О дизельном двигателе

Еще лет 15-20 назад дизельные двигатели были экзотикой для владельцев легковых автомобилей. Их ставили только на грузовики и джипы, очень редко дизеля попадали на легковые авто. Обладатели таких машин выглядели сурово и бескомпромиссно, вызывали невольное восхищение у девушек и зависть у мужчин.

В принципе такое отношение к дизелям прошлого поколения было оправдано, ведь ездить на них было не просто по ряду существенных недостатков:
1 невысокая мощность, по сравнению с бензиновым двигателем того же объема;
2 посредственная динамика;
3 высокий уровень шумов;
4 заметные вибрации, передающиеся на кузов и органы управления;
5 больший вес двигателя;
6 большие объемы технических жидкостей;
7 боязнь перегревов;
8 чувствительность к качеству топлива;
9 чувствительность к качеству сервиса;
10 проблемы с запуском и эксплуатацией в зимнее время.

У некоторых может возникнуть резонный вопрос: зачем дизеля были нужны, если они такие проблемные? Все дело в том, что на фоне всех недостатков дизельные двигатели прошлого поколения обладали очень существенными достоинствами, а именно:
1 низкий расход топлива;
2 высокий крутящий момент на низких оборотах;
3 простота конструкции, и, как следствие, надежность;
4 минимум электроники;
5 ресурс выше бензинового.

Именно из-за этих достоинств дизельные двигатели практически не имели альтернатив, в случае если автомобиль предназначался для экстремальных условий эксплуатации – перевозка тяжелых грузов, движение по бездорожью.

Однако, прошла пара десятилетий и многое изменилось. Прогресс не стоял на месте, появились новые технологические решения и материалы. Конструкторы сумели избавить дизельные двигатели от большинства проблем, из-за которых их не применяли в массовом порядке. Одновременно с этим сохранились два основных достоинства: невысокий расход топлива и высокий крутящий момент на низких оборотах.

Современный дизель-это просто сказка. Это хорошо поймут те, кто раньше ездил на дизелях, сконструированных в 80-х годах, а теперь попробовал современный дизель.

Из вышесказанного следует, что если вы присмотрели себе дизельный автомобиль, то можете брать его без особых опасений. Однако некоторые нюансы надо проговорить.

Современный дизель чувствителен к качеству топлива. Отсюда четыре совета:
1 заправляйтесь на проверенных АЗС;
2 регулярно проводите обслуживание топливной системы вашего дизеля;
3 не покупайте дизель, если живете в глубинке и не уверены в качестве вашей солярки;
4 не покупайте подержанный дизель, если не уверены в его техническом состоянии на 100%.

Современный дизель не любит морозов. Это связанно не с конструкцией двигателя, а с составом солярки, которая при низких температурах теряет текучесть. Отсюда три совета:
1 Старайтесь не эксплуатировать дизель при температурах ниже минус 25;
2 если такое невозможно используйте специальные присадки – антигели;
3 а еще лучше оснастить автомобиль автономными отопительными системами, а так же автономными подогревателями топлива.

В современном дизеле, в отличие от его предшественников, куча электроники. Именно поэтому, а так же по многим другим причинам, современные дизеля очень чувствительны к своевременности сервиса, качеству обслуживания и качеству расходных материалов. Отсюда еще несколько советов:
1 проводите обслуживание четко по регламенту;
2 обращайтесь только на специализированные, проверенные сервисы;
3 используйте оригинальные запчасти и спец. жидкости;
4 не экономьте на ремонте и обслуживании вашего дизельного друга.

В отличие от обычного поршневого двигателя, роторный не совершает возвратно поступательных движений, а просто крутится, следовательно и затраты на остановку в верхних и нижних мертвых точках нет. Благодаря этому свойству двигатель Ванкеля высокооборотистый.

В плоском цилиндре находится ротор. Цилиндр сделан не круглый, а овальный, ротор имеет треугольную форму. В отличие от поршневого ,у роторного двигателя нет коленвала, шатунов, противовесов, головки блока (с клапанами), что делает его конструкцию проще

Недостатки роторного двигателя:

Так как пятно контакта ротора со стенками цилиндра небольшое, стала проблема герметизации камеры сгорания, впуска-выпуска. Так как при трении металл нагревается и расширяется, то без высокоточных расчетов не было бы никакого эффекта, компрессия бы падала, уменьшался бы КПД при прогревании двигателя. Роторный двигатель склонен к перегревам ,в отличие от поршневого ДВС..

