Общие характеристики двигателя внутреннего сгорания

Общие характеристики двигателя внутреннего  сгорания (ДВС)

В наши дни на автомобили в основном устанавливается двигатель внутреннего  сгорания. Специалисты-профессионалы  отмечают достаточно сложное его  устройство. Для того чтобы остановить свой выбор, при покупке автомобиля, на какой-то конкретной версии, необходимо использовать технические характеристики двигателя внутреннего сгорания для анализа устройства всего  автомобиля.

Самый главный показатель поршневого двигателя внутреннего  сгорания – это количество цилиндров. Их может быть, на серийных автомобилях, от 1 до 16. Этот фактор влияет на конструктивное устройство двигателя, а так же на мощность, она может быть различной  при одинаковом количестве цилиндров.

Цилиндры могут  располагаться рядно и под  углом друг к другу. Когда они  расположены под углом, относительно коленчатого вала с обеих сторон, то на характеристики двигателя влияет угол развала. При увеличении угла смещается  вниз центр тяжести двигателя, что  улучшает работу систем охлаждения и  смазки, наблюдается улучшение динамических показателей, повышается инерционность. При уменьшении угла снижается вес  и инерционность, но ухудшается температурный  режим.

Применяется в автомобилестроении оппозитный двигатель, угол развала  цилиндров которого составляет 180°, при этом максимально проявляются  преимущества и недостатки ДВС. При W-образной схеме задействуется четыре и более цилиндра, и включаются они в общий привод. Очень редко  применяется рядно-V-образный тип двигателей, это синтез двух типовых разновидностей. Располагаясь последовательно, несколько цилиндров наклонены под определенным углом относительно друг друга, это способствует улучшению температурных характеристик.

Отличаются между  собой эти типы двигателей весом  и размерами. Увеличение количества цилиндров ведет к изменению  всех характеристик: увеличивается  рабочий объем двигателя, увеличивается  его мощность, но и расход топлива  увеличивается тоже.

Материалы, из которых изготавливают  двигатели можно  разделить на три  основных группы:

Чугун и другие сплавы железа – достигается большая прочность, но значительно увеличивается вес.

Алюминий  и сплавы – дают малый вес и среднюю прочность.

Сплавы  магния – малый вес при достаточно высокой прочности, но при этом значительно возрастает стоимость.

В основном работа двигателя  внутреннего сгорания характеризуется  тремя показателями: мощностью, крутящим моментом и числом оборотов коленчатого вала. Мощность обозначается лошадиными силами (л.с.), иногда выражается в киловаттах (кВт). Влияет она на общую динамику автомобиля, на его скорость и время разгона. Крутящий момент влияет на создание тягового усилия, обозначается ньютонометрами (нм), обеспечивает мягкость работы двигателя при переключении передач и обеспечивает ускорение автомобиля с низких оборотов. Показатель максимального числа оборотов коленчатого вала влияет на скоростной и динамический характер движения автомобиля. 

Не  менее важными  являются такие характеристики: 

тип применяемого топлива для двигателя внутреннего сгорания может быть бензин, газ или дизельное топливо. Марки топлива различаются октановым числом, оно должно соответствовать типу двигателя и его характеристикам. Использование несоответствующего топлива приводит к потере мощности и к снижению ресурса работоспособности двигателя;

расход  топлива двигателя внутреннего сгорания разделяется на городской, загородный и смешанный. Обозначается количеством литров на сто километров пробега автомобиля;

расход  моторного масла. Измеряется в литрах на тысячу километров пробега. Масла бывают синтетическими, полусинтетическими и минеральными, отличаются они густотой и вязкостью. Применение их регламентировано изменениями сезонных температур, зимой применяются масла с низкими обозначениями 0W40, 5W40, 10W40, а летом 15W40, 20W40. Трансмиссионные масла 70W90 или 95W100 использовать в двигатель нельзя, так как это приведет к его заклиниванию;

ресурсная прочность – этот параметр определяет периодичность проведения технического обслуживания. Обычно работы по техническому обслуживанию двигателя проводятся в период между 5000 и 30000 километров пробега. Имеется гарантийный и послегарантийный периоды технического обслуживания.

