какой мотор более тяговитый
Почему дизельные двигатели мощнее бензиновых
21 апреля 2018 Категория: Полезная информация.
Многие знают, что дизельные ДВС развивают более высокий крутящий момент, чем бензиновые. Но мало кто знает, почему.
Почему дизельные двигатели более «тяговиты»
Что важнее – мощность или крутящий момент
Мощность двигателя, измеряемая в лошадиных силах, напрямую зависит от его оборотов. Так, указанную производителем мощность автомобили развивают в среднем в диапазоне 5500-6500 об/мин. Понятно, что в жизни никто так не ездит, и нормальные показания тахометра составляют 2500-3000 об/мин. И если свой максимум ДВС развивает при 6000 об/мин, а едет на 3000 об/мин, его мощность в этот момент тоже вдвое меньше.
С этим связано правило быстрого ускорения – перейти на пониженную передачу. Обороты вырастают, мощность тоже, и это обеспечивает разгон.
Тем не менее, даже так нельзя «достать» из двигателя обещанные производителем, скажем, 120 л.с. Они – только для дапазона 6000 об./мин, помним. Но есть способ выйти на максимальную мощность без экстремальных оборотов на тахометре. Это – работа крутящего момента.
Крутящий момент представляет собой силу, умноженную на плечо (рычаг) ее приложения. Когда двигатель вырабатывает энергию, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС, изменяется в коробке и редукторе и передается на колеса. То есть это та сила, которая позволяет автомобилю преодолевать сопротивление движению. Роль рычага в данном случае выполняет кривошип коленвала, через который и создается КМ.
Чем выше крутящий момент, тем быстрее двигатель достигнет максимальной мощности.
Дизель и бензин
Именно с большей величиной крутящего момента связано мнение о «тяговитости» дизельных двигателей, особенно «на низах».
Именно с этим свойством дизельных ДВС – «тянуть» на низких оборотах, уверенно преодолевая силы сопротивления, и связан тот факт, что все настоящие проходимые внедорожники оснащены дизельными моторами.
Что же касается «Формулы-1» и ей подобных соревнований, да, тут бензиновые автомобили. Связано это как раз с мощностью и диапазоном оборотов. Бензиновые ДВС можно раскручивать до 7000-8000 об/мин., и именно это позволяет им «доставать» всех «лошадей», которыми их наградили производители. А мы помним, что чем больше мощность двигателя в л.с., тем большую скорость он сможет развить.
Поэтому при старте на ускорение бензин побеждает дизель (мгновенный пик КМ за счет высоких оборотов, не нужно тратить время на дополнительные переключения передач). Зато при езде по трассе 110 км/ч дизельный автомобиль не нужно будет переводить на нижнюю передачу, чтобы ускорить, а бензиновый нужно. То есть в спринте выиграет бензин, в марафоне – дизель.
Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог
Почему у дизелей крутящий момент больше, по сравнению с бензиновыми моторами?
В автомобилях, от которых требуется получить максимальную мощность и тягу, всегда устанавливают дизельные моторы, так как именно они позволяют уже на минимальных оборотах «снять» с двигателя большой крутящий момент. Но почему так происходит, и почему на бензиновых моторах нельзя добиться того же результата?
Другая степень сжатия
Между дизельными моторами и бензиновыми очень большая разница в принципе работы. Дизеля имеют совершенно другой принцип воспламенения топлива. Если сравнить два блока бензинового и дизельного двигателей, то можно заметить, что у дизеля камера сгорания находится в поршне, что позволяет воспламенять топливо сжатием.
У бензиновых моторов, камера сгорания находится в выемке головки блока цилиндров, и воспламенение происходит за счёт искры от свечей. Дизельные моторы обязаны выдерживать большие температуры, которые появляются из-за сжатия воздуха и последующего самовоспламенения топлива. Бензиновые моторы, наоборот, плохо воспринимают любой перегрев и особенно самовозгорание бензина.
Скорость горения топлива
При взрыве дизельного топлива вся мощность высвобождается мгновенно, отбрасывая поршень вниз цилиндра. Таким образом, горение солярки происходит очень быстро, что позволяет получить большую мощность и крутящий момент.
