Какие бывают двигатели и что они едят
07.05.2020
На сегодняшний день наиболее распространённым двигателем является поршневой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, или Отто-мотор. Он установлен на большинстве автомобилей в мире. Это легкий, дешевый, тихий и хорошо изученный двигатель. Однако человечество постоянно пытается придумать ему альтернативу как по устройству, так и использованию другого рабочего тела – топлива. И иногда у инженеров получаются весьма занятные экземпляры.
Гибридный двигатель на сжатом воздухеВ 2013 году французский концерн PSA представил систему Hybrid Air, работающую на сжатом воздухе. Однако они были далеко не первыми. Motor Development International на Женевском автосалоне 2009 года представили пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. В 2011 году японцы провели тест-драйв концепт-кара Toyota Ku Rin, который проехал 3,2 км на одном «заряде» сжатого воздуха.
А в 2012 году Tata Motors представила трехместный и трехколесный автомобиль Tata AIRPod.
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 (например, Tata Airpod требовалось «накачивать» каждые 200 км). Помимо установки со сжатым воздухом, под капотом Hybrid Air предполагалось устанавливать классический 3-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который бы играл роль насоса и вспомогательного мотора.
В городе машина с Hybrid Air может до 80% времени ехать только на воздухе, не загрязняя атмосферу. Топливная экономичность варьируется от нулевых значений расхода и выбросов до 2,9 л/100 км и 69 г/км при использовании двигателя внутреннего сгорания соответственно. В компании планировали ставить систему Hybrid Air начиная с 2016 года, но – не сложилось.
Водородные топливные элементы Существует три типа двигателей, использующих водород: одни работают как обычный двигатель внутреннего сгорания, другие – газотурбинные, третьи – агрегаты, использующие химическую реакцию водорода.
Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, появился в 1806 году, водород в нем использовался как обычный бензин. Однако использовать такие оригинальные двигатели накладно. В газотурбинных двигателях газ сжимается и нагревается, затем выделяемая энергия преобразуется в механическую. В качестве топлива можно использовать практически любое горючее.
Но самые интересные из водородных силовых установок – «химические». Концерны BMW и Toyota представили кроссовер i Hydrogen NEXT на базе последнего X5. Его силовая установка состоит из электродвигателя и литий-ионной батареи, стеков с водородными топливными элементами, химического преобразователя и двух баков, в которых под давлением 700 бар хранится 6 кг 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 в составе топливного элемента выдает мощность 125 кВт (170 л.
Более ста лет назад, 23 февраля 1892 года Рудольф Дизель получил патент на свой двигатель. Принципиальным отличием его двигателя от Отто-мотора было то, что топливо в нем нагревалось быстрым сжатием, а не поджогом. Удивительно, но первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или легких нефтепродуктах. Кроме того, первоначально в качестве идеального топлива он предлагал использовать каменноугольную пыль, так как в Германии не было запасов нефти.
Спектр видов топлива для дизельных двигателей 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 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления» – агрегат, аналогичный мотору Дизеля. Наша конструкция оказалась более совершенной и перспективной. Но под давлением владельцев лицензий Дизеля все работы над отечественным аналогом дизельного двигателя были остановлены.
Самый престарелый из всех тепловых двигателей именно роторный. С древности известны колеса ветряных и водяных мельниц, которые можно отнести к примитивным роторным двигательным механизмам. В 19 веке стали активно использовать роторные паровые двигатели.
В 1957 года Феликс Ванкель и Вальтер Фройде показали общественности полностью работоспособный роторно-поршневой двигатель (РПД) внутреннего сгорания. Через 7 лет этот движок установили на спорткар NSU Spider, который стал первым серийником с роторно-поршневой двигатель.
Такой двигатель 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 двигателей 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, выпускала автомобили с роторно-поршневым движком была Mazda. И легендарная Mazda RX-8 была скорее имиджевой моделью, нежели коммерческой. В итоге в начале 2000-х работу с роторно-поршневыми двигателями свернули.
По материалам портала «Популярная механика»
Новости по теме
02.06.2020
Как строили самый мощный двигатель на СПГ
CMA CGM поделилась видео строительства самого мощного двигателя, работающего на сжиженном природном газе.
Двигатель […]
Самый большой дизельный двигатель в мире
Сегодня дизельные двигатели используются повсеместно: на тепловозах и грузовиках, судах и тракторах, легковых автомобилях […]
27.11.2020
DFDS разработает паром на водороде
DFDS и партнеры подали заявку в Евросоюз на финансовую поддержку проекта по разработке парома […]
Помните: для этого контента требуется JavaScript.
