Двигатель из чего состоит

Содержание

Двигатель — сердце. Как много сегодня означает это слово. Без двигателя не работает ни одно устройство, двигатель дает жизнь любому агрегату. В данной статье рассмотрим, что такое двигатель, какие виды бывают, как работает двигатель автомобиля.

Основная задача любого двигателя – превратить топливо в движение. Одним из способов достичь такого можно с помощью сжигания топлива внутри мотора. Отсюда и название двигатель внутреннего сгорания.
Но, кроме ДВС следует различать и двигатель внешнего сгорания. Примером служит паровой двигатель теплохода, когда его топливо (дерево, уголь) сгорают за пределами мотора, генерируя пар, являющийся движущей силой. Двигатель внешнего сгорания не так эффективен как внутреннего.

На сегодняшний день широкого распространения получил двигатель внутреннего сгорания, которым укомплектованы все автомобили. Несмотря на то, что КПД ДВС не близко к отметке 100 %, лучшие ученые и инженеры трудятся над доведением до совершенства.

По видам двигателя делятся:

• Бензиновые: могут быть как карбюраторными так и инжекторными, используется система впрыска.

• Дизельные: работают на основе дизельного топлива, которое под давлением распыляется в камере сгорания топливной форсункой.

• Газовые: работают на основе сжиженного или сжатого газа, произведённого от переработки угля, торфа, дерева.
Итак, перейдем к начинке мотора.

• Основным механизмом является блок цилиндров, он же часть корпуса механизма. Блок состоит из различных каналов внутри себя, что служит для циркуляции охлаждающей жидкости, снижая температуру механизма, в народе называется рубашка охлаждения.

• Внутри блока цилиндров расположены поршни, их количество зависит от конкретного двигателя. На поршень одеваются в верхней части компрессионные кольца, а в нижней маслосъемные. Компрессионные кольца служат для создания герметичности при сжатии для воспламенения, а маслосъемные для забора смазывающей жидкости со стенки блока цилиндров и предотвращения попадания масла в камеру сгорания.

• Кривошипно-шатунный механизм: передает вращательный момент от поршня к коленвалу. Состоит из поршней, цилиндров, головок, поршневых пальцев, шатунов, картера, коленвала.

Алгоритм работы двигателя достаточно прост: топливо распыляется форсункой в камере сгорания, где перемешивается с воздухом и под воздействием искры образованная смесь воспламеняется.

Образованные газы толкают поршень вниз и вращательный момент передается коленвалу, который передает вращение трансмиссии. С помощью шестеренного механизма происходит движение колес.

Если сотворить бесперебойный цикл воспламенений горючей смеси за определенное количество времени, то получим примитивный двигатель.

Современные моторы основаны на четырехтактном цикле сгорания для превращения топлива в движение транспорта. Иногда такой такт называют в честь немецкого ученого Отто Николауса, сотворивший в 1867 году такт, состоящий из таких циклов: впуск, сжатие, горение, выведение продуктов сгорания.

Описание и предназначение систем:

• Система питания: дозирует образованную смесь воздуха и топлива и подает ее в камеры сгорания — цилиндры двигателя. В карбюраторном варианте состоит из карбюратора, воздушного фильтра, впускного трубоканала, фланца, топливного насоса с отстойником, бензобака, топливопровода.

• Система газораспределения: балансирует процессы впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов. Состоит из шестерен, кулачкового вала, пружины, толкателя, клапана.

• Система зажигания: предназначена для подачи тока на контакт свечи для воспламенения рабочей смеси.

• Система охлаждения: уберегает мотор от перегрева, путем циркуляции и охлаждения жидкости.

• Система смазки: подает смазывающую жидкость к трущимся деталям, с целью минимизации трения и износа.

В данной статье рассмотрены понятие двигателя, его виды, описание и назначение отдельных систем, такт и его циклы.

Многие инженеры работают на тем, чтобы минимизировать рабочий объем мотора и существенно увеличить мощность, сократив потребление топлива. Новинки автопрома в очередной раз подтверждают рациональность конструкторских разработок.

Устройство двигателя автомобиля в теории

Устройство ДВС всегда уместно рассматривать на примере работы одного цилиндра. Хотя чаще всего легковые автомобили имеют 4, 6, 8 цилиндров. В любом случае, главная деталь мотора – это цилиндр. В нем располагается поршень, который может двигаться вверх-вниз. При этом существуют 2 границы его передвижения – верхняя и нижняя. Профессионалы их называют ВМТ и НМТ (верхняя и нижняя мертвые точки).

Сам поршень соединен с шатуном, а шатун – с коленчатым валом. При движении поршня вверх-вниз шатун передает нагрузку на коленчатый вал, и тот вращается. Нагрузки от вала передаются на колеса, в результате чего автомобиль начинает движение.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой этого сложного механизма. Делается это с помощью бензина, дизельного топлива или газа. Капля топлива, воспламеняющаяся в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение. Затем поршень по инерции возвращается в верхнюю границу, где снова происходит взрыв бензина и такой цикл повторяется постоянно, пока водитель не заглушит мотор.

Так выглядит устройство двигателя автомобиля. Однако это лишь теория. Давайте рассмотрим более детально циклы работы мотора.

Схема

Ниже на рисунке показана типичная схема устройства двигателя автомобиля (одного цилиндра).

На этой схеме четко показаны основные элементы:

A – Распределительный вал.

B – Крышка клапанов.

C – Выпускной клапан, через который отводятся газы из камеры сгорания.

D – Выхлопное отверстие.

E – Головка цилиндра.

F – Полость для охлаждающей жидкости. Чаще всего там находится антифриз, который охлаждает нагревающийся корпус мотора.

G – Блок мотора.

H – Маслосборник.

I – Поддон, куда стекает все масло.

J – Свеча зажигания, образующая искру для поджога топливной смеси.

K – Впускной клапан, через который в камеру сгорания попадает топливная смесь.

L – Впускное отверстие.

M – Поршень, который движется вверх-вниз.

N – Шатун, соединенный с поршнем. Это основной элемент, который передает усилие на коленчатый вал и трансформирует линейное движение (вверх-вниз) во вращательное.

O – Подшипник шатуна.

P – Коленчатый вал. Он вращается за счет движения поршня.

