Конструкция автомобильного двигателя, виды

Двигатели в автомобилях Лада Веста Спорт

Топ среди топа. Единственным двигателем на Лада Веста Спорт стал форсированный до 145 л. с. 1.8-литровый силовой агрегат. Опять же, видна преемственность инженерной мысли, и это очень хорошо по нескольким причинам:

1. Производитель думает о покупателе, снижая затраты на производство силового агрегата, а значит, снижая отпускную стоимость для автомобиля.

2. Заложенный инженерами потенциал стандартного мотора 21179 велик. Плюс 23 «лошади» переживаются им без каких-либо потрясений, при условии, что в будущем АвтоВАЗ может замахнуться на 180-сильную вариацию, скорее всего, этого же мотора. А если учесть, что основа изначально взята от 1.6-литрового мотора, то получается, что все современные двигатели имеют колоссальный запас прочностных характеристик на уровне лучших зарубежных аналогов. И данные по пробегу в 200 тыс. километров без капремонта можно смело корректировать в сторону увеличения (при условии правильного и своевременного обслуживания).

В остальном 145 л. с., 187 Нм крутящего момента. С этим мотором «Спорт» разгоняется до 100 км/ч за 9.6 секунды.

Хотите знать плюсы и минусы двигателя на Lada Vesta Sport? Мы бы тоже этого желали, но, увы, они пока недоступны. Мало того что модель поступила в продажу лишь недавно, она еще и достаточно редкая. Только начинают появляться видео в сети Интернет с опытом эксплуатации Vesta Sport, а уж о ремонте форсированного двигателя и подавно неизвестно. Время еще не пришло.

Можем лишь предположить, что мотор будет иметь недочеты, аналогичные своей базовой версии.

Характеристики двигателей

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.

Тип бензиновой системы впрыска

Бензиновая система впрыска обеспечивает бесперебойную подачу топлива в камеры сгорания. Различают системы с одноточечным и многоточечным впрыском. Первый тип системы требует большего количества бензина и не гарантирует правильной работы двигателя, поэтому современные автомобили не оснащают одноточечной системой впрыска. Многоточечный метод впрыска создает в камере сгорания равномерную топливную смесь, которая позволяет автомобилю стабильно работать в любых условиях.

Есть еще один тип бензиновой системы впрыска – прямой. Такой метод подачи бензина увеличивает срок эксплуатации автомобиля, позволяет ему работать без перебоев и снижает расход топлива. Однако установка такой системы станет для автолюбителя дорогим удовольствием. Кроме того, она имеет существенные недостатки. Если вы все таки установили на автомобиль систему прямого впрыска бензина, то использовать нужно только высококачественное топливо. Также, стабильность работы двигателя может быть нарушена и при холодном старте могут появляться перебои.

Тип топливной системы

На бензиновые и дизельные моторы устанавливаются разные типы топливных систем. Бензиновые агрегаты могут оснащаться карбюраторной или инжекторной системой. Первая основана на механическом принципе, подача топлива регулируется дроссельной заслонкой. Второй тип – инжекторный позволяет осуществлять настройки с помощью электронных средств. Это значительно увеличивает КПД двигателя, сокращает расход топлива. Дизельные агрегаты оснащаются ТНВД (топливными насосами высокого давления). Это устройство считается устаревшим и ненадежным. Чаще всего оно используется совместно с форсунками, обладающими функциями насоса. Но сами по себе они не могут обеспечить стабильную работу двигателя.

Электродвигатели АИР — технические характеристики

Насосы

Асинхронные электродвигатели АИР (ранее выпускались двигатели 4А, 4АМ), благодаря простоте конструкции, отсутствию подвижных контактов, высокой ремонтопригодности, невысокой цене по сравнению с другими электрическими двигателями применяются практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. Они используются для привода вентиляционного оборудования, насосов, компрессорных установок, станков, эскалаторов и многих других машин.