Войти
Запомнить меня
Помните: для этого контента требуется JavaScript.
Помните: для этого контента требуется JavaScript.
Виды Двигателей Внутреннего Сгорания (ДВС)
Что такое двигатель внутреннего сгорания?Двигатель внутреннего сгорания — это один из самых популярных на сегодняшний день видов двигателей.
Принцип его работы построен на воспламенении смеси в камере сгорания и преобразовании её в энергию. Основной элемент в таком устройстве — поршень. Он опускается в нижнюю точку, в цилиндр впрыскивается топливо с воздухом, затем он поднимает их вверх до момента детонации.
Такие агрегаты используются в воздушных, морских и наземных транспортных средствах. До недавнего времени все автомобили выходили с конвейера только с ДВС. Пока компания Тесла не совершила прорыв в автомобилестроении и не запустила потоковое производство электромобилей.
Какие бывают виды двигателей?Сложно создать новые виды двигателей внутреннего сгорания. В своём современном состоянии они существуют давно и уже прошли проверку временем. По принципу действия они относительно одинаковые, но каждый производитель вносит «изюминку» в агрегаты, которые выпускает. Это может быть уникальная форма поршней, система впрыска или количество клапанов.
Виды ДВС классифицируются по конструкции: рядные, V-образные, роторные и оппозитные.
Рядные моторыСамые простые и дешевые в обслуживании и ремонте. Цилиндры стоят в ряд, один за другим. Чем больше их количество, тем больше рабочий объём.
Первый мотор был таким и имел 3 цилиндра. Сейчас такие встречаются на малолитражках. От них не ждут значительной мощности. Но они показывают маленький расход.
Наиболее популярный ДВС — 4-цилиндровый. Его максимальный объём достигает 3 литров. Такой установлен на большей части автомобилей эконом-класса. Например, Мазда 3, Форд Фокус, Тойота Королла, Рено Логан, Хонда Цивик.
В авто помощнее уже рядная шестерка. У неё оптимальное соотношение размера и ресурса. Легко помещается под капотом. Остальные агрегаты, в которых больше гильз, уже не такие надежные. Их проблемно разместить в подкапотном пространстве из-за больших габаритов и для них необходимы надежные подушки двигателя.
Преимущества рядных двигателей
- надежность
- низкая стоимость ремонта
- удобное расположение
Недостатки рядных двигателей
- громоздкость
- высота
Цилиндры расположены под углом, друг напротив друга. Угол развала зависит от их количества. Такое строение позволяет получить мощный движок не большого размера. 8-цилиндровый рядный выглядит громоздко и практически не используется в легковых или грузовых автомобилях. Такой же V-образный мотор занимает гораздо меньше места.
Основное преимущество в количестве лошадиных сил и моменте, которые можно получить на таком блоке.
В повседневных машинах популярны V6, V8. Они встречаются на премиальных авто и внедорожниках — Toyota Camry, Nissan 350Z, Nissan Murano.
Стоимость обслуживания получается в два раза больше, чем у рядных. При капитальном ремонте количество прокладок, поршней, клапанов, сальников нужно умножать на 2. Визуально у ДВС две ГБЦ.
Существуют также разновидности V10, V12. Встречаются на спорткарах, типа Lamborghini Huracan, Porsche Carrera GTS, AUDI R8 и не предназначены для ежедневного использования. Большой минус любого варианта в сильных вибрациях при работе. Их очень трудно сгладить.
Преимущества V-образных двигателей:
- компактный размер
- большая мощность
Недостатки V-образных ДВС:
- быстрая выработка блока
- вибрации
- большой объём
Название происходит от английского слова “opposite” — противоположный.
Цилиндры смотрят в противоположные стороны. Угол между ними всегда 180 градусов. Визуально похож на раскрытый в-образник. Основное отличие в движении поршней. В оппозитнике они поочередно достигают мертвой точки, а в V-образнике — одновременно.
Благодаря своей конструкции боксер, так их ещё называют, более сбитый. Лучше переносит вибрации за счёт своей схемы работы. Автомобили с таким ДВС отличаются хорошей развесовкой и управляемостью. Он расположен ниже, чем обычно.
Важно понимать, что поршни в этом агрегате ходят не в вертикальной плоскости, а в горизонтальной. Что приводит к неравномерной выработке гильз и переборке мотора. Его сборка обходится дорого. Как в предыдущем виде, здесь две головки блока, все прокладки следует покупать в двойном экземпляре.
Самые известные автомобили с оппозитными моторами это – Subaru. Автоконцерн довёл конструкцию до совершенства. Также есть они на некоторых представителях Порше и Альфа Ромео.