Также стоит выделить такой элемент, как поршневые кольца (их еще называют маслосъемными кольцами). Их нет на рисунке, однако они являются важной составляющей системы двигателя автомобиля. Данные кольца огибают поршень и создают максимальное уплотнение между стенками цилиндра и поршня. Они предотвращают попадание топлива в масляный поддон и масла в камеру сгорания. Большинство старых двигателей автомобилей ВАЗ и даже моторы европейских производителей имеют изношенные кольца, которые не создают эффективное уплотнение между поршнем и цилиндром, из-за чего масло может попадать в камеру сгорания. В такой ситуации будет наблюдаться повышенный расход бензина и «жор» масла.

Это основные элементы конструкции, которые имеют место во всех двигателях внутреннего сгорания. На самом деле элементов намного больше, но тонкостей мы касаться не будем.

Как работает двигатель?

Начнем с начального положения поршня – он находится вверху. В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. При этом всего лишь небольшая капля бензина поступает в емкость цилиндра. Это первый такт работы.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки, при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, в результате чего топливная смесь сжимается, так как ей в закрытой камере некуда деваться. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе деталь достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени, пока водитель не заглушит двигатель.

В результате взрыва бензина поршень движется вниз и толкает коленчатый вал. Тот раскручивается и передает нагрузки на колеса автомобиля. Именно так и выглядит устройство двигателя автомобиля.

История разработки автомобильного двигателя

В переводе с оригинального латинского языка двигатель или мотор означает «приводящий в движение». Сегодня двигателем называют определенное устройство, предназначенное для преобразования одного из видов энергии в механическую. Самыми популярными сегодня считаются двигатели внутреннего сгорания, типы которых бывают разными. Первый такой мотор появился в 1801 году, когда Филипп Лебон из Франции запатентовал мотор, который функционировал на светильном газе. После этого свои разработки представили Август Отто и Жан Этьен Ленуар. Известно, что Август Отто первым запатентовал 4-тактный двигатель. До нашего времени строение двигателя практически не изменилось.

В 1872 году состоялся дебют американского двигателя, который работал на керосине. Однако данную попытку трудно было назвать удачной, поскольку керосин не мог нормально взрываться в цилиндрах. Уже через 10 лет Готлиб Даймлер презентовал свой вариант двигателя, который работал на бензине, причем работал довольно неплохо.

Рассмотрим современные типы двигателей автомобиля и разберемся, к какому из них принадлежит ваша машина.

Работа и конструкция двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца. В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным. В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни.

1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора. Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата. Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.

2. Поршень, являющийся пустотелым стаканом из металла. На его верхней части расположены «канавки» для поршневых колец.

3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные. Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха. Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.

4. Кривошипно-шатунный механизм. Отвечает за передачу возвратно-поступательной энергии поршневого движения на коленчатый вал двигателя.

Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается. Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

Именно так работает двигатель автомобиля. Теперь вас не смогут обмануть недобросовестные специалисты, которые возьмутся за ремонт силового агрегата вашей машины.

P.S. Советуем обратить внимание на статью о том, как выполнять мойку двигателя своими руками – .

Общее устройство и принцип работы легкового автомобиля по структурной схеме

Состав и принцип работы современных легковых автомобилей, передне-приводных, заднеприводных и полноприводных в общем одинаковы.

Общее устройство автомобиля

Структурная схема заднеприводного автомобиля показана на рис. 6.1.1.

В состав автомобиля входят:

  • двигатель 1;
  • силовая передача или трансмиссия, в состав которой входят: сцепление 5, коробка передач 7, карданная передача 8, главная передача и дифференциал 11, полуоси 10;

Рис. 6.1.1. Структурная схема заднеприводного автомобиля: 1 — двигатель; 2 — педаль подачи топлива; 3 — генератор; 4 — педаль сцепления; 5 — сцепление; 6 — рычаг переключения передач; 7 — коробка переключения передач; 8 — карданная передача; 9 — колесо; 10 — полуоси; 11 — главная передача и дифференциал; 12 — стояночный (ручной) тормоз; 13 — основная тормозная система; 14 — стартер; 15 — электропитание от аккумулятора; 16 — подвеска; 17 — рулевое управление; 18 — гидромагистраль

  • ходовая часть, в которую входят: передняя и задняя подвески 16, колеса и шины 9;
  • механизмы управления, состоящие из рулевого управления 17, основной 13 и стояночной 12 тормозной системы;
  • электрооборудование, в состав которого входят источники электрического тока (аккумулятор и генератор), электрические потребители (система зажигания, система пуска, приборы освещения и сигнализации, контрольно-измерительные приборы, системы обогрева и вентиляции, стеклоочиститель, стеклоомыватель и др.);
  • несущий кузов.

У переднеприводных автомобилей нет карданной передачи и надкарданного короба в кузове, поэтому салон становится просторней и комфортабельней, а масса автомобиля меньше.

Двигатель 1 (рис. 6.1.1) — машина, преобразующая какой-либо вид энергии (бензин, газ, дизельное топливо, заряд электричества) в энергию вращения коленчатого двигателя.

На большинстве современных автомобилей установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу вращения коленчатого вала (рис. 6.1.2).

Литраж — единица измерения объема двигателя равная произведению площади поршня на длину его хода и число цилиндров. Литраж характеризует мощность и размеры двигателя, выражается в литрах или кубических сантиметрах.

Для изменения количества топливной смеси, подаваемой в цилиндр (для изменения мощности двигателя), служит педаль подачи топлива (педаль газа) 2.

Рис. 6.1.2. Внешний вид современного двигателя: 1 — крышка клапанной коробки; 2 — пробка горловины для заливки масла в двигатель; 3 — головка блока цилиндров; 4 — шкивы; 5 -приводной ремень; 6 — генератор; 7 — картер; 8 — поддон; 9 — выпускной коллектор

На коленчатом валу установлен маховик с зубчатым венцом, который является ведущим диском сцепления 5.

Сцепление 5 осуществляет постоянную механическую связь между двигателем и коробкой передач и предназначено для кратковременного ее отключения на время, необходимое для включения или переключения передачи.

Сцепление (рис. 6.1.3) представляет собой две фрикционные муфты 1 и 3, прижатые друг к другу пружиной 4. Ведущий диск 1 механически связан с коленчатым валом двигателя, ведомый диск 3 — с ведущим валом коробки передач 14.

Включение и выключение сцепления осуществляется водителем с помощью педали 8 (когда педаль нажата, сцепление выключено). При нажатии на педаль диски сцепления 1 и 3 расходятся, ведущий диск 1, связанный с двигателем 13, вращается, но это вращение на ведомый диск 3 не передается (сцепление выключено). Выключать сцепление нужно на период включения или переключения передач для безударного соединения шестерен в коробке передач.