В бензиновых моторах всё происходит совсем по-другому, там топливо воспламеняется уже после того, как поршень опустился вниз цилиндра. Более того, дизельные моторы могут работать в огромном диапазоне соотношения воздуха и топлива, например, от 18:1 до 70:1, бензиновым такая гибкость даже и не снилась, они работают в соотношении 14:1.
Ход поршня
Дизельные моторы отличаются довольно большими ходами поршней, что напрямую влияет на величину крутящего момента. При этом из-за большого хода поршней снижается мощность двигателя. Бензиновые двигатели более короткоходные, это позволяет добиться большей мощности, но, правда, она доступна только на максимальных оборотах, в районе 4500-5000 об/мин. Поэтому если вам нужно получить от машины тяговитость, например, для езды по бездорожью или для перевозки тяжёлых грузов, то лучше выбирать именно дизельную машину. Если в приоритете максимальная скорость, то лучшим выбором станет покупка автомобиля с бензиновым мотором.
Длинноходные и короткоходные моторы – в чем разница, и какие лучше?
Признайтесь, что вы часто видели в тест-драйвах фразы про «типично короткоходный характер мотора» и не вполне понимали, о чем идет речь. Сегодня мы наконец расскажем, что такое коротко- и длинноходные моторы, в чем разница подходов к проектированию двигателей, и почему сейчас можно уверенно сказать, что «длинноходники» все-таки победили.
Средняя скорость, и какой она бывает
Д ля понимания вопроса придется вспомнить немного о конструкции ДВС и принципах его работы. Вы наверняка знаете, что в основе любой конструкции двигателя внутреннего сгорания лежит воздействие расширяющихся газов на поршень. Поршни могут быть любой формы и размеров, но у любого поршня есть такой параметр, как средняя скорость, и от нее зависит очень и очень многое.
Средняя скорость поршня – это величина, которую можно определить по формуле Vp = Sn/30, где S – ход поршня, м; n – частота вращения, мин-1. И именно она определяет степень возможного форсирования двигателя по оборотам, ускорения элементов шатунно-поршневой группы во время работы, а также его механический КПД.
От средней скорости поршня зависят нагрузки на стенку поршня, на поршневой палец, шатун и коленвал. Причем зависимость эта квадратичная: с увеличением скорости (Vp) в два раза нагрузки увеличиваются в четыре раза, а если в три – то в девять раз.
Эксперименты инженеров-мотористов уже очень давно доказали, что классическая конструкция шатунно-поршневой группы выдерживает максимальную скорость порядка 17-23 м/с. И чем выше эта величина, тем скорее изнашивается мотор. Увеличить скорость поршня практически невозможно – самые облегченные гоночные двигатели Формулы-1 имели скорость порядка 23-25 м/с, и это безумно много. Этого удалось достичь только потому, что «формульные» моторы рассчитаны на очень короткую эксплуатацию – от них не требуется «ходить» по 100 000 км.
От теории – к практике. Как известно, мощность мотора – это производная от крутящего момента, помноженного на обороты (об этом я писал большую статью с таблицами и графиками). То есть, если мы хотим получить больше мощности, то надо увеличивать обороты. А так как скорость поршня ограничена, то у нас не остается другого выбора, кроме как уменьшить его ход. Чем меньше расстояние нужно пройти поршню за один оборот, тем меньше может быть его скорость.
Короткоходные, длинноходные и «квадратные» моторы
Казалось бы, выше мы только что озвучили два прекрасных аргумента для максимального уменьшения хода поршня. К тому же, чем меньше ход поршня, тем больше диаметр цилиндра при том же объеме, и тем более крупные клапаны можно поставить. Улучшается газообмен, а значит, и работа мотора в целом… Но, как оказалось, безмерно уменьшать ход тоже нельзя.
