Автомобильный двигатель представляет собой устройство, которое создает крутящий момент и передает его на ведущие колеса, и тем самым приводит автомобиль в движение. Автомобильный двигатель является одним из самых важных и дорогостоящих агрегатов в транспортном средстве.
Расположение двигателя
Автомобильный двигатель может располагаться в различных местах в зависимости от конструкторской задумки. Сегодня существует классификация по компоновке легкового автомобиля. Она имеет множество критериев. В данный момент рассмотрим компоновку легкового автомобиля по расположению двигателя и ведущих колес. Итак, компоновка легкового автомобиля может быть заднемоторной, среднемоторной и переднемоторной.
Заднемоторная представляет собой компоновку легкового автомобиля при которой центр тяжести силового агрегата(двигателя) находится за задней осью автомобиля. Главной особенностью такой компоновки является то, что задняя ось авто постоянно загружена. На нее приходится 60 — 65% от общей массы автомобиля. Это обеспечивает хорошее сцепление задней оси с дорожным покрытием. При разгоне задняя ось дополнительно динамически загружается, что ещё больше усиливает эффект сцепления с дорожной поверхностью. По этой же причине, заднемоторная компоновка не предусматривает автомобили с передним приводом. Автомобили с заднемоторной компоновкой выполняются только в заднеприводных и полноприводных вариациях. Самыми яркими примерами автомобилей с заднемоторной компоновкой являются Porsche 911 и Запорожец.
Среднемоторная компоновка представляет собой компоновку легкового автомобиля при которой центр тяжести силового агрегата находится между передней и задней осью авто. Таким образом, нагрузка равномерно распределяется на переднюю и заднюю ось автомобиля в пропорциях 50 : 50. Из-за хорошего баланса нагрузок приводность автомобиля может быть любая. В случае компоновки заднеприводных среднемоторных автомобилей есть дополнительная ветка классификации. Так как силовая установка не такая большая, она может располагаться либо ближе к передней оси, либо ближе к задней оси. В зависимости от этого различают автомобили с задним приводом с передней среднемоторной компоновкой и с задней среднемоторной компоновкой. Большинство автомобилей со среднемоторной компоновкой составляют суперкары. Такой компоновкой пользуются производители суперкаров Lamborghini, Ferrari, Bugatti, Audi и др.
Переднемоторная компоновка представляет собой компоновку легковых автомобилей при которой центр тяжести силовой установки располагается перед передней осью. Такие автомобили составляют большую часть производимых авто. Они также могут исполняться в любых вариантах приводов, как и автомобили со среднемоторной компоновкой.
Разновидности автомобильных двигателей
Автомобильные двигатели могут иметь самое разное исполнение. В современных автомобилях, в большинстве своем, используются двигатели внутреннего сгорания(ДВС) и начинают набирать популярность автомобили с электрическими силовыми установками. По плану производителей, автомобили с электродвигателями должны полностью вытеснить автомобили с двигателями внутреннего сгорания. План по замене ДВС разрабатывался для того, чтобы уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу и предотвратить экологическую катастрофу(глобальное потепление).
Сегодня еще необходимо решить множество проблем для осуществления плана электрификации транспортных средств. Самыми главными проблемами автомобилей с электрическими силовыми установками являются небольшой запас хода авто, долгая зарядка автомобильной аккумуляторной батареи(АКБ), непродолжительный срок службы АКБ и его большая стоимость. Поэтому речь пойдет исключительно о двигателях внутреннего сгорания(ДВС).
Двигатели внутреннего сгорания применяющиеся в современных автомобилях представляют собой поршневые четырехтактные двигатели внутреннего сгорания. Такой вид двигателей можно разделить на две большие группы. Первую группу составляют двигатели с искровым зажиганием, а вторую группу двигатели с воспламенением от сжатия.
Двигатели с искровым зажиганием имеют множество разновидностей. Все эти двигатели объединяет то, что для воспламенения рабочей смеси требуется источник воспламенения(свеча зажигания) рабочей смеси. Отличие двигателей с искровым зажиганием от двигателей с воспламенением от сжатия заключается в наличии источника зажигания и состава рабочей смеси. Рабочая смесь для двигателей с искровым зажиганием состоит из воздуха и бензинового аэрозоля или аэрозоля природного газа(метана и пропан-бутана).
Двигатели с воспламенением от сжатия так же имеют огромное количество разновидностей. Главной особенностью таких двигателей является то, что им не нужен источник зажигания, так как рабочая смесь зажигается не от искры, а от сжатия рабочей камеры. Проблема заключается в том, что для воспламенения от сжатия необходима более высокая температура рабочей камеры. Для этого в двигателях с воспламенением от сжатия предусмотрены устройства подогревающие рабочую камеру(свечи накаливания) перед началом работы.
Из чего состоит автомобильный двигатель внутреннего сгорания?