Из рисунка видно, что сам овал нагревается неравномерно: в камере сгорания температура выше, чем во впуске – выпуске, следовательно, цилиндр расширяется в разных местах по разному ,и приходится использовать высокотехнологический материал в разных местах цилиндра.

Чтобы поджечь топливо, используют две свечи зажигания из- за особенностей камеры сгорания, и ,в отличие от четырехтактного поршневого двигателя,мощность выдается 3 /4 рабочего времени ДВС (как 6 цилиндровый), а КПД составляет около 40% против 20% у поршневого двигателя.

Это можно отнести к преимуществам роторного двигателя.

Из-за таких особенностей ресурс двигателя маленький 60 -80 тыс. км., что делает его непригодным для повседневной езды в городе, к этому же добавляется большой расход топлива на малых оборотов, опять же в сравнении с обычным ДВС. При объеме 1.3 литра двигатель Ванкеля может потреблять до 20 литров топлива в городе, выдавать мощность 250 л.с. и при этом быть малогабаритным.

Поэтому такой тип двигателя подходит для гонок, где нужна динамика.

В нашей стране был разработан такой двигатель и устанавливался на классику (ВАЗ 21079) для спецслужб, но не прижился. Одним из самых распространенных автомобилей с двигателем Ванкеля является Mazda RX 8, и ещё...

Коленчатый вал – один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент. Коленчатый вал воспринимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов, а также сил инерции движущихся и вращающихся масс.

Коленчатый вал двигателя, как правило, цельный конструктивный элемент, поэтому правильно его называть деталью. Вал изготавливается из стали с помощью ковки или чугуна путем литья. На дизельных и турбированных двигателях устанавливаются более прочные стальные коленчатые валы.
Схема коленчатого вала

Схема коленчатого вала

Конструктивно коленчатый вал объединяет несколько коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками. Коренных шеек, как правило, на одну больше, а вал с такой компоновкой называется полноопорным. Коренные шейки имеют больший диаметр, чем шатунные шейки. Продолжением щеки в противоположном от шатунной шейки направлении является противовес. Противовесы уравновешивают вес шатунов и поршней, тем самым обеспечивают плавную работу двигателя.

Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками, называется коленом. Колена располагаются в зависимости от числа, расположения и порядка работы цилиндров, тактности двигателя. Положение колен должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты.

Шатунная шейка служит опорной поверхностью для конкретного шатуна. Коленчатый вал V-образного двигателя выполняется с удлинёнными шатунными шейками, на которых базируется два шатуна левого и правого рядов цилиндров. На некоторых валах V-образных двигателей спаренные шатунные шейки сдвинуты относительно друг друга на угол 18°, что обеспечивает равномерность воспламенения (технология носит название Split-pin).

Наиболее нагруженным в конструкции коленчатого вала является место перехода от шейки (коренной, шатунной) к щеке. Для снижения концентрации напряжений переход от шейки к щеке выполняется с радиусом закругления (галтелью). Галтели в совокупности увеличивают длину коленчатого вала, для уменьшения длины их выполняют с углублением в щеку или шейку.

Вращение коленчатого вала в опорах, а шатунов в шатунных шейках обеспечивается подшипниками скольжения. В качестве подшипников применяются разъемные тонкостенные вкладыши, которые изготавливаются из стальной ленты с нанесенным антифрикционным слоем. Проворачиванию вкладышей вокруг шейки препятствует выступ, которым они фиксируются в опоре. Для предотвращения осевых перемещений коленчатого вала используется упорный подшипник скольжения, который устанавливается на средней или крайней коренной шейке.
Схема системы смазки

Схема системы смазки

Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. К каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам.

Отбор мощности с коленчатого вала производится с заднего конца (хвостовика), к которому крепится маховик. На переднем конце (носке) коленчатого вала располагаются посадочные места, на которых крепятся шестерня (звездочка) привода распределительного вала, шкив привода вспомогательных агрегатов, а также в ряде конструкций – гаситель крутильных колебаний. По конструкции это два диска и соединяющий их упругий материал (резина, силиконовая жидкость, пружина), который поглощает вибрации вала за счет внутреннего трения.

К фото:

1. носок коленчатого вала;
2. посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала;
3. отверстие подвода масла к коренной шейке;
4. противовес;
5. щека;
6. шатунные шейки;
7. фланец маховика;
8. отверстие подвода масла к шатунной шейке;
9. противовесы;
10. коренные шейки;
11. коренная шейка упорного подшипника

Газораспределительный механизм (другое наименование – система газораспределения, сокращенное наименование – ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов. Данные функции реализуются за счет своевременного открытия и закрытия клапанов.