Основные технические характеристики:

• привязка мощности и установочных размеров по стандарту ГОСТ 31606-2012;
• степень защиты IP54, IP55 (электродвигатель АИР) по ГОСТ17494-87;
• степень защиты IP23 (электродвигатель АМН);
• изоляция класса нагревостойкости «F» по ГОСТ8865-93;
• по способу монтажа, исполнения: IM1081, IM2081, IM3081, IM3681, IM2181 и др. по ГОСТ2479
• климатическое исполнение У1, У2, У3 по ГОСТ15150-69.
• режим работы S1;
• способ охлаждения 1С-0151 по ГОСТ20459-87;
• уровень шума в режиме холостого хода — 2 класса по ГОСТ16372-93.

Дополнительные обозначения двигателей АИР специального исполнения:

• Б — встроенная температурная защита (АИР112М2БУ3);
• В — встраиваемые (АИРВ71А2);
• С — с повышенным скольжением (АИРС100L4), не путайте с АИС — привязка мощности к размерам по DIN;
• Е — со встроенным тормозом (АИР100S2Е);
• Е2 — с ручным растормаживающим устройством (АИР100L4Е2);
• Е — однофазный двигатель с двухфазной обмоткой (АИРЕ100S4);
• Е2 — однофазный двигатель с двухфазной обмоткой и пусковым конденсатором; (АИР2Е80С4);
• Ж — электродвигатели для моноблочных насосов со специальным выходным концом вала (АИР80В2Ж);
• РЗ — для мотор-редукторов (АИР100S4РЗ);
• Ш — для промышленных швейных машин (АИР71В2Ш);
• П — повышенной точности по установочным размерам (АИР100S4П);
• Ф — хладономаслостойкое исполнение (АИР90L4Ф);
• А — для атомных электростанций (4АС100L4А5);
• Х2 — химостойкие (АИР112М4Х2).

Расшифровка условного обозначения — АИР 355 S4 У3, 250 кВт, 1500 об/мин:

• А — асинхронный двигатель;
• И — Интерэлектро;
• Р — привязка мощностей к установочным размерам в соответствии с ГОСТ Р 51689 («C» — в случае привязки по нормам CENELEK);
• 355 — высота оси вращения (габарит);
• S — установочный размер по длине станины;
• 4 — число полюсов;
• У — климатическое исполнение;
• 3 — категория размещения.

Система газораспределения

Газораспределительная система играет важную роль в работе автомобиля. Она напрямую влияет на работоспособность вашего железного «друга»

Ее неисправность может повлечь за собой серьезные поломки, вот почему иногда важно знать ее составляющие. К ним относятся механизм распределения, распредвалы и привод

Газораспределительная система может быть простой и динамической. Вторая разновидность системы обеспечивает свободное переключение режимов двигателя, выступает как стабилизатор процесса его работы. В динамической системе регулируются фазы и высота подъема клапана.

Современные автомобили могут иметь различное количество распредвалов, однако оптимальный вариант – это установка одного устройства на 8 клапанов мотора.

Ремень или цепь могут выступать приводом в устройстве системы газораспределения. Прежде чем выбирать наиболее удобный вариант, ознакомьтесь с их достоинствами и недостатками. Ремень системы может изнашиваться через равный промежуток времени, поэтому требует вложений в его замену. К основному достоинству можно отнести практически бесшумную работу устройства. В отличие от ремня, цепь вызывает неприятный металлический лязг. Однако цепь является наиболее прочным и надежным приводом, который хоть и имеет большую стоимость, но не изнашивается в течении длительного срока эксплуатации.

Силовые агрегаты автомобилей имеют еще ряд особенностей устройства двигателя, однако для водителя-непрофессионала они не имеют значения.

Классификация, общее устройство и основные параметры двигателя

Двигателем называется машина, преобразующая тот или иной вид энергии в механическую работу. На автомобилях устанавливаются двигатели, использующие тепловую энергию, которая выделяется при сгорании жидкого или газообразного топлива. Двигатели, у которых сгорание топлива происходит внутри замкнутой рабочей полости (камера сгорания),называются двигателями внутреннего сгорания. Если у таких двигателей преобразование теплоты в работу связано с перемещением поршней в цилиндрах, эти двигатели называются также поршневыми.

