбинированным или разветвленным способом.

Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.

Гибриды-плагины

Что такое plug-in и надежный ли это гибридный автомобильный двигатель? Электрическая часть осуществляет сбор энергии для заряда батареи, совместно с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает вращение колес.

Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

• вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
• электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
• компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
• электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

Перспективы автомобилей-гибридов

Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле. С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития. Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.

У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления. При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет. Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.

Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.

Общее устройство двигателя автомобиля, схема работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Что такое ДВС?
ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого.

1. Товар по теме:
2. Определение и общие особенности работы ДВС
3. Что понимают под компрессией?
4. Оптимальное давление должно быть
5. Цилиндро-поршневая группа
6. Чем нужно измерять?
7. Как часто проверять давление?
8. Преимущества ДВС
9. Порядок выполнения замеров
10. Почему нет компрессии в двигателе
11. Электрооборудование
12. Современные разработки

Товар по теме:

Для безнаддувных бензиновых двигателей объемом до 1,6 литра. Восстанавливает и выравнивает компрессию, снижает расход топлива и масла на угар, защищает поверхности трения в ЦПГ, и газораспределительном механизме от износа при запуске и перегревах.

На приборной доске вашего автомобиля загорается индикатор давления масла двигателя? Это значит, что в силовом агрегате возможны проблемы. Советуем немедленно принять меры, потому что эта небольшая неисправность может стать причиной больших проблем.

Отклонение от заданных параметров давления масла в двигателе чревато выходом из строя узлов этого агрегата, вплоть до аварии. Если не принять меры вовремя, потребуется капитальный ремонт или даже полная замена мотора.

Разберемся по порядку:

• зачем и какое давление масла в двигателе нужно,
• как нагнетается моторное масло,
• чем чреваты отклонения от заданных величин,
• как проявляются неполадки,
• как диагностировать и устранять проблемы.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Что понимают под компрессией?

Одна из основных характеристик двигателя, приведенная в инструкции по эксплуатации автомобиля, – степень сжатия. Это безразмерный коэффициент, показывающий, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь перед воспламенением. Рассчитывается так: объем одного цилиндра (с учетом камеры сгорания) делится на величину хода поршня. Данный параметр является постоянным и меняется только при глубоком тюнинге мотора – расточке цилиндров, установке другого коленвала и так далее.

Степень сжатия несведущие автолюбители путают с компрессией – реальным давлением, создаваемым поршнями при вращении коленчатого вала стартером (200–300 об/мин). Характеристика меняется по мере износа деталей и измеряется в таких единицах:

• Атм (атмосфера);
• кгс/см2 (килограмм-сила на сантиметр) = 0,97 Атм;
• МПа (мегапаскаль) = 9,9 Атм;
• Бар = 0,99 Атм.

Чтобы выявить неисправность главных элементов двигателя, нужно померить компрессию во всех цилиндрах и сопоставить полученные значения с оптимальной величиной. Почему в процессе эксплуатации мотора компрессия снижается:

1. Рабочие поверхности колец, поршней и цилиндров истираются, зазор между ними увеличивается. Когда коленвал крутится стартером, поршень не успевает «накачать» давление в камере сгорания – часть воздуха уходит через щели в картер.
2. Тарелки клапанов постепенно подгорают, неплотно садятся в седло и пропускают газы.
3. «Подвисший» клапан либо полностью прогоревший поршень не позволяет создать давление в цилиндре.
4. Царапины и задиры на цилиндрах также ведут к утечкам газов.

Указанные процессы аналогично протекают во время работы мотора: топливо не догорает, газы проникают в картер, а масло – в камеру сжигания. То есть, величина компрессии отражает реальную картину внутри двигателя.

Оптимальное давление должно быть

Данный параметр зависит от нескольких факторов:

• литраж,
• производитель,
• модель,
• тип двигателя (бензин, дизель)

Точные данные, какое давление в двигателе необходимо поддерживать, указываются в технической документации на автомобиль. Если брать средние цифры, для бензиновых моторов этот показатель равен:

• на оборотах холостого хода – около 2 атм. (0,2 МПа),
• при 4000-5000 об/мин – от 4,5 до 6,5 атм. (0,45 – 0,65 МПа).