Составные части современного автомобильного ДВС зависят от его типа и конструкторской задумки. Постоянно либо появляются новые составные части, либо наоборот исчезают. Это связано с тем, что инженеры автомобилестроительного дела постоянно пытаются добится улучшения производительности. То есть увеличить мощность, сократить литражность двигателя и расход топлива. Тем неменее хочется отметить, что многие типовые агрегаты и установки остаются неизменными.
Если, например, рассматривать б/у двигатель на автомобильной разборке, то можно обратить внимание, что двигатель продается либо с навесным оборудованием или же без него. Навесное оборудование двигателя в зависимости от его исполнения может включать в себя следующие составные части: патрубки системы охлаждения, вентиляции и кондиционирования, топливопроводы, элементы системы зажигания или накала, элементы усилителя рулевого управления и тормозной системы, вискомуфты, генератора, стартера и многого другого.
В то же время, двигатель без навесного оборудования выглядит как железная коробка с роликами и ремнями. Двигатель без навесного оборудования состоит из трех составных частей: блок цилиндров с поршнями, масляный поддон с насосом и головки блока цилиндров. Так же эти части включают в свой состав множество систем. Автомобильный двигатель объединяет в своем составе такие системы как топливная система, система смазки, система охлаждения, система подачи воздуха и система рециркуляции отработавших газов и выхлопная система. Двигатель внутреннего сгорания имеет такой состав вне зависимости от типа двигателя. Более углубленный состав уже зависит от его типа и принципа работы.
Принцип работы автомобильного двигателя
Принцип работы автомобильного двигателя зависит от его типа, хотя у обоих есть много общего. Как уже говорилось выше современный автомобильный мотор представляет собой поршневой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Например, такие системы как охлаждения, смазки и выхлопа выполняют одинаковые функции как в двигателях с искровым зажиганием, так и в двигателях с воспламенением от сжатия.
Принцип работы двигателя с искровым зажиганием был придуман и запотентован в 1876 году в Германии Николаусом Отто. Сейчас можно в некоторых источниках наблюдать, что для обозначения двигателя с искровым зажиганием используется понятие «Двигатель Отто». Он основан на том, что предварительно сжатая топливо-воздушная смесь воспламеняется посредством искры от свечи зажигания. При этом управление мощностью двигателя осуществляется дроссельной заслонкой(ДЗ). При нажатии на педаль акселератора, изменяется положение дроссельной заслонки и тем самым увеличивается количество подаваемого воздуха для приготовления топливо-воздушной смеси. В двигателях с искровым зажиганием регулировка мощности осуществляется исключительно подачей воздуха, так как топливо, для приготовления смеси, добавляется пропорционально автоматически.
Принцип работы двигателя с воспламенением от сжатия заключается в самовоспламенении распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Принцип работы «на бумаге» был изобретен в 1824 году французским физиком и математиком Сади Карно и сейчас известен как «цикл Карно». В 1890 году немецкий инженер и физик Рудольф Дизель предложил практическую реализацию этого цикла. Уже через 2 года — 23 февраля 1892 года — Дизель запатентовал свое изобретение. Сегодня такого рода двигатели принято называть дизельными двигателями, а топливо, на котором он работает, — дизельное топливо. Регулировка мощности такого двигателя осуществляется противоположно Двигателю Отто. То есть подача воздуха осуществляется автоматически, а количество подаваемого топлива регулируется нажатием педали акселератора через топливный насос высокого давления(ТНВД).
Оба типа двигателя являются четырехтактными, так как один их рабочий цикл можно разделить на 4 фазы:
- Впуск;
- Сжатие;
- Рабочий ход;
- Выпуск.
В первой фазе(такте) осуществляется впуск в рабочую камеру приготовленной топливо-воздушной смеси, либо компонентов для приготовления ее(смеси) непосредственно в цилиндре. Второй фазой(тактом) является сжатие рабочей смеси в цилиндре, либо компонентов для его приготовления. В третьей фазе(такте), которая называется «рабочий ход», в случае с искровым двигателем осуществляется воспламенение рабочей смеси искрой от свечи зажигания, а в случае дизельного двигателя — распыление топлива в сжатый горячий воздух, что вызывает самовоспламенение топлива и расширение рабочей камеры(рабочий ход). Ну и наконец, четвертая фаза(такт) выпуск высвобождает продукты сгорания из рабочей камеры.
Заключение
Двигатель является, возможно, самой важной частью автомобильного средства, потому что он выполняет основную функцию любого транспортного средства — приводит автомобиль в движение. Разновидностей автомобильных двигателей большое множество и судить какие из них лучше не стоит, так как у любого двигателя есть свои плюсы и минусы. Стоит отметить, что современный мотор объединяет в себе множество систем и сам по себе является очень сложным механизмом, который требует внимания и ухода за каждой его частью. Описание составных частей и принципа работы было описано в чрезвычайно укороченом варианте. Будьте внимательны, так как ремонт двигателя с учетом стоимости запасных частей и выполняемых работ стоит немалых средств. Лучше в сроки и с постоянной периодичностью выполнять работы обслуживания, чем потом ремонтировать. Удачи на дорогах и берегите себя!