На самых распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются клапанные газораспределительные механизмы, поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.

Газораспределительный механизм имеет следующее общее устройство:

клапаны;
привод клапанов;
распределительный вал;
привод распределительного вала.

Схема газораспределительного механизма

Схема газораспределительного механизма

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной смеси) и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седлом. Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана, как правило, больше, чем выпускного.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку.

Клапаны изготавливаются из сплавов металлов. Рабочая кромка тарелки клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения.

Большинство современных ДВС имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ используется: двухклапанная схема (один впускной, один выпускной), трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.

Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов:

гидравлические толкатели;
роликовые рычаги.

Роликовые рычаги в качестве привода клапанов более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг (другие наименования – коромысло, рокер, от английского «коромысло») одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор (в некоторых конструкциях на шаровую опору). Для снижения потерь на трение место сопряжения рычага и кулачка распределительного вала выполнено в виде ролика.

С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидравлического толкателя (гидротолкателя).

Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дают различные системы изменения фаз газораспределения.
Схема системы смазки

На современных двигателях распределительный вал расположен в головке блока цилиндров. Он вращается в подшипниках скольжения, выполненных в виде опор. Используются как разъемные опоры, так и неразъемные (вал вставляется с торца). В некоторых двигателях в опорах используются тонкостенные вкладыши. От перемещения в продольном направлении распределительный вал удерживается упорным подшипником, который располагается со стороны привода вала. К опорам распределительного вала по индивидуальным каналам и под давлением подается масло из системы смазки.

Схема системы смазки

Различают две схемы расположения распределительного вала в головке блока цилиндров:

одновальная – SOHC (Single OverHead Camshaft);
двухвальная - DOHC (Double OverHead Camshaft).

В связи с широким применением четырех клапанов на один цилиндр предпочтение отдается двухвальной схеме ГРМ (один распределительный вал обеспечивает привод впускных клапанов, другой вал – выпускных). В V-образном двигателе устанавливается четыре распределительных вала - по два на каждый ряд цилиндров.

Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются ременная, цепная и зубчатая передачи.

Ременная и цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный вал в блоке цилиндров. В обиходе зубчатая передача привода распределительного вала носит название "гитара" (по форме двух соединенных шестерен).

Ременная и цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный и, соответственно, долговечный. Но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения (натяжные ролики,) и гашения колебаний (успокоители). Натяжные ролики обеспечивают натяжение с помощью пружины и за счет давления масла в системе смазки. В качестве цепного привода распределительного вала используются одно- и двухрядные роликовые цепи. Постепенно их вытесняют зубчатые цепи, которые взаимодействуют с зубьями звездочки щеками особой формы. Помимо распределительного вала с помощью цепи может осуществляться привод масляного насоса, балансирных валов.

Ременной привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. Правда этот ресурс не такой уж и малый. Современные ремни "пробегают" 100-150 тыс.км. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни. Выступы на внутренней поверхности зубчатого ремня входят в зацепление с зубьями на шкивах (шестернях), тем самым обеспечивается вращение. На двигателях TDI используется эллиптическая шестерня привода зубчатого ремня, что позволяет снизить тяговые усилия и крутильные колебания распределительного вала. Наряду с распределительным валом зубчатый ремень может приводить масляный насос, насос охлаждающей жидкости, топливный насос высокого давления.

(1 фото)
впускной клапан
распределительный вал впускных клапанов
кулачек распределительного вала
распределительный вал выпускных клапанов
роликовый рычаг (коромысло)
гидрокомпенсатор
клапанная пружина
выпускной клапан
головка блока цилиндров
блок цилиндров

(2 фото)

масляный поддон
датчик уровня и температуры масла
масляный насос
редукционный клапан
масляный радиатор
масляный фильтр
перепускной клапан
обратный клапан
датчик давления масла
коленчатый вал
форсунки
распределительный вал выпускных клапанов
распределительный вал впускных клапанов
вакуумный насос
турбонагнетатель
стекание масла
сетчатый фильтр
дроссель

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы ДВС:

Поршневой двигатель внутреннего сгорания;
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

Автономность;
Универсальность (сочетание с различными потребителями);
Невысокая стоимость;
Компактность;
Малая масса;
Возможность быстрого запуска;
Многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