Двигатели имеют ряд разнообразных  особенностей конструктивного  характера:

топливная система – может быть бензиновая и дизельная. Бензиновые двигатели при большем числе оборотов колен вала развивают большую мощность, а дизельные имеют большой крутящий момент и отличаются устойчивой работой;

на современных  двигателях внутреннего сгорания применяется  электронная система впрыска  бензина (инжекторная), она показывает лучшие технико-экономические показатели, чем карбюраторная система. Из-за плохого смешивания бензовоздушной смеси карбюраторная система имеет низкий КПД, труднорегулируемая механическая регулировка приводят к перерасходу топлива;

система бензинового  впрыска может быть одноточечного  и многоточечного типа. Недостатком  одноточечной системы есть то, что  при резком уменьшении нагрузки происходит увеличение расхода топлива. Многоточечный  тип имеет прямую и распределенную систему впрыска. При этом создается  равномернораспределенная смесь, что делает работу двигателя устойчивой на всех режимах. Но при прямом впрыске, хоть и наблюдается повышение мощности, ресурсной прочности и снижение расхода топлива значительно повышается стоимость, так как необходимо высококачественное топливо и наблюдаются провалы на малых оборотах в начале движения. 

Эти недостатки исключаются  применением комбинированного (двойного) впрыска. Системы используются одновременно, а электроника включает их по очереди, в зависимости от изменения нагрузочных  и скоростных режимов. 

Дизельные двигатели проще бензиновых по конструкции, однако, система впуска намного сложнее и построена по другому принципу. В ее состав входит топливный насос высокого давления (ТНВД), а так же форсунки, которые впрыскивают топливо, под высоким давлением, прямо в камеру сгорания. Работает эта совместная система достаточно устойчиво и стабильно, но требует тщательного технического обслуживания и профессиональной регулировки.

Используя комбинацию топливного насоса высокого давления с насос-форсунками на базе общей топливной рампы высокого давления, где дизельное топливо сжимается и попадает в камеру сгорания методом впрыска. На данное время эта система показывает лучшие характеристики и обеспечивает малый расход топлива.

Форсунки впрыска  могут быть с механическим или  пьезоэлектронным приводом. Они достаточно надежно работают, но пьезоэлектронные проще в обслуживании.

Клапана – часть газораспределительной системы, бывают впускные и выпускные. В разных конструкциях используется от 2 до 5 на каждый цилиндр. Чем больше клапанов, тем больше мощность, так как камера сгорания больше и быстрее наполняется топливом, это характеризуется увеличенным расходом топлива.

Дизельные двигатели  бывают с наддувом и без. Без наддува  – атмосферные двигатели не имеют  компрессора или других устройств  обеспечивающих создание повышенного  давления воздуха в системе впуска. С наддувом бывают компрессорные и турбинные, отличаются друг от друга типом привода.

Компрессорный наддув имеет механический привод и получает вращение от коленчатого вала двигателя, в результате теряется часть мощности и увеличивается расход топлива. Турбонаддув имеет привод от системы крыльчаток, раскручивающихся под давлением выхлопных газов. Эта система надежнее, отличается простотой и почти исключает потери, но при этом снижается крутящий момент, ощутимо это на низких оборотах.

Система газораспределения  двигателя внутреннего сгорания включает в себя распределительные  валы и их приводы. Количество их зависит  от конструкции двигателя, на каждый ряд один вал, но не более чем на 8 клапанов. Передача вращения от коленвала на распредвал осуществляется посредством цепи или ремня. Цепь создает много шума, но достаточно надежная, а ремень дешевле, но быстро изнашивается.

Фазы  газораспределения – величина теоретически постоянная, и зависит от формы кулачка распредвала. По мере износа кулачка изменяются фазы, падает мощность и уменьшается моторесурс двигателя внутреннего сгорания.