1

Работа Двигателя На Самогоне

Работа Двигателя На Самогоне ! Двухтактный двигатель бензопилы работает на самогоне. Без всяких хитростей и добавок!Без бензина.

Дубликаты не найдены

0
Себестоимость самогона, относительно литру бензина за 42 рубля.
раскрыть ветку 1
0

Поговаривают , что рубле 35-50. Я ещё не гнал сам самогон...Для запуска у друзей взял.

0
Видео не смотрел. А себестоимость сколько?
раскрыть ветку 1
-1

Чего себестоимость ?

0
А что в этом удивительного?
раскрыть ветку 1
-1

Абсолютно ничего!

Похожие посты
614

VR игра, где предстоит собрать по винтику реальный автомобильный двигатель

Потрясающее развитие игровой индустрии. А ведь еще наверняка придумают химическую лабораторию, где любой сможет провести и наблюдать реакцию тысяч веществ и элементов друг с другом не тратя реагентов, или VR игру о оказании первой медицинской помощи при различных травмах. Подобные игры уже не просто развлечение, но весьма качественное обучающее пособие, особенно, если учесть, что VR технологии становятся с каждым годом доступнее, удобнее и надежнее.

414

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail

Педыдущие части

ДВС и его виды

ДВС и его виды. Часть 2

ДВС и его виды. Часть 3

ДВС и его виды. Часть 4.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение)

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail.



Итак, продолжаем тему.

В комментариях просили дополнить некоторыми нюансами, исполняю)

Среди механических форсунок есть одна их интересная разновидность. Это двухпружинные форсунки, и главная их особенность - осуществление предвпрыска топлива.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

В их конструкции предусмотрено две пружины. Первая отвечает за давление начала предвпрыска, при достижении которого игла преодолевает давление более слабой пружины и приоткрывается на 0.01-0.03мм, осуществляя начальный впрыск небольшой порции топлива. При достижении номинального давления топлива, игла своим уступом, уперевшись в шайбу основной пружины и преодолевая суммарное сопротивление двух пружин открывается на полный впрыск. На картинке последовательно изображены эти этапы. И да, это совсем не коммон рейл и даже не его подобие) Данная схема позволяет значительно повысить плавность работы моторов с непосредственным впрыском, так как предвпрыск позволяет заранее плавно поднять давление в цилиндре, снизив ударное действие при впрыске основной порции топлива.

Такие форсунки часто оснащаются распылителями хитрой конструкции, благодаря которой игла в двух положениях открывает разное количество дюз, для сохранения качественного распыления топлива при низком давлении топлива в первой фазе впрыска.


С механическими форсунками закончили, переходим к механическим ТНВД.

ТНВД бывают трех основных типов.

1. Рядные, к которым мы отнесем одиночные, рядные и V-образные

2. Распределительные. к которым отнесем торцевые и роторные.

3. Магистральные (используются с аккумуляторным впрыском common rail).


Основу и сердце любого ТНВД составляет плунжерная пара. Парой ее называют, потому-что она состоит из цилиндра и поршня, подогнанных друг к другу с прецизионной точностью, так как уплотнение достигается микроскопическим зазором.

В плунжерной паре есть три топливных канала:

1. подающий

2. выходной

3. канал отсечки.


Плунжер имеет внутренний канал, соединенный со спирально нарезанным по его поверхности каналом отсечки, поворотом корпуса плунжерной пары достигается совпадение спиральной нарезки с каналом отсечки подачи топлива при различном ходе плунжера, таим образом производится регулировка количества цикловой подачи топлива на форсунку. Наглядно можно посмотреть гифку

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Плунжер приводится в движение кулачковым распределительным валом. Поворот корпуса плунжерных пар в многоцилиндровых моторах осуществляется единой зубчатой или пазово-шипной рейкой, которую так и называют - топливная рейка. Топливную рейку двигает педаль газа, которая на дизеле правильно называется - педаль подачи топлива или педаль регулятора оборотов если ТНВД оснащен таковым. Прямой привод используется только в очень простых конструкциях, подавляющее количество ТНВД оснащаются автоматическим регулятором. И тут мы коснулись коренного различия в управлении тягой бензинового и дизельного мотора.

Как в комментах заметили, в бензиновом моторе происходит количественное регулирование приготовления рабочей смеси, а в дизеле - качественное. То есть мы помним, что бензиновый мотор оснащен дроссельной заслонкой, которая связана с педалью газа и регулирует КОЛИЧЕСТВО подаваемого в двигатель топлива, а так как качество смеси (массовое соотношение топлива к воздуху) в бензиновом моторе можно принять за постоянное стехиометрическое с небольшими отклонениями, регулируем мы количество заряжаемой в цилиндр топливо-воздушной смеси. В дизельном моторе дроссельной заслонки нет, и наполнение цилиндров воздухом всегда максимально, а регулируем мы количество подаваемого топлива, изменяя КАЧЕСТВО рабочей смеси, поэтому регулирование зовется качественным.


Исходя из этого, разница заключается в том, что в бензиновом моторе мы педалью газа регулируем отдаваемую мощность. а в дизельном моторе мы регулируем скорость вращения коленчатого вала. То есть, нажимая на газ в бензинке, мы повышаем отдаваемую мощность, и раскрутится она до таких оборотов, пока сопротивление не сравняется с отдаваемой мощностью, а нажимая на педаль в дизеле мы грубо говоря говорим регулятору оборотов - "хочу 3000 оборотов" и регулятор уже автоматически управляет передвижением топливной рейки, меняя цикловую подачу топлива, для достижения заданного числа оборотов. Поэтому механические дизеля создают ощущение "подрыва" даже при небольшом нажатии на педаль, так как нажали мы немного, а регулятор оборотов может выкрутить цикловую подачу на максимум, как будто мы топнули в пол. Но это опять-же сильно зависит от настройки регулятора. Но кто ездил на ЯМЗ-238, те знают этот пинок под жопу при поглаживании педали подачи)))


Рядные или V-образные ТНВД состоят из таких отдельных секций на каждый цилиндр, приводимых кулачковым валом.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Топливная рейка как вариант выглядит подобным образом

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Такие ТНВД помимо центробежного автоматического регулятора оборотов оснащаются центробежной муфтой опережения впрыска топлива, которая устанавливается на входном валу ТНВД и при увеличении оборотов доворачивает распределительный вал на опережение, делая подачу топлива более ранней, чтобы оно успело полностью сгореть с максимальной эффективностью.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Кроме этого ТНВД зачастую оборудуется ТННД (топливный насос низкого давления), который приводится от отдельного кулачка распределительного вала и отвечает за снабжение ТНВД топливом из бака.

К недостаткам такого типа ТНВД стоит отнести большие габариты и большую зависимость от равномерного качества изготовления плунжерных пар, так как малейшие огрехи вызовут разбег в выдаваемом давлении и цикловой подаче по цилиндрам.



Преходим к ТНВД распределительного типа, которые получили огромное распространение на легковых машинах, где необходима компактность, которой не располагают рядные насосы.

Первой рассмотрим торцевую конструкцию. Главной ее особенностью является наличие одной единственной плунжерной секции на все цилиндры, что дает огромный выигрыш в компактности и в единстве качества цикловой подачи по цилиндрам, так как плунжерная пара одна на всех.

В таких ТНВД поршень плунжерной пары осуществляет не только обратно-поступательные движения, но и вращается, а его корпус, который называется распределительной головкой - неподвижен.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

В таких ТНВД плунжер имеет продольные прорези по количеству цилиндров, которые при вращении открывают или запирают подающий канал, кулачковый диск у основания плунжера при вращении попадает своими выступами на ролики роликового кольца, благодаря чему совершает обратно-поступательные движения, поворачиваясь подающим отверстием поочередно к каждому выходу к форсункам и осуществляет подачу топлива. Регулирование подачи топлива осуществляется дозирующей муфтой, которая скользит по шейке плунжера, открывая канал отсечки, передвижением муфты управляет центробежный регулятор оборотов. Также ТНВД оборудован автоматом опережения впрыска топлива, который перемещает роликовое кольцо, меняя момент начала движения плунжера.


Такие ТНВД нередко оснащаются электронным управлением, берущим на себя функции регулятора оборотов и автомата опережения.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Также на входном валу устанавливается роторно-лопастной ТННД, так как в таких ТНВД отсутствует кулачковый вал.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка
ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка
ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка
ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

С началом применения таких ТНВД, началась их чувствительность к качеству топлива, так как плунжер имеет большое количество продольных прорезей и вращается с большой скоростью, любая песчинка может полностью вывести плунжерную пару из строя, а так как она у нас одна на весь мотор - мы теряем подвижность, в отличии от рядных ТНВД, обладающих рекордной живучестью. Также данные ТНВД не слишком в восторге от современной солярки, отвечающей нормам ЕВРО-5, с очень низким содержанием серы, которая повышает смазывающие способности топлива, которым смазывается ТНВД.


Второй разновидностью распределительных ТНВД являются роторные.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Данные насосы проще в устройстве, однако менее надежны, и они уже все только с электронным управлением. Эти насосы были закатом эры механических ТНВД.

В них также присутствует одна насосная секция, зачастую состоящая из двух плунжеров, которые нагнетают топливо в общую камеру высокого давления, которая находится во вращающемся распределительном вале, который поочередно соединяет насосную секцию с форсунками. Регулирование количества впрыскиваемого топлива осуществляется электромагнитным клапаном, выполняющим сброс давления из камеры в соответствии с заданной цикловой подачей. Регулирование опережения впрыска осуществляется перемещением кулачковой обоймы при помощи сервопривода.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка
ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Как видим, устройство стало до безобразия простым. Эти ТНВД благодаря электронному управлению достигли максимума в качестве смесеобразования и управления подачей топлива для классических топливных систем. И были довольно неприхотливыми. Основные проблемы связаны с износом роликов-толкателей плунжеров, так как они испытывают большие нагрузки и перемещаются с большой скоростью, а смазываются топливом, стремительно теряющим свои смазывающие свойства.



И тут мы подошли к революции в мире топливных систем,  к Common Rail.

Эта система не так страшна, как ее описывают, при правильном уходе очень долговечна и не требует внимания. Однако требовательна к качеству фильтрации топлива, это ее единственный "минус", в остальном эта система позволила обрести дизелям настоящую быстроходность, экономичность, плавность работы. Дизеля резко отхватили большой процент у бензиновых моторов только благодаря Common rail.


Кардинальное отличие этой системы заключается в том, что регулирование подачи больше не осуществляется давлением выдаваемым ТНВД, что позволило резко поднять давление топлива, которое стало достигать 2000 атмосфер.

ТНВД в таких системах стал предельно прост, из него вытряхнули все лишнее, оставив только насосные секции.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Теперь ТНВД не занимается распределением топлива, опережением впрыска, дозированием, теперь всем этим занимается электронный блок управления двигателем. А ТНВД только качает топливо в топливную рампу, откуда оно подается к электромагнитным топливным форсункам, на рампе устанавливается датчик давления топлива и регулятор давления. Также в некоторых вариациях датчиков и регуляторов может стоять несколько.

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка
ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Топливная рампа зовется аккумулятором давления, откуда система и получила название - аккумуляторный впрыск. Также Common Rail означает - общая рампа.


Упростился ТНВД, зато усложнилась форсунка, став помимо этого очень дорогой.

Форсунки бывают двух типов.


Электромагнитные (попроще)

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

и Пьезоэлектрические

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Пьезофорсунки это последнее слово в топливных системах. В отличии от электромагнитной, где как мы уже изучали, сердечник под действием магнитного поля открывает перепускной канал и стравливает давление топлива с обратного конца иглы, давая ей возможность подняться, вместо электромагнита с сердечником используется пьезоэлемент из спеченных керамических пластинок, который под действием разряда может менять свои размеры, открывая перепускной клапан, при этом из-за прецизионных размеров пьезоэлемента и запорного клапана, между ними устанавливается гидрокомпенсатор.

Такие форсунки практически неремонтопригодны, однако обладают сумасшедшим быстродействием, позволяющим осуществить впрыск топлива до десяти раз за цикл!

При изготовлении такой форсунки на заводе, она проходит испытание на производительность, после чего ей присваивается корректировочный код, который выглядит так

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Этот код необходимо прописывать в блок управления двигателя при замене форсунки, для того чтобы он мог скорректировать время впрыска. Поэтому просто так взять и поменять форсунку не выйдет)


Топливо в цилиндр в системе CR подается в три этапа


1. Предвпрыск

2. Основной впрыск

3. Поствпрыск


Предвпрыск производится при движении поршня к верхней мертвой точке и может состоят из 1-4 отдельных порций топлива, это позволило очень плавно наращивать давление в цилиндре и практически избавиться от характерного дизельного тарахтения, моторы стали работать гораздо мягче. При полной нагрузке на двигатель предвпрыск как правило не производится.

Далее происходит впрыск основной порции топлива, который и обеспечивает рабочий ход, основной впрыск также может состоять из нескольких порций топлива. Все это направлено на борьбу с резким ростом давления. Режимов впрысков великое множество, все зависит от условий и множества факторов.


Но есть еще поствпрыск, и о нем чуть более развернуто.

Дизельные моторы всегда грешили экологией, особенно обильными выбросами различных оксидов азота и сажи. Оксиды азота образуются при большом избытке кислорода и высокой температуре. Что в бензиновых моторах происходит при переобеднении рабочей смеси. А дизелю вообще свойственна работа на сверхбедной смеси, так как регулирование качественное и доступ воздуха в мотор неограничен.

Если с выбросами соединений углерода успешно борется каталитический нейтрализатор, с соединениями азота он ничего поделать не может, и тут пришлось искать выход. А выход один - снизить температуру в камере сгорания и уменьшить количество кислорода на режимах неполной мощности. Так родилась система  EGR или система рециркуляции отработавших газов.


Принцип прост - направить часть отработаших газов обратно во впуск, тем самым заместив часть воздуха инертным газом, снизив содержание кислорода и одновременно понизив температуру в камере сгорания, плюсом отработавшие газы перед попаданием во впуск проходят через жидкостный теплообменник, остывая и ускоряя прогрев мотора. Чтобы улучшить засасывание отработавших газов, к дизелю прикрутили дроссельную заслонку, которая в момент активации EGR прикрывается, ограничивая доступ воздуха и создавая отрицательное давление во впускном коллекторе. Таким образом мы получаем сильное снижение гадких азотосодержащих выбросов и лепим шильдик евро пять)  Но не сразу, так как при обогащении топливной смеси у нас возникает вторая проблема - сажа, которая типа канцероген. Так вот, чтобы уменьшить ее содержание, нужно обеднить смесь, а тут опа, привет оксид азота. Ситуация патовая, но не совсем. Чтобы бороться с сажей, придумали перед катализатором ставить сажевый фильтр, который грубо говоря представляет из себя сетку, улавливающую частицы сажи, и тут нам пригодился поствпрыск. Сажевый фильтр рано или поздно забивается, от чего растет противодавление в выхлопной системе, и ЭБУ запускает процедуру регенерации фильтра, при которой посредством поствпрыска, вытесняемые выхлопные газы щедро сдабриваются порцией топлива, которое попадает в сажевый фильтр и выжигает эту сажу оттуда. Из выхлопной трубы при этом идет нехилый такой дымосрал, который здорово пугает несведущих автовладельцев. Наверняка многие видели такое явление на дороге. Прерывать этот процесс и паниковать не стоит, дайте мотору докоптить до конца.


Кстати так выглядит забитый фильтр

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

А так машина обычно сообщает о процессе

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

А так это выглядит

ДВС и его виды. Часть 8. Продолжение про ТНВД и Common Rail Двс, Длиннопост, Двигатель, Мотор, Дизель, Гифка

Сажу побороли, а чего делать с оксидом азота? А вот для этого немцы придумали систему SCR, при которой в выхлопной тракт осуществляется впрыск водного раствора мочевины,

после смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR ( selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых автомобилях мерседес.


Так что неэкологичность дизельных моторов это совсем не миф, и гадят они знатно, из-за чего их пришлось буквально обмотать фильтрами, катализаторами и ЕГРами. Но благодаря этим системам и современному впрыску Common Rail, сильно оптимизировавшим процесс сгорания в дизелях, их получилось сделать тихими, экономичными, мощными, высокооборотистыми и отвечающими всем последним экологическим нормам.

А CR вполне надежен, главное заливать более-менее нормальное топливо и ответственно относиться к замене топливных фильтров и отстойников, не допускать попадания в топливную систему твердых частиц и воды. Иногда снимать впускной тракт и убирать оттуда все, что там натворил ЕГР, и будет счастье.


Ну все, серия постов про массовые ДВС окончена, надеюсь, вам было интересно) До встречи)

Показать полностью 23
544

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail.

Предыдущие посты из серии.

ДВС и его виды

ДВС и его виды. Часть 2

ДВС и его виды. Часть 3

ДВС и его виды. Часть 4.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение)

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель



Всем привет, продолжим изучение дизелюк)


В прошлой части мы поговорили о двухтактных дизелях, применявшихся, как правило, в тяжелых машинах. Теперь опустимся к моторам автомобильным.

Дизельные моторы, работающие по четырехтактному циклу не особо по своей конструкции отличаются от бензиновых собратьев, если не вдаваться в подробности, однако если посмотреть внимательно, совпадают только лишь названия отдельных частей.

Кривошипно-шатунный механизм как правило отличается своей массивностью, дизели длинноходные, поэтому у них более массивный коленвал, с бОльшим плечем кривошипа, также у коленвала более широкие коренные и шатунные подшипники, так как крутящий момент больше, и он достигается на сравнительно низких оборотах, и дабы исключить продавливание масляного клина, особенно в условиях сниженного давления на низких оборотах, конструкторы увеличивают площадь шеек и соответственно вкладышей. Это не касается некоторых квазимод типа ЗМЗ 514, которые сделаны из бензинового мотора.


В бензинках , особенно V-образных, часто встречаются вот такие узкие шейки

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Коленвал от ниссановского V6. Видим, какая ажурная конструкция, узкие шейки, тонкие щеки.


А вот типичный коленвал от дизеля

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Видим,  что он более массивный. Однако, справедливости ради, у хороших бензинок часто встречаются очень суровые коленвалы, не меньше дизельных)


Шатуны точно также отличаются в сторону бОльшего веса, они длиннее и толще.

Вот шатун одного из современных японских бензиновых моторов

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

И такие "спички" встречаются все чаще)


А вот шатун одного из дизельвагов

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Конструкция куда более монументальная, да и понятное дело, так как нагрузки многократно выше. И тут "очень похожие" детали у нас заканчиваются, так как коленчатые валы и шатуны одинаковых габаритов можно найти и в бензинке и в дизеле, а вот поршень в дизельном моторе отличается капитально.

Если в бензиновых моторах инженеры стараются максимально облегчить поршень, сделать его Т-образным, уменьшают толщину колец, диаметр поршневого пальца, толщину пальца, уменьшают жаровой пояс (расстояние от днища поршня до первого компрессионного кольца, то в дизельных моторах поршень сильно не облегчишь, и они как были, так и остаются большими и тяжелыми, с толстыми кольцами, широкими юбками, толстым днищем, и объяснение этому будет далее. А пока можем сравнить поршни бензинового мотора из 80х и 2010х


Первый. Из 80х, с мощностью 33 лошадиные силы на цилиндр

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Этот поршень можно даже спутать с дизельным. Толстое дно, широкий жаровой пояс, широко расставленные толстые кольца, большая юбка


А вот современный мотор того-же производителя, с мощностью в 35 лс на цилиндр

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Видим, что юбки уже почти не осталось, жарового пояса нет, кольца сбиты в кучу, широким осталось только первое компрессионное кольцо. Расплата за снижение потерь. Такие поршни очень любят вытирать пятно на стенке цилиндра.


А теперь аналогично сравним дизельные поршни.

Первый из 80х, с мощностью в 26лс на цилиндр

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Видим огромного размера жаровой пояс, кольца, юбку, толстенное днище.


А теперь современный мотор с мощностью 50 лс на цилиндр

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

И тут мы видим, что поршень за 30 лет не изменился, переехала только вихревая камера из головки блока в днище поршня, так как впрыск стал непосредственным. Именно поэтому "низ" современных дизельных моторов ходит также долго, как и в старые добрые времена, за исключением случаев, когда производители пытаются уменьшить подшипники, сделать алюминиевым блок и тд.


С блоком разобрались, подходим к головке. И тут у нас начинаются большие отличия от бензина.

Как мы помним, в дизеле воспламенение обеспечивается нагревом воздуха от сжатия.


(Тут маленькое отступление. Многие в комментах говорили, что как так, солярка загорается от 400-600 градусов,  не может такого быть. Так конечно не может, и не загорится, и при 800 не всегда загорится. А все потому, что вы упускаете важный момент - давление, которое в конце такта сжатия переваливает за отметку в 20 атмосфер, соответственно молекулы топлива и кислорода становятся гораздо ближе друг к другу и температура, необходимая для начала реакции окисления очень сильно снижается, бензин так вообще умудряется начать реакцию при 200 градусах и давлении в 14 атмосфер, неконтролируемо детонируя в цилиндре. Это если максимально упростить, на самом деле там происходят весьма сложные и интересные процессы).


Дизельные моторы бывают форкамерными и вихрекамерными. Форкамера всегда размещается в головке, а вихревая камера может размещаться как в головке, так и в днище поршня при непосредственном впрыске.


На изображении слева головка с вихревой камерой, справа головка с форкамерой.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Также у этих типов моторов различается форма днища поршня

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Форкамерные моторы в 99% тихоходные и атмосферные. Камера в головке блока цилиндров соединена с цилиндром воздушным каналом с жиклером, через который во время такта сжатия в камеру проникает воздух с очень большой скоростью, так как жиклер имеет небольшое сечение. Благодаря этому воздушный заряд активно перемешивается с впрыскиваемым топливом при воспламенении, после чего цилиндр плавно наполняется горячими расширяющимися газами через этот-же жиклер. Благодаря такой конструкции мотор работает достаточно плавно, имеет высокие тяговые показатели на низких оборотах, нетребователен к качеству топлива.


Второй тип моторов - с вихревой камерой. Отличие от форкамерной схемы заключается в том, что сама форма камеры немного иная и канал между ней и цилиндром довольно широкий. Процесс сгорания топлива в них происходит быстрее, эти моторы более быстроходные. Но схема эта также сильно устарела и используется в основном в моторах старых конструкций на легковых автомобилях и легких грузовиках. Их характерной особенностью является боле шумная работа по сравнению с форкамерными моторами.


На фото головка блока цилиндров, на которой видна крышка вихревой камеры.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Ну и последний, и самый популярный тип компоновки - с непосредственным впрыском. В таких моторах также присутствует вихревая камера, но находится она в массивном днище поршня.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

В таких моторах необходимые вихревые потоки добываются сразу несколькими способами. На компоновках с одним впускным клапаном на цилиндр, впускной канал делается спиралевидным, для придания завихрения воздушному потоку. По такому-же принципу иногда изготавливаются каналы в бензиновых моторах.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Второй этап завихрения происходит при подходе поршня к верхней мертвой точке, в момент осуществления впрыска топлива. Зазор между днищем поршня и поверхностью головки минимален и воздух резко вытесняется из этого зазора в центр камеры сгорания, непосредственно на распылитель форсунки.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

В результате такого перемешивания и расположения вихревой камеры с конусообразным выступом в днище поршня, сгорание топлива происходит с максимальной скоростью и давление в цилиндре растет без задержек вызванных перепуском газов по узкому каналу. В моторах с двумя впускными клапанами на цилиндр, на низких оборотах, когда скорость воздушного потока низкая, для создания вихревых потоков в цилиндре используют вихревые заслонки, перекрывающие один из впускных каналов.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Данные заслонки присутствуют на подавляющем количестве современных дизельных моторов и являются попоболью для их владельцев, так как благодаря системе ЕГР, впуск вместе с заслонками очень быстро становится похож на это

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Далее, чтобы топливо попало в цилиндр, да еще и качественно там распылилось, нам нужна топливная аппаратура, это как правило самый дорогой компонент дизельного мотора.

Один из самых важных компонентов системы - топливная форсунка. Они бывают механическими и электромагнитными, вторые применяются в системах с электронным управлением впрыском.

Рассмотрим механическую форсунку, на этой картинке очень наглядно изображен принцип ее действия.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Такие форсунки настраиваются на определенное давление открытия, при котором топливо приподнимает запорную иглу, освобождая себе путь к распылителю, игла держится открытой, пока давление топлива не упадет, таким образом дозируется порция топлива. Давление открытия в таких системах обычно находится в пределах 300-400 атмосфер. Топливо, просочившееся через зазор плунжерной пары распылителя уходит в обратную топливную магистраль "обратку" и по количеству топлива в обратке можно косвенно судить об исправности и износе форсунки, чем больше там топлива - тем ближе ее смерть. Распыление топлива происходит через распылитель, который находится на самом кончике форсунки и имеющий несколько отверстий. Благодаря высокому давлению впрыска образуется очень мелкодисперсный топливный туман, почти пар.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Следы от струй распыляемого топлива часто можно обнаружить на поработавших поршнях

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Форсунки внешне могут сильно различаться, но суть и принцип работы у них один.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Электромагнитные форсунки работают по несколько иному принципу. Они также открываются давлением топлива, но и запираются им-же. Это вызвано тем, что давление топлива, подающееся на электромагнитную форсунку постоянно. Топливо в закрытом положении давит на хвостовик плунжерной пары, уравновешивая открывающее усилие с другой стороны. При подаче напряжения на катушку электромагнита открывается перепускной канал, который сбрасывает давление на хвостовик плунжера, и игла открывается, при закрытии канала давление вырастает и закрывает иглу.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Так, с форсунками понятно, а откуда берется такое конское давление? А его создает второй, не менее значимый компонент - топливный насос высокого давления (ТНВД).

ТНВД может быть совмещенным, когда все плунжерные секции собраны в одном корпусе

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Может быть раздельным, когда на каждую форсунку есть свой собственный ТНВД с одной плунжерной парой

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

И наконец, ТНВД может быть встроен прямо в форсунку! Такое мракобесие зовется насос-форсунка.

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

Самый популярный - первый вариант, на фото кстати ТНВД КамАЗ-740, второй по популярности - вариант номер два, он самый практичный, так как можно отдельно заменить один вышедший из строя элемент, что дешево и удобно. Такую схему, например очень любят ребята из Lombardini, ставят ее на все маленькие моторы для генераторов и на моторы побольше для тракторов

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail. Двс, Двигатель, Дизель, Мотор, Длиннопост, Лень делать длиннопост

На фото хорошо видны индивидуальные ТНВД и форсунки.

Последний вариант любил пихать в моторы концерн VAG, и довольно быстро отказался от такой конструкции по причине затрудненной регулировки, подбора насос-форсунок по производительности и дороговизны производства и обслуживания.  В действие плунжерные секции приводятся либо распределительным валом ГРМ , на котором присутствуют отдельные кулачки, или своим собственным валом в случае с первым вариантом. Также есть еще несколько вариантов конструкции ТНВД поздних выпусков, отличающихся принципом действия. Регулировка опережения впрыска осуществляется либо отдельной муфтой опережения впрыска топлива, которая при увеличении скорости вращения доворачивает вал в ТНВД на опережение, либо фозовращателем на распределительном валу. Во всех механических системах впрыск происходит один раз за цикл. Также эти системы отличаются простотой, надежностью, неприхотливостью. В принципе не требуют электрооборудования в подавляющем большинстве, то есть мотор будет работать пока ему не перекроют топливо.


К сожалению, в очередной раз достигнуто ограничение длины поста, поэтому продолжение будет в следующей части. Спасибо за внимание!

Показать полностью 24
861

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель

Дизельный двигатель - двигатель, воспламенение рабочей смеси в котором обеспечивается от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Первый двигатель, работающий по такому принципу, был построен в 1897 году Рудольфом Дизелем, чьим именем он и называется по сей день.
По основному конструктиву он имеет общие черты с бензиновым двигателем. Он тоже имеет блок цилиндров, головку блока цилиндров, может иметь распределительный вал, впускной и выпускной коллектора или патрубки. Также он может работать как по двухтактному, так и по четырехтактному циклу, но на этом сходства заканчиваются.

Первое, и главное отличие - отсутствие у дизельного двигателя системы зажигания, и вообще отсутствующая необходимость в каком-либо электрооборудовании. Воспламенение топлива происходит за счет сильного сжатия воздуха в цилиндре (в 14-20 раз), из-за чего его температура резко возрастает до 400-600 градусов по цельсию, и в этот момент в цилиндр впрыскивается топливо, которое воспламеняется от высокой температуры.  При чем процесс горения отличается от бензинового двигателя. В бензиновом двигателе рабочая смесь заполняет собой всю камеру сгорания (кроме систем с непосредственным впрыском), и после поджига происходит распространение фронта пламени, которое требует времени. Поэтому процесс горения может занимать продолжительное время и продолжаться даже на выпуске.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

На гифке кстати нижнеклапанный мотор. Видим длительный процесс горения, из-за которого у нас есть непостоянство давления в цилиндре, и часть тепла улетает в трубу.

В дизельном двигателе процесс горения занимает время, необходимое для впрыска необходимой порции топлива. После впрыска происходит задержка воспламенения, вызванная процессом испарения распыленного топлива, после чего оно воспламеняется и горит пока происходит впрыск факела, факел в свою очередь вырываясь из камеры сгорания, равномерно прогревает не вступивший в реакцию воздух, благодаря чему рабочий процесс происходит при постоянном давлении. Добавляем к этому длинноходную геометрию и высокую степень сжатия и получаем большой крутящий момент. Бонусом мы получаем достаточно холодный выхлоп, так как более эффективно используем полученное тепло. Дизельные двигатели имеют наибольший КПД среди поршневых двигателей, достигающий 35-50%.
Однако в тоже время дизельное топливо горит довольно медленно, и для его воспламенения требуется определенное время, что в купе с длинноходностью не дает им развивать большие обороты, и на высоких частотах вращения топливо не успевает сгорать, из-за чего приходится уменьшать его количество, теряя производительность.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка
ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Изначально Рудольф Дизель подумывал кормить свое детище угольной пылью, однако высокие абразивные свойства такого топлива загубили идею на корню. Первые моторы использовали в качестве топлива различные растительные масла, мазут, и даже сырую нефть. Вообще дизельный мотор может съесть любое топливо, главное, чтобы оно горело, разумеется с определенными ограничениями.

В первых конструкциях впрыск топлива в камеру сгорания осуществлялся пневматическим способом, при помощи отдельного компрессора, что делало дизель очень тяжелым, габаритным и очень мешало его распространению. Рудольф Дизель поплыл на пароходе в Лондон  в 1913 году на открытие фабрики по производству моторов, и зачем-то утопился, а вот Роберт Бош сел, подумал, и в 20-х годах создал первую форсунку не требующую для работы сжатого воздуха, и модернизировал топливный насос высокого давления (ТНВД), после чего детище Дизеля начало свое победное шествие по миру.

Первое время они были тяжелыми и тихоходными, некоторые конструкции требовали долгого прогрева паяльной лампой перед пуском, правда такие моторы назывались калоризаторными, так как имели калильную камеру, которую необходимо было нагревать

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка
ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка
ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка
ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Это двухтактный калоризаторный двигатель. Калориферная головка под номером 1.

Тут надо сделать ремарку, так как над дизелем работали не только в Германии.
Инженер Густав Тринклер (опять немцы), работавший на Путиловском заводе в Санктъ-Петербурге, аж в 1898 создал форкамерный дизель с гидравлической системой впрыска, опередив Роберта Боша на 20 лет. По сути он создал одну из современных вариаций мотора, однако под давлением патентных споров работы заставили свернуть в 1902 году, а жаль.

В 30-х годах двадцатого века дизель стал очень стремительно развиваться, применяясь в самых неожиданных местах и в самых разных вариациях. При чем в отличии от бензиновых моторов, двухтактная схема получила поистине огромное распространение, и самое смешное то, что самые большие дизельные моторы были как правило двухтактные!

Но двухтактная схема получила несколько иную реализацию, нежели в случае с бензином. Картерная продувка практически не использовалась, зато были две свои отдельные компоновки продувки:
1. Оконная или щелевая
2. Клапанно-щелевая

В первом варианте как впуск, так и выпуск осуществляется через окна в цилиндре, так как двухтактные моторы в подавляющем большинстве оснащаются компрессорами, продувка цилиндра осуществляется достаточно эффективно, однако при такой схеме очень тяжело организовать качественное итоговое наполнение цилиндра, так как впускные окна закрываются раньше выпускных в моторах с одним коленчатым валом, и эта фраза здесь не просто так.
Сумрачный немецкий гений придумал компоновку, сохраняющую качественную продувку без применения клапанов, да еще и прикрутил ее к самолету, мотор звали Junkers YUMO 205.
У этого мотора было 6 цилиндров, 12 поршней и два коленчатых вала, поршни двигались в цилиндрах навстречу друг другу, сжимая между собой воздух, в это пространство, посередине цилиндра и впрыскивалось топливо, одна группа поршней открывала выпускные окна, вторая группа открывала впускные окна, при этом выпускные окна закрывались раньше впускных, что позволяло создать избыточное давление на такте продувки и качественно очистить цилиндр от отработавших газов. Мотор отлично себя показал, развивая весьма большую мощность.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Нашим инженерам после войны тоже понравилась такая компоновка, и в 1953 году наши создали семейство двигателей Д100, которые долго ставили в тепловозы, а в 1956 году Харьковские конструкторы вывели компоновку в абсолют, создав двигатель 5ТД, в 1968 доработав его до 5ТДФА для танка Т64. При рабочем объеме всего в 13.6 литров он выдавал мощность до 1000 лс в некоторых модификациях, и в отличии от предков был сверхкомпактным и оппозитным.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Схема его работы была примерно такой

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

За характерный звук, танкисты прозвали его мотоциклом, а за характерный вид - чемоданом.
Однако его сложность и дороговизна его погубила, эти моторы часто выходили из строя по вине экипажа.

Впрочем наши от немцев старались не отставать, и в 1935 году тоже создали авиационный дизель, только четырехтактный, 12 цилиндровый, V-образный, с 4 клапанами на цилиндр, системой газораспределения DOHC с двумя распредвалами на головку и двойным турбонаддувом. Вы наверно уже знаете, о ком я) Это АН-1, который вскоре эволюционировал в АЧ-30

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Параллельно с ними, по схожей концепции был создан легендарный танковый мотор В-2, который вы прекрасно знаете)

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Также двухтактная компоновка не обошла стороной и самые большие на земле поршневые моторы, это судовые дизеля. Только сделаны они немного по другой схеме, называется она - крейцкопфная компоновка.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Слева. Крейцкопф (номер 10), представляет собой ползун, двигающийся по собственным направляющим, без воздействия высоких температур, с поршнем он соединен прямой штангой, и в такой конструкции поршень не испытывает боковых нагрузок, что позволяет сделать его площадь меньше и понизить потери на трение. Такая компоновка применяется только в очень больших дизелях из-за огромного хода поршня, достигающего трех метров.
И тут мы подошли ко второму виду двухтактных дизелей - с клапанно-щелевой продувкой.
Как видим, у таких машин в головке присутствует выпускной клапан, а впуск осуществляется через впускные окна, благодаря чему продувка осуществляется в идеальном направлении - снизу вверх.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Такая продувка использовалась не только на тихоходных судовых дизелях. Она попадалась и в довольно быстроходных моторах, таких как ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206. С рабочего объема 4.6л получали до 160 лс, мотор был двухтактным, клапанно-щелевой продувки, с нагнетателем типа "Рутс".  В двигателе были применены индивидуальные ТНВД, что стало предтечей насос-форсунок.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка
ДВС и его виды. Часть 6. Дизель Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост, Гифка

Двухтактные дизельные моторы стремительно захватили мир, и стремительно его покинули. С 1960 годов их количество очень быстро падало, и они были вытеснены четырехтактными моторами. На данный момент двухтактная схема используется только в самых больших судовых дизелях мощностью от 20000 до 100000лс. Такие моторы как правило имеют прямой привод на гребной винт, и в двухтактной компоновке гораздо проще осуществить реверс для обратного хода.

Вот мы и узнали о становлении и возникновении всем известных дизельных моторов. В следующей серии разберем устройство некоторых узлов и перейдем поближе к современным конструкциям.

Выйдет следующая часть не скоро, времени совсем нет, пишу ночами, как видите, но я стараюсь) До встречи!

Показать полностью 15
244

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики.

Всем привет, продолжаем.

Хочу отдельно поблагодарить читателей, которым не лень поправлять меня в комментариях. В дискуссии всегда рождается истина)

Внесем правки в предыдущую тему.


1. Да, я ошибся с ВАЗовскими моторами. Впуск с изменяемой геометрией стали устанавливать на моторы 1.6. На моторы 1.8 установили фазовращатель на впускной распределительный вал, в связи с чем увеличили маслонасос и модернизировали головку блока.


2.  И снова про крутящий момент и мощность.

Ходил я тут дня три и думал) Большое спасибо товарищу @daxiaoriben  , за наиболее содержательную и доходчивую наводку.


Да, если быть кратким, мощность - главное. Чтобы было проще это осознать,  я придумал пример.

Возьмем два двигателя с разными характеристиками, для простоты возьмем все факторы (сопротивление воздуха, вес маховика, вес машин и тд) одинаковыми, передаточное отношение трансмиссии равно 1. На графике цветными полосами я пометил скорости вращения коленвала с интервалом в 1000 об\мин.


На этой картинке нас интересует черный график

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост
ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

На картинках у нас два разных мотора, с одинаковым максимальным крутящим моментом. Один мотор (второй), с турбонагнетателем, поэтому у него кривая момента представляет из себя "полку" с 1500 по 4000 об\мин. У первого мотора пик момента достигается на 4500 об\мин, так как он атмосферный.  Теперь посмотрим на то, как они будут разгоняться. Ускорение машины зависит от приложенной к ней силы тяги, то есть от крутящего момента на колесе. У нас он будет равным на моменту на маховике (трансмиссионные потери для простоты не учитываем).


1. 1500 об\мин. У первого мотора момент на колесе составляет около 145 Нм, у второго 200Нм, соответственно второй мотор ускоряется резвее, так как тяга больше, смотрим на МОЩНОСТЬ. У первого 25 кВт, у второго 30 кВт, итого, выигрывает мотор, выдающий бОльшую мощность.


2. 2500 об\мин. У первого мотора момент на колесе около 160 Нм, у второго 200 Нм. Соответственно второй мотор продолжает уезжать, так как тяга все еще больше. Но больше и мощность, 50 кВт против 45.


3. 3500 об\мин. У первого мотора момент около 180 Нм, у второго также 200 Нм. Второй мотор продолжает отрыв, сохраняя преимущество в мощности, 75 кВт против 60 с копейками.


4. 4500 об\мин.  У первого мотора 200Нм, у второго около 190 Нм, и первый мотор начинает уходить,  теперь он преобладает в мощности. 90 кВт против 85 кВт.


5. Последняя метка в 5500 об\мин. Первый мотор выдает около 180 Нм, второй 150 и мощности соответственно 110 против 85 кВт.


Как видим, ускорение напрямую зависит от выдаваемой мощности, равно как и от крутящего момента, за одним маленьким НО. И это но расставляет точки в споре, или почему дизеля не валят.


Все очень просто. Берем дизель, допустим работает он на 2000 об\мин, и выдает крутящий момент в 200 Нм и мощность в 40 кВт, и есть бензин, работающий на 4000 об\мин, выдающий те-же 200Нм и, внимание, 80 кВт. Едут машины с одной скоростью, у дизеля передаточное число 1, у бензина 2. Мощность механических потерь, сопротивления движению машины и тд, примем в 40 кВт. Итого получаем : дизель достиг своей максимальной скорости и не разгоняется, а бензиновый мотор, выдавая тот-же момент, бодро уходит вперед, ибо он выдает вдвое больше мощности.  И тут дотошный читатель задаст вопрос, а как-же так, как тяговое усилие? А тут мы вспомним про передаточное отношение и увидим, что в то время как у дизеля на колесе 200Нм, у бензина аж 400, вдвое больше, вот сюда-то и делся двукратный избыток мощности. Поэтому дизели и не едут.


Отсюда итог. Да, машину разгоняет мощность, но ноги ее растут из крутящего момента, и в него-же она и уходит. И чем выше крутящий момент и чем более высокие при этом обороты, тем выше мощность и тем лучше.  И главное преимущество дизеля - это экономичность, в виду высокой тяговой характеристики на низких оборотах и НИЗКОЙ выдаваемой мощности, ибо топлива ест меньше. На этом думаю спор можно закрыть)


Итак. 


Современные системы управления двигателем, или ЭСУД.


Наибольшее количество изменений ЭСУД претерпели с введением норм токсичности выхлопных газов Евро-3. По сравнению с предыдущими вариациями, у данных систем появился электронно-управляемый дроссель и второй датчик кислорода, устанавливаемый после каталитического нейтрализатора, плюс катализаторов в большинстве случаев стало два, один в непосредственной близости от выпускных окон в головке, второй на отдалении.

С этого момента водитель полностью потерял механическую связь с двигателем, остались только провода. Мотор полностью управлялся электронным блоком управления, на педаль газа установили датчик ее положения. Теперь водитель не управлял дросселем, а лишь указывал ЭБУ, что он хочет получить от мотора. Введение электронного дросселя обусловлено тем, что при управлении дроссельной заслонкой при помощи ноги, происходила некоторая инерционность в смесеобразовании в переменных режимах, например при резком открытии дросселя смесь кратковременно обеднялась, а при закрытии - обогащалась. Все это ухудшало средние показатели токсичности выхлопа, из-за чего управление дросселем отдали ЭБУ.  Катализатор перенесли к головке для ускорения его прогрева, ведь как известно, рабочая температура нейтрализатора составляет больше 300 градусов, поэтому холодный запуск, да еще на переобогащенной смеси, сильно вредил экологии, плюс ко всему, дабы не убить долго прогревающийся катализатор несгоревшим топливом, производители устанавливали системы подачи воздуха во впускной коллектор, эдакий пылесос, который в течении пяти минут после запуска задувал по специальному каналу в коллектор сильный поток воздуха, для того, чтобы несгоревшее топливо имело возможность догореть в коллекторе, а не на сотах катализатора.

Второй датчик кислорода предназначался для контроля исправности нейтрализатора и на работу мотора не влиял.

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Система подачи воздуха в выпускные коллекторы.

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Выпускные кат-коллекторы.


Также с этого поколения системы управления в большинстве случаев распрощались с высоковольтными проводами и вынесенными катушками зажигания. Их место заняли единые или дискретные модули зажигания, различающиеся тем, что в едином несколько модулей залиты в один корпус. В таких модулях на каждый цилиндр была своя собственная катушка зажигания, что позволило уменьшить помехи от работы высоковольтной системы и увеличить стабильность работы системы зажигания в целом.

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Единый модуль зажигания

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Дискретные модули, или индивидуальные катушки.


Также благодаря этим модулям, фазированному впрыску топлива и датчику детонации, удалось осуществить поцилиндровый контроль работы двигателя. ЭБУ может "увидеть" пропуски зажигания в отдельном цилиндре и отключить его с соответствующей ошибкой, что сильно упростило диагностику неисправностей. Также наряду с внедрением этих систем,  пошла в массовое использование шина CAN-bus (Control Area Network) или сеть контроллеров. Это высокоскоростной интерфейс, связывающий в единую сеть контроллеры разных устройств автомобиля. С ее помощью блоки могут обмениваться данными и исполнять различные команды. Воедино все компоненты связывались модулем управления автомобилем, у разных производителей это называлось по разному, у опеля например, CIM-модуль, часто располагавшийся в рулевой колонке.


Данные системы впрыска существуют и здравствуют по сей день, к ним только добавили дополнительные возможности, такие как управление фазовращателями, воздушными заслонками, турбонагнетателями, вентиляторами, термостатами и тому подобным.


Ну и такие блоки как правило стали исполняться в литом корпусе с открытым монтажем на керамической плате, залитой компаундом, что люто усложнило их ремонт, а в некоторых случаях сделало его невозможным.

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Системы непосредственного впрыска топлива


Следующим шагом стало внедрение систем непосредственного впрыска (именно электронно-управляемых). Пионерами в принципе можно назвать компанию Mitsubishi с ее системой GDI (Gasoline Direct Injection, непосредственный впрыск бензина). У разных производителей эти системы назывались по разному, например FSI у фольксвагена, SIDI у опеля, и тд.


Эти системы кардинально изменили все принципы и возможности управления двигателем.

Для поднятия КПД, нужно было повышать степень сжатия, что при классической схеме, со сжатием готовой топливо-воздушной смеси, приводило к повышению вероятности возникновения неконтролируемого воспламенения, или детонации, которая разрушительно влияла на ЦПГ. И тут инженеры прикрутили к бензиновому мотору подобие коммон-рейла от дизеля.


В системе впрыска появился ТНВД (топливный насос высокого давления) и форсунки, установленные непосредственно в камеру сгорания. Давление в топливной рампе выросло до 100 и более атмосфер, что позволило осуществлять впрыск в очень короткое время, и качественно распылять топливо.  А главное, позволило безболезненно поднять степень сжатия до 12 и выше. Например мазда в своих моторах подняла степень сжатия до 14, а это уже показатель их-же дизельного мотора.


Также данные системы позволили улучшить экономичность за счет принципа послойного смесеобразования, благодаря чему моторы стали работать на переобедненных смесях, на которых воспламенение с традиционными системами невозможно. Действует это очень просто, в режиме малых нагрузок и холостого хода, поршень сжимает воздух, и непосредственно перед моментом искрообразования в область свечи зажигания подается порция топлива, создающая зону с нормальным составом смеси, в то время как средний состав получается очень бедным, но воспламенение в таком случае возможно, что позволяет сильно экономить, складывая это с высокой степенью сжатия, поднимающей эффективность сгорания.  В поршень в таких моторах, имеет очень хитрую форму днища

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Поршень Skyactive от мазды.


Моторы также получили второй режим работы на обедненной гомогенной (однородной) смеси, когда первый впрыск топлива осуществляется на такте в пуска, формируя очень бедную смесь, а перед воспламенение в область свечи опять-же подается дополнительная порция топлива, обеспечивающая воспламенение, такой режим используется на частичных нагрузках.

Ну и в режимах полной мощности впрысков становится больше, для формирования богатой "мощностной" смеси.


Плюсом к этому стали применять тотальное облегчение деталей двигателя, масляные и водяные насосы переменной производительности, для уменьшения отбора мощности на привод вспомогательных агрегатов, позволив поднять эффективность моторов на высокий уровень.


Также данная схема используется на моторах с компрессорами, только с уменьшенной степенью сжатия.


Кроме того, Экологичность моторов удалось повысить с помощью системы рециркуляции отработавших газов EGR (Exhaust Gas Recirculation).


Система появилась еще на заре развития систем управления впрыском, и клапаны рециркуляции были с вакуумным приводом. Позже они стали электронными, что увеличило точность их работы.

Данная система призвана уменьшить содержание окислов азота в выхлопных газах, образующихся при высокой температуре и избытке кислорода, поэтому с целью эту самую температуру понизить, и уменьшить количество кислорода, поступающего в цилиндры, на впуск стали подавать часть выхлопных газов на малых и частичных нагрузках. На режимах холостого хода и полной мощности  рециркуляция не осуществляется. С остальными вредными углеродосодержащими веществами в выхлопе отлично справляется каталитический нейтрализатор.


Отдельной, но параллельной тропой шли моторы с наддувом. Конструкторы подумали, зачем париться со всеми этими хитрыми резонансами и заслонками, когда можно прикрутить к мотору насос и задувать столько воздуха, сколько влезет? И сработало. Технология позволила меньше ломать голову, делаем ЦПГ покрепче, дуем побольше и получаем профит.

Моторы с наддувом отличаются очень простым впускным и выпускным трактом, и пониженной степенью сжатия, для предотвращения возникновения детонации. Ну и конечно наличием воздушного компрессора, приводимого в действие либо от энергии выхлопных газов (турбокомпрессор)

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Либо нагнетателем с приводом от коленчатого вала двигателя, как правило шнековым или роторным.

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Если в случае с приводными компрессорами все ясно,  и все хорошо, кроме отбора мощности от коленвала двигателя (до 1000лс на дрэговых моторах), и высокой стоимости, то с турбокомпрессорами появился такой гадкий эффект, как турбояма.

Турбояма возникает, когда энергии выхлопных газов не хватает, чтобы раскрутить крыльчатку компрессор до номинальных оборотов, и к примеру до 2000 об\мин мотор вялый, "не тянет", после чего происходит резкий подхват. Для решения этой проблемы крыльчатки турбокомпрессоров уменьшают, смещая "спул" (момент раскрутки компрессора), в зону более низких оборотов, но в этом случае маленького компрессора перестает хватать на верхах, для избежания этой гадости стали устанавливать два компрессора, маленький и большой. Маленький работает в нижнем диапазоне оборотов, большой - в верхнем.

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Однако системы опять-же, оказались дорогими, и в нижнем ценовом диапазоне их не встретить.

Системы наддува позволили начать стихийно понижать рабочий объем моторов, выдувая из них максимум мощности, правда долго жить такие моторы отказываются, так как физику не обманешь.


Назначение датчиков систем впрыска


Датчик положения коленчатого вала, ДПКВ

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Дает показания об угле поворота коленчатого вала, основополагающий датчик многих систем.


Датчик положения распределительного вала ДПРВ

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Дает данные об очередности фаз и положении распределительных валов. На некоторых системах в аварийном режиме может заменить ДПКВ.

При выходе из строя ДПРВ отключается режим фазированного впрыска.


Датчик положения дроссельной заслонки ДПДЗ

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Датчик дает показания о нагрузке на двигатель по степени открытия дроссельной заслонки.  На системах с электронным дросселем этот датчик встроен в корпус дроссельной заслонки, также их там может быть два.


Датчик температуры охлаждающей жидкости ДТОЖ

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Сообщает в ЭБУ данные о температуре охлаждающей жидкости. По этим данным осуществляется коррекция состава смеси при холодном запуске и в режиме прогрева.


Датчик массового расхода воздуха ДМРВ

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Дает данные о массе поступающего в двигатель воздуха, очень важен и является ключевым, в качестве смесеобразования.


Датчик абсолютного давления ДАД

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Дает аналогичные с ДМРВ данные, но менее точные, его данные косвенно говорят о текущем расходе воздуха. Иногда используется совместно с ДМРВ.


Датчик кислорода или лямбда-зонд. ДК

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики. Двс, Двигатель, Мотор, Длиннопост

Устанавливается в выхлопном тракте и реагирует на наличие кислорода в выхлопных газах, играет важнейшую роль в контроле качества смесеобразования.

Бывает три типа:

1. На основе диоксида циркония.

2. На основе диоксида титана.

3. Широкополосные ДК.


Первые два не могут анализировать точный состав смеси, они работают как выключатель богатая-бедная. Рабочий диапазон сигнала зонда первого типа 0.1-0.9В, второго типа - 0.1 - 4.9В. Также у датчиков второго типа два сигнальных провода, так как они резистивные.

Датчики на основе диоксида титана применяются редко и стоят в три раза дороже циркониевых (владельцы Simtec-ов меня поймут).

Циркониевые датчики бывают:

однопроводные (без подогрева)

двухпроводные (с отдельной массой на сенсор)

трехпроводные (с подогревом с отдельным питанием)

четырехпроводные (с дополнительной массой на нагревательный элемент)


Широкополосные датчики позволяют получить точную информацию о составе смеси, широко используются в некоторых современных системах впрыска, настройщиками и  виде дополнительных приборов.


Это основной набор датчиков, без которого не обходится ни один более-менее современный мотор.


Думаю, этого достаточно в серии постов про бензиновые моторы. И пора переходить к дизельным. До встречи!

Показать полностью 17
522

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение)

Ремарка.

Я не претендую на истину, говорю о том, что знаю, знать могу не верно, поэтому просьба, если видите ошибку, распишите человеческим языком, где она. Не нужно писать про школу, самоучек неграмотных. Я хочу научиться, научите, напишите в комментах, где я не прав. Все, что я пишу, я трогал руками, это мой опыт и заключения на основе него. У меня гуманитарное образование, и ни один человек никогда меня не учил тому, что я пишу, будьте снисходительнее.


Итак, продолжаем.

Закончили мы на системе изменения эффективной длины впускного тракта Dual Ram, которая появилась в 1989 году на моторах C30SE, С30XEI, C40SE, C26NE. Система соединила воедино сразу две конфигурации впускного тракта, длинную и короткую.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Во впускном коллекторе между двумя группами по три цилиндра установили воздушную заслонку с пневмоприводом, до 4000об\мин она закрыта, и коллектор имеет эффективную длину показанную красным цветом, на 4000 заслонка открывается и коллектор укорачивается до длины указанной зеленым цветом.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Как видим, резонансная частота увеличивется примерно вдвое. Интересно, а какой эффект? А вот такой

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Весь подъем, выделенный красным, это выигрыш в крутящем моменте благодаря данной системе. Неплохо, для одной заслонки. Только зачем Немцы больше ста лет проектирующие моторы, гоняются за ненужным моментом, нипаняна.

Чуть позже данная система получила развитие, систему Multi RAM, на моторах V6, там уже было две заслонки, которые имитировали 4 длины впускного тракта.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор
ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

На картинке черной линией нарисовал резонансную длину впускного тракта, которая добавляется к длине самих патрубков, ведущих от ресивера к головкам (около 15см).

В режиме холостого хода система находится с режиме сообщения двух камер ресивера. Система активируется в режиме полной мощности, на частичных нагрузках она "спит". При полностью открытом дросселе от холостых и до 3400 об\мин система переходит во второй режим, и максимально удлиняет коллектор, с 3400 до 4100 об\мин коллектор укорачивается вдвое, на оборотах более 4100 остаются только впускные патрубки, впуск максимально укорочен. Благодаря этой системе удалось поднять момент на низких оборотах без потери на верхних, сделать полку более ровной, без провалов. Сейчас такой коллектор стал популярным атрибутом на 4 цилиндровых моторах, у многих производителей, как недорогое дополнение к другим системам..

Это хонда

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

И даже автоваз соизволил прикрутить его к "новому" 1.8

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

есть еще всякие интересные системы, улучшающие смесеобразование на низких оборотах, когда скорость потока во впуске низкая, а вихревые потоки в цилиндре создавать надо, для более равномерного смешивания топливных паров и воздуха. Одна из таких систем - Twin Port, применяемая на моторах с 4 клапанами на цилиндр.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Суть проста, на низких оборотах заслонкой перекрывается один из каналов и у мотора из двух клапанов на впуске остается один, из-за чего в цилиндре создается завихрение, благодаря которому получаем более эффективное и полное сгорание.

Но помимо впуска у нас есть еще и выпуск, который так любят снабжать прямотоком без задней мысли. И резонансная характеристика выхлопа также важна ка и на впуске, хоть и дает меньший прирост в качестве наполнения цилиндров. С одноцилиндровыми моторами все просто, там одна труба, и главная ее задача - не создавать излишнего сопротивления и не возвращать волну к выпускному окну в режимах наиболее эффективной работы, на которые настроен впуск. Вообще впуск и выпуск настраиваются только сообща, так как есть такая весчь, как фазы газораспределения, в которых есть фаза перекрытия, это тот момент, при котором открыты оба клапана

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Из диаграммы видим, что при прохождении поршнем верхней мертвой точки, на протяжении 46 градусов поворота коленвала, оба клапана приоткрыты и выпуск соединен с впуском, а в цилиндре сквозняк) В этот момент, нужно чтобы в приемной трубе присутствовало разряжение, а во впуске пришла резонансная волна, тогда выхлопная система в состоянии наиболее полно очистить цилиндр от остатков отработавших газов и помочь разогнать смесь во впуске.  Выпускные коллекторы, рассчитанные на низкий резонанс, имеют большую длину

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Они лучше работают на низких оборотах, коллекторы для верхов короче

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Сейчас производители можно сказать вообще не уделяют внимания на выхлоп в гражданском исполнении, ибо экологи прикрутили на всех катколлекторы, которые заставили забыть про настройку выхлопа.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Производители быстро наигрались изменением конфигурации впускного тракта, и надо было идти дальше. У тут началась эра изменяемых фаз газораспределения. Понапридумывали их также много, и все обозвали их своими именами. У BMW это VANOS, у хонды VTEC, у тойоты VVT-i и так далее. В основной массе эти системы представляют собой составные, гидравлически управляемые шкивы распределительных валов, которые позволяют проворачивать распредвал относительно шкива и изменять фазы газораспределения, для наиболее качественного наполнения цилиндров. В первых версиях данной системой оснащались только впускные распределительные валы, позже их стали ставить и на выпуск.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

На фото тойотовская VVT, видно две части шкива, которые могут вращаться друг относительно друга при наполнении маслом одних или других полостей, также видно подпружиненный штифт, который блокирует движение механизма при отсутствии давления масла, например при запуске. Так для чего изменять фазы?

На низких оборотах клапан открыт продолжительное время и наполнение происходит хорошо, но для его улучшения нужно закрыть впускной клапан не через 64 градуса после нижней мертвой точки, как на диаграмме выше, а раньше, чтобы поршень не вытолкнул часть смеси обратно во впуск, а на высоких оборотах наоборот, нужно дольше держать клапан открытым, чтобы движущаяся с большой скоростью воздушная масса успела по инерции больше натрамбовать цилиндр. В купе с изменяемым впускным коллектором это дает большой эффект, а выпускным распредвалом регулируется фаза перекрытия, меньше на низких оборотах и больше на высоких.

Хонда пошла другим путем, со своей системой VTEC, у нее на распредвалах есть отдельный кулачек и отдельный рокер, эта система уникальна тем, что в двигателе одновременно присутствует по сути два комплекта разных распредвалов, низовые и верховые. Если системы изменения фаз газораспределения могут только смещать фазы, но не могу изменить их ширину и величину поднятия клапана, на системе VTEC можно одномоментно сменить всю конфигурацию механизма ГРМ, и это действительно уникальное изобретение

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Как видим, при низкой частоте вращения коленчатого вала, задействованы кулачки с узкой фазой и небольшим подъемом клапана, третий кулачек и его рокер не связаны с системой. При достижении определенных оборотов, штифт соединяет все три рокера воедино, и управление на себя берет третий кулачек, с широкой фазой, по сути в двигателе меняется распредвал. Кто ездил на хондах с VTECом, чувствовали этот лютый подрыв, когда включается "втык". Благодаря ему, хондовцы создают моторы с хорошими низами и крутящиеся до бешеных оборотов. А систему свою запатентовали вдоль и поперек)

BMW тоже пошли своим путем, и помимо VANOS, создали систему управления высотой подъема клапанов, под названием Valvetronic, хитроумных ход позволил полностью избавиться от дроссельной заслонки, отныне наполнение регулируется только подъемом клапана

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Хитроумная система с электроприводом, может пододвигать и отодвигать промежуточный рычаг к распредвалу, изменяя его диапазон перемещения, а вместе с ним и высоту поднятия клапана.

Ну, теперь можно перейти к системам управления двигателем.

Их рождение было довольно мучительным, полным поисков. Все началось с элементарной замены карбюратора на топливную форсунку, что обозвали моновпрыском. Только кто-то пошел по нормальному пути, создав электронную систему, а кто-то нагородил механических вундервафлей. Сейчас напугаю старых мерсофилов и ваговодов одним словом - KE-Jetronic! Сколько выпил крови этот унитаз у честных людей.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

На фото распределенный джетроник.

Но не будем о механике, эта ветвь сразу оказалась тупиковой и никакого развития не получила. Зато неплохо пошел электронный моновпрыск, например Siemens Multec IEFI-6. В принципе полноценная система с датчиком положения коленчатого вала с полноценным реперным диском 60-2, датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе, одной форсункой над дроссельной заслонкой и циркониевым датчиком кислорода. Система в одном блоке включала и систему управления зажиганием, В блоке не было силовых выходных каскадов, поэтому ЭБУ управлял катушкой зажигания через отдельный коммутатор.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Система включала в себя следующие датчики и устройства:

1. Датчик положения коленвала

2. Датчик абсолютного давления (MAP сенсор (Manifold Absolute Pressure))

3. Датчик кислорода

4. Датчик температуры охлаждающей жидкости

5. Датчик положения дроссельной заслонки

6. Шаговый мотор регулировки холостого хода

7. Датчик скорости машины.


Блок управления был единым, выполненным в одном корпусе и имел систему самодиагностики и шину связи К-Line

Система позволила полностью автоматизировать управление двигателем, точно регулировать опережение зажигания по нескольким картам, каждая для своего режима, а также точно регулировать состав рабочей смеси по отдельным топливным картам. Все функции карбюратора взял на себя корпус дроссельной заслонки с одной топливной форсункой, топливо к которой подавалось электрическим топливным насосом находящимся в баке, подающим топливо под давлением 0.75 атмосферы, давление регулировалось мембранным регулятором давления, и было постоянным, лишнее топливо по обратной магистрали сливалось в бак.

Карта опережения зажигания выглядит примерно так

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Топливная карта выглядит так

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Зная производительность топливной форсунки ЭБУ корректировал длительность ее открытия для точного дозирования количества впрыскиваемого топлива.

Датчик положения коленвала по реперному диску давал информацию в ЭБУ об угле поворота коленвала, это единственный жизненно необходимый датчик, при потере которого запуск и работа двигателя были невозможны. По датчику температуры охлаждающей жидкости ЭБУ корректировал состав смеси в сторону обогащения при запуске холодного двигателя, а также запускал и оканчивал прогревочный режим работы.

Датчик положения дроссельной заслонки отвечал за переключение эбу в режимы холостого хода, частичной и полной нагрузки, датчик абсолютного давления давал данные о расходе воздуха, шаговый мотор холостого хода регулировал подачу воздуха в режиме ХХ, на циркониевый датчик кислорода ЭБУ подавал опорное напряжение в 0.45В, при отсутствии кислорода в выхлопных газах датчик отклонял это напряжение в сторону 1В, что говорило о богатой смеси, при появлении кислорода датчик отклонял напряжение в сторону 0.1В, что говорило о бедной смеси, по данным датчика ЭБУ осуществлял коррекцию времени впрыска по фактическим данным, отклоняя ее туда-сюда, держа среднюю нормальную смесь. Система получилась удачной, простой и надежной, однако одна форсунка позволяла ставить ее только на малолитражные моторы и не давала точно контролировать состав смеси, плюс имела некоторую инерционность.

Вторым этапом были системы распределенного параллельного впрыска, яркий ее представитель - Bosh Motronic ML4.1. Эта система обзавелась индивидуальными форсунками на каждый цилиндр, выросло давление топлива до 2.7 атмосфер, которое при открытии дросселя автоматически поднималось до 3 атмосфер, что позволило готовить более качественную смесь, особенно после того как форсунки обзавелись двумя, а затем и четырьмя дюзами, что улучшало распыление топлива. Однако форсунки были запараллелеными и срабатывали одновременно. Датчик абсолютного давления уступил место датчику объемного расхода воздуха ДОРВ (VAF, Volume Airflow Sensor), в остальном система повторяла моновпрыск, за исключением того, что коммутатор переехал в блок управления двигателем.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

ДОРВ

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор
ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Датчик положения дроссельной заслонки был кастрированным, и по природе был выключателем на три положения - холостой ход, частичная нагрузка, полная нагрузка.


Третьим этапом были системы с попарно-параллельным впрыском, где форсунки группировались попарно или в две группы по три на 6 цилиндрах. Некоторые версии оснащались датчиками детонации, которые помогали вовремя распознать детонацию и сделать откат опережения угла зажигания. Датчик положения дросселя стал нормальным, резистивным. Датчик кислорода обзавелся подогревом и был перенесен в конец приемной трубы. Схемотехника блока стала новее и быстрее. Пример такой системы - Bosch Motronic 1.5

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение) Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор

Далее все стало серьезнее, появился фазированный впрыск. То есть управление форсунками происходило индивидуально для каждого цилиндра, распределитель уступил место модулю зажигания с двумя или тремя катушками, ДОРВ уступил место более совершенному ДМРВ (MAF Mass Air Flow sensor) или датчик массового расхода воздуха с датчиком температуры впускного воздуха. Смесь то у нас считается в массовом соотношении, поэтому данные об объеме были не совсем актуальными, плюс ДМРВ не мешает воздушному потоку. Появился датчик фаз, по которому ЭБУ вычислял рабочий такт в первом цилиндре, это необходимо для фазированного впрыска. При выходе из строя ДПРВ, ЭБУ переходил на попарно-параллельный впрыск с соответствующей ошибкой. Эти системы сделали настоящий рывок и такой ее представитель, как Bosch Motronis 2.8, был лицензирован, обозван Январем 5.1-41, и еще долго колесил по нашим дорогам в чреве лад, а тюнингерам пришелся по душе за гибкость настроек. Такие системы позволили весьма точно управлять двигателем, и вплотную приблизились по возможностям к современным системам.


Систем впрыска на самом деле было великое множество, у каждого свои, но общие принципы были одни и те-же.


И снова подкрался лимит. Продолжение на следующей неделе. Надеюсь, вам все еще интересно. До встречи!

Показать полностью 22
340

ДВС и его виды. Часть 4.

В прошлой части мы изучили компоновку OHV, узнали о короткоходных и длинноходных компоновках, о механических и первых электронных системах зажигания и о карбюраторах. В этой теме мы изучим наиболее часто встречающуюся в современных моторах компоновку OHC, современные системы управления двигателем, и поговорим о фазах и резонансах, и способах заставить их работать на нас. Но сначала пару слов о наиболее часто задаваемых вопросах в прошлых темах, так как они важны для наиболее полного понимания процессов, протекающих в двигателе.

Первое, так давно мучающий многих вопрос - мощность или момент?

Думаю многие слышали поговорки типа "лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки". И вы знаете, эта поговорка весьма точно описывает природу данных показателей, но не все так просто. Главная, и самая важная характеристика выдаваемая двигателем, это крутящий момент, эта характеристика показывает именно вращающее усилие, которое способен развить двигатель на хвостовике коленчатого вала, это и есть та самая тяга, способность мотора тащить. Измеряется крутящий момент в международной системе в ньютонах на метр, у нас она измеряется в килограммах силы на метр. Для понятности рассмотрим пример, что означает крутящий момент в 200Нм.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

200 Ньютонов примем равными двадцати килограммам. То есть если приделать к хвостовику коленвала метровую палку и на ее конец повесить гирю весом в 20кг, то двигатель сможет ее поднять. Это и есть крутящий момент, или то самое УСИЛИЕ. Это основная характеристика, от нее зависит максимальное усилие, развиваемое на колесах, то есть от крутящего момента зависит тяговая характеристика, но не разгон до сотни, хоть и на него тоже влияет. Мощность же, это величина чисто математическая, и она измеряется по формуле. Если объяснять максимально просто,  то чтобы вычислить мощность, нам надо крутящий момент умножить на обороты. Мощность, это РАБОТА, которую мотор способен выполнить за единицу времени. Как в электрике, мощность это произведение силы тока на напряжение, где сила тока играет роль крутящего момента, ибо СИЛА, а напряжение играет роль оборотов, ибо напряжение это характеристика "скорости". Мощность измеряется в Ваттах, а мощность двигателя мы привыкли измерять в лошадиных силах. Одна лошадиная сила равна 735 Ваттам, эту мощность необходимо развить, чтобы поднять груз весом в 75 кг на высоту 1 метр за одну секунду. Как видим, мощности всегда сопутствует время. Мощность это характеристика, которая характеризует способность преодолевать сопротивление, такие вот противоречия. От мощности зависит максимальная скорость автомобиля, а от момента то, как быстро достигнет автомобиль этой скорости.

Еще пример, для того, чтобы было проще осознать. Возьмем простейший образец очень длинноходного мотора с высоким крутящим моментом, но низкой мощностью. Знакомьтесь, велосипедист.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Посчитаем его характеристики. Длина рычага педального узла 170мм, или 0.17м, вес велосипедиста 80кг, или примерно 800 Ньютонов, итого, если велосипедист просто встанет на педаль своим весом, он разовьет момент около 136 Нм, это показатели неплохого бензинового автомобильного мотора рабочим объемом 1.6л, или показатель очень лютого спортбайка, только спортбайк валит, а велосипедист нет. А весь секрет в мощности. Максимальная скорость вращения "коленвала" велосипедиста - ну скажем 180 об\мин, причем на высоких скоростях крутящий момент стремительно падает, а спортбайк выдает данный крутящий момент на 11000 об\мин, и от того совершает огромное количество работы, и у него высокая мощность, он может эффективно сопротивляться сопротивлению воздуха, и у него высокая максимальная скорость, а велосипедист обладает отличными тяговыми характеристиками, он может спокойно тянуть свою массу на прямой передаче, и он быстро достигает своей максимальной скорости, которая не высока, ибо мощности не завезли.  Исходя из этого можно подумать, что идеальный мотор - длинноходный и оборотистый, крутящего момента море, а если еще и оборотов подкинуть, у него и мощность огромная будет, но тут хоба

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Скорость поршня, будь она неладна.  Поэтому длинноходные моторы стараются делать низовыми и тяговитыми, машина с ним при грамотном подборе передаточных чисел будет отлично срываться с места, и таскать тяжелый прицеп в гору, однако максимальная скорость будет не высокой, ибо большие обороты не набрать, а без них не видать мощности.

Вот типичный график внешней скоростной характеристики низового мотора

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Для красноречивости возьмем дизель. Момент конский, а мощности нет, Такой мотор будет отлично тащить на установившемся режиме, однако максимальная скорость машины будет низкой. Чтобы провести столько-же работы, сколько может провести двигатель мотоцикла

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Ему надо гораздо больше времени.  Отсюда и выходит, что у мотоцикла момент в два раза меньше, а мощность в два раза больше, так как дизель кончается там, где бензин еще спит. Надеюсь, теперь стало немножко понятнее.


Второй вопрос, волнующий людей, это сбалансированность моторов. Сильно вдаваться не буду, опишу самое основное, так как вибрации это целая наука, и там легко можно диссертацию писать.

Сразу скажу, наиболее сбалансированные компоновки это R6, B6, R8, V12, В12, где R -рядный, В - оппозитный, V - V-образный.

Вот табличка

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Как видим, два основных источника вибраций это:

1. Силы инерции

2. Моменты от сил инерции


Каждый из этих факторов имеет степень значимости, или порядок. То есть первый порядок наиболее сильный, второй порядок слабее, есть еще третий, четвертый и так далее, но ими пренебрегают, так как их можно растворить в подвеске силового агрегата.


Силы инерции, это силы, возникающие от частей, совершающих обратно-поступательные движения, то есть поршни, шатуны, клапаны, толкатели клапанов. Силы первого порядка, это силы создаваемые движением поршней. Поршень, разгоняясь в цилиндре, накапливает кинетическую энергию, и отдает ее при торможении, пытаясь утянуть за собой мотор за коленвал, эти силы в основном уравновешиваются другими поршнями, движущимися в противофазе, если мотор не одноцилиндровый. Это источник самой сильной вибрации, поэтому так важен одинаковый до грамма вес поршней.

Силы второго порядка, это силы инерции создаваемые центром массы шатуна, движущимся по сложной траектории, эти силы пытаются раскачать двигатель в поперечной плоскости, частота вибрации от сил инерции второго порядка в два раза превышает частоту вращения коленвала, поэтому ее чаще всего гасят уравновешивающим валом, вращающимся с удвоенной частотой, однако тут возникает момент инерции от самого балансирного вала, который приходится гасить вторым балансирным валом, вращающимся в противоположную сторону. Вообще любые силы можно задушить балансиром, только их придется навешать штук шесть, что вообще никак не выгодно, плюс они съедают часть мощности.


Но помимо сил инерции, есть еще моменты от сил инерции. Это когда под действием сил инерции мотор пытается развернуться вокруг своей оси,  если сила приложена не по центру.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

На схеме обозначены направления моментов от сил инерции первого порядка, то есть от поршней.  Как видим, в рядной четверке эти силы взаимоуравновешиваются, как и моменты от сил инерции второго порядка, а вот в оппозите моменты от сил инерции второго порядка остаются свободными, и пытаются развернуть мотор.


В двигателе еще очень много факторов, влияющих на получаемую вибрацию, это и вспышки в цилиндрах, и отталкивание поршня от стенки цилиндра во время рабочего хода, когда мотор пытается и вверх подпрыгнуть и вокруг оси развернуться. Это довольно сложные процессы, и от них в поршневом ДВС никуда не деться.


Ну вроде с волнующими вопросами разобрались, поехали к изначальной теме.


Компоновка CIH хоть и выигрывала у OHV в некоторых моментах, но все-же имела свои недостатки, это и паразитный вес толкателей или гидрокомпенсаторов, и сложность изготовления, требующая внедрения распределительного вала в тело головки блока, и невозможность разнести впуск и выпуск по разные стороны головки, так как с одной стороны вдоль обитал распредвал. Поэтому параллельно CIH стала набирать обороты компоновка OHC Over Head Camshaft, распредвал НАД головкой)

И тут мне бы надо вставить наглядную схему, но дело в том, что компоновка ОНС, это самая резиновая компоновка, у которой есть огромнейшее количество вариаций.

Есть компоновка с рокерами и неподвижными регулировочными опорами, либо гидрокомпенсаторами.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Такая схема использовалась очень широко в различных восьмиклапанных моторах, а любители жигулей сразу увидели в картинке что-то родное) В данной компоновке получилось кардинально снизить вес подвижных частей ГРМ, остался только клапан с тарелкой, да половина рокера. И в производстве такая схема оказалась дешевле и проще, особенно по сравнению с CIH

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Распределительный вал в такой компоновке как правило устанавливался в отдельную постель

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Которая бутербродом прикручивалась к головке или сквозняком прямо к блоку цилиндров, как на C20NE и его модификациях

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

С противоположной стороны от клапана, рокер опирался либо на регулировочную опору, либо на гидрокомпенсатор.

Кстати про гидрики. Многие ведь слышали, как стучат мифические гидрики? Сейчас расскажу.

Так получилось, то металлы, да и не только, при нагревании расширяются, тоже самое происходит и с клапаном, его ножка при нагреве удлиняется. Не трудно догадаться, что если зазора в механизме привода клапана не будет,  при нагреве клапан приоткроется. В лучшем случае сильно нарушится герметичность камеры сгорания и мотор заглохнет, в худшем - продолжит работать со сниженной мощностью, так как клапан будет приоткрыт, и не будет плотно прилегать к седлу, в связи с чем быстро перегреется и в итоге прогорит. Для избежания такого сценария в механизме привода клапанов предусмотрен тепловой зазор.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

При нагреве, ножка клапана удлиняется, выбирая этот зазор, и плотность прилегания тарелки клапана к седлу не нарушается. Зазор этот везде разный и зависит от конструктивных особенностей мотора. типичными для легковых автомобилей считаются зазоры в 0.15мм для впускных клапанов, и 0.25 для выпускных, но это средняя по палате температура, рекомендуемые зазоры могут гулять очень сильно в обе стороны. Зазор на впускном клапане меньше, так как он гораздо меньше греется. Моторы с такой системой имеют повышенную шумность работы на холодную, так как эти зазоры приводят к соударению элементов привода ГРМ, что и вызывает своеобразный стрекот. Данная конструкция очень надежна, однако требует сравнительно частой регулировки, что не очень-то радует автовладельца

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Дабы избавить мотор от назойливых звуков и исключить из регламентных работ по ТО мотора лишнюю процедуру, конструкторы придумали гидравлический компенсатор клапанного зазора, в народе гидрик.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Он представляет собой подпружиненную плунжерную пару, которая под действием пружины раздвигается, засасывая в пространство под плунжером масло, которое не может покинуть это пространство из-за обратного шарикового клапана, таким образом гидрокомпенсатор полностью выбирает клапанный зазор и в то-же время не дает поджать клапан, так как масло медленно просачивается в зазор плунжерной пары и позволяет компенсатору медленно, но складываться при необходимости. Компенсаторов бывает много видов, в зависимости от конструкции мотора, но все они выполняют одну функцию.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Из-за того, что гидрокомпенсатор может складываться при продолжительном на него воздействии, мотор оборудованный ими, может издавать повышенный шум не более пяти секунд при холодном запуске, пока в системе смазки не поднимется давление, и компенсатор не раздвинется до необходимой длины, набрав масла в пару.


И так, к главному.

Компоновок OHC было много, да почти у каждого из вас под капотом ОНС мотор, только производители по разному подошли к такой компоновке. Бывают компоновки не с рокерами, а с коромыслами, некое подобие CIH, только лучше

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

В такой схеме коромысла со стороны распредвала могут иметь ролики, для снижения трения. Это схема с одним распредвалом, ее к примеру уважает Mitsubishi. SOHC(Single Over Head Camshaft)

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Как видим тут очень хорошая схема с одним распредвалом, на котором присутствуют по три кулачка на цилиндр, роликовые коромысла с встроенными в них гидрокомпенсаторами. Мотор имеет по 4 клапана на цилиндр.


Ну и самая популярная схема, это схема с прямым приводом на толкатели клапанов, многие узнают свою

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Вазовские переднеприводные восьмиклапанники, тьма фольксвагенов восьмиклапанных выполнена по такой схеме.

Ну и конечно DOHC (Double Over Head Camshaft) С двумя распредвалами.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Эта схема наверно вообще, самая популярная и самая современная. Хотя, постойте, кто это у нас тут возмущается?

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

V12, DOHC, 4 клапана на цилиндр... Неужто семерка БМВ? Бааа, да это-ж старичок В-2 с танка Т-34! То есть пока бОльшая часть мира сношалась с нижнеклапанными чудовищами и первыми OHV, наши деды давили немчуру на DOHC)) Вот поэтому не поворачивается язык называть то или иное современным, все уже давным давно придумали, просто некоторые решения раньше было нецелесообразно отдавать на массовое использование. Да и бензин еще был слишком хреновым, для внедрения такой компоновки, а вот дизелям - счастье.


Ну, с компоновками разобрались более-менее, теперь к не менее интересному.

Когда речь идет о создании мотора с четкими характеристиками, все хорошо и просто. Например нужен нам мотор с повышенной тяговой характеристикой на низких оборотах. Берем длинноходную компоновку, напяливаем на нее головку с двумя клапанами на цилиндр для экономии, ставим впускной коллектор с патрубками большой длины, и выпускной коллектор схемы 4-2-1 метровой длины для экономии опять-же, и получаем трактор

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Или опелевский С20NE, видим пик момента на 3000 об\мин. Хорошая тяга с низов. А что будет, если подправить фазы газораспределения, поставить распределительный вал, с более широкими фазами, да еще поставить головку, с 4 клапанами на цилиндр, впускной коллектор с более короткими патрубками, и выпускной коллектор 4-1? Получим мы знаменитый С20ХЕ

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Видим, куда уполз крутящий момент, ах на 5000 об\мин, и дошел почти до 200Нм, а был 165. Почему так происходит? Потому-то резонанс. Вспоминаем тему про двухтактники и их выхлоп, то как сильно влияет на мощность резонансная характеристика выхлопной системы. Так вот в четырехтактнике все тоже самое, только на впуске. Наша главная задача, как можно больше затолкать воздуха в цилиндр, а при высоких скоростях вращения коленчатого вала, воздух становится похожим на кисель, с инерцией и массой. Во время впуска, когда впускной клапан открыт, во впускном патрубке образуется разряжение, и после закрытия клапана, в патрубок устремляется свежая волна воздуха, фронт высокого давления, и для качественного наполнения, нам надо открыть впускной клапан как раз когда фронт достигнет его тарелки, чтобы воздушная масса не снижая скорости прошла в цилиндр, если не успеем, она отразится от закрытого клапана и пойдет обратно, сильно ухудшив наполнение. Чем длиннее впускной патрубок, тем ниже его резонансная частота, и наоборот, поэтому низкооборотистые моторы имеют большой впускной коллектор, с раннерами большой длины, с низкой резонансной частотой.

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Это впускной коллектор ЗМЗ-409, с очень длинными каналами, для улучшения наполнения на низких оборотах.

А на высокооборотистых моторах коллектор вообще практически отсутствует

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Вот весь впуск мотоцикла yamaha R1. Вся его суть направлена на высокую пропускную способность и высокую резонансную частоту.

Но с тяговитыми и гоночными моторами понятно, а как-же сделать универсальный мотор, ведь люди хотят чтоб и низы были, и на верхах мотор не кис. Выход есть, и инженеры придумали системы изменения эффективной длины впускного тракта, для изменения его резонансной характеристики. Рассмотрим опять-же на примере опеля, они активно занимались этими делами в свое время. Итак, система Dual RAM, конец 80х

ДВС и его виды. Часть 4. Двс, Мотор, Длиннопост, Двигатель

Эта система впуска содержала в себе по сути два впускных тракта, переключаемых заслонкой.

О которой мне придется рассказать в другой части, так как пикабу напомнил о максимальной длине поста, я тут ни при чем, правда) До встречи!