Высокий уровень шума;
Большая частота вращения коленчатого вала;
Токсичность отработавших газов;
Невысокий ресурс;
Низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

Бензиновые двигатели;
Дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

Корпус;
Кривошипно-шатунный механизм;
Газораспределительный механизм;
Впускная система;
Топливная система;
Система зажигания (бензиновые двигатели);
Система смазки;
Система охлаждения;
Выпускная система;
Система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

Впуск;
Сжатие;
Рабочий ход;
Выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия - порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.
Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:
1.Аккумуляторная батарея
2.Стартер
3.Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
4.Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).
Предъявляемые требования к системе запуска:
надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур
способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

Устройство стартера автомобиля

Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.
Стартер состоит из пяти основных элементов:
1.Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.

2.Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.

3.Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – пятаки, и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. Пятаки представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединятся, через подвижное коромысло с обгонной муфтой, в простонародье именуемой бендиксом.

4.Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.

5.Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются хвосты обмоток возбуждения.

Принцип работы пусковой системы и стартера
Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.
На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение запуск, по цепи + АКБ - замок зажигания - обмотка тягового реле - + выхода стартера - плюсовая щетка - обмотка якоря - минусовая щетка, срабатывает тяговое реле. Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.

После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.
В момент срабатывания втягивающего реле, коромысло приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращается и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса.
Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

Многие из нас слышали загадочное слово «инжектор», и слышали, что его зачем-то моют. Однако зачем это делают не всегда понятно. Давайте разбираться.Современный двигатель внутреннего сгорания работает на смеси топлива и воздуха. Соответственно, подача топлива и воздуха – два основных процесса в автомобиле: не будет нормальной подачи – вообще ничего работать не будет.За забор топлива из бака и подачу его в топливную магистраль отвечает бензонасос. За подачу топлива непосредственно в камеры сгорания в нужный момент и в нужном количестве отвечает тот самый инжектор.В наших условиях и топливная, и воздушная системы быстро загрязняются. Виной тому, прежде всего, низкое качество топлива. Однако есть и другие факторы, а именно: перепады температур, большое количество пыли и песка на дороге и в воздухе, несвоевременное обслуживание и применение низкокачественных фильтров и других запчастей.Для нормативной работы топливо-воздушной системы необходимо, чтобы были чистыми: топливный бак; топливопровод от бака до двигателя; топливный фильтр; инжекторы; воздушный тракт; БДЗ – блок дроссельной заслонки.И сразу становится понятно, что мыть только лишь инжектор – это хорошо, но недостаточно. Для получения эффекта, надо заботиться о чистоте всех узлов системы. На разных автосервисах такая процедура может называться по-разному: индукционный сервис, топливный сервис, или как-то по-другому. Полноценный топливный сервис очищает все вышеуказанные узлы. Используют для таких процедур различную профессиональную химию, а так же специальное оборудование. Причем для каждого узла и оборудования и химия может быть своя.Конечно, для удешевления можно делать урезанный сервис, например, мыть только инжектора, или только воздушную систему и так далее. Однако следует понимать, что результативность промывки от этого снижается и должного эффекта можно не получить.Что происходит, если топливо-воздушная система загрязняется: ухудшается запуск двигателя, особенно при низких температурах; увеличивается расход топлива; уменьшается динамика разгона, двигатель перестает «тянуть»; могут «плавать» обороты двигателя; двигатель работает с перебоями и может самопроизвольно глохнуть.Как видим симптомы не из приятных, это еще раз говорит о том, что за чистотой топливо-воздушной системы нужно следить. Рекомендуется делать полноценный топливный сервис не реже чем раз в 20 000 км пробега. Так же бывает очень полезно сделать полноценную промывку перед началом зимнего сезона.Несмотря на то, что процедура промывки инжекторов всем автосервисам хорошо известна, часто не соблюдаются важные правила проведения данной операции. В этом случае вместо положительных результатов можем получить проблемы:Химия, используемая для промывки, очень агрессивна. Если химия в процессе топливного сервиса сгорит в цилиндрах не полностью то, догорать будет в катализаторе. Такое горение может легко разрушить этот дорогой узел.Если свечи уже «пожившие» и находятся на пределе, то в процессе сервиса они могут выйти из строя.Через изношенные или закоксованные поршневые кольца химия может попасть в моторное масло и снизить его смазывающие свойства, что в дальнейшем, приведет к повышенному износу двигателя. Именно поэтому необходимо соблюдать следующие правила: Промывка инжекторов может производиться только на исправном двигателе. Перед началом сервиса необходимо проверить двигатель на предмет отсутствия пропусков в зажигании, так же проверить свечи на пробой. После сервиса необходимо подключить сканер, сбросить ошибки и убедится, что все работает исправно. В идеале после сервиса свечи заменить на новые. Можно также привезти с собой комплект старых, но работающих свечей, провести на них сервис, затем вернуть на место новые. Сразу после сервиса лучше поменять масло в двигателе.Отсюда простой совет: проводите топливный сервис раз в год, осенью, вместе с заменой масла, заменой свечей и заменой воздушного фильтра на новые. Также не забывайте про топливный фильтр, который надо менять по регламенту.