Чем меньше ход, тем больше должен быть диаметр цилиндра, если мы хотим сохранить объем. А вот форма камеры сгорания с ростом диаметра цилиндра ухудшается, соотношение объема камеры и площади неизбежно растет, увеличивается коэффициент остаточных газов, возрастают тепловые потери, ухудшается сгорание топлива… КПД падает, склонность к детонации повышается, ухудшаются экономичность и экологичность.
При уменьшении хода поршня снижается, к тому же, и диаметр кривошипа коленчатого вала, а значит, уменьшается крутящий момент мотора. Ухудшаются и массогабаритные параметры двигателей – они становятся куда крупнее в горизонтальном сечении. К тому же для сохранения рабочего объема приходится увеличивать число цилиндров, а это уже ведет к резкому повышению сложности конструкции. В общем, нужен был компромисс.
Основные задачи проектирования моторов решили к 60-м годам прошлого века, тогда же нащупали пределы прочности конструкции по средней скорости поршня. Стало ясно, что оптимальные параметры мощности, общего КПД и габаритов у атмосферного мотора получаются в том случае, если диаметр цилиндра равен ходу поршня или чуть меньше.
На фото: двигатель Nissan Qashqai
Если они совпадают, то такие моторы еще называют «квадратными». Моторы, у которых диаметр цилиндра все-таки больше хода поршня, называют короткоходными, а те, у которых он меньше, – длинноходными.
Внимательный читатель скажет: стоп, а откуда вообще взялись короткоходные моторы, если эксперименты доказали, что эффективнее всего «квадратные» или чуть-чуть длинноходные?! Все просто: короткоходники получили распространение в автоспорте. Там расход топлива и приемистость на низких оборотах не сильно «делали погоду», и можно было пожертвовать КПД ради достижения большей мощности на высоких оборотах при сохранении малого рабочего объема.
Для получения лучшей топливной экономичности, тяги и чистоты выхлопа, наоборот, ход поршня увеличивали, жертвуя оборотами и максимальной мощностью. Длинноходные моторы применяли там, где были нужны тяга и экономичность.
Тем временем, к 80-м годам среднюю скорость поршня в серийных моторах довели до предела в 18 м/с, дальше ее увеличивать не получалось. Такая ситуация сохранилась до 90-х, когда требования к массогабаритным и экономическим характеристикам моторов резко возросли.
Длинноходный прогресс
90-е годы – это в первую очередь массовое внедрение новых экологических норм, резкое повышение массы кузова автомобилей из-за новых требований по пассивной безопасности, а заодно и возросшие требования к габаритам и экономичности силовых агрегатов. Машины становились просторнее изнутри и безопаснее во всех смыслах.
А двигателям приходилось поспевать за прогрессом. Массовый переход на многоклапанные головки блоков цилиндров повысил мощность и сделал моторы чище. Средний рабочий объем мотора постарались уменьшить и тем самым выиграть в расходе топлива и габаритах. Прогресс в области конструирования поршневой группы позволил уменьшить высоту поршня и увеличить длину шатуна, сделав больше механический КПД мотора.
Следовательно, стало возможно перейти к более длинноходным конструкциям, которые при том же рабочем объеме были компактнее, имели больший крутящий момент и к тому же стали экономичнее. Облегчение поршневой группы позволило снизить нагрузки на нее при высоких оборотах, а массовое внедрение турбонаддува и регулируемого впуска – еще и выиграть в максимальной мощности и тяге. Умеренно длинноходные моторы от этого только выиграли.
В 2000-е в стане двигателей объемом от 2 литров наметился перелом в переходе от «квадратов» к длинноходным конструкциям. И вот вам несколько примеров. При рабочем объеме 2 литра моторы VW серии ЕА888 (стоят на множестве моделей концерна от Skoda Octavia до Audi A5) имеют ход поршня 92,8 мм при диаметре цилиндра 82,5, а 2-литровые моторы Renault серии F4R (более всего известный по Duster) – 93 мм и 82,7 соответственно. Моторы Toyota объемом 1,8 л серии 1ZZ (Corolla, Avensis и др.) – еще более длинноходные, их размерность 91,5х79.