Автомобильные поршневые двигатели классифицируются по нескольким признакам:

• по способу смешивания топлива с воздухом и воспламенению смеси с внешним смесеобразованием и воспламенением от электрической искры (карбюраторные двигатели) и внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия (дизели);
• по числу цилиндров — одно, двух и многоцилиндровые (четырех, шести, восьмицилиндровые);
• по числу тактов, составляющих рабочий процесс четырех и двухтактные;
• по виду применяемого топлива — бензиновые, на дизельном топливе, на газовом топливе, многотопливные;
• по расположению цилиндров — с расположением цилиндров в один ряд (рядные) и «V» -образные, у которых цилиндры расположены в два ряда под углом один к другому;
• по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением.

Различные типы двигателей внутреннего сгорания имеют одинаковое общее устройство. Каждый из них имеет кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, систему охлаждения, смазочную систему, систему питания, а карбюраторные двигатели, кроме того, и систему зажигания.

Рис. 1 Схема поршневого двигателя внутреннего сгорания: 1-цилиндр; 2-поршень; 3-коленчатый вал

Принцип действия поршневого двигателя внутреннего сгорания заключается в следующем. В закрытом сверху цилиндре 1 (рис.1) размещается поршень 2, соединенный через шатун с кривошипом коленчатого вала 3. Сверху в цилиндре расположено два клапана — впускной и выпускной. При перемещения поршня вниз через открывающийся впускной клапан цилиндр заполняется атмосферным воздухом (у дизелей) или горючей смесью (у карбюраторных двигателей). При движении поршня вверх поступивший воздух или горючая смесь сжимается. При подходе поршня в верхнее положение в сжатый воздух впрыскивается топливо (у дизелей) или подается электрическая искра (у карбюраторных двигателей); вследствие чего смесь топлива и воздуха сгорает и выделяется теплота. Газы, образовавшиеся при сгорания нагреваются, их давление и температура возрастают. Под действием давления газов поршень перемещается вниз и через шатун поворачивает коленчатый вал, совершая полезную работу. При дальнейшем перемещении поршня вверх отработавшие газы удаляются из цилиндра в атмосферу через открывающийся выпускной клапан. При перемещении поршня из одного крайнего положения в другое коленчатый вал совершает поворот вокруг , своей оси на 180°. Для совершения полного оборота поршень должен переместиться один раз вниз и один раз вверх. Крайние положения «поршня в цилиндре называются мертвыми точками, так как скорость поршня в этих , положениях равна нулю. Верхняя мертвая точка (ВМТ) — положение поршня, наиболее удаленное от оси коленчатого вала. Нижняя мертвая точка (НМТ) — положение поршня, наименее удаленное от оси коленчатого вала. Ход поршня — это расстояние, которое проходит поршень при перемещении от ВМТ к НМТ.

Камерой сгорания называется пространство в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ (на рис.1 обозначено Vc). Рабочим объемом цилиндра (Vh) называется объем, который освобождается поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ. Рабочим объемом двигателя или литражом называется сумма работы объемов Всех его цилиндров, измеряется в , кубических сантиметрах или литрах. Полный объем цилиндра — сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания ( Va=Vh+Fc ). Степенью сжатия двигателя называется отношение полного объема к объему камеры сгорания ( E=Va/Vc ). Эта величина показывает, во сколько раз уменьшается объем воздуха или рабочей смеси при перемещении поршня от НМТ к ВМТ.

Карбюраторные двигатели имеют степень сжатия в пределах 6. ..10, дизели — 15 . 20. Чем выше степень сжатия двигателя, тем эффективнее в нем теплота превращается в работу. У карбюраторных двигателей степень сжатия ограничена свойствами топлива. При большой степени сжатия у этих двигателей возможно самовоспламенение рабочей смеси и взрывной характер горения (детонация), что снижает их работоспособность и экономичность. У дизелей с повышением степени сжатия возрастают нагрузки на деталь двигателя.

Источник

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности Ne и крутящего момента Ме от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Эффективной называется мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Внешняя скоростная характеристика определяет возможности двигателя и характеризует его работу. По внешней скоростной характеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых двигателей.

