Двигатель автомобильный: Двигатель автомобильный — купить двигатели для легковых и грузовых авто

Содержание

Начало истории автомобильных двигателей

Современный автомобилист – в отличие от его «коллеги» еще полвека назад – зачастую весьма смутно представляет себе, как работает его автомобиль, что происходит под капотом и какие процессы при этом задействованы. Общие слова вроде и понятны – про рабочий объем, мощность и расход топлива. Но для многих это уже не столько технические показатели, сколько характеристика товара. Да, любой автовладелец знает, на бензине или на дизеле он ездит, но для подавляющего большинства эта информация исключительно про то, из какой колонки заправляться. Интерес к двигателю уступает вниманию к всяким мультимедийным фишкам и опциям, возможности подключить смартфон или услышать голосовые подсказки навигации. А порой и просто заменен вопросом «через какое приложение каршеринга здесь удобнее взять автомобиль?».

Антон Борисенко

В рамках спецпроекта с брендом моторных масел G-Energy рассказываем об истории автомобильных двигателей. Первая часть — экскурс в историю двигателестроения. В будущих статьях мы поговорим о том, как появились современные двигатели, что из себя представляют гоночные агрегаты и какими будут двигатели будущего.

youtube

Нажми и смотри

А ведь современный автомобильный двигатель – это одна из наиболее ярких иллюстраций технического прогресса за последние столетия, конкуренции успешных решений с гениальными, учета меняющегося мира и его требований. И вообще, как говорится, «во-первых, это просто красиво!» В этом цикле статей мы постараемся убедить вас, что это создание инженерной мысли действительно красивое в своем совершенстве, а история автомобильных двигателей – захватывающая и разносторонняя.

Мушкеты, скороварки и светильники

Многие будут удивлены, но одним из первых прообразов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) стала когда-то… средневековая пушка. Ну или какой-нибудь мушкет, если угодно. Ведь что такое по определению двигатель внутреннего сгорания? Это некое устройство, внутри которого происходит некое действие, преобразующее некую энергию в механическую работу. Собственно этим ДВС и отличается, к примеру, от паровой машины (всем известного паровоза). Ведь там пар образуется «снаружи» и подается к поршням, заставляя их двигаться. То есть подобную силовую установку можно назвать двигателем внешнего сгорания. И основной недостаток такой схемы – огромные потери энергии.

А в стрелковом оружии порох взрывается, выделяется энергия, силой расширяющихся газов выталкивается «поршень», в качестве которого выступает ядро или пуля. И именно на порохе пытались создать свой двигатель голландский физик Христиан Гюйгенс (весьма небезызвестный в истории науки персонаж) и французский изобретатель Дени Папен. Была предпринята эта попытка еще в далеком 1690 году. Обеспечить стабильную и безопасную работу такого двигателя на практике не удалось: порох все-таки слишком опасен. Но позже Папен на основе этого изобретения сделал существенный шаг вперед – как раз в сторону паровой машины. И, кстати, скороварки – этот кухонный инструмент оставил человечеству именно он.

А вот что использовать в качестве безопасного и стабильного топлива – этот вопрос повис перед учеными, инженерами и изобретателями на несколько веков.

Достаточно популярной идеей было использование газа (например, угольного). Первый газовый поршневой двигатель предложил в 1799 году британец Джон Барбер. На светильном газе работал двигатель Филиппа Лебона – первый из запатентованных (в 1801 году). Что, кстати, немудрено, ведь именно Лебон считается изобретателем газового освещения. Вот только на практике реализовать свой патент двигателя француз не успел – ушел из жизни.

Другая ветка изобретений основывалась на использовании в качестве топлива угольной пыли. Именно на ней работал Pyreolophore – лодочный двигатель братьев Ньепс, Жозефа Нисифора и Клода Феликса. В 1806 году десятилетний патент на него им выдал лично Наполеон Бонапарт. Но конструкция этого механизма скорее была прообразом водометного, а то и реактивного двигателя. Зато именно братья Ньепс стали одними из первых, кто додумался заменить угольную пыль на нефть и оснастить двигатель простейшим, но впрыском топлива – он и стал прародителем современных систем впрыска.

В 1807 году Исаак де Риваз предложил идею двигателя, работавшего на водороде и имевшего ультрасовременное электрическое зажигание: тогда разработки Алессандро Вольты в области электричества и гальваники как раз были на пике инноваций. Конечно, с современными водородными топливными ячейками это не имело ничего общего: водород был просто еще одной попыткой найти наиболее подходящее топливо. Хотя именно четырехколесная повозка с этим двигателем де Риваза и считается многими первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, это была только идея. Вторая итерация этого автомобиля смогла провезти груз (около 300 кг камней) и четырех человек аж целых 26 м со скоростью целых 3 км/ч, однако практически все в этом двигателе – от подачи топлива до прочистки цилиндра от выхлопных газов, да и сам поджиг рабочей смеси – оператор должен был делать вручную. Те самые 26 м были преодолены примерно за пять «рабочих циклов», обеспечиваемых человеком.