Показать полностью 24
781

ДВС и его виды. Часть 3

Итак, продолжим. Не ожидал, что посты вызовут столько интереса, постараюсь не разочаровать целую гору подписчиков))


Время шло, менялись приоритеты, аппетиты автовладельцев росли, росло качество ГСМ. Совсем скоро автопроизводители уперлись в предел компоновки нижнеклапанного двигателя, Устройство с вихревой камерой, дававшее много преимуществ на низкооборотистых, тяговитых моторах, при попытке поднять частоту вращения коленвала давало одни минусы, низкая степень сжатия, связанное с этим вялое воспламенение рабочей смеси, привели конструкторов к мысли, что просто необходимо уменьшать камеру сгорания и улучшать газодинамические характеристики впускных каналов, так как с увеличением мощности росло и потребление воздуха, скорость воздушного потока во впускном тракте становилась все выше, а в нижневальном моторе поток как правило не меньше двух раз меняет направление своего движения на 180 градусов, что резко отрицательно сказывалось на пропускной способности впускного тракта

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Вспомним картинку, и оценим, какой лютый зигзаг надо пройти воздуху на такте впуска. Помимо этого вокруг клапанов была огромная мертвая зона, которая преграждала путь воздуху, проходящему в щель между блоком и тарелкой открытого клапана.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

На фото я обвел красным мертвую зону клапанов, зеленым - эффективную. Как видим, об эффективной продувке и пропускной способности можно и не мечтать. Передвинуть клапаны ближе к краю цилиндра конструктивно невозможно,  выпилить пространство по красной зоне нельзя, так как увеличится и так огромная камера сгорания, а степень сжатия давно уже пора было повышать, да и карбюраторы стали совершеннее, нужно было кардинально менять конструкцию мотора. Инженеры подумали, и создали самую массовую за всю историю компоновку, которая живет по сей день, это OHV (Over Head Valve), то есть клапаны над головкой, или верхнеклапанная компоновка, или в народе - нижневальный мотор.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Эта компоновка оказалась настолько простой, надежной и удачной, что сразу овладела миром, причем она позволяла создавать как моментные низкооборотистые грузовые моторы, так и мощные крутильные легковые. Распределительный вал по прежнему находился в блоке цилиндров и приводился от коленвала посредством цепной или шестеренчатой передачи. Кардинальные изменения произошли с головкой цилиндров и приводом клапанов. Головка стала изготавливаться преимущественно из алюминия, хотя было много и чугунных вариантов, привод клапанов от распредвала осуществлялся через полые алюминиевые штанги (на картинке №10), которые давили на коромысло 7 через регулировочный болт, коромысло в свою очередь воздействовало на торец клапана, который был установлен вертикально или под углом, в зависимости от конструкции. Клапан устанавливался в бронзовую или чугунную втулку-направляющую, запрессованную в головку блока (№3), также клапаны обзавелись сальниками, устанавливаемыми на направляющие втулки, сальники предотвращают попадание масла по стержню клапана во впускной или выпускной тракт, в народе зовутся маслосъемными колпачками. В камере сгорания, в тело алюминиевой головки запрессовывалось седло клапана из стали или чугуна. Выпускные клапаны в некоторых конструкциях стали полыми, внутреннее пространство стержня клапана заполнялось натрием для более эффективного отвода тепла от тарелки клапана в направляющую, технология встречается и сейчас, поэтому пилить болгаркой выпускные клапаны не стоит). Головка получила свой собственный маслоканал, который использовался для подачи масла на опору коромысел, места контакта наконечника штанги с регулировочным болтом и коромысла с торцом клапана, масло стекало из головки в поддон по отдельному дренажному каналу под действием силы тяжести.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Вот типичная схема смазки мотора OHV, на примере УМЗ 421, широко использовавшихся в уазиках и газелях. Шестеренчатый масляный насос, установленный в картере двигателя и приводимый в действие посредством червячной передачи от распределительного вала (№7), всасывал масло через фильтр грубой очистки (№8) из поддона и подавал его на фильтр тонкой очистки (№5).  В фильтре тонкой очистки расположен перепускной клапан, так как холодное масло не может проходить через бумажный фильтрующий элемент с достаточной скоростью, и данный клапан пропускал масло в обход масляного фильтра, мока масло не прогреется и не снизит вязкость, также этот клапан пропускал масло при сильном загрязнении фильтрующего элемента, дабы предотвратить масляное голодание подшипников скольжения. Именно поэтому стоит помнить, что холодный мотор работает без масляного фильтра. В корпусе масляного насоса стоит ограничительный клапан, который ограничивает максимальное давление в системе смазки, обычно на уровне 4.5-5 атмосфер. Далее, отфильтрованное мало поступает в главную масляную магистраль, откуда подается на коренные подшипники коленвала и на опорные подшипники распределительного вала, шатунные подшипники получают масло по каналам внутри коленвала от коренных подшипников, вторая масляная магистраль в блоке цилиндров смазывает посадочные места толкателей штанг и кулачки распределительного вала. Отдельная масляная магистраль идет в головку блока цилиндров, где масло подается во внутреннюю полость оси коромысел, откуда через отверстия попадает в подшипники коромысел и разбрызгиванием смазывает остальные детали ГРМ, находящиеся в головке, стенки цилиндров и шестерни привода распределительного вала смазываются масляным туманом, создающимся посредством разбрызгивания масла из шатунных подшипников. В конце масляной магистрали на этих моторах устанавливался ограничительный клапан масляного радиатора, он отключал масляный радиатор при низком давлении масла, для предотвращения падения давления масла до аварийного, также в холодное время года масляный радиатор отключался специальным краном на блоке двигателя.


Новая конструкция сильно развязала руки конструкторам, можно было повышать степень сжатия до любых показателей, впускной тракт стал гораздо прямее и теперь создавал гораздо меньшее сопротивление потоку воздуха, также появилась возможность кардинально уменьшить мертвые зоны вокруг седел клапанов. Сами тарелки клапанов стало возможно сделать очень большими, чем в несколько раз повысить качество наполнения цилиндров. Вот интересный пример, мотор Chrysler HEMI V8 из пятидесятых годов

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Классическая компоновка OHV, два клапана на цилиндр, сферическая камера сгорания, сильно заваленные в сторону впускного клапаны, из-за чего вокруг тарелки клапана почти нет мертвых зон и поток минимально меняет направление во время впуска. 

А теперь посмотрим на современный HEMI V8

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Ну как, нашли отличия? А их в общем-то и нет. Это тот самый случай, когда инженеры сразу достигли максимум компоновки, отличия заключаются только в более легких и прочных материалах, более качественных отливках, благодаря чему получилось максимально снизить вес кривошипно-шатунного механизма, максимально увеличить впускные и выпускные каналы. Все остальное - заслуга современных систем управления двигателем.


С момента появления OHV, мощности моторов стали стремительно расти, и у разных производителей сформировались различные стили конструирования. кто-то делал моментные длинноходные двигатели, кто-то крутильные и мощные короткоходы. На этом стоит задержаться. Вообще у поршневых моторов есть один очень важный параметр - геометрия.

Во время работы, в исправном моторе, поршень не касается стенок цилиндра, он скользит по масляной пленке, которая удерживается на стенках специальными насечками, называемыми хоном, название пошло от имени инструмента, с помощью которого производят хонинговку цилиндров.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih
ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

У цилиндра ни в коем случае не должно быть зеркальной поверхности. Есть два вида хона - островершинный и плосковершинный, их схематичные профили на картинке

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Первый вариант под буквой А давно устарел, это та самая вещь, из-за которой наши деды занимались обкаткой новых моторов, обкатка завершалась в тот момент, когда острые вершины счесывались до состояния Б, притирались друг к другу, естественно изнашиваясь и производя продукты износа. Таким способом давно никто не пользуется, сейчас сразу делают платохонингование цилиндров, после которого сразу получается вариант Б, такой мотор в принципе не требует никакой обкатки, ибо в исправном двигателе нет трущихся деталей, и обкатывать там нечего.


Так вот, поршень скользит на масляной пленке и у него есть линейная скорость перемещения, общепринятая максимальная линейная скорость поршня - 25 метров в секунду, при превышении данной скорости лавинообразно растет риск разрушения масляной пленки, которое приведет к контакту юбки поршня со стенкой цилиндра и мгновенному его перегреву, прихвату, обрыву  юбки и последующему Сталинграду в моторе. Дабы этого не допустить, производители стараются не превышать) Есть интересная табличка

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

В соответствии с этими данными, на этапе начала создания двигателя, конструкторы сначала определяются с ходом поршня. Например, если нужен тихоходный, но тяговитый мотор, максимальная проектная частота вращения коленвала которого не будет превышать 6000 оборотов,  ход поршня можно сделать хоть 10см, чем больше, тем более высокий крутящий момент на низких оборотах мы получим, так как с ростом хода поршня увеличивается длина плеча кривошипа у коленвала, а чем больше рычаг, тем большее усилие можно реализовать. А вот итоговый рабочий объем мотора в дальнейшем наращивают диаметром цилиндра, и само соотношение хода поршня к диаметру цилиндра называют геометрией мотора. Например, если ход поршня 60 мм, а его диаметр 80мм, такой мотор называют короткоходным, если диаметр 60мм, а ход 80мм - длинноходным, а 86 на 86мм зовут квадратным. Так вот, из этих данных можно уже заранее понять характер двигателя. Длинноходные моторы не любят высоких оборотов, они на них скисают, зато обладают тракторной тягой с низов, так любят делать малолитражные моторы японцы. Короткоходный мотор наоборот, будет иметь вялый нижний диапазон, слабую тягу на низких оборотах, зато будет иметь взрывной характер на высоких, так любят делать немцы, да и почти все гоночные моторы короткоходные. А квадратные моторы универсальны, и там и там успели, их любят все, так как они идеальны для стандартной повседневной эксплуатации.


Но компоновка OHV не лишена минусов, и самый весомый - вес механизма привода ГРМ. А именно длинные штанги, которые оказались в патовой ситуации, сильно облегчать их нельзя, так как она испытывают серьезные нагрузки, и упрочнять их нельзя, потому-что они должны быть легкими, данный фактор сильно ограничил максимальные обороты моторов OHV, после 6000 начинались разные паразитные явления, связанные с резонированием и изгибанием штанг, подвисанием клапанов и тому подобным. В единичных гоночных (дрэговых) моторах эти проблемы решались очень дорогими материалами, но в основном OHV остался тракторным, с могучими низами, мотором. Но не все производители смирились с этими недостатками, и разными способами они от них избавлялись.  Например, своим путем пошла компания Opel , которая раньше делала очень хорошие моторы и славилась своей любовью к высокооборотистым короткоходам. Так, они подумали и выкинули штанги, засунув распределительный вал с толкателями прямо в головку блока, которую изготавливали из чугуна, так появилась на свет компоновка CIH (Camshaft In Head, распределительный вал в головке).

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih
ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Распредвал установили прямо под коромыслами, осуществив его привод от коленвала могучей двухрядной втулочно-роликовой цепью, которая могла пережить мотор при удачном стечении обстоятельств. Снизив вес ГРМ, инженеры смогли получить все плюсы короткоходной схемы, добывая довольно высокую литровую мощность. Линейка CIH выпускалась с 1966 года и дожила аж до 1995, последний ее представитель, 2.4 литровый C24NE встречался под капотом Opel Frontera. А так за долгую жизнь компоновки было выпущено очень много легендарных агрегатов, славившихся своей неубиваемостью и веселым характером.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

В автоспорте использовались вариации этих моторов с 4 клапанами на цилиндр.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih
ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Но в отличии от CIH, компоновка OHV живее всех живых и сейчас, и еще очень долго будет использоваться как простая и надежная, особенно в таких тарантайках

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Теперь вы знаете, что значат эти три таинственные буквы на моторе.


В завершение пробежимся по оставшимся в тени системам питания и зажигания. Правда их было такое лютое множество, что рассказать обо всем нереально, энциклопедия получится, поэтому пройдемся по основным принципам.

Итак, карбюратор.

Главная задача карбюратора - приготовление топливо-воздушной смеси в пропорции близкой к стехиометрической (стехиометрическое соотношение, это такое соотношение воздуха к топливу по массе, в котором происходит полное сгорание топлива без остатков непрореагировавшего кислорода, для бензо-воздушной смеси оно составляет примерно 14.7:1).  Вот довольно простая схема вертикального карбюратора с ниспадающим потоком

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

На нем видно, что карбюратор состоит из поплавковой камеры (11), где содержится запас бензина, уровень которого регулируется как в сливном бачке унитаза, главной дозирующей системы, состоящей из главного топливного жиклера 9 и эмульсионной трубки, и диффузора с дроссельной заслонкой. Основной принцип действия всех карбюраторов заключается в заужении проходного сечения основного воздушного канала, из-за чего увеличивается скорость потока и образуется зона пониженного давления, в которую выводится конец эмульсионной трубки, по которой по принципу эжекции высасывается бензин из поплавковой камеры, количество которого регулируется диаметром отверстия в главном топливном жиклере. Количество воздуха регулируется дроссельной заслонкой 7, а холодный запуск осуществляется системой обогащения смеси при холодном пуске, в народе "подсос", его главный элемент, это заслонка 5, при закрытии которой резко падает давление в диффузоре, так как мотор воздух всасывает, а заслонка его не пускает, в результате чего, резко увеличивается количество поступающего бензина через дозирующую систему. Обогащать смесь при пуске нужно для того, чтобы компенсировать низкую испаряемость топлива в камере сгорания и достичь необходимую для воспламенения концентрацию паров. Карбюраторы постоянно усложнялись, и это схема очень простого карбюратора

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

В них присутствовали отдельные системы холостого хода, основная и вспомогательная системы, ускорительные насосы, впрыскивавшие дополнительную порцию топлива при резком открытии дроссельной заслонки, экономайзеры принудительного холостого хода.. Под закат их жизни, были попытки сделать электронно-управляемые карбюраторы, типа Pierburg 2EE, но ничего хорошего из этого не вышло, так как вскоре подоспели системы впрыска. Также были горизонтальные карбюраторы различных конструкций, вот например карбюратор шиберного типа постоянного разряжения.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Если будет живой интерес, лучше создать отдельную тему по карбюраторам)


Системы зажигания, в отличии от всего остального, очень дого топтались на месте, преимущественно они были полностью механическими, в распределителе стоял механический прерыватель, который напрямую управлял катушкой зажигания

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Регулировка опережения зажигания осуществлялась поворотом корпуса трамблера, а автоматический привод был вакуумным или центробежным и изменял угол опережения в зависимости от оборотов коленвала. Система была ненадежной, требовала частой чистки и регулировки зазора в паре контактов, да и всякими другими методами мучала голову водителя, пока контакты не догадались заменить на датчик, обычно на эффекте Холла, который давал сигнал на коммутатор, а тот в свою очередь управлял катушкой зажигания

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

Потом трамблер вообще всем надоел, и из него выкинули все потроха, оставив только бегунок, да крышку, с этих пор трамблер стал называться распределителем, и его задачей было только соединять катушку зажигания поочередно с каждой свечой.

ДВС и его виды. Часть 3 Двс, Двигатель, Длиннопост, Мотор, Cih

А само управление зажиганием отдали электронному блоку, это был прорыв. У опеля эта система называлась MSTS-i, и появилась впервые в паре с тем самым карбюратором Pierburg 2EE, а все это сразу обозвали системой Ecotronic. Эффект был великолепен, даже учитывая убогость той системы. Система зажигания стала по настоящему надежной и наконец-то опережение зажигание стало изменяться по электронной карте зашитой в блок. На коленвал установили реперный диск, который тогда имел всего две метки и датчик положения коленчатого вала, также был установлен датчик положения дроссельной заслонки, ориентируясь на информацию от этих датчиков,  система очень гибко и эффективно управляла опережением, но жила данная система совсем не долго, ибо подошли 90-е годы и понеслась компьютерная эра, которая огромным пинком выкинула на обочину истории все эти устаревшие костыли. О чем мы и поговорим в следующей части. OHC, DOHC, современные системы впрыска, и о том, на чем нам приходится теперь ездить. До встречи!

Показать полностью 21
504

ДВС и его виды. Часть 2

Перейдем к следующей обширной теме, к 4-тактным бензиновым ДВС. Но для начала пара дополнений к предыдущей теме по двухтактникам, по справедливым замечаниям в комментах.


Про мощностной клапан.

В процессе совершенствования конструкции двухтактников, инженеры пришли к использованию полуволновых резонаторов, как самого эффективного типа резонатора в выхлопной системе двухтактника. С его помощью удалось получить просто нереальные показатели литровой мощности, так, на мой взгляд самый безумный двухтактный мотор, созданный человеком, это Honda NSR500, поллитровый четырехцилиндровый малыш, в 1989году выдавал 190 лошадиных сил при 14000 об\мин, выпускная система этого двигателя выглядела слегка инопланетно

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

На картинке видно четыре полуволновых резонатора, по одному на цилиндр, у каждого резонатора присутствует оконечный прямоточный глушитель, иногда, для компактности его загибают на 180 градусов, такую гравицапу в народе прозвали саксофоном)

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Мощность инженеры получили, однако осталось одно но, это узкий диапазон резонанса выхлопной системы, что означало то, что мотор выдавал максимальные характеристики в очень узком диапазоне оборотов. К примеру с 12500 до 14000, при отклонениях от этих цифр эффективность довольно сильно снижалась. Надо было как-то сделать выпускную систему "резиновой", и тут наметились два пути:

1. сделать выпускную систему, способную изменять свою резонансную частоту.

2. добавить возможность изменять фазы газораспределения


Первый вариант не прижился, его попыталась реализовать фирма Konig, на своих лодочных моторах, они особо не мудрствовали и сделали центральную цилиндрическую часть полуволнового резонатора телескопической, управляемой сервоприводом, получился эдакий двухтактный VVT-i, но устройство получилось сложным, тяжелым и не надежным, хотя позволило изрядно растянуть полку мощности и момента, например на 7000 об\мин, мощность удалось поднять с 52 до 65 лошадиных сил, что очень не мало.


Второй вариант плотно овладел умами инженеров в 70х-80х годах, тогда и был в общем-то придуман мощностной клапан. Его применение нацелено как раз на второй путь, то есть на изменение фаз газораспределения,  но так как изменить высоту выпускного окна не возможно, дырка она и есть дырка, инженеры придумали, как обмануть резонанс, и понаделали множество интересных конструкций, обозвав их своими именами. Ямаха обозвала его YPVS и его мы и рассмотрим, как самый простой

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Они не стали мудрствовать и установили у выпускного окна цилиндрическую заслонку с вырезом. А вот зачем?

На низких оборотах резонанс играет с нами злую шутку, обратная волна, вернувшаяся слишком рано, мало того, что мешает продувке цилиндра, так еще и набивает его отработавшими газами, и дабы этого избежать, нам нужно сократить фазу выпуска, или проще, уменьшить высоту выпускного окна, дабы вернувшаяся волна встретила на своем пути поршень, а не открытое окно, для этого у окна поместили заслонку, которая сужает сечение канала с верхней стороны на низких оборотах, отражая верхнюю часть фронта высокого давления и направляя его в нижнюю часть окна, прикрытую поршнем, элегантное решение позволило значительно улучшить продувку цилиндра на низких оборотах, а на высоких заслонка полностью освобождает канал.


Сузуки со своей системой SAEC пошли немного по другому пути

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Они добавили в головку цилиндра резонансную камеру, которая соединяется с выпускным каналом поворотным цилиндрическим золотником. Такая система позволила изменять эффективную резонансную характеристику выпускного тракта, все для достижения тех-же целей, однако мне эта система нравится меньше)

Японцы из кавасаки сделали те-же яйца, только в другой руке, пропилив два дополнительных выпускных окна в цилиндре

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Эти окна на низких оборотах соединялись с резонансной камерой.

Контора Rotax в свою очередь поступила очень элегантно и похоже на ямаху, они приделали к выпускному каналу плоскую заслонку, однако в действие она приводилась мембраной, с использованием избыточного давления выхлопных газов в выпускном канале.

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

При увеличении оборотов, давление в выпускном тракте росло и мембрана поднимала заслонку.

Данных конструкций было множество, но цель одна, сделать мотор более эластичным, с плавной внешней скоростной характеристикой. Иначе вход мощного двухтактника в резонанс похож на то, как будто в тебя въехали сзади. На своем пике развития, лучшие двухтактники демонстрировали демоническую литровую мощность, которая превышала 400 лс на литр рабочего объема, ни один другой атмосферный мотор не может и мечтать о таких показателях. Теоретически к ним может близко подойти только роторно-поршневой двигатель Ванкеля, но он тоже по своей природе близок к двухтактнику.

Если подытожить, 2т это весело, интересно, иногда безумно, но жизнь этих моторов как у гипертоников, яркая но не долгая) На этом можно поставить точку в теме про два такта и перейти к четырем.


Во второй половине 19 века Николаус Отто (куда ж без немцев), придумал четырехтактный цикл работы поршневого ДВС, однако в последствии нашлись хитрожопые товарищи, отсудившие у него патенты, однако данный цикл так и зовут - цикл Отто, а немцы называют эти моторы Ottomotor.

По началу моторы были весьма примитивными, и более-менее привычный вид обрели только в 20 веке. Рабочий цикл состоит из четырех тактов:

1. Впуск

2. Сжатие

3. Рабочий ход

4. Выпуск.


Итого за два оборота коленчатого вала четырехтактник выполняет полезную работу только один раз, во время остальных полутора оборотов он поглощает запасенную во вращающихся массах энергию для обеспечения собственной жизнедеятельности, поэтому одноцилиндровые четырехтактники нуждаются в крупных и тяжелых маховиках, а характер у них вялый и флегматичный, также эти моторы щедро одарены различного рода вибрациями.


Первая по настоящему распространенная конструкция - это двигатель с нижним распредвалом и нижними клапанами. В головке таких моторов не было ни одной детали газораспределительного механизма.

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост
ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Это первая массовая конструкция двигателей, картер с масляным поддоном, принудительная система смазки под давлениям, подшипники скольжения. Как правило масляный насос приводился в действие посредством червячной передачи от распределительного вала и находился непосредственно в масляном поддоне, насосы были шестеренчатые, низкооборотистые, с редукционным клапаном, ограничивающим давление в системе смазки на уровне 4 атмосфер. Масло по каналам в блоке цилиндров подавалось к коренным подшипникам коленвала, где использовались вкладыши состоящие из стальной основы, с антифрикционным напылением из баббита, масло по каналам в коленчатом валу поступало к шатунным подшипникам, в которых использовались либо такие-же вкладыши, либо прямое напыление прямо на головку шатуна, в этом случае зазор в шатунном подшипнике регулировался регулировочными прокладками из стальной фольги.


На фото коренной вкладыш подшипника скольжения, канавка во вкладыше сделана для того, чтобы снабжать маслом канал смазки шатунного подшипника. В современных моторах часто встречается отсутствие канавки на втором вкладыше, видать в целях ограничения ресурса.

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Раньше в системе смазки подшипников коленвала использовалось прямое сверление каналов

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Со стороны шатунной шейки сверлился широкий канал, который глушился заглушкой (данная конструкция еще встречается, например ее можно найти в грузовых моторах или в УАЗах и газелях с моторами ЗМЗ, там еще какое-то время выпуска был косяк с самопроизвольным откручиванием этих заглушек в дизелях ЗМЗ-514 и ЗМЗ-514-32) , а в самих шейках сверлилось сквозное диаметральное отверстие проходящее сквозь основной канал.  Минус конструкции в ослаблении коленвала множеством сверлений, а также в требовательности к давлению в системе смазки. В современных моторах почти всегда используется косое сверление масляных каналов

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

здесь прекрасно видно, что масляный канал просверлен напрямую от шатунной шейки к коренной, у этой схемы одни плюсы, малое количество каналов, отсутствие паразитных полостей в коленвале, и центробежная сила очень помогает перетекать маслу по направлению к шатунному подшипнику.


Распределительный вал также установлен на подшипниках скольжения и смазывается по тому-же принципу, также смазка подводится к толкателям клапанов, больше в этих конструкциях принудительно ничего не смазывается, только масляным туманом. Бывают конструкции четырехтактных моторов, где используются только подшипники качения, как в 2Т, но это в основном мотоциклетные моторы, например Honda Cub или наш Урал М-67

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Распределительный вал устанавливался в блоке цилиндров и приводился посредством шестеренчатой передачи, толкатели и клапаны также находились в блоке цилиндров

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

В головке блока находились только вихревая камера да свеча. Эти моторы были маломощными и тихоходными, у них была очень низкая степень сжатия, не больше 6 обычно, рассчитаны они были на низкооктановый бензин. Зато ломаться в них было нечему. Эти моторы получили огромное распространение, практически все моторы первой половины 20 века придерживались этой схемы. Моторы были как одноцилиндровыми, так и многоцилиндровыми.

Их конструкция также диктовалась достижениями своего времени, тогда еще не придумали эффективных карбюраторов, которые бы качественно разбивали топливо на аэрозоль, для его эффективного сгорания, также бензин был с низкой детонационной стойкостью, и поднять степень сжатия, для увеличения КПД, также не было возможности, поэтому камеру сгорания сделали по принципу вихревой камеры. Поршень, приближаясь к вытеснителю на головке, резко выталкивал рабочую смесь в вихревую камеру, где она одновременно со сжатием активно перемешивалась и воспламенялась свечей зажигания

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Такая конструкция позволила достаточно эффективно сжигать низкооктановое топливо избегая детонации.

Если в четырехтактном моторе было больше одного цилиндра, для избежания рывковой передачи крутящего момента и повышенной вибрации, придумали целую кучу схем раположения цилиндров. Например двухцилиндровые рядные моторы почти всегда использовали синфазную схему движения поршней

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Под буквой С на картинке,  в такой схеме на один оборот коленвала приходится один рабочий такт, и крутящий момент передается равномерно, однако второй стороной медали является лютая вибронагруженность системы, которую как правило лечат балансирными валами, которые вращаясь, создают вибрации в противофазе издаваемым двигателем вибрациям, уравновешивая их. Но есть другой вариант уравновесить два цилиндра, развернуть их на 180 градусов,  получив оппозитное расположение цилиндров

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Поршни в таком моторе движутся навстречу друг другу, взаимоуравновешиваясь. Такую схему очень любит баварский моторный завод в своих мотоциклах начиная со второй мировой войны.


Противофазная схема, под буквой В, грешит рваной передачей крутящего момента, так как на один оборот коленвала происходит два рабочих такта, а за следующий оборот - ни одного. Хотя этим грешит не только двухцилиндровый рядник, такие-же проблемы есть и у V-образных двухцилиндровых моторов, и у L-образных двухцилиндровиков. Первую схему обожает харлей дэвидсон

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

За красивый звук быр-быр из-за сдвоенных рабочих тактов, а вторую любит дукати

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

За низкий центр масс, низкий гироскопический эффект из-за легкого и короткого коленвала, и ту самую рваную передачу крутящего момента, которая не дает сорваться заднему колесу в неконтролируемый букс из-за больших промежутков между вспышками.

Трехцилиндровые моторы уже более сбалансированы, в подавляющем большинстве они рядные и кривошипы у него разведены на угол в 120 градусов, деля окружность на три части. Точно также разведены кривошипы в рядном шестицилиндровом моторе, только там это сделано по парам поршней

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Рядная шестерка является самым сбалансированным мотором, наравне с V12. Есть еще много разных форм-факторов и компоновок, иногда даже извращенских, таких как VR моторы фольксвагена, это по сути V-образник с предельно малым развалом блока

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

А два таких мотора зовутся W-образными

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Просто, пока остальные компании делали мощные автомобили заднеприводными, а вольво намазывала коробку передач на рядную шестерку, чтобы впихнуть это промеж стоек, концерн фольксваген придумал, как сделать сверхкомпактный многоцилиндровый двигатель, и им так понравилось, что они превратили это в фирменную фишку, и даже сконструячили лютый W16  для бугатти вейрон

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

Компоновок было великое множество, и все их не обозреть. В принципе цилиндры можно располагать как угодно, хоть звездой

ДВС и его виды. Часть 2 Двигатель, Двс, Длиннопост

64 цилиндра!!!

Ну ладно, отвлеклись.

Тему по нижнеклапанным моторам можно заканчивать, данная схема давно не используется, так как системы питания давно шагнули вперед, как и качество топлива.

В следующей части перейдем к схеме OHV и CIH, также рассмотрим типы карбюраторов и систем зажигания, использовавшихся до 90-х годов прошлого века. А то посты наверно длинноватые получаются. Ну и в следующих частях мы уже отойдем от мотоциклетных моторов и возьмемся за взрослые, автомобильные.

Показать полностью 22
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: