Анатомия двигателя: Строение двигателя – Основы для «чайнков».
Основные характеристики
Может быть не совсем логично начинать разговор о двигателях сразу с основных характеристик. Но, согласитесь, потребителя не всегда интересует вопрос «Как работает?», зачастую важен только лишь конечный результат, выраженный в цифрах. К тому же характеристики (за которыми стоят определенные технологии) интересуют всех. Поэтому, давайте с них и начнем.
Самых основных характеристик, которые требуют особого к себе внимания, не так уж и много. К ним относится мощность, число оборотов, величина крутящего момента, расходные характеристики (тип потребляемого топлива, расход топлива, расход масла) экологичность, ресурс. Давайте остановимся на каждой из характеристик подробнее.
Мощность. Традиционная единица измерения мощности – лошадиная сила (л.с.). Человеку проще оперировать не абстрактными понятиями, а какими-то конкретными, поэтому природа возникновения такой величины предельно ясна. Если вам требуется более точное физическое определение, в России (как и в большинстве стран) лошадиная сила определяется как мощность, достаточная для поднятия веса массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду.
Позже мощность начали выражать в киловаттах (кВт). 1 кВт соответствует 1,34 л.с. Именно мощность определяет скорость разгона машины.
Число оборотов. Вернее, максимально допустимое число оборотов коленчатого вала в минуту. Чем больше эта величина, тем более динамичный двигатель. Так же эта величина показывает «потолок» двигателя, более высокие обороты, будь они доступны, скорее всего приводили бы в худшем случае к повреждениям двигателя, в лучшем уменьшению его резерва.
Крутящий момент. Эта величина характеризует тяговое усилие, которое способен произвести двигатель. В физике она так же называется «момент силы». Т.е. это сила, умноженная на плечо ее приложения. В России обычно измеряется в Ньютон-метрах (Н·м), за рубежом иногда так же в сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf) или дюйм-фунт (lbf•in). Крутящий момент определяет способность двигателя набирать скорость на низких оборотах. Идеален хороший крутящий момент в широком диапазоне оборотов.
Тип топлива. В сегодняшних автомобилях может использоваться очень широкий спектр топлива. Бензин или дизельное топливо обычно характеризуются октановым числом. Чем выше октановое число, тем выше мощность и до определенного значения ресурс двигателя (на очень высоких октановых величинах ресурс падает опять). Но, об этом мы подробнее поговорим ниже.
Расход топлива. Измеряется в литрах расходуемых на 100 километров пути. Это важная характеристика, потому что от «аппетитов» вашего железного друга зависит величина ваших финансовых расходов. Причем, это постоянные расходы на протяжении нескольких (а может быть и многих) лет. Расход топлива отличается в городском и загородном режиме езды. В городе он выше, на трассе меньше. Смешанный вариант представляет собой среднее значение.
Расход масла. Для нормальной работы двигателю требуется масло, расход измеряется литрах на 1000 км пути. Обычно, этот показатель не должен превышать величины 1л/1000км. Не малое значение имеет марка и тип потребляемого масла. Бывают синтетические, полусинтетическое и минеральные масла разной густоты и вязкости.
Ресурсная прочность. Обычно производитель регламентирует после какого пробега двигателю требуется техническое обслуживание, после какого может потребоваться капитальный ремонт, и когда производитель больше не несет гарантийных обязательств.
Экологичность. Соответствие двигателя экологическим нормам Euro. Последние годы очень актуальный показатель. По возможности выбирайте автомобили с низкой величиной вредных выбросав, отвечающих требованиям Euro-5.
Бензиновый или дизельный
На данный момент наиболее распространены 2 типа топливной системы – бензиновая и дизельная. Бензиновые двигатели распространены наиболее широко. Такой тип топливной системы для легковых автомобилей был стандартом де-факто на протяжении долгих лет. И только последние 15-20 лет, стараниями в первую очередь немецких инженеров, стали набирать популярность дизели.
Главное достоинство дизельного двигателя – стоимость топлива. Как известно, дизельно топливо существенно дешевле бензина. Причем, что немаловажно, у дизельного двигателя и расход топлива обычно ниже (благодаря более высокой степени сжатия).
Дизели более эффективны, их КПД может доходить до 50% что почти в двое превосходит показатели бензиновых собратьев. Дизельные двигатели выдают высокий крутящий момент в широком диапазоне, поэтому они более «гибкие» чем основная масса бензиновых собратьев.
В свою очередь бензиновые двигатели зачастую более динамичные (вы много знаете дизельных суперкаров?), меньше хумят, лучше заводятся зимой. К тому же в последние годы инженеры сильно продвинулись на фронте невелировая таках характеристик как КПД и экономичность. Поэтому современные бензиновые двигатели очень близки по этим показателям, при том что обладают собственными достоинствами.
Да, мы совсем несправедливо обделили вниманием газовые двигатели, в то время как у нас они вполне в ходу, причем получили распространение не только на малых коммерческих автомобилях (вроде Газелей), но и на легковых. Правда, в большинстве своем это не те модели что сходят с конвейеров производителей, а полукустарные переделки, но тем не менее. Газовые двигатель сжигают в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии. При этом сама смесь находится в сжиженном состоянии под давлением в баллонах. Ее зажигание так же осуществляется при помощи искры.
Сага о цилиндрах
Характеристики о которых мы говорили выше по большей части определяются объемом и конструкцией двигателя. С объем все понятно, обычно, чем больше объем тем больше топлива сгорает, соответственно тем больше мощность. Конструкция, вещь менее очевидная, есть двигатели рядные, есть V-образные. Есть у которых четыре цилиндра, есть восемь. Благодаря этим параметрам двигатели одного объема могут обладать различной мощностью. Поэтому на самом деле с объемом не все так просто как я описал выше. Существуют мощные двигатели с относительно небольшим объемом и куда более маломощные обладатели серьезных объемов. Но, давайте вернемся к конструкции. Здесь водителю больше все могут поведать о двигателе цилиндры.
В большинстве современных автомобилей от 2 до 16 цилиндров. Существует несколько типов их расположения: рядное и V-образное. Рядное или по другому, последовательное расположение цилиндров – самый простейший случай. V-образное расположение – когда цилиндры располагаются в два ряда по обе стороны от коленчатого вала. Здесь стоит определить еще одно понятие – угол развала цилиндров. Существуют двигатели с развалом цилиндров 180°, такой двигатель называет оппозитным. «Оппозитники» довольно сильно греются, но зато цилиндры обладают малым «весом» и инерцией, что положительно сказывается на динамических характеристиках.
К сожалению, не существует однозначного ответа на вопрос: «Сколько цилиндров лучше?». Большее количество цилиндров обеспечивает более равномерный «поток» энергии, но такие двигатели всегда сложнее, как следствие нежнее и капризнее. Если цилиндра 2, то как говорит мой друг, – ломаться не чему. Кроме того, бывает четное или нечетное количество цилиндров, подобные конструкции так же имеют свои сильные и слабые стороны.
На этом краткий ликбез можно закончить, надеюсь, эти базовые знания помогут вам лучше разбираться в мире двигателей.