Эпоха первых патентов

Поиски продолжались еще более полувека. За это время британец Самюэль Браун подарил миру (1825 год) идею водяного охлаждения цилиндра, но работал в этом цилиндре все тот же водород. В 1826 году в Америке Самюэль Мори получил патент на ДВС, где в качестве топлива использовались спирт и скипидар. Америка, кстати, в эти годы сделала серьезный рывок в этой области. Чуть позже изобретатель Чарльз Дьюри впервые в Новом Свете использовал в качестве топлива бензин (который тогда бензином еще не назывался), а в 1833 году появился двигатель Райта. Нет, не того, который «один из братьев Райт» – до их авиационных экспериментов оставалось еще более 60 лет. Лемюэль Веллман Райт запатентовал двигатель, который работал на газе, но уже по двухтактному циклу, и имел систему водяного охлаждения.

Интересным шагом стали двигатели британца Уильяма Барретта. Именно двигатели – в 1838 году он разом запатентовал сразу три. Они были двухтактными (а один и вовсе использовал практически сохранившуюся до настоящего времени схему газообмена), но принципиальным здесь было то, что смесь не просто подавалась в камеру сгорания – она там сжималась перед воспламенением. До этого практически во всех конструкциях топливовоздушная смесь просто сгорала и расширялась. Предварительное ее сжатие позволяло значительно повысить как мощность, так и коэффициент полезного действия (КПД).

К 1863 году был построен рабочий прототип запатентованного пятью годами ранее двухцилиндрового ДВС итальянцев Еугенио Барзанти и Феличе Маттеуччи. Он был двухцилиндровым, развивал мощность 5 л. с. и обладал очень неплохим по тем временам КПД. Именно итальянские изобретатели могли стать первопроходцами в создании по-настоящему коммерчески успешного двигателя – заказы начали поступать весьма активно. Но не судьба. В ходе налаживания выпуска своего детища на заводе в Бельгии Барзанти заболел тифом и умер, а Маттеуччи в одиночку проект вытащить не смог. Хотя и не раз ворчал потом, что тот самый двигатель Николаса Августа Отто (собственно откуда и взялось название «цикл Отто») – фактически копия их разработки.

Двигатель Отто, который действительно стал основоположником серийных ДВС, появился на свет в 1862 году и был вынужден выдержать серьезную конкуренцию за место на рынке с еще одной передовой по тем временам конструкцией – двигателем Жана Жозефа Этьена Ленуара. Ленуар впервые представил свой двигатель чуть раньше, в 1860 году, но бельгийцу потребовалось несколько лет на доводку систем охлаждения и смазки. Тем не менее в итоге 12-сильный агрегат был доведен до ума, и его коммерческий тираж в Старом Свете составил почти полторы тысячи единиц – по тем-то временам! Автомобильная версия появилась на свет в 1862–1863 годах и тоже использовала для работы вместо угольного газа жидкое топливо – керосин.

Примерно в то же время был разработан и четырехтактный двигатель (один такт отвечает за впуск рабочей смеси, второй – за сжатие, третий – это собственно рабочий ход после воспламенения, а четвертый – прочистка цилиндра и выброс отработанных газов), однако у француза Альфонса Бо де Роша дело дальше патента (1861 год) не ушло. Точнее, ушло – но об этом чуть позже.

Борьба конструкций

Так что официальным предком всех сегодняшних четырехтактных ДВС стал все-таки появившийся в 1862–1863 году двигатель Отто и его партнера Карла Ойгена Лангена. За несколько лет он был усовершенствован настолько, что удостоился высшей награды Всемирной выставки в Париже (1867 год) и пошел в серию, даже несмотря на то, что Отто и Ланген успели в 1872-м пережить банкротство своей крохотной фирмы N. A. Otto & Cie. Впрочем, основанная уже после этого банкротства компания и по сей день не просто жива, но и великолепно себя чувствует. Это Deutz AG – крупный производитель, как нетрудно догадаться, газовых и дизельных двигателей. Стоит отметить, что в то время слово «дизельный» еще не существовало: Рудольфу Дизелю едва минуло тогда 12 лет.

