Устройство двигателя МеМЗ-968Н автомобиля ЗАЗ-968М «Запорожец»
Автор фото Max schwalbe, CC BY-SA 4.0, через Викисклад.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) МеМЗ-968Н автомобиля ЗАЗ-968М «Запорожец» карбюраторный, четырехтактный, V-образный, верхнеклапанный, с уравновешивающим механизмом, с рабочим объемом 1197 см3, имеет 4 отдельных цилиндра, которые укреплены на картере под углом 90° попарно.
Охлаждение двигателя МеМЗ-968Н воздушное, производится от осевого вентилятора, который расположен в развале цилиндров.
Головки цилиндров и цилиндры двигателя автомобиля ЗАЗ-968М с целью увеличения площади охлаждения обладают оребренной поверхностью.
Объем камеры сгорания 41,2-43,7 см3.
Устройство двигателя МеМЗ-966Г автомобиля ЗАЗ-968М-005 «Запорожец» см. здесь.
Компоновка ДВС выделяется удобством и простотой обслуживания. Узлы двигателя, которые требуют регулировки либо ухода (свечи 8, распределитель зажигания 34, воздушный фильтр, генератор 28, карбюратор 33, регулировочные винты коромысел, стартер, центробежный маслоочиститель), установлены в легкодоступном месте.
Карбюратор с одной камерой обеспечивает равномерную работу двигателя «Запорожца» сразу же после пуска, высокую приемистость, уверенный пуск и экономичность двигателя.
При нормально заряженном аккумуляторе, использовании зимнего масла и правильной регулировке системы зажигания двигатель без подогрева запускается от стартера при температуре окружающего воздуха до -15° C с одной-двух попыток.
У смазочной системы двигателя МеМЗ-968Н есть механический полнопоточный центробежный маслоочиститель. Через него проходит все масло двигателя. Для обеспечения хороших смазывающих свойств, стойкости против окисления, а также для работы двигателя в большом диапазоне температур, масло имеет комплекс присадок.
Цилиндры двигателя нумеруются от вентилятора: с левой стороны 1-й и 2-й, с правой — 3-й и 4-й. Порядок работы цилиндров: 1—3—4—2 (см. схему на рисунке).
Порядок работы цилиндров двигателя МеМЗ-968Н автомобиля ЗАЗ-968М Запорожец.
Картер 36 двигателя МеМЗ-968Н имеет туннельный тип, в нем установлен коленвал 2 на трех опорах.
Коленвал отлит из специального высокопрочного чугуна. Поршни 7 отлиты из сплава алюминия. У них имеются по два компрессионных кольца и одно маслосъемное кольцо, которое состоит из двух дисков и расширителей – радиального и осевого. Шатуны 3 имеют двутавровое сечение. Нижняя головка шатуна является разъемной, с тонкостенными вкладышами, в верхнюю головку запрессована втулка. Картер снизу закрыт масляным картером 1, который отлит из магниевого сплава. В трех расточках картера установлен распредвал. Внутри него находится вал 46 балансирного механизма.
Головка цилиндров ДВС автомобиля ЗАЗ-968М общая на два цилиндра. На каждый цилиндр имеется по одному выпускному и впускному клапану.
Затягивание гаек крепления головки цилиндров осуществляется в два приема: сначала предварительная затяжка с усилием около 16-20 Н·м (1,6-2 кгс·м), затем окончательная затяжка с усилием около 40-50 Н·м (4-5 кгс·м) в порядке, который указан на рисунке.
Порядок затяжки гаек головок цилиндров двигателя МеМЗ-968Н на автомобиле ЗАЗ-968М Запорожец.
Привод балансирного и распределительного валов осуществляется косозубыми зубчатыми колесами 45 и 47 от коленчатого вала.
Продольный, а также поперечный разрезы двигателя МеМЗ-968Н, изображенные на рисунках, дают представление об устройстве ДВС ЗАЗ-968М, а также представление о приводе агрегатов.
Поперечный и продольный разрезы двигателя МеМЗ-968Н автомобиля ЗАЗ-968М «Запорожец»: 1 — Картер масляный; 2 — Вал коленчатый; 3 — Шатун; 4 — Датчик давления масла; 5 — Цилиндр; 6 — Термостат; 7 — Поршень; 8 — Свеча зажигания; 9 — Головка цилиндров; 10 — Штанга толкателя; 11 — Толкатель впускного клапана первого и второго цилиндров; 12 — Направляющий аппарат вентилятора; 13 — Ремень вентилятора; 14 — Трубка отсоса картерных газов; 15 — Топливный насос; 16 — Щуп масляный; 17 — Сливная пробка; 18 — Храповик; 19 — Маслоотражатель; 20 — Манжета коленчатого вала; 21 — Крышка центробежного маслоочистителя; 22 — Колесо балансирного вала; 23 — Подшипник балансирного вала; 24 — Упорная шайба; 25 — Втулка балансирного вала; 26 — Колесо привода распределительного вала; 27 — Фланец упорный; 28 — Генератор; 29 — Кожух верхний; 30 — Впускная труба; 31 — Прокладка карбюратора; 32 — Проставка карбюратора; 33 — Карбюратор; 34 — Распределитель зажигания; 35 — Масляный радиатор; 36 — Картер двигателя; 37 — Маховик; 38 — Масляный насос; 39 — Маслоприемник; 40 — Средняя опора; 41 — Вкладыш среднего подшипника; 42 — Передняя опора; 43 — Подшипник передней опоры; 44 — Прокладка крышки распределительных шестерен; 45 — Зубчатое колесо привода распредвала; 46 — Вал балансирного механизма; 47 — Колесо зубчатое привода балансирного вала; 48 — Крышка распределительных шестерен; 49 — Корпус центробежного маслоочистителя; 50 — Прокладка крышки центробежного маслоочистнтеля; 51 — Маслоотражатель; 52 — Болт крепления корпуса центробежного маслоочистителя.
На крышке распределительных зубчатых колес в верхней части находится направляющий аппарат 12 вентилятора с рабочим колесом и генератором в сборе. Осуществление привода вентилятора происходит с помощью клиновидного ремня 13 от крышки 21 центробежного маслоочистителя, которая смонтирована на переднем конце коленвала.
Передняя часть двигателя автомобиля «Запорожец» ЗАЗ-968М закрыта крышкой 48 распределительных зубчатых колес, закрепленной болтами к картеру. У крышки с правой стороны стоит топливный насос 15 с приводом.
Осуществление привода топливного насоса происходит штангой от кулачка-гайки распредвала.
Привод масляного насоса и прерывателя-распределителя осуществляется от зубчатого колеса, который выполнен на распределительном валу. Компоновка привода сделана отдельным узлом. Установка производится в вертикальную расточку двигательного картера.
Прерыватель-распределитель 34 стоит на корпусе привода и к нему крепится пластиной.
Чтобы правильно установить момент зажигания, на крышке и корпусе центробежного маслоочистителя сделаны установочные метки.
Масляный насос 38 крепится болтами к нижней части картера.
Подобная компоновка обеспечивает жесткость, прочность, надежность и компактность конструкции, а также дает возможность уменьшить массу двигателя внутреннего сгорания.
- Рабочий цикл и порядок работы цилиндров двигателя МеМЗ-968Н
- Картер двигателя МеМЗ-968Н
- Головка цилиндров
- Кривошипные механизмы
- Шатуны, поршни и цилиндры
- Газораспределительный и балансирный механизмы: Распределительный и балансирный валы
- Клапанный механизм
отзывы об автосалонах на avtootzyvy.ru
Двигатели автомобилей ЗАЗ-965а и ЗАЗ-965 «Запорожец»
Категория:
Устройство и работа двигателя
Публикация:
Двигатели автомобилей ЗАЗ-965а и ЗАЗ-965 «Запорожец»
Читать далее:
Рядные двигатели автомобилей ГАЗ и УАЗ
Двигатели автомобилей ЗАЗ-965а и ЗАЗ-965 «Запорожец»
На автомобиле ЗАЗ-965А установлен модернизированный силовой агрегат модели МеМЗ-966 производства Мелитопольского моторного завода, включающий двигатель, сцепление и коробку передач с главной передачей.
Двигатель карбюраторный четырехтактный V-образный четырехцилиндровый с воздушным охлаждением.
Основные показатели двигателя приведены в приложении. Повышение мощности модернизированного двигателя до 27 л. с. достигнуто в основном путем некоторого увеличения диаметра цилиндров.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Все узлы двигателя собраны на общем картере, отлитом из магниевого сплава. Картер неразъемный, снизу закрыт литой крышкой, имеющей снаружи охлаждающие ребра. К задней плоскости картера винтами присоединена литая крышка, закрывающая распределительные шестерни. В нижнем приливе крышки установлен масляный насос, соединенный с неподвижным маслоприемником. Вал насоса соединяется с валом распределителя зажигания и приводится в действие от шестерни коленчатого вала. К верхней части крышки присоединена маслоналивная горловина. С правой стороны на картере закреплен топливный насос.
Сверху на картере установлены отдельные чугунные цилиндры, расположенные в два ряда под углом 90°. На наружной поверхности каждого цилиндра отлиты охлаждающие ребра. Нижней цилиндрической частью каждый цилиндр точно центрируется в выточке обработанной плоскости картера. Под цилиндром поставлена уплотняющая прокладка.
Сверху на каждую группу из двух цилиндров устанавливается на прокладке общая головка, отлитая из легкого сплава. Головка вместе с цилиндрами прочно присоединяется к картеру с помощью гаек, навернутых на длинные (анкерные) шпильки, закрепленные в картере.
Каждая головка имеет снаружи охлаждающие ребра. Внутри в головке расположены камеры сгорания полуклинового типа, впускные и выпускные каналы с клапанами и сбоку в специальные стальные вставки ввернуты свечи зажигания, входящие внутрь камер сгорания. На головке расположены коромысла клапанов, закрытые сверху штампованной крышкой, которая крепится с помощью скобки. С внутренней стороны к головкам присоединяется общий впускной трубопровод.
