ВСЕ МАРКИ АВТОМОБИЛЕЙ

АВТОНОВОСТИ АВТОЮРИСТ АВТОСПОРТ ТЕСТ-ДРАЙВ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
ТЕСТ-ДРАЙВ

Авто энциклопедия

А : Б : В : Г : Д : Е : Ж : З : И : К : Л : М : Н : О : П : Р : С : Т : У : Ф : Х : Ц : Ч : Ш : Щ : Э : Ю : Я


ДВИГАТЕЛЬ

ДВИГАТЕЛЬ - энергосиловая машина, преобразующая энергию топлива, электричества, ветра, солнца и пр. в механическую работу. Тепловые двигатели, в которых энергия топлива преобразуется в механическую работу, составляют наибольшую группу среди первичных двигателей и используют природные энергетические ресурсы в виде химического или ядерного топлива. В основе работы таких двигателей лежит замкнутый (или условно замкнутый) термодинамический цикл. Невозможно было бы создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы не эффект теплового расширения, так как в процессе теплового расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу.
Эффективность работы теплового двигателя определяется так называемым коэффициентом полезного действия - кпд, то есть отношением механической работы к тепловой энергии. Эффективный кпд тепловых двигателей колеблется в пределах 0,1-0,6.
В настоящее время существует большое количество двигателей, использующих тепловое расширение газов. К таким двигателям относятся карбюраторные, дизельные, турбореактивные и т.д.
Тепловой двигатель впервые был построен в 1816 г. Робертом Стирлингом.
Тепловые двигатели, осуществляющие рабочие термодинамические процессы, могут быть разделены на две основные группы:
1. Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д.
2. Двигатели внутреннего сгорания. Двигатели, у которых топливо распыленное и смешенное с воздухом сгорает внутри цилиндров и в результате выделяющиеся газы - продукты сгорания производят работу, называются двигателями внутреннего сгорания.
По назначению различают двигатели стационарные, автотракторные, судовые, тепловозные, авиационные и др.
Важнейший параметр двигателя - мощность. При повышении мощности улучшаются его динамические свойства, автоматически увеличивается его средняя скорость.
В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах. На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания.
В цилиндрах двигателей перемещаются поршни, которые связаны непосредственно шатуном с коленчатым валом. Поэтому двигатели внутреннего сгорания называют еще поршневыми.
Основным преимуществом двигателей внутреннего сгорания перед другими двигателями, например электрическими, является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.) и транспортные средства могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Но наряду с положительными качествами двигатели внутреннего сгорания обладают рядом недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность, высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появления неуравновешенных сил инерции и моментов от них.
По способу смесеобразования - двигатели с внешним смесеобразованием, у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров (карбюраторные и газовые), и двигатели с внутренним смесеобразованием (рабочая смесь образуется внутри цилиндров) - дизели. В двигателях с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.
По способу осуществления рабочего цикла - четырехтактные и двухтактные;
По числу цилиндров - одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые;
По расположению цилиндров - двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд, V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным);
По способу охлаждения - на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
По виду применяемого топлива - бензиновые, дизельные, газовые и многотопливные;
По степени сжатия. В зависимости от степени сжатия различают двигатели высокого (E=12...18) и низкого (E=4...9) сжатия;
По способу наполнения цилиндра свежим зарядом:
- двигатели без наддува, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разряжения в цилиндре при всасывающем ходе поршня;
- двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым компрессором, с целью увеличения заряда и получения повышенной мощности двигателя.

По частоте вращения: тихоходные, повышенной частоты вращения, быстроходные.
Первый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1860 г. французским инженером Этьеном Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной. Хотя известно, что еще в 1826 г. в Лондоне проходили испытания тележки Брауна с двигателем внутреннего сгорания.
В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл:
1. всасывание;
2. сжатие;
3. горение и расширение;
4. выхлоп.
Эта идея была использована немецким изобретателем Николаусом Августом Отто, построившим в 1876-1878 гг. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Топливом для которого служил газ. КПД такого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов. В России первый двигатель внутреннего сгорания был построен Игнатием Степановичем Костовичем в 1882-1984 гг. на Охтенской судостроительной верфи. Этот четырехтактный двигатель имел мощность 80 л.с. и весил 240 кг. Его предлагалось использовать для движения большого дирижабля. Первые попытки применения бензиновых двигателей на автомобиле были предприняты французским изобретателем Этьеном Ленуаром в 1862 г. Он установил такой двигатель собственной конструкции на экипаже.
Первый в мире четырехцилиндровый бензиновый двигатель был сконструирован в 1891 г. французским инженером Фернаном де Форе (1851-1914). В 1899 г. русским инженером Г.В. Триклером на Путиловском заводе был разработан и изготовлен бескомпрессионный двигатель высокого сжатия с самовоспламенением.
Сравнительно невысокая стоимость, компактность и малая масса позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения.
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания идет по пути повышения их мощности, надежности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций. Следует отметить общую тенденции в развитии таких двигателей, как постепенное замещение карбюраторных двигателей дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей, увеличение частоты вращения и др.
У автомобильных двигателей внутреннего сгорания пока нет серьезных конкурентов, поэтому есть все основания полагать, что в первое десятилетие XXI века ими будет оснащаться подавляющее большинство автомобилей. Тем не менее, идет постоянный поиск принципиально новых двигателей, которые не будут потреблять нефтяные топлива, а значит, оказывать вредное воздействие на окружающую среду.
Следует отметить еще ряд типов двигателей, некоторые из которых нашли широкое применение.

Воспламенение смеси происходит в результате нагрева в процессе сильного сжатия. В 1897 г. немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал первый в мире двигатель с воспламенением топлива от сжатия, развивающий мощность 2,74 л.с.
Среди двигателей внутреннего сгорания дизель в настоящее время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены. Основным преимуществом дизельного двигателя от бензинового является более низким (на 25-40%) расходе топлива и меньшая токсичность отработавших газов. Однако дизель более сложен в изготовлении, более металлоемок, уступает ему по удельной мощности.
Первый в мире автомобильный дизельный двигатель был построен в 1910 г. швейцарской фирмой "Сафир АГ". В 1914 г. на заводе "Виккерса" (Германия) был изготовлен первый бескомпрессорный дизельный двигатель. Первый 4-х тактный дизельный двигатель в России был построен в 1932 г. в Москве в НАТИ. Это был дизель мощностью 60 л.с. и предназначался для установки на автомобиле ЗИС-5. На серийных автомобилях дизель стал использоваться в 1923 г. в Германии на "БЕНЦ-5КЗ". Машина имела рабочий объем двигателя 8830 см3, мощность 50 л.с. Масса машины в снаряженном состоянии составляла 4,4 т, грузоподъемность - 5 т, скорость движения - 30 км/ч. Впервые серийное производство дизельных легковых автомобилей было осуществлено в 1936 г. немецкой фирмой "Даймлер-Бенц". Дизель с турбонаддувом впервые на советских автомобилях был применен на самосвале БелАЗ-548А. Широкое использование дизельного двигателя началось в 1949 г. в Штутгарте, когда было освоено поточное производство автомобилей. Дизельный двигатель 300 SD (Германия, Мерседес-Венц) рядный 6-цилидровый турбодизель рабочим объемом 3,5 л мощностью 150 л.с./4000 м-1 и максимальным крутящим моментом 310 Нм. При 2000 об/мин укомплектованная модель "S-класса" последнего поколения при массе 2550 кг развивает максимальную скорость 185 км/ч, разгон с места до 100 км/ч за 13 сек. Средний расход топлива составляет 9,7 л на 100 км.
Первые опыты с паром в качестве средств передвижения проводилась еще в 17 веке. Силовое действие давление воздуха открыл в 1643 г. Эвангелист Торричелли. Еще через 37 лет голландец Кристиан Гюйгенс спроектировал первую силовую паровую машину, которая работала на принципе расширения газов в цилиндре при взрыве пороха. Это был первый двигатель внутреннего сгорания.
Сила взрыва вскоре была заменена французским физиком Денисом Папеном менее разрушительной нор мощной силой пара. В 1690 г. он построил паровую машину, известную как паровой котел.
На первых автомобилях широко использовались паровые двигатели. Однако в дальнейшем из-за низкого их кпд они уступили более экономичным двигателям внутреннего сгорания.
В настоящее время самым старым сохранившимся до настоящего времени в рабочем состоянии паровым двигателем является поршневой балансировочный двигатель 1812 г. фирмы "Боултон и Уотт". Он имеет мощность 26 л.с., ход поршня 1066 мм и находится в Грейт-Бедуине, Великобритании. Первый в мире универсальный паровой двигатель был построен в 1765 г. русским изобретателем Иваном Ивановичем Ползуновым. В 1813 г. алтайский мастер Поликарп Залесов сконструировал паровую турбину.
Самый большой паровой двигатель был построен в 1849 г. по проекту Метью Лоумом на литейном заводе "Хейл" для дренажных работ в Нидерландах. Диаметр поршня - 3,65 м.

На протяжении всего XX века конструкторы автомобильных моторов пытались создать альтернативу поршневому двигателю внутреннего сгорания. Испытывались и роторно-поршневые агрегаты, и двигатели внешнего сгорания, и, наконец, газовые турбины, получившие широкое применение в авиации. Чем же хороша и чем плоха газовая турбина? В ней примерно на 200 трущихся деталей меньше, чем в обычном моторе, поэтому газовый агрегат в целом имеет меньший износ. Высокая температура требует применения особых сортов стали.
В середине 50-х годов применением газотурбинного двигателя в автостроении занялись многие ведущие фирмы мира: американская "большая тройка" - "General Motors", "Ford" и "Chrysler", итальянский "Fiat", французский "Renault", английский "Rover" и т.д. Однако большинство из них вскоре отказались от дальнейшего продвижения нового силового агрегата и устанавливали его только на спортивные или концептуальные модели. Основной причиной тому была крайне неудовлетворительная динамика газотурбинного автомобиля.
Однако использование газотурбинного двигателя продолжается. Дональд Кэмпбелл (Великобритания) на автомобиле "Блуберд" с газотурбинным двигателем на озере Эйр, Австралия 17 июля 1964 г. развил скорость 690,909 км/ч.
Шведcкий автомобильный концерн "Вольво" на Парижском автосалоне в октябре 1992 г. продемонстрировало автомобиль с двумя двигателями - газотурбинным и электрическим. Первым легковым автомобилем с газотурбинным двигателем был "Ровер" 8Т мощностью 136 кВт.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, конструкция которого разработана в 1957 г. инженером Ф. Ванкелем. Особенность двигателя - применение вращающегося ротора (поршня), размещенного внутри цилиндра. Установленный на валу ротор жестко соединен с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестерней. Его грани при этом скользят по поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре. Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл без применения спец. механизма газораспределения.

Первый роторный двигатель шестеренчатого типа был построен в 1799 г. англичанином Д. Мордоком. работоспособный роторный двигатель был впервые изготовлен в 1957 г. Всего было зарегистрировано более 30 тыc. патентов на изготовление и уcовершеcтвование этого двигателя.

Впервые в мире в 1968 г. в Институте теоретической и прикладной механики Сибирского отделения академии наук под руководством академика В.В. Струминского был изготовлен и проведены испытания двигателя для автомобиля, работающего на водородном топливе. Автомобиль, работающий на водороде, был продемонстрирован летом 1992 г. на всемирной выставке в Рио-де-Жанейро.
В настоящее время самым большим в мире автомобильным двигателем является V-образный 6-цилиндровый, который представлен как экспонат тематического парка Автомобильный мир, открытый в 1984 г. в американском городе Флинт. Его вес более 10 т, диаметр цилиндров 90 см. Действующая модель имеет высоту с трехэтажный дом, и стоила 1 млн. долл.
Во многих странах пытаются создать автомобильные моторы, лишенных недостатков двигателей внутреннего сгорания. Пока к таковым можно отнести главным образом электромобили и автомобили с двигателями на водородном топливе, но научные поиски новых двигателей ведутся и в других направлениях.

АВТОНОВОСТИ АВТОЮРИСТ АВТОСПОРТ ТЕСТ-ДРАЙВ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
 ФОТО АВТО
Фото авто Фото авто Фото авто Фото авто Фото авто
Главная :: В избранное :: Карта сайта :: Контакт
Copyright © 2006-
При копировании материалов с сайта, гиперссылка на сайт обязательна.
МАРКИ АВТОМОБИЛЕЙ
acura alfa-romeo audi
bentley bmw buick
cadillac chevrolet chrysler
citroen daewoo dodge
ferrari fiat ford
honda hyundai jaguar
infiniti jeep kia
land rover lexus lincoln
mazda mercedes mitsubishi
nissan opel peugeot
pontiac porsche renault
rolls royce saab skoda
subaru suzuki toyota
volkswagen volvo ВАЗ
все марки автомобилей