Бензиновые моторы с непосредственным впрыском топлива автолюбители и специалисты оценивают по-разному: одни считают их примером технологического совершенства, другие бояться как огня и готовы отказаться от них ещё на стадии выбора автомобиля. Разбираемся в особенностях конструкции и выясняем, за что стоит любить и ненавидеть непосредственный впрыск.
В чём отличие схемы с непосредственным впрыском
Бензиновые двигатели внутреннего сгорания с непосредственным впрыском начали массово поступать на отечественный рынок в начале 2000-х годов и к настоящему моменту стали непременным атрибутом любого более-менее современного автомобиля среднего или высшего ценового сегмента. Иными словами, они давно являются данностью и останутся таковой до момента перехода человечества на принципиально иные средства передвижения, коими сейчас большинству экспертов видятся электрокары.
Основным отличием от традиционной системы распределённого впрыска схемы с непосредственным впрыском является то, что бензин в ней подаётся не во впускной коллектор, а прямиком в цилиндры. Таким образом, в камеры сгорания поступает не готовая топливовоздушная смесь, а «живое» топливо, при этом смесеобразование производится в самом моторе.
Зачем это нужно
Вопросом создания систем непосредственного впрыска инженеры озаботились ещё во второй половине XIX века, однако довести до массового серийного производства смогли относительно недавно. Первыми на рынок поступили моторы семейства Mitsubishi GDI, а следом подтянулись и все другие всемирно известные бренды — Volkswagen, GM, Toyota, Mercedes, BMW, Ford, Peugeot/Citroen, Renault, Mazda и даже корейский Hyundai.
Хитрость в том, что схема с непосредственным распределённым впрыском позволяет чрезвычайно тонко и точно управлять процессом смесеобразования и заставлять бензиновый двигатель работать на невероятно бедной топливовоздушной смеси. Если обычные моторы, как правило, функционируют при соотношении бензина к воздуху в пропорции 1:14, то моторы с непосредственным впрыском в некоторых режимах выходят на 1:20 и даже 1:40. Нетрудно догадаться, что это позволяет им сжигать гораздо меньше топлива. При этом настройка процессов смесеобразования в реальном времени и применение сразу нескольких режимов работы повышает мощностные и динамические показатели и улучшает экологичность силового агрегата.
Производители таких движков приводят весьма красноречивые данные: расход топлива снижается в среднем на 20-25%, а тяга и мощность повышаются на 10-15%. И всё это при небольшом литраже, применении систем рециркуляции и дожигания выхлопа, соответствии самым строгим экологическим нормам и возможности использования на ДВС многоступенчатого наддува. Словом, не моторы — сказка!
Технические хитрости
И всё бы ничего, да применение схем непосредственного впрыска тянет за собой невероятно высокие требования не только к конструкции силового агрегата, но также к топливному насосу и качеству горючего, а также смазочным материалам, форсункам и электрике, большинству других жизненно важных узлов и агрегатов автомобиля.
Добиться образования правильной смеси при непосредственном впрыске чрезвычайно сложно. Для этого «мозги» машины снабжаются сразу несколькими программами управления с разным циклом работы и ворохом высокоточных датчиков. А за распыл топлива отвечают специальные вихревые форсунки, работающие при сверхвысоком давлении, для создания которого, в свою очередь, автомобиль оснащается высокопроизводительными топливными насосами, аналогичными тем, что используются в дизельных схемах (если обычные насосы развивают порядка 3-4 атм, то эти обеспечивают 50-130). Разумеется, компоненты таких систем должны быть невероятно технологичными и качественными, рассчитанными на длительный срок службы. Именно соблюдение этих условий позволяет более эффективно распылять топливо, лучше перемешивать его с воздухом и грамотнее распоряжается готовой смесью на разных режимах работы двигателя.
Будучи ненагруженным (к примеру, в режиме холостого хода), двигатель с непосредственным впрыском функционирует в режиме послойного смесеобразования — смесь максимально обедняется, но остаётся достаточно качественной и пригодной для работы. В этом режиме дроссельная заслонка открыта широко, а впускные заслонки находятся в закрытом состоянии. Горючее впрыскивается ближе к концу такта сжатия в область свечи зажигания, где завихряется и легко воспламеняется. Гомогенное смесеобразование позволяет получить мощностную смесь, необходимую при равномерных нагрузках на двигатель и на переходных режимах. При максимальных нагрузках открыты как дроссельная заслонка, так и впускные каналы, а горючее впрыскивается ещё на такте впуска. Одновременно, по возможности, дожигаются и выхлопные газы, что повышает экологические показатели без ущерба для мотора.
Всё это требует доработки геометрии камеры сгорания, повышения степени сжатия до 1:12-14, применения более сложного и дорогого катализатора, высокопроизводительных форсунок с мощными соленоидами, а также высокопроизводительного мультирежимного топливного насоса.
Плюсы и минусы
Главным минусом систем непосредственного впрыска является общее снижение надёжности: даже при незначительных сбоях и поломках какого-либо компонента такой движок начинает «капризничать» — глохнуть, чихать, не выходить на полную мощность, зажигать пиктограмму на приборной панели и всячески намекать владельцу на проблемы.
Вторым не менее важным недочётом является стоимость такого агрегата — это технически сложное устройство, требующее повышенного внимания и контроля ко всем системам, включая систему питания, зажигания, выпуска и электронику.
Чувствительность к качеству топлива — ещё один жирный минус, с которым готов мириться далеко не каждый автовладелец. Купив машину с системой непосредственного впрыска, вы гарантированно начнёте чрезвычайно тщательно подходить к выбору заправок: заливаться дешёвой горючкой, увы, уже не получится. И дело даже не в том, что таким моторам нужно особое октановое число — некоторые из них давно научились работать даже на 92-м бензине или спирте, — а в содержании в некачественном бензине соединений серы, фосфора, железа и прочих примесей, мешающих нормальной работе ДВС.
Наконец, отпугнуть от покупки машины с таким движком может и высокая стоимость запасных частей и обслуживания. Дешёвыми высокотехнологичные запчасти к ним не бывают, при этом требования к маслам, фильтрам и прочим «расходникам» также повышаются.
Но всё это меркнет на фоне плюсов:
Именно моторы с непосредственным впрыском являются наиболее технологичными, экономичными, лёгкими и тяговитыми. Они идеально подходят для эксплуатации в загруженных мегаполисах (именно в пробочных режимах ДВС с непосредственным впрыском наиболее экономичны), вдобавок они позволяют увеличивать интервал замены масла и обладают увеличенным сроком службы из-за уменьшения нагара (это достигается программно максимально эффективным сжиганием топливовоздушной смеси). Однако всего этого удаётся добиться только при чрезвычайно внимательном отношении к автомобилю и грамотном его обслуживании.
Источник
mashinika.ru
Дизельные автомобили на наших дорогах – отнюдь не редкость. В странах Западной Европы их и вовсе большинство. Дизельные ДВС имеют ряд преимуществ перед бензиновыми. Но в то же время есть некоторые недостатки. Что собой представляет данный мотор, каковы устройство дизеля и принцип работы? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.
Данный двигатель имеет такое же устройство, как и бензиновый. Так, здесь присутствует:
Главным отличием дизеля от бензина является топливная система. Если на последнем подача горючего осуществляется благодаря механическому или погружному насосу, то в дизеле применен ТНВД. Имеются также форсунки, а свечи зажигания отсутствуют.
Нужно также сказать, что нагрузка на рабочие элементы дизельного ДВС выше. Поэтому все его комплектующие являются усиленными.
Обратите внимание, что современные дизельные моторы могут укомплектовываться свечами накаливания. Некоторые путают их со свечами зажигания, но это совсем разные вещи. В дизельных автомобилях они применяются для нагрева холодного воздуха в цилиндрах. Так, осуществляется более легкий запуск ДВС в зимнее время.
Сама система впрыска на современных дизелях является прямой. На старых моторах воспламенение происходило в специальной предкамере. Последняя являет собой небольшую полость над основной камерой сгорания с несколькими отверстиями, через которые попадает кислород.
Среди особенностей данного силового агрегата стоит отметить степень сжатия. Они в два раза выше, нежели у бензинового мотора. Ввиду этого дизель имеет особую конструкцию поршней. Днище их определяется типом камеры сгорания. Само днище поршня находится выше относительно верхней плоскости блока цилиндров в ВМТ.
Еще один момент – это способ зажигания. Как мы уже сказали ранее, здесь нет привычных свечей. Но как же воспламеняется топливо? Рабочая смесь зажигается от высокой температуры в камере, которая достигается после сжатия поршнем воздуха.
Насос высокого давления принимает топливо, которое нагнетается подкачивающим насосом низкого давления из бака. В определенной последовательности ТНВД нагнетает порцию топлива в магистраль форсунки для каждого цилиндра. Эти форсунки могут открываться только при воздействии большого давления в магистрали. При снижении его форсунки закрываются.
Рассмотрим принцип работы дизельного двигателя. Его суть работы заключается в компрессионном воспламенении горючего в камере при смешивании с разогретым воздухом.
Сама подача смеси выполняется раздельно. Так, сперва нагнетается воздух в цилиндр. Далее поршень начинает двигаться вверх и в положении ВМТ происходит впрыскивание топлива посредством форсунки. В процессе сжатия воздух разогревается до высоких температур (порядка 800 градусов Цельсия). А топливо поступает под давлением в 30 МПа.
Далее происходит самовоспламенение смеси. Это приводит к опусканию поршня вниз. Так, производится рабочий ход – энергия передается на коленчатый вал, а также маховик. После рабочего такта продукты горения выходят посредством выпускных окон при помощи продувки. Затем газы через глушитель попадают в атмосферу. Но на современных моторах газы могут проходить повторную циркуляцию. Принцип работы ЕГР на дизеле мы рассмотрим немного позже.
Таким образом, цикл работы включает в себя четыре такта. Это впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Именно такой принцип работы у четырехтактного дизеля. Нужно сказать, что от правильности его действия зависит расход топлива. Так, в нормальном состоянии применяется бедная смесь, что позволяет существенно экономить на расходе.
Существует два типа ТНВД:
Первый тип включает в себя отдельные секции. Их столько, сколько и цилиндров у двигателя. Каждая секция имеет гильзу со входящим плунжером. Последний действует благодаря кулачковому валу, что вращается от коленвала двигателя. Располагаются секции в ряд. Но сейчас такой тип ТНВД не применяется производителями, поскольку такая топливная система не соответствует требованиями по шумности и экологичности.
Теперь о распределительных. Такие насосы вырабатывают гораздо большее давление и соответствуют всем современным требованиям. Нужное давление поддерживается в зависимости от текущего режима работы ДВС. В конструкции такого насоса есть один плунжер-распределитель. Он выполняет поступательные движения для подачи топлива и вращательные для распределения его по форсункам каждого из цилиндров.
Среди преимуществ таких насосов стоит выделить небольшие габаритные размеры, низкий уровень шума, а также стабильную работу на высоких оборотах двигателя. В то же время такой дизельный двигатель привередлив к качеству горючего. Все детали в насосе смазываются топливом, а зазоры – критически малы. Малейшее загрязнение провоцирует нестабильную работу двигателя и может повлечь за собой ремонт топливной аппаратуры.
Более десяти лет назад автопроизводители стали выпускать автомобили с системой «Коммон Рейл». Что это такое? Это непосредственный впрыск топлива под высоким давлением. Данная система обеспечивает прирост крутящего момента и мощности, а также неплохую топливную экономичность.
Рассмотрим принцип работы системы впрыска дизеля "Коммон Рейл". Принцип основан на подаче горючего к форсункам от рампы. Давление в ней поддерживается независимо от частоты вращения коленчатого вала. Впрыск топлива осуществляется форсунками по команде контроллера EDC. В него встроены специальные магнитные соленоиды. Контроллер действует благодаря управляющим сигналам от электронного блока управления.
Среди особенностей системы впрыска стоит отметить аккумуляторный узел. Он включает в себя:
Так, блок управления по заданному алгоритму передает сигнал на соленоиды. А далее форсунка впрыскивает топливо в камеру. Такая схема позволяет добиться высокой точности управления процессом сгорания. Что касается давления, оно может доходить до 2,5 атмосферы, что весьма серьезно. Так, топливо сгорает с максимальной отдачей. Это и позволяет увеличить крутящий момент двигателя. А благодаря точной дозировке уменьшается расход топлива и снижается токсичность газов.
Данная система используется на всех дизельных автомобилях, которые отвечают требованиям Евро-4. Она также называется ЕГР. Так, данная система выполняет отвод определенного количества выхлопных газов от коллектора перед турбиной и передает их в канал перед впускным коллектором.
Система представляет собой специальный клапан и несколько патрубков для отвода газов. Первый выполняет перепускание выхлопа и отличается электрическим приводом. На некоторых двигателях клапан ЕГР имеет пневматический привод.
Рассмотрим принцип работы клапана ЕГР на дизеле. Он основан на вакууме, что производится специальным вакуумным насосом. Уровень разряжения регулируется специальным электромагнитным клапаном.
Принцип работы дизельной системы рециркуляции простой. Так, электронный блок управления получает данные от датчиков и оценивает ситуацию о работе ДВС на всех режимах. Далее производится открытие либо закрытие клапана для подачи выхлопных газов в коллектор. Это приводит к снижению концентрации кислорода и уменьшению скорости сгорания смеси в камере. В итоге снижается температура сгорания и уменьшается образование вредных оксидов. Так, система позволяет снизить токсичность газов даже при работе ДВС на обедненной смеси.
Рассмотрим преимущества данных двигателей. Первый и самый главный плюс – это экономичность. Так как у дизеля принцип работы немного иной (действует на бедной смеси), то ДВС может потреблять в полтора раза меньше топлива, нежели бензиновый, при таком же объеме.
При этом мотор выдает неплохой крутящий момент, что немаловажно при разгоне. Еще один плюс в том, что полка крутящего момента достаточно широкая. Тяга доступна буквально с холостых оборотов. Бензиновые же приходится порой раскручивать до пяти тысяч.
Так как принцип работы дизеля основан на самовоспламенении смеси, такие двигателя трудно запускать в мороз. Да, для этого придумали специальные свечи накаливания. Но опять же, они есть не на всех моторах, да и с ними иногда бывают проблемы.
Один из самых серьезных минусов – это стоимость обслуживания. Самая дорогая часть – это топливная аппаратура. Если она приходит в негодность, стоит готовиться к серьезным капиталовложениям. Самостоятельно отремонтировать форсунки или топливный насос очень сложно. Для этого нужны навыки и специализированное оборудование.
Среди прочих минусов стоит отметить повышенную шумность. Каким бы технологичным ни был дизельный мотор, все равно он будет громче работать, нежели бензин. Это одна из основных причин, почему так долго производители легковых авто не переходили на дизельные моторы.
Еще один недостаток – это высокие требования к топливу и к расходным материалам. Если говорить о современных дизелях, в которых ТНВД смазывается самим горючим, качество его должно быть на уровне. То же самое касается и масла. Заливать рекомендуется только синтетику, а менять – каждые 10 тысяч километров.
Итак, мы выяснили, какой имеет дизель принцип работы и в чем его особенности. Как видите, при своих достоинствах данный мотор не лишен ряда недостатков. Но стоит ли приобретать дизельный автомобиль взамен бензинового? Как показывает практика, покупка оправдана, учитывая то, что многие траты компенсируются мизерным расходом топлива.
fb.ru
Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга не только по виду потребляемого топлива, но также и по конструктивным особенностям. Например, велико разнообразие по расположению цилиндров. Каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны. В данном случае будут рассмотрены плюсы и минусы оппозитного двигателя.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое атмосферный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и главных отличиях атмосферных ДВС от аналогов с турбонаддувом.В поршневых двигателях внутреннего сгорания (а бывают еще и роторные) размещение цилиндров может быть разным по отношению друг к другу: под острым углом, в один ряд, звездообразно и так далее. В случае с оппозитным ДВС цилиндры находятся в одной плоскости и размещены один напротив другого под углом 180 градусов. В отличие от многих рядных моторов, оппозитный агрегат зачастую имеет два распределительных вала, а также вертикальное распределение газораспределительного механизма. Существует несколько типов оппозитных двигателей. Среди них наиболее известны:
Разработкой силовых агрегатов активно занималась многие компании. Например, Volkswagen уделял внимание данному типу агрегатов с середины 30-х годов прошлого столетия. Это были не просто эксперименты, а стремление разработать собственный оппозитный мотор, снизить уровень вибраций, которые возникают во время работы традиционного V-образного или рядного двигателя и т.д. Кстати, свою разработку инженеры Volkswagen применили и в легендарном автомобиле Volkswagen Beetle. А с 60-х годов оппозитные двигатели стали активно использоваться японской компанией Subaru, которая занималась разработками параллельно с немцами.
По большому счету, работа оппозитного двигателя не отличается от принципа действия агрегатов других конструкций. Однако подобное расположение цилиндров имеет свои определенные преимущества, а также и недостатки.
Вот, пожалуй, и все существенные преимущества оппозитников. Теперь нужно рассмотреть и недостатки, которых, к сожалению, несколько больше.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, турбина или компрессор. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции различных нагнетателей, а также о преимуществах и недостатках подобных способов повышения мощности мотора без увеличения физического рабочего объема двигателя.Прежде всего, стоит указать высокую стоимость обслуживания и практически полную невозможность выполнить ремонт в домашних условиях. Даже простая замена свечей зажигания требует наличия специального оборудования. При этом в сторонних автосервисах сложно найти специалиста достаточно высокой квалификации для ремонта оппозитного двигателя. Кстати, здесь будет также уместным выделить огромное количество модификаций агрегатов даже в пределах одной марки. Этим «грешит», например, бренд Субару, который сегодня является основным производителем моторов данного типа. Само собой, такая позиция усложняет ремонт, так как возможность взаимозаменить детали сводится к минимуму.
Стоимость нового автомобиля с оппозитным двигателем может оказаться заметно выше стоимости машины такой же комплектации, но с более традиционным типом ДВС. А все дело в затратах на производство самого оппозитника. Определенную роль играет и дороговизна запчастей, которая напрямую связана с указанными выше причинами.
Добавим еще пару слов о специальном оборудовании. Например, автовладельцы со стажем и опытом знают, что шейки коленвала время от времени приходится шлифовать. Операция эта проводится на станке и не очень дорого стоит применительно к обычному ДВС. Но только если речь не идет об оппозитниках. Например, на субаровских авто шейки очень узкие и шлифовать их нужно на специальных станках.
Также отметим, что в оппозитных моторах быстрее засоряется картер двигателя по сравнению с V-образными или рядными конструкциями. Оппозитному двигателю присущ большой расход моторного масла, что обуславливается конструкцией силовой установки данного типа. А в случае, когда установлена турбина, масла расходуется еще больше.
При желании можно найти еще минусы оппозитного двигателя и продолжить приведенный выше список, особенно если рассматривать конкретный мотор на той или иной модели авто.
Однако в общем такая конструкция силовой установки все равно неплохо прижилась на гражданских авто, машинах спортивного типа и в авиации. Напоследок добавим, что «субаровские» моторы повсеместно и широко используются. Это является наглядным примером определенного успеха оппозитного двигателя на фоне других конкурентов, которые также не лишены определенных недостатков.
krutimotor.ru
После создания первого ДВС почти сразу возникли вопросы по его усовершенствованию и повышению мощности. Первый двигатель был одноцилиндровым, и сразу напрашивалось самое простое решение, позволяющее повысить его мощность – увеличить число цилиндров. Но следующие шаги в развитии ДВС были не такими очевидными, так как эти несколько цилиндров можно расположить по-разному – вертикально в ряд друг за другом, под углом или горизонтально. Вот такой последний вариант и получил название оппозитный двигатель, т.е. двигатель, цилиндры которого располагаются горизонтально, напротив (оппозитно) друг друга.
Однако даже подобное простое техническое решение – расположить горизонтально друг напротив друга цилиндры двигателя может быть реализовано несколькими вариантами. Когда работает такой оппозитный двигатель, его поршни могут двигаться разными способами.
Во время работы подобного мотора поршни всегда находятся друг относительно друга на расстоянии, и каждый работает в своем цилиндре – если один располагается на максимальном удалении от оси двигателя, то значит и другой, соседний, занимает аналогичное положение. Такой порядок работы напоминает движения боксера, поэтому он получил название «боксер». Очень часто использует подобные оппозитные двигатели Субару. Описанный двигатель показан на фотографии ниже
Другой принцип построения реализует оппозитный двигатель по типу OPOC. На сегодняшний день они начинают вновь развиваться благодаря инвестициям небезызвестного Била Гейтса. Устройство такого двигателя показано на рисунке ниже.
Этот оппозитный двигатель – двухтактный. На рисунке хорошо видно, что в цилиндре находится по два поршня, и закреплены они на одном коленчатом валу (на рисунке они обозначены как красный и синий). Красный обеспечивает впуск смеси, а синий – выпуск продуктов сгорания. Из конструкции подобного оппозитного двигателя исчезла головка блока цилиндров и механизм привода клапанов. Кроме того, достоинством такого оппозитника является то, что поршни работают на один коленвал.
Все это существенно снизило массу оппозитного двигателя и значительно расширило сферу его использования. Другой особенностью является то, что он может быть как дизельный, так и бензиновый. Необходимо обязательно уточнить, что как всякий двухтактный двигатель, он нуждается в продувке цилиндров. Для этого задействован электромотор с питанием от внешнего источника. Когда оппозитный двигатель выходит на режим, электродвигатель отключается, а устройство подачи воздуха превращается в турбонаддув.
Рассматривая конструкцию такого оппозитного мотора, необходимо отметить его плюсы: повышение эффективности, обеспечиваемое тем, что расширяющиеся газы давят на два поршня, а не на стенку камеры сгорания, а также повышенное усилие на валу. Кроме того, каждый поршень проходит меньшее расстояние, что снижает силу трения и, соответственно, потери.
Рассматривая другие плюсы, которые обещает подобный оппозитный двигатель, стоит отметить — компания-изготовитель сообщает, что когда он используется как дизельный, то:
Однако стоит учитывать, что подобный оппозитный силовой агрегат еще достаточно сырой, а значит, отмеченные преимущества отражают в большей степени ожидания его разработчиков.
Да, был такой двигатель, это 5ТДФ, разработанный для танков Т-64, а также последующих Т-72 и других. Тогда он обеспечивал необходимую мощность при заданных габаритах. Подобный оппозитный двигатель и его устройство показаны на рисунке ниже
Как видно из рисунка, поршни у него расположены в одном цилиндре и движутся встречно, но работают каждый на собственный коленвал. При минимальном расстоянии между поршнями между ними образуется камера сгорания, где происходит воспламенение топлива. Существует оппозитный двигатель как бензиновый, так и дизельный. По аналогии с OPOC, для подачи воздуха в цилиндры, а также удаления отработанных газов, используется турбонаддув.
Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, обеспечить мощность и компактность силовой установки. Так, подобный дизельный оппозитный силовой агрегат при двух тысячах оборотов, объеме тринадцать и шесть десятых литра выдавал семьсот лошадиных сил, при этом занимая минимум места.
Надо отметить, что в истории автомобиля многие производители в разное время использовали оппозитный двигатель, пытаясь реализовать предоставляемые им преимущества. Однако в настоящий момент чаще других SUBARU применяет подобные моторы на своих автомобилях.
Сразу надо отметить, что именно устройство оппозитного силового агрегата обеспечивает его преимущества при установке на машине:
Однако не бывает всегда все хорошо, есть минусы и недостатки и у оппозитника. Из них стоит отметить:
Несмотря на отмеченные минусы и недостатки, на ряд автомобилей (уже упомянутая SUBARU и некоторые модели Porshe), ставятся оппозитные силовые агрегаты. Надо думать, что производители достаточно точно взвешивают их достоинства и недостатки и осознанно идут на применение такого мотора.
Для ДВС расположение цилиндров горизонтально является лишь одним из возможных вариантов построения, но тем не менее, и в этом случае получаемый оппозитный двигатель отличается большими возможностями и значительными перспективами по использованию в автомобиле.
znanieavto.ru
Оппозитный двигатель — это видоизменённый агрегат с отличной от обычного рядного мотора структурой. Его поршни находятся под развёрнутым углом, поэтому пары движутся навстречу и обратно. Соседняя же пара, расположенная по оси плоскости мотора, движется идентично, но с небольшим временным интервалом, обеспечивая такт работы двигателя. Движения поршней внутри мотора отдалённо напоминает боксёрский поединок, поэтому такой тип двигателя внутреннего сгорания называют боксёром.
Исходя из конструкции агрегата, каждый поршень устанавливается на предназначенную для него шейку коленвала. Количество цилиндров обязательно чётное, оно составляет от 2 и до 12. Самыми распространёнными двигателями для автомобилей являют моторы с четырьмя и шестью цилиндрами.
В целом принцип работы этого типа агрегата похож на обычный рядный мотор. Отличие заключается в том, что поршни в нём ходят горизонтально, а не вверх-вниз, что обусловлено горизонтальным расположением цилиндров. Эти типы моторов характеризует наличие двух головок блока цилиндров, расположенных горизонтально, по обеим сторонам.
По дорогам ездит довольно много моделей автомобилей, имеющих под капотом оппозитный двигатель. Но ведущих фирм, которые занимаются внедрением и разработками этих агрегатов, всего две, а именно Субару и Порше. Хотя ранее эти агрегаты устанавливались на такие марки машин, как Хонда, Феррари, Шевроле, Альфа Ромео и ещё множество других.
Один из классических автомобилей с оппозитным двигателем — Alfa Romeo 33 Модели от производителя Porsche, такие как Cayman и 911, оснащены шестицилиндровыми двигателями, а варианты более спортивного класса укомплектованы восьми- и даже двенадцатицилиндровыми форсированными движками.
Большинство опытных автовладельцев говорят, что двух- и четырёхцилиндровые оппозитные моторы практически ничем не отличаются от своих рядных собратьев, но чем больше количество цилиндров, тем явственнее различие.
Первым серийным дизельным оппозитным двигателем был мотор, выпущенный концерном Subaru в 2008 году. Это была четырёхцилиндровая установка объёмом 2 литра и мощностью 150 лошадей. Этот мотор получил систему контроля подачи топлива Common Rail.
В советские времена на танках стоял один из видов современного оппозитного двигателя, имеющий сходный принцип работы, но совершенно ему противоположный конструктивно. Он содержал по 2 поршня на один цилиндр, которые работали, двигаясь навстречу друг к другу. В момент, когда расстояние между поршнями было минимальным, в получавшуюся между ними камеру сгорания попадало топливо. То есть если у современного двигателя один коленвал и 2 головки блока, с ходом поршней друг от друга, то у советского 5ТДФ было 2 коленвала и 1 головка с поршнями, движущимися навстречу. Также особенностью является двухтактный режим работы этого агрегата и его универсальность в плане применяемого топлива. Изначально это был дизельный тип двигателя, но он успешно мог работать на бензине, керосине, авиационном топливе, даже на мазуте. На последнем, правда, не очень долго. Такая универсальность была обусловлена наличием довольно высокой степени сжатия в цилиндрах.
После того как выпуск танков Т-64 был прекращён, от двигателя отказались в пользу V-образных конфигураций, сочтя оппозитный мотор ресурсоёмким и недостаточно удобным для дальнейшего использования.
Сама же идея разработки оппозитного двигателя — это заслуга далеко не Субару, как думают многие. Такие агрегаты ставились на автобусы Икарус, на довольно большое количество мотоциклов (начиная с отечественных Днепров и Уралов, заканчивая BMW R1200GS, а также ему подобных). Естественно, как любые разработки, оппозитный двигатель имеет свои плюсы и минусы.
BMW R1200GS К основным плюсам можно отнести следующие качества:
Естественно, у агрегатов подобной конструкции есть довольно серьёзные недостатки, от которых ещё не избавились разработчики.
Владельцы авто с оппозитными моторами должны следить за уровнем масла Ознакомившись с тем, как работает оппозитный двигатель, можно сделать вывод, что практически все недостатки такого типа двигателей можно отнести к финансовой части, однако для многих автовладельцев это довольно серьёзный фактор, учитываемый при покупке автомобиля.
Представители компании Субару считают, что возвращение к стандартным типам двигателей было бы для них огромным шагом назад, поэтому они не собираются менять оппозитные моторы на другие модели. По их словам, на уровень продаж не влияет ни цена обслуживания, ни цена непосредственно самих автомобилей.
Оппозитные двигатели были разработаны, для того чтобы сэкономить место под капотом. В результате агрегат получился ниже, короче, но значительно шире. То есть из вертикальной плоскости его перевели в горизонтальную. То есть, по сути, ничего не изменилось, кроме возросшей цены, а также сложности обслуживания. А что касается форсированных моделей с одной или несколькими турбинами, то срок их службы составляет от сотни тысяч километров до нескольких сотен, а никак не миллиона. То же самое касается и расхода топлива — он приблизительно на треть выше, чем у аналогичного по мощности стандартного мотора.
Учитывая все преимущества и недостатки настоящего типа двигателей, сложно их назвать каким-либо техническим прорывом в плане автомобилестроения, однако у этих моторов также есть свои фанаты. Вы с нами согласны?
carextra.ru
Как в свое время V-образный мотор «эволюционировал» от рядного, так и оппозитная силовая установка стала своеобразным технологическим усовершенствованием V-образного двигателя внутреннего сгорания.
В середине 1930-х годов инженеры марки Volkswagen проводили собственные разработки силовых установок, модернизируя как рядные, так и V-образные моторы. В результате одной из таких операций инженеры «разложили» цилиндры V-образного двигателя под углом 180 градусов, получив первый в мире оппозитный двигатель. Особенность конструкции такого мотора заключается в том, что его цилиндры и поршни располагаются оппозитно (с английского «opposite» — противоположный), то есть друг напротив друга в горизонтальной плоскости.
Оппозитный двигатель При этом, у такого двигателя в конструкции применены по два распределительных вала с каждой стороны. Еще одной особенностью конструкции такого мотора является вертикальное размещение газораспределительных механизмов. Сконструировав подобный двигатель, инженерам Volkswagen удалось решить несколько проблем, присущих V-образным моторам, главная из которых – несбалансированность, порождающая вибрации, которые от силовой установки передаются на кузов и делают езду на автомобиле некомфортной. Эти моторы с 1938 года устанавливались на культовую модель городского хэтчбека Volkswagen Beetle. А с середины 1960-х годов ставку на оппозитные моторы сделала японская компания Subaru.
Volkswagen Beetle ’1968–72 Преимущества
Оппозитный двигатель ввиду горизонтального расположения цилиндров получил сбалансированную работу за счет того, что работающие друг от друга поршни являются своеобразным противовесом и создают такой необходимый для корректной работы мотора баланс. По оценкам специалистов, лучше оппозитного двигателя уравновешен только рядный шестицилиндровый мотор.
Еще одно преимущество, которое дает оппозитное расположение цилиндров – низкий центр тяжести, что особо ценится для спортивных машин, которым важна такая характеристика, как устойчивость при прохождении поворотов на скорости. Из-за своего горизонтального расположения мотор как бы «распластан» в подкапотном пространстве, благодаря чему крены автомобиля существенно уменьшаются.
Несомненным плюсом оппозитного двигателя является его ресурс прочности: некоторые двигатели подобного типа эксплуатировались до нескольких сотен тысяч километров до капитального ремонта.
Недостатки
Наряду с указанными выше преимуществами, есть у оппозитных двигателей и свои недостатки. Связаны они с особенностью конструкции мотора и касаются дорогого обслуживания и ремонта «оппозитника». Если в том же рядном или V-образном двигателе автовладелец может поменять свечи зажигания самостоятельно, то проделать эту операцию на оппозитном моторе практически невозможно – для этого потребуется применить специальное оборудование, которым располагают только СТО. Да и стоимость его производства сравнительно высока, что в конечном итоге сказывается на ценнике автомобиля.
SUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил. avtoexperts.ru
autofluids.ru
Средняя общеобразовательная школа №6
Реферат по физике на тему:
Двигатели внутреннего сгорания. Их преимущества и недостатки.
Ученика 8 «А» класса
Бутринова Александра
Учитель: Шульпина Таисия Владимировна
Содержание:
1. Введение ……………………………………………………………….. Стр.3
1.1.Цель работы
1.2.Задачи
2.Основная часть.
2.1.История создания двигателей внутреннего сгорания………………. Стр.4
2.2.Общее устройство двигателей внутреннего сгорания……………… Стр.7
2.2.1. Устройство двухтактного и четырехтактного двигателей
внутреннего сгорания;……………………………………….……………..Стр.15
2.3.Современные двигатели внутреннего сгорания.
2.3.1. Новые конструкторские решения, внедренные в двигатель внутреннего сгорания;……………………………………………………………………Стр. 21
2.3.2. Задачи, которые стоят перед конструкторами……………………Стр.22
2.4. Преимущество и недостатки над другими типами двигателям внутреннего сгорания ……………………………………………………..Стр.23
2.5. Применение двигателя внутреннего сгорания..…………………….Стр.25
3.Заключене ……………………………………………………………….Стр.26
4.Список литературы……………………………………………………..Стр.27
5. Приложения …………………………………………………………….Стр.28
1. Введение.
1.1. Цель работы :
Проанализировать открытие и достижения ученых по вопросу изобретения и применения двигателя внутреннего сгорания (Д.В.С.), рассказать о его преимуществах и недостатках.
1.2. Задачи:
1.Изучить нужную литературу и отработать материал
2.Провести теоретические исследования (Д.В.С.)
3.Выяснить какие из (Д.В.С.) лучше.
2.Основная часть.
2.1.История создания двигателя внутреннего сгорания.
Проект первого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) принадлежит известному изобретателю часового анкера Христиану Гюйгенсу и предложен ещё в XVII веке. Интересно, что в качестве топлива предполагалось использовать порох, а сама идея была подсказана артиллерийским орудием. Все попытки Дениса Папена построить машину на таком принципе, успехом не увенчались. Исторически первый работающий двигатель внутреннего сгорания запатентованный в 1859 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.(рис.№1)
Рис.1
У двигателя Ленуара низкий термический КПД, кроме того, по сравнению с другими поршневыми двигателями внутреннего сгорания у него была крайне низкая мощность, снимаемая с единицы рабочего объёма цилиндра.
Двигатель с 18-литровым цилиндром развивал мощность всего в 2 лошадиных силы. Эти недостатки были следствием того, что в двигателе Ленуара отсутствует сжатие топливной смеси перед зажиганием. Равномощный ему двигатель Отто (в цикле которого был предусмотрен специальный такт сжатия) весил в несколько раз меньше, и был гораздо более компактным.Даже очевидные преимущества двигателя Ленуара — относительно малый шум (следствие выхлопа практически при атмосферном давлении), и низкий уровень вибраций (следствие более равномерного распределения рабочих ходов по циклу), не помогли ему выдержать конкуренцию.
Однако в процессе эксплуатации двигателей выяснилось, что расход газа на лошадиную силу составляет 3 куб/м. в час в место предполагавшегося ориентировочно 0,5 куб/м. Коэффициент полезного действия двигателя Ленуара составлял всего-навсего 3,3%, тогда как паровые машины того времени достигали к. п. д. 10%.
В 1876 г. Отто и Ланген выставили на второй Парижской всемирной выставке новый двигатель мощностью в 0,5 л.с.(рис.№2)
Рис.2 Двигатель Отто
Несмотря на несовершенство конструкции этого двигателя, напоминающего первые пароатмосферные машины, он показал высокую по тому времени экономичность; расход газа состовлял,82 куб/м. на лошадиную силу в час и к.п.д. составил 14%. За 10 лет для мелкой промышленности было изготовлено около 10000 таких двигателей.
В 1878 г. Отто построил по идее Боуде-Роша четырёхтактный двигатель. Одновременно с использованием газа в качестве топлива стала разрабатываться идея использования паров бензина, газолина, лигроина в качестве материала для горючей смеси, а с 90-х годов и керосина. Расход горючего в этих двигателях составлял около 0,5 кг на лошадиную силу в час.
С того времени двигатели внутреннего сгорания (Д.В.С.) изменились по конструкции, по принципу работы, используемых материалов при изготовлении. Двигатели внутреннего сгорания стали мощнее, компактней, легче, но все же в ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.
2. 2. Общее устройство двигателя внутреннего сгорания.
В основе работы каждого Д.В.С. лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей. При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.
Д.В.С., используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:
Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы — стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 4). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 5).
Рис. 3. Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки: а — четырехцилиндровые; б — шестицилиндровые; в — двенадцатицилиндровые (α — угол развала)
Рис. 4. Поршень
Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз.
Так тепловая энергия превращается в механическую.
Рис. 5. Поршень с шатуном:
1 — шатун в сборе; 2 — крышка шатуна;3 — вкладыш шатуна; 4 — гайка болта; 5 — болт крышки шатуна; 6 — шатун; 7 — втулка шатуна; 8 — стопорные кольца; 9 — палец поршня; 10 — поршень; 11 — маслосъемное кольцо; 12, 13 — компрессионные кольца
Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 6).
Рис. 6 Коленчатый вал с маховиком:
1 — коленчатый вал; 2 — вкладыш шатунного подшипника; 3 — упорные полукольца; 4 — маховик; 5 — шайба болтов крепления маховика; 6 — вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников; 7 — вкладыш центрального (третьего) подшипника
В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.
Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз) (см. рис. 4).
Самое нижнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вниз и готов начать движение вверх) называют нижней мертвой точкой (НМТ) (см. рис.4).
Расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня.
Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ — это камера сгорания.
А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра. В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ. Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливовоздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных — 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.
Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах (используется чаще). При этом 1 л. с. равна примерно 0,735 кВт. Как мы уже говорили, работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующихся при сгорании в цилиндре топливовоздушной смеси.
В бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания (рис. 7), в дизельных — от сжатия.
Рис. 7 Свеча зажигания
При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно: в момент сгорания горючей смеси резко ускоряется, а все остальное время замедляется. Для повышения равномерности вращения на коленчатом валу, выходящем наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик (см. рис. 6). Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.
2.2.1. Устройство двухтактного и четырехтактного
двигателей внутреннего сгорания;
Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки (рис.8).
Рис.8 Двухтактный двигатель
В связи с тем, что в двухтактном двигателе, при равном количестве цилиндров и числе оборотов коленчатого вала, рабочие ходы происходят вдвое чаще, литровая мощность двухтактных двигателей выше, чем четырехтактных — теоретически в два раза, на практике в 1,5-1,7 раза, так как часть полезного хода поршня занимают процессы газообмена, а сам газообмен менее совершенный, чем у четырехтактных двигателей.
В отличие от четырехтактных двигателей, где вытеснение отработавших газов и всасывание свежей смеси осуществляется самим поршнем, в двухтактных двигателях газообмен выполняется за счет подачи в цилиндр рабочей смеси или воздуха (в дизелях) под давлением, создаваемым продувочным насосом, а сам процесс газообмена получил название — продувка. В процессе продувки, свежий воздух (смесь) вытесняет продукты сгорания из цилиндра в выпускные органы, занимая их место.
По способу организации движения потоков продувочного воздуха (смеси), различают двухтактные двигатели с контурной и прямоточной продувкой.
Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Этими тактами являются:
Второй такт — сжатие.
После того как топливовоздушная смесь, приготовленная карбюратором или инжектором, попала в цилиндр, смешалась с остатками отработавших газов и за ней закрылся впускной клапан, она становится рабочей. Теперь наступил момент, когда рабочая смесь заполнила цилиндр и деваться ей стало некуда: впускной и выпускной клапаны надежно закрыты. В этот момент поршень начинает движение снизу вверх (от НМТ к ВМТ) и пытается прижать рабочую смесь к головке цилиндра. Однако, как говорится, стереть в порошок эту смесь ему не удастся, поскольку преступить черту ВМТ поршень не может, а внутреннее пространство цилиндра проектируют так (и соответственно располагают коленчатый вал и подбирают размеры кривошипа), чтобы над поршнем, находящимся в ВМТ, всегда оставалось пусть не очень большое, но свободное пространство — камера сгорания. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 0,8–1,2 МПа, а температура достигает 450–500 °С. (рис.10)
Рис.10 Второй такт -сжатие
Третий такт — самый ответственный момент, когда тепловая энергия превращается в механическую. В начале третьего такта (а на самом деле в конце такта сжатия) горючая смесь воспламеняется с помощью искры свечи зажигания (рис.11)
Рис.11.Третий такт, рабочий ход.
Все четыре такта периодически повторяются в цилиндре двигателя, тем самым обеспечивая его непрерывную работу, и называются рабочим циклом.
2.3.Современные двигатели внутреннего сгорания.
2.3.1. Новые конструкторские решения, внедренные в двигатель внутреннего сгорания.
Со времен Ленуара по настоящие время двигатель внутреннего сгорания подвергся большим изменениям. Изменился их внешний вид, устройство, мощность. На протяжении многих лет конструкторы всего мира пытались повысить КПД двигателя внутреннего сгорания, при меньшей затрате топлива, добиться большей мощности. Первым шагом к этому послужило развитие промышленности, появление более точных станков для изготовления Д.В.С, оборудования, появились новые (легкие) металлы. Следующие шаги в моторостроение, зависели от принадлежности моторов. В автомобиле строения нужны были мощные, экономичные, компактные, легко обслуживаемые, выносливые двигатели. В кораблестроение, тракторостроении нужны бы ли тяговые, с большим запасом хода двигатели (в основном дизельные) В авиации мощные без отказные долговечные моторы .
Для достижения выше сказанных параметров использовались высоко-оборотистые и мало-оборотистые. В свою очередь на всех двигателях изменялись степени сжатия, объемы цилиндров, фазы газораспределения ,кол-во впускных и выпускных клапанов на один цилиндр, способы подачи смеси в цилиндр. Первые двигатели были с двумя клапанам, смесь подавалась через карбюратор, состоящий из воздушного диффузора дросильной заслонки и калиброванного топливного жиклёра. Карбюраторы быстро модернизировались, подстраиваясь под новые двигатели и их режимы работы . Главная задача карбюратора приготовление горючей смеси и подачи её в коллектор двигателя. Далее использовались другие приемы для увеличения мощности и экономичности двигателя внутреннего сгорания .
2.3.2. Задачи, которые стоят перед конструкторами.
Технический прогресс шагнул так далеко что двигатели внутреннего сгорания изменились практически до не узнаваемости. Степени сжатия в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания возросли до 15 кг/кв.см на бензиновых двигателях и до 29 кг/кв.см на дизельных. Число клапанов выросло до 6 на цилиндр, с малых объемов двигателя снимают мощности которые раньше выдавали двигатели больших объемов, например: с двигателя 1600 куб.см снимают мощность 120 л.с., а с двигателя 2400 куб.см. до 200 л.с . При всем при этом требования к Д.В.С. с каждым годом возрастает . Это связанно с вкусами потребителя. К двигателям представляют требования связанные с уменьшением вредных газов. В наше время на территории России введена норма ЕВРО-3, в Европейских странах введен стандарт ЕВРО -4. Это заставило конструкторов всего мира перейти на новый способ подачи топлива, контроля, работы двигателя. В наше время за работу Д.В.С. контролирует, управляет, микропроцессор. Отработанные газы дожигаются разными видами катализаторов. Задача современных конструкторов заключается в следующем : угодить потребителю, созданием моторов с нужными параметрами ,и уложиться в нормы ЕВРО-3, ЕВРО-4.
2.4. Преимущество и недостатки
над другими типами двигателям внутреннего сгорания .
Оценивая преимущества и недостатки Д.В.С. с другими типами двигателей, нужно сравнивать конкретные типы двигателей.
| Преимущества: | Недостатки: | |
| Д.В.С | 1. Высокая дальность передвижения на одной заправке;2. Малый вес и объем источника энергии (топливного бака). | . Низкий средний КПД во время эксплуатации;2. Высокое загрязнение окружающей среды;3. Обязательное наличие КПП;4. Отсутствие режима рекуперации энергии;5. Работа ДВС подавляющую часть времени с недогрузом |
| Электродвигатель | 1. Малый вес;2. Максимальный момент доступный при 0 об/мин;3. Нет необходимости в КПП;4. Высокий КПД; | 1. Малое плечо на одной зарядке;2. Долгая зарядка;3. Малый срок службы батареи;4. Большой объем и вес батареи |
| Паровой двигатель | 1.Работа на любом топливе.2.Самая высокая единичная мощность.3.Различные варианты теплоносителя.4.Широкая линейка мощностей.5.Солидный ресурс. | 1.Высокая инертность (длительный период запуска).2.Высокая стоимость.3.Производство тепла преобладает над электроэнергией.4.Сложный и дорогой капитальный ремонт.5.Высок нижний порог эффективного применения. |
| Реактивный двигатель | 1. Сверх большие скорости 2.Преодоление больших расстояний. 4.Большая мощность. | 1.Большой расход топлива . 2.Дорогое обслуживание. 3.Узкий спектр применения . |
2.5. Применение двигателя внутреннего сгорания.
Д.В.С. применяются во многих транспортных средствах и в промышленности. двухтактные двигатели применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизованных инструментах. Четырёхтактные же двигатели устанавливаются на абсолютное большинство остальных транспортных средств.
3. Заключение.
Мы проанализировали открытие и достижения ученных по вопросу изобретения двигателей внутреннего сгорания, выяснили какие у них преимущества и недостатки.
4. Список литературы.
1. Двигатели внутреннего сгорания, т. 1-3, Москва.. 1957.
2.Физика 8 класс. А.В. Перышкин.
3.Википедия(свободная энциклопедия)
4.Журнал «За рулем»
5. Большой справочник школьника 5-11 классы. Москва. Издательство Дрофа.
5. Приложение
Рис.1 http://images.yandex.ru
Рис.2 http://images.yandex.ru
Рис.3 http://images.yandex.ru
Рис.4 http://images.yandex.ru
Рис.5 http://images.yandex.ru
Рис.6 http://images.yandex.ru
Рис.7 http://images.yandex.ru
Рис.8 http://images.yandex.ru
Рис.9 http://images.yandex.ru
Рис.10 http://images.yandex.ru
Рис.11 http://images.yandex.ru
Рис.12 http://images.yandex.ru
auto-dnevnik.com
Наверняка многие автомобилисты сталкивались с некоторыми автомобилями имеющими аббревиатуру DOHC. Обычно эта надпись встречается на американских автомобилях, например, моделях произведенных компанией GM. Двигатель DOHC обозначает тип двигателя, технические особенности, достоинства и недостатки которого рассматриваются в этой статье.
Под понятием двигатель DOHC подразумевается двойной или сдвоенный механизм, необходимый чтобы получить большую мощность и энергию от топлива сгораемого в двигателе. Основное отличие двигателей DOHC от обычного типа SОНС, является наличие 2-х распредвалов, вместо одного. Сегодня, благодаря использованию 2-х распредвалов приводимых в движение коленвалом через ременной или цепной привод, можно установить 16 клапанов, вместо 8.
Благодаря этому увеличивается энергетическая отдача горючего и снижается его расход. Благодаря наличию четырех клапанов на каждом из цилиндров, а не двух, двигатель DOHC является более приемистым и эластичным в работе, не имея при этом большого объема цилиндров.
На первых DOHC двигателях стояло по 8 клапанов. Между ними разница состоит в том, что одним рапредвалом открываются и закрываются впускные клапаны, а другим только выпускные. Вот почему, не было заметного прироста мощности при использовании восьмиклапанного DOHC, по сравнению с восьмиклапанным SOHC. Однако через несколько лет конструкторы смогли оценить достоинства этой разновидности двигателя.
Достоинства двигателей DOHC. Двигатель, имеющий два распредвала расходует меньше топлива и обладает увеличенной мощностью. Если говорить точнее, благодаря второму распредвалу добавляется 10-20 л.с. мощности. Возможно, для любителей погонять этого, будет не вполне достаточно, для городского автомобиля это напротив солидный прирост мощности.
На современных двигателях устанавливают гидрокомпенсаторы, которые на DOHC двигателях значительно уменьшают шум, издаваемый при работе двигателя. Если вам нужно, чтобы двигатель автомобиля был практически бесшумным, то надо выбирать авто с DOHC двигателем.
Недостатки двигателей DOHC незначительны. Два распредвала в DOHC двигателях подразумевает установку более сложной системы ГРМ. На 2-х распредвалах сложнее сделать регулировку, чем на одном, и его ремонт более сложный и дорогостоящий по сравнению с двигателями SOHC.
Помимо этого, двигатели, имеющие два распредвала являются чрезвычайно чувствительными к качеству масла, и если вы захотели купить авто, оснащенное DOHC двигателем, надо включить в расходы на его содержание покупку высококачественного синтетического масла.
При сегодняшних ценах на топливо двигатель DOHC является настоящим прорывом, позволяющим однозначно уменьшить до 30% расход горючего, без ущерба мощности. То, что эти моторы являются достаточно дорогими в обслуживании, не является столь серьезным минусом, с учетом того, какая сумма будет сэкономлена на расходе топлива автомобилем, имеющем двигатель DOHC.
sochi-avto-remont.ru
Ещё в начале 2000-х годов в Украину начали попадать первые автомобили Mitsubishi с обозначениями GDI около индексов, указывающих на объём двигателя.
Под этой аббревиатурой скрывается непосредственный впрыск топлива в цилиндры двигателя — именно эта японская компания стала первой, начавшей серийное производство силовых агрегатов с такой системой впуска. Такой мотор заслужил очень неоднозначные отзывы, поэтому перед покупкой автомобилей Mitsubishi следует внимательно рассмотреть плюсы и минусы двигателя GDI.
Это будет полезным и покупателям машин других производителей, поскольку такие двигатели устанавливаются на автомобили Volkswagen, GM, Toyota, Mercedes и других марок.
Обычный инжекторный двигатель, который использует коллекторную систему смесеобразования, предполагает подачу в цилиндры уже готового бензовоздушного состава. Такое смешивание воздуха и горючего происходит во впускном коллекторе, где устанавливаются форсунки, управляемые электроникой. Если же говорить про двигатель GDI, то в нём форсунка направлена непосредственно в камеру сгорания. Соответственно, через впускные клапаны подаётся только воздух, а процесс смесеобразования происходит непосредственно в цилиндрах.
Камера сгорания двигателя GDI
Естественно, добиться однородного состава топливовоздушной смеси в таких условиях очень сложно, поэтому двигатель GDI управляется сложным электронным блоком, в котором используется программное обеспечение, рассчитанное на несколько различных циклов работы. Кроме того, для достижения идеальных параметров смесеобразования необходимо использовать специальные вихревые форсунки, которые подают топливо внутрь в виде мелкодисперсионного тумана.
Стоит сказать, что основные плюсы двигатель GDI получает в результате работы на сверхобеднённой смеси, в которой содержание бензина по сравнению с воздухом уменьшено до 1:20, тогда как при распределённом впрыске соотношение поддерживается на постоянном уровне 1:14. Однако даже мотор с непосредственным впрыском не может работать постоянно в таком режиме, поэтому под нагрузками в его системе впуска восстанавливается нормальное смесеобразование.
За счёт этого двигатель GDI должен оснащаться двухступенчатой системой подачи топлива. Именно со всеми этими отличиями и связаны основные минусы конструкции — посмотрим, смогут ли их превзойти плюсы, полученные от перехода на непосредственный впрыск.
Как уже говорилось выше, главные плюсы двигатель GDI получает благодаря возможности работы на сильно обеднённой смеси при отсутствии больших нагрузок. Преимуществом уменьшения соотношения с 1:14 до 1:20 является существенное снижение расхода топлива при движении в смешанном или городском цикле. Исследования специалистов показывают, что в городском заторе с длительной работой двигателя на постоянных оборотах холостого хода затраты горючего уменьшаются сразу на 20–25%. Однако говорить о таких же результатах при быстрой езде по трассе не приходится — двигатель GDI будет требовать столько же топлива, сколько и силовой агрегат с распределённым впрыском.
Двигатель KIA с системой GDI
Дополнительные плюсы удаётся получить и от смесеобразования, происходящего непосредственно в камере сгорания. Специалисты по двигателям автомобилей могут сказать, что горение в цилиндре происходит неравномерно — больше всего топлива удаётся поджечь в непосредственной близости к свече, тогда как дальние части камеры охватываются неравномерно, что и приводит к выбросу остатков горючего в выхлопную трубу. Компания Volkswagen впервые предложила технологию послойного прямого впрыска топлива, назвав её FSI — впоследствии другие автомобильные фирмы приняли на вооружение такую методику.
За один обычный такт впуска форсунка может впрыскивать до пяти порций топлива, которые образуют неравномерную смесь, составленную с учётом всех нюансов процесса горения. Благодаря этому двигатели FSI и современные агрегаты GDI имеют меньший расход топлива, меньшую токсичность выхлопа, а также лучшую стабильность работы на невысоких оборотах.
Двигатель V6 FSI Audi
Такое изменение смесеобразования позволяет получить и другой положительный эффект, сущность которого заключается в повышении мощности и тяги приблизительно на 10–15%. Кроме того, двигатель GDI позволяет получить плюсы, связанные с уменьшением объёма нагара. Соответственно, увеличивается срок службы многих компонентов, а масло сохраняет большую часть своих свойств вплоть до момента замены. Плюсы заключаются и в снижении вероятности поломки мотора в результате закупорки масляных каналов продуктами сгорания топлива. Однако ни одна сложная конструкция не может обойтись без своих минусов — включая и мотор с непосредственным впрыском.
Минусы двигателей с прямым впрыском связаны с использованием более сложной системы впуска, в состав которой входит и топливный насос высокого давления, похожий на аналогичную конструкцию в дизельном силовом агрегате. Применение таких агрегатов приводит к тому, что двигатель GDI становится чувствительным к качеству топлива. Это касается не только содержания твёрдых частиц, но также наличия в горючем соединений серы, железа, фосфора и многих других минералов. Минусы проявляются в частых поломках мотора при заправке некачественным топливом.
Схема системы питания двигателя GDI
Кроме того, проблемы двигателей с непосредственным впрыском связаны и с тем, что в них применяются очень специфические технологические решения, которые пока знакомы лишь немногим специалистам сервисных центров. За счёт этого отремонтировать двигатель GDI не так просто, как обычный агрегат с распределённым впрыском. Минусы этих двигателей могут быть связаны и с упомянутой в теоретической части двухступенчатой системой подачи топлива. Практически у каждого производителя есть свои специфические поломки:
Пьезофорсунка двигателя GDI
Минусы могут заключаться и в малой распространённости запчастей к таким двигателям — очень часто их приходится ожидать в течение 2–3 недель, что приводит к длительным простоям автомобиля. Поэтому, приобретая машину с прямым впрыском топлива, стоит серьёзно задуматься о вопросах её ремонта, а также о необходимости заправки качественным топливом на фирменных АЗС.
Конечно, двигатели с непосредственным впрыском имеют более высокую мощность и тягу, а также способны обеспечивать экономию топлива. Однако у них есть существенные минусы, которые связаны с надёжностью и требованиями к качеству топлива. Поэтому их эксплуатация в украинских условиях может приводить к частым дорогостоящим ремонтам. Но в последнее время в продаже появились автомобили, которые прошли специальную адаптацию.
Они могут заправляться обычным бензином, продающимся на наших заправках, не создавая угрозу больших материальных затрат. Их преимущества не столь значительны, но даже адаптированные моторы с непосредственным впрыском позволяют экономить немало топлива, получая при этом лучшие динамические параметры.
По материалам rating-avto.ru
autodriving.net
Автопроизводители постоянно модернизируют моторы, стараясь выжать максимум КПД при минимальном расходе топлива и минимальном повреждении компонентов двигателя. Водители, которые не особо интересуются моторостроением, навряд ли могут точно сказать, что такое MPI двигатель, и чем он отличается от других моторов. Несмотря на то, что от таких двигателей в массовом автомобильном сегменте производители уже отказываются, важно знать, чем хороши и плохи подобные моторы.
Если спросить у обычного автомобилиста о моторах, которые он знает, наверняка, он назовет двигатели TSI и FSI. Эти двигатели сейчас более распространены, чем MPI, но вся эта троица является инжекторными моторами.
Сама аббревиатура MPI расшифровывается как Multi Point Injection, то есть многоточечный впрыск топлива. Разработкой и внедрением мотора MPI занимался концерн Volkswagen. Его можно встретить на старых моделях автомобилей Skoda Yeti и Skoda Octavia.
Обратите внимание: В различной технической документации можно встретить аббревиатуру MPI DOHC. Это тип двигателей, у которых располагается в головке цилиндров по 2 распределительных вала и по 4 клапана.
В MPI моторе, как можно понять из расшифровки аббревиатуры, используется многоточечный одновременный впрыск. То есть, подача топлива происходит в один момент сразу из нескольких точек.
У каждого цилиндра в двигателе MPI имеется свой инжектор, а топливо подается через отдельный канал выпуска при помощи бензонасоса. Топливо поступает в выделенный впускной коллектор под давлением порядка 3 Атмосфер. В коллекторе происходит процесс создания топливовоздушной смеси, то есть смешивание с воздухом, после чего через впускной клапан образовавшаяся смесь под давлением уходит в цилинд.
Важно: Основное отличие MPI мотора от TSI в отсутствии у первого турбонаддува.
Если разбирать пошагово работу двигателя MPI, можно выделить 3 основных этапа:
Стоит отметить, что по технологии MPI наиболее распространенными являются двигатели с объемом 1.4 литра на 80 л.с. и объемом 1.6 литра на 105 л.с., именно их можно встретить на автомобилях марки Skoda.
Обратите внимание: Поскольку в двигателя MPI предполагается опережение зажигания, педаль газа крайне чувствительная.
Как было отмечено выше, сейчас производители начали отказываться от моторов, выполненных по технологии MPI. Тем не менее, они имеют ряд характерных достоинств, за которые их ценят водители:
Нельзя не отметить и недостатки мотора MPI, из-за которых от его производства постепенно отказываются крупные автопроизводители:
Загрузка... okeydrive.ru