Воздушные фильтры нулевого сопротивления — одна из деталей, которые дополнят грамотный тюнинг автомобиля. Фильтры эти доступны, просто монтируются, их вариантов не счесть, да и вид красивый (для большинства это тоже важно!). Нужен ли все-таки “нулевик” и какой лучше приобрести?

Назначение фильтра нулевого сопротивления

Если упрощенно, главная функция стандартного воздушного фильтра — очистка воздуха. И, как следствие, защита от попадания частиц пыли в ЦПГ (цилиндро-поршневую группу) двигателя. Но, получая эффективную фильтрацию воздуха, мы теряем в мощности двигателя. Обычные бумажные элементы оказывают большое сопротивление воздушному потоку, потому что материал фильтра очень плотен. Чем больше сопротивление — тем больше потеря мощности. Особенно это заметно, когда фильтр «забивается».

Конструкция фильтров нулевого сопротивления позволяет максимально снизить сопротивление на впуске без снижения фильтрующей способности и увеличить мощность двигателя. Так, чтобы добавить «несколько лошадей» мотору спортивной гоночной машины, фильтр нулевого сопротивления устанавливают обязательно.

В большинстве случаев фильтры пониженного сопротивления дают прирост мощности, но... около 6—9%. Большая прибавка оборачивается потерей мощности на “низах” и провалом в зоне около 5000 об/мин. Человек физически не может почувствовать разницу в мощности двигателя менее 5 л. с., а динамические характеристики с “нулевым” фильтром и без такового различаются совсем уж неуловимо. Так что потешить самолюбие могут скорее цифры на бумаге, чем реальность.

Не стоит забывать, что жидкость для очистки фильтра не входит в комплект. С приобретением “спортивного” фильтра автолюбитель обязан регулярно (скажем, через 5000 км) промывать и пропитывать рабочий элемент специальным раствором, который тоже денег стоит. Причем обрабатывать нужно выдерживая определенную технологию, что трудно сравнить с простотой общеизвестной операции “снял—поставил”. Забывать о периодическом обслуживании фильтра нельзя, иначе машина станет “тупой” и “прожорливой”.

Обслуживание фильтра нулевого сопротивления

Фильтр снимают, с помощью щетки с мягким ворсом осторожно очищают поверхность фильтрующего элемента от крупных частиц грязи. Потом на фильтрующий элемент с обеих сторон наносится средство для очистки Universal Cleaner. Через 10 минут, когда состав пропитает фильтрующий элемент полностью, фильтр промывают в емкости с водой, а затем под слабой струей проточной воды. Сушить его не надо, а нужно несколько раз встряхнуть, чтобы убрать остатки воды. Использовать для просушки нагревательные элементы не рекомендуется — тем более что это может привести к повреждению фильтрующего элемента. При необходимости (если остались светлые пятна на внешней и внутренней поверхностях фильтра) пропитку можно повторить. Затем фильтр устанавливается на место.

В жестких условиях эксплуатации (сильная запыленность, горные дороги) рекомендуем производить повторную пропитку фильтра маслом через каждые 5 тыс. км, а в нормальных условиях — через 10 тыс. км. Фильтр рассчитан на 20 промывок. После этого рекомендуется замена на новый. Увеличение количества поступаемого воздуха с помощью фильтра нулевого сопротивления позволяет двигателю получить больше кислорода — основного компонента, необходимого для сгорания топлива, а значит, и реально увеличить мощность.

Преимущества фильтра нулевого сопротивления

Фильтр имеет более сложную конфигурацию, обеспечивающую низкое сопротивление, но в то же время эффективную фильтрацию, оберегающую систему впуска от засора, а поршневую систему от износа. Во-вторых, вы избавляетесь от необходимости замены фильтра через каждые 15 тыс. км. Фильтр легко промывается специальным составом, после чего восстанавливает свои первоначальные свойства. В-третьих, после установки нулевика под капотом появится чуть больше уникального индукционного шума и несколько дополнительных «лошадей», а также прибавится крутящий момент при средних и низких оборотах.

