Что такое двигатель: определение, особенности и характеристики

Современные автомобильные двигатели - это разнообразные силовые агрегаты, конструкция которых и технические характеристики позволяют осуществлять надежную и эффективную эксплуатацию транспортного средства.

Развитие тепловых двигателей

В настоящее время в различных сферах наибольшее распространение получили тепловые двигатели. На вопрос, что такое двигатели, возможен краткий ответ, что это механизмы, позволяющие преобразовать энергию тепла в механическую энергию. В нашей стране считается, что датой создания первого парового силового агрегата является 1765 год, когда были выполнены испытания машины, разработанной И. Ползуновым.

Позже на двигатель внешнего сгорания (паровая машина) патент на использование получил английский инженер Д. Уатт. Несмотря на то что КПД паровой машины был крайне низким, не более 5 %, такие силовые агрегаты в середине 19-го века стали быстро распространяться для применения на паровозах, пароходах и в промышленности.

Важным этапом развития необходимо считать создание двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с повышенным КПД. Такое обозначение получили машины, процесс создания тепловой энергии в которых происходил внутри, в специальной рабочей камере. Патент на такой двигатель получил француз Э. Ленуар в 1859 г. Первый рабочий прообраз бензинового двигателя создал и запустил в производство Г. Даймлер. Позже, в 1892 году, Р. Дизель создал тепловой двигатель с воспламенением от внутреннего сжатия, который сейчас называют дизельным мотором или дизелем.

Автомобильные моторы

По своему определению двигатель для автомобиля - это источник обеспечения транспортного средства энергией. Поэтому развитие автомобилестроение напрямую связано с появлением новых совершенных силовых агрегатов внутреннего сгорания.

Первый автомобиль имел в качестве силового агрегата паровую машину, поэтому началом полноценного развития автомобилестроения следует считать 1885 год. В этом году создана самоходная тележка с двигателем внутреннего сгорания. Первый автомобиль с дизельным мотором разработан в 1896 году.

Параллельно с совершенствованием и развитием двигателей внутреннего сгорания для автомобилей выполнялась разработка моторов на электрической тяге. Но силовые агрегаты такого типа оказались малоэффективными, и на автомашины стали массово устанавливаться ДВС. Работы по созданию электромоторов не прекратилась и в настоящее время стали еще актуальнее.

Особенности бензиновых двигателей

Современные автомашины комплектуются в основном двумя вариантами силовых агрегатов на дизельном топливе и бензине. В некоторых странах существуют автомобили, работающие на растительном топливе, спирте, водороде, природном газе, но моторы на таком топливе располагают традиционным рабочим циклом и практически идентичным устройством.

Оба типа силовых агрегатов обладают достоинствами и недостатками. К преимуществам бензиновых моторов следует отнести:

• простую конструкцию;
• широкое распространение;
• хороший запуск двигателя практически в любых погодных условиях;
• низкую стоимость производства;
• доступное и недорогое обслуживание;
• наличие разнообразного количества модификаций.

Главными недостатками считаются:

• применение сложной системы воспламенения (зажигания) топлива;
• повышенная пожароопасность;
• большая стоимость бензина.

Характеристики дизелей

Что такое двигатель на дизельном топливе? Это ДВС с воспламенением от внутреннего сжатия. Положительным свойствами такого мотора считаются:

• топливная экономичность;
• экологичность;
• продолжительный срок эксплуатации до замены двигателя;
• высокий КПД.

Среди главных недостатков выделяются:

• необходимость смены летнего топлива на зимнее и наоборот;
• дорогой ремонт;
• шумная работа мотора;
• затрудненный запуск и необходимость прогрева в зимний период.

Несмотря на присутствие у обоих вариантов моторов определенных преимуществ и недостатков, выбор типа силового агрегата практически всегда определяется предстоящими условиями эксплуатации автомобиля.

Устройство двигателя

Силовые агрегаты для автомобилей, несмотря на то что могут иметь различные типы исполнения, разные конструкционные особенности, состоят из следующих основных элементов:

• корпус:
  • блок цилиндров,
  • головка блока цилиндров,
• механизмы:
  • газораспределительный,
  • кривошипно-шатунный,
• системы:
  • зажигания,
  • топливная,
  • охлаждения,
  • смазки,
  • выпускная,
  • управления.

Главные элементы двигателя в зависимости от конструкционных особенностей, технических параметров, условий эксплуатаций имеют разнообразное устройство и изготавливаются из разных материалов.

Моторное масло

Всем узлам и элементам автомобильного двигателя приходится работать в условиях высоких температур, под воздействием вибрации и сил трения. Поэтому для обеспечения рабочего процесса используется специальный технологический материал, обладающий названием моторное масло.

Масло в двигателе обеспечивает следующие важные функции:

• снижение силы трения между взаимодействующими узлами и агрегатами;
• охлаждение зоны взаимодействия элементов при работе;
• вывод из рабочей зоны остатков топлива и металлических продуктов трения.

По составу масло состоит из основы (существует минеральная, синтетическая, полусинтетическая) и комплекта присадок (количество – до 25 % объема) для формирования смазки с заданными свойствами. Для точного и правильного применения масло имеет классификацию, которая позволяет подобрать необходимую смазку для определенного двигателя. Такая классификация связана с тем, что двигатели различных фирм могут изготавливаться из разных по составу конструкционных материалов. При этом для одного типа материалов заданный набор присадок будет обеспечивать качественный рабочий процесс, а для аналогичных элементов, изготовленных из другого материала, - вызывать деформацию, преждевременный износ и разрушение.

Дополнительным условием качества масла является способность сохранять технические свойства в течение установленного времени (нормы пробега автомобиля до замены).

Техническое обслуживание мотора

Что такое для двигателя техническое обслуживание (ТО)? Это выполнение регламентных операций, установленных производителем в целях обеспечения надежной, безаварийной и продолжительной эксплуатации силового агрегата.

ТО двигателя подразделяется на следующие типы:

1. Ежедневное (ЕО).
2. ТО-1.
3. ТО-2.

ЕО состоит из проверки рабочих жидкостей масла, охлаждающей и доливки в случае необходимости.

При первом сервисе для двигателя выполняются работы:

• проверка герметичности систем:
  • охлаждения;
  • топливной;
  • смазки;
• проверка крепежных соединений оборудования, приборов и самого двигателя;
• регулировка приводных ремней агрегатов;
• замена масла и фильтра (если предусмотрено регламентом).

На ТО-2 осуществляются:

• операции ТО-1;
• проверка затяжки ГБЦ, радиатора, капота, глушителя, крышки распределительных шестерен (ремня, цепи);
• регулировка клапанов двигателя;
• замена ремня (цепи) ГРМ (если предусмотрено регламентом).

Выявленные во время проведения ТО неисправности двигателя должны оперативно устраняться. Полноценное и своевременное обслуживание гарантирует надежную работу силового агрегата и позволяет обеспечить нормативный срок службы двигателя до замены.

Двигатели компании "Тойота"

Для автомобилей собственного модельного ряда японская компания самостоятельно разрабатывает и выпускает силовые агрегаты. Такой подход снимает зависимость поставок от других компаний, разрешает расширить за счет разных двигателей число модификаций определенной модели, снижает сроки подготовки к выпуску новых автомобилей.

В настоящее время "Тойота" производит четвертое поколение собственных моторов. Номенклатура состоит из 13 серий разнообразных бензиновых моторов и 11 серий дизелей.

Двигатели "Тойота" характеризуется следующими преимуществами:

• высокой надежностью и простотой в эксплуатации;
• широким применением в конструкции легкосплавных материалов;
• продолжительным ресурсом;
• качественными экологическими параметрами;
• экономичностью;
• стабильной величиной крутящего момента;
• компактными габаритами;
• наличием современных электронных систем управления.

Следует отметить, что указанные достоинства достигаются только при соблюдении правил эксплуатации, регламентов техническое обслуживания, использования оригинальных, рекомендованных производителем, технологических жидкостей (масло, антифриз).

Распространенные конструкции автомобильных двигателей

Двигатели для машины могут классифицироваться по следующим параметрам:

• топливо:
  • бензиновые;
  • дизельные;
• варианты расположения цилиндров:
  • L-рядные,
  • V-образные.

Рядные двигатели – это силовые агрегаты, у которых ось цилиндров совпадает с линией оси коленчатого вала. Число цилиндров в таких моторах составляет от 1 до 10. Наибольшее распространение получили четырехцилиндровые варианты рядных автомобильных двигателей.

Что такое двигатель с V-образным расположением цилиндров? Это конструкция силового агрегата, цилиндры которого размещены в двух самостоятельных блоках, но при этом оснащены единым картером. Кроме того, шатуны обоих групп цилиндров присоединены к коленчатому валу. Для автомобилей такие моторы имеют 6, 8, 10 и 12 цилиндров.

Сочетание различных параметров силового агрегата позволяет создать оптимальный двигатель для использования на определенной модели автомобиля.