Для дизелей цифры меньше примерно на 40-50%. Но это только примерные показатели. На некоторых моделях бензиновых и дизельных двигателей возможны незначительные отклонения, как в большую, так и в меньшую сторону.

В общем виде можно представить средние значения давления в зависимости от объема двигателя в виде таблицы:

2 атм. при холостых оборотах;
2,7-4,5 атм. на 2000 об/м.

1,3 атм. при холостых оборотах;
3,5-4,5 атм. на 2000 об/м.

1,8 атм. при холостых оборотах;
4,0 атм. на 2000 об/м.

2,0 атм. при холостых оборотах;
3,5 атм. на 3500 об/м.

0,8 атм. на холостых оборотах;
2,0 атм. на 2000 об/м.

Для примера: давление двигателя ВАЗ 2112 (бензин) на холостом ходу 1,5 – 2,5 бар, а на 5000 об/мин возрастает до 4-6 атм. Видно, что на ХХ давление находится примерно в штатных параметрах, а на повышенных оборотах чуть ниже нормы.

Если вы решили замерить давление масла в своем автомобиле, учтите, что делать это надо только при полностью прогретом моторе. Замерять данный параметр на холодном двигателе не следует – данные будут значительно отличаться от реальных рабочих показаний.

Цилиндро-поршневая группа

Состоит данная группа из гильз цилиндров, поршней, поршневых колец и пальцев. Именно в этой группе и происходит процесс сгорания и передача выделяемой энергии для преобразования. Сгорание происходит внутри гильзы, которая с одной стороны закрыта головкой блока, а с другой – поршнем. Сам поршень может перемещаться внутри гильзы.

Чтобы обеспечить максимальную герметичность внутри гильзы, используются поршневые кольца, которые предотвращают просачивание смеси и продуктов горения между стенками гильзы и поршнем.

Поршень посредством пальца подвижно соединен с шатуном.

Чем нужно измерять?

Для оценки технического состояния цилиндропоршневой группы и плотности прилегания клапанов применяется диагностический прибор для измерения компрессии. В состав комплекта входят следующие детали:

• манометр стрелочный со шкалой 0–2,4 МПа (для дизеля – 0–4 МПа);
• гибкий патрубок с наконечником, вкручивающимся на место свечи зажигания;
• клапан обратный;
• ручной клапан сброса воздуха;
• насадки – переходники под различные резьбы.

Простейший вариант компрессометра – манометр с обратным клапаном и резиновой насадкой в виде конуса. В процессе измерения прибор необходимо прижимать к свечному отверстию и удерживать рукой, а не вкручивать.

Если назначение манометра понятно, то функции остальных элементов требуют пояснения. Обратный клапан не дает воздуху покидать корпус прибора, пока поршень накачивает максимальное давление, что происходит за 5–10 тактов. Затем показания обнуляются путем сброса воздуха кнопкой. Поскольку компрессия в дизельном двигателе меряется через отверстия для форсунок или свечей накала, прибор комплектуется различными переходниками.

Как часто проверять давление?

В профилактических целях проводить диагностику следует вместе с заменой свечей зажигания бензинового мотора. В зависимости от марки авто, технического состояния и качества изделий такая операция проводится с интервалом 25–50 тыс. км.

Поводом для внеочередной проверки компрессии служат такие симптомы:

• силовой агрегат начал «поедать» масло в количестве 150 мл на 1 тыс. км и более;
• заметен сизый дым из выхлопного тракта;
• автомобиль стал плохо заводиться «на холодную»;
• на холостом ходу мотор глохнет и трясется.

Последний признак может указывать на неисправность системы зажигания либо выход из строя 1–2 свечей. Перед измерением давления подобные неполадки желательно устранить. На дизелях износ поршневой группы и клапанов проявляется аналогичными симптомами, особенно затрудняется холодный пуск – при недостатке давления солярка попросту не вспыхивает.