Даже из патентного конфликта с французами, отстаивавшими первенство прав на четырехтактный двигатель за де Роша (да-да, упомянутое «дело ушло» проявилось именно на этой стадии), Отто со товарищи вышли потрепанными (частью прав пришлось поделиться, как и монополией на изобретение цикла Отто), но непобежденными. А более 40 тысяч (сравните со считавшимся успешным тиражом двигателя Ленуара!) этих двигателей, произведенных за три десятилетия, стали окончательным докозательством промышленного триумфа. Но слабое место у двигателей Отто было – топливо. В этом качестве снова выступал светильный газ. Дорогой и достаточно дефицитный, он производился к тому времени уже мало где.

Немудрено, что разработки продолжали идти и в первую очередь в направлении использования набиравшего все большую популярность и распространение жидкого топлива. Велись они в Новом Свете (Джордж Брайтон), Австро-Венгрии (Зигфрид Маркус), Британии (Дугальд Клерк), России (Огнеслав Костович). Здесь перечислены далеко не все, кто занимался этими исследованиями.

Кстати, бензиновый двигатель Костовича был очень интересной, весьма совершенной по тем временам и перспективной разработкой. 8 цилиндров по оппозитной схеме (горизонтальное расположение цилиндров друг напротив друга), перспективное и доступное топливо, электрическое зажигание, смазочные масленки, водяное охлаждение и целых 80 л. с. мощности при массе агрегата всего в 2,5 центнера – такое было бы, пожалуй, актуально и век спустя. Неудивительно, что после шести лет разработки (1879–1885) последовали шесть лет патентного триумфа: Костович получил патенты не только в России, но и в Британии и США. А похоронила проект изначально «неавтомобильная» постановка задачи: российский инженер работал в первую очередь для авиации – для проекта дирижабля «Россия». А проект оказался неудачным.

Имя Костовича, увы, известно ныне лишь специалистам и историкам. А вот его «виртуального оппонента» помнит весь мир. Это Карл Бенц, запатентовавший в 1879 году двухтактный бензиновый двигатель, а в последующие годы совместивший его с гениальным «комплектом» решений. Тут были и катушечное электрическое зажигание с искрой на свече, и карбюратор с дроссельной заслонкой. Было предусмотрено и основное внешнее оборудование: выносной радиатор охлаждения, коробка передач и сцепление. А к 1886 году Бенц запатентовал и четырехтактный двигатель по циклу Отто, но своей – естественно, тоже очень совершенной по тем временам – конструкции. Вот она – практически готовая основа автомобиля! Долго ждать не пришлось, Benz Patent-Motorwagen («Запатентованный автомобиль Бенца») появился на свет в том же 1886 году.

Одноцилиндровый двигатель имел рабочий объем всего 954 см³ и мощность аж 0,9 л. с. (вздохнем, вспомнив о 80 л. с. двигателя Костовича), но развивавший 16 км/ч «моторваген» навсегда остался «отцом всех автомобилей». Именно он, а не тоже вроде бы вполне себе умевшие двигаться самостоятельно конструкции Ленуара, Маркуса и других.

Но картина первооснов, на которые потом стали опираться (и опираются до сих пор) инженеры-мотористы, была бы неполна без еще нескольких фамилий.

Не Отто единым

В 1886 году англичанин Джеймс Аткинсон предложил усовершенствование для четырехтактного двигателя Отто – несколько иной рабочий цикл, с увеличенной за счет более сложного кривошипно-шатунного механизма длительностью рабочего хода. В свое время это более экономичное решение оказалось слишком конструктивно сложным для практической реализации. Однако к концу ХХ века, когда остро встали вопросы экономичности, а с другими недостатками цикла Аткинсона (например, малый крутящий момент на низких оборотах) справляться научились, идея была возрождена и ныне используется все чаще.

Еще одной разработкой конца XIX века (если точнее, 1891 года) стал двигатель Герберта Эйкройда Стюарта. Его идея была в том, что топливовоздушная смесь воспламенялась в смежной с цилиндром предварительной камере, а затем уже работала в основной камере сгорания. Такая схема обеспечивала лучшее наполнение цилиндров, снижала ударные нагрузки, делала работу двигателя плавней и экономичнее. Однако форкамерные бензиновые двигатели всё-таки остались экзотикой из-за сложности конструкции и частого отличия реальных показателей от расчетных. С такой конструкцией экспериментировали многие, например, мотористы ГАЗа для советских «Волг», однако мейнстримом она так и не стала. Форкамерные дизели более распространены (несмотря на то, что тоже имеют особенности вроде затрудненного холодного пуска), но это отдельная и более специализированная история, выходящая за границы данной статьи.