Для получения реальной прибавки по мощности и крутящему моменту необходимо демонтировать стандартный корпус воздушного фильтра в сборе с фильтрующим элементом-вкладышем и поставить на датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) либо на патрубок, идущий к нему, конусный фильтр нулевого сопротивления, который подбирается по диаметру посадочного места.

Есть ли толк от нулевика?

Заблуждается тот, кто считает, что, если снять фильтр и его корпус вовсе, мощность мотора возрастет, причем значительно. Это не так. И всевозможные замеры это подтверждают. Дело в том, что инженеры рассчитывают фазы газораспределения с учетом потерь на фильтр. И с практической точки зрения двигатель, в который попадает пыль (абразив), долго не протянет. Преграда в виде воздушного фильтра просто необходима. Но чудес не бывает. Снизить сопротивление потоку можно только за счет увеличения проходных отверстий, то есть немного ухудшить качество фильтрации.

Исходя из сказанного, помните: если ваш автомобиль не обладает спортивным движком, нецелесообразно тратить 1500—2000 рублей на “нулевик”. Лишние три “мустанга” все равно не помогут.

Маховик можно отнести сразу к нескольким системам двигателя, т.к. в интересах этих систем он выполняет отдельные функции:

снижение неравномерности вращения коленчатого вала (маховик - конструктивный элемент кривошипно-шатунного механизма);
передача крутящего момента от двигателя к коробке передач (маховик – ведущий диск сцепления);
передача крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя (маховик – ведомая шестерня редуктора системы запуска).

Сглаживание пульсаций крутящего момента производится за счет периодического накопления и отдачи кинетической энергии маховиком. Энергия запасается во время рабочего хода поршня и расходуется при других тактах двигателя, в т.ч. на выведение поршней из мертвых точек. Чем больше цилиндров в двигателе, тем рабочий ход поршня в каждом из них занимает больше времени, следовательно, крутящий момент такого двигателя более равномерный, а масса маховика может быть уменьшена.

Маховик крепиться в торце коленчатого вала возле заднего коренного подшипника. Это, как правило, самый мощный подшипник в двигателе, так как он должен выдерживать вес маховика и нагрузки, связанные с его работой.

Различают следующие виды конструкции маховиков:

сплошной;
двухмассовый;
облегченный.

Маховик двигателя

Наибольшее распространение на автомобилях нашел маховик сплошной конструкции. Это массивный диск диаметром от 30 до 40 сантиметров, выполненный из чугуна. На внешнюю поверхность диска напрессован стальной зубчатый венец, обеспечивающий проворачивание коленчатого вала при запуске двигателя с помощью стартера. С одной стороны маховика выполнена ступица для крепления к фланцу коленчатого вала, другая сторона играет роль ведущего диска сцепления.

При работе двигателя на разных оборотах коленчатый вал постоянно закручивается и раскручивается, т.е. подвергается крутильным колебаниям. В двигателе применяются гасители крутильных колебаний. Одной из таких систем является маховик особой конструкции – т.н. двухмассовый маховик (другое название – демпферный маховик).

Маховик включает два диска, соединенные с помощью пружинно-демпферной системы, позволяющей полностью изолировать трансмиссию от крутильных колебаний и обеспечить равномерную работу ее элементов. С применением двухмассового маховика отпадает необходимость демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления.

Преимуществами двухмассового маховика являются гашение вибраций, изоляция шумов, удобство переключения передач, снижение износа синхронизаторов, защита трансмиссии от перегрузки и даже экономия топлива. С другой стороны интенсивная работа двухмассового маховика приводит к усиленному износу пружинно-демпферной системы и даже поломке ее основного элемента - дуговой пружины. Все это сдерживает массовое применение демпферного маховика на двигателях.

Облегченный маховик используется при тюнинге двигателя. Перераспределение массы маховика к краям диска позволяет уменьшить его массу до 1,5 кг и в свою очередь уменьшить момент инерции. С применением облегченного маховика двигатель быстрее достигает максимальных оборотов, соответственно имеет лучшую разгонную динамику, а также наблюдается увеличение мощности до 5%.