На фото: двигатель Volkswagen Golf GTI
Рабочие обороты таких двигателей заметно уменьшились, особенно у турбонаддувных, снизились и обороты максимальной мощности. А значит и снижение механического КПД уже не столь важно, зато преимущества налицо. По габаритам моторы лишь немного больше «классических» 1,6 из недавнего прошлого, а по тяге и расходу топлива намного превосходят однообъемных предшественников.
В современных моторах пытаются сочетать высокую эффективность работы длинноходных моторов и повышенный механический КПД короткоходных. Так, в ультрасовременном (но тем не менее уже снимаемом с производства) моторе BMW серии N20В20 (стоят на 1-й, 3-й, 5-й сериях, X1 и X3) применяется несимметричная поршневая группа, в которой ось коленчатого вала и ось поршневых пальцев смещены относительно оси цилиндров. Тут используются регулируемый маслонасос, плазменное напыление цилиндров, бездроссельный впуск и прочие технические «фокусы» для снижения механических потерь и сопротивления впуска. Размерность этого длинноходного мотора 90,1х84, и никто не скажет, что у него плохие характеристики хоть в чем-то, кроме надежности.
Дизели
Дизельные моторы, которые в силу особенностей рабочего цикла обычно являются длинноходными и низкооборотными, выиграли вдвойне. Внедрение турбонаддува резко подняло крутящий момент и позволило снизить степень сжатия, а прогресс топливной аппаратуры и поршневой группы – еще и увеличить рабочие обороты.
На фото: двигатель Volkswagen Golf TDI
В итоге дизели превзошли по литровой мощности атмосферные бензиновые моторы, а по крутящему моменту – бензиновые моторы с наддувом. Так, двигатели серии N57 (3-я, 5-я, 7-я серии, X3, X5 и др.) от BMW при диаметре цилиндра 84 мм и ходе поршня 90 мм имеют рабочий объем 2,993 литра, мощность до 381 л. с. и 740 Нм крутящего момента. Средняя скорость поршня при этом – 13,2 метра в секунду.
Оборотная сторона
Конечно же, беспроигрышных лотерей не бывает, и чудесной высокой отдачи добились ценой надежности – тут нет никакого секрета. Старый принцип актуален и поныне: у «сильно длинноходных» моторов высокая средняя скорость поршня увеличивает нагрузку на стенки цилиндра.
Конечно же, материалы становятся лучше, но при сравнении двигателей одной серии с разными параметрами хода поршня и диаметра цилиндра заметно, что длинноходные модели более склонны к износу поршневых колец и задирам цилиндров. И ресурс поршневой у них оказывается существенно ниже, чем у более «квадратных» собратьев.
А вот при сравнении разных моторов все далеко не так однозначно. На моторах с алюминиевым блоком и алюсиловым покрытием стараются снизить нагрузку на стенку цилиндра в том числе и снижением хода поршня, но, как правило, все равно ресурс получается меньше, чем у моторов с чугунными гильзами или блоком.
Мотор Renault-Nissan серии M4R (Qashqai, Fluence и др.), который пришел на смену уже упомянутому чугунному F4R, имеет ход поршня 90,1 мм при диаметре цилиндра 84 – он все еще длинноходный, но ход поршня значительно сократился. Габариты при этом не увеличиваются за счет более тонкостенной конструкции блока цилиндров.
На фото: двигатель Renault Latitude
Современные двигатели не нуждаются в высоких оборотах для достижения высокой мощности, а экономичность и экологичность становятся все важнее. Пусть даже в реальной эксплуатации заявленные характеристики и не подтверждаются… К тому же, можно путем усложнения конструкции обойти множество ограничений, которые десятки лет заставляли делать выбор между мощностью и экономичностью моторов.
Короткоходные «крутильные» моторы просто вымирают, им нет места в новом мире. Даже в Формуле-1 отказались от экстремальных конструкций с рабочими оборотами за 19 тысяч и соотношением диаметра цилиндра и хода поршня больше 2,4 к 1. Конечно, для фанатов и гоночных серий выпуск подобной техники сохранится, но в практическом плане смысла в ней уже нет. Победа длинноходных конструкций, за редким исключением, фактически состоялась.