Преимущества оппозитных двигателей:
- развесовка
- низкое расположение
- оптимизация вибраций
- потенциальность
Недостатки оппозитных двигателей:
- дороговизна
- сложность обслуживания
- неравномерный износ блока
Он же двигатель Ванкеля. В нём используется не поршень, а треугольный ротор. Он вращается вокруг оси — статора — в «цилиндре» овальной формы. Камера образуется между гранью ротора и стенкой блока. За один круг происходит 3 рабочих хода.
Роторный мотор — компактный. Отсутствует ГРМ, коленвал, шатуны. Вместо них уплотнения, которые продлевают срок службы агрегата.
Уже не устанавливаются в авто.
Они никогда не пользовались большой популярностью. Отличный экземпляр с таким мотором — Mazda RX8. Все его владельцы могут рассказать про жор масла.
Преимущества роторных двигателей:
- маленький размер
- простота — меньше деталей
- меньше вибраций
Недостатки роторных ДВС:
- дорогой ремонт
- вероятность перегрева
- расход масла и топлива
Моторы отличаются не только конструктивно. Типы двигателей автомобилей бывают разные. Главное отличие в топливе, которое они используют. ДВС можно разделить на:
- бензиновые,
- дизельные,
- гибридные и
- на газу.

Каждый из них заслуживает внимания. Имеет свои особенности, преимущества, недочеты.
Бензиновые двигателиСамый распространенный тип автомобильных ДВС. Используется на большинстве иномарок и отечественных машин. Работает на бензине, который перекачивает топливный насос.
По способу впрыска разделяют на карбюраторные и инжекторные. Первая разновидность простая и уже не выпускается. Количество горючего регулирует водитель нажатием педали газа. Оно подаётся в карбюратор, где смешивается с воздухом и идёт во впускной коллектор.
Вторая версия сложнее. Инжектор — более точная система, за каждый цилиндр отвечает своя форсунка. Сколько бензина впрыснуть, регулирует уже электронный блок управления. Такая система установлена на многих новых автомобилях.
Она, в свою очередь, делится на подвиды: моноинжектор — с одной регулирующей форсункой и обычный инжектор — по форсунке на цилиндр.
Современная вариация бензинового ДВС — с прямым впрыском. Топливо попадает в камеру отдельно от воздуха и смешивание происходит внутри.
Работает на дизельном топливе. Не имеет свечей зажигания, вместо них — свечи накала. Они разогревают воздух в цилиндрах до нужной температуры. Форсунки распыляют дизтопливо, оно сразу сгорает и заставляет двигаться поршень.
Особенно популярен вариант турбодизеля. С помощью турбины подается больше воздуха. Коленвал раскручивается быстрее за счёт сильной детонации. Такие моторы быстрее разгоняются.
В целом дизели не быстрые. Имеют большой вес, чтобы уравновесить детонационные вибрации. Отличаются характерным цокотом во время работы. Похоже на стук гидрокомпенсаторов на бензине.
Газовые двигателиСамостоятельно уже не используются. ГБО устанавливается как альтернатива на бензиновые моторы.
Газовый редуктор распределяет его по цилиндрам. Дальше всё происходит по стандартной схеме.
Преимущество машин на газу в том, что стоимость газа меньше. Расход с ГБО возрастает на 1-2 литра. Мощность понижается. Такие агрегаты работают мягче.
Переоборудование необходимо регистрировать в МРЭО и вносить в техпаспорт. Дополнительные форсунки и редуктор не портят блок и его составляющие.
Гибридные двигателиСмесь ДВС и электромотора. Может работать по-разному. В большинстве случаев сначала функционирует классический мотор, а генератор подзаряжает батарею. От неё работает электродвигатель. На него можно переключить авто и он будет самостоятельно приводить в движение колеса.
Бензиновый и электромотор возможно подключить одновременно. В таком случае расход солярки будет меньше.
Двигатель — обучение энергетике
Обучение энергетикеМеню навигации
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
ИНДЕКС
Поиск
Рис.
1. Один тип поршневого двигателя внутреннего сгорания. [1]
Двигатель — это некоторая машина, которая преобразует энергию топлива в некоторую механическую энергию, создавая при этом движение. Двигатели, например те, которые используются для запуска транспортных средств, могут работать на различных видах топлива, в первую очередь на бензине и дизельном топливе в случае автомобилей. Однако существуют некоторые альтернативные виды топлива, такие как биотопливо и природный газ. В терминах термодинамики двигатели обычно называют тепловыми двигателями, которые производят макроскопическое движение за счет тепла.
Двигатели внутреннего сгорания
- главная страница
Двигатели, используемые в транспортных средствах, известные как двигатели внутреннего сгорания, являются одними из наиболее распространенных типов двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и поездах.
. В этих двигателях топливо воспламеняется, и работа совершается внутри двигателя, при этом расширяющиеся газы перемещают поршни в двигателе. [3]
С точки зрения того, как макроскопическое движение создается за счет энергии в этих двигателях, существует два основных типа используемых двигателей внутреннего сгорания. Наиболее распространенным типом является поршневой двигатель, который использует движение поршней вверх и вниз для преобразования давления расширяющихся газов во вращательное движение. [4] Как и двигатель внутреннего сгорания, паровые двигатели и двигатели Стирлинга являются типами поршневых двигателей. Другим основным типом двигателя является роторный двигатель. Этот тип двигателя использует вращающийся треугольный ротор вместо поршней для преобразования тепла от сгорания воздушно-топливной смеси в полезную работу. [5]
Кроме того, двигатели внутреннего сгорания в транспортных средствах предназначены для работы на двух основных видах топлива.
Различаются бензиновые и дизельные двигатели. В бензиновом двигателе воздушно-топливная смесь в двигателе воспламеняется с помощью искры от свечи зажигания. Это затем заставляет газ нагреваться и расширяться, приводя в движение поршни. Дизельный двигатель работает немного по-другому, воспламеняя воздушно-топливную смесь за счет сжатия, а не от искры. [6]
Двигатели внешнего сгорания
- главная страница
Этот тип двигателя отличается от теплового двигателя внутреннего сгорания тем, что источник тепла, который они используют, отделен от жидкости, выполняющей работу. В двигателе внутреннего сгорания источником тепла является та же самая жидкость, которая выполняет работу. Двигатель внешнего сгорания используется во многих конструкциях силовых установок. Некоторыми примерами этих двигателей являются реакторы CANDU, угольные электростанции, электростанции, работающие на природном газе, солнечные тепловые электростанции и паровозы.
Ссылки
- ↑ Зефирис (Ричард Уилер). (2 ноября 2015 г.). 4StrokeEngine Ortho 3D Small.gif [Онлайн]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3A4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
- ↑ Гиперфизика. (2 ноября 2015 г.). Тепловые двигатели [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heaeng.html
- ↑ Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в книге «Физика для ученых и инженеров: стратегический подход», 3-е изд. Сан-Франциско, США: Пирсон Аддисон-Уэсли, 2008 г., глава 19., с.2, стр.530
- ↑ Информация, пожалуйста. (2 ноября 2015 г.). Поршневой двигатель [Онлайн]. Доступно: http://www.infoplease.com/encyclopedia/science/internal-combustion-engine-reciprocating-engines.html
- ↑ Как это работает. (2 ноября 2015 г.). Как работают роторные двигатели [Онлайн]. Доступно: http://auto.howstuffworks.com/rotary-engine1.htm
- ↑ HowStuffWorks. (2 ноября 2015 г.
). Дизельный двигатель [Онлайн]. Доступно: http://auto.howstuffworks.com/engine2.htm
Как маленькие двигатели вытесняют американские автомобили с размахом
Нью-Йорк Си-Эн-Эн —
По мере того, как большие автомобили с двигателем V8, такие как Dodge Charger и Challenger, приближаются к концу своей жизни в качестве серийных автомобилей, бензиновый двигатель совершенно другого типа становится все более распространенным на американских дорогах: трехцилиндровый.
Многих американцев, за исключением ярых автолюбителей, может не волновать количество цилиндров в двигателе.
Но три — нечетное число во многих смыслах, чем единица. Мы привыкли к небольшим двигателям с четырьмя цилиндрами, и мысль о двигателе, имеющем только три цилиндра, может вызывать опасения по поводу того, обеспечивает ли он достаточную мощность или может быть шумным и неровным. Если американцы и имели опыт работы с трехцилиндровыми двигателями, то, вероятно, они были в Европе, где двигатели довольно распространены в крошечных «городских автомобилях», используемых для базовых городских перевозок. Здесь, в Америке, мы в основном покупаем внедорожники, и нам нужна мощность, чтобы передвигать наши более громоздкие автомобили по широким открытым шоссе на высоких скоростях.
Десять лет назад только одна модель, широко продававшаяся в Америке, имела трехцилиндровый двигатель, и это был Smart ForTwo, именно такой крошечный европейский автомобиль, который выглядит так, будто ему не требуется много энергии для движения.
Теперь, по данным Edmunds.com, для модели 2023 года в Соединенных Штатах доступно десять различных моделей с трехцилиндровыми двигателями. И это не крошечные нишевые продукты.
