Все движущиеся технические устройства, автомобили, строительная техника, водный транспорт и мн. др., оснащаются силовыми установками различных характеристик. В большинстве случаев это двигатели внутреннего сгорания, достаточно мощные и эффективные, давно зарекомендовавшие себя как надежное средство, обеспечивающее двигательные функции механизмов.
Общее описание агрегата
На странице представлено фото двигателя с описанием рабочего процесса. Изображение мотора в разрезе позволяет ознакомиться с основными узлами и деталями. В нижней части находится картер двигателя с масляным насосом, который прогоняет смазку по специальным каналам, начиная с коленчатого вала и кончая цепью привода газораспределения. Поступая по каналам коленчатого вала, масло под давлением в четыре атмосферы смазывает подшипники скольжения или вкладыши коренных и шатунных шеек кривошипного механизма. Одновременно смазка разбрызгивается, превращается в масляный туман, который обеспечивает образование пленки на зеркале цилиндров. Поршни скользят беспрепятственно, практически с нулевым трением. Каждый из них имеет от одного до трех маслосъемных колец, расположенных выше основных компрессионных. Назначение этих колец в том, чтобы снимать излишки масла и не допускать его попадания в камеру сгорания. Масло также поступает в верхнюю чать двигателя, где происходит смазка механизма газораспределения, кулачкового вала, толкателей клапанов и рычагов. Еще одна зона действия системы смазки — это шестерни и двойная цепь с натяжителем. Здесь масло распространяется самотеком, его разбрызгивают вращающиеся детали. В процессе эксплуатации автомобиля моторное масло загрязняется микрочастицами металла. Каждая машина имеет свою норму километража, по истечении которой необходимо заменить смазочный материал. Если пройденный километраж подсчитать не представляется возможным, то следует периодически проверять моторное масло на прозрачность. В случае его потемнения требуется срочно произвести замену.
Описание двигателя можно начать с принципа его действия. Силовые установки внутреннего сгорания бывают двух видов: бензиновые и дизельные, причем первые работают по принципу расширения газов, полученных при сгорании горючей смеси, воспламеняемой электрической искрой. Возникшее давление заставляет поршень резко опускаться в нижнюю точку, кривошипный механизм начинает вращаться, таким образом, возникает рабочий цикл. Самое распространенное количество цилиндров — четыре, но существуют двигатели шести- и восьмицилиндровые. Иногда число цилиндров доходит до шестнадцати, это моторы особо мощные, работают плавно, их производительность высока. Такие двигатели устанавливаются на элитную автомобильную технику.
Дизельный мотор работает по такому же принципу, но горючая смесь в камере сгорания воспламеняется не искрой, а под действием сжатия.
Двигатели внутреннего сгорания делятся на двух- и четырехтактные. Разница между этими принципами действия существенная. Мотоциклетные моторы обычно работают в двухтактном режиме, автомобильные практически все – четырехтактные.
Горючая смесь
Описание двигателя, работающего на бензине, следует начать с того момента, когда из карбюратора или инжектора поступила порция горючей смеси. В камере сгорания цилиндра образовалось своеобразное облако из смеси воздуха с бензиновыми парами. Это уже почти готовая горючая смесь, но ее еще нужно сжать и воспламенить. Сжатие произойдет под действием поршня, поднимающегося снизу, а когда он будет в верхней точке, электросистема автомобиля подаст искру, смесь воспламенится, произойдет резкое повышение давления, и поршень уйдет вниз. При этом возникнет энергия вращения, которая является движущей силой.
В автомобильном двигателе может быть от трех до шестнадцати поршней. Каждый из них выполняет свою задачу и следует по строго размеченному графику, который создает ГРМ, газораспределительный механизм машины. Таким образом, возникает непрерывный цикл вращения коленчатого вала, которое в конечном итоге передается на колеса.
Описание работы двигателя внутреннего сгорания поэтапно выглядит следующим образом:
- всасывание горючей смеси (поршень идет вниз);
- сжатие и воспламенение горючей смеси (поршень находится в верхней мертвой точке);
- рабочий ход (поршень движется вниз);
- выпуск отработанной смеси (поршень движется вверх);
Основные такты могут совмещаться с дополнительными сопутствующими процессами кратковременного действия.
Описание дизельного двигателя
Бензин — это универсальное горючее, которое обладает рядом достоинств, а его качество зависит от октанового числа, полученного при обработке. Но стоимость этого вида топлива достаточно высокая. Поэтому в автомобильной технике широко используются моторы, работающие на дизельном топливе.
Описание дизельного двигателя, работающего на солярке, необходимо начать с небольшой предистории о том, как был создан этот агрегат. В 1890 году немецкий инженер Рудольф Дизель создал и запатентовал первый мотор, работающий по принципу сжатия горючей смеси. Сначала двигатель Дизеля не был принят для широкого использования, поскольку и конструкция, и КПД механизма уступали паровым машинам. Но спустя некоторое время моторы Дизеля стали устанавливать на речные и морские суда, где они неплохо себя зарекомендовали.
Главное преимущество нового мотора в сравнении с паровой машиной заключалось в том, что агрегат, работающий на угле, занимал половину подпалубного пространства парохода, а вторая половина была отдана под запасы угля. Обслуживала паровой двигатель целая бригада кочегаров и механиков. А дизельный мотор был компактным, располагался вместе с топливным баком всего на нескольких квадратных метрах. Для его эксплуатации было достаточно одного механика. Постепенно дизельная машина вытеснила паровую и стала востребованной на всех судах морского и речного класса. Возникла потребность в серийном производстве, которое было вскоре налажено предприимчивыми современниками Рудольфа Дизеля с его непосредственным участием.
Поршни дизельного мотора имеют на верхней рабочей части углубление, которое способствует возникновению турбулентности в камере сгорания. Для работы двигателя необходимо одно условие – горючая смесь должна быть горячей. В процессе работы уже запущенного мотора нагрев происходит сам по себе. А для запуска агрегата даже в теплое время приходится нагревать систему. Для этого в каждом дизельном моторе встроены специальные свечи накаливания.
Универсальный мотор TSI
Лауреат премии «Двигатель года» в 2006, 2007 и 2008-м. Самый совершенный мотор последнего времени. Двигатель TSI, описание которого может занять не одну страницу, это один из наиболее эффективных моторов современности. Принцип его работы обусловлен применением технологий двойного впрыска топлива и наличием компрессора, который обеспечивает доставку горючей смеси под давлением.
Двигатель TSI — это кладезь самых современных технологий, но агрегат нуждается в тщательном уходе. При обслуживании мотора следует использовать только качественные расходные материалы, а его эксплуатация предполагает своевременные регулировки. Самая ответственная часть мотора TSI — компрессор, оснащенный специальным редуктором, повышающим его обороты до 17 тысяч в минуту, что обеспечивает максимальное давление наддува.
Двигатель TSI, описание которого было бы неполным без упоминания этого существенного недостатка, в холодное время года очень медленно разогревается. Эксплуатировать машину с двигателем TSI в морозы невозможно, в салоне часами может стоять минусовая температура. А в теплое время года это экономичный низкооборотистый мотор с прекрасными характеристиками.
«Фольксваген», двигатели
Немецкий «народный автомобиль» с 2000 года выбрал для своих серийных моделей моторы, изготовленные по технологии TSI, а также FSI. Немецкий концерн является сегодня единственным в мире производителем, предлагающим моторы TSI и FSI в качестве основных практически для всех своих моделей. Описание двигателей «Фольксваген», в частности мотора TSI, уже было сделано выше. Характеристика обобщенная, но достаточно информативная.
Описание двигателя FSI лучше начать с его тяговых характеристик, которые варьируются в пределах 120-140 л. с. Мотор экономичный, обладающий высоким ресурсом. FSI (Fuel Stratified Injection) означает в переводе «послойный впрыск топлива».
Основное отличие двигателя FSI от других силовых установок заключается в двухконтурной системе низкого и высокого давления. Контур давления низкого включает в себя топливный бак, фильтр и топливный насос. Контур давления высокого отвечает непосредственно за впрыск топлива. Принцип работы мотора FSI основан на строго дозированной закачке горючего топливным насосом. Доза регулируется автоматически с помощью датчика низкого давления. От количества топлива зависит количество оборотов. Педаль акселератора уже в принципе не нужна, хотя она сохранена в машине.
Описание двигателя FSI Volkswagen можно дополнить его данными по экономичности и высокому КПД.
Моторы «Опель»
Немецкие производители автомобильной техники постоянно находятся в состоянии конкуренции между собой. Машины марки «Опель» считаются надежными и удобными. Популярность моделей с «молнией» на капоте подтверждается стабильно высокими продажами. Если покупатель собирается приобрести недорогую, простую в обслуживании машину, то он выбирает «Опель». Двигатели, описание которых включено в техническую документацию автомобиля, классифицируются по названию модели. Например, «Опель Корса» оснащается мотором Opel Corsa BC 1,2 16v Ecotec 3. На автомобиль Astra устанавливается мотор Opel z19DTH ASTRA III 16v 150k. Но, наряду с этим, есть ряд унифицированных силовых установок, которые могут устанавливаться вне зависимости от индекса и названия.
Завод в Тольятти
Описание двигателей ВАЗ сложности не представляет – их всего два типа. Моторы для заднеприводных автомобилей ВАЗ-2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106 и 2107 — это четырехцилиндровые агрегаты примерно одной мощности и компоновки. И двигатели для моделей переднеприводных ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 и их модификаций.
Все вазовские моторы достаточно надежны и неприхотливы в эксплуатации. Регулировки по опережению зажигания и зазоров клапанов вполне доступны для самого водителя, для этого только нужно знать схему и очередность действий. Двигатели высокооборотистые и приемистые. Ресурс не слишком большой, но капитальный ремонт с заменой поршневых колец и вкладышей, коренных и шатунных, не представляет проблемы.
Описание двигателей «Тойота»
Моторы известного японского производителя компактные, четырехцилиндровые, преимущественно поперечного расположения, с очень высокими характеристиками. Двигатели бензиновые инжекторные, работают по принципу прямого впрыска. Четыре клапана на один цилиндр позволяют довести процесс газораспределения до совершенства.
Экономичность двигателей марки «Тойота» широко известна, к тому же производитель славится беспрецедентно низким содержанием СО2 в выхлопе отработанных газов. Серийные моторы обозначаются набором заглавных латинских букв в комбинации с арабскими цифрами. Никаких названий не добавляется.
Ресурс двигателей «Тойота» доходит до 300 тысяч километров, да и тогда еще не нужен капитальный ремонт, достаточно высвободить залегшие поршневые кольца и промыть систему охлаждения. После небольшой профилактики мотор успешно продолжает работу.
Силовая установка BMW
Линейка двигателей немецкого концерна «Бавария Мотор Верке» намного обширнее, чем у японских производителей. В активе BMW — рядные четырех- и шестицилиндровые моторы, V-образные «восьмерки» и «десятки», присутствуют также двенадцатицилиндровые, особо мощные двигатели. В большинстве своем двигатели BMW производятся в формате DOHC и SOHC.
Фирменные моторы неоднократно становились призерами в конкурсе «Двигатель года», например марка S85B50 получила 11 призов в период с 2005 по 2008 год.
Двигатели «БМВ», описание которых затруднительно по причине огромного количества модификаций, можно охарактеризовать как супернадежные, великолепно сбалансированные агрегаты.
Двигатели Заволжского моторного завода
Линейка силовых агрегатов, выпускаемых ЗМЗ в городе Заволжье, выглядит достаточно скромно. Завод выпускает всего несколько модификаций средней мощности. Но при этом стоит отметить внушительное количество производимой продукции. Двигатель марки «ЗМЗ-406» выпущен уже серией в полтора миллиона экземпляров. Мотор устанавливается на автомобили «ГАЗ» Горьковского завода. В их числе «Газель», «Волга-3110» и «Волга-3102».
Что собой представляет двигатель 406? Описание приведено ниже.
Мотор выпускается с инжектором под обозначением 406-2.10 и работает на бензине АИ-92. Карбюраторная версия 406-1 рассчитана на бензин с октановым числом 76. Еще один карбюраторный двигатель, 406-3, работает на высокооктановом топливе, бензине АИ-95. Все моторы серии 406 оснащаются электроникой BOSCH и двумя катушками зажигания.
Ремонт двигателя внутреннего сгорания
Конструкция автомобильного мотора предполагает периодическую профилактику отдельных узлов либо капитальный ремонт всего агрегата в целом. Двигатель состоит из блока цилиндров, коленвала, шатунов, поршней с компрессионными и маслосъемными кольцами, головки блока с газораспределительным механизмом, включающим в себя распредвал с цепным приводом и клапанами.
При износе отдельных узлов или всего мотора в целом производится замена негодных деталей. Этот процесс и называется «ремонт двигателя». Описание действий по восстановлению мотора приводится в специальной литературе, с подробными инструкциями. Мелкий ремонт можно сделать своими силами, а более сложный, требующий специального оборудования, лучше провести в техническом центре.
При капитальном ремонте двигателя внутреннего сгорания необходимо сначала определить степень износа деталей. Для этого нужна диагностика. Как правило, при снижении давления масла требуется замена коренных вкладышей коленчатого вала и вкладышей шатунных. Если изношены шейки коленчатого вала, их следует расточить под ремонтный размер и установить соответствующие вкладыши. В том случае, если изношено зеркало цилиндров, в блок запресовываются новые гильзы или старые растачиваются под ремонтный размер с последующей установкой новых поршней и новых колец. При незначительной выработке достаточно просто поменять кольца, и компрессия восстановится. То же самое можно сказать об уже упомянутых вкладышах. Если выработка шеек коленчатого вала незначительна, то можно заменить только вкладыши и не делать расточку. В этом случае давление масла нормализуется, и обновленный двигатель будет готов к работе.