Преимущества ДВС

• Удобство . Достаточно иметь АЗС по дороге или канистру бензина в багажнике – и проблема заправки двигателя легко решаема. Если же на машине установлен электромотор, зарядка доступна пока ещё не во всех местах.
• Высокая скорость заправки двигателя топливом .
• Длительный ресурс работы . Современные двигатели внутреннего сгорания легко работают в заявленный производителем период (в среднем 100-150 тыс. км. пробега), а некоторые и 300-350 тыс. км пробега. Впрочем, мировой рекордсмен – пробег и вовсе

4 800 000 км. И здесь нет лишних нулей. Такой рекорд установлен на двигателе Volvo” P1800. Единственное, за время работы двигатель два раза проходил капремонт.

Порядок выполнения замеров

Перед тем как проверить компрессию двигателя, необходимо обеспечить полный заряд аккумуляторной батареи и исправную работу стартера. Иначе вы получите заниженные показатели и возьметесь за ремонт силового агрегата вместо продолжения диагностики и поиска других причин.

Существует несколько способов измерения давления – «на холодную», «на горячую», с закрытым и полностью открытым дросселем. Практика показывает, что наиболее точные результаты дает проверка на прогретом моторе, выполняемая согласно инструкции:

1. Запустите двигатель и доведите температуру охлаждающей жидкости до 70 °С.
2. Снимите высоковольтные провода и выверните все свечи, на дизеле – форсунки.
3. Отключите форсунки от контроллера, отсоединив соответствующий разъем. Другой вариант – обесточить бензонасос, вытащив нужный предохранитель.
4. Вкрутите насадку компрессометра в отверстие 1-го цилиндра, откройте дроссельную заслонку, нажав педаль газа, и проверните коленвал стартером 5–10 раз.
5. Снимите показания и повторите операцию на остальных цилиндрах.

Если вы не хотите касаться электроники, то форсунки бензинового двигателя можете не отключать, на точность показаний это не повлияет, но при диагностике в масляный картер попадет небольшое количество горючего. Топливоподача на дизеле с механическим ТНВД отключается с помощью рычага отсечки.

По результатам измерений делаются следующие выводы:

1. Если показатели замеров отличаются не более, чем на 1 Бар и близки к оптимальным, поршневая группа и клапаны исправны.
2. Та же ситуация, но показатели близки к минимальному порогу. Ресурс силового агрегата практически исчерпан, можно ездить дальше и доливать масло, но готовиться к ремонту.
3. Когда давление в одном из цилиндров на 2–3 Бар ниже остальных, сделайте повторную проверку, залив в свечное отверстие 5 мл моторной смазки. Компрессия выросла – значит, неисправна поршневая группа, поскольку масло уплотнило прилегание колец. Показания остались прежними – виноват прогоревший клапан.

Если давление во всех цилиндрах ниже нормы, придется делать капитальный ремонт. Тест с добавлением масла проводить бесполезно – двигатель все равно нужно разбирать.

Почему нет компрессии в двигателе

Возникают и такие ситуации, когда двигатель отремонтировали и установили новую поршневую группу, произвели расточку цилиндров, притерли клапана к седлам. Иными словами, ремонт произведен строго по технологической карте. Произвели замер компрессии, а давление в цилиндрах отсутствует.

После проведенного ремонта гидрокомпенсаторы могут оказывать давление на стержни клапанов, вследствие чего они могут быть открыты. Через определенное время гидрокомпенсатор заполнится маслом, и начнет функционировать.

Электрооборудование

Обеспечивает это оборудование электроэнергией бортовую сеть авто, в том числе и систему зажигания. Этим оборудование также производится и запуск двигателя. Состоит оно из АКБ, генератора, стартера, проводки, всевозможных датчиков, которые следят за работой и состоянием двигателя.

Это и все устройство двигателя внутреннего сгорания. Он хоть и постоянно совершенствуется, однако принцип работы его не меняется, улучшаются лишь отдельные узлы и механизмы.

Современные разработки

Основной задачей, над которой бьются автопроизводители – это снижение потребление топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому они постоянно улучшают систему питания, результатом является недавнее появление инжекторных систем с непосредственным впрыском.

Ищутся альтернативные виды топлива, последней разработкой в этом направлении пока является использование в качестве топлива спиртов, а также растительных масел.

Также ученые пытаются наладить производство двигателей с совершенно иным принципом работы. Таковым, к примеру, является двигатель Ванкеля, но особых успехов пока нет.