На внешней скоростной характеристике (рис.6) выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:

Nmax – максимальная (номинальная) мощность;

nN – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;

Мmax – максимальный крутящий момент;

nM – частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

nmin – минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель работает устойчиво при полной подаче топлива;

nmax – максимальная частота вращения.

Из характеристики видно, что двигатель развивает максимальный момент при меньшей частоте вращения, чем максимальная мощность.

Это необходимо для автоматического приспосабливания двигателя к возрастающему сопротивлению движения. Например, автомобиль двигается по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начинает преодолевать подъем. Сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении частоты вращения, тем выше приспосабливаемость двигателя и тем меньше вероятность его остановки. Для бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30 %, а у дизелей — 15 %.

В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения nM—nN, при которых развиваются соответственно максимальные крутящий момент и эффективная мощность. Внешнюю скоростную характеристику двигателя строят по данным результатов его испытаний на специальном стенде. При испытаниях с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания и др. (вентилятор, радиатор, глушитель и др.), без которых обеспечивается его работа на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормальным условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С. Эти мощность и момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, инструкциях, каталогах, проспектах и т.п. В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 5 . 10 % меньше, чем стендовые. Это связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях (насос гидроусилителя, компрессор и др.). Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных.

При проектировании нового двигателя внешнюю скоростную характеристику получают расчетным способом, используя для этого специальные формулы. Однако действительную внешнюю скоростную характеристику получают только после изготовления и испытания двигателя.

Источник

Расход масла

Показатель расхода масла указывается производителем автомобиля в технической документации к нему. Нормальным считается потребление смазки в соотношении 0,8–3% от потребляемого количества топлива. Также на этот показатель влияет размер двигателя, он увеличивается на больших, мощных агрегатах, особенно дизельных. Различают расход масла:

• Штатный – испарение смазочного материала с цилиндров, выдавливание через картер газами, смазка компрессора турбины;
• Нештатный – течи уплотнений, потеря масла через сальники коленвала, маслосъемные поршневые кольца, перемычки поршня, когда происходит их разрушение.

К чрезмерному расходу приводит использование масла низкого качества и несоответствующей требованиям технической эксплуатации марки.

Объем двигателя

Рабочий объем ДВС определяет его мощность. Этот параметр измеряется в см3, но чаще в литрах. Он определяется путем суммирования внутреннего объема всех цилиндров силового агрегата. За основу в вычислениях берется поперечное сечение цилиндра и умножается на длину хода по нему поршня. В результате получается рабочий объем. Параметр также определяет во многих странах мира сумму сборов. Соответственно чем больше объем, тем мощнее двигатель, а значит, его владелец заплатит больший взнос. Перспективным направлением разработок современности являются ДВС с изменяемым объемом. Это технология, когда при определенных условиях цилиндры отключаются.

Дизельная система впрыска (ДВС)

Устройство бензиновой системы впрыска гораздо легче для восприятия, чем дизельная. ДВС используется в комбинации двух устройств, обеспечивающих стабильность и надежность работы мотора.

Система ТНВД – это самая распространенная дизельная система, ставшая основой для остальных усовершенствованных систем.. Она используется только в вместе с системой насос-форсунок, за счет которых топливо подается в камеру сгорания. При использовании системы насос-форсунок без ТНВД затрудняется работа силового агрегата, что объясняет необходимость совмещения двух устройств.

Комбинация ТНВД и насос-форсунок распространена не только в России, но и в других странах мира. Дизельное топливо под давлением ТНВД подается в рампу, сжимается и впрыскивается в камеру сгорания. Система не только оптимизирует работу мотора автомобиля, но и значительно повышает его мощность, а также благополучно воздействует на количество потребляемого топлива.

Модификации электродвигателей

Асинхронные электродвигатели АИР благодаря несложной конструкции, неимения нестационарных контактов и невысокой цене, при высокой ремонтопригодности, востребованы во всех без исключения отраслях промышленности. Поскольку данный тип моторов очень распространен, он имеет достаточно широкий ряд модификаций. Из-за этого часто встает вопрос, какие электродвигатели выбрать под те или иные задачи. Давайте разберемся, какие бывают электродвигатели и какую маркировку они имеют.