На большинстве автомобилей установлен двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Устройство его достаточно сложно даже для специалиста, тем более для рядового водителя-непрофессионала. Однако при покупке машины всегда всегда идёт речь о характеристиках двигателя. Неспециалист обычно теряется перед выбором автомобиля вообще или конкретной его версии в частности. Попробуем разобраться в основных технических характеристиках двигателя внутреннего сгорания.

Сколько цилиндров?

В современных автомобилях от 2 до 16. Этот достаточно серьезный показатель. Так, два двигателя с одинаковым объемом и мощностью могут сильно различаться по другим параметрам.

Расположение цилиндров

Два типа: рядное (последовательное) и V-образное (двухрядное), когда на одном коленчатом валу цилиндры расположены с обеих сторон. В этом случае важную роль играет угол развала цилиндров. Большой угол развала понижает центр тяжести, облегчает охлаждение и подачу масла, но при этом снижаются динамические характеристики и увеличивается инерционность. Малый угол позволяет снизить вес и инерционность, но ведёт к более быстрому перегреву.

Радикальная разновидность — оппозитный двигатель с углом развала в 180°. В этом случае все его преимущества и недостатки максимальны. Еще одна разновидность — W-образный (четырёхрядный; два синхронизированных и включенных в общую систему привода V-образных двигателя).

Весьма редкий тип двигателя - рядно-V-образный, являющийся синтезом этих двух разновидностей. Цилиндры расположены последовательно, но с отклонением по обе стороны, что способствует лучшему охлаждению.

Вообще говоря, между два основных типа двигателей различаются массой и габаритами. НОднако важно, что наименьший уровень шума и вибраций достигается, когда в одном ряду четное количество цилиндров.

Объем камер сгорания

Иначе говоря, объем двигателя. Он напрямую влияет абсолютно на все остальные характеристики ДВС. В большинстве случаев увеличение объема ведет к увеличению мощности и, естественно, расхода топлива.

Материал двигателя

Обычно три варианта — чугун или другие ферросплавы (наибольшая прочность, но большой вес);. алюминий и его сплавы (малый вес и средняя прочность); магниевые сплавы (наименьший вес, высокая прочность, но очень высокая цена).

Эти характеристики, вообще говоря, говорят лишь о ресурсе и шумах и вибрации двигателя.

На практике более важны выходные характеристики:

Мощность. Она измеряется в лошадиных силах (л.с. — традиционная единица измерения) или киловаттах (кВт). Именно она определяет скорость и время разгона автомобиля.

Крутящий момент Создаваемое двигателем максимальное тяговое усилие. Измеряется в Ньютон-метрах (Н·м). Косвенно влияет на скорость и разгон и прямо — на «эластичность» двигателя т. е. способность ускоряться на низких оборотах.

Максимально допустимое число оборотов коленчатого вала в минуту (об/мин) Показывает, сколько оборотов коленвала в минуту сможет выдержать двигатель без потери в ресурсной прочности. Чем больше число оборотов, тем более резкий и динамичный характер имеет автомобиль.

Однако не менее важны расходные характеристики:

Расход топлива. Обычно измеряется в литрах на 100 километров. Расход в городском, загородном и смешанном вариантах различен.

Тип топлива. Марка потребляемого бензина или дизельного топлива (ДТ). В современных автомобилях возможно использование любых марок, но при снижении октанового числа падают ресурсная прочность и мощность, а при повышении сверх нормы — повышается мощность, но снижается ресурс. Также при повышении октанового числа увеличивается теплоотдача, что может привести к раннему перегреву. Пример марок топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро, ДТ, ДТ Евро, ДТ Супер.

Расход масла. Измеряется в литрах, но на 1000 км. Максимальный показатель — 1л/1000км для исправной машины.

Марка потребляемого масла. Обычно обозначется ххWхх. Первое число - густота масла, второе — его вязкость. Например — 0W40 и 5W40 - синтетические масла, 10W40 — полусинтетическое масло, 15W40 и 20W40 - минеральные масла.. Более густые и вязкие масла улучшают прочность и надежность двигателя, менее густые — улучшают динамические выходные характеристики.

Внимание! Масла типа 70W90 или 95W100 являются трансмиссионными и ни в коем случае не могут быть использованы в двигателе - это гарантированно приведет к неисправности двигателя!

Ресурсная прочность, т. е. как часто двигателю необходимо техническое обслуживание. Обычно в пределах 5 000—30 000 км пробега. Предельный пробег позволяет примерно определить полный срок службы, после гарантийного пробега прекращаются гарантийные обязательства.