Есть три модели Mini (Clubman плюс базовые модели Mini с откидным верхом и жесткой крышей), Mitsubishi Mirage, Ford Escape, Ford Bronco Sport, Chevrolet Trailblazer, Buick Encore GX, Nissan Rogue и Toyota GR Corolla. Все они, по крайней мере, предлагаются с трехцилиндровыми двигателями, если не доступны только с этим двигателем.
Toyota GR Corolla имеет громкий и мощный 3-цилиндровый двигатель.
Тойота Дэн Хоммес, инженер General Motors, иногда говорит людям, управляющим внедорожниками Trailblazer и Encore GX, что он помог разработать двигатель для их автомобиля.
Затем, если он не понимает, что это может их расстроить (несмотря на то, что они ездили на нем, некоторые люди все еще могут чувствовать, что автомобиль каким-то образом уменьшился), он говорит им, что у него всего три цилиндра.
«Вообще, ответ — это фактическое удивление», — сказал он. «Это «Вау! Я понятия не имел!'»
В идеале владельцы не должны замечать никаких отличий от более распространенного четырехцилиндрового двигателя, к которому они, вероятно, привыкли. Все более широкое использование 3-цилиндровых двигателей является частью общей тенденции автомобильной промышленности к «уменьшению размеров и увеличению», поскольку нормы экономии топлива и выбросов становятся более строгими.
Автомобили, которые когда-то оснащались восьмицилиндровыми двигателями, теперь имеют шестицилиндровые двигатели с турбонаддувом. Ford Mustang по-прежнему поставляется с большим V8 для заядлых энтузиастов, но альтернативный выбор — это уже не V6, а 315-сильный турбированный четырехцилиндровый двигатель.
Теперь 3-цилиндровые двигатели с турбонаддувом представляют собой такую же уменьшенную альтернативу для автомобилей, которые когда-то имели бы 4-цилиндровые двигатели. Они экономят газ по сравнению с четырехцилиндровым двигателем, потому что они меньше и легче, и с меньшим количеством движущихся частей им приходится преодолевать меньше собственного внутреннего трения. Усовершенствования в технологии двигателей сделали их более мощными и более плавными — или, по крайней мере, более плавными на ощупь — чем когда-то.
Шевроле Трейлблейзер
Дженерал МоторсНа самом деле, полноприводная Toyota GR Corolla с трехцилиндровым двигателем мощностью 300 лошадиных сил позиционируется как производительная модель для энтузиастов. Хотя он не особенно тихий или плавный, так как это не является приоритетом для предполагаемого клиента, двигатель мощный, оборотистый и доставляет массу удовольствия, особенно в паре с механической коробкой передач, которая является единственным вариантом для GR Corolla.
По словам Наоюки Сакамото, ведущего инженера Toyota по GR Corolla, преимущество трехцилиндрового двигателя в данном случае заключается в том, что каждый цилиндр может быть больше.
В четырехцилиндровом двигателе того же размера каждый цилиндр, конечно, должен быть меньше. Бензиновые двигатели работают, перемещая воздух очень быстро, а наличие цилиндров большего размера означает, что двигатель может иметь большие впускные и выпускные клапаны, облегчая движение воздуха и увеличивая мощность.
В таких автомобилях, как Nissan Rogue с его трехцилиндровым двигателем мощностью 201 л.с., двигатель тихий и производительный, но при этом технологически сложный. Помимо турбонаддува и сложной системы впрыска топлива, он также имеет то, что Nissan называет «переменной компрессией», которая позволяет двигателю всасывать больше или меньше воздуха в зависимости от потребности в мощности.
Buick Encore GX Avenir 2024 года выпуска с 3-цилиндровым двигателем, хотя владельцы иногда не знают об этом.
По словам Хоммеса из GM, эти небольшие силовые установки лучше всего работают в автомобилях, которые были разработаны специально для них. Проблема просто в том, что на каждый оборот двигателя приходится меньше «взрывов» — три вместо четырех в четырехцилиндровом двигателе или шесть в шестицилиндровом — и каждый из них должен быть сильнее, чтобы производить одинаковую мощность. Это приводит к сильным низкочастотным вибрациям, которые сложнее замаскировать в автомобиле. Сами двигатели имеют дополнительные движущиеся части только для того, чтобы гасить некоторые из этих вибраций, но, по его словам, полезно, если весь автомобиль также предназначен для их гашения.
По словам Габриэля Шенхара, заместителя директора программы автотестов Consumer Reports, эта тенденция к 3-цилиндровым двигателям может продолжаться недолго.


). Дизельный двигатель [Онлайн]. Доступно: http://auto.howstuffworks.com/engine2.htm