Двигатель (motor с латинского языка) – приводящий в движение. Если сравнивать с человеческим телом, то двигатель, как и сердце, – это самая важная часть в автомобиле. Он производит механическую энергию, преобразуя тепловую или электрическую энергии. В зависимости от этого двигатели подразделяются на следующие виды: ДВС (двигатели внутреннего сгорания), гибриды, электрические двигатели. Самые распространённые в производстве – ДВС, которые не являются совершенными, но они максимально автономны, работают благодаря сгоранию топлива внутри двигателя.
Составляющие части ДВС и принцип его работы
Чтобы понять, каков рабочий процесс двигателя, нужно знать основу его конструкции. Это блок цилиндров (корпус двигателя), внутри находится система каналов для охлаждения и смазки, поверх которых располагается навесное оборудование (генератор, помпа, картер, компрессор, стартер, клиновый ремень и другое). В цилиндрах находятся поршни. При поступлении и сгорании горючей жидкости образуется газообразная смесь, которая, расширяясь, давит на поршни, приводя их в движение. Благодаря поршням начинает крутиться коленчатый вал, а затем трансмиссия, которая приводит в движение набор специальных шестерён. Благодаря последним двигаются колеса.
Двигатель и трансмиссия вместе представляют собой силовую установку автомобиля. Рабочий объем двигателя – это сумма объемов всех цилиндров. Типы данных двигателей: поршневой, газотурбинный и роторно-поршневой. Все ДВС делятся на двухтактные и четырёхтактные. Двигатели, работающие в два такта, редко встречаются в современных автомобилях. Сегодня на машины в основном устанавливаются четырехтактные поршневые ДВС, которые подразделяются по виду топлива: бензин, дизель и газ.
Бензиновые ДВС бывают инжекторными и карбюраторными. В карбюраторе топливо засасывается благодаря значительной разнице в давлениях атмосферы и впускного коллектора, при этом количество горючей смеси не зависит от оборотов, что повышает расход топлива и загрязнение атмосферы. В инжекторе (от английского Inject – впрыск) топливо впрыскивается в цилиндр при помощи форсунки. Система впрыска бывает несколько видов: непосредственная, распределительная (многоточечная), центральная (моно) и комбинированная.
Цикл работы двигателя – это процесс от подачи топлива в цилиндр до выпуска газов. Обычно он происходит в четыре такта (движения поршня):
Впрыск топлива, клапан впуска открыт, а выпускной закрыт.
Сжатие воздушно-топливной смеси, клапаны закрыты.
Искра от свечи зажигания, взрыв газа, клапаны закрыты.
Выход выхлопных газов, клапан выхода открыт, а впуск закрыт.
В дизельных двигателях топливо попадает в цилиндры под высоким давлением, и при соединении сжатого воздуха с топливной смесью происходит самовоспламенение. Здесь не используются свечи зажигания, а ключевым моментом остается система впрыска. Виды этой системы: с распределительным или рядным ТНВД, насос-форсунки, Common Rail.
Газовые ДВС работают на природном газе (метан) и сжиженном углеводородном газе (пропан-бутан). Часто это двигатели, переоборудованные из бензиновых и дизельных. Их принцип работы почти такой же, как у бензиновых.
Электромобиль работает за счёт электродвигателя. Для его работы необходимо электричество, которое поступает из аккумулятора, или от встроенных автономных энергетических систем и электрических топливных элементов, а также от встроенных солнечных батарей или просто по проводам, как на троллейбусах. Но электромобиль не пользуется спросом на рынке из-за очень высокой стоимости, ограниченной автономности, маленькой емкости для энергии и длительного заряда.
Комбинированные двигатели – это объединенные через генератор два типа: ДВС и электро. Силовые установки в гибридах работают по трём схемам: параллельно, последовательно и смешанно. В последовательной установке благодаря малолитражному ДВС работает генератор, а электромотор заставляет двигаться ведущие колеса. Хотя здесь нет нужды в мощном ДВС и в коробке передач, но требуется аккумулятор большой ёмкости.
Параллельная схема встречается чаще других. Здесь мощный электромотор помогает ДВС при разгоне, во время торможения происходит рекуперация энергии: электродвигатель отдает энергию обратно в электрическую цепь. Вместо трансмиссии – планетарная передача или вариатор. В смешанных типах электрический мотор и ДВС вместе заставляют крутиться ведущие колёса и одновременно генератор, электронная система регулирует скорость оборотов в двигателе и генераторе. В итоге система превращается в бесступенчатую трансмиссию ECVT, и традиционное переключение передач становится ненужным.
Знание об основах строения мотора может пригодиться в повседневной жизни, делая её более интересной. Всё в этом вопросе проще, чем кажется. С каждым годом инженеры совершенствуют уже существующие виды, делая их автономнее и экологичнее.