Это основные потребительские характеристики.

Однако надо отметить широкий ряд более сложных характеристик:

Тип топливной системы — бензиновые и дизельные двигатели. Бензиновые обычно имеют большую мощность, но дизельные отличаются более низким расходом и большим крутящим моментом.

Тип бензиновой системы впуска. У современных автомобилей электронная система впрыска (инжекции) топлива, которая позволяет добиться большего КПД. У более старых в большинстве карбюраторная система впуска топлива. Карбюратор не распыляет, как инжектор, топливо в камере сгорания, а вбрасывает в нее струю, что увеличивает расход топлива, снижает КПД и делает управление, менее удобным.
Обычно карбюратор устанавливается на двигатель один, многокарбюраторные двигатели более характерны для тюнинговых и спортивных моделей.

Тип бензиновой системы впрыска — с одноточечным и многоточечным впрыском. Одноточечная система уже практически не используется, поскольку падение мощности намного превышает снижение расхода топлива.Многоточечный — распределенный и прямой впрыск. При распределенном впрыске в камере сгорания создается равномерная смесь, что обеспечивает стабильность работы на любых режимах и неприхотливость.
Прямой (непосредственный) впрыск, как это ни парадоксально, повышает и мощность, и ресурсную прочность, снижает расход топлива. Но в этом случае высока стоимость, требуется топливо высокого качества и наблюдается нестабильность работы на малых оборотах и при холодном старте.
Недостатки обеих систем компенсируются комбинированным (двойным) впрыском. Он заключается в применении обеих систем раздельно — при изменении режимов работы электроника «выбирает» нужную.

Дизельная система впрыска.Хотя дизельный двигатель проще бензинового, система его впрыска сложнее, построены по другому принципу:
ТНВД — наиболее простая система дизельного впрыска с невысокими достоинствами. Система с насос-форсунками. В этом случае каждая форсунка впрыска является еще и насосом, подающим топливо в камеру сгорания. Характеристики в этом случае получше, но стабильная работы двигателя также проблематична. Обе системы по отдельности почти не используются.
Комбинация ТНВД и насос-форсунок — общая топливная рампа высокого давления Common Rail. ТНВД подает топливо в рампу, где оно подвергается компрессии и под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. Это лучшая сейчас система, так как она обеспечивает высокие мощностные характеристики и низкий расход топлива.
Совершенствование предыдущей — аккумуляторно-возвратная рампа Common Rail второго поколения. Сжатие в рампе происходит за счет накопления топлива, а излишки поступают обратно в ТНВД — это уменьшает насосные потери мощности и расход топлива.

Форсунки впрыска — механические или пьезотронные. Они не влияют на характеристики двигателя, но пьезотронные дают более плавный рабочий цикл и они легче в настройке.

Клапанов на впуске/выпуске от 2 до 5 на цилиндр. Чем больше клапанов, тем плавнее работа и больше мощность, хотя при этом незначительно увеличивается расход топлива.

Компрессор. Его роль — сжатие впускной смеси.

Атмосферные двигатели — компрессора не имеют.
Двигатели с компрессией — компрессорные (с механическим компрессором) и турбонаддувные, различающиеся типом привода.

Механический компрессор приводится непосредственно от коленвала двигателя, что создает некоторые потери в мощности и увеличивает расход топлива, турбонаддув имеет крыльчатку турбины, которая раскручивается от давления выхлопных газов. Это надежнее и не дает потерь, но прирост крутящего момента меньше, особенно на малых оборотах.

Иногда на двигатель ставят несколько компрессоров -последовательно (улучшается стабильность работы) либо параллельно (повышаются характеристики в пиковых режимах).

Система газораспределения — механизм газораспределения, распределительные валы и привод. Количество распред. валов может изменяться, но чаще по одному на каждые 8 клапанов.

Привод механизма газораспределения - цепь или ремень. Ремень проще, но требует регулярной замены. Цепь надежнее, но издаёт больше шума (металлический лязг) и дороже.

Механизм газораспределения

Простейший - статический механизм. Динамические — с изменяемой высотой подъема клапанов или изменяемыми фазами газораспределения.
Изменение высоты подъёма клапанов позволяет переключаться между двумя режимами движения — например экономичным и скоростным. Изменение фаз газораспределения обеспечивает более ровную работу во всем диапазоне рабочих оборотов коленвала.

Есть немало и других особенностей двигателей, но они меньше влияют на их характеристики.