Спереди и сзади к каждой головке присоединяются выпускные трубопроводы, соединяемые общим трубопроводом с глушителем, расположенным с правой стороны картера двигателя.
В цилиндрах установлены поршни, отлитые из алюминиевого сплава. Поршень имеет юбку овального сечения с несквозпыми разрезами и луженой поверхностью; нижняя нерабочая часть юбки поршня вырезана. Днище поршня имеет вогнутую сферическую форму. В верхних канавках поршня установлены два компрессионных кольца, а в нижнех расположено составное маслосъемное кольцо, состоящее из двух отдельных колец скребкового типа.
Рис. 1. Двигатель автомобиля ЗАЗ-965А «Запорожец»
Компрессионные кольца скручивающиеся, имеют выточку на внутренней верхней кромке. Верхнее кольцо хромированное, нижнее луженое. Маслосъемные кольца устанавливаются на поршень выступающей — скребковой частью вверх. Поршневой палец плавающего типа, закрепляется в бобышках поршня двумя стопорными кольцами. Ось пальца несколько смещена относительно оси цилиндра.
В верхней головке шатуна палец установлен на бронзовой втулке.
Шатуны стальные со стержнем двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна соединяется с шатунной шейкой коленчатого вала. Крышка крепится к шатуну двугмя болтами. В нижней головке шатуна установлены тонкостенные трехслойные вкладыши.
Коленчатый вал установлен в передней и задней стенках картера и в средней его перегородке на трех коренных подшипниках, представляющих собой толстостенные втулки из алюминиевого сплава.
Передняя втулка закреплена непосредственно в стенке картера стопорной пластиной. Задняя втулка установлена в кольцевом корпусе большого диаметра, входящем в выточку стенки картера. Средний подшипник состоит из двух вкладышей, установленных в разъемном кольцевом корпусе, закрепленном в средней перегородке блока. При такой конструкции опор можно монтировать и демонтировать вал через заднюю стенку картера.
Коленчатый вал имеет четыре кривошипа, расположенные попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
К переднему концу коленчатого вала на шпильках с помощью центрального болта крепится маховик, имеющий зубчатый венец для стартера. Передний конец вала уплотнен в картере самоПоджимным сальником. В стенке картера от переднего подшипника имеется маслосливной канал.
На заднем конце коленчатого вала закреплены: шестерня привода распределительного вала, шестерня привода уравновешивающего вала, шестерня привода масляного насоса и распределителя зажигания, маслоотражатель и масляная центрифуга со шкивом привода вентилятора. Центрифуга состоит из корпуса, отражателя и крышки, отлитой вместе со шкивом. Корпус и отражатель крепятся к торцу коленчатого вала наглухо специальным болтом, а крышка присоединяется к корпусу на прокладке с помощью храповика пусковой рукоятки, ввернутого в торец болта.
Механизм газораспределения верхнеклапанный. Впускные и выпускные клапаны в каждой головке установлены наклонно в один ряд. Вставные седла клапанов изготовлены из легированного чугуна. Чугунные направляющие втулки клапанов запрессованы в головку. Клапанная пружина крепится на клапане с помощью опорной шайбы и конических разрезных сухариков.
Стальные коромысла клапанов установлены на каждой головке на общей оси в бронзовых втулках. Ось на головке крепится в стойках. В коромысло через регулировочный винт, закрепляемый контргайкой, упирается дюралюминиевая трубчатая штанга 46 со стальными наконечниками. Нижний наконечник штанги опирается на сухарь, закрепленный в толкателе.
Цилиндрические толкатели из отбеленного чугуна установлены в направляющих каналах приливов картера. Штанги закрыты защитными трубчатыми кожухами, уплотненными внизу резиновыми втулками. В нижней части каждого толкателя и в сухаре сделаны каналы, по которым масло поступает в трубчатые штанги и далее через каналы в регулировочных винтах и коромыслах проходит к их втулкам.
Толкатели опорной поверхностью лежат на кулачках стального распределительного вала крайние шейки вала установлены в стенках картера между обоими рядами цилиндров. К фланцу заднего конца распределительного вала приклепана шестерня, входящая в зацепление с шестерней коленчатого вала.
Распределительный вал сделан полым; внутри него проходит уравновешивающий вал, установленный на двух опорах и приводимый во вращение от шестерни коленчатого вала. На концах уравновешивающего вала закреплены противовесы. Для фиксации распределительного и уравновешивающего валов в осевом направлении служит упорный штифт с пружиной.
Уравновешивающий вал с противовесами при данном расположении цилиндров двигателя и кривошипов коленчатого вала обеспечивает уравновешивание свободных сил инерции и работу двигателя без сильных вибраций и сотрясений. Порядок чередования тактов в двигателе и схема его работы были рассмотрены ранее.
Числовые значения фаз газораспределения и зазоров в клапанах приведены в приложении.
На автомобилях последних выпусков ЗАЗ-965А (с конца 1966 г.) устанавливают вновь модернизированный силовой агрегат модели МеМЗ-966А. Двигатель имеет мощность 30 л. е., развиваемую при 4800 об /мин. При общей прежней компоновке в конструкцию двигателя’внесены некоторые изменения: увеличен диаметр и форма впускных клапанов, установлена новая головка, улучшено оребрение, увеличен диаметр впускного трубопровода и изменена его форма для крепления нового карбюратора типа К-125 ит. п. Силовой агрегат МеМЗ-966А устанавливают также на новом автомобиле ЗАЗ-966В «Запорожец».
На автомобиле ЗАЗ-965, выпускаемом ранее, устанавливали силовой агрегат модели МеМЗ-965. Мощность двигателя равна 23 л. с. при числе оборотов 4000 в минуту. Конструкция этого двигателя в основном одинакова с конструкцией, рассмотренной выше. Цилиндры имеют меньший диаметр, в связи с чем уменьшен и литраж двигателя. Днище поршней плоское. В третьей канавке поршня установлено одинарное маслосъемное кольцо. Выпускные трубопроводы с каждой стороны двигателя соединены с двумя отдельными глушителями, расположенными по его бокам.
Имеются и другие более мелкие конструктивные отличия.
Присоединительные размеры модернизированного силового агрегата одинаковы со старым агрегатом, что позволяет устанавливать новый агрегат на автомобили предыдущих выпусков.
Объяснение автомобильных двигателей: цилиндры, компоновка и многое другое
Вот ваш ускоренный курс по электростанциям внутреннего сгорания.
Джеймс Тейт 1 декабря 2022 г.
Shutterstock
Статья QuickTakes:
Коротко о серии взрывных, управляемых и искровых двигателей внутреннего сгорания внутри цилиндров блока. Эти взрывы толкают поршни внутри цилиндров, которые вращают коленчатый вал, соединенный с коробкой передач. Это передает крутящий момент на карданный вал и колеса, и все это в конечном итоге приводит вас в продуктовый магазин.
Конечно, на протяжении многих лет автопроизводители делали это по-разному, но большинство производимых автомобилей следовали одной и той же базовой формуле.
Схема и расположение
Мы часто описываем двигатели по количеству и расположению их цилиндров. За немногими исключениями, автопроизводители располагают цилиндры двигателя одним из трех способов: в линию (например, рядная четверка или рядная шестерка), в V-образную форму (например, V6 или V8) или горизонтально-оппозитно (например, оппозитный четырехцилиндровый или шестицилиндровый оппозитный двигатель). Из соображений упаковки большинство производителей размещают двигатель в автомобиле либо поперечно (по ширине автомобиля, перпендикулярно направлению движения), либо продольно (9).0 градусов от поперечного, с двигателем, выровненным по центру транспортного средства).
Количество цилиндров и рабочий объем
Вопреки тому, что вы, возможно, слышали, ни количество цилиндров, ни их конфигурация не имеют решающего значения для выходной мощности современных двигателей, хотя мы можем обобщить и сказать, что двигатели с большим количеством цилиндров обычно производят больше мощности.
чем те, у кого меньше. Более важным измерением является рабочий объем, то есть общий объем (обычно измеряемый в литрах или кубических дюймах) цилиндров. Например, 3,0-литровый четырехцилиндровый двигатель может иметь большую мощность, чем 2,8-литровый шестицилиндровый.
Турбокомпрессоры помогают маленьким двигателям создавать большую мощность
Количество цилиндров и рабочий объем стали менее важными в последние годы из-за устройств принудительной индукции, таких как турбокомпрессоры. Эти компоненты нагнетают (отсюда и название) больше воздуха в камеры сгорания, что приводит к более крупным, мощным и плотным взрывам. Это позволило автопроизводителям буквально уменьшить размеры своих двигателей, сохранив при этом уровень выходной мощности.
Конечно, поскольку турбонагнетатели нагнетают в цилиндры больше воздуха, двигатель потребляет больше топлива, что не очень хорошо для эффективности. К счастью, турбокомпрессоры работают только тогда, когда это необходимо — скажем, когда вы разгоняетесь, а не когда едете по шоссе.
По большей части эти так называемые форсированные двигатели, как правило, предлагают приличную топливную экономичность, если вы можете сопротивляться желанию окунуться в наддув.
Гибриды предлагают мощность и эффективность
Совсем недавно автопроизводители обратились к электрификации для увеличения мощности двигателей. Эти гибридные системы имеют преимущество, когда речь идет об эффективности автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Гибридные силовые агрегаты сочетают в себе двигатель и электродвигатель или двигатели, соединенные с аккумуляторной батареей. Некоторые гибриды полагаются в первую очередь на двигатель, используя электродвигатель (двигатели) для повышения эффективности в определенных ситуациях, в то время как другие полагаются в первую очередь на электродвигатель (двигатели), используя двигатель для выработки электроэнергии по мере необходимости; в зависимости от гибридной системы двигатель и мотор(ы) могут работать одновременно.
Хотя некоторые гибридные транспортные средства могут быть довольно мощными, суть игры заключается в эффективности, поскольку электродвигатели позволяют транспортному средству потреблять мало топлива или совсем не использовать его, особенно в городе.
Самым большим определяющим фактором запаса хода гибрида, работающего только на электричестве, является размер его батареи, и он сильно различается в зависимости от модели. Современные экземпляры могут предложить от 8 до более чем 125 миль запаса хода на электротяге.
TAGSengineauto basics
Этот сайт предназначен только для образовательных целей. Перечисленные третьи лица не связаны с Capital One и несут единоличную ответственность за свое мнение, продукты и услуги. Capital One не предоставляет, не поддерживает и не гарантирует какие-либо сторонние продукты, услуги, информацию или рекомендации, перечисленные выше. Информация, представленная в этой статье, считается точной на момент публикации, но может быть изменена. Показанные изображения предназначены только для иллюстрации и могут не соответствовать продукту. Материалы, представленные на этом сайте, не предназначены для предоставления юридических, инвестиционных или финансовых рекомендаций или указания на доступность или пригодность какого-либо продукта или услуги Capital One для ваших уникальных обстоятельств.
Для получения конкретных советов о ваших уникальных обстоятельствах вы можете проконсультироваться с квалифицированным специалистом.
Джеймс Тейт
Джеймс Тейт профессионально пишет об автомобилях уже 15 лет и по-прежнему одержим ими. Ему нравится копаться в невероятных технологиях новых автомобилей так же, как ему нравятся тактильные ощущения и опыт вождения вчерашних автомобилей. Он писал для различных старых автомобильных журналов и веб-сайтов.
Двигатель — Kwik Kar Lewisville
Детали двигателя с верхним расположением распредвала
Двигатель – это сердце вашего автомобиля. Это сложная машина, созданная для преобразования тепла горящего газа в силу, вращающую опорные катки.
Цепь реакций, которые достигают этой цели, приводится в движение искрой, которая воспламеняет смесь паров бензина и сжатого воздуха внутри мгновенно запечатанного цилиндра и заставляет его быстро гореть. Именно поэтому машина называется двигателем внутреннего сгорания.
Когда смесь горит, она расширяется, обеспечивая мощность для движения автомобиля.
Чтобы выдерживать большие нагрузки, двигатель должен иметь прочную конструкцию. Он состоит из двух основных частей: нижняя, более тяжелая часть — блок цилиндров, кожух основных движущихся частей двигателя; съемная верхняя крышка — головка блока цилиндров.
Головка блока цилиндров содержит управляемые клапаном каналы, через которые топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры, и другие каналы, через которые выбрасываются газы, образующиеся при их сгорании.
В блоке находится коленчатый вал, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала. Часто в блоке также находится распределительный вал, который приводит в действие механизмы, открывающие и закрывающие клапаны в головке блока цилиндров. Иногда распределительный вал находится в головке или установлен над ней.
Различные компоновки двигателей
Рядный двигатель
Самый простой и распространенный тип двигателя состоит из четырех вертикальных цилиндров, расположенных близко друг к другу в ряд.
Он известен как рядный двигатель . Автомобили с рабочим объемом более 2000 куб. см часто имеют шесть цилиндров в ряд.
Двигатель V-8
Более компактный двигатель V-образный устанавливается на некоторые автомобили, особенно на автомобили с восемью или 12 цилиндрами, а также на автомобили с шестью цилиндрами. Здесь цилиндры расположены друг напротив друга под углом до 90 градусов.
Двигатель с оппозитным расположением цилиндров
Некоторые двигатели имеют цилиндров с оппозитным расположением цилиндров . Они являются продолжением V-образного двигателя, угол которого был увеличен до 180 градусов. Преимущества заключаются в экономии высоты, а также в некоторых аспектах баланса.
Цилиндры, в которых работают поршни, отлиты в блоке, как и крепления для вспомогательного оборудования, такого как фильтр для масла, смазывающего двигатель, и топливный насос. Масляный резервуар, называемый поддоном, закреплен болтами под картером.
Разница между автомобильными двигателями
Автомобильные инженеры уделяют внимание соотношению веса и мощности при проектировании автомобилей. В то время как в отрасли большое внимание уделяется облегчению веса, исследователи также ищут более эффективную конструкцию двигателя. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в настоящее время является предпочтительным двигателем для транспортных средств, но растущая озабоченность по поводу изменения климата с годами привлекла к электромобилям повышенное внимание.
Понимание различий между этими двигателями и того, как они влияют на ресурсы, не говоря уже об отношении веса к мощности, позволяет выявить ключевые свойства, которые могут указывать на то, когда двигатель внутреннего сгорания может прийти в упадок.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания
Исследователи обнаружили, что регулировка фаз газораспределения поршневого двигателя позволяет значительно повысить производительность. Некоторые компании, такие как Ferrari, разработали динамические клапаны.
Один пример может похвастаться трехмерным кулачком со скользящим распределительным валом, который изменяет синхронизацию двигателя при изменении требований к двигателю. (Источник: Drivingtestsuccess.com)
КПД поршневого двигателя обычно составляет от 28 до 45%. Он может иметь сотни движущихся частей, которые могут быть источником большего объема обслуживания, шума и потерь энергии, чем роторные или электрические двигатели, которые имеют меньше деталей и меньшую сложность. Несмотря на эти проблемы, соотношение веса и мощности удерживает поршневые двигатели внутреннего сгорания на первом месте — пока.
Наиболее распространенным двигателем на дорогах сегодня является четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания. Каждый такт выполняет задачу в цикле сгорания, который вращает коленчатый вал или ведущий вал. С каждым ходом поршень перемещается от верхней мертвой точки (самое верхнее положение, которое поршень может достичь в цилиндре) к нижней мертвой точке (крайнее нижнее положение).
Первый такт, впускной или впускной, всасывает воздух и топливо в цилиндр. В дизеле этот ход только всасывает воздух; топливо впрыскивается непосредственно перед рабочим тактом. Когда поршень возвращается наверх, он сжимает смесь; затем свеча зажигания зажигает его. Дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия, что приводит к более высоким температурам, что приводит к сгоранию при впрыске топлива без свечи зажигания. Дизельные двигатели имеют нагревательные элементы, называемые свечами накаливания, где расположены свечи зажигания, которые помогают прогревать камеру сгорания для холодного запуска.
Топливно-воздушная смесь воспламеняется во время следующего такта, рабочего такта и расширяющихся газов от поршня с малой силой взрыва до нижней мертвой точки. Наконец, четвертый такт, такт выпуска, возвращает поршень в верхнюю мертвую точку и выталкивает газы из цилиндра.
Линейные моменты поршней преобразуются во вращательное движение через шатуны, которые вращают коленчатый вал. В свою очередь коленчатый вал приводит в движение трансмиссию. Коленчатый вал также соединяется с распределительным валом (валами) — обычно с помощью ремня, хотя иногда используется роликовая цепь. Распределительный вал вращает кулачки для открытия и закрытия клапанов, контролируя синхронизацию впуска и выпуска газов в цилиндрах.
Роторный двигатель Ванкеля является модульным, если длина коленчатого вала достаточна для размещения роторов. В 1991 году Mazda использовала четырехроторный двигатель, чтобы стать единственной японской автомобильной компанией, выигравшей 24-часовую гонку Ле-Ман. Это будет единственный роторный двигатель, когда-либо завоевавший этот титул, поскольку в 1992 году руководство гонки объявило роторные двигатели вне закона. . Повышение производительности и эффективности часто зависит от увеличения скорости или числа оборотов в минуту и нагрузки на эти компоненты. Это может оказаться сложной задачей: для чего-то такого простого, как увеличение давления во время тактов сжатия (например, степени сжатия), может потребоваться совершенно новая головка блока цилиндров, поршни и шатун, изготовленные из материалов, выдерживающих более высокие нагрузки. Более высокие нагрузки также могут потребовать топлива с более высоким октановым числом для правильного зажигания. Игнорирование любой из этих проблем может привести к чрезмерному износу двигателя и неэффективной работе.
Роторный двигатель внутреннего сгорания
Роторный двигатель — в частности, роторный двигатель Ванкеля — не имеет поршней, а имеет трехлопастный треугольный ротор. Ключевыми отличиями от поршневого двигателя являются уменьшение количества деталей, снижение вибрации и способность двигателя работать на высоких скоростях (об/мин). Двигатель поставляется в относительно небольшом корпусе с высоким отношением мощности к весу. По сравнению с поршневыми двигателями, простая концепция и сложная геометрия роторного двигателя вызвали страстные споры о том, почему он не так популярен.
Чтобы представить внутреннюю часть роторного двигателя, сначала необходимо знать, что такое эпитрохиода (также называемая эпициклоидой). Эпитрохиоды — это геометрические фигуры, образованные путем отслеживания точки по радиусу формы, которая выкатывается наружу или внутри другой формы. Если вы когда-либо использовали спирограф, вы играли с эпитрохиодами. Корпус роторного двигателя представляет собой простую эпитрохиоду из двух окружностей. Ротор эксцентрично вращается внутри корпуса, изменяя тем самым объем трех пространств (камер), образованных между ними.
Соотношение веса и мощности имеет важное значение, и хотя электромобили и гибриды более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, это соотношение необходимо улучшить, чтобы конкурировать на рынке транспортных средств. Электромобили не представлены, так как их количество может сильно различаться. Однако в целом эконом-модели весили больше, чем гибриды. Цифры используются только для того, чтобы дать общее представление об отношении массы автомобиля к мощности с течением времени. Роторные двигатели
имеют ту же последовательность четырехтактных поршневых двигателей: впуск, сжатие, мощность и выпуск. Вращение ротора увеличивает объем первой камеры, всасывающей воздух и топливо — такт впуска. По мере того как ротор продолжает вращаться, объем в камере уменьшается, сжимая содержимое камеры, вызывая такт сжатия. Проблема на следующем этапе заключается в том, что геометрия между корпусом и ротором разделяет камеру на два пространства. Эта удлиненная и отделенная камера зажигания может препятствовать полному сгоранию, поскольку часть воздушно-топливной смеси отсекается от свечи зажигания.
В помощь либо две свечи зажигания, либо одна свеча зажигания с перепускным клапаном или пробкой в роторе для пропуска смеси в оба пространства камеры. Обычно используются две свечи зажигания, и Mazda даже использовала три свечи зажигания в своих гоночных автомобилях. Расширяющиеся газы вращают ротор дальше в такте расширения или рабочего хода. В конце концов, расширение перемещает ротор туда, где в корпусе находится выпускное отверстие. Объем между корпусом и ротором снова сжимается, выталкивая выхлопные газы из камеры — такт выпуска.
Ротационные двигатели не должны преобразовывать прямолинейное движение во вращательное, что устраняет резкое изменение направления, которое должны совершать поршни, поэтому роторные двигатели генерируют гораздо более низкие вибрации. Вращательная конструкция также позволяет рабочему такту работать при более длительном вращении вала, тем самым уменьшая спорадический крутящий момент на коленчатом валу (от зажигания до выхлопа угол поворота составляет около 270 градусов по сравнению с 180 градусами на поршневых двигателях). В конечном счете, один ротор в роторном двигателе сравним с тремя поршнями в поршневом двигателе. Роторные двигатели часто имеют два ротора для плавной работы и сопоставимы с двигателями V6.
Еще в 1960-х годах некоторые руководители автомобильных компаний и наблюдатели считали, что роторные конструкции станут предпочтительным дизайном для легковых и грузовых автомобилей. Но Mazda, первая компания, начавшая массовое производство роторных двигателей, прекратила производство после 2012 года. Mazda заявила, что, если компания не сможет оправдать годовой выпуск 100 000 единиц, двигатель Ванкеля больше не будет производиться. Тем не менее, исследования по улучшению двигателя все еще ведутся.
Что случилось с роторным двигателем при таком количестве преимуществ? Роторный двигатель может работать всего с тремя движущимися частями, что делает его простым и легким в обслуживании. Базовые поршневые двигатели имеют не менее 40 движущихся частей. Это привело к появлению некоторых теорий заговора о том, как автомобиль с таким небольшим количеством деталей может потерять миллионы компаний, производящих запчасти. Но лучший аргумент в пользу поршневых двигателей, а не роторных, сделан из-за сложных уплотнений, низкого крутящего момента и теплового КПД.
Базовый двигатель постоянного тока изменяет поток электричества, чтобы катушка не совпадала по фазе с магнитным полем и вращалась непрерывно.
Несмотря на то, что Mazda устранила некоторые проблемы, по-прежнему имело место некоторое загрязнение поперечной камеры и непреднамеренный расход масла, что приводило к проблемам с выбросами и эффективностью. По мере того, как регулирование выбросов ужесточалось, пострадали роторные транспортные средства. Кроме того, коленчатый вал совершает три оборота за один оборот ротора. Это соотношение 3:1 не обеспечивает конкурентоспособного крутящего момента на низких оборотах (по сравнению с поршневым двигателем). Вот почему роторные двигатели отлично подходят для приложений среднего и высокого класса, таких как самолеты, морские суда и гоночные автомобили, но не для ежедневных поездок на работу.
Термический КПД роторных конструкций снижен из-за большей площади поверхности (по сравнению с поршневыми двигателями) в камере сгорания. Это позволяет теплу уйти в корпус и ротор. Следует также отметить, что около трети охлаждения роторного двигателя осуществляется с помощью масла, поэтому масляное охлаждение является обязательным. Выбросы – еще одна проблема роторных двигателей. Например, последний серийный двигатель RX-8 не может соответствовать текущим стандартам миссии, поэтому нынешняя конструкция не может быть реализована сегодня без улучшения выбросов.
Преимущества роторных двигателей — снижение количества деталей и вибраций — возможно, побудили некоторые компании заняться исследованиями двигателей с оппозитными поршнями и цилиндрами (OPOC). Это поршневые двигатели, в которых поршни расположены в одной плоскости, но в противоположных цилиндрах. С четырьмя поршнями, работающими в двух противоположных цилиндрах и в прямом противодействии, вибрации снижаются за счет уравновешивания возвратно-поступательных сил с соседним поршнем. Это также увеличивает такт сгорания до одного оборота коленчатого вала, а не за каждый второй оборот, как в традиционных поршневых двигателях.
В 2010 году Eco Motors заявила, что двухтактный двигатель OPOC может получить в четыре раза больше мощности, чем четырехтактный двигатель той же массы. Одним из способов достижения этого было уменьшение количества деталей. Двигатель OPOC мощностью 300 л.с. состоит из 62 движущихся частей. Обычный двигатель с аналогичной мощностью имеет около 385 движущихся частей. Кроме того, противодействующие силы означают, что на коренные подшипники коленчатого вала не действуют (или действуют номинальные) силы. А при меньших усилиях конструкторы могли сделать корпус из легкого магния.
Электрические двигатели
Может быть трудно найти точный рейтинг эффективности для электромобилей (EV). В то время как двигатель может иметь КПД от 85 до 95%, когда мощность проходит через инвертор, аккумулятор и зарядное устройство, КПД электромобиля приближается к 70%. Однако электрические двигатели и аккумуляторы могут быть относительно чувствительны к холмистой местности и перепадам температуры, что может снизить эффективность даже отца. Таким образом, с более высоким КПД, чем у двигателя внутреннего сгорания, практически без движущихся частей в двигателе, нулевым уровнем выбросов и возможностью использовать рекуперативное торможение для повышения эффективности в 9 раз.до 16% (как опубликовано в исследовании), почему продажи электромобилей ниже, чем предполагали некоторые автомобильные аналитики?
В целом ограниченный запас хода, время зарядки аккумулятора и более высокие цены делают электромобили недоступными для обычного человека. С технологической точки зрения основным недостатком электромобилей является аккумулятор. Литий-ионные аккумуляторы — самые мощные аккумуляторы массового производства. Но они тяжелые, дорогие и имеют свойство перегреваться вплоть до теплового разгона (загорания). Большинство новых аккумуляторных технологий ориентированы на более низкое напряжение, характерное для батарей типа АА. Эти инновации не масштабируются для транспортных средств.
В электромобилях используются электродвигатели двух типов: бесщеточные двигатели постоянного тока и трехфазные асинхронные двигатели переменного тока.
Двигатели постоянного тока работают от катушки или петли, подвешенной между полюсами магнита. Постоянный ток электричества генерирует временное магнитное поле, заставляя его поворачиваться и выравниваться с полярностью. Затем электрический переключатель (коммутатор) меняет направление тока, меняя полярность. Это позволяет катушке вращаться бесконечно.
Простое объяснение
Некоторые из преимуществ двигателей постоянного тока включают быстрый высокий крутящий момент, и они относительно экономичны. С другой стороны, их нельзя запускать без нагрузки, так как это может повредить двигатель. Вот почему запуск двигателя постоянного тока для вращения ремня может быть плохой конструкцией. Если ремень тормозит, нагрузки нет, и двигатель может выйти из строя. Двигатели постоянного тока также не идеальны для поддержания скорости в различных условиях нагрузки — например, электромобиль с этим двигателем может плохо работать на холмистой местности. И хотя регулировка напряжения может контролировать скорость двигателя постоянного тока, двигатель имеет максимальное число оборотов в минуту, за которое он не может выйти, поэтому скорость по своей природе ограничена.
В двигателях переменного тока используется кольцо из многослойного металла для создания магнитного поля при подаче переменного тока. Электромагниты окружают ротор. Переменный ток заставляет напряженность магнитного поля электромагнитов увеличиваться и уменьшаться, создавая смещающееся магнитное поле, которое создает крутящий момент.
Имеются две пары электромагнитных катушек, на которые поочередно подается переменный ток. Пары установлены не в фазе друг с другом, так что нарастание и падение переменного тока будет изменять магнитное поле между ними. Это изменение индуцирует электрический ток в роторе, который создает собственное магнитное поле. Ротор будет пытаться противодействовать магнитному полю катушек, но, поскольку поле меняется вместе с переменным током, ротор будет вращаться.
Двигатели переменного тока имеют более высокий крутящий момент и скорость по сравнению с двигателями постоянного тока. Они также лучше адаптируются к переменным скоростям и нагрузкам, поэтому лучше работают на холмах. Он также легче принимает энергию от рекуперативного торможения, чем двигатель постоянного тока. Но обмотка катушки может быть тяжелой, а при использовании аккумуляторов необходим инвертор. Как правило, общая стоимость двигателя переменного тока выше, чем у сопоставимого двигателя постоянного тока.
В целом существуют автомобильные и внедорожные приложения для двигателей переменного и постоянного тока. Но чтобы сделать электродвигатели и электромобили жизнеспособными, потребуются значительные достижения в технологии аккумуляторов. Текущий запас энергии, необходимый для питания электромобилей, добавляет слишком много веса, что делает отношение веса к мощности слишком высоким. Также существуют проблемы медленной перезарядки и экологически чистой утилизации.
Анализ «от колыбели до могилы», опубликованный Союзом обеспокоенных ученых, показывает, что электромобиль с запасом хода в 84 мили создает примерно на 15% больше выбросов при производстве, чем обычный автомобиль. Эта разница может быть возмещена за год вождения, и автомобиль будет выбрасывать вдвое меньше загрязняющих веществ в течение своего срока службы, включая производство. Так как сделки, такие как Парижское соглашение, в ближайшие годы будут направлены на достижение углеродно-нейтрального общества, мы можем увидеть больше электромобилей на дорогах.
Однако, как и во многих других технологиях, для достижения оптимальной эффективности требуется несколько.