Одним из немногих «оплотов короткоходности» до недавнего времени оставались атмосферные V6 и V8 от Mercedes-Benz. Так, моторы серии М272 (E-Klasse W211, M-Class W164 и др.) – откровенно короткоходные во всех вариантах исполнения. Например, у 3-литровой версии соотношение хода к диаметру будет 82,1 к 88. Как и их предки в лице М104, так и их наследники вплоть до М276, они были олицетворением успешных короткоходных моторов. Компания не стремилась к излишней компактности моторов, места было достаточно, а момента у двигателей объемом 3-3,5 литра и так хватало с запасом. Городить длинноходную конструкцию не было смысла.
Но новое поколение двигателей AMG серий М133/М176 с наддувом стали длинноходными – 83х92 мм, как и перспективная рядная шестерка 3,0 с наддувом серии М256 – 83х92,4 мм.
На фото: двигатель Mercedes-AMG CLA 45 4MATIC
Из «могикан» остаются разве что моторы GM, их блок V8 6,2 Vortec/L86/LT1 все еще не стремится к компактности, имея размерность 103,25х92 мм, и даже компрессорная версия LT4 сохраняет ту же размерность блока. Но это, скорее всего, тоже ненадолго.
Конец спорам
Даунсайз, наддув, непосредственный впрыск, гладкая моментная характеристика, высокий крутящий момент, регулируемый ГРМ и продвинутые трансмиссии сотворили маленькое чудо. Споры «длинноходный или короткоходный» уже более не актуальны.
Моторы вдруг прибавили в литровой мощности до границ, ранее считавшихся возможными только для специально подготовленных гоночных моторов. Увидев цифры в 120-150 л. с. с литра объема, мы уже не удивляемся, и даже 200 л. с. на литр кажутся вполне реальными, а «смешной» паспортный расход топлива для мощной и тяжелой машины кажется вполне реальным. Дизельные двигатели из «гадких утят» превратились в прекрасных лебедей с литровой мощностью даже большей, чем у бензиновых двигателей.
Во многом все это, плюс уменьшение габаритов и веса моторов, стало возможным благодаря длинноходной конструкции. Окончательно оформившийся тренд вряд ли переломится, особенно с учетом прогнозируемого вытеснения ДВС электромоторами и разнообразными «удлинителями дистанции».
Выбираем современный двигатель: почему турбо лучше, чем обычный?
Новые автомобили все реже оснащаются двигателями без наддува, благо турбины позволяют развивать большую мощность при малом объеме. Российские водители, тем не менее, относятся к турбомоторам с опаской. И очень зря.
Турбированные и атмосферные двигатели — в чем разница?
Разница в том, каким образом в цилиндры двигателя поступает воздух.
Воздух идет сам туда, где ниже давление. У атмосферного мотора воздух идет в цилиндры под действием создаваемого на такте впуска разрежения — поршень опускается и втягивает за собой воздух. Проще не бывает.
Чтобы нагнать в цилиндры больше воздуха, в помощь разнице давлений приходит принудительный наддув. Грубо говоря, на впуске ставят «большой вентилятор». О конструкции таких систем поговорим вкратце чуть ниже.
Зачем двигателю нужен наддув?
Чтобы повысить мощность двигателя, нужно сжечь в нем больше топлива — зависимость простая. А вот чтобы сжечь больше топлива, нужно подать в цилиндры много воздуха, почти по кубометру на каждый литр бензина. Вопрос лишь в том, как заставить его это сделать? Основных способов два:
Двигатель W12 разработки Volkswagen Group ставился в разные годы на Audi A8L, Volkswagen Phaeton, Volkswagen Touareg, Bentley Continental Flying Spur и другие премиум-модели. Фото: w12cars.com
Какие есть основные типы наддувов?
Какие преимущества есть у наддувного мотора?
На графике замера мощности и крутящего момента Skoda Fabia RS TSI видно, что в диапазоне с 2 000 до 4 500 оборотов двигатель развивает 250 ньютон-метров. Это и называется «полкой крутящего момента».
