Типы двигателей автомобилей по топливу

При первом такте (сжатия) поршень перемещается от нижней мёртвой точки к верхней, перекрывая нижнее и верхнее продувочные окна и сжимая поступившую ранее топливную смесь. Одновременно в кривошипную камеру, расположенную в нижней части цилиндра, вследствие её герметичности поступает новая топливная смесь. При втором такте (рабочего хода) сжатая горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания, в результате чего поршень под давлением движется к нижней мёртвой точки, вращая коленчатый вал и сжимая смесь в кривошипной камере. Из последней топливная смесь через открытое впускное окно заполняет цилиндр, вытесняя отработавшие газы через выпускное окно (продувка). Далее поршень снова поднимается вверх, и цикл повторяется.

Преимущества двухтактного двигателя заключается в том, что он проще по конструкции, чем четырёхтактный, и даёт примерно в 1,5 раз больше мощности при том же рабочем объёме. Однако в наше время двухтактные ДВС практически не используются из-за низкой экономичности и плохих экологических показателей, связанных с неполным сгоранием топливно-воздушной смеси и попадании части её в выпускное окно при продувке.

Роторно-поршневой мотор обладает рядом преимуществ перед традиционным, так как развивает больше мощности при меньшем объёме, имеет небольшие габариты и относительно простую конструкцию. К недостаткам двигателя Ванкеля относятся быстрый износ уплотнителей между ротором и камерой сгорания, требование высокой точности при сборке деталей, необходимость специальной системы смазки, склонность к перегреву и неэкономичность на низких оборотах.

Газотурбинный двигатель (ГТД) может работать на любом топливе, от керосина до мазута, и всегда имеет бОльшую удельную мощность, чем поршневой ДВС, хотя КПД у него ниже. По компактности, весу, шуму и вибрациям ГТД значительно лучше поршневого ДВС, но из-за таких факторов, как высокая стоимость (объясняется необходимостью использования жаростойких материалов), большая частота оборотов (до 100000 об/мин), высокая температура выхлопа и задержка отклика на управление мощностью (невозможность снижения оборотов при отпущенной педали газа без торможения), он так и не нашёл применения на легковых автомобилях, за исключением нескольких концепт-каров.

По конфигурации, то есть взаимному расположению цилиндров, автомобильные двигатели бывают:

Двигатели также различаются по количеству цилиндров:

В зависимости от типа ГРМ различают нижнеклапанные и верхнеклапанные двигатели внутреннего сгорания.

Источник

Виды двигателей по типу топлива

Изобретение двигателей внутреннего сгорания (ДВС) можно назвать по-настоящему эпохальным событием, поскольку это устройство перевернуло весь мир, ускорив развитие человечества до невозможности. Все ключевые технологии внутреннего сгорания (на бензине и дизтопливе, а потом и газообразных смесях), которые применяются в нынешних автомобилях, были открыты в конце 19 века, либо в первой половине 20-го. С тех пор технологии видоизменялись и бесконечно улучшались, но не менялся принцип действия.

Двигатель внутреннего сгорания использует принцип преобразования энергии, выделяемой при сгорании топлива, в механическую энергию, которая и служит движущей силой автомобиля. Этот принцип построен на том, что в соединении с воздухом жидкое топливо образует смесь, которая сгорает в специальной камере.

Сгорая, эта смесь вызывает высокое давление, которое толкает поршень-вращающий вал посредством кривошипно-шатунного механизма. Далее через этот механизм механическая энергия передается на трансмиссию, а оттуда на колеса.

В легковой автомобильной промышленности применяются такие виды двигателей:

Также они классифицируются по количеству и расположению цилиндров, способу впрыскивания и формирования смеси и прочим критериям.

Чтобы осуществить запуск ДВС, бензиновые механизмы оснащены стартером – электрическим двигателем, который поворачивает коленвал. Если движитель дизельный, то в нем в качестве стартера используется вспомогательный ДВС маленьких размеров.

Бензиновые двигатели

Бензиновый ДВС – это наиболее простой в изготовлении и эксплуатации тип двигателей, который получил широчайшее распространение в легковых автомобилях. Как понятно из названия, в качестве топлива для этого механизма служит бензин. Он подается с помощью специального насоса по топливной системе через фильтры в карбюратор или инжектор, а оттуда топливная взвесь попадает в камеру сгорания, где сжимается под воздействием цилиндра и воспламеняется от искры, генерируемой свечой.

Стоит отметить, что карбюраторная схема впрыска является морально устаревшей и не соответствует современным экологическим и экономическим нормам, а потому не применяется. Вместо карбюраторов используются инжекторные системы впрыска. Они позволяют производить более тщательную дозировку, впрыск и сгорание топлива, давая больше КПД. Также это позволяет максимально уменьшить выброс продуктов сгорания в атмосферу.

Такие системы производят впрыск топливной смеси через форсунку непосредственно в цилиндр либо в специальный впускной коллектор для смеси. Также инжекторы разделяются на 2 типа:

В механических инжекторах используются система рычагов плунжерного типа, а задача по контролю подачи топливной смеси равномерно разделена между механизмом и электронным блоком управления. В электронных устройствах процесс смешения и впрыскивания топлива полностью контролируется электронным блоком управления.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели изначально использовались в тяжелом автомобиле- и тракторостроении. Их размеры и мощность не позволяли ставить эти массивные агрегаты куда-либо, кроме шасси трактора, танка или грузовика.

Но во второй половине 50-х годов появились первые миниатюризованные дизели с конструкцией, адаптированной под установку на легковой автомобиль. С тех пор это направление в двигателестроении непрестанно развивалось, но медленно – из-за сложностей в производстве, конструировании и обслуживании легковых дизелей.

Газовые двигатели

Такие двигатели в качестве топлива используют сжатый, сжиженный газ природного происхождения. Происхождение подобных механизмов было продиктовано растущими экологическими и экономическими требованиями.

Газовая смесь хранится под давлением в специальных баллонах, откуда, минуя испаритель, подается на редуктор, где ее давление ослабевает. Из редуктора, конструкция которого схожа с инжектором, происходит впрыск в камеру сгорания, где под воздействием искры газ воспламеняется, толкая поршень.

Большинство современных бензиновых ДВС можно переделать под использование газа, что позволяет существенно сэкономить на поездках. Наборы для перехода на газ выпускает множество производителей.

Источник

Жажда топлива: какие бывают двигатели, и чем они питаются

Сжатый воздух

В 2013 году концерн PSA представил систему Hybrid Air, работающую на сжатом воздухе. Французы были далеко не первые. За два года до них японцы испытывали свой прототип Toyota Ku Rin, которая смогла проехать на одном «заряде» сжатого воздуха три с лишним километра — рекорд по тем временам. Годом позже отличились инженеры индийской Tata Motors, представив предсерийное чудо Tata Airpod — трехместный и трехколесный автомобиль для беднейших слоев населения, работающий также на сжатом воздухе.

В отличие от предшественников, разработка PSA оказалась элегантнее и проще. Два баллона со сжатым воздухом, компрессор, нагнетающий воздух, и гидравлический мотор, передающий энергию сжатого воздуха в КПП. Система сама пополняла воздушные запасы, чем качественно отличалась от того-же индийского чуда (Tata Airpod требовалось «накачивать» каждые 200 км). Естественно, помимо «воздушной» установки, под капотом Hybrid Air предполагалось устанавливать классический 3-цилиндровый ДВС, который будет играть роль насоса и вспомогательного мотора.

В компании обещали, что если скорость движения не превысит 70 км/ч, то энергия от сжатого воздуха будет использоваться в течение 60-80% времени. Топливная экономичность варьировалась от нулевых значений расхода и выбросов до 2,9 л/100 км и 69 г/км при использовании ДВС соответственно. Французы планировали начать оснащать Hybrid Air текущие модели концерна с 2016 года, но не сложилось.

Водородные топливные элементы

Есть три типа двигателей, использующих водород: одни работают как обычный ДВС, другой тип — газотурбинные, третьи — агрегаты, использующие химическую реакцию водорода. Первый ДВС, работающий на водороде, появился аж в 1806 году, водород в нем сгорал, как обычный бензин. Сегодня количество таких оригинальных движков стремится к нулю — использовать их чертовски накладно. В газотурбинных агрегатах газ сжимается и нагревается, затем выделяемая энергия преобразуется в механическую. В качестве топлива может использоваться практически любое горючее, которое можно диспергировать: от собственно газов (в том числе водород), до твердых носителей.

Но самые интересные из водородных силовых установок — «химические». В марте этого года BMW и Toyota представили кроссовер i Hydrogen NEXT на базе нынешнего X5. Его силовая установка состоит из электродвигателя и литий-ионной батареи, стеков с водородными топливными элементами, химического преобразователя и двух баллонов, в которые под давлением 700 бар закачены шесть килограммов водорода. Стек специальных ячеек, наполненных водородом, конвертирует химическую энергию газа в электричество, которое аккумулируется в батарее, а она в свою очередь питает электромотор. Электрохимический генератор выдает 125 кВт, а общая отдача установки — 275 кВт. Единственным продуктом переработки является водяной пар. В BMW заявляют, что к 2022 году планируют выпустить первую партию водородомобилей.

Дизельный двигатель

Более ста лет назад, 23 февраля 1892 года Рудольф Дизель запатентовал свой чудо-двигатель. Принципиальное отличие его агрегата было в том, что топливо в нем нагревалось быстрым сжатием, а не поджогом как в Отто-моторе. Но самое смешное, что первые двигатели Дизеля работали не на дизеле, а на растительных маслах. Более того, первоначально в качестве идеального топлива изобретатель предлагал каменноугольную пыль, так как в Германии не было запасов нефти.

Спектр видов топлива для дизельных двигателей вообще весьма широк. Сюда включаются все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения: рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизельный двигатель может с определенным успехом работать даже на сырой нефти.

Кстати, в Санкт Петербурге в 1898 году на Путилковском заводе был построен агрегат, аналогичный мотору Дизеля. Более того, наша конструкция оказалась проще, надежнее и даже перспективнее немецкой. Но владельцы лицензий Дизеля возбудились, что появилась конкурентная конструкция. Благодаря их давлению все работы над отечественным аналогом дизельного двигателя были остановлены.

Роторный двигатель

Самый престарелый из всех тепловых двигателей именно роторный, чей прародитель появился аж в первом веке нашей эры. Уже в 19 веке активно использовались куда более похожие на современные роторные паровые двигатели, правда те не отличались эффективностью.

В 1957 года Феликс Ванкель и Вальтер Фройде показали общественности полностью работоспособный роторно-поршневой двигатель (РПД) внутреннего сгорания. Всего каких-то семь лет доработки, и этот движок уже стоял на спорткаре NSU Spider, который стал первым серийником с РПД. Такой агрегат лишен большого количества движущихся частей, он проще, а особая конструкция мотора позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Но из-за конструктивных особенностей у роторных моторов крайне низкий ресурс, высокий расход масла и топлива, хотя и большая отдача с меньшего объема.

Из-за этих особенностей единственной компанией, которая массово, помимо NSU, упрямо выпускала автомобили с роторно-поршневым движком была Mazda. И легендарная Mazda RX-8 была скорее имиджевой моделью, нежели коммерческой. Как итог, даже упрямые японцы сдались, и в начале 2000-х работу с роторно-поршневыми двигателями свернули.

Источник

• ← Страхование мотоцикла адлер югория
• Gta 5 как поменять основную машину →