Интересной и конкурирующей с «моторвагеном» Бенца конструкцией мог бы стать автомобиль англичанина Эдварда Батлера. Он даже показан был двумя годами раньше немецкого. Но полноценных испытаний изобретатель провести не смог из-за нелепых по нынешним временам британских законов об ограничении скорости «безлошадных экипажей» («Закон красного флага»), в сердцах плюнул и уничтожил свое детище, отказавшись от дальнейшей программы. А двигатель передал для разработок силовых установок для малых лодок – но уже без своего участия. В истории Батлер остался в первую очередь человеком, который дал бензину именно такое название – бензин.

Ну и, конечно, Рудольф Дизель… В 1892–1893 годах он запатентовал идею двигателя, в котором необходимую для воспламенения топливной смеси температуру обеспечивало сжатие воздуха. Дело в том, что, хотя разные виды топлива (угольная пыль, газ, керосин, нефть, бензин) воспламенялись при разных температурах, в любом случае она была достаточно низка, чтобы обеспечить высокую эффективность – тот самый коэффициент полезного действия. Идея Дизеля была в том, что поршень сначала сжимал воздух, и тот нагревался при сжатии до температуры, существенно превышавшей температуру воспламенения топлива. А впрыск топлива осуществлялся уже в момент максимального сжатия – при значительно большей температуре, чем вытерпело бы просто сжимаемое топливо. Больше сжатие – сильнее и отдача. Кстати, с топливом немецкий инженер тоже наигрался вдоволь: изначально в его качестве выступала угольная пыль, затем керосин, а к началу ХХ века – нефть.

Конструкция Дизеля попутно делала ненужной электрическую систему зажигания: искра тут просто не требовалась. Зато этот двигатель требовал более прочных материалов (из-за более высокой степени сжатия) и системы подачи топлива под очень высоким давлением. Собственно, эти конструктивные особенности никуда не делись и поныне, порой делая дизельные двигатели сложнее и дороже бензиновых. Но зато КПД! Уже самый первый образец, построенный Дизелем (кстати, работа выполнялась на заводе компании, ныне известной под названием MAN), имел КПД минимум на четверть лучше, чем двигатели конструкции Отто – 26,2%. Такой показатель и сегодня для бензиновых двигателей, ставших более совершенными, был бы неплох! В среднем КПД современных бензиновых ДВС находится в пределах 30% (не будем углубляться в особо продвинутые примеры с КПД почти до 40% – таких единицы, и это технические шедевры даже по нынешним меркам). А современные дизели имеют этот показатель на уровне уже 35–40%.

Кстати, в России работы над двигателями, аналогичными разработанным Дизелем, шли поначалу весьма успешно. Разработка петербуржца Густава Тринклера («Тринклер-мотор») была представлена в 1898 году. Этот атмосферный двигатель с воспламенением от сжатия имел КПД целых 29% и вполне мог бы потеснить собственно «дизели», но вмешалась. .. нездоровая конкуренция. Нефтепромышленник и владелец завода «Людвиг Нобель» в Санкт-Петербурге Эммануил Нобель к этому моменту уже успел приобрести патент на производство двигателей Дизеля (собственно, и его завод-то потом был переименован в «Русский дизель») и фактически «задушил» опасного конкурента. Тринклер почти на десятилетие уехал продолжать разработки в Германию, а когда вернулся в Россию в 1907 году, занялся судовыми двигателями на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде. Работал там он успешно и долгие годы, создав уже в советское время великолепную школу двигателестроения и воспитав немало учеников. Но для автомобилестроения этот блестящий специалист был утерян навсегда.

Без чего не обойтись

Итак, на рубеже XIX–XX веков сложилась уже не теоретическая, а вполне практическая база для прорывного – на промышленном, массовом уровне – развития двигателестроения и автомобилестроения в целом. Были созданы базовые концепции и конструкции, в качестве топлива «застолбили место» бензин и другие нефтепродукты. Чего-то в этой схеме все-таки не хватает? Да… И это «что-то» – смазочные материалы. На самом деле специализированные моторные масла к этому времени уже имели свою историю: впервые такой продукт был запатентован еще в 1866 году. Причем не инженером и не химиком, а врачом. Американец Джон Эллис вообще-то изучал свойства нефти в медицинских целях. Но заметил, что продукты на нефтяной основе обладают весьма высокими смазывающими качествами. Проверив наблюдение на практике – починив при помощи такой смазки заклинившую паровую машину – доктор подал заявку на патент и фактически стал основоположником целой будущей индустрии.

Конечно, смазки существовали и ранее, и чего только в их качестве не выступало, начиная от животных и растительных жиров. Увы, даже первые смазки на нефтяной основе – тяжелые и густые «остаточные» составляющие – вполне бы устроили доктора для «расклинивания» своей паровой машины, но абсолютно не подходили для двигателей внутреннего сгорания. И скорость перемещения деталей относительно друг друга, и температурный режим, и нагрузки – все здесь требовало совсем иных качеств. Даже первые примитивные машинные масла конца XIX века не справлялись с отложениями продуктов сгорания в цилиндрах и требовали слишком частой замены.

Кстати, мы только что озвучили требования, которые остались актуальны для моторных масел и по сей день (конечно, список колоссально расширился и отрасль стала технологичной и наукоемкой), но всё-таки…

Это моющие свойства, устойчивость характеристик в требуемых температурных диапазонах, способность противостоять нагрузкам и защищать от них детали двигателя, способность учитывать качество различных видов топлива и даже колебания этих качеств. Как и двигатели, современные масла прошли колоссальный путь в развитии. Речь уже очень давно идет не о примитивной «касторке» или «машинном масле» – в дело все активнее вступает синтетика, а химики создают самые точные по своему действию присадки. Великолепной иллюстрацией может послужить одна из новейших разработок отечественного производителя – линейка масел Synthetic бренда G-Energy. В нее входит сразу несколько продуктов, и каждый из них обладает своим уникальным набором качеств. Если водитель использует автомобиль в городе, пробеги невелики, а двигатель порой не успевает даже толком прогреться, разумнее использовать масло Super Start. Любителям «покрутить» двигатель и апологетам спортивного стиля больше подойдет масло Active. Масло Long Life готово позаботиться об уже не новых и, соответственно, имеющих определенный износ двигателях – его рецептура подобрана именно для такого применения. А масло Far East (Дальний Восток) учитывает даже региональные особенности двигателей японских и корейских производителей. Впрочем, о региональных особенностях и о том, как конструкции двигателей развивались в ХХ веке и как при всей схожести они различались, о том, как совершенствовались вместе с ними системы смазки, нам еще предстоит поговорить.

Названы самые надежные автомобильные двигатели

Renault K7M

Высоким ресурсном и надежностью и при этом, что не маловажно, доступной ценой отличаются бензиновые моторы семейства К компании Renault. Речь прежде всего о начальном силовом агрегате малолитражек Logan и Sandero и бюджетного SUV Duster с индексом K7M.

При сравнительно небольшом рабочем объеме (1,6 л) и восьмиклапанной конструкции такой агрегат имеет архаичную конструкцию и невысокую степень форсировки. В разных исполнениях мотор выдает 82-87 л.с., что обеспечиваем ему ресурс до 400 000 км.

Чугунный блок цилиндров, конструкция поршневой группы, минимизирующая расход масла и стойкость к перегреву, считаются важными техническими преимуществами такого мотора. Минусы тоже хорошо известны. Это повышенный расход топлива, случается, что на холостом ходу плавают обороты, раз в 20-30 тыс. км приходится регулировать клапана, поскольку гидрокомпенсаторов не предусмотрено.

Привод ГРМ ременной, обрыв ремня чреват загибанием клапанов, поэтому ремень рекомендуется менять каждые 60 тыс. км. Кроме того, мотор шумный и вибронагруженный. С другой стороны, при использовании качественных расходных материалов и комплектующих французский мотор прохаживает даже больше вышеупомянутых 400 000 км.

Renault K4M

Двигатель K4M — близкий родственник агрегата K7M. А именно — речь идет о более современной и мощной 16-клапанной версии того же мотора. В частности этот агрегат объемом 1,6 л устанавливался с 1999 года на модели Logan, Duster, Clio 2, Laguna 1,2, Megane, Kangoo, Fluence и другие. Кроме того, до недавних пор таким агрегатом оснащали вазовский Lada Largus. Джентльменский набор здесь тот же — чугунный блок цилиндров, распределенный впрыск топлива и ременный привод ГРМ.

Впрыск — распределенный, во впускной коллектор. Некоторые версии двигателя Рено 1.6 K4M оснащены фазовращателем, расположенном на впускном распредвалу. Мощность разных модификаций варьируется от 102 до 108 л.с.

Существенно, что мотор требует минимального технического обслуживания благодаря гидрокомпенсаторам в приводе клапанов. К недостаткам «16-клапанника» отнесем недешевые запчасти и проблему с гнущимися при обрыве ремня ГРМ клапанами.

Ремень ГРМ соответственно необходимо менять каждые 60 000 км. При этом менять ремень несподручно. На ряде версий этого двигателя на шкиве распредвала нет шпонки, а фиксирующий болт нужно затягивать с правильным моментом. Меток на валах также нет, поэтому коленвал и распредвалы нужно выставлять при помощи фиксаторов. К распространенным неисправностям двигателя K4M относят выход из строя катушек зажигания, загрязнение топливных форсунок, неисправность датчика положения коленвала, подсос воздуха через трещины или уплотнения впускного коллектора, течь масла и антифриза.

Toyota 2AR-FE

Владельцы бестселлеров RAV4 и Camry наверняка станут расхваливать вам «беспроблемные» двигатели 2AR-FE, имеющие объем 2,5 л и отдачу в разных исполнениях от 165 до 180 л.с.

Серия тойотовских двигателей AR начала свою историю сравнительно недавно — в 2008 году. Гильзы цилиндров установлены методом мокрого гильзования и отлиты в блок. ГРМ — цепной, 16-клапанный с гидрокомпенсаторами. Коленчатый вал здесь кованный, имеет восемь противовесов и шестеренный механизм для привода балансирных валов.

Для эластичности двигателя в газораспределительный механизм устанавливается продвинутая система изменения фаз газораспределения Dual VVT-i. Она призвана управлять временем открытия впускных и выпускных клапанов, оптимизируя работу мотора как на низких, так и высоких оборотах.

Так удается добиться максимальной топливной эффективности и экологичности двигателя. Надежная топливная система и умеренная мощность сулят надежность в эксплуатации. К тому же в этом поколении моторов японцы отказались от ряда технологий, примененных в предшественниках. Как следствие, силовой агрегат стал выдавать меньше мощности на полезный объем, но в то самое время стал экономичнее на 10-12 %.

Не менее важно, что возросла ремонтопригодность, поскольку тонкостенные алюминиевые блоки цилиндров остались в прошлом. Как следствие, до первого капремонта при правильной эксплуатации этот двигатель может отъездить 250 000, а то и 300 000 тыс. км. Максимальный же ресурс составляет 400-500 тыс. километров пробега. Цепь ГРМ придется обновить на 150 000 км. В списке редких проблем значится повышенный шум в районе механизма ремня ГРМ при работе неразогретого двигателя. Также насос охлаждающей жидкости требует внимания из-за случающихся протечек.

Toyota 1VD-FTV

Долговечностью отличается также тойотовский дизельный 8-цилиндровый 4.5-литровый агрегат 1VD-FTV. Мощность этой установки варьируется от 202 до 286 л.с. Двигатели с двумя турбокомпрессорами устанавливали на Land Cruiser 200 и Lexus LX450d.

Дефорсированная версия с одним турбокомпрессором была предназначена для Land Cruiser 70. Такой агрегат может похвастать чугунным блоком цилиндров и почти вечным цепным приводом с усовершенствованной системой непосредственного впрыска топлива под давлением Common Rail, а также турбокомпрессорами изменяемой геометрии.

К основным преимуществам относят отличную динамику, невысокий расход топлива (при скорости в 70-80 км/ч он держится на уровне около 8-9 литров на 100 км). При этом автомобили с 1VD-FTV демонстрируют отличные внедорожные характеристики благодаря тяговитости силовой установки.

К слабым местам можно отнести требовательность к качеству масла. Еще один недостаток — водяной насос, который может утратить герметичность уже на 50 тыс. км. Тем не менее, если не экономить на качественном масле и хорошем топливе, то ресурс такого мотора может превышать 400 000 км.

Honda R20A

Бензиновый 2-литровый «атмосферник» R20A выпускается японским концерном с 2006 г. и устанавливается на автомобили Civic, Accord и на кроссовер CR-V. Этот двигатель целиком «алюминиевый», имеет балансирные валы, трехрежимный впускной коллектор, головку блока цилиндров с одним распредвалом и 16-ю клапанами и систему изменения фаз газораспределения i-VTEC.

Как и предшественники, R20A не оснащен гидрокомпенсаторами, регулировать клапана приходится каждые 45 000 км. При этом R20A надежен и конструктивно прост. Схема регулировки клапанов «винт — гайка» не требует подбора и замены толкателей клапанов. Не наблюдается также протечек масла и антифриза. Принципиально и то, что в серии R был сделан особый упор на экологичность, соответственно, меньше внимания уделено динамике. Словом, этот мотор справляется с ролью рабочей лошадки и при этом имеет достаточную для динамичной езды мощность (до 155 л.с), а его ресурс часто превышает 300 000 км. Запчасти, впрочем, недешевы, поэтому капитальный ремонт выйдет дорогим.

Hyundai/Kia G4FC

К числу долгоиграющих «зарулевцы» относят также корейский агрегат G4FC, выпускающийся с рабочим объемом 1,4 и 1,6 литра с 2010 года. В настоящее время время мотор продолжают устанавливать на Hyundai Creta, Solaris и Kia Rio. Эта бензиновая рядная «четверка» с двумя распредвалами имеет 16 клапанов. Мотор экономичен, впрыск регулируется ЭБУ.

Двигатель оснащен цепью ГРМ, за которой не нужно старательно ухаживать — производитель указывает, что она не имеет ограничений по эксплуатации. Фактически же цепь ходит не меньше 150 000 км. К этому пробегу возникает необходимость регулировки клапанов. Поршневая при хорошем масле ходит до 250 000-300 000 км. При использовании топлива невысокого качества возможен преждевременный выход из строя каталитического нейтрализатора.

Как работают автомобильные двигатели? – Теперь от Nationwide

Несмотря на их относительно простое управление, автомобили на самом деле очень сложные машины. Автомобили нуждаются в топливе для работы, но что на самом деле делает с ним двигатель?

В общем, стандартный двигатель внутреннего сгорания, который сегодня используется в большинстве транспортных средств, работающих на топливе, использует воздух в сочетании с бензином для производства энергии.[1] Конечно, становится сложнее.

Компоненты двигателя

Перед тем, как углубиться в работу двигателя автомобиля, полезно изучить его базовую структуру (это также важно, если вам нужно выполнить какое-либо техническое обслуживание автомобиля). Взгляните на приведенную ниже схему двигателя автомобиля, а затем просмотрите список основных компонентов двигателя и их функции:

Блок двигателя: Блок двигателя, как правило, изготовленный из железа или алюминия, содержит большинство деталей, обеспечивающих работу двигателя, включая цилиндры, поршни, коленчатый и распределительный валы. [2] (Если вы открываете капот, генератор переменного тока обычно крепится к передней части блока цилиндров.)
Головка блока цилиндров: Головка блока цилиндров включает в себя компоненты, управляющие потоками всасываемого воздуха и выхлопных газов, такие как клапаны и распределительные валы.[2]
Коленчатый вал: Коленчатый вал преобразует движение поршней вверх-вниз в соответствующее круговое движение. Он прикреплен к поршням через шатун.[2]
Шатуны: Шатун крепит коленчатый вал к поршням. Он вращается на каждом конце, что дает ему возможность перемещаться с обоими компонентами.[3]
Поршни: Поршни двигаются вверх и вниз внутри цилиндра, передавая энергию коленчатому валу, который, в свою очередь, приводит автомобиль в движение. Поршневые кольца, расположенные внутри поршней, помогают герметизировать края цилиндра и уменьшают трение во время движения.[2],[3]
Свечи зажигания: Свечи зажигания вызывают сгорание, создавая искру, которая воспламеняет поступающую смесь воздуха и топлива. [3]
Топливные форсунки : Топливная форсунка подает топливо в двигатель. В процессе он превращает топливо в крошечные туманообразные частицы, чтобы его легче сжигать в двигателе.[4]
Клапаны: В двигателе есть два типа клапанов: впускные клапаны и выпускные клапаны. Первый пропускает воздух и газ в двигатель; последний выпускает выхлоп.
Распредвал: Распредвал контролирует открытие и закрытие клапанов. Для этого он преобразует круговое движение коленчатого вала в движение вверх-вниз, открывающее и закрывающее клапаны.[2]
Ремень или цепь ГРМ: Ремень или цепь ГРМ проходит между распределительным валом и коленчатым валом, обеспечивая их синхронную работу.[2]

Процесс четырехтактного двигателя

Большинство двигателей внутреннего сгорания работают по четырехтактному циклу. Эти шаги формально известны как ходы по отношению к четырем движениям, которые поршень совершает для завершения каждого цикла. Такты происходят в следующем порядке: впуск, сжатие, сгорание, выпуск.

При каждом такте поршень движется либо вверх, либо вниз внутри цилиндра, двигаясь вместе с впуском воздуха и топлива или выбросом выхлопных газов. Вот краткий обзор того, как работает этот процесс[1]:

1. Такт впуска

Во время такта впуска поршень смещается вниз, а впускной клапан открывается, пропуская поток бензина и воздуха. Как только поршень достигает основания цилиндра, клапаны закрываются, герметизируя смесь бензина и воздуха. (Стоит отметить, что в некоторых современных автомобилях бензин впрыскивается позже, во время такта сжатия.)

2. Такт сжатия

В этот момент поршень движется назад вверх, чтобы сжать газ и воздух к верхней части цилиндра. Проталкивание этой смеси в более ограниченное пространство подготавливает ее к воспламенению в такте сгорания.

3. Такт сгорания

Такт сгорания, также известный как рабочий ход, создает мощность двигателя и приводит автомобиль в движение. Здесь свеча зажигания воспламеняет газ. Возникающее в результате тепло и расширяющийся газ заставляют поршень двигаться вниз по цилиндру.

4. Такт выпуска

Когда поршень достигает дна цилиндра, открывается выпускной клапан, и поршень может откачивать отработавшие газы из двигателя. Оттуда газы попадают в выхлопную систему и выходят из автомобиля. Наконец, выпускной клапан закрывается, и четырехтактный цикл повторяется.

Различные типы автомобильных двигателей

Хотя все двигатели внутреннего сгорания в целом работают одинаково, существует несколько различных типов двигателей. При обсуждении двигателей, которые чаще всего используются в личных транспортных средствах, различия в основном связаны с расположением цилиндров. Например, цилиндры 9Рядные двигатели 0016 расположены прямо, а в двигателях V-образного типа цилиндры разделены на две группы и образуют V-образную форму. Другие двигатели будут регулировать определенные механизмы, такие как фазы газораспределения или количество воздуха, добавляемого в четырехтактный цикл, для повышения эффективности или мощности.

Знание того, как работает автомобильный двигатель, может оказаться полезным, когда придет время покупать следующую машину, особенно если вы покупаете ее у частного лица, а не у дилера. Узнайте, как купить автомобиль у частного продавца.

[1] «Вот как работает двигатель вашего автомобиля» (17 апреля 2019 г.)

[2] «Запчасти автомобильного двигателя» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.) Engines Work» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

[4] «Как работают системы впрыска топлива» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

Как работают автомобильные двигатели | Артикул

Окунитесь во взрывоопасный мир четырехтактного двигателя

Приблизительно один миллиард автомобилей на дорогах используют для передвижения бензин. И хотя основные принципы работы двигателей внутреннего сгорания, на которые они опираются, не претерпели кардинальных изменений в течение почти 150 лет, в наших автомобилях используется удивительный уровень химии.

Слова «автомобиль» и «взрыв» несовместимы. Но именно поршневые взрывы в двигателе внутреннего сгорания заставляют ваш автомобиль двигаться

В большинстве автомобилей используется четырехтактный двигатель, разработанный Николаусом Отто в 1861 году. Этот двигатель имеет ряд отверстий, называемых цилиндрами, с поршнем внутри. Когда поршень опускается, он втягивает воздух и бензин, смесь углеводородов и присадок для защиты двигателя. Затем поршень движется вверх, сжимая смесь и создавая идеальное сочетание температуры – до 2500°C – и давления. Как только поршень достигает своего верхнего положения, создается искра.

Теперь у нас есть ключевые ингредиенты для горения – кислород, топливо и тепло – которые вызывают взрыв, который снова опускает поршень. На обратном пути поршень выдавливает продукты сгорания в виде выхлопных газов и возвращается в исходное положение, чтобы цикл начался снова. Прикрепив нижнюю часть поршня к коленчатому валу, взрывы, создаваемые каждым цилиндром, приводят автомобиль в движение. Весь процесс происходит быстро: кривошип болида Формулы-1 вращается со скоростью около 15 000 оборотов в минуту, что составляет примерно 50 000 взрывов в двигателе на каждом круге.

Загадка возгорания

Однако с этой установкой связано много проблем. Во-первых, это невероятно неэффективно. Хотя углеводороды содержат много химической энергии, большая ее часть теряется в виде тепла, а не для питания автомобиля. Даже самый эффективный двигатель внутреннего сгорания может работать только с тепловым КПД 50%. Также трудно получить точный баланс топлива и воздуха в двигателе, чтобы обеспечить полное сгорание. Слишком мало воздуха означает, что топливо «богатое» и более мощное, но расточительное. Слишком много воздуха и «обедненное» топливо, которое производит меньше энергии и заставляет двигатель гореть сильнее.

Мир переходит на электромобили, в которых используются литий-ионные аккумуляторы, которые имеют гораздо более высокий КПД (до 90%) и практически не производят выбросов

Взрывы тоже могут быть проблемой. Ранние бензиновые двигатели часто имели проблему «детонации», когда небольшие воздушные карманы в цилиндре воспламенялись сами по себе, а не поршень, толкаемый гладкой стеной пламени. Эту проблему решил химик Томас Мидгли-младший, который предложил добавлять в бензин тетраэтилсвинец. Если бы образовался карман, вместо того, чтобы прервать цикл, он просто образовал бы небольшие комочки свинца или газообразного оксида свинца, которые можно было бы вытолкнуть с выхлопом. К сожалению, свинец токсичен для человека, что приводит к повреждению головного мозга, а его выделение с выхлопными газами автомобилей оказалось смертельным. Сегодня этилированный бензин запрещен во всем мире, а проблемы с детонацией решаются другими способами.

Истощающее загрязнение

Еще есть отработанный газ. Неполное сгорание в двигателе приводит к выхлопу, содержащему углеводороды, двуокись углерода (CO ₂), окись углерода (CO) и смесь оксидов азота (NO _x), которые могут вызывать кислотные дожди.