При плавном отпускании педали происходит плавное сцепление ведущего и ведомого дисков. При этом за счет проскальзывания ведущий диск плавно навязывает вращение ведомому диску. Тот начинает вращаться, передавая крутящий момент на первичный вал коробки передач 14. Таким образом автомобиль может начать плавное движение с места или же продолжит движение на новой передаче.

Коробка переключения передач служит для изменения по величине и на-правлению крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес во время стоянки автомобиля.

Коробка передач может быть механической (с ручным переключением передач) или автоматической (гидротрансформатор, роботизированная или вариаторная коробка).

Рис. 6.1.3. Схема сцепления: 1 — маховик; 2 — ведомый диск сцепления; 3 — нажимной диск; 4 — пружина; 5 — отжимные рычаги; 6 — выжимной подшипник; 7 — вилка выключения сцепления; 8 — педаль сцепления; 9 — главный цилиндр сцепления; 10 — гидравлическая жидкость; 11 — трубопровод; 12 — рабочий цилиндр сцепления; 13 —двигатель; 14 — ведущий вал коробки передач; 15 — коробка передач

Механическая коробка переключения передач (рис. 6.1.4) представляет собой редуктор со ступенчато изменяемым коэффициентом передач.

В его составе:

  • картер 12, в котором размещено масло 13 для смазки трущихся деталей;
  • первичный вал 2, связанный с ведомым диском сцепления 1
  • шестерня первичного вала 3, которая связана постоянно с шестерней промежуточного вала;
  • промежуточный вал 4 с набором шестерен разного диаметра;
  • вторичный вал 9 с набором шестерен, которые способны перемещаться с помощью вилки переключения передач 6;
  • механизм переключения передач 8 с рычагом переключения 7;
  • синхронизаторы — устройства, обеспечивающие выравнивание скоростей вращения шестерен во время переключения передач.

Водитель переключает передачи с помощью рычага переключения 7. Поскольку в коробке передач современного автомобиля имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные их пары (при включении любой передачи), водитель изменяет и общее передаточное число (коэффициент передачи). Чем ниже передача, тем ниже скорость движения автомобиля, но больший крутящий момент и наоборот.

При работающем двигателе перед включением или переключением передач в механической коробке для безударного переключения шестерен нужно выжимать педаль сцепления (выключать сцепление).

Рис. 6.1.4. Механическая коробка переключения передач: 1 — сцепление; 2 — первичный вал; 3 — ведущая шестерня; 4 — промежуточный вал; 5 — шестерня вторичного вала; 6 — вилка переключения передач; 7 — рычаг переключения передач; 8 — переключающее устройство; 9 — вторичный вал; 10 — крестовина; 11 — карданная передача; 12 — картер; 13 — масло для коробки передач

Наиболее распространенные схемы переключения передач в легковых автомобилях приведены на рис. 6.1.5.

Рис. 6.1.5. Наиболее распространенные схемы переключения передач в легковых автомобилях — 1 и 2, 3 и 4 — пользование рычагом переключения передач

В автоматическую коробку переключения передач (рис. 6.1.6) входят:

  • гидротрансформатор (2, 5, 4, 5, 9), который непосредственно присоединен к двигателю, заполнен гидравлической жидкостью 10. Жидкость является средой для передачи крутящего момента от двигателя к механической коробке передач. Принцип работы таков: с увеличением оборотов двигателя увеличиваются обороты вала 2 с лопастями 3, которые вызывают вращение гидравлической жидкости 10. Вращающаяся жидкость начинает давить на лопасти вторичного вала 4 и вызывает вращение вторичного вала. Гидротрансформатор по сути своей работы исполняет роль сцепления;
  • механическая коробка передач 7 получает вращение от гидротрансформатора, переключение передач в ней осуществляется сервоприводами по командам блока управления 6.

Рис. 6.1.6. Автоматическая коробка переключения передач: 1 —двигатель; 2 — первичный вал; 3 — лопасти первичного вала; 4 — лопасти вторичного вала: 5 — вторичный вал; 6 — блок управления коробкой-автомат; 7 — механическая коробка переключения передач; 8 — выходной вал

Для управления автоматической, роботизированной или вариаторной коробкой передач служит селектор переключения передач (рис. 6.1.7).

Рис. 6.1.7. Типовые схемы селекторов автоматических коробок переключения передач:

Р — парковка, механически блокирует коробку передач; R — задний ход, включать следует только после полной остановки автомобиля; N — нейтраль, в этом положении можно запускать двигатель; D — драйв, движение вперед; S (D3) — диапазон пониженных передач, включается на дорогах с небольшими подъемами. Торможение двигателем более эффективное, чем в положении D; L (D2) — второй диапазон пониженных передач. Включается на тяжелых участках дорог. Торможение двигателем еще более эффективное

Карданная передача (в задне- и полноприводном автомобиле) позволяет передавать крутящий момент от коробки передач на задний мост (главную передачу) в условиях движения автомобиля по неровной дороге (рис. 6.1.8).

Рис. 6.1.8. Карданная передача: 1 — передний вал; 2 — крестовина; 3 — опора; 4 — карданный вал; 5 — задний вал

Главная передача 5 служит для увеличения крутящего момента и передачи его под прямым углом на полуоси 6 автомобиля (рис. 6.1.9).

Дифференциал обеспечивает вращение ведущих колес с различными скоростями при повороте автомобиля и движении колес по неровной дороге.

Полуоси 6 передают крутящий момент ведущим колесам 7.

Ходовая часть обеспечивает движение и плавность хода. Она включает в себя подрамник, как правило, совмещенный с кузовом автомобиля, к которому посредством передней и задней подвесок крепятся элементы передней и задней осей со ступицами и колесами 7.

Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и пр. Защитой от мед-ленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.

Рис. 6.1.9. Заднеприводный автомобиль: 1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — главная передача; 6 — полуось; 7 — колесо; 8 — рессорная подвеска; 9 — пружинная подвеска; 10 — рулевое управление

Подвеска (рис. 6.1.10) предназначена для смягчения и гашения колебаний, передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля. Подвеска может быть зависимой и независимой.

Зависимая подвеска (рис. 6.1.10), когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес второе наклоняется на тот же угол. Независимая подвеска, когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на неровность дороги одно из колес может менять свое положение, положение второго колеса не изменяется.

Рис. 6.1.10. Схема работы зависимой (а) и независимой (б) подвески колес автомобиля

Упругий элемент подвески (пружина или рессора) служит для смягчения ударов и колебаний, передаваемых от дороги к кузову.

Рис. 6.1.11. Схема амортизатора:

1 — кузов автомобиля; 2 — шток; 3 — цилиндр; 4 — поршень с клапанами; 5 — рычаг; 6 — нижняя проушина; 7 —гидравлическая жидкость; 8 — верхняя проушина

Гасящий элемент подвески — амортизатор (рис. 6.1.11) — необходим для гашения колебаний кузова за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости 7 через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (гидравлический амортизатор). Также могут применяться газовые амортизаторы, в которых сопротивление возникает при сжатии газа. Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то ему и не дает возможности уйти стабилизатор поперечной устойчивости, который, прижавшись к земле одним концом, вторым прижимает другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо ко-леса на препятствие стержень стабилизатора закручивается и стремится вернуть это колесо на свое место.

Элементы двигателя автомобиля

  • Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в цилиндры, что обеспечивает лучшее сгорание.
  • Система воздушного охлаждения не дает двигателю нагреваться, обеспечивая циркуляцию воды вокруг цилиндров и через радиатор.
  • Топливная система подает топливо из бензобака и при помощи карбюратора смешивает его своздухом. Смесь затем поступает в цилиндры.
  • Распредвал обеспечивает открытие и закрытие клапанов. Скорость его вращения равна 1/2 скорости вращения коленвала.
  • Ремень ГРМ соединяет коленвал и распредвал, обеспечивая синхронность работы клапанов и поршней.
  • Поршневые кольца устанавливаются на поршень для предотвращения утечки топлива воздуха из камеры сгорания и расхода масла.
  • Система смазки доставляет масло ко всем необходимым элементам двигателя для снижения трения.
  • Масляный насос стыкуется с коленвалом и обеспечивает поступление масла из поддона картера.
  • Система снижения токсичности выхлопа при помощи компьютера и датчиков регулирует каталитический регулятор выхлопных газов, сжигающий неиспользованное топливо в выхлопной смеси.
  • Автомобильный аккумулятор обеспечивает электрический ток, необходимый для запуска двигателя. Заряжается от генератора.
  • Головка блока цилиндров соединяется с блоком цилиндров. Для повышения герметичности при сгорании между блоком и головкой находится прокладка.
  • Система зажигания создает электрический разряд, проходящий через распределитель зажигания, который затем посылает искру по проводам к свечам зажигания. На каждый цилиндр идет свой провод, заряд подается на свечи по очереди.
  • Выхлопная система удаляет выхлопные газы через выпускной коллектор и выхлопную трубу. Традиционно громкий звук выхлопа смягчает глушитель.

Блок цилиндров

«Голый» блок цилиндров. Материал — алюминиевый сплав с добавлением кремния и локально упроченными стенками цилиндров. У современного автомобиля блок цилиндров представляет собой единую деталь с картером двигателя.Старинный двигатель с отдельным от картера блоком цилиндров.Цельнолитой чугунный блок американского двигателя конфигурации V8.Блок цилиндров с впрессованными в него «мокрыми» гильзами, имеющими нижнюю фиксацию.Разобранный блок двигателя производства Porsche с «мокрыми» гильзами.Алюминиевый блок двигателя Rover V8 с установленными в него чугунными мокрыми гильзами с верхней фиксацией.

Блок цили́ндров — основная деталь кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двух- и более цилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания. Является цельнолитой деталью, объединяющей собой цилиндры двигателя. Отливается как правило из чугуна, реже — литейных алюминиевых или магниевых сплавов. На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала. К верхней части блока крепится головка блока цилиндров, нижняя часть образует верхнюю часть картера. Таким образом, блок цилиндров является основной корпусной деталью двигателя, к которой так или иначе крепятся остальные его агрегаты и узлы. Картер сцепления на некоторых двигателях идёт в комплекте и обрабатывается совместно, и в таком случае (как и крышки коренных подшипников) не должен обезличиваться при ремонте.

Блок цилиндров используют в двигателях с жидкостным охлаждением, причём полости блока образуют рубашку охлаждения. В двигателях с воздушным охлаждением, изготовление цилиндров в одном блоке весовых преимуществ не даёт, и потому почти не применяется.

История

После появления поршневых двигателей, в целях улучшения равномерности вращения, массогабаритных показателей, увеличения КПД (искровые) и снижения вибрации, были созданы многоцилиндровые конструкции. На ранних двигателях, ввиду технологических трудностей, картер кривошипного механизма присоединялся на болтах, часто были отдельными цилиндры, рубашки охлаждения, водяные и масляные трубки.

По мере развития технологий литья и станочной обработки (то есть, уменьшения вероятности брака столь сложной детали) блок цилиндров объединил в себе верхнюю часть картера и все цилиндры. Это уменьшило количество деталей, их суммарный вес, и увеличило жёсткость (что позволяет, например, форсировать двигатели по наддуву). Сейчас такие названия как «блок двигателя», «блок цилиндров», «блок» можно услышать в сервисе или среди водителей, и все они относятся именно к этой единой детали. Блок-картером является деталь, объединяющую в себе блок и все стенки картера (часто это туннельный блок-картер), но и её обычно называют так же.

Однако трудности транспортного характера всё ещё вынуждают изготавливать крупноразмерные судовые двигатели с отдельным картером, отдельными цилиндрами, отдельными головками. Судовые дизели столь велики, что перевозятся по железной дороге частями и монтируются краном на месте. Из эксплуатационных соображений их блоки и картеры имеют многочисленные люки для обслуживания и проверки, и даже головки цилиндров могут иметь отъёмные клапаны с сёдлами.

Материал для изготовления блоков цилиндров и гильз

Смотря по выбранной литровой массе (кг/л рабочего объёма), необходимых эксплуатационных характеристик, назначения, преемственности и технологичности изготовления конструкции при проектировании выбирают один из вариантов компоновки (расположения цилиндров), а также материал блока цилиндров.

Цилиндры работают в условиях переменных давлений в надпоршневой полости. Их внутренние стенки соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскалёнными до температуры 1500—2500 °С. Средняя скорость скольжения поршневых колец по стенкам цилиндров автомобильных двигателей достигает 12—15 м/с, и более (гоночные). Поэтому материал, используемый для изготовления блока цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок — достаточной жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой стойкостью против других возможных видов износа (абразивного, коррозионного и некоторых разновидностей эрозии), уменьшающих срок службы цилиндров. Ко всему этому, материалы, применяемые для изготовления цилиндров, должны обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.

Если нет жёстких ограничений по массе (стационарный, судовой, тракторный двигатели) то материалом блока служит серый перлитный (реже ковкий) чугун. Если же требуется снижение массы (транспортные двигатели), то может быть оправдано применение лёгких алюминиевых или (реже) магниевых сплавов (для транспортных средств с рекуперацией энергии торможения, таких как гибридные автомобили, снижение массы меньше сказывается на расходе топлива). Наиболее важно максимальное облегчение блока цилиндров (и других деталей) для поршневых авиационных двигателей, тут экономически оправданы самые высоколегированные стали, лёгкие металлы, и композиты. При допустимой литровой массе 80-100 кг/л обычно применяют чугун.

Чугун

Преимуществами серого чугуна являются:

  • низкая цена;
  • высокая технологичность литья и мехобработки (стружка откалывается, высокие режимы резания);
  • стабильность свойств, включая термические, минимальное коробление;
  • высокие демпфирующие свойства материала;
  • повышенная жёсткость, малочувствительность к перегреву;
  • возможность заворачивать крепёж (болты) непосредственно в блок;
  • удобство ремонта трещин (запайка латунью, заварка, эпоксидный клей);
  • высокая твёрдость поверхностей, позволяющая небрежное обращение;
  • высокая износостойкость и антифрикционные свойства позволяют изготовливать цилиндры заодно, без вставных гильз;
  • упрощение обработки коренных постелей, так как крышки также чугунные;
  • применение стальных, а не составных алюминиевых штанг, в случае компоновки с нижним распредвалом.

Основным недостатком чугунов является большая масса (плотность выше в 2,7 раза), и меньшая теплопроводность. Литейные стали для отливки блоков не применяют, так как литейные свойства их хуже, а толщины стенок и вес определяются жёсткостью отливки, а не предельными прочностными характеристиками. К тому же демпфирование у сталей хуже.

В последние десятилетия для увеличения твёрдости цилиндры чугунных блоков (или только гильзы) подвергают лазерному отбеливанию: луч проходит поверхность по спирали, переплавляя серый чугун в белый в тонком слое. Белый чугун имеет высокую твёрдость, но ограниченная толщина и высокая твёрдость слоя затрудняет при ремонте операцию расточки.

В случае изготовления безгильзового блока, его клеймят в соответствие с диаметром расточки цилиндров. Обычно блоки разбивают по размерам через 0,01 мм. Это требуется для установки на заводе поршней соответствующего отклонения и гарантирует установленный инструкцией небольшой монтажный зазор поршень-цилиндр. Чаще всего клеймление буквой (A, B, C, D, E) можно встретить на нижней плоскости блока отечественных моторов. Конечно, после расточки это теряет смысл.

Алюминиевый сплав

Алюминиевые сплавы (кремнийсодержащие) значительно дороже, зато позволяют снизить массу двигателя. Жёсткость (и возможность форсировки) ограничены, особенно при использовании вставных гильз с нижним базированием (растягивают блок). Эти сплавы имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при изготовлении и эксплуатации блоков:

  • необходимость вставной или залитой гильзы из твёрдого материала;
  • установка шпилек во избежание срыва резьбы из блока;
  • большая аккуратность при ремонте, во избежание повреждения поверхностей;
  • чугунные крышки подшипников требуют большой жёсткости борштанг при расточке постелей;
  • точную затяжку крепежа (динамометр), во избежание деформаций и/или вырыва крепежа;
  • строгое применение некорродирующей охлаждающей жидкости.

В 1980-х годах начали применять запрессовку в алюминиевый блок тонкостенных «сухих» чугунные гильз, окружённых алюминием. Такие двигатели достаточно распространены. Но так как коэффициенты температурного расширения чугуна и алюминия не совпадают, это требует мер для предотвращения отрыва гильзы от блока при прогреве мотора и потенциально снижает его долговечность.

Алюминиевые блоки, кроме чугунных вставных гильз, могут быть хромированы, покрыты никасилом, алюсилом, или иметь вставные алюсиловые гильзы. Во всех этих случаях уменьшается масса, но ремонт затруднён.

На двигателе Chevrolet Vega 1971 года блок отливался из сплава с содержанием до 17 % кремния (фирменное название Silumal), но опыт оказался неудачным: любой задир на зеркале цилиндра был для него фатальным, из-за чего мотор оказался очень чувствителен к качеству смазочных материалов и перегреву, и часто полностью выходил из строя намного раньше заявленного срока из-за износа стенок цилиндра, восстановление которого вне заводских условий было невозможно. Это повлекло за собой скандал и миллионные убытки для компании GM. Усовершенствованная в 80-х — 90-х годах технология была применена европейскими фирмами Mercedes-Benz, BMW, Porsche, Audi.

Альтернативная технология Nicasil — никелевое покрытие на алюминиевых стенках цилиндров с напылением кристаллов карбида кремния, применялась ещё в 60-е — 70-е годы для двигателей дорогих спортивных автомобилей, в частности — используемых в Formula 1. Из современных двигателей такие блоки имели моторы М60 и М52 фирмы BMW, причём их продажи в некоторых странах сопровождались скандалом — «никасил» разрушался от реакции с некоторыми сортами топлива, содержащими повышенную концентрацию серы (что характерно, в частности, для некоторых регионов США и России). Главный же недостаток «никасила» — тонкое никелевое покрытие легко повреждается например при обрыве шатуна или прогаре поршня, и блок не подлежит восстановлению.

Сравнительно недавно немецкая фирма Kolbenschmidt разработала и технологию, при которой в обычный алюминиевый блок запрессовываются готовые алюминий-кремниевые гильзы, имеющие упрочненные стенки с повышенным (до 27 %) содержанием кремния (технология Locasil), — это позволяет снизить себестоимость и частично решает проблему ремонтопригодности. Все варианты, кроме последнего, не позволяют шлифовать блок.

Магниевый и другие

Блоки из магниевого сплава позволяют ещё больше снизить массу блока, чем применение алюминия. Наибольшая эффективность от этого достигается в мощных бензиновых моторах скоростных машин. Но магниевые литейные сплавы почти так же дороги, как и алюминиевые, сложнее технологически, а механические свойства магния несколько хуже. Это позволяет получить выигрыш в весе в основном на узкоспециализированных спортивных моторах. Некоторое исключение — двигатель «Запорожца» с картером из авиационного магниевого сплава МЛ-5 (и отдельными чугунными цилиндрами), бензопила «Дружба-4». Твёрдость и коррозионная стойкость магниевых сплавов обычно уступает сплавам с преобладанием алюминия. В магниевый блок нельзя даже напрямую вворачивать стальной крепёж — только через алюминиевые ввёртыши, либо используя алюминиевые же болты.

Блоки из лёгких сплавов эстетичнее, и производят впечатление высокой культуры производства. И алюминиевые, и магниевые блоки при использовании залитых гильз или твёрдого покрытия (алюсил, никасил) имеют почти равные с поршнем коэффициенты расширения, потому монтажный зазор поршня может быть меньше. При нагреве двигателя с алюминиевым блоком стальной шатун удлиняется меньше, поэтому степень сжатия несколько уменьшается относительно холодного мотора, что также выгодное отличие.

Американской фирмой Crosley выпускались двигатели CoBra (Copper Brazed = «пайка медным припоем») с блоком цилиндров из штампованного листового металла, соединённого пайкой медным припоем. Эти двигатели изначально использовались в качестве генераторных в авиации и на флоте, и в таких условиях имели приемлемый моторесурс, однако при применении на малолитражном легковом автомобиле оказались ненадёжны, ввиду чего были заменены на двигатели с обычным литым чугунным блоком.

Проводились эксперименты по созданию пластикового двигателя, с армированием арамидом.

На заре автомобилизма могли также использоваться бронзовые блоки цилиндров, что обусловлено высокой технологичностью этого сплава при литье.

Компоновка и характеристики блока цилиндров

Расположение цилиндров

V-образный перевёрнутый двигатель Юнкерса на стенде

Компоновка блока определена выбранным расположением цилиндров. Рядная компоновка технологически самая простая, даёт довольно тяжёлый блок, зато расточка его не представляет трудностей. Варианты коленвала — полноопорный и неполноопорный, установка на шарикоподшипниках или вкладышах. Блок может иметь проходы для жидкости между цилиндрами или (реже, на малоразмерных) не иметь их. В последнем случае экономятся размеры и масса. Рядное расположение цилиндров самое распространённое в крупных судовых дизелях, где удобство сборки и обслуживания важнее литровой массы.

V-образный двигатель имеет два варианта исполнения блока — со смещением левого и правого блоков между собой (рядом стоящие шатуны на шейке), либо без смещения (прицепной шатун, неравные степени сжатия на левом и правом блоках). Коренные подшипники также скольжения либо качения. Эти первые два варианта (рядный и V-образный) широко распространены в автомобилестроении. Среди прочих требований, для многоблочных бывает труднее удовлетворить условию полного уравновешивания двигателя для числа цилиндров менее 12, в то время как рядный 6-цилиндровый двигатель — полностью уравновешен. Блок «перевёрнутого» V-образного двигателя Юнкерса принципиально отличался мало, основные его различия в прикреплённых деталях (такие двигатели имели широкое распространение в поршневой авиации).

W-образный и звездообразный двигатели дают ещё более компактный блок и короткий вал, что снижает вес блока двигателя, но обладают меньшей жёсткостью, чем два первых варианта, и сложны в ремонте. Широко применялись до вытеснения газовыми турбинами в судах на воздушной подушке, катерах-охотниках (пограничных), винтовой авиации. Звездообразные до сих пор имеют применение на некоторых типах вертолётов. Для сохранения необходимого уровня надёжности требуют высокой культуры производства и трудоёмкого обслуживания/ремонта. Стоимость таких моторов довольно велика.

Во всех случаях размеры блока определяются тремя величинами — диаметром цилиндра, ходом поршня, и количеством цилиндров. Блок является сложной деталью, испытывающей знакопеременное сложное нагружение с термическими нагрузками, поэтому может быть рассчитан лишь приблизительно. После изготовления нового варианта блока цилиндров его подвергают длительным испытаниям на моторном стенде, для отыскания и устранения слабых мест конструкции, в том числе, используя тензодатчики. Блок цилиндров должен иметь достаточную (высокую) жёсткость, чтобы избежать недопустимой овализации цилиндров и задира поршней. Важна также жёсткость картера, обеспечивающая надёжную работу без задиров рамовых (коренных) подшипников, а также достаточный отпуск перед расточкой постелей, чтобы избежать их несоосности при возможном короблении блока.

Диаметр и количество цилиндров либо определяются заказчиком (преемственность конструкции, форсировка и доводка), либо вычисляются по результатам теплового расчёта, и уточняются в процессе доводки. Обычно при моторных испытаниях выявляются и устраняются слабые места блока цилиндров. Для увеличения жёсткости блока цилиндров в сборе с картером, ось разъёма картера выполняют ниже оси вала; в некоторых случаях применяют рамную конструкцию подшипников даже на автомобильных моторах (Mitsubishi Mini Cab, мотор 0.8L).

Наиболее чисто и точно обрабатывают следующие поверхности блока: постели коренных подшипников, отверстие под распредвал (или втулки распредвала), посадочные поверхности гильз (при их наличии), поверхность цилиндров, плоскость или плоскости сопряжения с головками блока. Чистота и ровность этих поверхностей имеет большое значение при сборке, даже небольшой приставший кусочек прокладки (ржавчина, вмятина, трещина) может привести к прорыву в этом месте масла, тосола или газов, испортив долгий труд моториста. Поэтому плоскости осматривают и зачищают особенно тщательно, а постели и втулки проверяют нутромером на размер и некруглость (при затянутых бугелях). При повреждении плоскостей их чаще всего требуется шлифовать, причём при сборке понадобится учесть изменение размера (например, увеличение выступания поршня) и принять нужные меры (например, подрезать поршни).

Тип охлаждения

Основные варианты — водяное и воздушное охлаждение. Масляное применяется для некоторых двигателей специальной конструкции с повышенным КПД, работающих на растительных маслах. Водяное охлаждение (антифриз) применяется чаще всего, позволяя большую свободу в месте расположения выхода горячего воздуха (включая использование его для отопления салона в зимнее время). Транспортные двигатели на машинах, движущихся с большой скоростью, легко рассеивают тепло в радиаторе, используя набегающий поток воздуха. Поскольку с увеличением отдаваемой двигателем мощности растёт и скорость обдува радиатора, характеристики эти согласованы.

Воздушное охлаждение требует оребрения цилиндров, которые в таких двигателях почти всегда выполняются отдельными. Преимуществом является механическая простота и снижение массы, быстрый выход двигателя на рабочий тепловой режим. Однако усложняется задача поддержания оптимального теплового режима в широком интервале нагрузок и температуры поступающего воздуха. Кроме того, такой двигатель более шумен («звонок»), так как шум сгорания сквозь тонкие стенки гильзы передаёт вибрации на высокие рёбра охлаждения. Поэтому такой вариант охлаждения в автомобилях уже не популярен, но встречается в стационарных двигателях, культиваторах, газонокосилках, тракторах и мотоциклах; имел широчайшее применение в авиационных поршневых двигателях.

При водяном охлаждении блок может иметь вставные гильзы либо изготовлен заодно, т.е. отверстия расточены в самой отливке блока. Первый вариант чаще у малоразмерных, особенно рядных блоков. Водяные каналы могут идти последовательно от цилиндра к цилиндру (малоразмерные либо устаревшие модели), либо параллельно. В последнем случае распределение воды обеспечивается каналами в головке (головках) блока цилиндров.

Современные блоки имеют небольшую высоту рубашки охлаждения, 50-60% длины гильзы, в отличие от старых конструкций. Это уменьшает объём жидкости (ускоряет прогрев), и вполне достаточно для поддержания теплового режима цилиндра (так как теплоотдача в нижней части гильзы сравнительно невелика).

Тип смазки

Выбранный тип смазки — разбрызгиванием, центральная или индивидуальная под давлением, — определяет расположение масляных отверстий, сверлений в постелях и коленчатом валу. Индивидуальная под давлением (с подводом масла к каждой постели) наиболее распространена, центральная до сих пор применяется на устаревших дизелях (УТД-20, 7Д6, 7Д12).

Наличие съёмных гильз

Имеет свои плюсы и минусы. При этом всегда ускоряется ремонт, так как расточка заменяется на простую замену гильзы, нет необходимости в ремонтных размерах, меньше отклонения толщины цилиндра при изготовлении, упрощается отливка блока, есть возможность применить более качественный чугун в гильзах, чем в блоке из серого чугуна. Некоторые двигатели без гильз имеют вставку из качественного чугуна в верхней части цилиндра, как более дешёвое решение проблемы ресурса.

Однако, установка гильз удорожает и отчасти снижает надёжность (пропуск жидкости по нижнему уплотнению). Кроме того, такой блок всегда тяжелее, так как гильза работает на сжатие, а блок растягивается (более длинное силовое замыкание). При базировании гильзы сверху утяжеление уменьшается. Увеличивается и объём механической обработки. Иностранные дизели среднего размера чаще всего имеют базирование гильзы посередине, чтобы соответственно сократить высоту рубашки охлаждения и уменьшить утяжеление против варианта с нижним базированием. Съёмные гильзы имеют обычно от 2 до 3 уплотнительных колец, причём в иностранной практике нижнее кольцо часто является страховочным, и перед ним имеется сверление для выхода антифриза наружу. Если из сверления начинается течь — значит, верхние кольца потеряли упругость (перегрев), и двигателю нужен ремонт. Эта конструкция исключает попадание антифриза в масло с вероятным задиром коленвала, и потому очень удачна.

Неисправности блока цилиндров

При нормальной эксплуатации наблюдается постепенный износ поверхности цилиндров. Если блок цилиндров не имеет сменных гильз, то по достижении предельного размера его растачивают до следующего ремонтного размера, с установкой соответствующей поршневой. Можно на определённое время отодвинуть расточку установкой колец следующего ремонта с их подгонкой, но возможно, придётся смириться со стуком холодных поршней, и несколько повышенным расходом масла. Если же блок имеет сменные гильзы, то они подлежат замене с кольцами и (обычно) с поршнями.

Важное: при установке колец в не расточенный блок нужно выставлять зазор в замке не в верхней части, где износ больше, а в нижней. Проверять в неизношенном верхнем пояске необходимости нет, так как кольца его не достигают. Всё же полезно очистить этот поясок от нагара «нулёвкой» для облегчения монтажа колец.

Все остальные неисправности блока цилиндров вызваны неправильной эксплуатацией, либо заводским браком. При размораживании блока его рубашка снаружи трескается, и подлежит заварке аргоном (алюминиевый сплав), запайке латунью или заклейке эпоксидным клеем (чугунный блок). Возникшие трещины в неответственных местах могут завариваться (чугун — электродом с чёрным маркером, алюминий — сваркой аргоном), корродированные места под гильзы могут наплавляться и растачиваться.

Заводской брак может иметь две причины: конструкторские ошибки, приводящие к систематическим разрушениям (трещины) в большом проценте блоков, и брак на конвейере. Например, после отливки (но перед механической обработкой) заготовка должна пройти естественную или искусственную релаксацию напряжений. Когда в связи с реформами на АвтоВАЗ складской цикл хранения сократили, пошёл массовый брак (коробление) блоков после мехобработки. Поэтому пришлось вводить выдержку отливок при температуре для релаксации напряжений. Возможны такие виды брака как негерметичность рубашки (трещины, свищи), выходы дефектов на поверхность цилиндра, отклонения размеров, коробление. В части случаев такой заводской брак устраним.

В случае перепутывания крышек коренных подшипников может возникнуть необходимость расточки постелей — после просаживания крышек на необходимую величину 2-4 мм и тщательного базирования постели растачивают борштангой напроход. То же производят после проворота вкладышей, если блок дорог, и доступно хорошее станочное оборудование.

В случае вырыва шпильки с резьбой из блока — высверливают обломыш (если он остался), затем нарезают увеличенную резьбу, и ввёртывают ремонтную шпильку. Такие неприятности чаще всего случаются в алюминиевых блоках. В случае повреждения газового стыка в блоке с сухой гильзой, поверхность шлифуют до устранения дефекта. При этом нужно контролировать выступание поршней над плоскостью при сборке — при превышении нормы поршни придётся подточить в размер, во избежание соударения с головкой. Ввиду разнообразия конструкций блоков, следует в общем случае полагаться на инструкцию по ремонту соответствующего двигателя.

См. также

  • Головка блока цилиндров монтируется на блок цилиндров, образуя замкнутые камеры сгорания.
  • Картер является основной корпусной деталью двигателя. Изолированное внутреннее пространство картера образует самую большую полость в двигателе, содержащую коленчатый вал. Верхняя часть картера содержит блок цилиндров.
  • Конфигурация двигателя внутреннего сгорания — это инженерный термин, обозначающий расположение главных компонентов поршневого двигателя внутреннего сгорания (ПДВС).
  1. Автомобильные двигатели: теория и техническое обслуживание, 4-е издание. — Издательский дом Вильямс. — 660 с. — ISBN 9785845909541.
  2. Лев Жолобов. Устройство автомобилей категорий b и c 2-е изд., пер. и доп. Учебное пособие для вузов. — Litres, 2018-03-02. — 266 с. — ISBN 9785041041922.
  3. Риф Фаскиев, Виталий Апсин, Александр Пославский, Владимир Сорокин. Проектирование цехов и участков авторемонтных предприятий при выполнении курсового проекта. — Litres, 2017-09-05. — 217 с. — ISBN 9785040046706.
  4. Александр Попов, П. Клюкин, Александр Солнцев, Владислав Осипов, Виталий Гаевский. Основы конструкции современного автомобиля. — Litres, 2017-09-05. — 338 с. — ISBN 9785457387928.
  5. Устройство автомобилей категорий b и c 2-е изд., пер. и доп. Учебное пособие.
  6. Александр Попов, П. Клюкин, Александр Солнцев, Владислав Осипов, Виталий Гаевский. Основы конструкции современного автомобиля. — Litres, 2017-09-05. — 338 с. — ISBN 9785457387928.
  7. В. А. Долгов. Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2. — Рипол Классик. — 262 с. — ISBN 9785458520539.
  8. Ж. А. Хандов. Судовые двигатели внутреннего сгорания. — Речной, 1958. — 246 с.
  9. А. П. Гуляев. Металловедение. — Рипол Классик, 1956. — 543 с. — ISBN 9785458372398.
  10. ЛАЗЕРНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ. www.ritm-magazine.ru. Дата обращения 28 января 2018.
  11. Игнатов А. П. , Косарёв С. Н. , Новокшонов К. В. ,Пятков К. Б. ,Яметов В.А. Руководство по ремонту эксплуатация и техническое обслуживание.: Иллюстрированное издание. — 2014-09-28. — 171 с.
  12. Александр Попов, П. Клюкин, Александр Солнцев, Владислав Осипов, Виталий Гаевский. Основы конструкции современного автомобиля. — Litres, 2017-09-05. — 338 с. — ISBN 9785457387928.
  13. А. Ф. Андронов, Леонид Исаакович Белкин. Автомобиль «Москвич-412.». — 1971. — 538 с.
  14. Алюминиевые сплавы для блоков цилиндров. aluminium-guide.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
  15. Никасил или алюсил? | BMW E39 (рус.) (неопр.) ?. e39by.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
  16. Двигатель BMW N52: характеристики, фото, обзор (рус.), BMW Guide (10 октября 2015). Дата обращения 28 января 2018.
  17. BMW 3 серии седан — Е90 ( 2005-2008) — Технические характеристики, фото, презентации. — Интернет портал BMWPEOPLE. www.bmwpeople.ru. Дата обращения 28 января 2018.
  18. Ж. А. Хандов. Судовые двигатели внутреннего сгорания. — Речной, 1958. — 246 с.
  19. Техническая и справочная информация по автомобилям BMW и Mini.
  20. Сайт www.novostiit.net не настроен на сервере. www.novostiit.net. Дата обращения 5 мая 2019.
  21. Блоки цилиндров материал для них — Энциклопедия по машиностроению XXL. mash-xxl.info. Дата обращения 5 мая 2019.
  22. ГАЗ-М20 — Энциклопедия журнала «За рулем». wiki.zr.ru. Дата обращения 18 марта 2018.
  23. В. С. Раковский, В. В. Саклинский. Металлокерамика в машиностроении: справочное пособие. — Гос. научно-техн. изд-во машиностроит. лит-ры, 1956. — 82 с.
  24. Владимир Васильевич Гусаров. Уравновешивание поршневых двигателей. — МГИУ, 2010. — 136 с. — ISBN 9785276018331.
  25. Сергей Иванович Вавилов, Л. С. Шаумян. Большая советская энциколпедия. — Государственное научное издательство «Большая советская энциклопедия,», 1950. — 766 с.
  26. Владислав Васильевич Волгин. Ремонт двигателя своими руками: 68 моделей автомобилей «ВАЗ». — Издательский дом «Питер», 2010-02-01. — 208 с. — ISBN 9785498076621.
  27. Александр Попов, П. Клюкин, Александр Солнцев, Владислав Осипов, Виталий Гаевский. Основы конструкции современного автомобиля. — Litres, 2017-09-05. — 338 с. — ISBN 9785457387928.
  28. Автомобильные двигатели: теория и техническое обслуживание, 4-е издание. — Издательский дом Вильямс. — 660 с. — ISBN 9785845909541.
  29. Александр Попов, П. Клюкин, Александр Солнцев, Владислав Осипов, Виталий Гаевский. Основы конструкции современного автомобиля. — Litres, 2017-09-05. — 338 с. — ISBN 9785457387928.
  30. К. С. Шестопалов, И. М. Крохотин. Слесарь по ремонту автомобилей. — Рипол Классик. — 197 с. — ISBN 9785458450409.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.


В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

  • Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на:
    • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;
    • инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
    • дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
  • Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
  • Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. Особенности их устройства заключаются в преображении тепловой энергии в механическую работу с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Схема устройства двигателя.

Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.
Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Принцип работы двигателя

Схема работы двигателя.

Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

  1. Впуск топлива;
  2. Сжатие топлива;
  3. Сгорание;
  4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.

Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Системы двигателя

Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

  1. ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
  2. Система смазки;
  3. Система охлаждения;
  4. Система подачи топлива;
  5. Выхлопная система.

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

  • Распределительный вал;
  • Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками;
  • Детали привода клапанов;
  • Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

Система смазки

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

  • Масляный картер (поддон);
  • Насос подачи масла;
  • Масляный фильтр с редукционным клапаном;
  • Маслопроводы;
  • Масляный щуп (индикатор уровня масла);
  • Указатель давления в системе;
  • Маслоналивная горловина.

Система охлаждения

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

  • Рубашка охлаждения двигателя;
  • Насос (помпа);
  • Термостат;
  • Радиатор;
  • Вентилятор;
  • Расширительный бачок.

Система подачи топлива

Система питания для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

  • Топливный бак;
  • Датчик уровня топлива;
  • Фильтры очистки топлива — грубой и тонкой;
  • Топливные трубопроводы;
  • Впускной коллектор;
  • Воздушные патрубки;
  • Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом.

Выхлопная система

Система выхлопа предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

  • Выпускной коллектор;
  • Приемная труба глушителя;
  • Резонатор;
  • Глушитель;
  • Выхлопная труба.

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.