Почему люди боятся наддувных моторов?
Почему некоторые производители спорткаров до сих пор не признают наддува?
Турбомотор — брать или не брать?
Читайте также:
Для комментирования вам необходимо авторизоваться
Турбина на 100 тысяч? Что за бред? У ВСЕХ моих знакомых больше 20 тысяч турбина не живет! А замена ее стоит чуть ли не половина прайса заменты двигла
А можно пару примеров, если не трудно? По моделям. У меня на Саабе 170 тысяч уже. Масло гонит, конечно, но в пределах литра на 1000.
Андрей, заходите к любому дилеру Peugeot, Citroen, VW, Skoda, Seat и даже BMW, подходите к мастерам-приёмщикам и говорите одно слово: «турбина». Обычно после этого они прячутся под стол, а менеджер отдела запчастей вместе с гарантийщиком выпрыгивают в окно. )))))
Какой двигатель лучше?
При выборе автомобиля помимо марки и модели мы смотрим на двигатель – его объем, топливо, конструкцию и расположение. Одних вполне устраивает рядная «четверка», другим нужен только шестицилиндровый двигатель, а третьим подавай только оппозитный. Какой мотор лучше: рядный, V-образный или оппозитный? Попробуем разобраться.
 |
|---|
МИФ: «Цепь в приводе ГРМ надежнее ремня»
ПРАВДА: Цепь, как и ремень, имеет определенный ресурс, правда, у цепи он действительно больше, но все мифы о ненадежности ремня сводятся к тому, что при его обрыве ремонт двигателя неизбежен. Это не совсем так. Например, на некоторых моделях (ВАЗ, VW) при обрыве ремня клапаны с поршнями не встречаются, а вот при обрыве цепи такая встреча будет, скорее всего, неизбежной и ремонт более трудоемким. Чтобы этого не случилось, нужно просто строго соблюдать регламентированные производителем сроки замены цепного и ременного приводов ГРМ. Кстати, замена цепи в большинстве случаев гораздо более дорогостоящая операция, чем замена ремня.
МИФ: «Балансирные валы применяются только на двигателях Mitsubishi»
ПРАВДА: Это не так. Моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Saab, Ford, Fiat, VW, Opel и даже ВАЗ.
МИФ: «Пятицилиндровые моторы ненадежны из-за слабого 5-го цилиндра»
ПРАВДА: Пятый цилиндр в Р5, так же как и четвертый в Р4, шестой в Р6, третий и шестой в V6, подвержен большему износу из-за конструктивной удаленности от помпы, т.е. из-за худшего по сравнению с остальными охлаждения. Крайние цилиндры практически в любом двигателе испытывают большие тепловые нагрузки и могут иметь худшие характеристики.
МИФ: «Дизели ненадежны, часто ломаются и имеют маленький ресурс»
ПРАВДА: На самом деле ресурс дизеля не меньше, чем у бензинового мотора. Менее жесткий тепловой режим дает дизелю существенное преимущество по долговечности, да и более низкий рабочий диапазон оборотов снижает износ в трущихся деталях. Дизель менее критичен к составу топлива, чем бензиновый двигатель. Вот только заливать его надо в соответствии с сезоном. Требования к эксплуатации дизеля не сложнее, чем к бензиновому двигателю – заливать качественное масло и топливо, а также вовремя обслуживать.
Большинство отказов дизелей связано не с их конструктивными особенностями, а с несоблюдением простейших правил эксплуатации. Масло рекомендуется менять через 7500 км вне зависимости от того, какая периодичность указана в инструкции. Зубчатый ремень привода ГРМ и ТНВД надо менять не реже чем через 60 тысяч км. Необходимо также внимательно следить за топливной системой, например, периодически сливать отстой из топливного фильтра, отворачивая сливную гайку. Топливный бак рекомендуется промывать два раза в год: весной и осенью. Эксплуатируя дизельный автомобиль, важно помнить, что его двигатель не любит высоких оборотов. Длительные поездки на максимальной скорости – еще один способ приблизить капремонт.