Какие бывают электродвигатели

Электродвигатель с повышенным скольжением (С).

Моторы с повышенным скольжением (АИРС) устанавливают на механизмы, которые работают с большими нагрузками, нежели могут выдержать обычные асинхронные эл двигатели. Также их ставят на агрегаты, которые работают в повторно-кратковременном режиме. Для того чтобы обеспечить данные режимы работы в обмотке ротора используют катанку из стали с более высокой сопротивляемостью к деформациям. По сути, они отличаются от стандартных моторов только лишь внутренним строением. Такие двигатели часто применяют на судовом оборудовании.

Двигатель с самовентиляцией и защищенного исполнения (Н).

Это машины, у которых вентилятор закреплен на собственном валу и при вращении он создает аэродинамическое давление. В данном случае мотор имеет закрытое исполнение с рубчатой поверхностью. Служит это для повышения плоскости охлаждения. Применяются, например, в силовых насосах, используемых при добыче нефти или газа.

Эл двигатель с фазным ротором (К).

Данный мотор можно регулировать с помощью добавления в цепь ротора дополнительных резисторов. Данное исполнение позволяет повысить пусковой момент и пусковые токи. Сопротивление, в большинстве случаев, дополняется с помощью реостатов.

Встраиваемый электродвигатель (В).

Как ясно из названия, они предназначены для встраивания в какой-либо механизм. По своим характеристикам не отличаются от двигателей основного исполнения. Применяются в токарных станках, например.

С электромагнитным тормозом (Е).

Как правило, такие двигатели устанавливаются на оборудование, в котором необходима возможность практически мгновенной остановки (станочно-конвейерное оборудование). На самом деле это обычный асинхронный двигатель, в котором предусмотрен электронный тормоз. Возможно исполнение с ручкой растормаживания (модификация Е2).

Двигатели для привода центробежных моноблочных насосов (Ж).

Отличаются от обычных электродвигателей наличием продленного вала. Делается это для постановки рабочих колес насосов.

Для мотор-редукторов (РЗ).

Конструктивно ничем не отличаются от остальных электродвигателей АИР, за исключением особой формы фланцевого подшипникового щита, которая обеспечивает установку усиленного подшипника и специального рабочего конца вала.

Эл двигатели АИР для станков-качалок (С).

Находят применение на нефтепромысле. Идентичны моторам, на базе которых созданы. Подразумевается их размещение на открытом воздухе.

Для приводов лифтов (Л).

Предназначены для привода лебедок лифтов. Данная модификация двигателей позволяет получить плавность хода всего механизма за счет постоянного момента на валу ротора.

Со встроенными датчиками (Б).

Как ясно из названия – установленные различные датчики для защиты электродвигателя. Например, температурный датчик: при нагреве двигателя устройства защиты воздействуют на цепь контактора или пускателя и отключают машину. Используются на атомных станциях или других предприятиях, где чрезвычайно важна безаварийность.

Двигатели с повышенной точностью по установочным размерам (П).

Имеют повышенную точность таких параметров как биение рабочего конца вала и так далее. Уменьшен сохранившийся дисбаланс роторов двигателей.

Специалисты компании УЭСК помогут сделать правильный выбор

Влияние атмосферных условий

Количество воздуха, всасываемое двигателем, или подаваемое в двигатель турбонагнетателем, зависит от плотности окружающего воздуха. Бо­лее холодный, тяжелый и плотный воздух уве­личивает мощность двигателя. Эмпирическое правило: при увеличении высоты положения автомобиля над уровнем моря на каждые 100 м мощность двигателя падает приблизительно на 1%. Холодный воздух нагревается на несколько градусов перед входом его во впускной трубо­провод. При этом снижается плотность воз­духа, а, следовательно, и мощность двигателя. Влажный воздух по сравнению с сухим воздухом содержит меньше кислорода — это приводит к снижению мощности двигателя. Правда, такие потери незначительны и могут не учитываться. Большая влажность теплого воздуха в тропи­ческом климате может стать причиной более заметных потерь мощности.