Статья опубликована 26.06.2014 06:34 Последняя правка произведена 21.07.2015 08:36 Бензиновые двигатели
– одна из разновидностей ДВС (двигателей внутреннего сгорания) в которых поджег смеси из воздуха и топлива, осуществляется в цилиндрах, посредством искр от свечей зажигания. Роль регулятора мощности выполняет дроссельная заслонка, которая регулирует поток поступающего воздуха.
Существует несколько видов дросселей, например карбюраторная дроссельная заслонка, регулирует количество поступающего в цилиндры ДВС топлива. Она состоит из пластины, закрепленной на главной вращающейся оси и помещенной в трубке, по которой и протекает топливо. Вращая пластинку, можно регулировать пропускную способность трубки (если пластинка находится в перпендикулярном положении относительно трубки, то топливо поступать не будет). Дроссель управляется водителем, наиболее распространена двойная система привода: ножная от педали и ручная от рычага или кнопки. При использовании педали, кнопка ручного управления блокируется, а при вытягивании кнопки ручного управления опускается педаль. В дальнейшем, дроссель опять открывается педалью, но при опускании педали, он остается в положении, установленным ручным управлением.
Классификация бензиновых двигателей:
По кол-ву цилиндров
– одноцилиндровые, двухцилиндровые, многоцилиндровые;
По системе охлаждения
– двигатели с жидкостной и воздушной СО.
По типу смазки
– смешанные (топливная смесь перемешивается с маслом), раздельный тип (масло заливается в картер).
По виду применяемого топлива:
бензиновые или многотопливные.
По степени сжатия.
Подразделяют двигатели высокого (E=12…18) и низкого (E=4…9) сжатия.
По способу смесеобразования
— подразделяют на двигатели с внешним смесеобразованием, топливная смесь готовится вне цилиндров двигателя (газовые и карбюраторные), и двигатели с внутренним смесеобразованием (инжекторные – рабочая смесь образуется внутри цилиндров).
По размещению цилиндров
– V-образные, у которых цилиндры располагаются под углом (если угол составляет 180 градусов, то двигатель является оппозитным [с противолежащими цилиндрами]). В «рядных» двигателях цилиндры располагаются вертикально или горизонтально в один ряд.
По способу осуществления рабочего цикла
– двухтактные и четырехтактные.
Двухтактные двигатели
обладают большей мощностью на единицу объема, однако проигрывают в КПД. Поэтому они нашли свое применение там, где важна компактность, а не экономичность (мотоциклы, моторные лодки, бензопилы и другие моторизованные инструменты).
Четырехтактные двигатели
доминируют в остальных средствах передвижения. Интересен тот факт, что двухтактные дизельные двигатели лишены многих недостатков двухтактных бензиновых двигателей, однако применяются в основном на больших судах (иногда на тепловозах и грузовиках).
По частоте вращения:
малооборотистые, повышенной частоты вращения, высокооборотистые.
По предназначению:
стационарные, судовые, автотракторные, авиационные, тепловозные и др.
По способу подачи топлива:
существуют атмосферные двигатели, в которых поступление топлива осуществляется за счет разницы атмосферного давления и давления внутри двигателя, при всасывающем ходе поршня; в двигателях с наддувом горючая смесь подается в цилиндр под давлением, которое поддерживается турбокомпрессором, для увеличения мощности двигателя.
Преимущества и недостатки бензинового агрегата
С дизельным агрегатом мы уже ознакомились, теперь рассмотрим подробнее положительные и отрицательные стороны бензинового.
Преимущества:
- Простая конструкция. Технология создания такого мотора довольно простая, что влияет и на стоимость авто.
- Небольшой вес автомобиля.
- Объёмный двигатель по сравнению с дизельными аналогами. В бензиновом моторе нет сильной детонации, поэтому объём его может быть значительно выше, чем у дизеля.
- Простой ремонт, с которым может справиться даже более-менее опытный водитель. Системные узлы расположены просто и понятно, более того, ремкомплекты стоят на порядок дешевле дизельных.
- Практически бесшумная работа.
Недостатки:
- Самый главный недостаток — взрывоопасность топлива. Бензин является очень летучей смесью и поджигается от малейшей искры, вследствие чего носит характер повышенной опасности.
- Все детали двигателя нужно постоянно смазывать, менять и т. д.
- Расход топлива будет гораздо больше, потому что КПД в камере сгорания у бензинового агрегата заметно ниже.
- Медленный разгон и слабая тяга сразу почувствуются на бензиновом агрегате при сравнении двух моторов.
- Низкий параметр экологичности. Бензиновый двигатель выпускает гораздо больше вредных веществ в атмосферу.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех основных этапов – тактов:
1. Впуск.
На этом такте происходит перемещение поршня из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю (НМТ). Кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, через который в цилиндр всасывается новая горючая смесь.
2. Сжатие.
Поршень переходит в прежнее состояние (из НМТ в ВМТ), сжимая при этом рабочую смесь. Согласно термодинамике, температура рабочей смеси увеличивается. Степенью сжатия называется отношение рабочего объема цилиндра в НМТ к объему камеры сгорания в ВМТ. Это очень важный параметр, на практике, чем он больше, тем экономичнее двигатель. Однако и тут есть противоречия, для двигателей с высокой степенью сжатия требуется особенное топливо, с более высоким октановым числом, которое стоит дороже.
3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня).
Перед завершением цикла сжатия смесь топлива и воздуха поджигается искрой от свечи зажигания. Топливо сгорает во время движения поршня из ВМТ в НМТ, образуется газ, который расширяется, толкая поршень. Углом опережения зажигания называется степень «недоворота» коленвала двигателя до ВМТ при поджигании смеси. Необходимость преждевременного зажигания обосновывается тем, что процесс воспламенения горючей смеси медленный относительно скорости работы поршневых систем двигателя. Только в том случае, когда основная масса топлива успеет воспламениться, польза от использования энергии сгоревшего топлива будет максимальной. Процесс сгорания топлива занимает фиксированное время, поэтому, при повышении оборотов двигателя, необходимо увеличивать угол опережения зажигания, для повышения эффективности работы двигателя. Раньше, в старых автомобилях, использовалось механическое устройство (центробежный и вакуумный регулятор, который воздействовал на прерыватель). Сейчас в автомобилях установлена электроника, которая отвечает за определение угла опережения зажигания, работающая по емкостному принципу.
4. Выпуск.
В последнем такте происходит вытеснение отработанных газов из цилиндра через выпускной клапан. Поршень перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю, при достижении которой цикл начинается сначала. При этом совсем не необходимо, чтобы начало нового цикла совпадало с окончанием предыдущего. Положение, в котором открыты сразу два клапана: впускной и выпускной, называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов способствует лучшему наполнению цилиндров топливом, а также более качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания.
Дизельный двигатель
Scania 340 лс 11-литров Euro 3 двигатель с системой впрыска Scania PDE.
В отличие от бензинного двигателя, дизельный обладает более высокой мощностью и меньшим расходом топлива. Дизельный двигатель – экономичней бензинового. Поскольку сила давления внутри дизельного мотора в два раза больше, чем на бензиновом, он должен иметь высокую прочность. Для сравнения замер компрессии бензинового двигателя в диапазоне 10-12 кг/см, компрессия дизельного мотора 35-42 кг/см в зависимости от классификации. Прочность достигается благодаря использованию новейших технологий.
Процесс производства дизельных моторов технологически сложней. Как следствие, ремонт данных моторов дороже и требует определённого опыта от моториста. Также проблемой дизельных двигателей является зависимость от погоды, в сильные морозы машина просто может не завестись из-за неправильно типа залитого топлива. Распространенная проблема дизельного двигателя – прикипание свечей накала, которые при этом сложно и дорого выкрутить, а иногда вплоть до замены головки блока цилиндров (ГБЦ).
Дизельный мотор всегда имеет лучший крутящий момент. Да на старте он не такой шустрый как бензинка, но тянет гораздо лучше. При этом у бензинового автомобиля, при равных объемах, мощность больше, а крутящий момент меньше.
Что лучше, мощность или крутящий момент?
Рассмотрим пример на двигателях Volkswagen.
Дизель TDI 2.0 мощность 140 л.с., крутящий момент – 320 Нм, сравниваем с бензиновым FSI 2.0 мощность 150 л.с., крутящий момент – 200 Нм. В результате тестирования дизельного и бензинового моторов – дизель с оборотами в диапазоне от 1 до 4.4 тысяч, выигрывает по мощности у бензинового двигателя на 30 – 40 л.с. Поэтому количество лошадиных сил не самый главный показатель. Двигатели с высоким крутящим моментом и небольшим объемом будет динамичнее на ходу, чем двигатель с низким крутящим моментом, но с большим объемом.
Неоспоримым достоинством дизельных моторов является сниженная пожароопасность.
Какие минусы дизельного двигателя? Один из главных минусов – это требовательность к топливу в зависимости от сезона. Есть такое понятие зимнее дизельное топливо. Если запастись летним дт и решить кататься на нём и зимой, то без специального антигеля это не получится. Двигатель просто не заведется. Обычно все АЗС своевременно переходят на зимнее и на летнее дизельное топливо, но бывают и неприятности. Как избежать проблем с дизельным двигателем зимой, почему дизельный двигатель не заводится в холода, как решить эту проблему, как правильно выбрать дизельное топливо – читайте в нашей отдельной статье: “Почему дизельный двигатель плохо заводится зимой”
Нет хорошего или плохого двигателя, есть двигатель который нужен Вам, двигатель, который отвечает Вашим запросам и хорошо справляется со своей задачей. Тип двигателя необходимо выбирать в зависимости от того, для чего нужен автомобиль. Когда речь идет о длительных поездках, стоит отдать предпочтение дизельному двигателю, который со временем оправдает расходы на покупку топлива за счет меньшего его потребления и цены за литр.
Если автомобиль необходим для езды по городу и близлежащим районам, целесообразно использование бензинового двигателя. Но с развитием машиностроения в Европе дизельный двигатель начал постепенно вытеснять бензиновый. Новые технологии позволяют создавать дизельные моторы с более высокими техническими и экологическими показателями, что объясняет заметный рост их популярности.
XJ 2.7 diesel 2006
Таким образом, еще десяток лет назад дизельный мотор был не так практичен, как бензиновый, но сегодня вполне есть основания утверждать обратное. Технологии производства и обслуживания «дизелей» стали доступнее. Единственная задача для автовладельца – проводить своевременную диагностику и обслуживание автомобиля.
И бонусом для владельцев дизельных автомобилей небольшой ликбез.
Часто приходится слышать вопрос «А можно ли в дизельный двигатель залить солярку?». Ведь это как бы похожий продукт на дизельное топливо, и как почти все их виды, из нефти. Давайте внимательно посмотрим, чем же дизельное топливо и солярка отличается.
Двухтактный двигатель.
Двухтактный и четырехтактный цикл схожи лишь тем, что в них присутствует сжатие и расширение рабочего тела. Такты наполнения топливом двигателя и его последующей очистки от продуктов сгорания заменены продувкой двигателя вблизи НМТ положения поршня. А весь рабочий цикл укладывается в течение одного оборота коленвала.
Если говорить о двухтактном цикле, то он делится на следующие такты: изначально, поршень поднимается вверх, сжимая рабочую смесь в цилиндре, а также создавая разрежение в кривошипной камере. Клапан впускного коллектора открывается от воздействия этого разряжения, и новая порция горючей смеси (зачастую с добавлением масла) втягивается в кривошипную камеру. При опускании поршня вниз закрывается клапан в кривошипной камере, а также повышается давление. В остальном же: поджег, сгорание топлива, и расширение рабочего тела происходят идентично, как и в четырехтактных двигателях. Но есть один нюанс, в момент, когда поршень опускается, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (поршень перестает его перекрывать). Выхлопные газы, находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор через это окно. Немного позже, поршень открывает и впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллектора. Новая порция топлива из кривошипной камеры, попадает в рабочий объем цилиндра, под воздействием опускающегося поршня, и вытесняет оставшиеся отработанные газы. При этом, небольшая часть рабочей смеси попадает в выпускной коллектор, однако на обратном ходе поршня она втягивается обратно в кривошипную камеру.
Резюме
Преимущества бензинового двигателя:
- Проще конструкция
- Легче по весу
- Двигатель дешевле
- Возможность эксплуатации на высоких оборотах
- Проще в сервисном обслуживании
- Меньше шума
- Легче заводится при низких температурах
- Менее требователен к качеству топлива
- Более широкие возможности для переоборудования на газ
Недостатки:
- Выше пожаро- и взрывоопасность
- Более требователен к качеству масел
- Хуже тяга на низах
- Выше расход топлива с ростом нагрузки
Учитывая все особенности бензинового и дизельного двигателей можно сделать вывод, что у обоих имеются как плюсы,так и минусы. Если коротко – для легковых машин больше подойдет бензин, для внедорожников и коммерческого транспорта часто выбирают дизель. Какой двигатель вам подойдет больше – это зависит от ваших потребностей и условий эксплуатации.