МИФ: «V-образная «шестерка» лучше рядной»
ПРАВДА: Главным преимуществом рядной «шестерки» по сравнению с V6 является почти идеальная уравновешенность. Поршни в двигателе совершают достаточно сложные возвратно-поступательные движения и не менее сложные неравномерные движения: они то разгоняются, то замедляются. Все эти движения помимо полезных нагрузок несут и паразитирующие силы, и моменты инерции, которые негативно сказываются на работе двигателя. На рядных «шестерках» полный баланс найден в необычайной простоте работы цилиндров: все цилиндры работают в одной плоскости, поршни поделены на три пары (1-4, 2-5, 3-6), каждая пара закрепляется на коленвале под углом 120 относительно остальных. Вибрация в нем скомпенсирована на уровне кривошипно-шатунного механизма.
А вот моменты от сил инерции в двигателях V6 конструктивно невозможно уравновесить, поэтому производители вынуждены прибегать к различным ухищрениям типа балансировочных валов, которые, вращаясь в противоположную коленвалу сторону, компенсируют все эти моменты. Применение балансировочных валов усложняет конструкцию мотора. Единственным преимуществом V6 можно считать меньшие габариты по сравнению с Р6. Недостатком рядных «шестерок» является большая длина ГБЦ и коленвала.
МИФ: «Самый лучший мотор – рядная «четверка»
ПРАВДА: Рядный четырехцилиндровый двигатель – самый распространенный, но это не значит, что он идеальный. Четыре цилиндра в ряд – самая простая конструкция и в техническом, и, что немаловажно, в экономическом плане. Такой двигатель довольно компактный, его можно расположить как вдоль, так и поперек, использовать под разные типы трансмиссии, но рядная «четверка» имеет один существенный недостаток – небольшой рабочий объем (от 1,0 до 2,5 л). Средний объем цилиндра двигателя современного автомобиля – от трехсот до шестисот кубических сантиметров (плюс-минус сто «кубиков»). Литровая мощность – от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля и до 100 л.с./л для форсированного бензинового мотора. Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно. Поэтому, чтобы увеличить мощность мотора, конструкторам приходится увеличивать количество цилиндров.
Компоновка поршневых двигателей
Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека. Рядный двигатель имеет компоновку, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров: 2, 3, 4, 5 и 6. Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибрации), но обладает значительной длиной. У V-образного двигателя цилиндры расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести– и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.
Оппозитный двигатель имеет угол развала 180о, благодаря этому у него наименьшая высота агрегата среди всех компоновок. VR-двигатель обладает небольшим углом развала (порядка 15о), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размер агрегата. W-двигатель имеет два варианта компоновки — три ряда цилиндров с большим углом развала или как бы две VR-компоновки. Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.
Достоинства и недостатки оппозитных двигателей
Оппозитный двигатель имеет небольшую высоту, низкий центр тяжести, идеальную первичную балансировку, так как движение одной части компенсируется движением противоположной. Однако оппозитники конструктивно довольно сложны, занимают много места по ширине, и ремонт такого мотора – дорогостоящая операция.
Достоинства и недостатки дизельных двигателей
Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия, улучшающей процессы горения топливно-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе – тяговиты на низах).
Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:
– большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузку на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
– большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
– меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты – медленнее набирают обороты.
Современные дизели по конструкции и по характеристикам практически не уступают бензиновым моторам.
Что такое роторно-поршневой двигатель?
Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) – это мотор, в котором ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью – быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограниченна, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.
Гибридная силовая установка представляет собой комбинацию поршневого двигателя (как правило, дизеля), электродвигателя, генератора и тяговых аккумуляторных батарей. Работает она в различных режимах в зависимости от характера движения автомобиля. При интенсивном разгоне вместе работают поршневой и электрический двигатели. Во время торможения двигателем за счет энергии замедления генератор заряжает аккумуляторные батареи. При движении в городском цикле может работать только электродвигатель. Все это позволяет, сохраняя или даже улучшая динамику разгона, значительно повысить экономичность и снизить выброс вредных веществ.
Подписаться на «Друг для друга»: