0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Грузовые двигатели как работает

Двигатель — источник механической энергии, необходимый для движения автомобиля. В двигателе внутреннего сгорания тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива в его цилиндрах, преобразуется в механическую работу.

На автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием и с самовоспламенением, а также электрические.

После изобретения Рудольфом Дизелем, его двигатель, претерпев некоторые изменения в течении ста лет, стал самым востребованным и практичным в использовании в разных областях деятельности. Главной его особенностью стала высокая эффективность и экономичность.

Сегодня дизельный двигатель используют:

на стационарных силовых агрегатах;

на грузовых и легковых машинах;

на тяжелых грузовиках;

на сельхоз/спец/строительной технике;

на тепловозах и судах.

Дизели могут иметь рядную и V-образную структуру. Без проблем работают с системой наддува воздуха.

Основные параметры

При эксплуатации двигателя, важны следующие параметры:

экономичная, и в тоже время надежная эксплуатация;

практичная компоновка в силовом отсеке;

комфорт и совместимость с окружающей средой.

От того, в какой области деятельности применяется дизель, будет меняться его внутренняя конструкция.

Применение дизельного двигателя

    Стационарные силовые агрегаты

Рабочие обороты, в стационарных агрегатах как правило фиксированные, поэтому двигатель и система питания должны работать вместе в постоянном режиме. В зависимости от интенсивности нагрузки, подача топлива контролируется регулятором частоты вращения коленчатого вала, для поддержания заданных оборотов. На стационарных силовых агрегатах чаще всего используют аппаратуру впрыска с механическим регулятором. Иногда как стационарные могут использоваться и двигатели для легковых авто и грузовиков, но только при правильно настроенном регуляторе.

Легковые авто и легкие грузовики

На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, то есть способные развивать высокий крутящие момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала. Система с электронным управлением впрыска Common Rail получила здесь своё широкое применение. Электроника отвечает за впрыск определенного количества топлива и этим достигается полное сгорание, повышение мощности и экономичность. В Европе дизельные легковые автомобили оснащаются системами впрыска топлива, так как расход топлива у них ниже, чем у двигателей с разделенными камерами сгорания (на 15-20%).

Эффективной системой повышения мощности двигателя является турбонаддув. Для создания наддува во всех режимах работы двигателя используется турбонагнетатель.

Ограничение по нормам токсичности отработанных газов (ОГ) и рост мощности обеспечили использование систем впрыска топлива с большим давлением. Ограничения содержания вредных веществ в ОГ обусловили постоянное совершенствование конструкции дизелей.

Тяжелые грузовые автомобили

Основным критерием здесь является экономичность, поэтому для грузовых автомобилей применяют дизельные двигатели с системой непосредственного впрыска топлива. Частота вращения коленчатого вала здесь достигает 3500 оборотов. К этим двигателям также применимы жесткие требования норм по отработанным газам, это говорит о контроле и высоких требованиям качества к существующей системе, а также к разработке новых.

Строительная спец/сельхозтехника

Самое широкое использование дизель получил именно здесь. Основными критериями здесь стали не только экономичность, но и надежность, простота и удобство в обслуживании. Мощности и шумности не придается такое значение, как например для легковых дизельных авто. На спец/сельхозтехнике используют дизели различной мощности. Чаще всего для таким машин применяется механическая система впрыска топлива, а также простая система воздушного охлаждения.

Схожесть двигателей тепловозов с корабельными двигателями говорит об их надежности и длительной эксплуатации. Они могут работать на топливе худшего качества. Подобные двигатели распространяются от большегрузных авто до средних судов.

От области применения судового дизеля зависят требования к нему. Для морских и спортивных катеров используют дизели высокой мощности (здесь применяют четырехтактные двигатели с частотой вращения коленчатого вала до 1500 об/мин, имеющие до 24 цилиндров). Двухтактные двигатели экономичны и применяются при длительной эксплуатации. Эти низкооборотные двигатели имеют наивысший КПД до 55%, и работают на мазуте что требует специальной подготовки на судне. Мазут необходимо нагревать (примерно до 160 С) — тогда вязкость мазута уменьшается и его можно использовать для работы фильтров и насосов.

На судах среднего размера используют дизельные двигатели, которые изначально были созданы для большегрузных авто. В конечном итоге это двигатель, настроенный и отрегулированный в зависимости от характера его эксплуатации и не требующий дополнительных затрат на разработку.

Многотопливные дизели

Сегодня эти двигатели уже не актуальны, так как они не проходят контроль качество ОГ и не имеют необходимых характеристик (совершенности и мощности). Они были разработаны для специального применения для местностей с нерегулярной поставкой топлива и могли работать как на дизельном топливе, так и на бензине либо на других заменителях.

Сравнительные параметры

С помощью таблицы ниже, можно сравнить основные параметры дизельных и бензиновых двигателей.

Тип систем ы впрыска

Номинальная частота вращения коленвала (мин)

Технические характеристики популярных бензиновых двигателей

Несмотря на некоторые преимущества «дизелей», на многих грузовых и легковых авто устанавливаются именно бензиновые силовые агрегаты. Ниже рассмотрим основные варианты.

Двигатели на Уаз

Большинство двигателей на Уаз работает на бензиновом топливе. К основным моделям можно отнести:

  • ДВС 210.10 — бензиновый силовой агрегат объемом 2,445 л и номинальной мощностью в 91 л. с. Мотор способен разогнать автомобиль до 130 км/ч со средним расходом около 12.1 л. При этом максимальный момент вращения — 18,2 кгс*м.
  • УМЗ-4178.10 — бензиновый мотор. Устанавливался на машины Уаз 469.Также это популярный двигатель для Уаз Буханка. Пришел на замену версии «414». К особенностям стоит отнести чугунную головку блока цилиндров, увеличенный размер клапанов впуска и надежный коллектор впуска. Разработчики увеличили степень сжатия, что позволило увеличить мощность до 87 «лошадей». Объем агрегата — 2,445 л. Мотор имеет множество модификаций, отличающихся по мощности, типу сцепления, размеру клапанов и прочим параметрам.
  • УМЗ-4218.10 — не менее популярный бензиновый мотор объемом 2,89 л. Здесь вместо асбестового шнура предусмотрен сальник, а на задней цапфе коленчатого вала внесены правки в фиксацию маховика. Размер поршней был увеличен до 10 см, что привело к увеличению момента вращения и мощности. Модификации этого мотора устанавливались на Уаз 3151, 3153, Симбир, Хантер и других.
  • ЗМЗ-409. Силовой агрегат изготовлен на основе 406-го мотора, имеет коленчатый вал с большим ходом, но шатуны остались прежними. Имеет шесть модификаций. К примеру, ЗМЗ 40904.10 и 40905.10 — двигатели Уаз Патриот, Пикап, Карго и других моделей. Версия 4091.10 применяется на буханках Уаз, а 4092.10 на Волге.
  • ЗМЗ 410.10 — бензиновый силовой агрегат на 2,89 л и 84 «лошади». Отличается гильзованным блоком и цилиндрами, увеличенными до 10 см. Эта особенность позволила добиться и повышения объема самого мотора. Мотор имеет более десяти модификаций, которые устанавливались н старых машинах Уаз весом до 3,5 т.
Читать еще:  1 куб это сколько объем двигателя

Для примера приведем пример двигателя для Уаз — ЗМЗ 409, который производится с 1996 года до наших дней. Базовые параметры:

  • число цилиндров / клапанов — 4;
  • ход поршня — 94;
  • объем мотора — 2,693 л;
  • диаметр цилиндра — 95,5 мм;
  • мощность — 112-143 л. с;
  • момент вращения — 210-230 Н*м;
  • вес — 190 кг;
  • расход — 11,5 л;
  • ресурс — 150 000 км.

Двигатели на Газ

За время работы Горьковский автомобильный завод ставил на свои машины многие двигатели отечественного производств и полученные из-за границы. К наиболее популярным моторам стоит отнести:

  • EvoTech 2.7 — создан на базе УМЗ 4216, имеет увеличенный момент вращения и ресурс до 400 000 км. Разработчикам удалось уменьшить расход масла, снизить топливную «прожорливость» на 10% и добиться соответствия экологическим требованиям Евро 4 и 5.
  • ЗМЗ 405 — бензиновый мотор, который по заказу устанавливается на машинах Газель-Бизнес и Соболь-бизнес. В целом, силовой агрегат предназначен для микроавтобусов и грузовых Газелей массой до 3,5 тонн. Он работает в паре с микропроцессорной системой, которая управляет основными параметрами силового агрегата, а именно впуском воздуха, зажиганием и подачей горючего. Такой контроль улучшает параметр экономичности и снижает объем вредных выбросов. Рабочий объем мотора — 2,464 л, а мощность — 133,3 «лошади».
  • ЗМЗ 402 — двигатель, который серийно выпускался для «Газели» и «Соболя» в модификациях 4025.10 и 4026.10. Имеет объем в 2,445 л и мощность в 100 лошадиных сил.
  • УМЗ 4216 — еще один агрегат на бензине, который устанавливается на всех небольших грузовых автомобилях и микроавтобусах, сходящих с конвейера Газ. Он соответствует стандарту Евро 4, имеет максимальным момент вращения на небольших оборотах, прост в обслуживании и ремонте. По сути, это первый мотор, на который распространяется гарантия при монтаже ГБО.

Сегодня многие предпочитают купить Газ с двигателем УМЗ 4216, поэтому отдельно остановимся на технических характеристиках этого агрегата:

  • число цилиндров / клапанов — 4 / 8;
  • ход поршня — 92;
  • объем мотора — 2,89 л;
  • диаметр цилиндра — 100 мм;
  • мощность — 106,8 л. с;
  • момент вращения — 235,7 Н*м;
  • вес — 170 кг;
  • расход — 15 л;
  • ресурс — 250 000 км.

Силовые установки для Ваз

На машинах Ваз устанавливались, как правило, бензиновые силовые агрегаты. Они производились в разных объемах от 1.2 л и выше.

К примеру, одними из самых популярных считаются двигатели Ваз 2106— на 1.6 л (74 л. с), 1.5 л (71 л. с), 1.3 л (64 л. с.) и 1.5 л (75 л. с). Наиболее востребованным стал 1.6-литровый силовой агрегат с 8 клапанами, представленный еще в 1976 году.

Также к классической серии относятся и другие модели:

  • 2101 — 1.2-литровый мотор, представленный в 1970-м, устанавливался на авто 2105, 2106, 21011 и 2103;
  • 2105 — 1.3-литровый силовой агрегат, впервые представленный в 1979-м вместе с самой «пятеркой», отличается наличием ременного привода, имеет мощность от 64 до 69 «лошадей»;
  • 21011 — еще один 1.3-литровый агрегат 1974 года выпуска, является модернизированной версией, имеет мощность в 69 «лошадей», устанавливался на «копейках», «пятерках», «тройках» и «шестерках»;
  • 2103 — мотор на 1.5 л с 8-ю клапанами, представленный в 1972-м, устанавливался на 2105, 2106, 21011, 2101.

Двигатель Ваз 2110— 1.5-литровый агрегат с 8 клапанами, представленный в 1994-м. Является адаптированной версией мотора 21083. Имеет мощность в 73 «лошади», четыре цилиндра по два клапана на каждый.
Сегодня выпускаются обновленные двигатели Ваз на 1.4, 1.6 и 1.8 л. Для примера рассмотрим 1.6-литровый агрегат с 8 клапанами Ваз 21116. Характеристики:

  • число цилиндров / клапанов — 4 / 8;
  • ход поршня — 75,6;
  • объем мотора — 1,6 л;
  • диаметр цилиндра — 82 мм;
  • мощность — 87 л. с;
  • момент вращения — 140 Н*м;
  • вес — 112 кг;
  • расход — 7,2 л;
  • ресурс — 200 000 км.

Моторы на Урал

В основном двигатели на Урал были дизельными, но и здесь имеются некоторые исключения. К основному представителю можно отнести Зил 375. Это бензиновый силовой агрегат на 7 л и мощностью в 180 «лошадей». Главным недостатком мотора считался повышенный расход топлива. Сам двигатель устанавливался на Урал 375 Д и другие модификации. На остальных грузовиках Урал, как правило, ставятся дизельные моторы ЯМЗ 236, 536, 238 и другие.
Характеристики:

  • число цилиндров / клапанов — 8 / 16;
  • ход поршня — 95;
  • объем мотора — 7 л;
  • диаметр цилиндра — 108 мм;
  • мощность — 132 л. с;
  • момент вращения — 470 Н*м;
  • вес — 440 кг;
  • расход — 48 л;
  • ресурс — 150 000 км.
Читать еще:  Что такое в двигателе фгос

Данные по описанным двигателям сводим в таблицу:

ХарактеристикиЗМЗ 409 на УазУМЗ 4216 на ГазВаз 2116Урал 375
Число цилиндров / клапанов на цилиндр44 / 84 / 88 / 16
Ход поршня, мм949275,695
Объем двигателя, л2,6932,891,67
Диаметр цилиндра, мм95,510082108
Мощность , л. с.112-143106,887132
Крутящий момент, Н*м210-230235,7140470
Вес, кг190170112440
Расход бензина, л/100 км11,5157248
Ресурс, км150000250000200000150000

Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных моторов

По показателям экономичности первенство дизеля неоспоримо, поэтому львиная доля среднетоннажных грузовиков и мощных тягачей для автопоездов комплектуется дизельными моторами.
Легкие грузовики с бензиновым мотором мощностью в 100 – 150 лошадиных сил находят применение на внутригородских и внутриобластных маршрутах.

При наличии небольших габаритов и грузоподъемности такой грузовик не нуждается в большом крутящем моменте для того, чтобы тронуться с места с грузом. Важными моментами становятся облегченный запуск двигателя в морозы и маневренность машины. Не нужен длительный прогрев двигателя, что влияет на скорость доставки при многочисленных разгрузках товара.
Теоретически оба двигателя внутреннего сгорания построены на едином принципе и используют одинаковые рабочие циклы:

  • впрыск топлива (прямой или распределенный);
  • сжатие (топливо-воздушной смеси или воздуха);
  • воспламенение горючего и отработка поршней;
  • удаление отработанных газов.

Для дизеля не нужно пропорционально вводить в цилиндры воздушно-топливную смесь, при этом необходима высокая степень сжатия воздуха для самостоятельного воспламенения топлива (без свечей зажигания).
Высокое давление в цилиндрах потребовало увеличения механической прочности всех деталей мотора (блока цилиндров, поршней, клапанов), поэтому дизель гораздо тяжелее бензинового двигателя и не может работать на высоких оборотах.

Традиционно считается, что дизели сложнее в производстве и ремонте. Действительно, прецизионной точности сборки требуют дизельные форсунки и топливный насос высокого давления, нагнетающий в мотор солярку с давлением до 20 атмосфер. Чтобы набрать соизмеримые с дизельными двигателями мощность и крутящий момент, конструкторам бензиновых моторов приходится применять множество новых технологий. К ним относятся дорогие легкие сплавы для цилиндров, электронные регулировки фаз газораспределения.

В результате более легкий бензиновый мотор стоит гораздо дороже дизеля. Для ремонта сложной конструкции нужна высокая квалификация автомехаников и дорогие запчасти.

Основными эксплуатационными преимуществами дизеля становятся:

  1. Экономичность. Стандартное дизельное топливо (солярка) в Украине стоит на 5-8% дешевле бензина (А92-95). Учитывая, что расход топлива у дизелей на 10 – 20% меньше, чем у бензиновых моторов, это важнейший показатель. При длинных рейсах в 1000 – 2000 км экономия получается внушительной. Улучшение экономических показателей снижает себестоимость грузоперевозок, увеличивает рентабельность грузовика. Владелец грузовика, который при выборе цен ориентируется на рекомендуемые транспортно-информационным сервисом « Transportica » расценки, имеет большие шансы получить выгодные заказы, может снижать цену при переговорах с заказчиком.
  2. Безопасность дизельного топлива. Солярка не относится к легковоспламеняемым видам горючего, поэтому не бывает самовозгорания топливных газов. Выхлоп дизтоплива менее токсичен, содержит низкое количество углекислого газа.
  3. Большой крутящий момент. Этот показатель важен, чтобы груженный грузовик легко трогался с места и набирал оптимальную скорость без максимального расхода горючего. Хорошие показатели крутящего момента позволяют водителю вовремя подавать тяжелый грузовик под погрузку и разгрузку.
  4. Огромный ресурс силовой установки. Стандартный ресурс дизеля до капитального ремонта превышает 500 000 км. На импортные грузовики нередко устанавливаются дизели с гарантированным ресурсом в 1 млн. км.

Такие недостатки дизеля, как шумность, недостаточная динамика, украинские дальнобойщики не считают критичными. Действительно важными недостатками нужно признать сложность и высокую стоимость ремонта топливной системы (особенно – ТНВД). В приличную стоимость выльется и замена изношенных форсунок. К таким недостаткам дизельного мотора, как затрудненный запуск на морозе и необходимость длительного прогрева двигателя зимой, опытные водители давно привыкли.
Такое достоинство бензинового мотора, как динамика (быстрый разгон, достижение максимальных скоростей) дальнобойщики не считают важным преимуществом. Гораздо важнее более длинные межсервисные циклы между плановыми техническими обслуживаниями, низкие цены ремонта и запасных частей для работ с двигателем.

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов. Различие в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.

Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Основные разновидности

Основным параметром, который используется для классификации дизельных двигателей, выступает конструкция камеры сжигания. По этому параметру различают два основных типа рассматриваемых силовых установок, на которых используется

· разделенная камера сгорания. Подача горючего производится в специальную камеру, которая называется вихревой и размещается в головке блока, соединяясь с цилиндром при помощи канала. Наличие такого дополнительного элемента позволяет добиться увеличения уровня нагнетания, что положительно сказывается на способности смеси к самовоспламенению;

· неразделенная камера сгорания. Более простая, а потому надежная конструкция, при использовании которой топливо подается непосредственно в пространство над поршнем, которое и выступает камерой сгорания. Это позволяет заметно снизить расход топлива, что, наряду с надежностью механизма, стало ключевой причиной широко распространения именно такого типа дизельных двигателей.

Особенно популярными дизельные агрегаты с неразделенной камерой сгорания стали после появления ТНВД системы Common Rail. Ее использование позволяет обеспечить оптимальный уровень давления, количества и времени впрыскивания топлива для последующего сжигания. Таким образом, достигаются все основные преимущества двигателей с разделенной камерой сгорания без присущих им недостатков.

ГТД в качестве силового агрегата на автомобиль

Разобравшись с понятием ГТД в роли таможенного документа, теперь давайте посмотрим, что такое ГТД в качестве двигателя автомобиля. Сразу отметим, в этом случае ГТД буквально означает газотурбинный двигатель.

Среди различных типов двигателей автомобиля и агрегатов на другой технике, как правило, фигурирует поршневой мотор (дизель, бензин) или его модификации (например, роторно-поршневой двигатель Ванкеля). Сегодня такие агрегаты наиболее распространены и встречаются повсеместно. При этом многие забывают о газотурбинных двигателях (ГТД), особенно если речь заходит об автомобилях.

Результатом совместных усилий известного производителя Боинг и компании Kenworth стал грузовой тягач, который получил газотурбинный агрегат мощностью чуть более 170 л.с. Двигатель получился компактным и легким, при этом без особых усилий разгонял тяжелую машину. Однако в дальнейшем работы над проектом были свернуты.

Далее в 60-х появился Big Red Ford, который получил газовую турбину на 600 л.с. Затем был выпущен автобус с аналогичным мотором и еще ряд прототипов. Не так давно (в 2010 г.) немцы из Porsche представили концепт автомобиля с газовой турбиной. Согласно заявлениям производителя, разгон до «сотни» занимает всего 3.4 сек.

Как работает газотурбинный двигатель

Если не сильно вдаваться в подробности, ГТД состоит из большой камеры сгорания, куда нагнетается воздух под давлением. Давление воздуха создает компрессор. В указанную камеру сгорания также реализована подача горючего газа или жидкого топлива.

Далее топливо и воздух сгорают, происходит нагрев и высвобождается энергия, которая вращает турбину. От турбины часть энергии отдается компрессору для сжатия и подачи воздуха, а другая часть может отдаваться на электрогенератор, винт или же превращаться в реактивную струю.

Если сравнить ГТД и привычный поршневой ДВС, газотурбинные двигатели имеют ряд определенных преимуществ. Прежде всего, следует отметить плавную работу такого двигателя, его простую конструкцию, небольшой вес и размеры. При этом агрегат выдает большую мощность.

Затрагивая вопрос газовых турбин, еще стоит отметить то, что этот двигатель не нуждается в жидкостной системе охлаждения, также нет привычной системы зажигания, которая должна постоянно подавать искру для воспламенения топливно-воздушного заряда. При этом газотурбинные двигатели могут работать на дешевом горючем и т.д.

Что касается дальнейших перспектив, пока такой двигатель нельзя назвать массовым в автоиндустрии, однако попытки установить его на грузовой или легковой автомобиль все же предпринимаются. Энтузиасты даже устанавливали агрегаты данного типа на мотоциклы.

Другими словами, электромобили пока еще не способны заставить человечество полностью отказаться от ДВС, при этом сам двигатель внутреннего сгорания также не станет намного более производительным и экологичным, чем он есть сейчас. Получается, с учетом этих особенностей у ГТД также есть шансы в дальнейшем занять свою нишу в автомобилестроении рядом с водородными двигателями, агрегатами, которые работают на альтернативных источниках энергии и т.п.

Основные преимущества и недостатки капитального ремонта двигателя по сравнению с установкой контрактного мотора. На каком варианте лучше остановиться.

Номер двигателя в ПТС не совпадает, проблемы при постановке авто на учет. Как правильно делать и регистрировать замену мотора и номера ДВС. Полезные советы.

Контрактный бензиновый или дизельный двигатель: преимущества и недостатки по сравнению с капитальным ремонтом имеющегося двигателя. Как снизить риски.

Что означает понятие «свап двигателя». Для чего делается свап мотора, что нужно знать перед началом таких доработок, преимущества и недостатки свапа ДВС.

Как заменить двигатель автомобиля на более мощный мотор: своп двигателя и что нужно знать о такой замене. Регистрация нового двигателя после замены, нюансы.

Увеличение мощности атмосферного и турбированного двигателя. Глубокий или поверхностный тюнинг ДВС. Модификация впускной и выпускной системы. Прошивка ЭБУ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector