Топливная система инжектора. Устройство и как работает?

Топливная система автомобилей с электронным впрыском имеет ряд особенностей по сравнению с карбюраторным двигателем. Поговорим как работает топливная система инжектора, ее основная задача и устройство.

Устройство

Задачей системы подачи топлива является обеспечение подачи необходимого количества топлива в двигатель на всех рабочих режимах. Топливо подается в двигатель форсунками, установленными во впускной трубе. В систему подачи топлива инжектора входят следующие элементы:

• электробензонасос 5;
• топливный фильтр 6;
• топливопроводы — подающий 8 и сливной 7;
• рампа форсунок с топливными форсунками 9;
• регулятор давления топлива 4;
• штуцер контроля давления топлива 1.

Устройство система подачи топлива инжекторного двигателя

Электробензонасос

Электробензонасос конструктивно входит в модуль электробензонасоса, устанавливаемого на инжекторных автомобилях внутри топливного бака. Модуль включает в себя сам насос, датчик указателя уровня топлива, фильтр и завихритель для отделения пузырьков пара. Электробензонасос нагнетает топливо из топливного бака в подающий топливопровод. На инжекторных автомобилях применяется модуль погружного типа, то есть располагается непосредственно в топливном баке и охлаждается за счет бензина. Создаваемое насосом давление топлива значительно больше требуемого для нормальной работы двигателя на любых режимах.

Электробензонасос управляется контроллером системы через отдельное реле. Реле предотвращает подачу топлива при включенном зажигании и неработающем двигателе.

Топливный фильтр

Система топливоподачи предназначена для точной регулировки количества поступающего в двигатель топлива. Грязь в топливе может привести к неустойчивой работе форсунок и регулятора давления, быстрому их износу. Поэтому к чистоте топлива предъявляются особые требования.

В системе топливоподачи предусмотрен фильтр. Основу топливного фильтра составляет бумажный элемент с пористостью около 10 мкм. Интервал замены фильтра зависит от объема фильтра и степени загрязнения топлива.

Топливопроводы

Различают прямой и обратный топливопроводы. Прямой предназначен для топлива, поступающего из модуля электробензонасоса в топливную рампу. Обратный доставляет избыток топлива после регулятора давления обратно в бак.

Топливная рампа

Топливная рампа инжекторного двигателя
Топливо заполняет топливную рампу и равномерно распределяется на все форсунки. На топливной рампе кроме форсунок располагаются регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе. Размеры и конструктивное исполнение рампы устраняют локальные пульсации давления топлива вследствие резонансов при работе форсунок.

Регулятор давления топлива

Количество впрыскиваемого топлива должно зависеть только от длительности впрыска — времени открытого состояния форсунки. Поэтому разница между давлением топлива в топливной рампе и давлением во впускной трубе (перепад давления на форсунках) должна оставаться постоянной. Для этого служит регулятор давления топлива. Он пропускает обратно в бак излишки топлива.

Электромагнитная форсунка

Основное устройство дозировки топлива. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с насаженным магнитным сердечником.

В спокойном состоянии спиральная пружина прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу распылителя и закрывает выходное топливное отверстие. При прохождении электрического тока сердечник с клапанной иглой поднимается (на 60—100 мкм), и топливо впрыскивается через калиброванное отверстие. В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагрузки двигателя время включения составляет 1,5—18 мс. Зависимость количества прошедшего через форсунку топлива от времени открытия при постоянной разности давлений — важнейший показатель работы форсунки.

Не стоит менять форсунки на своем автомобиле на дорогие от иномарки. Как правило, хороших результатов это не дает, более действенный метод это очистка форсунок. Из вышесказанного видим, что форсунка — очень важный компонент системы впрыска. Поэтому она требует к себе большого внимания.

Как работает?

Для нормальной работы двигателя необходимо обеспечить поступление в камеру сгорания двигателя топливовоздушной смеси оптимального состава. Смесь приготавливается во впускной трубе при смешивании воздуха и топлива. Контроллер подает на форсунку управляющий импульс, который открывает нормально закрытый клапан форсунки, и топливо под давлением распыляется во впускную трубу перед клапаном.

Поскольку перепад давления топлива поддерживается постоянным, количество подаваемого топлива пропорционально времени, в течение которого форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Увеличение длительности импульса впрыска приводит к увеличению количества подаваемого топлива — обогащению смеси. Уменьшение длительности импульса впрыска приводит к уменьшению количества подаваемого топлива, то есть к обеднению.

Наряду с точной дозировкой впрыскиваемой топливной массы имеет важное значение и момент впрыскивания. Поэтому количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя.

amastercar.ru

Подача топлива в инжекторных двигателях, описание отличий типов систем впрыска

Инжекторные двигатели отличаются отсутствием карбюратора, вместо которого выступают новые системы подачи топливных смесей. При надавливании на педаль газа происходит автоматическое регулирование поступления воздуха в топливные цилиндры.

Контроль бензиновых растворов производит специальное электронное устройство, внедренное в двигатель. Подача топлива в инжекторном двигателе отличается конструктивными особенностями, способствующими уменьшению количества вредных веществ, выбрасываемым в атмосферу.

Отличия работы инжекторных двигателей

Принцип подготовки воздушно-топливных смесей полностью отличается от предыдущих. Для создания высокого давления в подаваемых смесях топливный бак имеет встроенный электрический бензонасос. Бензин под давлением поступает в специальный отсек — рампу с форсунками для впрыска в цилиндры, где происходит смешивание его с воздухом.

В зависимости от количества поступившего бензина, температуры двигателя, скорости вращения коленчатого вала электронное управляющее устройство (ЭБУ) регулирует такие параметры:

1. Состав топливной смеси.
2. Количество впрыскиваемой жидкости и объем воздуха.
3. Расчет интервала, через который происходит открытие клапана на форсунке.

Топливо подается под автоматическим контролем. Электронное управление является мозговым центром автомобиля.

Автоматизация контроля поступления топлива в систему питания инжекторного мотора позволяет улучшить основные показатели машины:

• скорость разгона;
• показатели загрязнения экологии;
• общий расход бензина.

Описание преимуществ инжекторных систем

По сравнению с карбюраторами системы питания инжекторного двигателя имеют следующие достоинства:

1. Более тщательная дозировка количества топливной смеси позволяет существенно экономить общий расход.
2. Использование датчиков, следящих за характеристиками топливных смесей и выхлопных газов, приводит к снижению токсичности выхлопа.
3. Опережение зажигания, регулировка угла в соответствии с режимами двигателя способствует росту мощности почти на 10%.
4. При изменениях нагрузки происходит мгновенная корректировка системой впрыска состава топливно-воздушной смеси.
5. Наличие гарантированного облегченного запуска при любой погоде.
6. Уменьшение количества углеводородов в отработанных газах

Недостатки инжекторных двигателей:

• высокие цены на ремонт и обслуживание;
• многие узлы и детали не подлежат восстановлению, возникает необходимость их полной замены;
• повышенные требования к качеству бензина;
• потребность в специализированном диагностическом, обслуживающем и ремонтном оборудовании.

Корректировка функций двигателя контроллером ЭБУ

Современные двигатели впрыскивающего типа используют обособленные форсунки, предназначенные для цилиндров. Бензонасос инжекторного двигателя создает необходимое давление, топливо через открытые клапаны форсунок поступает в специальную камеру для сжигания.

Электронный блок управления (ЭБУ) осуществляет регулирование момента открытия каждой форсунки. Встроенная система специальных приборов — датчиков служит для передачи необходимой информации управляющему устройству.

Данные, используемые ЭБУ:

1. Расход воздуха.
2. Расположение дроссельной заслонки.
3. Контроль охлаждающей жидкости.
4. Расположение коленчатого вала.
5. Кислород в газах.
6. Наличие детонации.
7. Состояние распределительного вала.

Количество расхода воздуха влияет на автоматический перерасчет наполненности цилиндров отдельного цикла. При поломке считывающего прибора перерасчет производится по специальным таблицам аварийного состояния.

Загруженность двигателя, количество оборотов, наполненность цилиндров в одном цикле рассчитываются при помощи информации, предоставляемой датчиком расположения заслонки дросселя, отражающих угол ее открытия.

Прибор, отражающий нагрев охлаждающей жидкости, помогает откорректировать впрыск, зажигание, участвует в управлении электрической вентиляцией. При отказе датчика используются температурные данные, присущие определенному периоду действия силового агрегата, находящиеся в специальной таблице.

Датчик положения коленвала является прибором, без которого невозможно передвижение всей машины. При выходе из строя данного прибора автомобиль не в состоянии добраться даже до ближайшего СТО. С его помощью синхронизируется вся система, производится расчет оборотов движка, определяется расположение коленчатого вала в любой момент работы двигателя.

Кислородный прибор поставляет данные о насыщенности отработавших газов элементом О2. После получения сведений ЭБУ корректирует состав направляемого топлива, его количество. Международные нормы контроля выбросов Евро-2 и Евро-3 требуют использовать данные приборов, следящих за кислородом. Евро-3 предполагает наличие двух кислородных приборов, расположенных после каталитического катализатора и перед ним.

При сигнале специального датчика о возникновении детонации ЭБУ гасит ее путем корректировки угла опережения зажигания. Эксплуатация мотора с детонацией приводит к ускоренному сгоранию топлива. Возникают ударные нагрузки на двигатель, нагрев всех элементов, дымный выброс, прогорание поршней и клапанов, увеличение расхода топлива, снижение мощности силового агрегата. Такая работа мотора крайне нежелательна.

Датчик, контролирующий распределительный вал, подает информацию, необходимую для создания синхронности при впрыске.

В зависимости от встроенной системы впрыска силовые агрегаты комплектуются приборами, помогающими выявлять причины отсутствия поступления бензина в движок. Дополнительные приборы осуществляют контроль за выбросами.

Управляющий механизм также корректирует функционирование рабочих узлов:

• системы зажигания;
• вентилятора системы охлаждения;
• регулятора холостого хода;
• бензонасоса;
• форсунок;
• клапана адсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина.

При запуске силового агрегата остатки паров автоматически направляются в камеру для последующего сжигания.

Благодаря четкому взаимодействию всех механизмов производится точное впрыскивание топлива. Состав и количество топливной смеси отрегулированы благодаря отлаженной работе ЭБУ.

Описание видов систем питания

Системы впрыска имеют несколько разновидностей:

1. Одноточечные, при которых имеется одна форсунка и несколько цилиндров.
2. Многоточечные, здесь каждый цилиндр снабжен своей форсункой.
3. Непосредственные системы основаны на работе по принципу дизелей, где подача топлива производится форсунками прямо в цилиндры.

Схема системы питания одноточечного типа:

При применении одноточечных систем или моновпрыска используется минимальное количество управляющей электроники. На основании данных, полученных с датчиков, ЭБУ изменяет условия подачи топлива. При одноточечном впрыске существенно экономится бензин, улучшается состав выхлопа, повышается надежность двигателя. К недостаткам такого типа системы относится снижение приемистости двигателя, наблюдается скопление топлива на стенках коллектора в виде осадка.

Схема питания многоточечного впрыска:

Система питания многоточечного впрыска более совершенна. Здесь топливо подается на каждый цилиндр. Данный метод впрыска топлива отличается сложностью, однако мощность двигателя при этом возрастает почти на десять процентов.

При установке двигателей с многоточечным впрыском автомобиль получает ускоренный разгон благодаря настройкам и качественному наполнению цилиндров. Приближение клапанов впуска к форсункам способствует точности подачи топлива, минимизирует вероятность образования топливных осадков.

Впрыскивающие системы непосредственного типа обладают оптимальным сочетанием высокого качества сгорания воздушно-топливных смесей и повышенного КПД. В двигателях непосредственной системы питания более тщательно производится распыление и смешивание с воздушными потоками, происходит более грамотное распределение готовой смеси в зависимости от режимов работы мотора.

К преимуществам относится экономичность расхода топлива, увеличение интенсивности ускорения машины, более чистый выхлоп. К недостаткам можно отнести повышенные требования к качеству бензина. Топливная аппаратура такого двигателя очень капризна.

Проведение техобслуживания систем питания инжекторных двигателей

Мероприятия по техническому обслуживанию систем питания обладают особенностями:

1. В процессе эксплуатации моторов наиболее часто подвергаются загрязнениям и выходу из строя воздушные фильтры. Каждые тридцать тысяч километров пробега необходимо менять фильтрующий элемент на новый экземпляр. Рекомендуется также регулярно очищать извлеченный узел от грязи и пыли при помощи щетки и встряхивания.
2. Возникновение рывков при движении машины говорит о необходимости замены фильтра, производящего тонкую очистку топлива. Рекомендуется также производить плановые замены после очередных 30 тыс. км пробега.
3. Форсунки подвергаются регулярным проверкам, производится замена регулятора холостого хода.

avtodvigateli.com

Инжекторная система питания

На всех современных автомобилях с бензиновыми моторами используется инжекторная система подачи топлива, поскольку она является более совершенной, чем карбюраторная, несмотря на то, что она конструктивно более сложная.

Инжекторный двигатель – не новь, но широкое распространение он получил только после развития электронных технологий. Все потому, что механически организовать управление системой, обладающей высокой точностью работы было очень сложно. Но с появлением микропроцессоров это стало вполне возможно.

Инжекторная система отличается тем, что бензин подается строго заданными порциями принудительно в коллектор (цилиндр).

Устройство ДВС

Основным достоинством, которым обладает инжекторная система питания, является соблюдение оптимальных пропорций составных элементов горючей смеси на разных режимах работы силовой установки. Благодаря этому достигается лучший выход мощности и экономичное потребление бензина.

Устройство системы

Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.

К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:

• лямбда-зонд;
• положения коленвала;
• массового расхода воздуха;
• положения дроссельной заслонки;
• детонации;
• температуры ОЖ;
• давления воздуха во впускном коллекторе.

Датчики системы инжектора

На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ

Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:

• бак;
• электрический топливный насос;
• топливные магистрали;
• фильтр;
• регулятор давления;
• топливная рампа;
• форсунки.

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Виды и типы инжекторов

Инжекторы бывают двух видов:

1. С одноточечным впрыском. Такая система является устаревшей и на автомобилях уже не используется. Суть ее в том, что форсунка только одна, установленная во впускном коллекторе. Такая конструкция не обеспечивала равномерного распределения топлива по цилиндрам, поэтому ее работа была сходной с карбюраторной системой.
2. Многоточечный впрыск. На современных авто используется именно этот тип. Здесь для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка, поэтому такая система отличается высокой точностью дозировки. Устанавливаться форсунки могут как во впускной коллектор, так и в сам цилиндр (инжекторная система непосредственного впрыска).

На многоточечной инжекторной системе подачи топлива может использовать несколько типов впрыска:

1. Одновременный. В этом типе импульс от ЭБУ поступает сразу на все форсунки, и они открываются вместе. Сейчас такой впрыск не используется.
2. Парный, он же попарно-параллельный. В этом типе форсунки работают парами. Интересно, что только одна из них подает топливо непосредственно в такте впуска, у второй же такт не совпадает. Но поскольку двигатель – 4-тактный, с клапанной системой газораспределения, то несовпадение впрыска по такту на работоспособность мотора влияния не оказывает.
3. Фазированный. В этом типе ЭБУ подает сигналы на открытие для каждой форсунки отдельно, поэтому впрыск происходит с совпадением по такту.

Примечательно, что современная инжекторная система подачи топлива может использовать несколько типов впрыска. Так, в обычном режиме используется фазированный впрыск, но в случае перехода на аварийное функционирование (к примеру, один из датчиков отказал), инжекторный двигатель переходит на парный впрыск.

Обратная связь с датчиками

Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.

Эволюция датчика лямбда-зонд от Bosch

Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.

Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.

На разных режимах обратная связь работает так:

• Запуск мотора. Чтобы двигатель смог завестись, нужна обогащенная горючая смесь с увеличенным процентным содержанием топлива. И электронный блок это обеспечивает, причем для этого он использует заданные данные, и информацию от кислородного датчика он не использует;
• Прогрев. Чтобы инжекторный двигатель быстрее набрал рабочую температуру ЭБУ устанавливает повышенные обороты мотора. При этом он постоянно контролирует его температуру, и по мере прогрева корректирует состав горючей смеси, постепенно ее обедняя до тех пор, пока состав ее не станет оптимальным. В этом режиме электронный блок продолжает использовать заданные в картах данные, все еще не используя показания лямбда-зонда;
• Холостой ход. При этом режиме двигатель уже полностью прогрет, а температура выхлопных газов – высокая, поэтому условия для корректной работы лямбда-зонда соблюдаются. ЭБУ уже начинает использовать показания кислородного датчика, что позволяет установить стехиометрический состав смеси. При таком составе обеспечивается наибольший выход мощности силовой установки;
• Движение с плавным изменением оборотов мотора. Для достижения экономичного расхода топлива при максимальном выходе мощности, нужна смесь со стехиометрическим составом, поэтому при таком режиме ЭБУ регулирует подачу бензина на основе показания лямбда-зонда;
• Резкое увеличение оборотов. Чтобы инжекторный двигатель нормально отреагировал на такое действие, нужна несколько обогащенная смесь. Чтобы ее обеспечить, ЭБУ использует данные карт, а не показания лямбда-зонда;
• Торможение мотором. Поскольку этот режим не требует выхода мощности от мотора, то достаточно, чтобы смесь просто не давала остановиться силовой установке, а для этого подойдет и обедненная смесь. Для ее проявления показаний лямбда-зонда не нужно, поэтому ЭБУ их не использует.

Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.

Напоследок отметим, что инжектор хоть и конструктивно сложная система и включает множество элементов, поломка которых сразу же сказывается на функционировании силовой установки, но она обеспечивает более рациональный расход бензина, а также повышает экологичность автомобиля. Поэтому альтернативы этой системе питания пока нет.

autoleek.ru

его достоинства, виды, конструктивные особенности

Сейчас практически на любом бензиновом моторе легкового автомобиля, используется инжекторная система питания, которая пришла на смену карбюратору. Инжектор благодаря ряду рабочих характеристик превосходит карбюраторную систему, поэтому он является более востребованным.

Немного истории

Содержание статьи

Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.

Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы двигателя автомобиля меняются значительно чаще, чем у самолета, и механическая система не успевала своевременно подстраиваться под работу мотора. В этом плане карбюратор выигрывал.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Что такое инжектор и чем он хорош

Инжектор дословно переводится как «впрыскивание», поэтому второе название его – система впрыска с помощью специальной форсунки. Если в карбюраторе топливо подмешивалось к воздуху за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах мотора, то в инжекторном моторе бензин подается принудительно. Это самое кардинальное различие между карбюратором и инжектором.

Достоинствами инжекторного двигателя, относительно карбюраторных, такие:

1. Экономичность расхода;
2. Лучший выход мощности;
3. Меньшее количество вредных веществ в выхлопных газах;
4. Легкость пуска мотора при любых условиях.

И достигнуть этого всего удалось благодаря тому, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы мотора. Из-за такой особенности в цилиндры мотора поступает топливовоздушная смесь в оптимальных пропорциях. В результате, практически на всех режимах работы силовой установки в цилиндрах происходит максимально возможное сгорание топлива с меньшим содержанием вредных веществ и повышенным выходом мощности.

Видео: Принцип работы системы питания инжекторного двигателя

Виды инжекторов

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электронные элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует три типа инжекторных систем впрыска, различающихся по типу подачи топлива:

1. Центральная;
2. Распределенная;
3. Непосредственная.

  1. Центральная

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

2. Распределенная

Распределенный впрыск топлива

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У такого типа  инжекторных двигателей топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

3. Непосредственная

Система непосредственного впрыска топлива

Система непосредственного впрыска на данный момент – самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Конструкция и принцип работы инжектора

Поскольку система распределенного впрыска – самая распространенная, то на именно на ее примере рассмотрим конструкцию и принцип работы инжектора.

Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную. Первую дополнительно можно назвать исполнительной, поскольку благодаря ей обеспечивается подача компонентов топливовоздушной смеси в цилиндры. Электронная же часть обеспечивает контроль и управление системой.

Механическая составляющая инжектора

Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

К механической части инжектора относится:

• топливный бак;
• электрический бензонасос;
• фильтр очистки бензина;
• топливопроводы высокого давления;
• топливная рампа;
• форсунки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Видео: Инжектор

Принцип работы инжектора

Что касается назначения каждого из них, то все просто. Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей.  Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенной со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Раньше форсунки были полностью механическими, и срабатывали они от давления топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.

Устройство электромагнитной форсунки

Современная форсунка – электромагнитная. В ее основе лежит обычный соленоид, то есть проволочная обмотка и якорь. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Электронная составляющая

Основным элементом электронной части инжекторной системы подачи топлива является электронный блок, состоящий из контролера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

1. Лямбда-зонд . Это датчик, который определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах. На основе показаний лямбда-зонда ЭБУ оценивает как соблюдается смесеобразование в необходимых пропорциях. Устанавливается в выпускной системе авто.
2. Датчик массового расхода воздуха (аббр. ДМРВ). Этим датчиком определяется количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами. Расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента;
3. Датчик положения дроссельной заслонки (аббр. ДПДЗ). Этот датчик подает сигнал о положении педали акселератора. Установлен в дроссельном узле;
4. Датчик температуры силовой установки. На основе показаний этого элемента регулируется состав смеси в зависимости от температуры мотора. Располагается возле термостата;
5. Датчик положения коленчатого вала (аббр. ДПКВ). На основе показаний этого датчика определяется цилиндр, в который необходимо подать порцию топлива, время подачи бензина, и искрообразование. Установлен возле шкива коленчатого вала;
6. Датчик детонации. Необходим для выявления образования детонационного сгорания и принятия мер для его устранения. Расположен на блоке цилиндров;
7. Датчик скорости. Нужен для создания импульсов, по которым высчитывается скорость движения авто. На основе его показаний делается корректировка топливной смеси. Установлен на коробке передач;
8. Датчик фаз. Он предназначен для определения углового положения распредвала. На некоторых автомобилях может отсутствовать. При наличии этого датчика в двигателе выполняется фазированный впрыск, то есть, импульс на открытие поступает только для конкретной форсунки. Если этого датчика нет, то форсунки работают в парном режиме, когда сигнал на открытие подается сразу на две форсунки. Установлен в головке блока;

Теперь коротко от том, как все работает. Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от все датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

Что касается подачи топлива, то на основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

avtomotoprof.ru

Принцип работы инжектора: как работает, устройство

Инжектор — это революция в автомобилестроении. Сам по себе механизм сложный и для максимальной производительности его работа должна быть хорошо отлажена. Инжекторная система подачи топлива в двигатель работает по средствам ЭБУ (электронный блок управления), который высчитывает параметры топливной смеси перед ее подачей в цилиндры и управляет подачей напряжения на катушку зажигания для создания искры. Инжекторные агрегаты сместили с производства карбюраторные моторы.

В карбюраторных устройствах задачу подачи исполняет механический эмулятор, что не совсем удобно, потому что его система не способна сформировывать оптимальную смесь при низких температурах, оборотах и старте двигателя. Использование компьютерного блока дало возможность максимально точно осуществлять расчет параметров, и беспрепятственно на любых оборотах и температуре подавать топливо, соблюдая при этом экологические стандарты. Минус наличия ЭБУ в том, что если возникнут проблемы, например, слет прошивки, то мотор начнет работать либо с перебоями, либо вовсе откажется функционировать.

Инжекторный двигатель

Вообще, инжекторный двигатель работает по тому же принципу, что и дизельный. Отличие только в устройстве зажигания, которое придает ему мощности на 10% больше чем у карбюраторного мотора, что не так уж и много. О плюсах и минусах системы пусть спорят профессионалы, но знать устройство инжектора или хотя бы иметь представление о его строении обязан каждый водитель, планирующий ремонтировать двигатель собственноручно. Также со знаниями инжекторного узла, вас не смогут обмануть на СТО недобросовестные работники.

История возникновения инжекторной системы впрыска

Инжектор по сути, форсунка, выступающая распрыскивателем горючего в двигателях. Изготовлен первый инжекторный мотор был в 1916 году российскими конструкторами Стечкиным и Микулиным. Однако воплощена система впрыска топлива в автомобилестроении, была только в 1951 году западногерманской компанией Bosch, которая наделила двухконтактный мотор незамысловатой механической конструкцией впрыска. Примерил на себя новинку микролитражный купе «700 Sport» компании Goliath из Бремена.

По прошествии трех лет задумку подхватил четырехконтактный мотор Mercedes-Benz 300 SL — легендарное купе «Крыло Чайки». Но, так как жестких экологических требований не было, то идея инжекторного впрыска была не востребована, а состав элементов сгорания двигателей не вызывал интереса. Главной задачей на тот момент было повысить мощность, поэтому состав смеси составлялся с расчетом избыточного содержания бензина. Таким образом, в продуктах сгорания, вообще, не было кислорода, а оставшееся несгоревшее горючие образовывало вредоносные газы посредством неполного сгорания.

Установлен инжекторный двигатель

Стремясь увеличить мощность, разработчики ставили на карбюраторы ускорительные насосы, заливавшие горючие в коллектор с каждым нажатием на педаль акселератора. Только в конце 60 х-годов 20 века проблема загрязнения окружающей среды промышленными отходами стала ребром. Транспортные средства заняли лидирующую строчку среди загрязнителей. Было решено для нормальной жизнедеятельности кардинально перестроить конструкцию топливного аппарата. Тут-то и вспомнили за инжекторную систему, которая гораздо эффективнее обычных карбюраторов.
Так, в конце 70-го произошло массовое вытеснение карбюраторов инжекторными аналогами, превосходящими во много раз эксплуатационными характеристиками. Испытательной моделью выступил седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года. После инжектор был включен в серийное производство всеми мировыми автопроизводителями.

Как работает инжектор?

Обычно он имеет в своей конструкции следующие составляющие:

1. ЭБУ.
2. Форсунки.
3. Датчики.
4. Бензонасос.
5. Распределитель.
6. Регуляторы давления.

Если описывать коротко принцип работы инжектора заключается в следующем:

• на датчики поступают сигналы о работе системы;
• после блок сопоставляет параметры и осуществляет управление системой;
• затем идет подача электрического разряда на форсунки, под его натиском они открываются, впуская смесь из топливной магистрали во впускной коллектор.

  Схема инжекторного мотора

Электронный блок управления

Его задача беспрерывно анализировать поступающие параметры от датчиков и давать команды системами. Компьютер учитывает факторы внешней среды и особенности различных режимов работы двигателя, при которых происходит эксплуатация. В случае выявления несовпадений, центр подает команды исполнительным элементам для коррекции. ЭБУ также имеет систему диагностики. Когда случается сбой, она распознает возникшие неполадки, оповещая водителя индикатором «CHECK ENGINE». Вся информация о диагностических кодах и ошибках хранится в центральном блоке.

Различают 3 вида памяти:

1. Однократное программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Хранит общую установку с последовательностью действий для управления системой. Располагается запоминающий чип в панели на плате блока, он легко сниматься и заменятся на новый. Информация здесь не меняется и при сбоях сети не стирается.
2. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Выступает как временное хранилище «блокнот», где рассчитываются параметры и куда компьютер может вносить изменения. Микросхема располагается на печатной плате блока. Для ее работы постоянно нужна электрическая сеть, если питание не поступает, то все данные находящиеся во временном хранилище стираются.
3. Электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ). Временное хранилище данных и кодов-паролей противоугонной системы транспортного средства. Память не зависит от сети. Хранящиеся в ней коды нужны для сравнения с кодами иммобилайзера, если совпадения не произошло, то мотор не заведется.

   Первый тойотовский инжекторный двигатель M-E 1972 года

Расположение, классификация и маркировка форсунок

После разбора вопроса как работает инжектор, просмотрим поверхностно всю инжекторную систему. Инжекторная система, производит впрыск горючего во впускной коллектор и цилиндр мотора посредством форсунки, которая способна за секунду открываться и закрываться много раз. Система делится на два типа. Классификация зависит от расположения крепления форсунки, устройства ее работы и количества:

1. Моновпрыск, иначе как центральный впрыск топлива Throttle body injection (TBI), работает посредством одной форсунки, подающей горючие в цилиндры мотора. Подача струи не синхронизирована ко времени открытия впускного клапана мотора. Одноточечный впрыск простой и мало содержит управляющей электроникой. Вся система TBI находится внутри впускного коллектора. Технология сегодня не популярна и почти не задействуется при производстве авто, так как не удовлетворяет нынешним требованиям.
2. Распределительный впрыск топлива Multiport Fuel Injection (MFI) на сегодня востребован, потому что гораздо совершенен. Его суть в том, что каждая форсунка подает горючее индивидуально к каждому цилиндру. Крепится конструкция снаружи впускного коллектора. Сигналы синхронизированы с последовательностью зажигания двигателя. Этот тип впрыска сложнее по конструкции, однако, мощнее НА 7–10% и экономичнее предшественников.

   Сравнение карбюратора и инжектора

Есть несколько классификаций распределительного впрыска:

• одновременный – работа всех форсунок синхронна, то есть впрыск идет сразу во все цилиндры;
• попарно-параллельный – когда одна открывается перед впуском, а другая перед выпуском;
• фазированный или двухстадийный режим – инжектор открывается только перед впуском. Дает возможность на малых оборотах, при резком нажатии на педаль акселератора увеличить момент двигателя. Впрыск проходит в два этапа.
• непосредственный (впрыск на такте впуска) GDI (Gasoline Direct Injection) – струя идет сразу в камеру сгорания. Для моторов с таким впрыском требуется и более качественное топливо, где незначительное количество серы и других химических элементов. Мотор GDI способен исправно служить в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси. Меньшее содержание воздуха делает состав менее воспламеняемым. Горючее внутри цилиндра прибывает как облако, пребывающее рядом со свечей зажигания. Смесь схожа с стехиометрическим составом, который легко воспламеняется.

Инжекторные форсунки имеют разный способ подачи струи:

1. Электрогидравлический. Работает посредством разницы давления дизеля на поршень и форсунку. Когда клапан обесточен, иглу форсунки жидкостью придавливает к седлу. А если клапан открывается, то открывается и дроссель, после чего осуществляется заполнение дизелем топливной магистрали. Во время этого давление на поршень снижается, а на игле ничего не происходит, что ее и поднимает в момент впрыска.

   Устройство инжектора

2. Электромагнитный. На обмотку клапана поступает электрический разряд, контролируемый ЭБУ. В итоге возникает электромагнитное поле наравне со сдавливанием пружины. Поле притягивает иглу и освобождает сопло для подачи струи. Пружина возвращается в прежнее положение после рассеивания электромагнитного поля, отправляя иглу на свое место.
3. Пьезоэлектрический. Самый продвинутый тип, применяется в дизельных агрегатах. Скорость его действий превышает предыдущие типы в четыре раза, помимо этого, количество впрыскиваемого топливо максимально выверено. Действия инжектора основаны на принципе гидравлики, работа осуществляется из-за разницы давления. Сначала игла находится на седле, потом ток растягивает пьезоэлемент, который начинает воздействовать на толкатель, чем открывает клапан для движения топлива в магистраль. Затем давление спадает, и игла подымается, вверх осуществляя впрыск.

Нейтрализатор/катализатор

Для сокращения выброса окисей углерода и азота, в инжектор был добавлен каталитический нейтрализатор. Он преобразует выделенные из газов углеводороды. Применяется на инжекторах лишь с обратной связью. Перед катализатором имеется датчик содержания кислорода в выхлопных газах, по-другому его называют как лямбда-зонд. Контроллер, получая информацию от датчика, вытягивает подачу топливной смеси до нормы. В нейтрализаторе есть керамические составляющие с микроканалами, где содержатся катализаторы:

• два окислительных из платины и палладия;
• один восстановительный из родия.

  Инжекторная топливная система

Нельзя чтобы мотор с нейтрализатором работал на этилированном бензине. Это выведет из строя не только нейтрализаторы, но и датчики концентрации кислорода.

Так как простых каталитических нейтрализаторов недостаточно, то используется рециркуляция отработавших газов. Она существенно убирает образовавшиеся оксиды азота. Помимо этого, для этих целей устанавливается дополнительный NO-катализатор, так как система EGR не способна создать полное удаление NOx. Есть два типа катализаторов для понижения выбросов NOx:

1. Селективные. Не привередливы к качеству топлива.
2. Накопительного типа. Гораздо эффективнее, но очень чувствительны к высокосернистым горючим, что нельзя сказать о селективных. Поэтому они обширно применяются на авто для стран с малым количеством серы в топливе.

Основные датчики

1. Датчик положения коленчатого вала (Датчик Холла). Дает блоку знать, расположение поршней в цилиндрах. Суть работы в том, что находящееся на валу мотора зубчатое колесо двигается около магнита. Его зубья искажают магнитное поле, создавая импульсы в катушке. ЭБУ считывает эти импульсы и определяет положение коленвала. Если этот датчик вышел из строя, то до СТО доехать на своей машине не получится.
2. Датчик расхода воздуха (ДРВ). Существует два вида таких датчиков, один измеряет массу другой объем вбираемого воздуха. ДМРВ производит замер и посылает в ЭБУ. В потоке есть нагревательный элемент, температура которого автоматически держится на нужном показателе. Чем тяжелее воздух, тем больший ток должен проходить через него, для поддержания оптимальной температуры. Потому ЭБУ по силе тока определяет массу всасываемого воздуха. Что касается датчика объёма (ДОРВ), то он устроен так. В потоке, где проходит забор воздуха, установлена перегородка, открывающаяся под натиском воздуха. ЭБУ определяет положение заслонки при помощи потенциометра. Во время неполадки параметры датчика не учитываются, а расчет происходит по показателям аварийной таблицы.

   ЭБУ инжектора

3. Датчик положения дроссельной заслонки. Контролирует положение дроссельной заслонки, из-за чего ЭБУ может правильно сокращать или увеличивать расход горючего.
4. Датчики кислорода (лямбда-зонд). Вычисляет количество кислорода в выхлопных газах. На его показаниях ЭБУ выявляет бедную смесь и вносит поправки.
5. Датчик температуры охлаждающей жидкости. Дает понять компьютеру, когда мотор достиг нужной рабочей температуры. В момент аварии, параметры датчика игнорируеются, температура, берется из таблицы опираясь на время работы двигателя.
6. Коллекторный датчик абсолютного давления (ДАД) Анализирует воздух и его количество во впускном коллекторе, этот показатель нужен для устанавливания количества проводимой энергии.
7. Датчик напряжения. Смотрит за напряжением бортовой сети машины. По его показаниям контроллер может набавлять или, наоборот, уменьшать холостые обороты мотора.
8. Датчик детонации. Представляет собой высокочастотный микрофон, улавливающий недопустимые звуковые вибрации в моторе. Получая аномальные звуки, контроллер производит автоматическое корректирование угла опережения.

Система подачи топлива

Узел включает в себя:

• топливный насос;
• топливный фильтр;
• топливопроводы;
• рампу;
• форсунки;
• регулятор давления топлива.

  Система подачи топлива

Рассмотрим, как работает бензонасос на инжекторе. Насос находится в топливном баке и подает бензин на рампу под давлением 3,3–3,5 Мпа, что обеспечивает качественный распыл горючего по цилиндрам. Если обороты мотора увеличиваются, заметно возрастает и аппетит, то есть для сохранения давления, в рампу нужно поставлять больше бензина. Поэтому бензонасос по оповещению контроллера начинает ускорять вращения. Вовремя, прохода бензина к топливной рампе, лишнее убирается регулятором давления и спускается назад в бензобак, поддерживая тем самым постоянное давление в рампе.

Топливный фильтр находится под капотом кузова за топливным баком, он вмонтирован между электробензонасосом и топливной рампой в подающую магистраль. Его конструкция не разбирается, она являет собой металлический корпус с бумажной фильтрующей установкой.
Есть прямой и обратный топливопровод. Первый нужен для топлива, идущего из модуля насоса в рампу. Второй возвращает излишки горючего после регулятора назад в бензобак. Рампа – полая планка, соединённая с форсунками, регулятором давления и штуцером контроля давления в системе. Установленный на ней регулятор контролирует давление внутри ее и во впускной трубе. Его конструкция содержит мембранный клапан с диафрагмой и пружину, поджатую к седлу.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

ktonaavto.ru

Как работает инжекторная система подачи топлива. » Хабстаб

Subaru Justy 1990 года выпуска, был последним автомобилем, выпущенным в США, в котором использовался карбюратор,  в следующей модели уже применялась инжекторная система подачи топлива. Однако инжекторная система подачи топлива известна с 50-х годов прошлого столетия, а управляемая электроникой, начиная примерно с 1980 года. На данный момент все автомобили, продаваемые в США, оснащены  инжекторной системой подачи топлива.
Почему не прижился карбюратор?
Карбюратор — устройство, которое подаёт топливо в двигатель. Например, в газонокосилках и бензопилах, до сих пор используется карбюратор. Автомобиль эволюционировал и карбюратор становился всё больше и сложнее.
Ему необходимо было выполнять пять различных функций:

• Главная функция — обеспечить малое потребление топлива во время езды в “спокойном режиме”;
  
• Функция холостого хода — обеспечить контролируемую подачу топлива для поддержания холостого хода;
  
• Функция ускорительного насоса — обеспечить дополнительный впрыск топлива, когда нажата педаль газа;
  
• Функция обогащения питания — обеспечить дополнительное топливо, когда автомобиль едет в гору или буксирует прицеп;
  
• Функция подсоса — обеспечить дополнительное топливо, когда двигатель холодный;
  

В целях уменьшения количества вредных выбросов, были введены каталитические нейтрализаторы. Кислородный датчик определяет количество кислорода в выхлопе, а блок управления двигателем использует эту информацию, для того чтобы регулировать соотношение воздух-топливо в режиме реального времени.
Это называется замкнутый цикл управления. Этого невозможно было добиться с карбюратором. До появления инжекторной системы впрыска топлива был короткий период электрически управляемых карбюраторов, но эти карбюраторы были ещё более сложными чем чисто механические. Сначала карбюратор заменили на моноинжектор, он представлял собой дроссельную заслонку,  совмещённую с форсункой. Следующим этапом после моноинжекторов стала система распределенного впрыска топлива. В отличие от моноинжектора в системе распределенного впрыска количество форсунок равно количеству цилиндров.
 
Что происходит когда мы жмём на газ?
Педаль газа в автомобиле подключена к дроссельной заслонке. Дроссельная заслонка — это клапан, который регулирует количество воздуха, поступающего в двигатель. Когда мы нажимаем на педаль газа, дроссельная заслонка открывается, позволяя большему количеству воздуха попадать в двигатель. Блок управления двигателем, который управляет всеми электронными компонентами двигателя,  “видит”,  что дроссельная заслонка открылась и увеличивает расход топлива, в ожидании того,  что в двигатель поступит больше воздуха.
Важно,  что бы расход топлива увеличивался как только откроется дроссельная заслонка, иначе при нажатии на педаль газа будет некоторое запаздывание.
Датчики также регистрируют массу воздуха, поступающего в двигатель, и количество кислорода в выхлопе. Опираясь на эту информацию,  блок управления двигателем регулирует подачу топлива.

Форсунка.
Форсунка — это не что иное, как электромагнитный клапан, к которому подводится топливо и способный открываться множество раз в секунду. Когда на форсунку подаётся напряжение, электромагнитный клапан открывается и топливо под давлением распыляется через крошечные сопла. Сопла необходимы для того чтобы топливо превратить в мелкий туман, в таком состоянии оно лучше горит. Количество топлива, подаваемого в двигатель, определяется временем, когда топливная форсунка открыта. Это время зависит от ширины импульса, который подаёт электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Форсунки установлены во впускном коллекторе и распыляют топливо прямо на клапана. Топливо подводится к форсункам через трубку,  которая называется топливной рампой.
 
Датчики двигателя.
В целях обеспечения необходимого количества топлива на всех режимах работы двигателя, ЭБУ должен контролировать большое количество входных параметров, с различных датчиков.
Вот только некоторые из них:

• Датчик массового расхода воздуха — сообщает ЭБУ массу воздуха, поступающего в двигатель;
  
• Датчики кислорода — определяют количество кислорода в выхлопных газах, на основе этих данных ЭБУ корректирует качество смеси;
  
• Датчик положения дроссельной заслонки — контролирует положение дроссельной заслонки, которая определяет какое количество воздуха попадёт в двигатель, это позволяет ЭБУ быстрее реагировать, уменьшая или увеличивая расход топлива. Дело в том, что массовый расходомер воздуха (который по сути определяет массу воздуха поступающего в двигатель) инерционен, то есть при изменении потока воздуха он реагирует с некоторым опозданием.
  Информация с дроссельной заслонки приходит раньше чем с массового расходомера воздуха, что позволяет нам не чувствовать его инерционности;
  
• Датчик температуры охлаждающей жидкости — предоставляет данные ЭБУ о температуре охлаждающей жидкости;
  
• Датчик абсолютного давления — контролирует давление воздуха во впускном коллекторе.
  По известному количеству воздуха, поступающего в двигатель, можно посчитать какая энергия образуется в двигателе. Чем больше воздуха поступает в двигатель, тем меньше разряжение во впускном коллекторе;
  
• Вольтметр — контролирует напряжение сети, ЭБУ может поднять обороты холостого хода если напряжение сети упало, что указывает на высокую электрическую нагрузку;
  

Распределенный впрыск или как его ещё называют многоточечный, бывает четырёх видов:

• Одновременный впрыск — все форсунки открываются одновременно;
  
• Попарно-параллельный впрыск — форсунки открываются парами, только в одном цилиндре в это время впускной такт и топливо попадёт в цилиндр, а в другом выпускной. Но так как за попадание топлива в цилиндр отвечают клапана, это не мешает работе двигателя.
  В современных моторах попарно-параллельный впрыск используется в аварийном режиме, когда неисправен датчик распредвала,  также называемый датчиком фаз;
  
• Фазированный впрыск — каждая форсунка открывается непосредственно перед впускным тактом;
  
• Прямой впрыск — тот же фазированный впрыск, только топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания;
  

Микросхемы, управляющие работой двигателя.
Алгоритмы с помощью которых ЭБУ контролирует работу двигателя очень сложны.
Программное обеспечение должно позволить автомобилю удовлетворить все требования по токсичности выбросов. ЭБУ использует формулы и большое количество таблиц, чтобы определить длительность импульса,  подаваемого на форсунки.
Давайте рассмотрим как это примерно происходит. Есть уравнение с помощью которого можно вычислить длительность импульса, для управления форсункой. В это формула входит множество переменных, некоторые из них берутся из таблиц. Мы пойдём по упрощённой схеме расчёта, будем считать что уравнение,  которое описывает длительность импульса, состоит из двух коэффициентов и базовой длительности импульса, в реальной системе коэффициентов более сотни.
Выглядит формула следующим образом:
Длительность импульса = (базовая длительность импульса) х (коэффициент А) х (коэффициент B)

Для того чтобы вычислить длительность импульса, ЭБУ сначала смотрит базовую длительность импульса в справочной таблице. Базовая длительность импульса зависит от частоты вращения двигателя (RPM) и нагрузки (которая может быть вычислена из абсолютного давления в коллекторе). Предположим обороты двигателя 2000 оборотов в минуту и нагрузка равна 4. Находим значение на пересечении 2000 и 4, оно составляет 8 миллисекунд.

Далее, рассмотрим параметры А и B,  которые приходят с датчиков. Давайте предположим, что параметр А это температура охлаждающей жидкости, а параметр В это показания датчика кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100 и уровень кислорода равен 3, из справочных таблиц находим что коэффициент А равен 0,8 а коэффициент В равен 1.

Теперь по известным данным рассчитаем длительность импульса:
Длительность импульса = 8 х 0,8 х 1,0 = 6,4 мс
Из этого примера,  видно, как ЭБУ регулирует длительность импульса.
Системы реального контроля может иметь более 100 параметров, каждому параметру соответствует собственная таблица. И в зависимости от оборотов двигателя, ЭБУ, приходится производить расчёты более ста раз в минуту.
 
Производительность чипов.
Теперь когда мы понимаем как работает ЭБУ, можем поговорить о том как увеличить мощность двигателя. В ЭБУ есть чип в котором располагаются все справочные таблицы. Этот чип можно заменить на аналогичный, с другими таблицами. Эти таблицы будут содержать в себе значения, которые будут увеличивать подачу топлива на определённых этапах езды.
Например, можно увеличить количество топлива поступающего в двигатель как на полном газу, так и на любых оборотах. Поскольку производители таких прошивок для чипов, не озабочены количеством вредных выбросов, они используют более агрессивные настройки подачи топлива, при написании прошивки.

hubstub.ru

Принцип работы инжекторного двигателя, что такое инжекторный двигатель

Что такое инжекторный двигатель? Это разновидность двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Данный вид двигателя обеспечивает экономичный расход топлива и уменьшение выбросов продуктов его сгорания в атмосферный воздух.

Основное его отличие от других типов состоит в особенностях работы системы подачи топлива. А именно, впрыскивание топлива осуществляется принудительно при помощи специального элемента для его дозирования (форсунки) в цилиндр или систему трубок и заслонок (впускной коллектор).

Инжекторные двигатели начали устанавливать с 1930х годов, но популярность они смогли завоевать только в конце 90хх годов.

Рис.№ 1. Современный инжекторный двигатель.

Типы инжекторных систем

Различают несколько типов данных систем в зависимости от способа подачи топлива, а именно:

• Инжекторная система с центральной подачей топлива. Одна форсунка поставляет смесь топлива и воздуха в коллектор¸ после чего происходит её распределение по всем цилиндрам;
• С многоточечной подачей. В этом варианте на каждый цилиндр имеется своя форсунка. Этот тип наиболее распространен. Чаще подача смеси осуществляется напрямую по цилиндру с последовательным топливовспрыском.

Выделяют также двух- и четырехтактные системы.

Такт – это все процессы, которые происходят в цилиндре за время одного ходя поршня.

Принцип работы инжекторного двигателя основан на сборе и оценке информации о состоянии двигателя и его работы с помощью специальных датчиков:

• Датчик оборотов. Производит передачу сигнала о скорости, на основании этих данных блок управления рассчитывает необходимый расход топлива;
• Датчик массового расхода воздуха. Измеряет силу воздушного потока;
• Температуры антифриза. Проводит замеры температурного режима системы охлаждения и активирует работу вентилятора при необходимости;
• Дроссельной заслонки. Осуществляет контроль положения заслонки дросселя и регулирует распределение топлива, которое попадает в камеру сгорания;
• Кислорода в выхлопных газах. Фиксирует концентрацию кислорода в выхлопных газах. А также обеспечивает необходимую концентрацию газов и топлива в камере сгорания;
• Детонации. Определяет силу взрыва в камере сгорания;
• Положения распределительного вала. Участвует в согласовании подачи топлива и работы двигателя;
• Температуры воздуха. Определяет температуру, которая поступает в двигатель. Контролёр инжектора (его «мозги») в результате обработки полученной информации, собранной от всех перечисленных приборов и устройств, регулирует работу следующих систем:
• Форсунок. Это электромагнитный клапан, который осуществляет распыление топлива за счёт давления;
• Электронасоса подачи топлива. Он контролирует давление в системе;
• Модуля зажигания. Соответствует количеству свечей зажигания. Управляет их работой;
• Регулятор холостого хода. Корректирует подачу воздуха в обход дроссельной заслонки на нейтральной передаче;
• Вентилятор, охлаждающий мотор.

Рис. №2. Форсунки — основной элемент инжекторного двигателя, отвечающий за распыление топлива (жидкости или газа).

Как работает инжектор

Каждый двигатель оснащен поршнями и цилиндрами. В них происходит преобразование тепловой энергии в механическую.

Рис. №3. Схема работы инжекторного двигателя и его устройство.

Для осуществления этого процесса в инжекторном двигателе существует несколько этапов:

1 этап – такт впуска. Поршень в начале этого этапа находится в верхней мертвой точке. С началом работы двигателя стартер проворачивает посредством маховиков коленчатый вал. Датчик коленвала посылает блоку управления инжектора информацию о положении конкретного цилиндра. Датчик фаз анализирует такты. Блок управления получив данную информацию, открывает в нужном цилиндре форсунку на строго определенное время.

А вы знаете, что у некоторых двигателей имеется несколько клапанов впуска? Они увеличивают мощность двигателя, а соответственно и скоростные характеристики автомобиля;

2 этап – сжатие топливовоздушной смеси. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, он начинает снова подниматься. Что приводит к сжатию смеси топлива и газов до размеров камеры сгорания. Клапаны в этот момент закрыты;

3 — этап рабочего хода. На этом этапе происходит поджигание свечой зажигания сжатой смеси воздуха и топлива. Что провоцирует взрыв, посредством увеличения давления на дне поршня. Это приводит к тому, что поршень опускается вниз до уровня нижней мертвой точки.

Клапаны впуска и выпуска закрыты для того, чтобы сила давления на поршень была достаточной для проворачивания коленчатого вала.

После взрыва блок управления регулирует момент зажигания для последующего цилиндра. А так же нормирует газовый состав топливовоздушной смеси. Это позволяет предельно эффективно использовать топливо и его сгорание;

4 этап – такт выпуска. Предыдущий этап приводит к открытию выпускного клапана. Поршень начинает двигаться вверх, выбрасывая газы, образовавшиеся в результате взрыва и сгорания.

Важно! Прогрев двигателя не оказывает влияния на показания датчика массового расхода воздуха и датчика взрыва, так как блок управления работает по специальным запрограммированным таблицам.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Рис. №4. Инжекторный и карбюраторный двигателя.

В работе и устройстве инжектора и карбюратора можно выделить следующие отличия:

• В инжекторном двигателе подача смеси газов и топлива осуществляется в специальную камеру, в карбюраторном двигателе образование топливовоздушной смеси происходит в самом карбюраторе;
• Смесь в инжекторном двигателе подается форсунками в цилиндры и в впускной коллектор принудительно. В карбюраторе этот процесс происходит само по себе;
• В инжекторном двигателе форсунки подают строго дозированное количество топлива;
• Инжекторная система обеспечивает мощность двигателя на 15% больше, чем карбюратор;
• Инжектор более экономичен и экологически безопасен, чем карбюратор.

Применение инжекторных двигателей

Изначально инжекторные двигатели устанавливали в авиации. Особую популярность получили во времена Второй Мировой войны. Авиамоторы тогда создавали именно с этой системой.

Затем инжекторы стали устанавливать в автомобили. В процессе ввода в широкие круги, инжекторы стали вытеснять карбюраторные варианты двигателей. И с 2005 года автомобильные двигателя оснащены именно инжекторной системой подачи топлива.

Достоинства и недостатки инжекторного двигателя

К его плюсам можно отнести:

• Экономичное потребление топлива;
• Большая динамика двигателя;
• Отсутствуют проблемы с запуском двигателя в холодное время года;
• Более надежный в эксплуатации, чем карбюраторный вариант;
• Нет необходимости ручного регулирования режимов его работы.

К недостаткам относят:

• Дороговизна запчастей;
• Сложная диагностика неисправностей;
• Некоторые детали не подлежат ремонту;
• Дорогие обслуживание и регулировка работы инжектора, ремонт требуется проводить в автомастерских;
• Чувствительны к топливу плохого качества.

Заключение

Не смотря на перечисленные недостатки, инжекторные двигатели представляют собой современный вариант топливной системы, обеспечивающий большую мощность и экономичное расходование топлива. А также более безопасную комплектацию двигателей в плане влияния на экологию.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

principraboty.ru

Мощность и вращающий момент электродвигателя. Что это такое?

Мощность и вращающий момент электродвигателя

Данная глава посвящена вращающему моменту: что это такое, для чего он нужен и др. Мы также разберём типы нагрузок в зависимости от моделей насосов и соответствие между электродвигателем и нагрузкой насоса.

Вы когда-нибудь пробовали провернуть вал пустого насоса руками? Теперь представьте, что вы поворачиваете его, когда насос заполнен водой. Вы почувствуете, что в этом случае, чтобы создать вращающий момент, требуется гораздо большее усилие.

А теперь представьте, что вам надо крутить вал насоса несколько часов подряд. Вы бы устали быстрее, если бы насос был заполнен водой, и почувствовали бы, что потратили намного больше сил за тот же период времени, чем при выполнении тех же манипуляций с пустым насосом. Ваши наблюдения абсолютно верны: требуется большая мощность, которая является мерой работы (потраченной энергии) в единицу времени. Как правило, мощность стандартного электродвигателя выражается в кВт.

Вращающий момент (T) — это произведение силы на плечо силы. В Европе он измеряется в Ньютонах на метр (Нм).

Как видно из формулы, вращающий момент увеличивается, если возрастает сила или плечо силы — или и то и другое. Например, если мы приложим к валу силу в 10 Н, эквивалентную 1 кг, при длине рычага (плече силы) 1 м, в результате, вращающий момент будет 10 Нм. При увеличении силы до 20 Н или 2 кг, вращающий момент будет 20 Нм. Таким же образом, вращающий момент был бы 20 Нм, если бы рычаг увеличился до 2 м, а сила составляла 10 Н. Или при вращающем моменте в 10 Нм с плечом силы 0,5 м сила должна быть 20 Н.

Работа и мощность

Теперь остановимся на таком понятии как «работа», которое в данном контексте имеет особое значение. Работа совершается всякий раз, когда сила — любая сила — вызывает движение. Работа равна силе, умноженной на расстояние. Для линейного движения мощность выражается как работа в определённый момент времени.

Если мы говорим о вращении, мощность выражается как вращающий момент (T), умноженный на частоту вращения (w).

Частота вращения объекта определяется измерением времени, за которое определённая точка вращающегося объекта совершит полный оборот. Обычно эта величина выражается в оборотах в минуту, т.е. мин-1 или об/мин. Например, если объект совершает 10 полных оборотов в минуту, это означает, что его частота вращения: 10 мин-1 или 10 об/мин.

Итак, частота вращения измеряется в оборотах в минуту, т.е. мин-1.

Приведем единицы измерения к общему виду.

Для наглядности возьмём разные электродвигатели, чтобы более подробно проанализировать соотношение между мощностью, вращающим моментом и частотой вращения. Несмотря на то, что вращающий момент и частота вращения электродвигателей сильно различаются, они могут иметь одинаковую мощность.

Например, предположим, что у нас 2-полюсный электродвигатель (с частотой вращения 3000 мин-1) и 4-полюсной электродвигатель (с частотой вращения 1500 мин-1). Мощность обоих электродвигателей 3,0 кВт, но их вращающие моменты отличаются.

Таким образом, вращающий момент 4-полюсного электродвигателя в два раза больше вращающего момента двухполюсного электродвигателя с той же мощностью.

Как образуется вращающий момент и частота вращения?

Теперь, после того, как мы изучили основы вращающего момента и скорости вращения, следует остановиться на том, как они создаются.

В электродвигателях переменного тока вращающий момент и частота вращения создаются в результате взаимодействия между ротором и вращающимся магнитным полем. Магнитное поле вокруг обмоток ротора будет стремиться к магнитному полю статора. В реальных рабочих условиях частота вращения ротора всегда отстаёт от магнитного поля. Таким образом, магнитное поле ротора пересекает магнитное поле статора и отстает от него и создаёт вращающий момент. Разницу в частоте вращения ротора и статора, которая измеряется в %, называют скоростью скольжения.

Скольжение является основным параметром электродвигателя, характеризующий его режим работы и нагрузку. Чем больше нагрузка, с которой должен работать электродвигатель, тем больше скольжение.

Помня о том, что было сказано выше, разберём ещё несколько формул. Вращающий момент индукционного электродвигателя зависит от силы магнитных полей ротора и статора, а также от фазового соотношения между этими полями. Это соотношение показано в следующей формуле:

Сила магнитного поля, в первую очередь, зависит от конструкции статора и материалов, из которых статор изготовлен. Однако напряжение и частота тока также играют важную роль. Отношение вращающих моментов пропорционально квадрату отношения напряжений, т.е. если подаваемое напряжение падает на 2%, вращающий момент, следовательно, уменьшается на 4%.

Потребляемая мощность электродвигателя

Ток ротора индуцируется через источник питания, к которому подсоединён электродвигатель, а магнитное поле частично создаётся напряжением. Входную мощность можно вычислить, если нам известны данные источника питания электродвигателя, т.е. напряжение, коэффициент мощности, потребляемый ток и КПД.

В Европе мощность на валу обычно измеряется в киловаттах. В США мощность на валу измеряется в лошадиных силах (л.с.).

Если вам необходимо перевести лошадиные силы в киловатты, просто умножьте соответствующую величину (в лошадиных силах) на 0,746. Например, 20 л.с. равняется (20 • 0,746) = 14,92 кВт.

И наоборот, киловатты можно перевести в лошадиные силы умножением величины в киловаттах на 1,341. Это значит, что 15 кВт равняется 20,11 л.с.

Момент электродвигателя

Мощность [кВт или л.с.] связывает вращающий момент с частотой вращения, чтобы определить общий объём работы, который должен быть выполнен за определённый промежуток времени.

Рассмотрим взаимодействие между вращающим моментом, мощностью и частотой вращения, а также их связь с электрическим напряжением на примере электродвигателей Grundfos. Электродвигатели имеют одну и ту же номинальную мощность как при 50 Гц, так и при 60 Гц.

Это влечёт за собой резкое снижение вращающего момента при 60 Гц: частота 60 Гц вызывает 20%-ное увеличение числа оборотов, что приводит к 20%-ному уменьшению вращающего момента. Большинство производителей предпочитают указывать мощность электродвигателя при 60 Гц, таким образом, при снижении частоты тока в сети до 50 Гц электродвигатели будут обеспечивать меньшую мощность на валу и вращающий момент. Электродвигатели обеспечивают одинаковую мощность при 50 и 60 Гц.

Графическое представление вращающего момента электродвигателя изображено на рисунке.

Иллюстрация представляет типичную характеристику вращающий момент/частота вращения. Ниже приведены термины, используемые для характеристики вращающего момента электродвигателя переменного тока.

Пусковой момент (Мп): Механический вращающий момент, развиваемый электродвигателем на валу при пуске, т.е. когда через электродвигатель пропускается ток при полном напряжении, при этом вал застопорен.

Минимальный пусковой момент (Ммин): Этот термин используется для обозначения самой низкой точки на кривой вращающий момент/частота вращения электродвигателя, нагрузка которого увеличивается до полной скорости вращения. Для большинства электродвигателей Grundfos величина минимального пускового момента отдельно не указывается, так как самая низкая точка находится в точке заторможенного ротора. В результате для большинства электродвигателей Grundfos минимальный пусковой момент такой же, как пусковой момент.

Блокировочный момент (Мблок): Максимальный вращающий момент — момент, который создаёт электродвигатель переменного тока с номинальным напряжением, подаваемым при номинальной частоте, без резких скачков скорости вращения. Его называют предельным перегрузочным моментом или максимальным вращающим моментом.

Вращающий момент при полной нагрузке (Мп.н.): Вращающий момент, необходимый для создания номинальной мощности при полной нагрузке.

Нагрузка насосов и типы нагрузки электродвигателя

Выделяют следующие типы нагрузок:

Постоянная мощность

Термин «постоянная мощность» используется для определённых типов нагрузки, в которых требуется меньший вращающий момент при увеличении скорости вращения, и наоборот. Нагрузки при постоянной мощности обычно применяются в металлообработке, например, сверлении, прокатке и т.п.

Постоянный вращающий момент

Как видно из названия — «постоянный вращающий момент» — подразумевается, что величина вращающего момента, необходимого для приведения в действие какого- либо механизма, постоянна, независимо от скорости вращения. Примером такого режима работы могут служить конвейеры.

Переменный вращающий момент и мощность

«Переменный вращающий момент» — эта категория представляет для нас наибольший интерес. Этот момент имеет отношение к нагрузкам, для которых требуется низкий вращающий момент при низкой частоте вращения, а при увеличении скорости вращения требуется более высокий вращающий момент. Типичным примером являются центробежные насосы.

Вся остальная часть данного раздела будет посвящена исключительно переменному вращающему моменту и мощности.

Определив, что для центробежных насосов типичным является переменный вращающий момент, мы должны проанализировать и оценить некоторые характеристики центробежного насоса. Использование приводов с переменной частотой вращения обусловлено особыми законами физики. В данном случае это законы подобия, которые описывают соотношение между разностями давления и расходами.

Во-первых, подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения. Это означает, что если насос будет работать с частотой вращения на 25% больше, подача увеличится на 25%.

Во-вторых, напор насоса будет меняться пропорционально квадрату изменения скорости вращения. Если частота вращения увеличивается на 25%, напор возрастает на 56%.

В-третьих, что особенно интересно, мощность пропорциональна кубу изменения скорости вращения. Это означает, что если требуемая частота вращения уменьшается на 50%, это равняется 87,5%-ному уменьшению потребляемой мощности.

Итак, законы подобия объясняют, почему использование приводов с переменной частотой вращения более целесообразно в тех областях применения, где требуются переменные значения расхода и давления. Grundfos предлагает ряд электродвигателей со встроенным частотным преобразователем, который регулирует частоту вращения для достижения именно этой цели.

Так же как подача, давление и мощность, потребная величина вращающего момента зависит от скорости вращения.

На рисунке показан центробежный насос в разрезе. Требования к вращающему моменту для такого типа нагрузки почти противоположны требованиям при «постоянной мощности». Для нагрузок при переменном вращающем моменте потребный вращающий момент при низкой частоте вращения — мал, а потребный вращающий момент при высокой частоте вращения — велик. В математическом выражении вращающий момент пропорционален квадрату скорости вращения, а мощность — кубу скорости вращения.

Это можно проиллюстрировать на примере характеристики вращающий момент/частота вращения, которую мы использовали ранее, когда рассказывали о вращающем моменте электродвигателя:

Когда электродвигатель набирает скорость от нуля до номинальной скорости, вращающий момент может значительно меняться. Величина вращающего момента, необходимая при определённой нагрузке, также изменяется с частотой вращения. Чтобы электродвигатель подходил для определённой нагрузки, необходимо чтобы величина вращающего момента электродвигателя всегда превышала вращающий момент, необходимый для данной нагрузки.

В примере, центробежный насос при номинальной нагрузке имеет вращающий момент, равный 70 Нм, что соответствует 22 кВт при номинальной частоте вращения 3000 мин-1. В данном случае насосу при пуске требуется 20% вращающего момента при номинальной нагрузке, т.е. приблизительно 14 Нм. После пуска вращающий момент немного падает, а затем, по мере того, как насос набирает скорость, увеличивается до величины полной нагрузки.

Очевидно, что нам необходим насос, который будет обеспечивать требуемые значения расход/напор (Q/H). Это значит, что нельзя допускать остановок электродвигателя, кроме того, электродвигатель должен постоянно ускоряться до тех пор, пока не достигнет номинальной скорости. Следовательно, необходимо, чтобы характеристика вращающего момента совпадала или превышала характеристику нагрузки на всём диапазоне от 0% до 100% скорости вращения. Любой «избыточный» момент, т.е. разница между кривой нагрузки и кривой электродвигателя, используется как ускорение вращения.

Соответствие электродвигателя нагрузке

Если нужно определить, отвечает ли вращающий момент определённого электродвигателя требованиям нагрузки, Вы можете сравнить характеристики скорости вращения/вращающего момента электродвигателя с характеристикой скорости вращения/ вращающего момента нагрузки. Вращающий момент, создаваемый электродвигателем, должен превышать потребный для нагрузки вращающий момент, включая периоды ускорения и полной скорости вращения.

Характеристика зависимости вращающего момента от скорости вращения стандартного электродвигателя и центробежного насоса.

Если мы посмотрим на характеристику , то увидим, что при ускорении электродвигателя его пуск производится при токе, соответствующем 550% тока полной нагрузки.

Когда двигатель приближается к своему номинальному значению скорости вращения, ток снижается. Как и следовало ожидать, во время начального периода пуска потери на электродвигателе высоки, поэтому этот период не должен быть продолжительным, чтобы не допустить перегрева.

Очень важно, чтобы максимальная скорость вращения достигалась как можно точнее. Это связано с потребляемой мощностью: например, увеличение скорости вращения на 1% по сравнению со стандартным максимумом приводит к 3%-ному увеличению потребляемой мощности.

Потребляемая мощность пропорциональна диаметру рабочего колеса насоса в четвертой степени.

Уменьшение диаметра рабочего колеса насоса на 10% приводит к уменьшению потребляемой мощности на (1- (0.9 * 0.9 * 0.9 * 0.9)) * 100 = 34%, что равно 66% номинальной мощности. Эта зависимость определяется исключительно на практике, так как зависит от типа насоса, конструкции рабочего колеса и от того, насколько вы уменьшаете диаметр рабочего колеса.

Время пуска электрдвигателя

Если нам необходимо подобрать типоразмер электродвигателя для определённой нагрузки, например для центробежных насосов, основная наша задача состоит в том, чтобы обеспечить соответствующий вращающий момент и мощность в номинальной рабочей точке, потому что пусковой момент для центробежных насосов довольно низкий. Время пуска достаточно ограниченно, так как вращающий момент довольно высокий.

Нередко для сложных систем защиты и контроля электродвигателей требуется некоторое время для их пуска, чтобы они могли замерить пусковой ток электродвигателя. Время пуска электродвигателя и насоса рассчитывается с помощью следующей формулы:

tпуск = время, необходимое электродвигателю насоса, чтобы достичь частоты вращения при полной нагрузке

n = частота вращения электродвигателя при полной нагрузке

Iобщ = инерция, которая требует ускорения, т.е. инерция вала электродвигателя, ротора, вала насоса и рабочих колёс.

Момент инерции для насосов и электродвигателей можно найти в соответствующих технических данных.

Мизб = избыточный момент, ускоряющий вращение. Избыточный момент равен вращающему моменту электродвигателя минус вращающий момент насоса при различных частотах вращения.

Мизб можно рассчитать по следующим формулам:

Как видно из приведённых вычислений, выполненных для данного примера с электродвигателем мощностью 4 кВт насоса CR, время пуска составляет 0,11 секунды.

Число пусков электродвигателя в час

Современные сложные системы управления электродвигателями могут контролировать число пусков в час каждого конкретного насоса и электродвигателя. Необходимость контроля этого параметра состоит в том, что каждый раз, когда осуществляется пуск электродвигателя с последующим ускорением, отмечается высокое потребление пускового тока. Пусковой ток нагревает электродвигатель. Если электродвигатель не остывает, продолжительная нагрузка от пускового тока значительно нагревает обмотки статора электродвигателя, что приводит к выходу из строя электродвигателя или сокращению срока службы изоляции.

Обычно за количество пусков, которое может выполнить электродвигатель в час, отвечает поставщик электродвигателя. Например, Grundfos указывает максимальное число пусков в час в технических данных на насос, так как максимальное количество пусков зависит от момента инерции насоса.

Мощность и КПД (eta) электродвигателя

Существует прямая связь между мощностью, потребляемой электродвигателем от сети, мощностью на валу электродвигателя и гидравлической мощностью, развиваемой насосом.

При производстве насосов используются следующие обозначения этих трёх различных типов мощности.

P1 (кВт) Входная электрическая мощность насосов — это мощность, которую электродвигатель насоса получает от источника электрического питания. Мощность P! равна мощности P2, разделённой на КПД электродвигателя.

P2 (кВт) Мощность на валу электродвигателя — это мощность, которую электродвигатель передает на вал насоса.

Р3 (кВт) Входная мощность насоса = P2, при условии, что соединительная муфта между валами насоса и электродвигателя не рассеивает энергию.

Р4 (кВт) Гидравлическая мощность насоса.

www.eti.su

Крутящий момент электродвигателя – расчет, формула, таблица

Крутящий момент асинхронного электродвигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

Крутящий момент электродвигателя таблица

В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)

Маркировка	кВт/об	Мном, Нм	Мпуск, Нм	Ммакс, Нм	Минн, Нм
АИР56А2	0,18/2730	0,630	1,385	1,385	1,133
АИР56В2	0,25/2700	0,884	1,945	1,945	1,592
АИР56А4	0,12/1350	0,849	1,868	1,868	1,528
АИР56В4	0,18/1350	1,273	2,801	2,801	2,292
АИР63А2	0,37/2730	1,294	2,848	2,848	2,330
АИР63В2	0,55/2730	1,924	4,233	4,233	3,463
АИР63А4	0,25/1320	1,809	3,979	3,979	3,256
АИР63В4	0,37/1320	2,677	5,889	5,889	4,818
АИР63А6	0,18/860	1,999	4,397	4,397	3,198
АИР63В6	0,25/860	2,776	6,108	6,108	4,442
АИР71А2	0,75/2820	2,540	6,604	6,858	4,064
АИР71В2	1,1/2800	3,752	8,254	9,004	6,003
АИР71А4	0,55/1360	3,862	8,883	9,269	6,952
АИР71В4	0,75/1350	5,306	13,264	13,794	12,733
АИР71А6	0,37/900	3,926	8,245	8,637	6,282
АИР71В6	0,55/920	5,709	10,848	12,560	9,135
АИР71В8	0,25/680	3,511	5,618	6,671	4,915
АИР80А2	1,5/2880	4,974	10,943	12,932	8,953
АИР80В2	2,2/2860	7,346	15,427	19,100	13,223
АИР80А4	1,1/1420	7,398	16,275	17,755	12,576
АИР80В4	1,5/1410	10,160	22,351	24,383	17,271
АИР80А6	0,75/920	7,785	16,349	17,128	12,457
АИР80В6	1,1/920	11,418	25,121	26,263	20,553
АИР80А8	0,37/680	5,196	10,393	11,952	7,275
АИР80В8	0,55/680	7,724	15,449	16,221	10,814
АИР90L2	3/2860	10,017	23,040	26,045	17,030
АИР90L4	2,2/1430	14,692	29,385	35,262	29,385
АИР90L6	1,5/940	15,239	30,479	35,051	28,955
АИР90LА8	0,75/700	10,232	15,348	20,464	15,348
АИР90LВ8	1,1/710	14,796	22,194	32,551	22,194
АИР100S2	4/2850	13,404	26,807	32,168	21,446
АИР100L2	5,5/2850	18,430	38,703	44,232	29,488
АИР100S4	3/1410	20,319	40,638	44,702	32,511
АИР100L4	4/1410	27,092	56,894	65,021	43,348
АИР100L6	2,2/940	22,351	42,467	49,172	35,762
АИР100L8	1,5/710	20,176	32,282	40,352	30,264
АИР112М2	7,5/2900	24,698	49,397	54,336	39,517
АИР112М4	5,5/1430	36,731	73,462	91,827	58,769
АИР112МА6	3/950	30,158	60,316	66,347	48,253
АИР112МВ6	4/950	40,211	80,421	88,463	64,337
АИР112МА8	2,2/700	30,014	54,026	66,031	42,020
АИР112МВ8	3/700	40,929	73,671	90,043	57,300
АИР132М2	11/2910	36,100	57,759	79,419	43,320
АИР132S4	7,5/1440	49,740	99,479	124,349	79,583
АИР132М4	11/1450	72,448	173,876	210,100	159,386
АИР132S6	5,5/960	54,714	109,427	120,370	87,542
АИР132М6	7,5/950	75,395	150,789	165,868	120,632
АИР132S8	4/700	54,571	98,229	120,057	76,400
АИР132М8	5,5/700	75,036	135,064	165,079	105,050
АИР160S2	15/2940	48,724	97,449	155,918	2,046
АИР160М2	18,5/2940	60,094	120,187	192,299	2,884
АИР180S2	22/2940	71,463	150,071	250,119	4,288
АИР180М2	30/2940	97,449	214,388	341,071	6,821
АИР200М2	37/2950	119,780	275,493	383,295	16,769
АИР200L2	45/2940	146,173	380,051	584,694	19,003
АИР225М2	55/2955	177,750	408,824	710,998	35,550
АИР250S2	75/2965	241,568	628,078	966,273	84,549
АИР250М2	90/2960	290,372	784,003	1161,486	116,149
АИР280S2	110/2960	354,899	887,247	1171,166	212,939
АИР280М2	132/2964	425,304	1233,381	1488,563	297,713
АИР315S2	160/2977	513,268	1231,844	1693,786	590,259
АИР315М2	200/2978	641,370	1603,425	2116,521	962,055
АИР355SMA2	250/2980	801,174	1281,879	2403,523	2163,171
АИР160S4	15/1460	98,116	186,421	284,538	7,457
АИР160М4	18,5/1460	121,010	229,920	350,930	11,375
АИР180S4	22/1460	143,904	302,199	402,932	15,110
АИР180М2	30/1460	196,233	470,959	588,699	27,276
АИР200М4	37/1460	242,021	532,445	847,072	46,952
АИР200L4	45/1460	294,349	647,568	941,918	66,229
АИР225М4	55/1475	356,102	997,085	1317,576	145,289
АИР250S4	75/1470	487,245	1218,112	1559,184	301,605
АИР250М4	90/1470	584,694	1461,735	1871,020	467,755
АИР280S4	110/1470	714,626	2072,415	2429,728	578,847
АИР280М4	132/1485	848,889	1697,778	2886,222	1612,889
АИР315S4	160/1487	1027,572	2568,931	3802,017	2363,416
АИР315М4	200/1484	1287,062	3217,655	4247,305	3603,774
АИР355SMA4	250/1488	1604,503	3690,356	4492,608	8985,215
АИР355SMВ4	315/1488	2021,673	5054,183	5862,853	12534,375
АИР355SMС4	355/1488	2278,394	5012,466	6151,663	15493,078
АИР160S6	11/970	108,299	205,768	314,067	12,021
АИР160М6	15/970	147,680	339,665	443,041	20,675
АИР180М6	18,5/970	182,139	400,706	546,418	29,324
АИР200М6	22/975	215,487	517,169	711,108	50,209
АИР200L6	30/975	293,846	617,077	881,538	102,846
АИР225М6	37/980	360,561	721,122	1081,684	186,050
АИР250S6	45/986	435,852	784,533	1307,556	440,210
АИР250М6	55/986	532,708	1012,145	1811,207	633,922
АИР280S6	75/985	727,157	1454,315	2326,904	1090,736
АИР280М6	90/985	872,589	1745,178	2792,284	1657,919
АИР315S6	110/987	1064,336	1809,372	2873,708	4044,478
АИР315М6	132/989	1274,621	2166,855	3696,400	5735,794
АИР355МА6	160/993	1538,771	2923,666	3539,174	11848,540
АИР355МВ6	200/993	1923,464	3654,582	4423,968	17118,832
АИР355MLA6	250/993	2404,330	4568,228	5529,960	25485,901
AИР355MLB6	315/992	3032,510	6065,020	7278,024	40029,133
АИР160S8	7,5/730	98,116	156,986	235,479	13,246
АИР160М8	11/730	1007,329	1712,459	2417,589	181,319
АИР180М8	15/730	196,233	333,596	529,829	41,994
АИР200М8	18,5/728	242,685	509,639	606,714	67,952
АИР200L8	22/725	289,793	579,586	724,483	88,966
АИР225М8	30/735	389,796	701,633	1052,449	214,388
АИР250S8	37/738	478,794	861,829	1196,985	481,188
АИР250М8	45/735	584,694	1052,449	1520,204	695,786
АИР280S8	55/735	714,626	1357,789	2143,878	1071,939
АИР280М8	75/735	974,490	1754,082	2728,571	1851,531
АИР315S8	90/740	1161,486	1509,932	2671,419	4413,649
АИР315М8	110/742	1415,768	2265,229	3964,151	6370,957
АИР355SMA8	132/743	1696,635	2714,616	3902,261	12215,774
AИР355SMB8	160/743	2056,528	3496,097	4935,666	18097,443
AИР355MLA8	200/743	2570,659	4627,187	6940,781	26991,925
AИР355MLB8	250/743	4498,654	7647,712	10796,770	58032,638

Номинальный

Номинальный — значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.

Пусковой

Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске.

При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования — насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.

Максимальный

Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

Расчет крутящего момента – формула

Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.

Расчет онлайн

Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)

тут будет калькулятор

После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»

slemz.com.ua

формула, правила расчета, виды и классификация электродвигателей

В электромеханике существует много приводов, которые работают с постоянными нагрузками без изменения скорости вращения. Их используют в промышленном и бытовом оборудовании как, например, вентиляторы, компрессоры и другие. Если номинальные характеристики неизвестны, то для расчетов используют формулу мощности электродвигателя. Вычисления параметров особенно актуальны для новых и малоизвестных приводов. Калькуляция выполняется с использованием специальных коэффициентов, а также на основе накопленного опыта работы с подобными механизмами. Данные необходимы для правильной эксплуатации электрических установок.

Что такое электродвигатель?

Электрический двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Работа большинства агрегатов зависит от взаимодействия магнитного поля с обмоткой ротора, которая выражается в его вращении. Функционируют они от источников питания постоянного или переменного тока. В качестве питающего элемента может выступать аккумулятор, инвертор или розетка электросети. В некоторых случаях двигатель работает в обратном порядке, то есть преобразует механическую энергию в электрическую. Такие установки находят широкое применение на электростанциях, работающие от потока воздуха или воды.

Электродвигатели классифицируют по типу источника питания, внутренней конструкции, применению и мощности. Также приводы переменного тока могут иметь специальные щетки. Они функционируют от однофазного, двухфазного или трехфазного напряжения, имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Формула мощности электродвигателя переменного тока

P = U х I,

где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.

Приводы общего назначения со своими размерами и характеристиками находят применение в промышленности. Самые большие двигатели мощностью более 100 Мегаватт используют на силовых установках кораблей, компрессорных и насосных станций. Меньшего размера используют в бытовых приборах, как пылесос или вентилятор.

Конструкция электрического двигателя

Привод включает в себя:

• Ротор.
• Статор.
• Подшипники.
• Воздушный зазор.
• Обмотку.
• Коммутатор.

Ротор — единственная подвижная деталь привода, которая вращается вокруг своей оси. Ток, проходя через проводники, образует индукционное возмущение в обмотке. Формируемое магнитное поле взаимодействует с постоянными магнитами статора, что приводит в движение вал. Их рассчитывают по формуле мощности электродвигателя по току, для которой берется КПД и коэффициент мощности, в том числе все динамические характеристики вала.

Подшипники расположены на валу ротора и способствуют его вращению вокруг своей оси. Внешней частью они крепятся к корпусу двигателя. Вал проходит через них и выходит наружу. Поскольку нагрузка выходит за пределы рабочей зоны подшипников, ее называют нависающей.

Статор является неподвижным элементом электромагнитной цепи двигателя. Может включать в себя обмотку или постоянные магниты. Сердечник статора выполнен из тонких металлических пластин, которые называют пакетом якоря. Он призван снижать потери энергии, что часто происходит с твердыми стержнями.

Воздушный зазор — расстояние между ротором и статором. Эффективным является небольшой промежуток, так как он влияет на низкий коэффициент работы электродвигателя. Ток намагничивания растет с увеличением размера зазора. Поэтому его всегда стараются делать минимальным, но до разумных пределов. Слишком маленькое расстояние приводит к трению и ослаблению фиксирующих элементов.

Обмотка состоит из медной проволоки, собранной в одну катушку. Обычно укладывается вокруг мягкого намагниченного сердечника, состоящего из нескольких слоев металла. Возмущение индукционного поля происходит в момент прохождения тока через провода обмотки. В этот момент установка переходит в режим конфигурации с явными и неявными полюсами. В первом случае магнитное поле установки создает обмотка вокруг полюсного наконечника. Во втором случае, в распределенном поле рассредотачивается слотов полюсного наконечника ротора. Двигатель с экранированными полюсами имеет обмотку, которое сдерживает магнитное возмущение.

Коммутатор используют для переключения входного напряжения. Состоит из контактных колец, расположенных на валу и изолированных друг от друга. Ток якоря подается на щетки контактов ротационного коммутатора, который приводит к изменению полярности и заставляет вращаться ротор от полюса к полюсу. При отсутствии напряжения мотор прекращает крутиться. Современные установки оборудованы дополнительными электронным средствами, которые контролируют процесс вращения.

Принцип действия

По закону Архимеда ток в проводнике создает магнитное поле, в котором действует сила F1. Если из этого проводника изготовить металлическую рамку и поместить ее в поле под углом 90°, то края будут испытывать силы, направленные в противоположную сторону относительно друг друга. Они создают крутящий момент относительно оси, который начинает ее вращать. Витки якоря обеспечивают постоянное кручение. Поле создается электрическими или постоянными магнитами. Первый вариант выполнен в виде обмотки катушки на стальном сердечнике. Таким образом, ток рамки генерирует индукционное поле в обмотке электромагнита, которое порождает электродвижущую силу.

Рассмотрим более подробно работу асинхронных двигателей на примере установок с фазным ротором. Такие машины работают от переменного тока с частотой вращения якоря, не равной пульсации магнитного поля. Поэтому их еще называют индукционными. Ротор приводится в движение за счет взаимодействия электрического тока в катушках с магнитным полем.

Когда во вспомогательной обмотке отсутствует напряжение, устройство находится в состоянии покоя. Как только на контактах статора появляется электрический ток, образуется постоянное в пространстве магнитное поле с пульсацией +Ф и -Ф. Его можно представить в виде следующей формулы:

n_пр = n_обр = f₁ × 60 ÷ p = n₁

где:

n_пр — количество оборотов, которое совершает магнитное поле в прямом направлении, об/мин;

n_обр — число оборотов поля в обратном направлении, об/мин;

f₁ — частота пульсации электрического тока, Гц;

p — количество полюсов;

n₁ — общее число оборотов в минуту.

Испытывая пульсации магнитного поля, ротор получает начальное движение. По причине неоднородности воздействия потока, он будет развиваться крутящий момент. По закону индукции, в короткозамкнутой обмотке образуется электродвижущая сила, которая генерирует ток. Его частота пропорциональна скольжению ротора. Благодаря взаимодействию электрического тока с магнитным полем создается крутящий момент вала.

Для расчетов производительности существуют три формулы мощности асинхронного электродвигателя. По сдвигу фаз используют

S = P ÷ cos (alpha), где:

S — полная мощность, измеряемая в Вольт-Амперах.

P — активная мощность, указываемая в Ваттах.

alpha — сдвиг фаз.

Под полной мощностью понимаются реальный показатель, а под активной — расчетный.

Виды электродвигателей

По источнику питания приводы разделяют на работающие от:

• Постоянного тока.
• Переменного тока.

По принципу работы их, в свою очередь, делят на:

• Коллекторные.
• Вентильные.
• Асинхронные.
• Синхронные.

Вентильные двигатели не относят к отдельному классу, так как их устройство является вариацией коллекторного привода. В их конструкцию входит электронный преобразователь и датчик положения ротора. Обычно их интегрируют вместе с платой управления. За их счет происходит согласованная коммутация якоря.

Синхронные и асинхронные двигатели работают исключительно от переменного тока. Управление оборотами происходит с помощью сложной электроники. Асинхронные делятся на:

• Трехфазные.
• Двухфазные.
• Однофазные.

Теоретическая формула мощности трехфазного электродвигателя при соединении в звезду или треугольником

P = 3 * U_ф * I_ф * cos(alpha).

Однако для линейных значений напряжения и тока она выглядит как

P = 1,73 × U_ф × I_ф × cos(alpha).

Это будет реальный показатель, сколько мощности двигатель забирает из сети.

Синхронные подразделяются на:

• Шаговые.
• Гибридные.
• Индукторные.
• Гистерезисные.
• Реактивные.

В своей конструкции шаговые двигатели имеют постоянные магниты, поэтому их не относят к отдельной категории. Управление работой механизмов производится с помощью частотных преобразователей. Существуют также универсальные двигатели, которые функционируют от постоянного и переменного тока.

Общие характеристики двигателей

Все моторы имеют общие параметры, которые используются в формуле определения мощности электродвигателя. На их основе можно рассчитать свойства машины. В разной литературе они могут называться по-разному, но означают они одно и то же. В список таких параметров входит:

• Крутящий момент.
• Мощность двигателя.
• Коэффициент полезного действия.
• Номинальное количество оборотов.
• Момент инерции ротора.
• Расчетное напряжение.
• Электрическая константа времени.

Вышеуказанные параметры необходимы, прежде всего, для определения эффективности электрических установок, работающих за счет механической силы двигателей. Расчетные величины дают лишь приблизительное представление о реальных характеристиках изделия. Однако эти показатели часто используют в формуле мощность электродвигателя. Именно она определяет результативность машин.

Вращательный момент

Этот термин имеет несколько синонимов: момент силы, момент двигателя, Вращательный момент, вертящий момент. Все они используются для обозначения одного показателя, хотя с точки зрения физики эти понятия не всегда тождественны.

В целях унификации терминологии были разработаны стандарты, которые приводят все к единой системе. Поэтому в технической документации всегда используются словосочетание «крутящий момент». Он представляет собой векторную физическую величину, которая равна произведению векторных значений силы и радиуса. Вектор радиуса проводится от оси вращения к точке приложенной силы. С точки зрения физики разница между крутящим и вращательным моментом заключается в точке прикладывания силы. В первом случае это внутреннее усилие, во втором — внешнее. Измеряется величина в ньютон-метрах. Однако в формуле мощности электродвигателя крутящий момент используется как основное значение.

Рассчитывается он как

M = F × r, где:

M — крутящий момент, Нм;

F — прикладываемая сила, H;

r — радиус, м.

Для расчета номинального вращающего момента привода используют формулу

Мном = 30Р_ном ÷ pi × н_ном, где:

Р_ном — номинальная мощность электрического двигателя, Вт;

н_ном — номинальное число оборотов, мин^-1.

Соответственно, формула номинальной мощности электродвигателя бедует выглядеть следующим образом:

Рном = М_ном * pi*н_ном / 30.

Обычно все характеристики указаны в спецификации. Но бывает, что приходится работать с совершенно новыми установками, информацию о которых найти очень сложно. Для расчета технических параметров таких устройств берут данные их аналогов. Также всегда известны только номинальные характеристики, которые даются в спецификации. Реальные данные необходимо рассчитывать самостоятельно.

Мощность двигателя

В общем смысле данный параметр представляет собой скалярную физическую величину, которая выражена в скорости потребления или преобразования энергии системы. Он показывает, какую работу механизм выполнит за определенную единицу времени. В электротехнике характеристика отображает полезную механическую мощность на центральном вале. Для обозначения показателя используют литеру P или W. Основной единицей измерения является Ватт. Общая формула расчета мощности электродвигателя может быть представлена как:

P = dA ÷ dt, где:

A — механическая (полезная) работа (энергия), Дж;

t — затраченное время, сек.

Механическая работа также является скалярной физической величиной, выражаемой действием силы на объект, и зависящей от направления и перемещения этого объекта. Она представляет собой произведение вектора силы на путь:

dA = F × ds, где:

s — пройденное расстояние, м.

Она выражает дистанцию, которую преодолеет точка приложенной силы. Для вращательных движений она выражается как:

ds = r × d(teta), где:

teta — угол оборота, рад.

Таким образом можно вычислить угловую частоту вращения ротора:

omega = d(teta) ÷ dt.

Из нее следует формула мощности электродвигателя на валу: P = M × omega.

Коэффициент полезного действия электромотора

КПД — это характеристика, которая отражает эффективность работы системы при преобразовании энергии в механическую. Выражается отношением полезной энергии к потраченной. По единой системе единиц измерений он обозначается как «eta» и является безразмерным значением, исчисляемым в процентах. Формула КПД электродвигателя через мощность:

eta = P₂ ÷ P₁, где:

P₁ — электрическая (подаваемая) мощность, Вт;

P₂ — полезная (механическая) мощность, Вт;

Также он может быть выражен как:

eta = A ÷ Q × 100 %, где:

A — полезная работа, Дж;

Q — затраченная энергия, Дж.

Чаще коэффициент вычисляют по формуле потребляемой мощности электродвигателя, так как эти показатели всегда легче измерить.

Снижение эффективности работы электродвигателя происходит по причине:

• Электрических потерь. Это происходит в результате нагрева проводников от прохождения по ним тока.
• Магнитных потерь. Вследствие излишнего намагничивания сердечника появляется гистерезис и вихревые токи, что важно учитывать в формуле мощности электродвигателя.
• Механических потерь. Они связаны с трением и вентиляцией.
• Дополнительных потерь. Они появляются из-за гармоник магнитного поля, так как статор и ротор имеют зубчатую форму. Также в обмотке присутствуют высшие гармоники магнитодвижущей силы.

Следует отметить, что КПД является одним из самых важных компонентов формулы расчета мощности электродвигателя, так как позволяет получить цифры, наиболее приближенные к действительности. В среднем этот показатель варьирует от 10% до 99%. Она зависит от конструктивного устройства механизма.

Номинальное количество оборотов

Еще одним ключевым показателем электромеханических характеристик двигателя является частота вращения вала. Он выражается в числе оборотов в минуту. Часто его используют в формуле мощности электродвигателя насоса, чтобы узнать его производительность. Но необходимо помнить, что показатель всегда разный для холостого хода и работы под нагрузкой. Показатель представляет физическую величину, равной количеству полных оборотов за некий промежуток времени.

Расчетная формула частоты оборотов:

n = 30 × omega ÷ pi, где:

n — частота вращения двигателя, об/мин.

Для того, чтобы найти мощность электродвигателя по формуле оборотистости вала, необходимо привести ее к расчету угловой скорости. Поэтому P = M × omega будет выглядеть следующим образом:

P = M × (2pi × n ÷ 60) = M × (n ÷ 9,55), где

t = 60 секунд.

Момент инерции

Этот показатель представляет собой скалярную физическую величину, которая отражает меру инертности вращательного движения вокруг собственной оси. При этом масса тела является величиной его инертности при поступательном движении. Основная характеристика параметра выражена распределением масс тела, которая равна сумме произведений квадрата расстояния от оси до базовой точки на массы объекта.В Международной системе единиц измерения он обозначается как кг·м² и имеет рассчитывается по формуле:

J = ∑ r² × dm, где

J — момент инерции, кг·м² ;

m — масса объекта, кг.

Моменты инерции и силы связаны между собой соотношением:

M — J × epsilon, где

epsilon — угловое ускорение, с^-2.

Показатель рассчитывается как:

epsilon = d(omega) × dt.

Таким образом, зная массу и радиус ротора, можно рассчитать параметры производительности механизмов. Формула мощности электродвигателя включает в себя все эти характеристики.

Расчетное напряжение

Его еще называют номинальным. Оно представляет собой базовое напряжение, представленное стандартным набором вольтажа, которые определяется степенью изоляции электрического оборудования и сети. В действительности оно может отличаться в разных точках оборудования, но не должно превышать предельно допустимых норм рабочих режим, рассчитанных на продолжительное функционирование механизмов.

Для обычных установок под номинальным напряжением понимают расчетные величины, для которых они предусмотрены разработчиком в нормальном режиме работы. Перечень стандартного вольтажа сети предусмотрен в ГОСТ. Эти параметры всегда описаны в технических характеристиках механизмов. Для расчета производительности используют формулу мощности электродвигателя по току:

P = U × I.

Электрическая константа времени

Представляет собой время, необходимое для достижения уровня тока до 63 % после подачи напряжения на обмотки привода. Параметр обусловлен переходными процессами электромеханических характеристик, так как они быстротечны ввиду большого активного сопротивления. Общая формула расчета постоянной времени:

t_e = L ÷ R.

Однако электромеханическая константа времени t_m всегда больше электромагнитной t_e. Первый параметр получается из уравнения динамических характеристики двигателя при сохранении условии, когда ротор разгоняется с нулевой скоростью до максимальных оборотов холостого хода. В этом случае уравнение принимает вид

M = M_ст + J × (d(omega) ÷ dt), где

M_ст = 0.

Отсюда получаем формулу:

M = J × (d(omega) ÷ dt).

По факту электромеханическую константу времени рассчитывают по пусковому момент — M_п. Механизм, работающий в идеальных условиях, с прямолинейными характеристиками будем иметь формулу:

M = M_п × (1 — omega ÷ omega₀), где

omega₀ — скорость на холостом ходу.

Такие расчеты используют в формуле мощности электродвигателя насоса, когда ход поршня напрямую зависит от оборотистости вала.

Основные формулы расчета мощности двигателей

Для вычисления реальных характеристик механизмов всегда нужно учитывать много параметров. в первую очередь нужно знать, какой ток подается на обмотки электродвигателя: постоянный или переменный. Принцип их работы отличается, следовательно, отличаются метод вычислений. Если упрощенный вид расчета мощности привода выглядит как:

P_эл = U × I, где

I — сила тока, А;

U — напряжение, В;

P_эл — подведенная электрическая мощность. Вт.

В формуле мощности электродвигателя переменного тока необходимо также учитывать сдвиг фаз (alpha). Соответственно, расчеты для асинхронного привода выглядят как:

P_эл = U × I × cos(alpha).

Кроме активной (подведенной) мощности существует также:

• S — реактивная, ВА. S = P ÷ cos(alpha).
• Q — полная, ВА. Q = I × U × sin(alpha).

В расчетах также необходимо учитывать тепловые и индукционные потери, а также трение. Поэтому упрощенная модель формулы для электродвигателя постоянного тока выглядит как:

P_эл = Pмех + Ртеп +Ринд + Ртр_, где

Рмех — полезная вырабатываемая мощность, Вт;

Ртеп — потери на образование тепла, ВТ;

Ринд — затраты на заряд в индукционной катушке, Вт;

Рт — потери в результате трения, Вт.

Заключение

Электродвигатели находят применение практически во всех областях жизни человека: в быту, в производстве. Для правильного использования привода необходимо знать не только его номинальные характеристики, но и реальные. Это позволит повысить его эффективность и снизить затраты.

fb.ru

Крутящий момент и зависимость крутящего момента

Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?

Крутящий момент напрямую зависит от мощности и числа оборотов двигателя в минуту. Имеется общепринятая формула расчета крутящего момента, выражаемого в Ньютон-метрах ( русское обозначение Н·м, международное N·m ) 

 

M = P х 9550 / N

 

Где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N — обороты вала в минуту

 

 

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?

Для такого расчета существует формула:

 

P = M х N / 9550

 

Где M — это крутящий момент двигателя

N — это обороты двигателя

 

Для скорости и простоты расчета воспользуйтесь удобным калькулятором крутящего момента. Впишите в ячейки калькулятора имеющиеся значения и калькулятор автоматически проставит результаты расчета.

 

Калькулятор крутящего момента

monolitgrupp.ru

Расчет мощности и вращающего момента на валу двигателя

Для расчета мощности, кВт, и вращающего момента, Н·м, на валу двигателя следует пользоваться формулами:

вращательное движение
;
;

подъем груза

;

привод вентилятора

,

где κ — коэффициент, учитывающий действие противовеса;
v — скорость подъема груза, м/с;
Q — расход воздуха, м³/с;
р — давление на выходе вентилятора, Па;
g — ускорение свободного падения, м/с²;
η — КПД вентилятора, подъемника;
m — масса, кг;
n — частота вращения об/мин.

Полученные значения следует увеличить до ближайшего каталожного значения.

Двигатели эксплуатируются в самых разнообразных режимах.
Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощности двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением.

Если двигатель работает в режиме S2 или SЗ, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу. При работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50 % при длительности нагружения 10 мин, на 25 % — при длительности нагружения 30 мин, на 10% — при длительности нагружения 90 мин. Для режима SЗ рекомендуются двигатели с повышенным скольжением.

Подробнее, о номинальных данных электрических машин, здесь.

Источник: Кравчик А.Э. и др. Выбор и применение асинхронных двигателей.

Помощь студентам

electrichelp.ru

Что такое крутящий момент электродвигателя

Одним из важных параметров электродвигателя, который так же важен при его выборе, является крутящий момент. Эта величина определяется произведением приложенной к плечу рычага силы и зависит исключительно от степени нагрузки. Если в двигателях внутреннего сгорания данную нагрузку задаётся коленчатым валом, то асинхронные электродвигатели получают величину крутящего момента от токов возбуждения. При этом величина этого момента будет зависеть от скорости вращающегося в магнитном поле статора устройства, называемого ротор. В зависимости от периода и способа определения, крутящий момент разделяют на:

• статический (пусковой) – минимальный момент холостого хода;
• промежуточный – развивает значение при работе двигателя от 0 величины оборотов до максимального значения в номинальной величине напряжения;
• максимальный – развивающийся при эксплуатации двигателя;
• номинальный – соответствует номинальным значениям мощности и оборотов.

Для вычисления величины крутящего момента, определяющегося в «кгм» (килограмм на метр) или «Нм» (ньютон на метр), многие электротехнические пособия предлагают специальные формулы, учитывающие кроме основного действия вращающегося магнитного поля ряд всевозможных факторов, например:

• напряжения сети;
• величину индуктивного и активного сопротивления;
• зависимость от увеличения скольжения.

Но, рост скольжения не всегда приносит высокий момент. Зачастую, при достижении критических значений, наблюдается его резкое снижение. Такое явление обозначается как опрокидывающий момент. Одним из устройств, стабилизирующих скорость вращения ротора, а значит и величину момента кручения является частотный преобразователь, применение которого сейчас очень распространено во всех сферах, где от контроля работы двигателя зависит и успешность выполнения множественных производственных задач.

Выбираем электродвигатель по крутящему моменту

Для выбора, требуемого к выполнению тех или иных задач электродвигателя, берут в учёт практически все его характеристики, начиная от показателей мощности и заканчивая массогабаритными параметрами. Каждый из элементов по-своему важен в решении нюансов. Не меньшее значение припадает и на крутящий момент. Благодаря тому, что момент кручения напрямую связан с оборотами в соотношении: чем больше сами обороты, тем меньше будет момент, выбор электродвигателя будет исходить из следующих нюансов:

• из скоростных требований. В этом случае, более полезным будет выбор двигателя по малому моменту для работающих со слабыми усилиями и на большой скорости, и со средними либо высокими показателями моментов пуска для работающих в усиленных режимах. На малых скоростях;
• по пусковым напряжениям. Здесь учитывается первичное усилие, например, для управления лифтом следует подбирать двигатели высокого пускового момента, способного поднимать большие грузы со старта. Хотя, многие статьи про электродвигатели рекомендуют так же применять устройства плавного пуска, умеющие обезопасить от нежелательных перегрузов.

Стоит помнить, что выбор осуществляется не по одному из показателей, даже при ориентировании относительно крутящего момента, ведь каждый из показателей ориентируется по рабочей предрасположенности электротехнического приводного устройства и его рабочих нагрузок в статистических и динамических эксплуатационных условиях, задаваемых самим предприятием.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

epusk.ru

Выбор электродвигателя

Электродвигатель главная движущая сила электропривода. О том, какой электродвигатель выбрать для прямоходных механизмов рассказывается в этой статье

Вид электромеханизма	Тип двигателя в комплектации
ATL 10, BSA 10	АС 1-фазный, АС 3-х фазный, DS 24/12 B с тормозом и без
ATL 20-25-30-40 BSA 20-25-30-40	АС 1-фазный, АС 3-х фазный, DS 24/12 B с тормозом и без
ATL 50-63-80 BSA 50-63-80	АС 3-х фазный с тормозом и без
UAL 0 UBA 0	DS 24 B 12 B с тормозом и без
UAL 1-2-3-4 UBA 1-2-3-4	АС 1-фазный, АС 3-х фазный, DS 24/12 B с тормозом и без

Основные технических характеристики

Перед выбором электродвигателя важно понимать следующие физические характеристики:

Номинальная мощность — механическая мощность, измеряемая на валу, выражается в единицах измерения Ватт или КилоВатт. Однако в некоторой продукции мощность исчисляют лошадинными силами. 
Номинальное напряжение — напряжение, которое должно подаваться на клеммы электродвигателя, в соответсвии со спецификациями.

Статический крутящий момент (пусковой крутящий момент) — минимальный крутящий момент, который двигатель может обеспечить, с ротором при холостом ходе и при номинальной подаче напряжения частоты.

Промежуточный крутящий момент — минимальное значение крутящего момента, который развивается от питания двигателя с номинальным напряжением и частотой, от 0 об/мин до скорости, соответствующей максимальному крутящему моменту.

Максимальный крутящий момент — максимальный момент, который двигатель может развить во время эксплуатации с номинальной подачей напряжения и частоты.

Номинальный крутящий момент — крутящий момент соответствует номинальной мощности и номинальному количеству оборотов.

Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:

Pn — номинальная мощность, кВт

n- номинальное количество оборотов, об/мин

Синхронная частота вращения, вычисляется по след. формуле:

f — подача частоты, Гц
р — количество пар полюсов

Диаграмма крутящих моментов

Условия эксплуатации

Влажность — электрооборудование должно эксплуатироваться при относительной влажности от 30% до 90% (без конденсации)

Необходимо исключить негативные последствия от случайного конденсата с помощью защищенного корпуса электрооборудования или, если необходимо, посредством дополнительных мер (например, встроенного нагревательного оборудования или системы кондицинирования, дренажных отверстий).

Высота и температура указаные в каталоге мощности предназначены для регулярного использования на высоте ниже 1000 м. над уровнем моря и при комнатной температуре от +5 оС до +40оС для двигателей с номинальной мощностью ниже 0,6 кВт, или при температуре от -15 оС до 40 оС для двигателей с номинальной мощностью, равной или превышающей 0,6 кВт. При других условиях эксплуатации (большей высоте и или температуре) значения изменяются в соответсвии с коэффициентом, указанным на графике.

Двигатели трехфазные или однофазные имеют направление движения по часовой стрелке. Против часовой — по запросу.

Напряжение — Частота: максимальное изменение подачи напряжения +/-10%. С этим допуском двигатели подают номинальную мощность. При долгосрочной эксплуатации с данными ограничениями возможно повышение температуры на 10 градусов С. Стандартная обмотка рассчитана на напряжение 230/400В и частоту 50 Гц. По запросу возможны другие значения напряжения частоты.
Частота вращения — крутящий момент: за исключением исполнения с четырьмя полюсами, двигатели имеют стандартное исполнение. Не рекомендуется использовать крутящие моменты выше номинального.

Обмотка статора выполняется из эмалированного медного провода (класс Н, 200 градусов), с измененными полиамидоэфирами полиамидами.
Класс изоляции F имеет пропитку полимерами, что обеспечивает высокую степень защиты от электростатического напряжения и механических нагрузок. Обмотка плотная, без воздушных мешков и с высокой степенью теплопередачи. Другие материалы из которых делается массовое производство обмоток имеют класс изоляции В, но по запросу мы ставим класс Н.

Двигатели тропического и морского исполнения: высокая степень защиты, которая используется для моторов, эксплуатирующихся в условиях тропического климата с высокой степенью влажности и неблагоприятных условиях эксплуатации обмотка покрывается слоем высококачественого глицерофталика, который имеет превосходные защитные характеристики.

Марка	Фото	Тип	Напряжение и частота	Диапазон габаритов и мощностей	Примечания
М		Асинхронные трехфазные электродвигатели общепромышленного исполенения	В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В Об/мин.: 3000/1500/1000/750	Габарит, мм: 50-160 Мощность, кВт: 0,02-18,7	Размеры 71-160 адаптированы для использования с регулятором частоты. Вентилятор на валу, класс защиты IP 55F
DP		Асинхронные трехфазные многоскоростные электродвигатели	В/Гц: 400/50 +/- 10%В Об./мин.: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750, 3000/1000, 3000/750, 1000/750, 3000/750	Габарит, мм: 63-160 Мощность, кВт: 0,06-18,7	Вентилятор на валу электродвигателя, класс защиты IP55F
MQ		Асинхронные трехфазные электродвигатели с квадратным кожухом	В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В Об./мин.:1500	Габарит, мм: 63-90 Мощность, кВт: 0,18-1,5	Размеры 80-90 адаптированны для использования с регулятором частоты. Вентилятор на валу, класс защиты IP55F
MM		Асинхронные однофазные электродвигатели с встроенным конденсатором	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 50-100 Мощность, кВт: 0,045 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором.
MDC MDV		Асинхронные однофазные электродвигатели с центробежным выключателем с реле выключения подачи напряжения	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об./мин.:3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-100 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Принудительная вентиляция. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором. Центробежный выключатель. Встроенное реле подачи/отключения напряжения
MDE		Асинхронные однофазные электродвигатели с встроенным электронным реле	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-100 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором.  Снабжены электронным пусковым реле.
МА		Асинхронные трехфазные электродвигатели с тормозом	В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В Об/мин.: 3000/1500/1000/750	Габарит, мм: 55-160 Мощность, кВт: 0,02 — 18,7	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MADP		Асинхронные трехфазные многоскоростные электродвигатели с тормозом	В/Гц: 400/50 +/- 10%В Об./мин.: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750, 3000/1000, 3000/750, 1000/750, 3000/500	Габарит, мм: 63-160 Мощность, кВт: 0,06 — 18,7	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MMA		Асинхронные однофазные электродвигатели с тормозом	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 50-100 Мощность, кВт: 0,09 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MADV MADC		Асинхронные однофазные электродвигатели с центробежным выключателем с реле выключения подачи напряжения с тормозом	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-100 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MADE		Ассинхронные однофазные электродвигатели с встроенным электронным реле с тормозом	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-122 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MV		Электродвигатели с векторным управлением (Серводвигатели)	Однофазная сеть: В/Гц: 230/50-60 +/-10% В Трехфазная сеть: В/Гц: 400/50-60 +/-10% В Об/мин.: 3000	Габарит, мм: 63 — 160 Момент, Н*м: 2,6 — 42	Сохранение момента при частоте вращения от 0 до максимальной. Высокая точность позиционирования. Программирование через пульт или компьютер
MVC MVS		Электродвигатели с встроенными энкодерами	Однофазная сеть: В/Гц: 230/50-60 +/-10% В Трехфазная сеть: В/Гц: 400/50-60 +/-10% В Об/мин.: 3000	Габарит, мм: 63 — 160 Момент, Н*м: 2,6 — 160	Сохранение момента при частоте вращения  от 0 до максимальной. Высокая точность позиционирования. Принудительная вентиляция
MII		Электродвигатели с встроенными регуляторами частоты вращения	Однофазная сеть: В/Гц: 230/50-60 +/- 10% В Трехфазная сеть: В/Гц: 400/50-60 +/-10% В Количество полюсов: 2/4/6	Габарит, мм: 71 — 112 Момент, кВт: 0,12 — 4	Недорогой вариант электродвигателя с частотным управлением. Принудительная вентиляция Встроенный тормоз, устройство тепловой защиты. Дистанционное управление.

 

 

 

Просмотров: 14412 | Дата публикации: Четверг, 13 июня 2013 05:41 |

www.servomh.ru

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга не только по виду потребляемого топлива, но также и по конструктивным особенностям. Например, велико разнообразие по расположению цилиндров. Каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны. В данном случае будут рассмотрены плюсы и минусы оппозитного двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое атмосферный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и главных отличиях атмосферных ДВС от аналогов с турбонаддувом.

Читайте в этой статье

В чем особенности оппозитного двигателя

В поршневых двигателях внутреннего сгорания (а бывают еще и роторные) размещение цилиндров может быть разным по отношению друг к другу: под острым углом, в один ряд, звездообразно и так далее. В случае с оппозитным ДВС цилиндры находятся в одной плоскости и размещены один напротив другого под углом 180 градусов. В отличие от многих рядных моторов, оппозитный агрегат зачастую имеет два распределительных вала, а также вертикальное распределение газораспределительного механизма. Существует несколько типов оппозитных двигателей. Среди них наиболее известны:

• Boxer («Боксер»). Отличается тем, что поршни, расположенные друг перед другом, движутся подобно боксерам на ринге. То есть, когда один из них находится в крайней верхней точке, второй занимает крайнее нижнее положение. Они все время в равной степени удалены один от другого;
• ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder. Принцип работы в данном случае заключается в том, что поршни попарно находятся в одном цилиндре (верхний и нижний поршень). Они движутся навстречу друг другу, вращая коленвал.
• 5 ТДФ. Это двухтактный танковый двигатель советского производства, которым применялся на танках Т-64 и Т-72. Интересная особенность данного агрегата состоит в его многотопливности. Основное горючее для него – солярка. Однако при помощи специального переключателя на топливном насосе высокого давления, можно было запустить режим работы на бензине или на смеси бензина с керосином и соляркой, а также двигатель мог работать на реактивном топливе. Правда, требовалось еще и подкорректировать угол зажигания (тайминг впрыска).

Разработкой силовых агрегатов активно занималась многие компании. Например, Volkswagen уделял внимание данному типу агрегатов с середины 30-х годов прошлого столетия. Это были не просто эксперименты, а стремление разработать собственный оппозитный мотор, снизить уровень вибраций, которые возникают во время работы традиционного V-образного или рядного двигателя и т.д. Кстати, свою разработку инженеры Volkswagen применили и в легендарном автомобиле Volkswagen Beetle. А с 60-х годов оппозитные двигатели стали активно использоваться японской компанией Subaru, которая занималась разработками параллельно с немцами.

Преимущества оппозитного ДВС

По большому счету, работа оппозитного двигателя не отличается от принципа действия агрегатов других конструкций. Однако подобное расположение цилиндров имеет свои определенные преимущества, а также и недостатки.

• Самым заметным преимуществом рассматриваемых силовых установок считается почти полное отсутствие вибрации во время работы. Такой эффект достигается за счет расположения поршней, которые уравновешивают друг друга. Это не только добавляет комфорта, но и существенно увеличивает срок эксплуатации. Отсюда происходит второй «плюс»;
• Впечатляющий ресурс оппозитного двигателя. Имеются данные о том, что довольно часто пробег до первого капитального ремонта составлял минимум от 500 тысяч километров. Разумеется, манера вождения вносит свои существенные коррективы. И, тем не менее, межремонтный срок довольно большой. Впрочем, сплошь и рядом можно встретить утверждения специалистов и автолюбителей, что 800-900 тысяч до первого капитального ремонта – это не более чем красивая сказка;
• Моторы рассматриваемой в данной статье конструкции обеспечивают автомобилям низкий центр тяжести. Особенно это качество ценится в мощных спортивных машинах. Ведь, проходя виражи на больших скоростях, очень важно сохранить устойчивость;
• Также нельзя не упомянуть об экономии места под капотом. Хотя многим этот пункт покажется спорным, ведь выигрывая по высоте, нужно при этом делать капот шире или длиннее.

Вот, пожалуй, и все существенные преимущества оппозитников. Теперь нужно рассмотреть и недостатки, которых, к сожалению, несколько больше.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, турбина или компрессор. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции различных нагнетателей, а также о преимуществах и недостатках  подобных способов повышения мощности мотора без увеличения физического рабочего объема двигателя.

Недостатки оппозитного мотора

Прежде всего, стоит указать высокую стоимость обслуживания и практически полную невозможность выполнить ремонт в домашних условиях. Даже простая замена свечей зажигания требует наличия специального оборудования. При этом в сторонних автосервисах сложно найти специалиста достаточно высокой квалификации для ремонта оппозитного двигателя. Кстати, здесь будет также уместным выделить огромное количество модификаций агрегатов даже в пределах одной марки. Этим «грешит», например, бренд Субару, который сегодня является основным производителем моторов данного типа. Само собой, такая позиция усложняет ремонт, так как возможность взаимозаменить детали сводится к минимуму.

Стоимость нового автомобиля с оппозитным двигателем может оказаться заметно выше стоимости машины такой же комплектации, но с более традиционным типом ДВС. А все дело в затратах на производство самого оппозитника. Определенную роль играет и дороговизна запчастей, которая напрямую связана с указанными выше причинами.

Добавим еще пару слов о специальном оборудовании. Например, автовладельцы со стажем и опытом знают, что шейки коленвала время от времени приходится шлифовать. Операция эта проводится на станке и не очень дорого стоит применительно к обычному ДВС. Но только если речь не идет об оппозитниках. Например, на субаровских авто шейки очень узкие и шлифовать их нужно на специальных станках.

Также отметим, что  в оппозитных моторах быстрее засоряется картер двигателя по сравнению с V-образными или рядными конструкциями. Оппозитному двигателю присущ большой расход моторного масла, что обуславливается конструкцией силовой установки данного типа. А в случае, когда установлена турбина, масла расходуется еще больше.

Что в итоге

При желании можно найти еще минусы оппозитного двигателя и продолжить приведенный выше список, особенно если рассматривать конкретный мотор на той или иной модели авто.

Однако в общем такая конструкция силовой установки все равно неплохо прижилась на гражданских авто, машинах спортивного типа и в авиации. Напоследок добавим, что «субаровские» моторы повсеместно и широко используются. Это является наглядным примером определенного успеха оппозитного двигателя на фоне других конкурентов, которые также не лишены определенных недостатков.

Читайте также

krutimotor.ru

Что такое оппозитный двигатель, его преимущества и недостатки

При выборе нового или подержанного автомобиля покупатели особое внимание обращают на установленный в транспортном средстве двигатель. Причём их интересует не только мощность и крутящий момент, но и сам тип конструкции.

Среди всех доступных и использующихся на современных авто двигателей порой наибольшее количество вопросов вызывают именно оппозитные силовые установки.

Многие слышали об оппозитных двигателях, но не все точно понимают, что это такое, какими сильными и слабыми сторонами обладают такие моторы и где они используются.

Особенности оппозитных двигателей

Прежде чем говорить о принципе работы оппозитного двигателя, нужно узнать, что же значит этот самый оппозитный двигатель и какими особенностями он характеризуется.

Оппозитными моторами или оппозитниками называют разновидность силовых установок, которые во многом похожи на классические или традиционные ДВС. Но, в отличие от других используемых на авто ДВС, у оппозитного варианта расположение цилиндров не совсем стандартное. Здесь они стоят горизонтально.

Отличительной особенностью таких автомобильных моторов является нестандартный угол развала рабочих цилиндров. Он составляет 180 градусов. При этом поршни осуществляют своё движение в горизонтальной плоскости, располагаясь при этом зеркально относительно друг друга. То есть своей верхней мёртвой точки эти поршни достигают в один момент, одновременно. Именно этот нюанс считают главной отличительной особенностью оппозитников в сравнении с более традиционными или классическими V-образными ДВС, где поршни двигаются синхронно. Когда один из них достигает своей верхней мёртвой точки, другой при этом достигает нижней.

Такое расположение позволило получить низкий центр тяжести, уменьшить высоту самого мотора. То есть оппозитный двигатель можно уверенно назвать плоским, что позволяет ему занимать значительно меньше места в автомобильном подкапотном пространстве.

Также к отличительным моментам можно отнести использование сразу пары газораспределительных механизмов, хотя коленвал зачастую всё равно один.

Среди автомобилистов стало популярным название боксёр. Это название для оппозитника объясняется тем, что поршни осуществляют движение как бы друг в друга, то есть навстречу. При этом пара рабочих поршней располагаются в одном положении.

Впервые об оппозитных моторах стало известно ещё в 1938 году. Свои усилия к разработке нового типа ДВС приложили инженеры из немецкой компании Volkswagen. На тот момент они представили оппозитный мотор с 4 цилиндрами и рабочим объёмом 2,0 литра. Максимальная мощность такой установки достигла внушительных на тот момент 150 лошадиных сил.

Постепенно оппозитные ДВС начали активно распространяться. В результате их устанавливали на:

• легковые автомобили;
• спортивные модели;
• мотоциклы;
• автобусы;
• военную технику и пр.

В настоящее время оппозитные установки не пользуются огромной популярностью. И на то есть свои объективные причины.

Конструкция и принцип работы

Изучая устройство оппозитного автомобильного двигателя, стоит заметить, что он отличается от других ДВС именно своей структурой. Здесь пара поршней осуществляет своё движение в горизонтальной плоскости. То есть происходит это не снизу-вверх, а слева-направо.

Оппозитники всегда имеют парное количество цилиндров, и их число варьируется в пределах от 2 до 12. Самые распространённые моторы оснащаются 4 и 6 рабочими цилиндрами. Если речь идёт о спортивных автомобилях, то для них предусматривается по 8 или 12 цилиндров.

Если говорить о том, как работает оппозитный двигатель, то здесь специалисты не видят существенной разницы в сравнении с традиционными моторами внутреннего сгорания. Только у работающих 6-цилиндровых версий есть ряд отличительных особенностей в плане осуществляемой работы.

Большую роль здесь играет горизонтальное размещение рабочих цилиндров. За счёт этого существенно снижается вибрация и обеспечивается плавный ход. Это обусловлено тем, что при перемещении установленных поршней в противоположном направлении относительно друг друга она взаимно нейтрализуют вибрации. Тем самым обеспечивается плавный рост мощности, отсутствуют сильные рывки. Плюс этот фактор положительно сказывается на скорости износа мотора.

Оппозитники также отлично влияют на устойчивость и качество управляемости авто, поскольку используемое горизонтальное размещение цилиндров позволяет устанавливать моторы ближе к автомобильному шасси. Это способствует низкому центру тяжести.

Разновидности

Во многом принцип работы и некоторые конструктивные особенности зависят от конкретного типа оппозитного силового агрегата.

Выделяют несколько основных категорий горизонтально-оппозитных двигателей:

• боксёры;
• ОРОС;
• танковые моторы.

Боксёры получили самое широкое распространение в оснащении легковых гражданских автомобилей. Основным пользователем таких моторов выступает японская автокомпания Subaru.

В таком оппозитнике поршни располагаются на определённом расстоянии относительно друг друга и стоят напротив. Если первый поршень фиксируется на определённом отрезке от оси мотора, то и второй будет занимать такое же аналогичное положение. При этом в моторе каждый поршень помещается в свой отдельный цилиндр. Визуализировав работу такого мотора, можно представить себе поединок между двумя боксёрами. Отсюда и соответствующее название.

Что касается других двигателей типа ОРОС, то здесь принцип конструкции и порядок работы, которую осуществляют поршни, несколько иной. Это двухтактные силовые агрегаты. Один цилиндр имеет сразу 2 поршня, закреплённые на одном коленвале. При этом первый отвечает за впуск рабочей топливовоздушной смеси, а второй при этом своевременно выводит образовавшиеся продукты сгорания.

Особенностью двигателей ОРОС является факт отсутствия головки, которая обычно устанавливается на блок цилиндров. Плюс подобного агрегата в работе поршней только на один коленчатый вал. Оппозитник небольшой по своим размерам, требует меньше места и обладает небольшой массой. Это позволило применять мотор в разных сферах и на различных транспортных средствах.

ОРОС может работать на двух видах топлива, то есть на дизельном горючем и на бензине. К его преимуществам также стоит отнести:

• поршни при выполнении своей работы проходят несколько меньшую дистанцию, что существенно снижает силу трения и минимизирует износ;
• повышенная эффективность, которая обусловлена отсутствием вредных воздействий отработанных газов на камеру сгорания. Они осуществляют давление на рабочие поршни;
• если сравнивать с классическими двигателями, масса ОРОС будет на 30-50% меньше;
• в оппозитном моторе такого типа используется меньшее количество элементов. Если сравнивать с рядными и V-образными, разница составит 40-50% в среднем;
• такие силовые агрегаты достаточно экономичные;
• В конструкции не используется система привода клапанов;
• для размещения установки в подкапотном автомобильном пространстве требуется меньше места.

Но не всё так радужно, как сначала может показаться. Этот тип двигателей находится на стадии разработки и постепенного усовершенствования. О каких-то реальных и глобальных успехах говорить рано, поскольку существует ряд скрытых и непредвиденных проблем, возникающих в процессе эксплуатации.

Теперь что касается третьего типа оппозитных моторов, который называют танковым двигателем. Это силовая установка с маркировкой 5ТДФ. Мотор был создан специально для танков серии Т-64 и Т-72.

Танковый двигатель 5ТДФ

У танкового оппозитника внушительный ресурс, поскольку он был изначально рассчитан на установку в крупной военной технике. Поршни делят один цилиндр и движутся в одинаковом направлении, хотя у каждого из них предусмотрен собственный отдельный коленвал.

Место для возгорания топливовоздушной смеси образуется путём создания минимального промежутка или зазора между двумя установленными рабочими поршнями. Как и в случае с ОРОС, здесь в цилиндры поступает воздух, а отработанные газы выходят за счёт работы системы турбонаддува.

За счёт встречного хода рабочих поршней инженерам удалось создать компактный по своим размерам, но внушительный по своей мощности силовой агрегат. Максимальное количество оборотов для танкового оппозитника достигает 2 тысяч. Мощность агрегата составляет 700 лошадиных сил. Рабочий объём мотора может быть 6 и 13 литров.

Танковый оппозитник может функционировать на бензине и на дизельном топливе. Это отечественная разработка, которая в своё время сумела произвести впечатление. Но в настоящее время ТДФ уже не выпускается.

Преимущества и недостатки

Чтобы в полной мере раскрыть особенности этого мотора, нужно посмотреть на его сильные и слабые стороны.

Начнём с наиболее актуальных преимуществ оппозитных двигателей. К его достоинствам можно отнести следующие моменты:

• чем действительно оппозитный двигатель хорош, так это наилучшей вариацией расположения. Мотор всегда располагается низко, что намного лучше классических ДВС. Это позволяет понизить центр тяжести. Тем самым улучшается устойчивость и управляемость;
• также оппозитник лучший среди конкурентов за счёт нахождения фактически на одном уровне с трансмиссией. Такая особенность даёт возможность минимизировать потери при передаче крутящего момента;
• весомым аргументом в пользу оппозитного двигателя является минимальный уровень вибраций даже тогда, когда автомобиль движется на максимальных скоростях. Такое преимущество объясняется расположением цилиндро-поршневой группы. Тем самым инженеры создали идеальный баланс и смогли гарантировать эффективное гашение всех потенциально возникающих вибраций. От этого двигатель работает плавно, рывки отсутствуют;
• конструктивные особенности и баланс дали возможность использовать для коленчатого вала не 5, а только 3 подшипники. За счёт этого он стал короче и легче;
• среди всех своих конкурентов оппозитник выступает неоспоримым лидером в плане обеспечения пассивной безопасности. Даже при условии сильного лобового столкновения мотор не проникнет внутрь салона. При ударах он просто падает, не нанося урон водителю или пассажирам. Подобная особенность сумела спасти не одну тысячу жизней;
• если правильно обслуживать оппозитный мотор, вне зависимости от типа используемого топлива, оппозитник сможет похвастаться огромным ресурсом. При грамотном отношении такой двигатель служит порядка 1 миллиона километров. Чтобы добиться такого результата, нужно просто вовремя менять масло и прочие расходники, а также не подвергать агрегат чрезмерным экстремальным нагрузкам.

Хотя перечень преимуществ оказался внушительным, оппозитный двигатель также имеет свои существенные недостатки. И эти минусы во многом способны перекрыть все имеющиеся плюсы.

1. Дорогостоящее самообслуживание. Автовладелец машины с оппозитным мотором сможет выполнять только ряд простейших процедур в процессе обслуживания. Большую часть работ придётся осуществлять с привлечением специалистов. А это дополнительные затраты на содержание транспортного средства.
2. Дорогой и сложный ремонт. Сложность ремонта провоцирует рост стоимости услуг. Сами запчасти для оппозитники достаточно дорогие. Плюс приходится искать грамотных специалистов. Профессионалов в сфере оппозитных моторов крайне мало. А те, кто работает с такими силовыми установками, просят довольно много денег за свои услуги.
3. Сложная конструкция. Чтобы выполнить определённые работы и поменять какие-то расходники, порой приходится частично разбирать двигатель. Это проблематично и для неопытного автомобилиста недоступно.
4. Условная компактность. Хотя такие моторы удалось сделать небольшими и разместить низко, всё равно под капотом им требуется довольно много места.
5. Активное потребление масла. В оппозитниках крайне важно следить не только за состоянием, но и за количеством масла. Мотор отличается хорошим аппетитом в отношении смазочного материала. Если начнётся голодание, это приведёт к крайне негативным, серьёзным и дорогостоящим последствиям.
6. Съёмные гильзы цилиндров. Факт их съёмности является положительным моментом. Но для замены гильз приходится проводить ряд сложных мероприятий по частичной разборке мотора. Если этого не сделать, вскоре мотор начнёт ещё активнее потреблять масло, что приведёт в итоге к быстрому выходу из строя всего оппозитного двигателя.
7. Острый дефицит квалифицированных мастеров. Для России и стран СНГ это одна из главных проблем. Многие бы с удовольствием приобрели себе автомобиль с оппозитным мотором. Но большое количество вопросов вызывает факт отсутствия хороших мастеров. Есть те, кто берётся за обслуживание оппозитников, но качество их работы оставляет желать лучшего. Квалифицированные мастера обходятся дорого, и работают они далеко не в каждом городе.

Оппозитные моторы можно назвать ДВС с прекрасными возможностями и светлыми перспективами. Ещё есть куда стремиться. Потому автопроизводители, кто реально заинтересован в оппозитных моторах, постоянно стараются придумывать что-то новое, внедрять свежие идеи и бороться против объективных недостатков.

Область применения

Учитывая всю рассмотренную информацию, наличие весомых преимуществ и объективных недостатков, возникает закономерный вопрос относительно того, на каких машинах можно встретить оппозитный двигатель.

Следует справедливо заметить, что автомобили не так часто оснащаются оппозитными моторами, как традиционными рядными или V-образными силовыми установками.

Но существует одна автомобильная компания, которая более пятидесяти лет успешно и активно устанавливает на свои модели такие виды двигателей. Причём во многом именно благодаря этому производителю происходит развитие сегмента оппозитных моторов. Это компания Subaru, которая базируется в Японии, но её машины успешно реализуются по всему миру.

Но есть ещё несколько автомобилей и транспортных средств, которые оснащаются такими силовыми установками. Речь идёт о следующих ТС:

• некоторые модели автоконцерна Volkswagen;
• несколько автомобилей от бренда Porsche;
• мотоциклы советского образца Урал;
• мотоциклы Днепр;
• автобусы Икарус, пришедшие из Венгрии.

О каком-то глобальном распространении такого типа двигателя говорить не приходится. Хотя объёмы продаж тех же автомобилей Subaru с оппозитными силовыми установками внушительный.

За последнее время оппозитные моторы снова обратили на себя внимание со стороны инженеров и разработчиков. Регулярно проводятся исследования, всевозможные испытания. Специалисты стремятся усовершенствовать и модернизировать такие двигатели. Причём непосредственное отношение к доработке моторов типа ОРОС имеет группа американских специалистов, работу которых финансирует Билл Гейтс.

Что из этого всего получится, говорить сложно. Но факт заинтересованности в оппозитниках намекает нам на то, что в скором времени удастся решить проблему очевидных недостатков. В таком случае у рядных и V-образных ДВС появится реальный и серьёзный конкурент. Если оппозитник избавиться от недостатков и сохранит свои ключевые преимущества, это позволит сделать огромный шаг вперёд.

Но пока всё на уровне частичных слухов, догадок и домыслов. Действительно ли в ближайшее время удастся существенно изменить оппозитные моторы, вопрос сложный.

Как не допустить дорогостоящий ремонт

Учитывая все имеющиеся недостатки, можно сделать вывод, что оппозитные моторы дорогие и сложные в ремонте. Основные затраты связаны именно с покупкой запчастей и оплатой услуг мастеров по ремонту. Если же двигатель поддерживать в хорошем рабочем состоянии, тратить на него огромные деньги не придётся.

В этом и заключается основная миссия автовладельца, который хочет приобрести машину с оппозитником, но боится потенциальных затрат на его обслуживание. Есть несколько правил, соблюдение которых позволит получить максимум преимуществ и столкнуться с минимальным проявлением недостатков оппозитного типа двигателя.

1. Периодичность прохождения технического обслуживания. Строго следуйте регламенту, проводите ТО согласно рекомендациям производителя. В условиях наших дорог и климата его можно немного сократить. Если машина эксплуатируется в тяжёлых условиях, от заявленной периодичности обслуживания следует отнять минимум 15%.
2. Квалифицированные мастера. Хотя опытных специалистов по оппозитным двигателям не так много, найти их вполне реально. Если доверять двигатель квалифицированным мастерам, это значительно повысит ваши шансы на длительную безотказную работу оппозитной силовой установки.
3. Тщательный подход к выбору моторного масла. Поскольку оппозитники очень требовательные в отношении моторных масел, здесь нужно строго следовать рекомендациям автопроизводителя. Выбирайте масла, которые советует использовать завод. Соответствующая информация указана в руководстве по эксплуатации. Если купить именно такую марку невозможно, тогда ориентируйтесь на известных производителей с хорошей репутацией. Покупайте смазочный материал для оппозитного мотора только в проверенных магазинах, где есть все гарантии и сертификаты качества. Это позволит избежать приобретения подделки.
4. Заправляйтесь на хороших АЗС. Этот совет актуален для всех типов двигателя, а не только для оппозитных. Хорошее топливо обеспечивает эффективную работу мотора, увеличивает его ресурс, уменьшает риски загрязнения. Даже если вы будете платить за топливо больше, чем на дешёвых автозаправках, всё равно удастся сэкономить. Это проявится в виде безотказности и отсутствия необходимости ремонтировать двигатель из-за негативного влияния низкокачественного горючего.
5. Система охлаждения. Хотя оппозитные моторы оснащаются достаточно эффективной системой охлаждения, даже она не справится с чрезмерными перегрузками двигателя. Не стоит перегружать оппозитник. А для самой системы выбирайте только качественные расходники.
6. Мойка двигателя. Её нужно проводить периодически, а не на постоянной основе, как многие могли подумать. Но даже редкая очистка двигателя позволит нормализовать теплоотдачу и предотвратить перегрев. Отсюда и длительный срок службы мотора, сохранение его моторесурса и отсутствие проблем.

Не стоит верить устоявшему стереотипу, что якобы эксплуатация машины с оппозитным двигателем обходится значительно дороже, чем содержание авто с традиционным ДВС рядного или V-образного типа.

Это наглядно видно на примере автомобилей Subaru. Их запчасти сравнительно недорогие, расходники также не обходятся в огромные суммы денег. Содержать такую машину может человек даже с небольшим уровнем дохода. Всё напрямую зависит от качества обслуживания и правильного ухода. Если грамотно содержать машину, вовремя проводить плановые работы, а также не провоцировать экстремальные перегрузки, двигатель не потребует много денег.

Оппозитные моторы вызывают повышенный интерес, учитывая их сильные качества. В некоторой степени смущают их недостатки. Но они достаточно условные. Любой двигатель может привести к огромным финансовым затратам. Это уже вопрос непосредственно к владельцу и его отношению к своему автомобилю.

Лучшие цены и условия на покупку новых авто

Кредит 6.5% / Рассрочка / Trade-in / 98% одобрений / Подарки в салоне Мас Моторс

drivertip.ru

что это, как работает, какие плюсы и минусы

Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно классифицировать на основе таких критериев, как вид потребляемого топлива и расположение цилиндров. Если с разделением двигателей на основе разновидности горючего все более-менее понятно даже людям, весьма далеким от техники, то с разделением по расположению цилиндров все не так очевидно. В этом материале мы рассмотрим один из типов ДВС с необычным расположение цилиндров, а именно оппозитный двигатель. Здесь вы узнаете о том, что такое оппозитный двигатель, как он устроен, какие его плюсы и минусы и где он применяется.

Конструкция и особенности работы оппозитного двигателя

Схема работы оппозитного двигателя

Оппозитными называются такие двигатели внутреннего сгорания, угол развала цилиндров которых составляет 180°. Поршни в них двигаются в горизонтальной плоскости, причем зеркально друг по отношению к другу. Это означает, что своей верхней точки они достигают одновременно. Кстати говоря, именно это является одним из главных отличий оппозитных силовых агрегатов от более распространенных V-образных: в них движение поршней осуществляется синхронно (когда один из них находится в верхней точке, второй располагается в нижней).

Благодаря такому расположению цилиндров оппозитные двигатели имеют низкий центр тяжести. Кроме того, их высота существенно меньше, чем у V-образных, они более «плоские» и занимают меньше места в подкапотном пространстве. Одной из отличительных особенностей оппозитных двигателей является наличие двух газораспределительных механизмов (коленчатый вал у них, так же, как и у V-образных, чаще всего один). Что касается принципа работы этих моторов, то он точно такой же, как и у всех остальных ДВС: перемещение поршней, приводящих в движение коленвал, осуществляется за счет давления газов, образующихся при сгорании топливной смеси.

Виды оппозитных двигателей

На сегодняшний день существует три основных разновидности оппозитных двигателей:

Они отличаются друг от друга в основном тем, каким именно образом в них движутся поршни.

Boxer. В оппозитных двигателях этого типа каждый поршень располагается в своем собственном цилиндре, причем они расположены на определенном расстоянии друг от друга, которое всегда остается постоянным. Именно в этом и состоит главная особенность таких силовых агрегатов. Поскольку в процессе функционирования движение их поршней напоминают перемещения боксеров на ринге, то они и получили название Boxer.

OPOC. Эта аббревиатура расшифровывается как Opposed Piston Opposed Cylinder, а особенность конструкции оппозитных двигателей этого типа состоит в том, что в них в каждом из цилиндров находится по два поршня. Они передвигаются навстречу друг другу. Оппозитные двигатели типа OPOC являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и механизмы привода клапанов. Благодаря такой конструкции эти силовые агрегаты имеют небольшой вес, причем они бывают как бензиновыми, так и дизельными.

5 ТДФ. Этот тип оппозитного двигателя является отечественной разработкой. В свое время он создавался специально для установки на танки Т-64, несколько позднее использовался в Т-72. Так же, как и в оппозитном двигателе OPOC, в его цилиндрах находится по два поршня, которые движутся навстречу друг другу, однако в отличие от него у каждого из них имеется по собственному коленчатому валу. Камеры сгорания в оппозитных двигателях 5 ТДФ располагаются между поршнями, они работают как на бензине, так и на дизельном топливе. Сейчас эти силовые агрегаты уже не выпускаются.

Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Коленвал и поршни оппозитного двигателя

Как и другие типы двигателей внутреннего сгорания, оппозитные силовые агрегаты имеют как плюсы, так и минусы. Что касается плюсов, то одним из самых существенных из них является очень низкий уровень вибраций во время работы. Этим такие моторы обязаны именно оппозитному расположению своих поршней. Дело в том, что при движении они взаимно уравновешивают друг друга, и практически полностью отсутствует тот дисбаланс сил, который приводит к возникновению вибраций.

Это преимущество оппозитных двигателей влечет за собой и еще один значительный плюс: поскольку вибраций практически нет, то и износ движущихся частей происходит гораздо медленнее, чем в, скажем, V-образных двигателях. Соответственно ресурс таких моторов весьма велик: практика показывает, что величина их пробега до капитального ремонта составляет около полумиллиона километров. Некоторые владельцы автомобилей, на которых установлены оппозитные двигатели, утверждают, что эта цифра на практике даже больше и составляет от 600 000 до 700 000 километров.

Еще один плюс силовых агрегатов этого типа состоит в низком центре тяжести. Именно поэтому их часто устанавливают на спортивные автомобили. При прохождении поворотов на больших скоростях оппозитные двигатели обеспечивают повышенную устойчивость машин. Кроме того, как уже упоминалось выше, достоинством моторов этого типа вполне можно считать и их небольшую высоту. Справедливости ради, следует заметить, что при этом они несколько шире силовых агрегатов других типов (к примеру, те же V-образных моторов).

Что касается минусов оппозитных двигателей, то основными из них являются следующие: высокая стоимость и сложность в ремонте. Конструкция таких моторов подразумевает высокую точность изготовления многих их основных элементов, применение дорогих высокопрочных материалов. К тому же, их сборка и наладка существенно более сложны, чем аналогичные процедуры для V-образных или рядных ДВС. Диагностика и устранение неполадок оппозитных двигателей возможны только при наличии специализированного оборудования и специально обученным персоналом. Само собой разумеется, что даже незначительный ремонт таких моторов обходится владельцам автомобилей, на которых они установлены, недешево.

Также существенным недостатком оппозитных двигателей считается значительный расход масла. Впрочем, и по такому показателю, как расход топлива, они пока уступают современным V-образным и рядным силовым агрегатам. 

Сфера применения оппозитных двигателей

Оппозитные двигатели используются совсем не так широко, как V-образные и рядные, однако есть автопроизводитель, который устанавливает моторы такого типа на свои автомобили уже на протяжении полувека. Это — известная японская фирма Subaru. Кроме того, оппозитные агрегаты можно встретить на некоторых моделях Volkswagen и Porsche, ими в свое время оснащались советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», венгерские автобусы «Икарус».

Следует заметить, что в последние годы интерес к силовым агрегатам этого типа существенно возрос. По некоторым данным, исследования и разработки по усовершенствованию оппозитных двигателей OPOC, ведущиеся группой американских инженеров, финансирует Билл Гейтс.

Читайте также: CRDI двигатель — что это такое.

Видео на тему

Похожие статьи

avtonov.com

Оппозитный двигатель: принцип работы, плюсы и минусы

После создания первого в мире двигателя внутреннего сгорания, возникла необходимость его усовершенствования и повышения мощности. Когда решение в виде увеличения количества цилиндров себя исчерпало, начались поиски оптимального расположения цилиндров в силовом агрегате. Одним из самых удачных вариантов стало их горизонтальное расположение, а двигатель подобной конструкции стал называться оппозитным.

Устройство и принцип работы оппозитного двигателя

Главной отличительной чертой оппозитного двигателя выступает расположение поршней, угол между которыми равен 180^о. То есть движение в нем пар поршней происходит в горизонтальной плоскости. У каждой пары есть свой газораспределительный вал, который вместе с клапанами, в отличие от привычного рядного двигателя, расположены горизонтально. Такой тип мотора широко применяется на автомобилях производителей Volkswagen Group и SUBARU, ими были оснащены советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», автобус «Икарус».

Горизонтальное расположение цилиндров позволяет снизить вибрации, взаимно их компенсируя, и достичь более плавного хода. В результате двигатель обладает способностью плавно наращивать мощность без заметных рывков, при этом не так быстро изнашиваться. Оппозитный двигатель находится в автомобиле возле шасси, что перемещает центр тяжести ниже, тем самым повышает устойчивость и управляемость транспортного средства.

Оппозитные двигатели выпускаются в бензиновом и дизельном исполнении. В современных вариантах таких силовых агрегатов для достижения максимального крутящего момента, экономного расхода топлива и экологичности, используют следующие технические решения:

1. Уменьшенный объем камеры сгорания, повышающий степень сжатия.
2. Применение технологии ковки при изготовлении деталей поршневой группы, что уменьшает их вес.
3. Применение технологий изменения газораспределительных фаз.
4. Использование нового типа масляного насоса, благодаря которому смазка двигателя выполняется более качественно.
5. Конструктивно новая система охлаждения, имеющая 2 контура: отдельный контур блока цилиндров и его головки.

Типы оппозитных двигателей

Оппозитный двигатель с момента создания совершенствовался более 70 лет, что привело к появлению его следующих модификаций:

1. Boxer – фирменная разработка Субару. Отличается равным удалением поршней друг от друга: когда один расположен в ВМТ, второй находится в нижней.

2. ОРОС. В течение длительного периода не был востребован, но в последнее время двигатель устанавливается на автомобили и усовершенствуется. В конструкции применен один коленвал, а в каждом цилиндре работает 2 поршня, работающих навстречу друг другу.

3. Танковый ТДФ. Используется на танках, разработанных в СССР. Это двухтактный двигатель, применяющийся только на военной технике.

Оппозитный двигатель: плюсы и минусы

Главные преимущества оппозитного двигателя:

1. Сбалансированная работа и высокий КПД. Это обусловлено расположением поршней по горизонтали, когда они друг другу обеспечивают противовес. Самой эффективной моделью такого двигателя в плане управляемости и баланса считается оппозитная шестерка.
2. Низкий центр тяжести в автомобиле, повышающий его устойчивость. Такое преимущество не слишком полезно городскому автомобилю, но очень нужно спортивным авто, для которых жизненно важна устойчивость на высокой скорости.
3. Высокая надежность и долговечность. Большинство из оппозитных моторов способны проработать до капремонта 500 тыс. км, что намного выше ресурса работы двигателей многих бюджетных автомобилей, в том числе Фольксвагена.
4. Соответствие высоким стандартам пассивной безопасности. В случае лобового столкновения такой двигатель смещается вниз, не нанося вреда пассажирам и водителю.

Слабые стороны оппозитов:

1. Конструктивные особенности агрегата, делающие ремонт слишком дорогим. Для обслуживания такого двигателя требуется высокий профессионализм мастера, а также использование специального оборудования.
2. Большие габариты двигателя позволяют его устанавливать только в продольном направлении.
3. Высокий расход масла, обусловленный сложностью конструкции.

Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя

Все преимущества оппозитного двигателя полностью раскрываются в шестицилиндровом варианте его исполнения. Агрегаты с меньшим количеством цилиндров по характеристикам практически такие, как и традиционные. Главной проблемой владельца автомобиля с оппозитом будет сложность обслуживания, обусловленная горизонтальным расположением цилиндра и малым по этой причине свободным пространством под капотом.

Водитель самостоятельно способен заменить в нем масло, а остальные виды работ возможно проделать только в автоцентре. Так, простая замена свечей должна проводиться квалифицированным специалистом, а новичок, выполняя эту операцию самостоятельно, способен повредить головку блока цилиндров. В случае неполадки, ремонт такого двигателя следует производить также на специализированном СТО.

Единственно, что можно с успехом проводить самостоятельно, это бороться с нагаром на деталях поршневой группы и камере сгорания, который образуется при использовании некачественного топлива, езде без нагрузки и на холодном двигателе. Для этого применяется методика удаления нагара, именуемая раскоксовкой, которую делят на мягкую и жесткую. При жесткой через отверстие от вывернутой свечи на 12 часов заливают смягчающую жидкость, разрушающую нагар.

Для оппозитного двигателя такой метод не годится, так как выкручивание в нем свечей – процедура достаточно проблематичная, требует навыков и наличия специального инструмента. Но можно применить мягкую очистку в виде специальной очищающей присадки к маслу. Пробега 200 км будет вполне достаточно для ее действия, после чего масло в силовом агрегате необходимо заменить.

Если на вашем субару пинается коробка автомат, это не всегда предвещает дорогостоящий ремонт.

Перспективы применения оппозитных двигателей

Самые известные автопроизводители, использующие в выпускаемых моделях оппозитный двигатель – это Porsche и Subaru. Первый переживает период расцвета, а второй не лучшие времена. Это связано с нацеленностью продукции на разную целевую аудиторию: в первом случае автомобили Порш позиционируются как элитная продукция, подразумевающая высокую технологичность и стоимость обслуживания, и во втором – машины среднего класса для любителей иметь гоночные технологии на обычном авто.

За Porsche клиенты готовы отдать достаточно большие суммы денег, но автомобилю с двигателем, немного превышающим по мощности 100 л. с., которому после пробега 130 тыс. км. потребуется дорогой ремонт, особенно если он турбированный, могут отдать предпочтение только самые преданные клиенты. Но учитывая то, что усовершенствованием оппозитов занимаются многие фонды и разработчики, а также тот факт, что они применяются и в мототехнике, позволяет сохранять уверенность в том, что оппозитные двигатели еще долго будут актуальны.

voditelauto.ru

Что такое оппозитный двигатель — плюсы и минусы — В Мире Моторов

Оппозитным называется двигатель, цилиндры которого расположены в горизонтальном порядке относительно друг друга. Подобная схема строения имеет название: V-образный двигатель с углом развала цилиндров 180 градусов. С английского языка слово «opposite» переводится — «расположенный напротив». Рассмотрим оппозитный двигатель — плюсы и минусы.

Особенности оппозитного мотора

Несмотря на сходство с V-образным мотором, оппозитник не имеет с ним ничего общего. Отличие состоит в том, что в оппозитнике два соседних поршня расположены в одной плоскости относительно друг друга. В V-образном движке поршни при движении в определенные моменты занимают положение верхней и нижней «мертвой точки». В оппозитнике они одновременно достигают либо верхней «мертвой точки», либо нижней. Такое усовершенствование V-образного мотора получилось в результате расположения цилиндров под развернутым углом.

Другим новшеством стало расположение газораспределительных механизмов в вертикальной плоскости. Все это освободило конструкцию силовых агрегатов от несбалансированности и повышенных вибраций, а движение на авто сделало максимально комфортным. Теперь вибрации от двигателя не передаются кузову и не сотрясают машину.

Оппозитные моторы всегда имеют четное число цилиндров. Наибольшее распространение получили четырех- и шестицилиндровые двигатели.

Преимущества оппозитного двигателя.

Особенности конструкции силового агрегата типа «боксер» обладают значительными преимуществами перед другими видами моторов:

• центр тяжести смещен вниз;
• экономичный расход топлива;
• низкий уровень вибраций;
• увеличенный ресурс мотора;
• пассивная безопасность при лобовом столкновении.

Смещенный вниз центр тяжести позволяет добиться лучшей устойчивости авто и оптимальной управляемости при активных маневрах и крутых поворотах. Во время резких поворотов значительно уменьшается крен. Расположение движка на одной оси с трансмиссией обеспечивает лучшую передачу мощности. Отсутствие уравновешивающих валов экономит расход топлива.

Двигатель работает в плавном режиме. Низкий уровень вибрации мотора достигается, благодаря согласованному вращению соседних поршней. Расположение коленвала на трех подшипниках, вместо пяти обычных,- еще одно преимущество оппозитного двигателя. Это значительно уменьшает массу движка и его длину.

 

Расположение поршней в горизонтальной плоскости придает системе большую жесткость, что значительно уменьшает механические потери при работе силового агрегата.

Пассивная безопасность обеспечивается тем, что при столкновении мотор легко уходит вниз под машину. В результате происходит снижение интенсивности направленного на пассажирский салон удара.

Увеличенный диаметр цилиндров обеспечивает мотору высокие обороты, что дает возможность создавать на этой базе модели спортивного типа.

Еще одной особенностью является характерный звук при работе оппозитного силового агрегата: он приятнее для слуха.

Недостатки оппозитного двигателя.

Преимущества оппозитного двигателя налицо. Недостатками являются:

• трудоемкий ремонт;
• повышенный расход моторного масла.

Чтобы провести ремонт двигателя, его полностью снимают. Однако не в этом проблема. Детали для замены стоят очень дорого, а сбор движка доставляет немалые головные боли. Если при ремонте рядного мотора водитель может самостоятельно заменить свечи, то в оппозитнике это невозможно. Любой ремонт необходимо проводить на специальном оборудовании, которое имеется только на СТО.

История возникновения оппозитника

Изначально данный вид силового агрегата применялся в военной промышленности, в частности, на отечественных танках. В дальнейшем на подобных движках ездили Икарусы и мотоцикл Днепр МТ. В данное время установкой оппозитника на свои изделия занимаются две фирмы — Porsche и Subaru.

Первые разработки появились в тридцатых годах прошлого столетия, когда инженеры концерна Volkswagen начали усовершенствовать V-образный и рядный движок. В шестидесятых годах идею перехватила японская фирма Субару. В 2008 году Subaru выпускает первый оппозитник, работающий на дизеле. Отличительные особенности — четырехцилиндровый движок с вместительностью 2 литра. Показатель мощности — 150 л/с.

Видео принцип работы опозитного двигателя Subaru

Несмотря на дороговизну запчастей и обслуживание в СТО, удовольствие от езды на авто, оснащенных «боксером», не сравнить ни с чем. Высокая устойчивость, легкая управляемость, отзывчивость авто на все действия водителя говорят сами за себя.

avto-ka.ru

Устройство оппозитного двигателя

Изобретение двигателя внутреннего сгорания обеспечило достаточно широкий шаг вперед человечеству. Но при этом и добавило головной боли – как «выжать» из двигателя максимальную мощность.

Одним из решений этого вопроса стало усложнение конструкции силового агрегата, ведь КПД двигателя с двумя цилиндрами выше, чем с одним. Введение в конструкцию дополнительных систем и механизмов тоже внесло свою лепту, но основой для достижения более лучших показателей двигателя все же осталось количество цилиндров.

Использование нескольких цилиндров в двигателе внутреннего сгорания добавило еще один вопрос для конструкторов – положение цилиндров относительно друг друга.

Каждое из последующих решений этого вопроса привело к появлению силовых агрегатов разной конструкции, каждый со своими особенностями, достоинствами и недостатками.

Первой попыткой увеличения количества цилиндров стало расположение их в ряд. Что касается конструкции этого агрегата, он является одним из оптимальных, однако большее количество цилиндров сказывается на габаритных размерах, даже 6-цилиндровый рядный двигатель имеет большие габариты, не говоря уже о версиях с 8 и 12 цилиндрами.

Уменьшить габаритные размеры позволило расположение цилиндров в два ряда с углом развала между ними до 90 град. В результате этого длина двигателя сократилась почти вдвое притом же показателе мощности. Это позволило уже создание 8-ми и 12 цилиндровых силовых установок. Однако высота самой установки осталась практически идентичной рядному мотору. А данная особенность этих моторов имеет одну из самых негативных свойств – высокий центр тяжести.

Попытки уменьшить габаритные размеры силовой установки привели к появлению двигателей с двумя рядами цилиндров, но расположенных друг к другу уже под углом 180 град. Такие силовые установки получили название оппозитных.

Этот тип силовых установок при их сравнительно небольшой высоте все же не очень «прижился», из современных производителей автомобилей такие двигатели использует только Subaru и Porsche, также он часто используется на мотоциклах. Самым, пожалуй, массовым применением оппозитного двигателя было на Фольксваген Жук.

Основные типы оппозитных двигателей

Чтобы понять, какие плюсы и минусы имеет оппозитный двигатель, следует вначале более подробно разобраться в его типах и конструкции.

На данный момент существует два типа оппозитных агрегатов. Первый тип получил название «Боксер». Этот тип оппозитника является приоритетным.

У «Боксера» два ряда цилиндров расположены горизонтально. Конструкция коленчатого вала позволяет двум параллельно расположенным поршням двигаться синхронно. То есть, если в правом цилиндре поршень достиг ВМТ, то расположенный напротив его левый поршень тоже находится в этой точке.

Количество цилиндров оппозитного двигателя может варьироваться от четырех до двенадцати.

В целом тип двигателя «Боксер» очень схож с V-образным, он является 4-тактным, поэтому конструкция подразумевает наличие головок цилиндров с установленным в них механизмом газораспределения.

Второй тип оппозитного агрегата, который сейчас активно разрабатывается – ОРОС. Конструкция этого двигателя очень интересна. На каждый цилиндр у него приходится по два поршня, которые двигаются асинхронно, при этом энергия, выделяемая при сгорании топлива и получаемая этими поршнями передается на один коленчатый вал.

Двигатель ОРОС

Двигатель ОРОС является 2-тактным, что позволило отказаться от использования головок блока и механизма газораспределения. Подача топлива и отвод продуктов горения у этого мотора производится посредством окон, проделанных в гильзе цилиндра. Один из поршней в цилиндре двигателя ОРОС отвечает за впуск топлива, а второй – за отвод отработанных газов.

Еще одной особенностью такого мотора является формирование камеры сгорания цилиндра самими поршнями за счет асинхронного их движения. При движении поршней навстречу друг другу через впускное окно подается топливная смесь, которая поршнями сжимается, а при максимальном их сближении происходит воспламенение.

Конструкция двигателя ОРОС включает два и более цилиндра, расположенных под углом 180 град. Между этими цилиндрами устанавливается коленчатый вал. В каждом цилиндре расположено по два поршня, связанных с коленвалом шатунами. Шатуны внутренних поршней короткие, а вот внешних поршней – достаточно длинные. Поскольку поршни получают линейные разнонаправленные нагрузки, это позволило существенно снизить трение в подшипниках коленчатого вала, а значит и потери мощности. Эти положительные качества двигателей ОРОС привели к тому, что ими сейчас активно занимаются многие ведущие автомобильные компании.

Устройство ОРОС

Стоит также упомянуть созданный отечественными конструкторами танковый двигатель 5ДТФ. Этот силовой агрегат тоже относился к типу ОРОС, однако конструкция его была еще интересней. В каждом цилиндре этого мотора тоже располагалось по два поршня, но усилие они передавали каждый на свой коленчатый вал. Поэтому у 5ДТФ имелось два коленчатых вала, установленных там, где у обычного оппозитного двигателя располагалась головка блока.

Положительные свойства оппозитных агрегатов

Все эти конструктивные особенности обеспечили оппозитным силовым установкам ряд преимуществ.

Достичь значительного уменьшения габаритных размеров с появлением оппозитного двигателя не особо удалось. Он небольшой по высоте и благодаря особой конструкции кривошипно-шатунного механизма имеет сравнительно меньшую длину, чем у других типов двигателей. Но он достаточно широк из-за того же большого угла положения рядов цилиндров относительно друг друга.

Из-за небольшой высоты, но достаточно большой ширины оппозитный двигатель имеет низкий центр тяжести, что является одним из основных его преимуществ. Автомобиль с таким мотором значительно устойчивее на дороге.

Оппозитные двигатели конструктивно очень сбалансированы. Уровень вибрации данного типа двигателя значительно ниже, чем рядного или V-образного. Самую лучшую балансировку имеют 6-цилиндровые оппозитники.

Из-за расположения силовой установки на одном уровне с трансмиссией обеспечивается максимальная передача крутящего момента.

Последним положительным качеством оппозитников является значительный ресурс, но, правда, только при своевременном техническом обслуживании.

Что касается двигателей ОРОС, то они способны работать практически на любом виде топлива, даже с невысокими эксплуатационными показателями.

Особая конструкция двигателя ОРОС, а также использование только двух тактов позволяет существенно снизить потребление топлива, примерно на 50% меньше, чем самый экономичный турбодизельный агрегат.

В нём удалось снизить степень сжатия до 16, соответственно температура сгорания топлива понижается, а значит и нагрузки на поршневую систему. К тому же при сравнительно компактных размерах и массе, этот двигатель способен обеспечить большой выход мощности. Двухцилиндровая установка ОРОС при своей массе в 6 кг способна выдать 13,5 л.с., а на один литр объёма 250 л.с. плюс к этому танковая тяга до 900 Нм. Такой показатель для других типов двигателей невозможен.

Недостатки этого типа силовых агрегатов

Преимуществ у оппозитных моторов достаточно, но не меньше у них и недостатков, что и привело к не очень распространенному их использованию.

Эти моторы конструктивно сложны, поэтому стоимость их большая, что сказывается на цене обслуживания и ремонта. К тому же сам ремонт их достаточно сложен и требует высокой квалификации от исполнителей. Найти толкового мастера, способного отремонтировать оппозитник крайне сложно.

Горизонтальное положение поршней приводит к тому, что поверхность гильз изнашивается неравномерно, из-за чего в камеры сгорания начинает просачиваться масло. «Жор» масла у автомобилей марки Subaru – явление, можно сказать, обыденное.

Чтобы добиться большего выхода мощности все оппозитные двигатели оснащаются турбонаддувами, которые позволяют увеличить мощностный показатель на 30-40%. Но наличие того же наддува усложняет конструкцию, при этом со временем из-за износа его элементов наддув тоже начнет «гнать» масло в цилиндры, увеличивая в разы его расход.

Трудно сказать, как себя будет показывать двигатель ОРОС в эксплуатации, будут ли у него те же проблемы что и у стандартного оппозитника. Это станет понятным только спустя некоторое время с момента выпуска первых автомобилей с ним.

Попытки использовать оппозитный силовые установки делали многие именитые автомобильные компании, однако практически все они от них отказались. Тем не менее, работы по улучшению оппозитников ведутся постоянно и на исследования выделяются значительные ресурсы.

autoleek.ru

Оппозитный двигатель преимущества и недостатки

После создания первого ДВС почти сразу возникли вопросы по его усовершенствованию и повышению мощности. Первый двигатель был одноцилиндровым, и сразу напрашивалось самое простое решение, позволяющее повысить его мощность – увеличить число цилиндров. Но следующие шаги в развитии ДВС были не такими очевидными, так как эти несколько цилиндров можно расположить по-разному – вертикально в ряд друг за другом, под углом или горизонтально. Вот такой последний вариант и получил название оппозитный двигатель, т.е. двигатель, цилиндры которого располагаются горизонтально, напротив (оппозитно) друг друга.

Варианты исполнения оппозитного двигателя

Однако даже подобное простое техническое решение – расположить горизонтально друг напротив друга цилиндры двигателя может быть реализовано несколькими вариантами. Когда работает такой оппозитный двигатель, его поршни могут двигаться разными способами.

Оппозитный боксер

Во время работы подобного мотора поршни всегда находятся друг относительно друга на расстоянии, и каждый работает в своем цилиндре – если один располагается на максимальном удалении от оси двигателя, то значит и другой, соседний, занимает аналогичное положение.

Такой порядок работы напоминает движения боксера, поэтому он получил название «боксер». Очень часто использует подобные оппозитные двигатели Субару. Описанный двигатель показан на фотографии ниже

OPOC, возрождение старых идей

Другой принцип построения реализует оппозитный двигатель по типу OPOC. На сегодняшний день они начинают вновь развиваться благодаря инвестициям небезызвестного Била Гейтса. Устройство такого двигателя показано на рисунке ниже.

Этот оппозитный двигатель – двухтактный. На рисунке хорошо видно, что в цилиндре находится по два поршня, и закреплены они на одном коленчатом валу (на рисунке они обозначены как красный и синий). Красный обеспечивает впуск смеси, а синий – выпуск продуктов сгорания. Из конструкции подобного оппозитного двигателя исчезла головка блока цилиндров и механизм привода клапанов. Кроме того, достоинством такого оппозитника является то, что поршни работают на один коленвал.

Все это существенно снизило массу оппозитного двигателя и значительно расширило сферу его использования. Другой особенностью является то, что он может быть как дизельный, так и бензиновый. Необходимо обязательно уточнить, что как всякий двухтактный двигатель, он нуждается в продувке цилиндров. Для этого задействован электромотор с питанием от внешнего источника. Когда оппозитный двигатель выходит на режим, электродвигатель отключается, а устройство подачи воздуха превращается в турбонаддув.

Рассматривая конструкцию такого оппозитного мотора, необходимо отметить его плюсы: повышение эффективности, обеспечиваемое тем, что расширяющиеся газы давят на два поршня, а не на стенку камеры сгорания, а также повышенное усилие на валу. Кроме того, каждый поршень проходит меньшее расстояние, что снижает силу трения и, соответственно, потери.

Рассматривая другие плюсы, которые обещает подобный оппозитный двигатель, стоит отметить — компания-изготовитель сообщает, что когда он используется как дизельный, то:

• такой двигатель легче обычного турбодизеля на пятьдесят-тридцать процентов;
• подобный силовой агрегат содержит деталей на пятьдесят процентов меньше, чем обычный дизельный мотор;
• занимает на пятьдесят-сорок пять процентов меньше места под капотом;
• экономичней на пятьдесят-сорок пять процентов.

Однако стоит учитывать, что подобный оппозитный силовой агрегат еще достаточно сырой, а значит, отмеченные преимущества отражают в большей степени ожидания его разработчиков.

Оппозитный танковый двигатель

Да, был такой двигатель, это 5ТДФ, разработанный для танков Т-64, а также последующих Т-72 и других. Тогда он обеспечивал необходимую мощность при заданных габаритах. Подобный оппозитный двигатель и его устройство показаны на рисунке ниже

Как видно из рисунка, поршни у него расположены в одном цилиндре и движутся встречно, но работают каждый на собственный коленвал. При минимальном расстоянии между поршнями между ними образуется камера сгорания, где происходит воспламенение топлива. Существует оппозитный двигатель как бензиновый, так и дизельный. По аналогии с OPOC, для подачи воздуха в цилиндры, а также удаления отработанных газов, используется турбонаддув.

Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, обеспечить мощность и компактность силовой установки. Так, подобный дизельный оппозитный силовой агрегат при двух тысячах оборотов, объеме тринадцать и шесть десятых литра выдавал семьсот лошадиных сил, при этом занимая минимум места.

Чем хорош и плох оппозитник?

Надо отметить, что в истории автомобиля многие производители в разное время использовали оппозитный двигатель, пытаясь реализовать предоставляемые им преимущества. Однако в настоящий момент чаще других SUBARU применяет подобные моторы на своих автомобилях.

Сразу надо отметить, что именно устройство оппозитного силового агрегата обеспечивает его преимущества при установке на машине:

• низкий центр тяжести автомобиля, что дает ему дополнительную устойчивость при движении;
• уменьшение как шума, так и вибрации за счет движения поршней навстречу, благодаря чему оппозитный двигатель считается тише аналогичных рядных моторов;
• значительный ресурс, достигающий миллиона километров при правильной эксплуатации.

Однако не бывает всегда все хорошо, есть минусы и недостатки и у оппозитника. Из них стоит отметить:

1. ремонт подобного мотора очень сложный;
2. устройство двигателя также достаточно сложное, и соответственно, у него высокая цена;
3. затраты на обслуживание велики, а само обслуживание крайне затратное и неудобное, требует высокой квалификации исполнителей;
4. расход масла при эксплуатации повышенный.

Несмотря на отмеченные минусы и недостатки, на ряд автомобилей (уже упомянутая SUBARU и некоторые модели Porshe), ставятся оппозитные силовые агрегаты. Надо думать, что производители достаточно точно взвешивают их достоинства и недостатки и осознанно идут на применение такого мотора.

Для ДВС расположение цилиндров горизонтально является лишь одним из возможных вариантов построения, но тем не менее, и в этом случае получаемый оппозитный двигатель отличается большими возможностями и значительными перспективами по использованию в автомобиле.

znanieavto.ru

Какой двигатель лучше, атмосферный или турбированный?

Дата публикации: 30 августа 2018.
Категория: Автотехника.

Перед приобретением автомобиля (причем, неважно первого или очередного, нового или с пробегом) каждый потенциальный покупатель встает перед выбором: какой двигатель (если речь идет о бензиновом силовом агрегате) выбрать – атмосферный или турбированный. В этом вопросе многое зависит от личных предпочтений (то есть стиля езды), условий эксплуатации и планируемых расходов на его обслуживание. Обе разновидности автомобильных моторов имеют как свои неоспоримые достоинства, так и, естественно, ряд недостатков. Поэтому нельзя дать однозначного ответа, какой двигатель лучше. В нашей статье мы постараемся дать сравнительную характеристику основных технических и потребительских показателей обоих моторов.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Кратко напомним, как работает бензиновый двигатель:

• Воздушно-топливная смесь через впускной клапан поступает в цилиндр.
• Затем происходит ее сжатие и воспламенение при помощи свечи зажигания.
• После воспламенения энергия так называемого «микровзрыва» передается на поршень.
• Затем газы, образовавшиеся вследствие сгорания смеси, отводятся через выпускной клапан.

Основные различия устройства атмосферного и турбированного двигателя

Сказать, что атмосферный (то есть, стандартный) и турбированный двигатели – это принципиально разные моторы, нельзя. Конструкция и принцип работы обоих агрегатов во многом схожи. В чем же заключается их отличие? У стандартного мотора воздух засасывается в цилиндр через впускной клапан под атмосферным давлением. У турбированного двигателя он нагнетается под значительно большим давлением, которое создает специальное приспособление – турбина. Для ее вращения используют энергию отработанных газов из выхлопного коллектора. Конструктивно турбокомпрессор состоит из двух изолированных крыльчаток, закрепленных на одном валу.

Выхлопные газы, поступая из выпускного коллектора на так называемые «горячие» лопасти, раскручивают вал турбины. Вращающаяся «холодная» крыльчатка подхватывает воздух и нагнетает его под давлением в цилиндр. Так как корпус турбины нагревается до значительных температур горячими отработанными газами, между компрессором и впускным коллектором устанавливают специальный радиатор – интеркулер. Понижение температуры нагнетаемого воздуха увеличивает его плотность, что позволяет получить более обогащенную воздушно-топливную смесь. При одном и том же объеме цилиндра у турбированного двигателя за один цикл сгорает значительно больше топливной смеси, а значит, выделяется больше энергии. Именно за счет этого они значительно превосходят атмосферные аналоги по мощности.

Для информации! Так как все внутренние детали турбированных двигателей испытывают при работе значительные механические и температурные нагрузки, для их изготовления применяют более износостойкие и термостойкие материалы. Из-за этого увеличивается стоимость всего агрегата в целом.

Плюсы и минусы атмосферных моторов

К несомненным достоинствам атмосферных двигателей относят:

• Простоту конструкции, которая отработана на практике в течение многих десятилетий. Ремонт и техническое обслуживание таких силовых агрегатов обходятся владельцу намного дешевле (по сравнению с аналогичными операциями для турбированного мотора).
• Значительно больший ресурс бесперебойной работы до капитального ремонта. При правильных условиях эксплуатации и надлежащем уходе срок «жизни» у атмосферных двигателей в 2÷4 раза больше, чем у моторов с турбонаддувом: 300000÷400000 км, зачастую, не являются пределом «долголетия» таких двигателей.
• Меньший расход масла, который в зависимости от стиля езды обычно не превышает 200÷500 мл на 10000 км пробега автомобиля. Это обусловлено отсутствием дополнительных приспособлений, требующих смазки, а также меньшими нагрузками, которые испытывают вращающиеся части мотора при работе.
• Неприхоливость к качеству используемого масла. Они вполне удовлетворительно работают на полу-синтетических (и даже минеральных) моторных маслах. Однако, не стоит забывать о том, что чем лучше масло, тем дольше срок службы двигателя.
• Не столь частую, как у турбированных двигателей периодичность замены масла, которую необходимо производить после пробега в 15000÷20000 км.
• Меньшую требовательность к качеству применяемого топлива. Как правило, многие атмосферные моторы могут вполне удовлетворительно работать и на бензине марки Аи92.
• Более быстрый прогрев в зимнее время.

Естественно, как и любой технический агрегат, атмосферный мотор имеет свои недостатки (по сравнению с турбированными аналогами):

• Меньшую (на 30÷50%) мощность при одинаковом объеме двигателя.
• Большие вес и габариты.
• Более низкую экологичность.
• Меньшие динамические показатели.

Достоинства и недостатки двигателей с турбо наддувом

К плюсам турбированных моторов (по сравнению с атмосферными аналогами) относят:

• Более высокую мощность (как правило, на 30÷50%) при одинаковом рабочем объеме.
• Максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, что весьма положительно влияет на динамику автомобиля.
• Меньшие вес и размеры при одинаковой мощности. Турбированный двигатель значительно легче и компактнее атмосферного. Это позволяет наиболее рационально расположить силовой агрегат и снизить общую массу автомобиля, что способствует, в свою очередь, экономии топлива.
• Быстрый набор рабочих оборотов за счет меньшей массы вращающихся деталей.
• Высокую экологичность, которая достигается за счет более полного сгорания топлива в цилиндрах двигателя.

Основными недостатками турбированных двигателей являются:

• Меньший ресурс по сравнению с «атмосферниками», что обусловлено большими нагрузками, которые испытывают детали мотора.
• Небольшой срок службы турбины. Как правило, после пробега в 120000÷150000 км требуется ее замена (даже при выполнении всех требуемых правил эксплуатации).
• Необходимость использования только качественного высокооктанового топлива.
• Повышенный расход масла, так как подшипники турбины при работе разогреваются до очень высоких температур.
• Необходимость применения только специальных высокотемпературных синтетических масел.
• Более частая периодичность замены масла (не реже, чем каждые 10000 км пробега).
• Долгий прогрев в зимнее время.

На заметку! Этот недостаток можно легко устранить, установив специальный предпусковой подогреватель. Однако это ведет к дополнительным материальным расходам.

• Высокая стоимость ремонта и обслуживания.

О расходе топлива

Если вы внимательно прочитали о плюсах и минусах обоих моторов (атмосферного и турбированного), то вас удивило то, что мы ничего не рассказали о расходе топлива. На этом вопросе стоит остановиться несколько подробнее. Попробуем разобраться, какой мотор является более экономичным.

Сначала сравним два двигателя с одинаковым объемом (например, 1,4 литра). Атмосферный мотор будет расходовать в среднем около 6÷7 л на 100 км пробега, а трубированному потребуется уже 8÷9 литров. Однако при этом он развивает мощность в 1,5 раза большую, чем атмосферный. Вывод: при одинаковом рабочем объеме «атмосферник» значительно экономичнее (ведь он не только «ест» меньше топлива, но и использует более дешевый бензин), однако значительно уступает турбированному по мощности.

Теперь проведем сравнение расхода топлива у моторов с одинаковой мощностью (например, около 140÷150 лс). Столько «лошадок» под капотом обычно имеет атмосферный мотор объемом 2,0 литра или турбированный двигатель объемом 1,4 литра. В городском цикле расход у обычного двигателя составит около 12÷14 литров на 100 км, у турбированного – все те же 8÷9 литров. Вывод: даже учитывая меньшую стоимость бензина, необходимого для нормальной эксплуатации атмосферного двигателя, мотор с турбо наддувом значительно экономичнее.

Автомобиль с каким двигателем лучше выбрать

Обе разновидности моторов имеют как свои достоинства, так и недостатки. Поэтому нельзя однозначно сказать какой из них лучше. Если вы поклонник агрессивной езды, быстрого старта с места, любите драйв и готовы к значительным затратам на обслуживание, то выбор однозначен – автомобиль с турбированным двигателем. Однако, склоняясь к такому выбору, надо помнить о том, что мотор вашего транспортного средства (а особенно турбина) «проживет» значительно меньше, чем атмосферный аналог. К тому же вы должны быть уверены, что в своем регионе вы без труда сможете приобрести топливо высокого качества, а также специальные синтетические масла.

Если для вашего стиля езды характерны спокойствие, предусмотрительность и осторожность, и к тому же вы практичный и бережливый человек, то излишки мощности турбированного двигателя вам просто не нежны. А вот надежность, простота в обслуживании и долговечность атмосферного мотора, позволят значительно сэкономить затраты на его повседневную эксплуатацию.

avto-moto-shtuchki.ru

Турбина или атмосферник, что лучше? Выбираем двигатель правильно!

Перед покупкой автомобиля каждый из нас предстает перед массой дилемм, необходимо выбирать между производителями, марками и моделями автомобилей, различными комплектациями, и самое главное, между силовыми агрегатами. Распространенный вопрос: «Что лучше, дизель или бензин?», по популярности может конкурировать разве что с вопросом: «Что лучше выбрать, турбину или атмосферник?».

Сегодня в нашей рубрике постоянных дилемм мы поднимем актуальный вопрос о том, автомобиль с каким двигателем лучше покупать — атмосферник или турбированный, поговорим о преимуществах и недостатках каждого из них для того чтобы ваш выбор был более простым и правильным.

Прежде всего необходимо уяснить один важный момент, дело в том, что нельзя сказать однозначно, что лучше турбина или атмосферник, и тот и другой имеет свои «плюсы» и «минусы». Итак, давайте по порядку…

Преимущества и недостатки атмосферного двигателя

Первым делом для тех кто не в курсе я расскажу, что такое атмосферник. Атмосферником принято называть обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который использует для образования топливно-воздушной смеси воздух из карбюратора или инжектора (1 часть бензина к 14 частям воздуха). С появлением турбомоторов выбор автомобиля усложнился, поскольку водители начали все больше «соблазняться» более мощными турбированными агрегатами, отдавая им предпочтение перед обычными ДВС. Однако есть также и те, кто все же не решается покупать турбину ввиду отсутствия знаний или опыта эксплуатации этого двигателя.

Атмосферный двигатель: преимущества

Явных преимуществ у атмосферника — три, какие именно читайте дальше.

Большой моторесурс, то есть длительный срок эксплуатации. Практика показывает, что атмосферники очень стойки к износу, они долго «ходят» и речь даже не о нескольких десятках тысяч, а о сотнях тысяч километров, которые без труда «откатывают» как бензиновые так и дизельные агрегаты. История помнит случаи когда некоторые атмосферники американского происхождения «служили» своим хозяевам правдой и верой по 400, а иногда 500 тысяч километров без необходимости капитального ремонта, при условии правильной эксплуатации двигателя и ухода за ним. Бывали случаи когда «родной» кузов сгнивал, а мотор переставляли донору, после чего он без проблем переживал еще и «неродной» кузов.

Безотказность и простота эксплуатации. Несмотря на рекордные моторесурсы, устройство у атмосферника относительно простое, кроме того они менее требовательны к качеству топлива и моторного масла. Атмосферный ДВС нормально уживается с даже очень паршивым топливом, которое у нас уже не вызывает нареканий. Возможны, конечно, перебои в работе, в случае если вы регулярно будете заливать бодягу в бак своего «железного коня», однако даже в случае его неисправности, вернуть к жизни мотор такого класса будет намного проще и дешевле чем турбированный аналог.

Высокая степень ремонтопригодности. За счет простоты конструкции атмосферники прекрасно ремонтируются даже в домашних условиях, если же вы обратитесь в сервис, то стоимость ремонта атмосферника вам обойдется в разы дешевле, чем ремонт аналогичной неисправности турбированного двигателя.

Атмосферный двигатель: недостатки

Как и все в этом Мире, атмосферные двигатели не лишены недостатков. К таким можно отнести большой вес двигателя, меньшую мощность по сравнению с турбомотором аналогичного объема, снижение мощности при езде в горной местности или других местах, где воздух разрежен. Кроме всего прочего, атмосферник уступает турбированному двигателю в динамических показателях.

Преимущества и недостатки турбированного двигателя

Турбированный двигатель впервые увидел мир в 905 году, а на «легковушки» турбины стали устанавливать только в середине 20-го века. Принцип двигателя оснащенного турбиной заключается  в том, что турбина рационально использует выхлоп автомобиля, посредством которого происходит нагнетание дополнительного воздуха в цилиндры, который способствует лучшему сгоранию топливно-воздушной смеси. Как вы знаете, чем больше воздуха, тем лучше будет гореть, по тому же принципу устроен и турбомотор, турбина под высоким давлением нагнетает воздух в цилиндры, благодаря чему сгорание топливной смеси происходит с большим КПД, в результате двигатель получает больше мощности минимум на 10%.

Турбированный двигатель: преимущества

К позитивным качествам турбированных агрегатов следует отнести запас мощности при равных объемах двигателей, а также более высокий крутящий момент, за счет чего мы получаем третий не менее важный параметр — динамика. Она у турбины лучше, чем у атмосферника. Двигатель с турбиной более экологичен, поскольку в его цилиндрах топливо сгорает более эффективно, при этом турбомотор издает меньше шума, чем атмосферник.

Турбированный двигатель: недостатки

Среди недостатков турбированных моторов больше эксплуатационных минусов. Во-первых, двигатель с турбиной более привередлив к качеству топлива и моторного масла. Кроме того, на таких двигателях срок службы смазывающих и фильтрующих элементов гораздо меньше чем у атмосферников, примерно в 1,5-2 раза, это объясняется более сложными условиями работы при высоких температурах. Владельцам турбированных моторов следует более тщательно следить за уровнем и состоянием фильтров и масла, и производить их замену в строгом соответствии с указаниями производителя двигателя. Не менее важно состояние воздушного фильтра, забитый или поврежденный фильтр ухудшает работу компрессора и может стать причиной его неисправности.

К недостаткам турбодвигателя следует также отнести его «прожорливость». Турбина, по сравнению с атмосферником аналогичного объема, будет «кушать» больше топлива.

Кроме того, турбомотор имеет меньший моторесурс чем атмосферный двигатель. Турбина со временем изнашивается, особенно если владелец не владеет навыками эксплуатации таких двигателей. К примеру, турбомотору после остановки автомобиля необходимо дать немного поработать на холостых, чтобы турбина остыла и только после этого можно глушить двигатель.

Стоимость ремонта турбированного двигателя обойдется намного дороже чем ремонт атмосферника, кроме того желающих выполнить этот ремонт не так уж много, некоторые специалисты вообще отказываются ремонтировать турбомоторы. Те же, кто берется, иногда выполняют ремонт некачественно, в результате двигатель работает с перебоями или со временем турбодвигатель снова выходит из строя.

Как вы видите, и тот и другой двигатели имеют свои «плюсы» и «минусы», для того чтобы понять какой двигатель лучше —  турбированный или атмосферный, необходимо для себя уяснить приоритетные стороны того или иного агрегата. Пред тем как купить автомобиль вам просто необходимо взвесить все вышеизложенные «за» и «против» и принять окончательное решение, надеюсь, оно будет правильным!?

Желаю удачи и до новых встреч на vopros-avto.ru

vopros-avto.ru

Между «атмо» и «турбо». Какой выбрать двигатель?

Как говорилось в советской кинокомедии «Берегись автомобиля»: «Каждый, у кого нет машины, мечтает еe купить. И каждый, у кого есть машина, мечтает еe продать».

Со времени выхода фильма прошло больше пятидесяти лет, машины стали во много раз сложнее в техническом плане, модельный ряд расширился на несколько порядков. Но личный автомобиль — это по-прежнему серьeзная покупка для семьи, и никто не хочет прогадать с выбором.

Итак, у вас на руках заветная сумма, вы уже определились с маркой и моделью будущего автомобиля. И тут встаeт важный вопрос: с каким двигателем брать машину? Если вопрос о выборе дизельного или бензинового двигателя для вашего автомобиля решeн в пользу последнего, возникает ещe одна дилемма: атмосферный или с турбонаддувом.

В нашей стране большинство популярных моделей, будь то бюджетные седаны или сверхпопулярные кроссоверы, предлагаются как с турбированными, так и с атмосферными моторами. При этом, чем выше класс автомобиля и его цена, тем шире линейка именно турбированных агрегатов. Это общемировая тенденция: турбомоторы постепенно вытесняют атмосферные двигатели.

Прежде чем сделать выбор, стоит разобраться в главных отличиях атмосферных и турбированных силовых агрегатов, а также выявить их сильные и слабые стороны.

Как это работает

Основное отличие двух моторов заключается в способе подачи воздуха в цилиндры. В атмосферном двигателе воздух идeт под действием впуска разрежения, который создаeтся на такте, — поршень просто опускается и втягивает воздух. В турбированном моторе работает принудительный наддув — в цилиндры нагнетается больше воздуха с помощью турбокомпрессора.

По сути, турбированный двигатель является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Основная цель этого изобретения — увеличение мощности без увеличения объeма цилиндров. Турбированный бензиновый двигатель позволяет получить в камерах сгорания более высокую степень сжатия. Благодаря тому, что воздух подаeтся в камеры сгорания под давлением, достигается более полное сгорание топливно-воздушной смеси.

Турбина состоит из двух частей: ротора и компрессора. Двигатель в процессе работы производит выхлопные газы. Эти раскалeнные газы, поступая под давлением в ротор, раскручивают турбонагнетатель, воздействуя на лопатки турбины. Только после этого они поступают в глушитель. Вал ротора, вращаясь, приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеры сгорания, образуя дополнительную степень сжатия.

Воспользуемся простым примером для иллюстрации: если объeм мотора составляет 1,6 литра, то мощность классического атмосферника не превысит 100-110 л.с. В свою очередь, турбированный двигатель при том же объeме сможет выдать до 180 л.с.

Кстати, турбированные двигатели имеют свою небольшую классификацию.

1. Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора.
2. Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Принципы его работы мы рассмотрели выше. 

Немного истории

Готтлиб Даймлер, один из создателей первого двигателя внутреннего сгорания, экспериментировал с нагнетателем, приводимым от коленвала, ещe в 1885 году. Несколькими годами позже Луи Рено — отец одноимeнной марки автомобилей — получил патент на аналогичную конструкцию для ДВС в 1902-м. Причeм само устройство для промышленного применения братья Рутс изобрели ещe в 1859-м.

Примерно тогда же опыты с турбиной, работающей от выхлопных газов, ставил швейцарец Альфред Бюши. Именно ему приписывают создание турбонаддува, функционирующего по такому принципу, в 1905 году. Правда, установить истинного первого изобретателя сейчас сложно, ведь Бюши лишь получил патент.

Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, которая стала устанавливать наддувные компрессоры в конце 20-х годов сначала на гоночные, а начиная с 30-х и на серийные машины.

Из Германии мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд, а оттуда на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах.

Сразу после Второй мировой войны использование компрессоров продолжилось в основном на моторах Формулы-1. Турбонаддува на гражданских машинах автопроизводители побаивались из-за детонации возросшего давления и температуры. Технологии производства подшипников оставляли желать лучшего, охлаждение и смазка тоже была малоэффективной, из-за этого турбины быстро приходили в негодность.

Окончательно и бесповоротно на путь «турбинификации» мировые производители встали после топливного кризиса конца 70-х.

Победа за турбокомпрессором?

Не углубляясь в технические подробности, скажем, что механические нагнетатели можно считать частью эволюционного пути, а массовое распространение в итоге получили турбокомпрессоры. Для раскрутки нагнетателя требуется мощность с вала двигателя, турбина же раскручивается просто за счeт выхлопных газов. Первый путь технически сложнее и дороже в массовом производстве.

Тем не менее механические компрессоры до сих пор устанавливают! С одной стороны, это премиальные модели британских Jaguar и Land Rover, некоторые двигатели у Mercedes, а с другой — традиционные масл-кары в духе Dodge Challenger Hellcat, которые продолжают специфически «подвизгивать» именно из-за своего механического нагнетателя.

Главное преимущество этой конструкции — приводной компрессор любой конструкции, будучи привязанным к коленвалу, не имеет инерционности. Связь «по педали» с ним прямая, и разгон остаeтся ровным практически во всeм диапазоне.
Как говорится, каждому своe. Но вернeмся к массовым автомобилям.

Преимущества

Если на рынке продаются оба вида двигателей, значит, у каждого есть ряд неоспоримых преимуществ. Рассмотрим их.

Атмосферный двигатель:

• проще в обслуживании;
• имеет более высокий ресурс;
• меньший расход масла;
• невысокие требования к качеству топлива и масла.

Турбированный двигатель:

• высокая мощность и увеличенный крутящий момент при равных объeмах двигателя;
• меньший расход топлива.

Недостатки

Равно как плюсы, у каждого из двух типов двигателей есть свои недостатки.

Атмосферный двигатель:

• имеет большой вес;
• при одинаковом объeме с турбомотором мощность ниже;
• сниженная динамика — в сравнении с турбомотором того же объeма;
• сложности при езде в горах.

Большинство минусов атмосферного двигателя всплывают при сравнении с турбированными агрегатами. Отдельно стоит сказать о последнем пункте: воздух в горах слишком разреженный, его количества не хватает для стабильной работы мотора, поэтому двигатель попросту «задыхается».

Турбированный двигатель:

• высокие требования к качеству смазки и топлива;
• дорогостоящий ремонт;
• долгий прогрев зимой;
• меньший интервал замены масла.

Трудности выбора

Автолюбителям, которые сомневаются, какой двигатель лучше и выгоднее, однозначного ответа дать не получится. Например, ценителям мощности и динамики имеет смысл присмотреться к турбированному мотору. Однако он же влечeт за собой значительные денежные траты на приобретение бензина и масла высокого качества.

Атмосферный двигатель примечателен своей простотой и неприхотливостью, он прекрасно может служить не одно десятилетие, кроме того, его работоспособность сможет поддержать даже человек с невысоким достатком.

Какое масло нужно турбомоторам, а какое — атмосферным?

У турбомотора наибольшая отдача, то есть максимум выработки тепла приходится на диапазон оборотов в районе 3000-4000 об/мин, когда турбина подаeт повышенное количество воздуха в цилиндры. После того как поток выхлопных газов станет достаточным для полноценной работы турбины, происходит скачок вырабатываемой энергии, сопровождаемый скачком температуры.

Моторное масло в таких условиях обязано сохранять свои свойства как при низких, так и при повышенных температурах. В случае турбированного двигателя это особенно важно, поскольку ось, на которой установлены турбинное и насосное колeса турбонаддува, работает в подшипниках скольжения. В случае если смазочный материал не обеспечит необходимую защиту данного узла, турбина может преждевременно выйти из строя, не выработав свой ресурс, который обычно составляет 30–70% ресурса двигателя.

Для машин с турбокомпрессорами лучше всего подходят синтетические масла, так как они лучше противостоят окислению по сравнению с минеральными и полусинтетическими. К тому же их вязкость в меньшей степени зависит от изменений температуры, что необходимо для обеспечения защиты подшипников турбины на всех режимах работы двигателя.

Что касается самих характеристик вязкости моторного масла, то турбированные моторы «предпочитают» всесезонные масла с низкотемпературным показателем вязкости SAE 0W и высокотемпературным SAE от 20 до 40. Моторные масла с низким показателем высокотемпературной вязкости следует выбирать для повышения топливной экономичности, высокие показатели вязкости — для лучшей защиты двигателя и турбины. В любом случае, подбор смазочного материала следует проводить в полном соответствии с руководством по эксплуатации конкретного автомобиля.

Кроме того, есть пара важных нюансов относительно использования автомобилей с турбированными двигателями:
важно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем;
необходимо регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.

Атмосферные двигатели, в отличие от турбированных, менее требовательны к специфическим характеристикам масла. В данном случае подойдут общие рекомендации, которые мы давали в одной из предыдущих статей.

Стоит лишь напомнить о том, что мы предлагаем простой способ найти подходящее масло, — воспользоваться удобным онлайн-подборщиком. Просто задайте параметры «вид техники — марка — модель» или воспользуйтесь строкой поиска, и вам будут предложены все подходящие виды масла согласно международным стандартам и допускам автопроизводителей.

Выбор, как всегда, за вами!

lukoil-shop.ru

Турбированный или атмосферный двигатель. Что лучше и надежнее?

Каждый автолюбитель рано или поздно предстает перед выбором: машину с каким мотором, атмосферным или турбированным, ему приобрести. И у тех, и у других силовых установок есть свои достоинства и недостатки.

Атмосферный двигатель

Это двигатель, который не имеет турбонагнетателя в своей конструкции. Он работает при обычном атмосферном давлении. Поршни затягивают воздух через систему фильтрации, где при помощи таких устройств, как карбюратор или инжектор, этот воздух смешивается с топливом, после чего получается горючая смесь, которая впоследствии воспламеняется. У этого принципа работы, как обычно, есть свои плюсы и минусы.

Плюсы

1) Бензиновый вариант имеет более простое строение (если сравнивать с турбированным). Поэтому его ремонт обходится дешевле.

2) Работает не при таких больших нагрузках, а поэтому ресурс выше (иногда выше в два и более раз)

3) Расход масла. Отсутствуют устройства, которые дополнительно требуют смазки, а поэтому расход масла не большой.

4) Качество масла. Не так требователен к маслу, как его турбированный собрат, поэтому можно лить и минеральные масла, и полусинтетику, и синтетику. Однако стоит помнить — чем лучше масло, тем дольше двигатель проходит. Не стоит экономить в этом подходе.

5) Качество топлива. Менее требователен к качеству топлива.

6) Замена масла. Масло меняется через 15 – 20 тысяч километров. Всегда следите за уровнем масла, это может привести к серьезной поломке!!

7) Прогрев. Атмосферник быстрее прогревается, нежели турбированные варианты.

Плюсы такого двигателя понятны – он простой, неприхотливый (в том числе и к топливу), более дешевый в обслуживании, масло меняется реже и т.д. Если не «гоняетесь» по городу, то атмосферник лучше, дешевле и главное долговечнее.

Минусы

1) Мощность. При таком же объеме, проигрывает по мощности турбированному варианту.

2) Расход. Тут все сложно, однако хочу объяснить более понятно. В общем так — атмосферный двигатель будет иметь больше объем, но столько же лошадиных сил, как турбированный при меньшем объеме! А соответственно расход будет больше. Простыми словами – «атмосферник» при объеме в 2,0 литра, выдает скажем 140 л.с., расход у него будет в районе 12 — 13 литров. В то время как турбированный вариант будет иметь столько же (140 л.с.) при объеме 1,4 литра, а расход около 8 – 9 литров.

Минусы все. Да, обычные «атмосферники» не оборотистые, и не рассчитаны на большие нагрузки, зато долговечные!

Турбированный двигатель

Первый турбированный двигатель был изобретен ее в 1905 году, а на легковых автомобилях моторы такого типа начали применять в середине ХХ века. Принцип его работы состоит в том, что установленная на двигатель турбина использует выхлопные газы, чтобы создавать принудительное давление воздуха, который поступает в цилиндры, где образуется топливная смесь. Под воздействием давления в цилиндры закачивается большее количество воздуха, чем у атмосферного двигателя, что влечет за собой увеличение мощности двигателя (в среднем до 10%).

Плюсы

1) Мощнее. Как уже писал выше, при меньшем объеме достигает больше мощность за счет нагнетаемого под давлением воздуха.

2) Меньше расход топлива (относительно лошадиных сил).

3) Имеет меньший вес и размеры, чем обычные. А это может благотворно сказаться на расходе и компактности расположения силового агрегата.

4) Могут быть трех и даже двух цилиндровые и очень компактные, особенно сейчас в век экономии топлива. Причем мощности будет достаточно, на уровне 4 цилиндровых атмосферных вариантах.

5) Турбированный мотор экологичнее (более эффективное сгорание топлива в цилиндрах).

6) Турбированный мотор имеет более высокий крутящий момент – это сказывается на лучшей, чем у «атмосферника» динамике.

7) Турбированный мотор издает меньше шума, чем атмосферный двигатель.

Конечно, плюсов немало, основные это меньший расход топлива и большая мощность. Но минусов, тоже достаточно.

Минусы

1) Опять все тот же расход топлива. Если смотреть со стороны объема двигателя, а не со стороны лошадиных сил, то обычный атмосферник 1,4 литра, будет расходовать меньше, чем турбированый 1,4 литра, но будет намного слабее. Турбированный же будет превосходить по мощности атмосферный.
Из-за того, что для приготовления смеси в цилиндрах используется больший объем воздуха, туда подается больший объем горючего. Не следует забывать, что турбина быстрее изнашивается, если сразу же при остановке автомобиля отключать мотор. Поэтому для продления срока эксплуатации турбины нужно давать мотору некоторое время поработать на холостых оборотах, чтобы охладилась турбина, и только затем выключать ее.

2) Более чувствителен к качеству топлива. Если будете лить «дешевый» 92 бензин на сомнительных заправках, турбина быстро умрет.

3) Качество масла. Нельзя лить минералку и полусинтетику! Для турбированых вариантов нужно свое синтетическое масло, причем производители вас жестко ограничивают, то есть шаг вправо, шаг влево! А это масло недешевое, иногда дороже на 30 – 40 %

4) Ресурс турбины небольшой, около 120 000 километров, а дальше потребуется замена, даже при надлежащем уходе! Причем замена обходится очень недешево!

5) Плохо греется зимой. Необходимо потратить больше времени на прогев.

6) Замена масла. Менять масло нужно через 10 000 километров, а не через 15 – 20000 как на обычных атмосферных двигателях. Срок службы масла и масляного фильтра в таком двигателе сокращен, по сравнению с таковым у атмосферного, в полтора – два раза из-за того, что турбине приходится работать при более высоких температурах.

7) Также нужно следить за состоянием воздушного фильтра: если он будет забит, это ухудшит работу компрессора.

Таким образом, можно сделать вывод, что положительных моментов и недостатков хватает и там и там. Но нужно запомнить, что турбированный двигатель потребует от вас более тщательной заботы, он хоть и мощнее, но обходится в обслуживании дороже, за счет частой замены специального масла, использования качественного бензина и недолгого ресурса самой турбины.

Атмосферный наоборот — проигрывает по мощности, но экономичнее в использовании — масло дешевле, да и менять его надо реже, отсутствует турбина, а заменить запчасти можно на «неродные» и не у диллера.

В среде автолюбителей получила широкое распространение следующая точка зрения: турбонаддув ненадежен, двигатель с ним конструктивно слишком сложен, ему свойственен повышенный расход масла, такие двигатели холодные. Словом, лучше с ними не связываться.

К надежности турбодвигателей концерна Volkswagen действительно были вопросы. Особенно к первым моторам малого рабочего объема (1,2 и 1,4 л) серий CBZ или САХ. Бывали случаи, когда износ цилиндропоршневой группы достигал критических значений уже после 100 тысяч километров пробега. Тому есть две объективные причины. Первая относится скорее к условиям эксплуатации. Малообъемные моторы не любят, когда стрелка тахометра проводит много времени в красной зоне, если сам двигатель еще не прогрелся до рабочей температуры. Прогреваются они дольше, а большая нагрузка в непрогретом состоянии чревата повышенным износом. Ну а вторая причина — чем меньше размер элементов кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и газораспределительного механизма (ГРМ), тем они быстрее изнашиваются.

Однако, со временем надежность наддувных моторов удалось заметно повысить. Напротив сложность конструкции некоторых современных атмосферников возросла и не уступает турбированным моторам. Изменяемые впускные тракты, непосредственный впрыск, регулировка фаз газораспределения, сильно облегченные детали КШМ, — все это встречается и на двигателях без турбонаддува. Так что единственным серьезным конструктивным отличием остается сам наддув.

Дальше выбор за потребителем, как говорится спрос рождает предложения. А вопрос надежности турбомоторов, скорее актуален для вторичного рынка (как эксплуатировал и обслуживал предыдущий владелец тайна покрытая мраком), соответственно риски «попасть на турбину» возрастают.

Источник

avtotema.mediasalt.ru

Турбированный или атмосферный двигатель. Что лучше и надежнее?

Первый турбированный двигатель был изобретен ее в 1905 году, а на легковых автомобилях моторы такого типа начали применять в середине ХХ века. Принцип его работы состоит в том, что установленная на двигатель турбина использует выхлопные газы, чтобы создавать принудительное давление воздуха, который поступает в цилиндры, где образуется топливная смесь. Под воздействием давления в цилиндры закачивается большее количество воздуха, чем у атмосферного двигателя, что влечет за собой увеличение мощности двигателя (в среднем до 10%).

Плюсы

1) Мощнее. Как уже писал выше, при меньшем объеме достигает больше мощность за счет нагнетаемого под давлением воздуха.

2) Меньше расход топлива (относительно лошадиных сил).

3) Имеет меньший вес и размеры, чем обычные. А это может благотворно сказаться на расходе и компактности расположения силового агрегата.

4) Могут быть трех и даже двух цилиндровые и очень компактные, особенно сейчас в век экономии топлива. Причем мощности будет достаточно, на уровне 4 цилиндровых атмосферных вариантах.

5) Турбированный мотор экологичнее (более эффективное сгорание топлива в цилиндрах).

6) Турбированный мотор имеет более высокий крутящий момент – это сказывается на лучшей, чем у «атмосферника» динамике.

7) Турбированный мотор издает меньше шума, чем атмосферный двигатель.

Конечно, плюсов немало, основные это меньший расход топлива и большая мощность. Но минусов, тоже достаточно.

Минусы

1) Опять все тот же расход топлива. Если смотреть со стороны объема двигателя, а не со стороны лошадиных сил, то обычный атмосферник 1,4 литра, будет расходовать меньше, чем турбированый 1,4 литра, но будет намного слабее. Турбированный же будет превосходить по мощности атмосферный.
Из-за того, что для приготовления смеси в цилиндрах используется больший объем воздуха, туда подается больший объем горючего. Не следует забывать, что турбина быстрее изнашивается, если сразу же при остановке автомобиля отключать мотор. Поэтому для продления срока эксплуатации турбины нужно давать мотору некоторое время поработать на холостых оборотах, чтобы охладилась турбина, и только затем выключать ее.

2) Более чувствителен к качеству топлива. Если будете лить «дешевый» 92 бензин на сомнительных заправках, турбина быстро умрет.

3) Качество масла. Нельзя лить минералку и полусинтетику! Для турбированых вариантов нужно свое синтетическое масло, причем производители вас жестко ограничивают, то есть шаг вправо, шаг влево! А это масло недешевое, иногда дороже на 30 – 40 %

4) Ресурс турбины небольшой, около 120 000 километров, а дальше потребуется замена, даже при надлежащем уходе! Причем замена обходится очень недешево!

5) Плохо греется зимой. Необходимо потратить больше времени на прогев.

6) Замена масла. Менять масло нужно через 10 000 километров, а не через 15 – 20000 как на обычных атмосферных двигателях. Срок службы масла и масляного фильтра в таком двигателе сокращен, по сравнению с таковым у атмосферного, в полтора – два раза из-за того, что турбине приходится работать при более высоких температурах.

7) Также нужно следить за состоянием воздушного фильтра: если он будет забит, это ухудшит работу компрессора.

Таким образом, можно сделать вывод, что положительных моментов и недостатков хватает и там и там. Но нужно запомнить, что турбированный двигатель потребует от вас более тщательной заботы, он хоть и мощнее, но обходится в обслуживании дороже, за счет частой замены специального масла, использования качественного бензина и недолгого ресурса самой турбины.

Атмосферный наоборот — проигрывает по мощности, но экономичнее в использовании — масло дешевле, да и менять его надо реже, отсутствует турбина, а заменить запчасти можно на «неродные» и не у диллера.

В среде автолюбителей получила широкое распространение следующая точка зрения: турбонаддув ненадежен, двигатель с ним конструктивно слишком сложен, ему свойственен повышенный расход масла, такие двигатели холодные. Словом, лучше с ними не связываться.

К надежности турбодвигателей концерна Volkswagen действительно были вопросы. Особенно к первым моторам малого рабочего объема (1,2 и 1,4 л) серий CBZ или САХ. Бывали случаи, когда износ цилиндропоршневой группы достигал критических значений уже после 100 тысяч километров пробега. Тому есть две объективные причины. Первая относится скорее к условиям эксплуатации. Малообъемные моторы не любят, когда стрелка тахометра проводит много времени в красной зоне, если сам двигатель еще не прогрелся до рабочей температуры. Прогреваются они дольше, а большая нагрузка в непрогретом состоянии чревата повышенным износом. Ну а вторая причина — чем меньше размер элементов кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и газораспределительного механизма (ГРМ), тем они быстрее изнашиваются.

Однако, со временем надежность наддувных моторов удалось заметно повысить. Напротив сложность конструкции некоторых современных атмосферников возросла и не уступает турбированным моторам. Изменяемые впускные тракты, непосредственный впрыск, регулировка фаз газораспределения, сильно облегченные детали КШМ, — все это встречается и на двигателях без турбонаддува. Так что единственным серьезным конструктивным отличием остается сам наддув.

Дальше выбор за потребителем, как говорится спрос рождает предложения. А вопрос надежности турбомоторов, скорее актуален для вторичного рынка (как эксплуатировал и обслуживал предыдущий владелец тайна покрытая мраком), соответственно риски «попасть на турбину» возрастают.

fishki.net

Турбированный двигатель: плюсы и минусы

Современные автопроизводители в последнее время всё чаще устанавливают на свои модели турбированные двигатели взамен атмосферных. Казалось бы, это логично, поскольку турбонаддув придаёт мотору дополнительную мощность при сохранении небольшого рабочего объёма, но на деле всё не так просто. Поэтому специалисты советуют изучить плюсы и минусы турбированного двигателя и проанализировать особенности его эксплуатации, прежде чем приобретать автомобиль.

Что такое турбированный двигатель в автомобиле

Первые турбированные двигатели были сконструированы ещё в 1905 году, однако на легковые автомобили их начали устанавливать во второй половине 20-го века. Турбонаддув – система нагнетания в цилиндры атмосферного двигателя дополнительного воздуха, вследствие чего происходит повышение среднего эффективного давления в цилиндрах. Это увеличивает мощность мотора без внесения изменений в его конструкцию. Работу мотора с турбонаддувом обеспечивает приводной нагнетатель, использующий энергию отработанных газов. Они приводят в движение колесо турбины, которая в свою очередь вращает колесо компрессора с помощью роторного вала. Компрессорное колесо сжимает воздух, который нагревается, а после поступления в интеркулер охлаждается и подаётся в цилиндры.

Это важно! Энергия отработанных газов растёт по мере увеличения числа вращения движка. Чем интенсивнее работает мотор, тем больше становится энергетический потенциал и растёт подача сжатого воздуха.

До недавнего времени двигатели с турбонаддувом устанавливались исключительно на дорогостоящие спортивные модели автомобилей. Но, по утверждению маркетологов, в настоящее время доля моделей с такими моторами стремительно увеличивается, и турбина становится практически обязательным элементов престижных марок авто.

Турбины устанавливают гораздо чаще на дизельных двигателях, чем на бензиновых

Производители машин делают акцент на том, что турбодвигатели беспощадно теснят «атмосферники», и большинство покупателей хороших машин предпочитают именно такой тип двигателя. Но так ли хорош турбомотор, как это расписывают конструкторы и инженеры автопредприятий? Чтобы сделать выводы, стоит рассмотреть его конструктивные особенности и поближе познакомиться с принципом действия.

Конструктивные особенности

Система турбонаддува состоит из компрессора, интеркулера, регулятора давления наддува и других узлов. Главная деталь – турбокомпрессор, регулирующий рост давления в системе впуска воздуха. Интеркулер охлаждает воздух и повышает его плотность.

Схема движения воздуха во время работы турбированного двигателя

Всей системой управляет регулятор наддува. Это перепускной клапан, ограничивающий давление отработанных газов. Отсекая некоторое их количество, клапан делает давление наддува оптимальным.

Турбокомпрессор работает следующим образом:

1. Воздух проходит через воздушный фильтр и поступает во входное отверстие.
2. Происходит сжатие воздуха, и в нём увеличивается содержание кислорода. Воздух нагревается, и его плотность снижается.
3. Массы воздуха покидают турбокомпрессор и попадают в интеркулер, в котором происходит охлаждение.
4. Сжатый воздух проникает через дроссель и впускной коллектор в цилиндры мотора.
5. Часть выхлопных газов, образовавшихся при сгорании топлива в цилиндрах, передаётся турбодвигателем назад в коллектор турбины. Этот поток воздуха запускает движение вала, на противоположном конце которого расположен компрессор. Здесь начинается повторное сжатие воздуха.

Схема турбокомпрессора

Это важно! Результат работы турбонаддува – увеличение уровня сжатия кислорода при сохранении объёма цилиндров. За один такт работы турбомотор сжигает больше топливной смеси, чем атмосферный двигатель того же объёма.

Плюсы и минусы

Турбированные двигатели имеют свои сильные и слабые стороны, поэтому верить заявлениям автопроизводителей об их однозначном преимуществе не стоит. Прежде чем принимать решение о выборе машины, оснащённой турбонаддувом бензинового двигателя, стоит взвесить все «за» и «против».

Преимущества

Главное достоинство турбированного мотора – его повышенная мощность, и в этом с производителями нельзя не согласиться. По мощности при аналогичном объёме цилиндров агрегат превосходит атмосферные моторы на 20–30%. Дополнительные плюсы установки на мотор турбонаддува состоят в следующем:

1. Повышение эффективности работы за счёт оптимизации процесса сгорания безвоздушной смеси в цилиндрах. Благодаря этому расход топлива на обеспечение работы аналогичного количества атмосферного мотора лошадиных сил значительно снижается.
2. Уменьшенный уровень шума и вибрации во время движения.
3. Экологичность. Эффективное сгорание топлива внутри цилиндров значительно уменьшает количество выбросов в атмосферу через выхлопную трубу. Специалисты утверждают, что введение в Европе и США новых норм токсичности выхлопа увеличило производство автомобилей с турбированными бензиновыми двигателями на 25%.
4. Компактные размеры. Мотор на трёх и даже двух цилиндрах по мощности сопоставим с четырёхцилиндровым «атмосферником». Благодаря оптимальным размерам такой двигатель имеет большее число вариантов расположения в автомобиле.

Недостатки

При всех своих достоинствах турбонаддув имеет и некоторые негативные стороны:

1. Повышенная чувствительность к качеству топлива. Отсюда вытекает необходимость использования бензина более высокого класса. Турбированный двигатель быстро выйдет из строя, если заставлять его работать на 92 бензине.
2. При активном использовании турбины расход топлива увеличивается в 1,5 раза. Любители езды в стиле «газ в пол» будут заполнять бак своего автомобиля в два раза чаще.
3. Необходимость частой замены масла. Смазка добавляется в мотор и непосредственно в турбокомпрессорную установку, поэтому его расход увеличивается. Требования к марке масла также довольно жёсткие: можно использовать только качественные марки синтетики, стоимость которых на порядок выше минеральных или полусинтетических смазок. К этому стоит добавить необходимость частой замены масла: каждые  8 000 километров. В то время как в атмосферных двигателях процедуру можно проводить через 12 и даже 15 тысяч километров. Несвоевременная замена масла и фильтров приведёт к изменению параметров турбины и скорому выходу её из строя.
4. Дорогостоящий ремонт. Комплектующие для турбированных моторов имеют достаточно высокую цену, поэтому их ремонт требует значительного вложения средств. Стоимость ремонта возрастает дополнительно из-за отсутствия квалифицированных работников СТО. Отремонтировать мотор с турбонаддувом возьмутся не на каждом автосервисе, а за квалификацию мастеров придётся заплатить на 40–50% больше. Капитальный ремонт двигателя с турбонаддувом требуется каждые 150–200 тысяч километров пробега.
5. Особенности эксплуатации. Машину с турбодвигателем нужно правильно заводить и глушить. После запуска двигатель должен поработать вхолостую, причём, чем автомобиль старше, тем «прогон» нужен более длительный. После остановки автомобиля также нельзя сразу глушить мотор.
6. Проявление эффекта «турбоямы». Так именуют характерный провал, когда машина вяло реагирует на нажатие педали газа. Двигатель «не тянет» на низких оборотах, в результате машина не может резко тронуться с места. При интенсивном движении и непростой дорожной обстановке в мегаполисах это достаточно опасное явление. Конструкторы предлагают для решения проблемы устанавливать на мотор две турбины, одна из которых будет работать на малых оборотах за счёт оснащения электроприводом. Это снизит риск возникновения «турбоям», но дополнительно увеличит стоимость двигателя и одновременно снизит его надёжность.

Турбированный двигатель чаще подвергается дорогостоящему ремонту и требует высококачественного топлива

Это важно! Новейшие автомобили почти избавлены от недостатка, связанного с «турбоямами» за счёт установки турбин с изменяемой геометрией. Но идеальной остроты отклика во время дозирования тяги в процессе дросселирования, которая свойственна атмосферным моторам, конструкторам добиться пока не удаётся.

Какой двигатель лучше: атмосферный или турбированный

Долгий спор поклонников атмосферных и турбированных двигателей далёк от логического завершения. У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки. Не дают перевесить какой-либо чаше весов постоянные разработки инженеров и конструкторов, добавляющие преимущества то одному, то другому варианту.

Большинство автовладельцев сходятся во мнении, что атмосферный двигатель, хоть и уступает по мощности турбированному, но всё-таки более надёжен в эксплуатации. Он неприхотлив в выборе марки бензина и масла, может быть отремонтирован в любой автомастерской. Для турбированных моторов такие «вольности» не допустимы.

Турбированный мотор – дорогое удовольствие: он требует большего внимания, тщательного ухода, правильной эксплуатации. Сама турбина, даже при соблюдении всех рекомендаций по эксплуатации, обладает ограниченным ресурсом работы и через достаточно непродолжительный срок требует замены.

Поэтому выбирать вариант мотора необходимо по собственным материальным возможностям. Атмосферный вариант предпочтителен для автовладельцев, ограниченных в бюджете и не готовых вкладывать в машину значительные средства. Обслуживание, эксплуатация и ремонт «атмосферника» явно проще и дешевле.

Турбированный двигатель – правильный выбор для тех, кто во главу угла ставит мощность мотора и динамику передвижения. Хотя такой мотор может доставить немало проблем и расходов в процессе эксплуатации.

Немаловажный фактор выбора мотора – стиль езды автовладельца. Для водителя, предпочитающего спокойное передвижение двигатель с турбонаддувом – бесполезная «фишка». В этом случае затраты на мотор повышенной мощности не оправданы, ведь турбина не будет выполнять свои функции. Но даже без использования силовой установки по назначению, обслуживать её придётся по правилам, а значит, попросту выбрасывать деньги на ветер.

Специалисты советуют при покупке машины с турбиной останавливать выбор на новых моделях. Только в этом случае можно быть уверенным, что агрегат правильно обслуживался и эксплуатировался. Автомобиль, с «убитой» предыдущим владельцем турбиной, доставит в разы больше проблем, чем удовольствия от езды на нём.

Видео: турбо- и атмосферный моторы: в чём разница?

Увеличение в современных условиях количества автомобилей с турбированными двигателями касается, прежде всего, дизельных агрегатов. В настоящее время почти все дизельные моторы снабжены турбонаддувом, поскольку именно эта деталь придаёт мотору на дизтопливе достойные эксплуатационные характеристики.

С турбо-бензиновыми моторами дело обстоит иначе. Большинство автопроизводителей продолжают выпускать модели с простыми атмосферными двигателями, и только в некоторые линейки добавляют турбомоторы на бензине. Меньше всего таких моделей на дорогах в странах СНГ. Объясняется это отсутствием спроса и политикой автодилеров, которые стараются оградить себя от возникающих при эксплуатации машин проблем и выполнения гарантийных обязательств. Продавцы учитывают низкое качество бензина и отсутствие на территории СНГ достаточного количества высококвалифицированных автослесарей.

Ответ на вопрос, стоит ли покупать бензиновый автомобиль, оснащённый турбиной, зависит от планов автолюбителя. Если на машине планируется покататься 3–5 лет и пройти 150–200 тысяч километров, при достаточном количестве свободных средств, почему бы и нет. Но тем покупателям, которые не готовы переплачивать за мощность и тратиться на дорогостоящее обслуживание автомобиля, лучше остановить выбор на традиционном «атмосфернике».

От покупки подержанного авто с турбонаддувом стоит однозначно отказаться, памятуя об ограниченном ресурсе турбины. Такие модели часто приобретают молодёжь и «гонщики», которые «укатывают» мощную машину и практически не ухаживают за нею по правилам. После использования агрегата на «всю катушку» им проще продать его, чем вкладываться в ремонт. Приобретённый «с рук» автомобиль с турбированным бензиновым двигателем стопроцентно доставит массу хлопот новому владельцу.

carnovato.ru

Выбираем двигатель — турбированный или атмосферный

Каждый автолюбитель рано или поздно предстает перед выбором: машину с каким мотором, атмосферным или турбированным, ему приобрести. И у тех, и у других силовых установок есть свои достоинства и недостатки. О них – наш сегодняшний материал.

Плюсы и минусы атмосферного мотора

Прежде всего, поясним, что собой представляет двигатель, который в обиходе называется атмосферным. Это двигатель внутреннего сгорания, в котором подаваемый через карбюратор или инжектор воздух участвует в образовании топливной смеси (1 часть бензина и 14 – воздуха), которая, воспламеняясь, создает энергию, приводящую в движение рабочие части мотора. Не будем вдаваться во все подробности работы таких двигателей – это не цель данного материала. Человеку, который выбирает автомобиль с атмосферным мотором, но все же поглядывает в сторону турбированного агрегата, важно понять, какие преимущества и недостатки есть у того мотора, которым будет оснащена его машина.

Атмосферный двигатель

Несомненных плюсов у атмосферного двигателя три.

Большой моторесурс. Как показывает практика эксплуатации атмосферных двигателей, неважно, бензиновых или дизельных, срок их ресурсной эксплуатации может исчисляться сотнями тысяч километров пробега. Известны факты, когда некоторые американские атмосферные двигатели «выхаживали» по 300-400, а то и по 500 тысяч километров без капитального ремонта. Причем, были экземпляры моторов-рекордсменов, которые устанавливали на другие автомобили, так как «родной» кузов уже сгнивал, и силовая установка работала до капремонта еще не один десяток тысяч километров пробега.

Надежность и простота эксплуатации. Такие рекордные показатели обусловлены относительной простотой конструкции атмосферных двигателей и их «лояльному» отношению к качеству топлива и моторного масла. Атмосферный двигатель неплохо переваривает даже самый паршивый бензин, которого в наших краях пруд пруди. Конечно, при частой заправке таким горючим и у атмосферника могут наступить перебои в работе, но восстановить его жизнедеятельность будет в разы дешевле, чем у того же турбированного агрегата.

Атмосферный двигатель 1.6 MPI

Высокая ремонтопригодность. Упомянутая выше относительная простота конструкции атмосферного двигателя предполагает и его высокую ремонтопригодность. То есть, в случае выхода из строя того или иного узла двигателя его ремонт обойдется в сумму меньшую, чем ушла бы на починку мотора, оснащенного турбонаддувом.

Есть у атмосферных двигателей и свои недостатки. К ним можно отнести большую массу самого агрегата, меньшую, нежели у турбированного двигателя с аналогичным объемом, мощность, неспособность поддерживать высокую мощность при езде в гористой местности с разреженным воздухом. Наконец, автомобиль с атмосферным двигателем проигрывает турбированному в динамике.

Плюсы и минусы турбированного мотора

Первый турбированный двигатель был изобретен еще в 1905 году, а на легковых автомобилях моторы такого типа начали применять в середине ХХ века. Принцип его работы состоит в том, что установленная на двигатель турбина использует выхлопные газы, чтобы создавать принудительное давление воздуха, который поступает в цилиндры, где образуется топливная смесь. Под воздействием давления в цилиндры закачивается большее количество воздуха, чем у атмосферного двигателя, что влечет за собой увеличение мощности двигателя (в среднем до 10%).

Турбина двигателя

К преимуществам турбированных моторов можно отнести высокую мощность при одинаковом с атмосферным двигателем рабочем объеме, более высокий крутящий момент – это сказывается на лучшей, чем у «атмосферника» динамике. К тому же турбированный мотор экологичнее (более эффективное сгорание топлива в цилиндрах), и издает меньше шума, чем атмосферный двигатель.

К недостаткам двигателя, оснащенного турбонаддувом, можно отнести сложности в эксплуатации. Такая силовая установка более чувствительна к качеству топлива и моторного масла (для турбированных двигателей рекомендовано к использованию специальное масло). Срок службы масла и масляного фильтра в таком двигателе сокращен, по сравнению с таковым у атмосферного, в полтора – два раза из-за того, что турбине приходится работать при более высоких температурах. Необходимо тщательно следить за состоянием масла и фильтра и менять их с рекомендованной производителем двигателя периодичностью. Также нужно следить за состоянием воздушного фильтра: если он будет забит, это ухудшит работу компрессора.

Двигатель 1.4 TSI

Еще один минус турбированного мотора – повышенный, по сравнению с атмосферным, расход топлива. Из-за того, что для приготовления смеси в цилиндрах используется больший объем воздуха, туда подается больший объем горючего. Не следует забывать, что турбина быстрее изнашивается, если сразу же при остановке автомобиля отключать мотор. Поэтому для продления срока эксплуатации турбины нужно давать мотору некоторое время поработать на холостых оборотах, чтобы охладилась турбина, и только затем выключать ее.

Словом, у обоих типов двигателей есть свои положительные и отрицательные стороны. Поэтому перед покупкой автомобиля с атмосферным или турбированным мотором нужно тщательно взвесить все за и против и лишь затем делать обдуманный выбор.

avtoexperts.ru

Дизель Common Rail: кормилец — журнал За рулем

Оцениваем самую популярную систему питания современных дизельных двигателей — Common Rail.

Сегодня ей комплектуется около 80% всех сходящих с конвейера коммерческих автомобилей и спецтехники экологических стандартов Euro 4 и выше. А раз так, самое время поговорить об особенностях ее ремонта и эксплуатации с учетом российской специфики и, в частности, качества отечественного дизельного топлива.

Российские перевозчики и мастера СТО накопили значительный опыт по эксплуатации, обслуживанию и ремонту автомобилей с системой Common Rail (СR), что позволяет не только структурировать проблемы, которые возникают с компонентами СR в гарантийный период и после его окончания, но и дать рекомендации, как их избежать.

Особое внимание уделяйте электрическим контактам форсунок

Особое внимание уделяйте электрическим контактам форсунок

Особое внимание уделяйте электрическим контактам форсунок

То, что основной причиной выхода из строя насосов и инжекторов является некачественное топливо, сегодня ни для кого не секрет. В России на данный момент производится и реализуется на автозаправках два основных вида топлива, соответствующих ГОСТ Р 52368–2005 (ЕН 590:2004) и ГОСТ 305–82. При этом, по своим физическим и химическим характеристикам, в частности, в процентном содержании серы, смазывающих способностях, они существенно разнятся. Так, смазывающая способность топлива по ГОСТ Р 52368–2005 регламентируется как не более 460 микрон, а у выпущенного по ГОСТ 305–82 данный параметр не регламентирован. Какое именно топливо попадает в бак автомобиля, часто не знают даже сотрудники бензоколонки — что бензовоз привез, то и залили в резервуары.

В то же время специалист-топливщик без особого труда определит, чем кормили двигатель. Правда, для этого ему придется провести разборку вышедших из строя узлов и агрегатов топливной системы или, по крайней мере, провести их диагностику на специальных стендах. Сильнее всего по карману перевозчика бьет выход из строя топливного насоса.

Система питания Common Rail управляется электронным контроллером

Система питания Common Rail управляется электронным контроллером

Система питания Common Rail управляется электронным контроллером

Перспективный дизель ярославского завода ЯМЗ-534 с Common Rail

Перспективный дизель ярославского завода ЯМЗ-534 с Common Rail

Перспективный дизель ярославского завода ЯМЗ-534 с Common Rail

Привод насоса Common Rail надежен и долговечен — хлопот не доставляет

Привод насоса Common Rail надежен и долговечен — хлопот не дос

www.zr.ru

Восстановление форсунок и ТНВД систем Common Rail — все нюансы — журнал За рулем

Почему ремонт топливной аппаратуры так дóрог? «За рулем» объясняет. И советует, на что обратить особое внимание при восстановлении форсунок и ТНВД систем Common Rail.

Одна из причин ускоренного износа компонентов форсунок и ТНВД — увлечение топливными присадками.

Одна из причин ускоренного износа компонентов форсунок и ТНВД — увлечение топливными присадками.

С момента своего появления два десятка лет назад дизельная аппаратура Common Rail сменила уже несколько поколений. Ее современные компоненты — высокотехнологичные узлы, которые требуют особого подхода при ремонте. Поэтому крайне важно проводить их лечение в соответствующих условиях, а не на коленке. Производители позаботились о разработке технологий ремонта, поставке запчастей и даже о создании сетей специализированных СТО.

При схожих устройстве и принципе работы форсунки и ТНВД Common Rail разных производителей могут иметь довольно серьезные конструктивные особенности. Это обуславливает специфику их восстановления, хотя общий подход одинаковый. В качестве примера рассмотрим технологии ремонта форсунок и ТНВД фирмы Bosch — одного из самых крупных производителей компонентов топливной аппаратуры.

Цена ошибки

Приложение Bosch QualityScan для смартфона позволит после сканирования QR-кода на отремонтированном ТНВД или форсунке увидеть все подробности восстановления узла, включая перечень замененных деталей.

Приложение Bosch QualityScan для смартфона позволит после сканирования QR-кода на отремонтированном ТНВД или форсунке увидеть все подробности восстановления узла, включая перечень замененных деталей.

Прежде чем грешить на систему питания, необходимо провести полноценную диагностику двигателя. А у дизеля с этим всё не так просто (ЗР, № 9, 2017). Некорректная работа форсунок или ТНВД может быть вызвана неисправностями других систем мотора. Их надо выявить до снятия топливных компонентов, иначе можно сильно осложнить себе жизнь.

Снятие форсунок на моторе с большим пробегом — целая история. Они часто закисают в своих колодцах. Даже профессионал рискует при извлечении форсунки незаметно деформировать ее корпус. А это поставит крест на ее корректной работе и возможности ремонта. Будет очень обидно (и накладно!), если по этой причине умрет исправный в остальном узел.

Снятие и установка ТНВД тоже требуют опыта, ведь нужно как минимум правильно выставить метки на механизме ГРМ. Кроме того, если отремонтировать неисправный топливный компонент, но не вычислить истинного виновника проблемы, беда повторится — а это новые траты на диагностику и ремонт.

Форс-мажор

Перед началом ремонта снятую форсунку обязательно ставят на стенд: проверяют ее герметичность и заданные параметры топливоподачи для основных р

www.zr.ru

Common Rail: воспитание дизеля — журнал За рулем

В первое десятилетие нового века это словосочетание стало модным в автомобильном мире. «Двигатель оснащен суперсовременной системой „Коммон-рейл“, — спешит обрадовать вас в салоне дилера ушлый продавец. Но хорошо это или плохо? И вообще, какое дело покупателю до технических нюансов? Может, это очередной рекламный крючок…

Если дословно, common rail — это «общая рейка». Если по существу — особый аккумулятор, запасник, так сказать, в который поступает дизельное топливо перед тем, как попасть к форсункам, впрыскивающим его в цилиндры двигателя.

В отличие от прочих систем, создающих высокое давление непосредственно в момент впрыска топлива, «Коммон-рейл» позволяет постоянно поддерживать необходимое давление. С таким «запасом» совсем не сложно гибко регулировать время впрыска и объем горючей смеси. А это дает возможность, с одной стороны, увеличить мощность мотора за счет скорости и частоты срабатывания форсунок, а с другой — сократить расход топлива (ведь оно подается лишь тогда, когда необходимо, и строго дозированными порциями), уровень шума и количество вредных выбросов.

Топливо из бака в «рейл» нагнетает насос высокого давления, который теперь работает непрерывно и равномерно, то есть без какой-либо привязки к фазам вращения коленвала — в отличие от традиционных ТНВД. Из накопителя по магистралям равной длины топливо поступает к форсункам, которые впрыскивают его в камеры сгорания цилиндров. Работой форсунок управляет электромагнитный клапан, а в новейших системах (как, скажем, у «Мерседес-Бенца») — пьезоэлектрический. Клапаны открываются и закрываются по сигналу из блока управления.

«Коммон-рейл» без труда интегрируется в общую электронную схему автомобиля и начинает напрямую «общаться» с различными узлами и агрегатами — например, с АКП или кондиционером. Множество датчиков предоставляют блоку управления массу самой разной информации — об угле поворота коленвала, давлении в «рейле», положении педали газа, скорости автомобиля. Обработав данные, электронный мозг рассчитывает необходимое давление топлива, момент впрыска и объем смеси, после чего дает команду насосу и форсункам. Каждая из них работает независимо от другой и подает ровно столько топлива, сколько нужно, и в тот самый момент, когда это необходимо.

Сегодня производством компонентов «Коммон-рейл» занимаются немецкие «Бош» и «Сименс», американская «Делфай» и японская «Денсо». Система состоит из отдельных модулей, поэтому ее легко встроить практически в любой дизельный двигатель с непосредственным впрыском. Она резко снижает вибрации, сводя на нет характерное тракторное тарахтение, и обеспечивает полное сгорание топлива при низких оборотах коленвала, избавляя автомобиль от удушливого черного дыма из выхлопной трубы. И это, в свою очередь, открывает таким дизелям дорогу в места, ранее им недоступные, — в частности, под капоты автомобилей премиум-класса.

Но, как и любой сложный механизм, «Коммон-рейл», во-первых, дорог в производстве, а во-вторых, в достаточной степени капризен. Многочисленные датчики могут не оценить качества отечественной «солярки», особенно в российской глубинке, что грозит владельцу автомобиля дорогостоящим ремонтом.

МЫ

www.zr.ru

Топливные системы «Коммон Рейл» с электронным управлением

Качество распыливания дизельного топлива во многом предопределяет процесс его горения, а значит и образования токсичных компонентов в отработавших газах. Более качественного распыливания можно достигнуть при высоком давлении порядка 1600…2500 кгс/см2. Однако стандартные системы топливоподачи не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, поэтому в настоящее время более широкое распространение имеют топливные системы с электронным управлением – «Коммон Рейл»,  насос-форсунки и системы насос-форсунка-трубопровод.

Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением «Коммон Рейл» является разделение узла создающего давление (ТНВД – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). Аккумуляторные топливные системы применялись еще в 50-е годы на двигателях морских судов. Первым промышленным образцом аккумуляторной топливной системы с электронным управлением без мультипликаторов давления, названный коммон рейл (Common Rail) (общий путь, т.е. общая для форсунок магистраль, аккумулятор , явилась совместная разработка фирм Robert Bosch GmbH, Fiat, Elasis. В настоящее время работы по применению систем «коммон рейл»  ведутся  практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange). На серийных автомобилях с применением электронного управления они появились  в 1997 году. По сравнению с обычным дизелем система «коммон рейл» позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.

На рисунке  показана схема системы «коммон рейл»:

Рис. Схема системы питания дизельных двигателей «коммон рейл»:
1 – топливный бак; 2 – топливопроводы слива; 3 – ТНВД; 4 – регулятор давления; 5 – топливопровод высокого давления; 6 – топливоподкачивающий насос; 7 – фильтр; 8 – гидроаккумулятор; 9 – датчик давления; 10 – предохранительный клапан; 11 – электрогидравлическая форсунка; 12 – датчик педали акселератора; 13 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 14 – температурный датчик; 15 – блок управления

На рисунке показано расположение элементов системы питания «коммон рейл» на двигателе в развернутом виде.

Рис. Развернутая схема системы питания дизельного двигателя «коммон рейл»:
1 ­– ТНВД; 2 – впускной электрический клапан; 3 – электрический клапан перепуска топлива на слив; 4 – гидроаккумулятор; 5 – датчик давления; 6 – реле свечи накаливания; 7 – электронный блок управления; 8 – датчик температуры топлива; 9 – аварийный ограничитель подачи топлива; 10 – предохранительный клапан; 11 – форсунка впрыска; 12 – свеча накаливания; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – датчик давления воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – турбокомпрессор; 19 – электромеханический преобразователь регулятора рециркуляции отработавших газов;  20 – электромеханический преобразователь регулятора наддува; 21 – компрессор: 22 – разъем для электронного тестера; 23 – сигнализатор самодиагностики; 24 – датчик кондиционера; 25 – компрессор кондиционера; 26 – датчик скорости; 27 – датчик и указатель скорости; 28 – датчики трансмиссии и др.; 29 – датчик педали акселератора; 30 – панель приборов; 31 – АКБ; 32 –  топливный бак с электрическим топливоподкачивающим насосом; 33 – фильтр тонкой очистки.

Принцип работы «Коммон Рейл»

Принцип работы системы заключается в следующем. С помощью топливоподкачивающего насоса 6  топливо прокачивается через фильтр 7 с влагоотделителем и подается в радиально-плунжерный насос высокого давления 3, который с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера. Этот насос  напрямую связан с распределительным валом и срабатывает при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота. В нем размещают также регулятор производительности и подкачивающий насос. От ТНВД топливо под большим давлением  поступает в гидроаккумулятор 8, откуда под высоким давлением поступает на электро или пьезогидравлические форсунки 11. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак 1 через топливопроводы слива 2. Блок управления 15, получая информацию по входным параметрам (с датчиков), задает значения выходных параметров используя заложенную программу (воздействует на исполнительные механизмы), что в целом необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.

Количество топлива подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки зависит от сигнала электронного блока управления 15, в зависимости от режима работы двигателя. В блок управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя, датчика положения педали акселератора, датчика расходомера воздуха, датчика давления воздуха и др.

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора 4. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.

Система «коммон рейл»  подвергает моторное масло большим нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть поршней нагревается гораздо сильнее, чем у традиционного дизельного двигателя. Верхняя часть поршня у традиционного двигателя непосредственного впрыска нагревается до 320-350°C, при системе «коммон рейл» свыше 400°С, то есть моторное масло выгорает значительно быстрее. В результате в таких двигателях возникает потребность в синтетических маслах, или, по крайней мере, в полусинтетических материалах.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Дизельные топливные системы Common Rail

Common Rail — аккумуляторная топливная система

Для инженеров-проектировщиков двигателей «рельс» в системе Common Rail представляет собой трубчатый аккумулятор высокого давления, который поддерживает подачу топлива при постоянном высоком давлении. Рельс питается от насоса, приводимого в движение зубчатым колесом. Инжекторы соединены с общей направляющей короткими стальными трубами и открыты и закрыты электрическими импульсами.

Впрыск топлива Common Rail является единственной технологией, которая разделяет процессы повышения давления и впрыска. В то время как все другие системы создают давление последовательно для каждого такта впрыска, в системе Common Rail используется насос высокого давления, который, по существу, хранит резервуар топлива под высоким давлением. Таким образом, параметры впрыска можно свободно контролировать, предоставляя разработчикам двигателей свободу делить событие впрыска на несколько отдельных впрыскиваний, происходящих во время каждого оборота двигателя. Пилотные впрыскивания до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки в цилиндре, позволяют постепенно нарастить давление топлива, чтобы сгорание было тише. Последующие инъекции уменьшают выбросы и также используются для регенерации сажевого фильтра.

Системы Common Rail в настоящее время достигают системного давления до 2000 бар. Обычно они работают вместе с блоком предварительной подачи топлива.

Рекомплекты насос-форсунок BOSCH для двигателей 1.4, 1.9, 2.0 (rus.) Фотоотчет

Основы двигателей TDI (rus.) Техническое обучение VW.
Содержание: Развитие блоков управления дизельных двигателей, TDI-двигатель, Процесс смесеобразования в двигателе 2.5 V6 TDI, Форсунки с 5 отверстиями, Основной впрыск, Принцип работы насос-форсунки.

Датчики дизельных двигателей (rus.) Техническое обучение VW.
Содержание: Датчик числа оборотов G28, Расходомер воздуха G70, G42 / G70, Расходомер воздуха, Датчик положения педали G79, Выключатель педали тормоза и стоп-сигнала F / F47, Датчик положения педали G79 с F8 и F60, Выключатель педали сцепления F36, Датчик температуры охл. жидкости G62, Датчик температуры засасываемого воздуха G72, Датчик температуры/ давления засасываемого воздуха G71/72, Датчик высоты F96, Температурный датчик охл.жидкости топлива G81/62, Датчик хода регулятора G149, Датчик хода иглы G80, Контроль уровня воды, AGR-клапан.

Системы управления дизельными двигателями (Bosch) (rus.) В книге представлены: системы наполнения цилиндров воздухом; рядные ТНВД; распределительные ТНВД; индивидуальные механические ТНВД; насос-форсунки; индивидуальные ТНВД с электромагнитным клапаном; система Common Rail; электронное управление работой дизельного двигателя — датчики и исполнительные механизмы, блок управления, электронное регулирование; электронная диагностика и оснащение станций технического обслуживания; методы снижения токсичности отработавших газов; стандарты, регламентирующие уровень вредных выбросов и др. 78 Мб.

Топливная система дизельных двигателей (rus.) Техническое обучение VW.
Содержание: Бак для биодизельного топлива, 3 цилиндровый двигатель TDI, Электрический топливный насос, Датчик температуры топлива G81, Топливный насос роторно-пластинчатого типа, Топливный насос двигателя 2,0l TDI, Функционирование топливного насоса, Тандемный тасос, Топливная система с насос-форсунками, Топливная магистраль, Охлаждение топлива, наполнение, предварительный впрыск, Насос-форсунка TDI, 2,0l TDI двигатель, предварительный впрыск, Демпфирование движения иглы, Насос-форсунка TDI, Конец предварительного впрыска, Главный впрыск, продление интервалов сервисного обслуживания (WIV), Управление насос-форсункой, Датчик Холла G40, Насос-форсунка TDI, Сопоставление сигналов (4 цилиндровый двигатель), Сопоставление сигналов (3 цилиндровый двигатель)

Топливная система дизельных двигателей (rus.) Техническое обучение VW.
Содержание: ТНВД, Блок управления двигателем 2.5l TDI, Системный обзор, Регулирование массы топлива, Датчик хода регулятора G149, Регулирование начала впрыска, Внутренние функции, самодиагностика, Дополнительные сигналы

Топливная система дизельных двигателей (rus.) Техническое обучение VW.
Содержание: Датчик отсутствия топлива (Reed-контакт), Топливная система, Центробежный насос, Нагнетающий насос, Возможность проверки, VP 44, VP 44 S3, VP 44 S3.5, магнитный клапан с увеличивающейся динамикой, Подача топлива под высоким давлением, Форсунка высокого давления, Обзор системы предстартового подогрева, Обзор системы, Блок управления насосом, Специфические датчики, Датчик температуры масла G8, Регулирование количества топлива, Регулирование начала впрыска, Дополнительные сигналы

Насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном (rus.) Конструкция и принцип действия. Пособие по программе самообразования 352 VW/Audi.
Применение насос-форсунок и постоянное улучшение их конструкции позволили повысить давления впрыска, точность дозирования топлива и улучшить КПД топливной аппаратуры дизелей и тем самым обеспечить их высокую конкурентоспособность. Разработанная совместно с фирмой Siemens VDO Automotive AG насос-форсунка не только сохраняет известные преимущества предыдущей конструкции, но и обладает рядом улучшенных характеристик в отношении формирования запальной, основной и дополнительных доз топлива. В результате применения в ее конструкции ряда перспективных технических решений удалось улучшить смесеобразование и повысить КПД ее привода, а также снизить шум, производимый при работе топливной аппаратуры.
Содержание: Введение, Общие сведения, Улучшенные характеристики новой насос-форсунки, Устройство насос-форсунки, Общая конструкция, Пьезоэлектрический клапан, Полость пружины форсунки, Процесс впрыска топлива, Впрыск запальной дозы, Впрыск основной дозы, Впрыск дополнительной дозы, Техническое обслуживание.

Диагностика дизельных двигателей. Системы с насос-форсунками Bosch (rus.) Контур низкого давления, Контур высокого давления, Проверка насос-форсунок, Демонтаж и монтаж насос-форсунок, Управление цикловой подачей топлива, Рециркуляция ОГ, Регулирование давления наддува. Руководство по диагностике и ремонту.

Дизельные аккумуляторные топливные системы Common Rail (rus.) В руководстве по самообразованию Bosch описаны дизельные аккумуляторные топливные системы Common Rail, область применения топливных систем дизелей, технические требования, конструкции ТНВД, обзор топливных систем, характеристики впрыска топлива, снижение токсичности ОГ, устройство и работа компонентов топливной системы, система электронного управления (EDC), обзор систем электронного управления, обработка данных в электронном блоке управления дизелей, передача данных другим системам, системы облегчения пуска двигателя. 38 Мб.
Дизельные аккумуляторные топливные системы Common Rail (CR) (rus.) Учебное пособие Bosch. Данное пособие содержит всю необходимую информацию, касающуюся топливной системы Common Rail, ее компонентов, устройства и функционирования.
Содержание: Применение топливных систем дизелей, Область применения, Технические требования, Конструкции ТНВД, Аккумуляторная топливная система Common Rail, Обзор топливных систем, Характеристики впрыска топлива, Снижение токсичности ОГ, Топливная система, Устройство и работа компонентов топливной системы, Система электронного управления дизелей (EDC), Электронное управление дизелей (EDC), Технические требования, Обзор систем электронного управления, Обработка данных в электронном блоке управления дизелей, Передача данных другим системам, Системы облегчения пуска двигателя. 1,5 Мб.

Аккумуляторная топливная система Common Rail (rus.) Техническое руководство компании Bosch.
Настоящая Техническая инструкция содержит всю необходимую информацию, касающуюся топливной системы «Common Rail», ее компонентов, устройства и функционирования вместе с детальным описанием того, насколько эта система эффективна в выполнении указанных выше требований. Новым подходом в этой системе является наличие аккумулятора топлива, находящегося под постоянным давлением, специальная система подачи топлива под высоким давлением, форсунки и система электронного управления, которая способна решать сложные задачи управления двигателем. Эта система не будет иметь проблем с все более ужесточающимся законодательством по эмиссии вредных веществ с ОГ и различными условиями в будущем.

Каталог повреждений инжектора системы Common Rail (rus.) Руководство Bosch GmbH.
В фирменном материале приведены практически все возможные неисправности и повреждения форсунок системы Common Rail (двигатели легковых и грузовых автомобилей). Информация дана в следующей последовательности: рекламация — картина неисправности — возможные причины — решение по гарантии. Пособие содержит прекрасные наглядные иллюстрации всех видов повреждений форсунок, а также краткое описание картины и причин неисправности. 8 Mb. 48 стр.

Системы впрыскивания дизельного топлива и управления двигателем. Базовая информация (rus.) Учебное руководство Ford.
Хорошее руководство для желающих понимать принципы работы современных дизельных двигателей и основы их диагностики. Руководство применимо к дизельным двигателям разных производителей.
Для удовлетворения требований по токсичности отработавших газов система впрыска должна впрыскивать топливо под высоким давлением в камеру сгорания для приготовления оптимальной рабочей смеси и при этом максимально точно дозировать количество впрыскиваемого топлива. Система Common-Rail фирмы Bosch обладает высоким потенциалом для дальнейшего развития, которому придается сегодня и на будущее большое значение. Благодаря разделению процесса нагнетания давления и процесса впрыска всегда создается оптимальное давление впрыска, вне зависимости от частоты вращения вала двигателя. Постоянно совершенствуемая система управления двигателем обеспечивает точный расчет момента впрыска и количества впрыскиваемого топлива, а также его подачу через топливные форсунки в цилиндры двигателя.
Данная информация для техников образует базу для изучения топливных систем высокого давления фирм: Bosch, Continental, Delphi, Denso.
90 страниц.

Системы впрыскивания дизельного топлива и управления двигателем. Системы впрыска Common-Rail (rus.) Учебное руководство Ford.
Хорошее руководство для желающих понимать принципы работы современных дизельных двигателей и основы их диагностики. Руководство применимо к дизельным двигателям разных производителей.
В настоящей технической информации описываются варианты системы Common-Rail
Содержание: Обзор систем, Процесс впрыска, Крутящий момент, Норма токсичности ОГ Евро IV с DPF и без него, Обеспечение чистоты при проведении работ на системе Common-Rail
Топливная система, Система низкого давления, Система Common-Rail фирмы Bosch, Система впрыска Common-Rail фирмы Siemens, Система Common-Rail фирмы Denso
Модуль (Блок) управления силовым агрегатом (РСМ), Входные сигналы, Выходные сигналы, Диагностика, PCM и периферия, Система управления холостым ходом, Расчет дозирования топлива, Система регулирования равномерности вращения (баланс мощности цилиндров), Внешнее воздействие на подачу топлива, Регулирование впрыска топлива, Регулирование давления топлива, Система EGR, Регулирование давления наддува, EOBD, Регистрация и хранение неисправностей. Датчики: Датчик CKP, Датчик CMP, Датчик MAP, Датчик IAT, Датчик MAPT, Датчик BARO, Датчик ECT, Датчик CHT, Комбинированный датчик IAT и датчик MAF, HO2S, Датчик положения турбокомпрессора, Сигнал скорости автомобиля, Датчик APP, Датчик температуры топлива, Датчик давления топлива, Датчик уровня моторного масла, Датчик давления масла, Выключатель стоп-сигналов/датчик BPP, Датчик CPP
Исполнительные устройства, Клапан дозирования топлива, Регулятор давления топлива, Топливные форсунки (электромагнитные), Топливные форсунки (пьезоэлектрические), Клапан EGR, Клапан регулирования давления наддува, Заслонка впускного коллектора и электромагнитный клапан заслонки впускного коллектора, Серводвигатель заслонки впускного коллектора, Электрическое исполнительное устройство регулировки направляющих лопаток турбокомпрессора, Электрический топливный насос
Уменьшение токсичности выхлопа двигателя, DPF (общие сведения), Регенерация DPF (общие сведения), DPF с системой подачи топливной присадки, Байпас охладителя наддувочного воздуха, Система подачи топливной присадки, Компоненты системы топливной присадки, Обзор компонентов системы управления, PCM, Блок управления топливной присадкой, Насосный блок подачи топливной присадки, Датчик крышки топливного бака, Датчик(и) температуры отработавших газов, Датчик дифференциального давления для DPF, Серводвигатели заслонки впускного коллектора (только система Bosch), Сажевый фильтр с покрытием (DPF), Пассивная регенерация, Активная регенерация, Указание по интервалу замены масла, Контрольная лампа регенерации DPF, Заслонка выпускного коллектора, Компоненты управления токсичностью отработавших газов, Датчик(и) температуры отработавших газов, Датчик дифференциального давления для DPF, Датчик положения заслонки впускного коллектора, Блок управления заслонкой впускного коллектора, Система с топливным испарителем.
186 страниц.

Системы впрыскивания дизельного топлива и управления двигателем. Система Common-Rail фирмы Bosch (rus.) Учебное руководство Ford.
В настоящей технической информации описываются варианты системы Common-Rail фирмы Bosch
Содержание: Введение, Краткий обзор систем,
Урок 1 — Топливная система, Система низкого давления, Топливный фильтр, Блок топливного насоса и указателя уровня топлива, Система высокого давления, Топливный насос, Форсунки с электромагнитными клапанами, Пьезоэлектрическая топливная форсунка,
Урок 2 — Система управления двигателем, PCM и периферия, Сервисные функции через IDS (Интегрированная диагностическая система), PCM, Чувствительные элементы: CKP-датчик, CMP-датчик, Датчик IAT, MAP-датчик, MAPT-датчик, ECT-датчик, Комбинированный датчик MAFT (массовый расход и температура воздуха), HO2S, Датчик положения турбокомпрессора, Датчик APP, Датчик температуры топлива, Датчик давления топлива, Датчик уровня моторного масла, Исполнительные механизмы, Клапан дозирования топлива, Регулятор давления топлива, Топливные форсунки (электромагнитные), Топливные форсунки (пьезоэлектрические), Электромагнитный клапан регулирования давления наддува, Электрическое исполнительное устройство привода направляющих лопаток турбокомпрессора, Клапан EGR, Байпасный клапан охладителя системы рециркуляции отработавших газов, Электрический блок заслонки впускного коллектора.
Урок 3 — Снижение концентрации вредных выбросов в отработавших газах, Сажевый фильтр с покрытием (DPF), Сервисные функции через IDS, Обзор DPF, Обзор системы управления DPF, Датчики температуры отработавших газов, Датчик перепада давления DPF, Датчик относительного давления.
81 страница.

Системы впрыскивания дизельного топлива и управления двигателем. Система впрыска Common-Rail фирмы Delphi (rus.) Учебное руководство Ford.
В настоящей технической информации описывается система Common-Rail фирмы Delphi.
Содержание: Введение, Краткий обзор систем, Предельные показатели токсичности отработавших газов и выброса вредных веществ,
Урок 1 — Топливная система, Общая информация, Топливный фильтр, Система высокого давления, Топливный насос, инжекторы.
Урок 2 — Система управления двигателем, Краткий обзор систем, Сервисные функции через IDS (Интегрированная диагностическая система), PCM, Чувствительные элементы, CKP-датчик, CMP-датчик, MAPT-датчик, ECT-датчик, MAFT (массовый расход и температура воздуха)-датчик, HO2S, Датчик положения TC, APP, Датчик температуры топлива, Датчик давления топлива, Давление топлива за пределами рабочего диапазона, Исполнительные механизмы, Клапан управления всасыванием топлива, Электромагнитный клапан форсунки, Электрический клапан EGR, Байпасный клапан охладителя системы рециркуляции отработавших газов (Евро V), Электрический блок заслонки впускного коллектора.
Урок 3 — Снижение концентрации вредных выбросов в отработавших газах, Сажевый фильтр с покрытием (DPF), Сервисные функции через IDS, Обзор DPF, Обзор системы управления DPF, Датчики температуры отработавших газов, Датчик перепада давления DPF, Блок управления заслонкой впускного коллектора, Топливный насос системы испарения топлива, Топливный испаритель, Указание по периодичности замены масла.
52 страницы.

Замена свечей накала на дизельном двигателе AAZ (rus.) Фотоотчет!

Дизельные двигатели: Глава 1. Дизельные двигатели и системы впрыска топлива (rus.) Полное руководство «Сделай сам».
Дизельные двигатели: Глава 2. Текущее обслуживание. Проверки и регулировки (rus.) Полное руководство «Сделай сам».
Дизельные двигатели: Глава 3. Детали топливной системы и рекомендации по их замене (rus.) Полное руководство «Сделай сам».
Дизельные двигатели: Глава 4. Технические данные (rus.) Полное руководство «Сделай сам».
Дизельные двигатели: Глава 5. Диагностика неисправностей. Блоксхемы. (rus.) Полное руководство «Сделай сам».
Дизельные двигатели: Глава 6. Инструмент и оборудование (rus.) Полное руководство «Сделай сам».

Рядные многоплунжерные топливные насосы высокого давления дизелей (rus.) Учебное пособие Robert Bosch GmbH, 2009. Данная книга является частью серии «Технические инструкции», касающейся методов обеспечения впрыска топлива в дизелях. В ней находит объяснение каждый важный аспект множества конструкций ТНВД и их компонентов, таких как корпусы ТНВД и нагнетательные клапаны, также как и проникновение в принципы их работы. В книге имеются также главы, посвящённые регуляторам частоты вращения и системам автоматического регулирования и управления, описание функциональных режимов, таких как ограничение промежуточной и максимальной частоты вращения, конструктивных типов ТНВД и принципов действия. Приводятся также объяснения устройства и работы таких важных компонентов систем топливоподачи дизелей, как форсунки и распылители форсунок. В главе, посвящённой способам технического обслуживания, описываются методы испытаний и регулировок элементов топливных систем дизелей. Отдельно даются подробные объяснения принципов работы систем электронного управления дизелей (EDC).
Содержание: Обзор топливных систем дизелей, Технические требования, Обзор топливных систем с рядными многоплунжерными ТНВД, Области применения, Типы ТНВД, Состав системы, Регулирование, Система топливоподачи (линия низкого давления), Топливный бак, Топливные линии (трубопроводы топливоподачи), Фильтр дизельного топлива, Дополнительные клапаны рядных многоплунжерных ТНВД, Топливоподкачивающие насосы рядных многоплунжерных ТНВД, Применения, Устройство и принцип работы, Насосы ручной прокачки, Предварительный топливный фильтр, Система подачи топлива самотёком, Стандартные рядные многоплунжерные ТНВД «Тип РЕ», Установка и система привода, Устройство и принцип действия, Варианты конструкций ТНВД, Многоплунжерные рядные ТНВД типа РЕ для работы на альтернативных топливах, Работа рядных многоплунжерных ТНВД, Регуляторы и системы автоматического регулирования и управления рядных многоплунжерных ТНВД, Разомкнутые и замкнутые системы управления, Принцип действия регулятора частоты вращения/системы автоматического регулирования, Режимы работы (определения), Формирование регуляторных характеристик, Назначение регулятора/системы автоматического регулирования (управления), Типы регуляторов частоты вращения/систем автоматического регулирования (управления), обзор конструктивных типов регуляторов частоты вращения, Механические регуляторы частоты вращения, Регулировочные устройства, Пневматическое устройство остановки двигателя Тип PNAB, Муфты опережения впрыска топлива, Механизмы электромагнитного привода, Полудифференциальный датчик с кольцом замыкания, Рядные многоплунжерные ТНВД с управляющей муфтой, Устройство и принцип действия, Распылители форсунок, Штифтовые распылители форсунок, Распылители соплового типа, Дальнейшее развитие конструкций распылителей, Форсунки, Стандартные форсунки, Форсунки со ступенчатым упором, Двухпружинные форсунки, Форсунки сдатчиком подъёма иглы распылителя, Линии высокого давления, Арматура соединений линий высокого давления, Трубопроводы линий высокого давления, Электронное управление дизелей, Технические требования, Обзор систем управления, Системные блоки, Рядные многоплунжерные ТНВД, Технология технического обслуживания, Стенды для испытаний ТНВД, Испытание рядных многоплунжерных ТНВД, Испытание форсунок, Аббревиатуры. 154 стр. 70 Mb.

Диагностика дизельных двигателей (rus.) Автор: Г.Губертус. Книга содержит подробные описания диагностики систем впрыска топлива, механического и электронного регулирования дизельных двигателей, дает представление о методах поиска неисправностей и о специальном оборудовании для регулировок систем питания дизелей. Представлены новейшие узлы и агрегаты. Большое внимание уделено снижению токсичности отработавших газов.
Содержание: Стратегия поиска неисправностей и методы диагностики, распределительные ТНВД фирмы Bosch типа VP37/36 с электронным управлением, распределительные ТНВД фирмы Bosch типа VP30 и VP44 с электронным управлением, ТНВД Epic фирмы Lucas, аккумуляторная система впрыска топлива фирмы Bosch, система с насос-форсунками фирмы Lucas/Delphi, система с насос-форсунками Bosch, рядный ТНВД с дополнительной втулкой. 177 стр. 149 Мб.

Дизельные топливные системы с электронным управлением (rus.)

Denso. Common rail system (eng.) Service manual
В фирменном руководстве Denso Corporation подробно описаны принципы работы, функции, конструкция, диагностика и техническое обслуживание распространенных систем топливоподачи Common Rail. Руководство хорошо иллюстрировано. 6 Mb. 185 стр.

Handbook of Diesel Engines (eng.) Справочник по дизельным двигателям. Это английское издание дает всесторонний обзор дизельных двигателей от малых одноцилиндровых двигателей до больших 2-х тактных судовых двигателей. Пятьдесят восемь известных специалистов помогали создавать эту книгу. В дополнение к основам дизельных двигателей, в руководстве подробно рассматриваются вопросы энергоэффективности, выбросы выхлопных газов, системы впрыска, электронное управление двигателем и традиционных и альтернативных видов топлива. 634 страниц, 25 Мб.

Система впрыскивания и разогрева (накаливания). Двигатель 1.9л/66кВт (rus.) Руководство по ремонту

Система впрыскивания и разогрева (накаливания). Двигатель 1.9л/81кВт (rus.) Руководство по ремонту

1.9 SDI Система впрыскивания и разогрева (накаливания) (rus.) Руководство по ремонту

Дизельный двигатель — Система питания и разогрева (накаливания) (rus.) Руководство по ремонту

Диагностика компонентов системы впрыска Bosch EDC 15v (rus.) Для автомобилей Volkswagen Passat 1.9D TDI 1997-2000 г.в.

Электронная система управления дизелем Bosch EDC 16 (rus.) Устройство и принцип действия. Пособие по программе самообразования

VW Passat B5 1997-2000: Системы топливопитания дизельных двигателей (rus.) Описаны автомобили с двигателями: AFN, AVG, AHU, AHH, AJM, ATJ.

VW Passat B5 1997-2000: Система предпускового подогрева дизельных двигателей (rus.)

Замена расходомера на турбодизеле VW Golf 4 / VW Bora (VW Passat B5) (rus.) Фотоотчет

Volkswagen Polo 1994- : Дизельная топливная система (rus.)

Разборка и чистка геометрии турбины двигателей AHH, AFN и др. (rus.) Фотоотчет

VW Golf III: Система впрыска дизельного двигателя (rus.) Диагностика и неисправности

VW Golf 3 / Vento 1992-1996: Топливная система — дизельные двигатели (rus.)

VW Golf I: Дизельная система впрыска (rus.) Диагностика и неисправности

Four cylinder diesel 1977-1983 (eng.) Учебник по поиску неисправностей в старых дизелях VW.

Volkswagen Sharan (Seat Alhambra, Ford Galaxy) 1995 ->: Системы питания и выпуска отработавших газов (rus.) Система питания, система впрыска топлива бензинового двигателя Motronic M3.8.1, Motronic M3.8.5, Motronic ME7.1, Motronic ME7.5, Simos, SEFI (ECC-V), система впрыска топлива дизельного двигателя, турбокомпрессор, система выпуска.

Diesel fuel injection system. Двигатель AAZ (eng.)

Diesel Turbo Direct Injection (TDI) system, servicing. Двигатель 1Z, AHU (eng.)

Volkswagen 2.0L Engine BHW: Fuel supply system components (eng.) Компоненты топливной системы
Volkswagen 2.0L Engine BHW: Diesel Direct Fuel Injection System, servicing (eng.) Обслуживание системы впрыска
Volkswagen 2.0L Engine BHW: Charge air system with turbocharger (eng.) Турбочарджер

Как здесь найти нужную информацию?
Расшифровка заводской комплектации автомобиля (англ.)
Расшифровка заводской комплектации VAG на русском!
Диагностика Фольксваген, Ауди, Шкода, Сеат, коды ошибок.

Если вы не нашли информацию по своему автомобилю — посмотрите ее на автомобили построенные на платформе вашего авто.
С большой долей вероятности информация по ремонту и обслуживанию подойдет и для Вашего авто.

vwts.ru

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя с системой питания Common Rail.

Система впрыска Common Rail



Агрегаты системы Common Rail

Топливный насос высокого давления — ТНВД

Основной функцией топливного насоса высокого давления (ТНВД) является обеспечение подачи топлива к форсункам под необходимым давлением на любых режимах работы двигателя. Система питания Common Rail в этом плане имеет некоторое отличие – здесь ТНВД необходим для создания резерва топлива и быстрого повышения давления в топливном аккумуляторе (рампе) до 200 бар.

В аккумуляторных системах легковых автомобилей чаще всего используется радиальный плунжерный ТНВД, который создает высокое давление топлива независимо от величины цикловой подачи (см. рисунки 1-4).
ТНВД приводится в действие двигателем через муфту, шестерню, цепь или зубчатый ремень.

Смазка деталей ТНВД осуществляется проходящим через него дизельным топливом.
Величина подачи топлива к аккумулятору высокого давления (рампе) пропорциональна частоте вращения вала привода ТНВД, которая, в свою очередь, непосредственно зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Соотношение частот вращения валов к двигателю устанавливается при адаптации системы впрыска.
Передаточное отношение между приводным валом ТНВД и коленчатым валом подбирается таким образом, чтобы избыток подаваемого топлива был невелик, но в режиме полной нагрузки полностью удовлетворялась потребность двигателя в горючем. Возможные значения этого передаточного отношения составляют 1:2 и 2:3.

Рис. 1. Общее устройство ТНВД системы Common Rail

Принцип работы плунжерного ТНВД достаточно простой. В корпусе насоса расположены три плунжерных секции 3, радиально размещенные по окружности через 120° (рис. 4). Плунжеры перемещаются в цилиндрических гильзах эксцентриковым валом и возвратной пружиной, при этом в надплунжерную полость через впускной клапан всасывается порция топлива, а при рабочем ходе плунжера она вытесняется через выпускной клапан под давлением в магистраль, ведущую в рампу.

Три рабочих хода каждого плунжера за один оборот вала ТНВД позволяют обеспечить незначительную и равномерную нагрузку на вал привода с эксцентриковыми кулачками. Привод такого ТНВД создает относительно низкий момент сопротивления, не превышающий 16 Нм.
Необходимая для привода ТНВД мощность возрастает пропорционально потребной частоте вращения вала привода насоса и давлению топлива в аккумуляторе высокого давления (рампе).
Так, например, на дизеле рабочим объемом 2,0 л ТНВД (при механическом КПД около 90%) потребляет мощность порядка 3,8 кВт при номинальной частоте вращения коленчатого вала и давлении 1330 бар в аккумуляторе высокого давления.
Из-за утечек, расхода на управление форсунками и обратного слива топлива через клапан регулирования давления требуется дополнительная мощность.

Рис. 2. Поперечный разрез ТНВД системы питания Common Rail



Топливо к ТНВД подается топливоподкачивающим насосом через фильтр с влагоотделителем. Пройдя через дроссельное отверстие защитного клапана 14 (рис. 3), топливо, используемое также для смазки и охлаждения деталей ТНВД, движется к плунжерам по системе каналов. Вал 1 привода с эксцентриковыми кулачками 2 одновременно заставляет поступательно двигаться все три плунжера 3.

Топливоподкачивающий насос создает давление подачи, превышающее величину, на которую рассчитан защитный клапан (от 0,5 до 1,5 бар). Последний открывает перепускной канал 15, по которому топливо через впускной клапан 5 поступает в камеру 4 над плунжером, движущимся вниз (то есть совершающим впуск) под действием возвратной пружины.

Рис. 3. ТНВД системы впрыска Common Rail (схема, продольный разрез):
1 — Вал привода; 2 — Эксцентриковый кулачок; 3 — Плунжер с гильзой; 4 — Камера над плунжером; 5 — Впускной клапан; 6 — Электромагнитный клапан отключения плунжерной секции; 7 — Выпускной клапан; 8 — Уплотнение; 9 — Штуцер магистрали ведущей к аккумулятору высокого давления; 10 — Клапан регулирования давления; 11 — Шариковый клапан; 12 — Магистраль обратного слива топлива; 13 — Магистраль подачи топлива в ТНВД; 14 — Защитный клапан с дроссельным отверстием; 15 — Перепускной канал низкого давления

Рис. 4. ТНВД системы впрыска Common Rail (схема, поперечный разрез):
1 — Вал привода; 2 — Эксцентриковый кулачок; 3 — Плунжер с втулкой; 4 — Впускной клапан; 5 — Выпускной клапан; 6 — Подача топлива

Так как ТНВД рассчитан на большую величину подачи, на холостом ходу и при частичных нагрузках в рампе возникает избыток топлива, поступающего сюда под все возрастающим давлением. Когда давление в рампе достигает требуемой величины, открывается клапан регулирования давления и топливо возвращается в топливный бак по магистрали обратного слива.
Поскольку сжимаемое насосом высокого давления топливо сильно нагревается, то под влиянием температуры сливаемых через обратную магистраль излишков температура топлива в баке постепенно повышается. Соответственно снижается КПД системы.

Чтобы избежать негативных последствий чрезмерной подачи топлива в рампу при неполной нагрузке на двигатель, одна или две плунжерные секции могут отключаться электромагнитным клапаном 6. Отключение секции осуществляется встроенным в якорь клапана штифтом, который нажимает на впускной клапан 5, удерживая его в открытом положении.

Поступившее в надплунжерное пространство топливо не сжимается во время хода подачи, повышения давления не происходит, выпускной клапан не открывается. Соответственно топливо не поступает в контур высокого давления, а возвращается в контур низкого давления.
Таким образом, при работе двигателя на холостом ходу и частичных нагрузках, отключение одной из плунжерных секций позволяет регулировать производительность ТНВД.

***

Форсунки Common Rail



k-a-t.ru

Новый двигатель Audi: 1,8 TFSI

Технология TFSI прошла крещение на победных гонках Ле Мана, самой сложной гонке на дальние дистанции в мире. Двигатель TFSI объемом 2,0 л, предлагаемый с сентября 2004 года, демонстрирует преимущества сочетания непосредственного впрыска бензина и турбонаддува. Компания Audi делает еще один шаг вперед, выводя на рынок новую версию двигателя с технологией TFSI: новый высокотехнологичный силовой агрегат TFSI объемом 1,8 л сочетает в себе спортивную динамику с выдающейся эластичностью, взрывную мощь с тонкими настройками.

Новое поколение двигателей получило обозначение EA888 и пришло на смену легендарной серии 827, одному из самых удачных семейств силовых агрегатов в истории автомобилестроения. Эта линейка компактных экономичных 4-цилиндровых двигателей с превосходными характеристиками впервые появилась на Audi 80 в 1972 году. В последующие годы было произведено более 40 миллионов двигателей. Они устанавливались на многие модели Audi и автомобили других марок. За годы производства они подвергались постоянным модернизациям, всегда оставаясь на передовой в развитии технологии.

Наивысшей ступенью развития двигателей этого ряда является получивший всеобщее признание силовой агрегат TFSI объемом 2,0 л. Он устанавливается на модели Audi A3, A4 и A6 в трех различных версиях мощностью от 170 до 220 л. с. В последнее время 2,0-литровый TFSI демонстрирует свой выдающийся потенциал на новой модели Audi S3, где он развивает мощность 265 л. с. и максимальный крутящий момент 350 Н м.

Этот силовой агрегат является еще одним технологическим прорывом компании Audi, так как она стала первым в мире производителем, рискнувшим соединить в серийном двигателе непосредственный впрыск бензина с турбонагнетателем. В результате был выпущен двигатель, не только ставший весьма популярным среди покупателей благодаря высокой мощности и крутящему моменту, но и снискавший одобрение специалистов: 56 журналистов ведущих изданий из 26 стран дважды удостоили 2,0 TFSI титулом «Двигатель года»: в 2005 и 2006 годах.
Таким образом, появилась превосходная база для перехода на следующую ступень развития.

Конструкторами Audi составлен длинный список задач нового проекта. На первом месте — что всегда характерно для компании Audi — максимальное удовольствие от вождения, создаваемое улучшенной управляемостью двигателя, высокая мощность и крутящий момент даже на низких оборотах. Одновременно с этим двигатель должен был работать бесшумно, быть эластичным, иметь низкий уровень вибрации и обеспечивать комфорт, ожидаемый от спортивного автомобиля класса «премиум». Неотъемлемые требования к двигателю безусловно включали низкий расход топлива, а также способность отвечать самым жестким требованиям стандартов токсичности отработавших газов при работе на разных типах топлива. И наконец, новое семейство силовых агрегатов должно быть приспособлено к использованию на всех пяти континентах.

Сверхтонкие и точно распределенные струи топлива

В компании Audi считают, что лучший способ добиться всех перечисленных целей — это технология FSI с турбонагнетателем, усовершенствованная для использования на новом двигателе. Основной принцип работы технологии FSI — впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания. В новом двигателе TFSI 1,8 л это происходит при максимальном давлении, увеличенном до 150 бар. Вдобавок, новые форсунки имеют 6 отверстий, а поток воздуха в камере сгорания управляется заслонками движения заряда; все это обеспечивает однородность топливовоздушной смеси и эффективность процесса сгорания. На практике двигатель обладает превосходными динамическими и мощностными показателями, а также низким расходом топлива.
Насос высокого давления нового типа поддерживает необходимое давление впрыска. Он приводится в действия четырехсторонним кулачком распределительного вала выпускных клапанов. Такое решение уменьшает требуемую рабочую силу, повышает точность работы, позволяя снизить токсичность отработавших газов. Трубопроводы высокого давления, по которым топливо подается к форсункам под максимальным давлением, полностью изготовлены из нержавеющей стали. Новые форсунки с 6 отверстиями с большой точностью распределяют сверхтонкие струи топлива по камере сгорания.

Двойной впрыск — распределение подаваемого топлива между тактом впрыска и тактом сжатия — также способствует образованию однородной топливовоздушной смеси и прогреву каталитического нейтрализатора после запуска холодного двигателя.

Турбонагнетатель с улучшенной аэродинамикой

Турбонагнетатель с жидкостным охлаждением K03 производства Borg Warner обеспечивает оптимальное наполнение цилиндров. Конструкция колеса турбины была оптимизирована для улучшения аэродинамики внутри турбонагнетателя, что позволило облегчить управление двигателем на более низких оборотах. В системе впуска была изменена конструкция заслонки движения заряда. Это помогло предотвратить уменьшение скорости потока воздуха и обеспечить однородное распределение топливовоздушной смеси.
В результате двигатель мгновенно откликается на нажатие педали акселератора при любой частоте вращения коленчатого вала: уже при 1000 об/мин новый двигатель 1,8 TFSI развивает крутящий момент 165 Нм, а максимальное значение достигается в диапазоне 1500 — 4200 об/мин. Максимальная мощность 160 л. с. также сохраняется в значительном диапазоне частоты вращения коленчатого вала — от 5000 до 6200 об/мин. Таким образом, управление автомобилем становится экономичным и в то же время спортивным. При степени сжатия 9,6:1 необходимо заправлять двигатель бензином с октановым числом 95 по стандарту RON. Модель А3 с механической коробкой передач расходует в смешанном цикле движения всего лишь 7,3 л топлива на 100 км.

Превосходное качество

Концепция TFSI основана на использовании совершенно нового базового двигателя. По сути, единственной характеристикой, объединяющей блок цилиндров с предшествующей моделью, является диаметр цилиндра. Инженеры компании выбрали данное значение, так как размеры двигателя остаются компактными, и сам двигатель можно расположить как продольно, так и поперечно. Двигатель оснащен двумя балансирными валами, вращающимися в сторону, противоположную направлению вращения коленчатого вала. Они приводятся в действие от коленчатого вала через зубчатую цепь и полностью подавляют инерционные силы второго порядка, свойственные двигателю данной конструкции. Следовательно, низкочастотный шум и вибрация также эффективно нейтрализуются.

Разработчики поставили перед собой цель добиться низкого уровня шума и эластичности двигателя. В конце концов, новые двигатели с технологией TFSI создавались не просто мощными, а в то же время утонченными. Хорошие акустические свойства серого чугуна определили его выбор в качестве материала для изготовления блока цилиндров. При том, что этот блок цилиндров имеет массу 33 кг, его конструкцию все же можно охарактеризовать как облегченную.
Сверхпрочная структура блока цилиндров, акустически оптимизированное навесное оборудование и звукопоглощающие экраны демонстрирует, насколько серьезно конструкторы подошли к настройке двигателя, работая на своих компьютерах и испытательных стендах.

Существенным элементов двигателя, который способствует ровной работе двигателя, является коленчатый вал: большое значение имеют не только восемь противовесов, но и повышенная прочность, подчеркнутая большим диаметром (58 мм) коренных шеек коленчатого вала. Даже при полной нагрузке двигатель 1,8 TFSI работает ровно, мягко и без лишнего шума, быстро откликается на нажатие педали акселератора.

Высокие технологии в каждой мелочи

TFSI 1,8 л является первым 4-цилиндровым двигателем Audi, оснащенным зубчатой цепью привода механизма газораспределения. Компактная цепь не требует замены. А точнее, двигатель оборудован тремя цепями: длинной — для привода распределительных валов, двумя короткими — для привода масляного насоса и балансирных валов. Использование зубчатой цепи, которая называется «бесшумной», также способствует снижению уровня шума нового двигателя. Механизм постоянной регулировки коленчатого вала впускных клапанов был модернизирован. Теперь новый механизм лопастного типа работает быстрее, чем его предшественник. Он делает приемистость двигателя превосходной даже при трогании на низких оборотах.

Конструкторы также поработали над компактностью двигателя. Стремление сделать двигатель компактным привело к появлению оригинальной вспомогательной рейки. Она не только выполняет свою обычную функцию, но и включает в себя масляный радиатор, масляный фильтр и датчик давления масла. Применяемая ранее рейка стала настоящей поворотной платформой для масляных каналов и каналов системы охлаждения. Кроме всего прочего, объединение насоса системы охлаждения, термостата и датчика температуры в единый блок экономит пространство в моторном отсеке. Турбонагнетатель объединен с выпускным коллектором. Такое решение позволяет расположить основной керамический каталитический нейтрализатор вблизи двигателя, что ускоряет его прогрев и уменьшает токсичность отработавших газов.

Следующая цель — универсальный двигатель
С таким потенциалом новый силовой агрегат 1,8 TFSI способен отвечать самым жестким требованиям стандартов токсичности отработавших газов во всем мире. Ему суждено стать «универсальным двигателем». Технология TFSI оптимальна для использования и в США, и в странах Южной Америки, где качество топлива значительно отличается.

 

www.audi-club.ru

Двигатель 1.8 TSI CJSA (3 пок.)

Характеристики двигателей 1.8 TSI (3 пок.)

Производство	Volkswagen
Марка двигателя	EA888 3 поколение
Годы выпуска	2011-н.в.
Материал блока цилиндров	чугун
Система питания	прямой впрыск + распределенный
Тип	рядный
Количество цилиндров	4
Клапанов на цилиндр	4
Ход поршня, мм	84.2
Диаметр цилиндра, мм	82.5
Степень сжатия	9.6
Объем двигателя, куб.см	1798
Мощность двигателя, л.с./об.мин	144/3700-6200 170/4800-6200 170/4800-6200 177/4000-6200 180/5100-6200
Крутящий момент, Нм/об.мин	280/1300-3600 250/1500-4500 270/1600-4200 320/1400-3850 250/1250-5000
Топливо	95
Экологические нормы	Евро 5 Евро 6
Вес двигателя, кг	134
Расход  топлива, л/100 км (для Octavia A7) — город — трасса — смешан.	8.2 5.5 6.4
Расход масла, гр./1000 км	до 500
Масло в двигатель	5W-30 5W-40
Сколько масла в двигателе, л	5.7
Замена масла проводится, км	15000 (лучше 7500)
Рабочая температура двигателя, град.	—
Ресурс двигателя, тыс. км — по данным завода — на практике	— 250+
Тюнинг, л.с. — потенциал — без потери ресурса	350+ ~220
Двигатель устанавливался	Volkswagen Golf 7 VW Jetta VW Passat B8 Audi A3 Audi A4 Audi A5 Skoda Octavia Skoda Superb Audi TT SEAT Leon VW Beetle

Надежность, проблемы и ремонт двигателей 1.8 TSI (3 пок.)

Моторы серии ЕА888 3-го поколения начали выпускать в 2011 году для автомобилей Audi, а в 2012 году они дошли и до VW, SEAT и Skoda. Эта генерация пришла на смену ЕА888 2-го поколения (CDA и CDH) и имела множество отличий от 888/2. Здесь появился облегченный закрытый блок цилиндров с опорами коленвала 48 мм и с чуть более тонкими стенками цилиндров. В блок установили легкий коленвал с 4-мя противовесами, измененные шатуны и поршни.

Здесь используется новая двухвальная ГБЦ с 16-ю клапанами, с фазорегуляторами на обоих валах и с системой изменения высоты подъема клапана на выпуске (2 положения), которая переключается после 3100 об\мин. Эта головка оснащается как непосредственным впрыском топлива, так и распределенным впрыском. Здесь новые распредвалы, клапаны, впускной коллектор как на 2.0 TSI gen 3, но с наклонными заслонками.
В головку встроен выпускной коллектор с турбиной IHI IS12, которая надувает до 1.3 бар.
В системе ГРМ применена цепь (как на 2-м поколении), но с другим натяжителем. По заверению производителя этой цепи ГРМ хватает на весь срок службы. На деле все немного не так.
На Audi с продольной установкой эти моторы называются CJEB и развивают 170 л.с. при 4800-6200 об/мин, крутящий момент 250 Нм при 1500-4500 об/мин. Существуют версии с другой прошивкой на 177 л.с. (CJEE) и на 144 л.с. (CJED).

В Skoda, Volkswagen, SEAT, Audi A3 и Audi TT стоят аналогичные двигатели CJSA, но с поперечной установкой. Их мощность 180 л.с. при 5100-6200 об/мин, крутящий момент 250 Нм при 1250-5000 об/мин.
Для полноприводных версий выпускали CJSB.
В Северной Америке встречаются моторы CPKA и CPRA, которые отличаются по экологии, версия CPRA имеет подачу вторичного воздуха и соответствует стандарту PZEV.

В 2012 году на базе этого мотора был создан 2.0 TSI третьего поколения.

Эти моторы устанавливаются и сегодня, но их теснят новые 2.0 TSI поколения 3B.

Проблемы и надежность двигателей CJSA/CJEB

1. Растяжение цепи ГРМ. Обычно это происходит после 120-140 тыс. км, но начиная со 100-120 тыс. км желательно поглядывать на риски натяжителя цепи.
2. Низкое давление масла. Появляется проблема при пробеге +/- 100 тыс. км и зачастую вызвана износом распредвалов и вкладышей. Нужно смотреть и менять. Возможно падение давления масла из-за масляного насоса, фильтра, датчика давления, самого масла.
3. Троит, трясет, дизелит. Это известная проблема с клапанами фазовращателя. Проблема устраняется заменой проблемного узла.

Примерно на пробегах около 100 тыс. км (или раньше) необходима регулировка актуатора турбины. Термостат имеет невысокий ресурс и может рано выйти из строя. Также рано может потечь помпа.
В отличие от прошлых EA888, здесь есть впрыск во впускной коллектор, что помогает чистить клапаны от нагара, он, конечно же, образуется, но не так быстро, как раньше.

В общем и целом, эти моторы стали лучше и надежней, чем EA888/2, пропал жор масла, теперь не нужно капиталить почти новый мотор. Тем не менее, все также нужно менять масло в 2 раза чаще положенного, лить только хорошее масло (не подделку) и не экономить на нем, регулярно и качественно обслуживаться. Тогда ваш CJSA/CJEB (или другой 888/3) будет ездить достаточно долго.

Тюнинг двигателей 1.8 TSI CJSA/CJEB

Чип-тюнинг

Двигатель 1.8 TSI легко чипуется и без проблем проходит планку в 200 л.с., но небольшая турбина имеет ограниченный потенциал, поэтому получить существенную мощность не удастся.
Есть два варианта: Stage 1 и Stage 2. Первый — это обычная прошивка ЭБУ, которая даст 220-240 л.с. и до 380 Нм крутящего момента. Второй — это установка впуска, даунпайпа и более агрессивная прошивка. С ней вы получите до 245 л.с. и 400 Нм крутящего момента. Для вашей турбины это предел.
Решение по достижению 300 л.с. есть — замена турбины на IS20 (турбина от 2.0 TSI 3-го поколения, как на Golf 7 GTI) с увеличенным интеркулером от S3 и холодным впуском. На стандартном даунпайпе вы получите около 290 л.с. и 425 Нм крутящего момента. Заменив даунпайп на APR (или что-то похожее), вы получите 310 л.с., а на спорт топливе до 320 л.с. и до 450 Нм момента.
Есть решения и на базе турбины IS38 (от Audi S3), но там возникнут вопросы к КПП и турбояма увеличится. К такой турбине нужны холодные свечи NGK (калильное число 9), но мотор на IS38 без проблем развивает мощность более 350 л.с., крутящий момент 460 Нм и дает автомобилю впечатляющую динамику.

РЕЙТИНГ ДВИГАТЕЛЯ: 4+

<<НАЗАД

wikimotors.ru

Двигатель 1.8 TSI BZB (1 пок.)

Характеристики двигателей 1.8 TSI (1 пок.)

Производство	Volkswagen
Марка двигателя	EA888
Годы выпуска	2007-2010
Материал блока цилиндров	чугун
Система питания	прямой впрыск
Тип	рядный
Количество цилиндров	4
Клапанов на цилиндр	4
Ход поршня, мм	84.2
Диаметр цилиндра, мм	82.5
Степень сжатия	9.6
Объем двигателя, куб.см	1798
Мощность двигателя, л.с./об.мин	120/3650-6200 160/5000-6200 170/4800-6200
Крутящий момент, Нм/об.мин	230/1500-3650 250/1500-4200 250/1500-4800
Топливо	95
Экологические нормы	Евро 4
Вес двигателя, кг	144
Расход  топлива, л/100 км (для Octavia A5) — город — трасса — смешан.	10.1 5.9 7.4
Расход масла, гр./1000 км	до 500
Масло в двигатель	0W-30 0W-40 5W-30 5W-40
Сколько масла в двигателе, л	4.6
Замена масла проводится, км	15000 (лучше 7500)
Рабочая температура двигателя, град.	—
Ресурс двигателя, тыс. км — по данным завода — на практике	— 250-300
Тюнинг, л.с. — потенциал — без потери ресурса	350+ ~250
Двигатель устанавливался	VW Passat B6 VW Passat CC Audi A3 Audi A4 Audi A5 Skoda Octavia Skoda Superb SEAT Altea SEAT Leon SEAT Toledo

Надежность, проблемы и ремонт двигателей 1.8 TSI

Двигатель BZB был выпущен в июне 2007 года и относился он к серии ЕА888, к первому поколению этих моторов. Но выпускалось еще нулевое поколение, представителем которого был двигатель Фольксваген BYT, он находился в производстве с января по июнь. Оба эти мотора пришли на смену 2.0 FSI и были спроектированы практически с нуля. Они используют закрытый чугунный блок цилиндров с двумя балансирными валами (высота блока 220 мм), со стальным коленвалом с 8-ю противовесами и с ходом поршня 84.2 мм, новые легкие поршни (высота 29.8 мм), шатуны длинной 148 мм, степень сжатия снижена под турбо до 9.6.

Этот блок накрыт алюминиевой 16-клапанной головкой с двумя распредвалами. Диаметры клапанов: впуск 34 мм, выпуск 28 мм, диаметр стержня 6 мм. На впускном валу установлен фазовращатель. Распредвалы вращает цепь ГРМ, которая заявлена как необслуживаемая.
Здесь использован прямой впрыск топлива, и двигатель работает на гомогенной смеси. На впуске применен коллектор с переменной геометрией и установлены вихревые заслонки. В отличие от 2.0 TFSI 113-й серии, здесь используются новые форсунки с 6-ю распылителями.

Дует в 1.8 TSI турбина KKK K03, которая выполнена вместе с коллектором, а максимальное давление наддува 0.6 бар. Двигателями BZB и BYT управляет мозг Bosch Motronic MED 17.5. Оба эти мотора соответствуют экологическому классу Евро-4. 

Двигатель Фольксваген BZB отличается от BYT немного измененной клапанной крышкой, системой вентиляции картера, чуть более низким давлением масла, немного улучшенными форсунками, другой прокладкой ГБЦ.
Характеристики этих моторов не отличаются: мощность 160 л.с. при 5000-6200 об/мин, крутящий момент 250 Нм при 1500-4200 об/мин.

Кроме BZB к первому поколению 1.8 TSI относятся двигатели Ауди CABA, CABB и CABD, которые отличались регулируемым масляным насосом.
Двигатели CABB и CABD практически ничем не отличаются от BZB, тогда как CABA выглядит странно — 1.8 турбо и всего 120 лошадиных сил. Показатели как у обычного атмосферника, но турбина позволяет рано получить ровную полку крутящего момента, а его количество существенно больше чем у атмосферника. Технически CABA полная копия CABB и CABD.

Вместе с этими движками выпускался и родственный 2.0 TSI 1-го поколения, максимально близкий к вышеописанным двигателям.

Выпускали первое поколение 1.8 TSI до 2010 года, но уже в 2008 году начали выпускать ЕА888 2-го поколения.

Недостатки и проблемы двигателей BZB (1.8 TSI 1 поколение)

1. Шумы, металлический звук. К сожалению, у Volkswagen BZB довольно часто растягивается цепь ГРМ и происходит это примерно после 100 тыс. км. Если ничего не предпринимать, то возрастает риск перескока цепи с последующим загибом клапанов.
2. Перескок цепи ГРМ. Проблема встречается на автомобилях, которые оставили на склоне передом вверх. Перескок происходит при старте. Неисправность решили в 2010 году, заменив натяжитель и цепь ГРМ, но, несмотря на замену, болезнь все равно может проявляться, хоть и намного реже.
3. Плавают обороты. Зачастую дело в закоксованных клапанах, а причина этого явления сам непосредственный впрыск топлива. Нужно проверять и чистить. Еще одна из причин это вихревые заслонки, которые со временем загаживаются, ломаются, ось ломается и т.д. Обычно их чистят или меняют коллектор на рабочий или совсем отключают.

Также была проблема с маслоотделителем, что могло вызывать повышенный расход масла. Его меняли на такой 06h203495AD. Кроме того, каждые 90 тыс. км предписано менять свечи, масло лучше менять в 2 раза чаще регламента, и использовать только высококачественные рабочие жидкости.
Несмотря на вышеописанные проблемы, это не самые плохие двигатели из всех Фольксваген 1.8 TSI, их ресурс превышает 250-300 тыс. км, при очень адекватном обслуживании.

Тюнинг двигателей 1.8 TSI BZB

Чип-тюнинг

Прошивка блока управления (так называемый Stage 1) позволяет получить до 220 л.с. без проблем и около 340 Нм крутящего момента. Точно такие же цифры можно получить обычной прошивкой 120-сильного двигателя CABA.
С фронтальным интеркулером, холодным впуском, даунпайпом и прошивкой Stage 2, можно замахнуться на 240-250 л.с. и получить до 380 Нм момента.
Вы можете пойти дальше и сделать Stage 3. Для этого продаются турбо киты APR на базе турбины К04 и компонентов от Audi S3 (интеркулер, форсунки, катушки, турбина К04), а так же впуска APR, выхлопа на 76 мм трубе без катализаторов и с соответствующей настройкой. Это позволит получить до 350 л.с. (300-320 л.с. без проблем), но турболаг значительно увеличиться и на низких оборотах ваш BZB будет тянуть не так хорошо, как на стандартной К03.

РЕЙТИНГ ДВИГАТЕЛЯ: 4

<<НАЗАД

wikimotors.ru

Двигатель 1.8 TSI CDAB (2 пок.)

Характеристики двигателей 1.8 TSI (2 пок.)

Производство	Volkswagen
Марка двигателя	EA888 2 поколение
Годы выпуска	2008-2015
Материал блока цилиндров	чугун
Система питания	прямой впрыск
Тип	рядный
Количество цилиндров	4
Клапанов на цилиндр	4
Ход поршня, мм	84.2
Диаметр цилиндра, мм	82.5
Степень сжатия	9.6
Объем двигателя, куб.см	1798
Мощность двигателя, л.с./об.мин	120/3650-6200 152/4300-6200 160/4500-6200
Крутящий момент, Нм/об.мин	230/1500-3650 250/1500-4200 250/1500-4200
Топливо	95
Экологические нормы	Евро 5
Вес двигателя, кг	—
Расход  топлива, л/100 км (для Octavia A5) — город — трасса — смешан.	9.1 5.4 6.6
Расход масла, гр./1000 км	до 500
Масло в двигатель	0W-30 0W-40 5W-30 5W-40
Сколько масла в двигателе, л	4.6
Замена масла проводится, км	15000 (лучше 7500)
Рабочая температура двигателя, град.	—
Ресурс двигателя, тыс. км — по данным завода — на практике	— ~100
Тюнинг, л.с. — потенциал — без потери ресурса	350+ ~250
Двигатель устанавливался	Volkswagen Golf 6 VW Passat B6/B7 VW Passat CC Audi A3 Audi A4 Audi A5 Skoda Octavia Skoda Superb Skoda Yeti Audi TT SEAT Altea SEAT Eveo SEAT Leon SEAT Toledo

Надежность, проблемы и ремонт двигателей 1.8 TSI (2 пок.)

Второе поколение ЕА888 появилось в 2008 году и наиболее популярным 1.8-литровым представителем стал двигатель CDAB, кроме него были CDAA, CDHA и CDHB. Эти моторы пришли на смену BZB, CABA, CABD и CABB, т.е. всей серии ЕА888 1-го поколения.
В новых двигателях по другому хонингуют цилиндры, уменьшили диаметр коренных шеек коленвала до 52 мм (было 58 мм), поставили новые поршни с новыми кольцами (о которых много написано в разделе «Проблемы»), установили новый вакуумный насос, применили регулируемый масляный насос, вместо 1 лямбда-зонда, здесь установлено 2 шт. Мотор по выхлопу теперь соответствует нормам Евро-5.
В остальном все осталось без существенных изменений, но даже этого хватило, чтобы надежность конструкции значительно изменилась.
Два самых популярных двигателя были CDAB и CDAA, которые между собой отличаются прошивкой.
Мощность CDAB 152 л.с. при 4300-6200 об/мин, крутящий момент 250 Нм при 1500-4200 об/мин.
Мощность CDAA 160 л.с. при 4500-6200 об/мин, крутящий момент такой же.

Выпускался еще двигатель CDH, который имел исполнения CDHB и CDHA и ставился на Audi A4, A5 и SEAT Exeo. Двигатель CDHB был аналогом CDAA. Мотор CDHA это аналог CABA, но уже 2-го поколения со всеми нововведениями, где турбина нужна только для существенного увеличения крутящего момента. Его мощность всего 120 л.с. при 3650-6200 об/мин, а крутящий момент 230 Нм при 1500-3650 об/мин.

Параллельно выпускалась более крупная версия — 2.0 TSI 2-го поколения, о которой мы писать вот здесь.

Производство 1.8 TSI 2-й генерации продолжалось до 2015 года, а уже с 2013 года им на смену начали приходить новые 1.8 TSI 3-го поколения.

Недостатки и проблемы двигателей CDAB

1. Жор масла. Высокий расход масла это самая известная проблема 2-го поколения 1.8 TSI и происходит все это из-за особой конструкции поршневых колец, которые очень тонкие и имеют слишком маленькие дренажные отверстия. Болезнь проявляется примерно на 50 тыс. км и стремительно прогрессирует, уже к 100 тыс. расход масла может достигать нескольких литров на 1000 км, после чего вы отправляетесь на капремонт.
Что делать в этом случае: для двигателей, выпущенных до 05.2011 (включительно), меняют поршни на BZB-шные, это Kolbenschmidt 40251600 (21 палец). Для более новых двигателей подходят поршни Kolbenschmidt 40761600 (23 палец). Здесь важно понимать еще в каком состоянии находятся цилиндры, возможно, потребуется расточка и тогда нужны ремонтные поршни. У поршней ремонтного размера последние две цифры 00 меняются на 01 или 02, в зависимости от размера. Вместе с поршнями меняют и масляные форсунки.
В самом конце 2011 года проблему масложора решили.
Вызывать расход масла может и маслоотделитель, который желательно заменить на 06h203495AD или 06h203495AC.
2. Растяжение цепи ГРМ. Это случается после 100 тыс. км, ближе к 150 тыс. км, о чем известит посторонний шум. Выход один — замена цепи вместе с натяжителем на такие же нового образца.
3. Плавают обороты. Из-за огромного расхода масла, оно попадает на свечи и куда только можно еще, что вызывает нестабильную работу мотора. Скорей всего, при разборе обнаружится, что там все в масляных отложениях, клапана в нагаре и все это нужно приводить в порядок каждые 50 тыс. км.

Кроме того, из-за ТНВД, может начать попадать бензин в масло, это можно проверить по запаху на щупе. Это ведет к замене ТНВД в сборе.
Продлить жизнь этому мотору можно, если менять масло не раз в 15000 км (как рекомендовано), а каждые 5000-7500 км, использовать только самое качественное масло, ездить большую часть времени по трассе и не попадать в пробки, отказаться от коротких поездок, не ездить на слишком низких оборотах….
Лучший вариант это отказаться от покупки автомобиля с таким мотором.

Тюнинг двигателей 1.8 TSI (2 поколение)

Чип-тюнинг

Эти моторы без проблем показывают около 220-225 л.с. на одной только прошивке блока управления Stage 1. С холодным впуском, большим фронтальным интеркулером, даунпайпом и прошивкой Stage 2 можно получить около 250 л.с. Это неплохой результат, особенно для 120-сильной версии, но если хочется еще больше, тогда надо переходить на турбину К04.
Турбо кит на базе К04 даст до 350 л.с., но мотор не будет ехать до 2300-2500 об/мин. К такому киту нужны новые свечи, катушки от S3, хороший выхлоп на 76 мм трубе, большой интеркулер, соответствующая настройка ЭБУ.

РЕЙТИНГ ДВИГАТЕЛЯ: 3-

<<НАЗАД

wikimotors.ru

Как работает гибридный двигатель, автомобиль гибрид

Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.

Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.

Простыми словами о сложном

Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.

При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают двигатели, работающие на водороде.

Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.

Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.

При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».

Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.

Последовательная схема гибрида

Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.

Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.

Параллельная схема гибридного автомобиля

Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.

Последовательно – параллельная схема гибрида

В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.

Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.

Положительные стороны гибридных двигателей

1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

Недостатки гибридов

1. Высокая стоимость автомобиля.
2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

autolirika.ru

Устройство и принцип действия гибридного двигателя

Как работает гибридный двигатель?

 

Как работает, рассмотрим на примере Touareg, с гибридным силовым агрегатом.

Что означает понятие «техника гибридного привода»?

Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат гибридный силовой агрегат

 

В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателягенератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат.

 

«Микрогибридный» силовой агрегат

В этой концепции привода электрический компонент (стартер/генератор) служит исключительно для реализации функции Стартстоп. Часть кинетической энергии можно снова использовать в качестве электрической энергии (рекуперация). Привод только от электрической тяги не предусмотрен. Параметры 12 вольтной АКБ со стекловолоконным наполнителем адаптированы к частым запускам двигателя.

«Среднегибридный» привод

Электрический привод поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение автомобиля только на электрической тяге невозможно. У «среднегибридного» привода большая часть кинетической энергии при торможении регенерируется, и в виде электрической энергии накапливается в высоковольтной батарее. Высоковольтная батарея, а также электрические компоненты сконструированы для более высокого электрического напряжения и, таким образом, более высокой мощности. Благодаря поддержке электродвигателягенератора режим работы теплового двигателя может быть смещен в область максимальной эффективности. Это обозначается как смещение точки нагрузки.

 

«Полногибридный» силовой агрегат

Мощный электродвигательгенератор комбинируется с двигателем внутреннего сгорания. Возможно движение только на электрической тяге. Электродвигательгенератор, если только позволяют условия, поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение с малой скоростью осуществляется только на электрической тяге. Реализована функция Стартстоп для двигателя внутреннего сгорания. Рекуперация используется для зарядки высоковольтной батареи. Благодаря разделительному сцеплению между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателемгенератором можно обеспечить разъединение обеих систем. Двигатель внутреннего сгорания подключается в работу только при необходимости.

 

Основы гибридной техники

Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.

Параллельный гибридный силовой агрегат

Параллельное исполнение гибридного силового агрегата отличается простотой. Он используется в случае, когда необходимо «гибридизировать» существующий автомобиль. Двигатель внутреннего сгорания, электромоторгенератор и коробка передач располагаются на одной оси. Обычно в системе параллельного гибридного силового агрегата используется один электродвигатель генератор. Сумма единичной мощности двигателя внутреннего сгорания и мощности электродвигателягенератора соответствует полной мощности. Эта концепция обеспечивает высокую степень заимствования узлов и деталей прежнего автомобиля. У полноприводных автомобилей со схемой параллельного гибридного силового агрегата привод всех четырех колёс реализован с помощью дифференциала Torsen и раздаточной коробки.

Раздельный гибридный привод

В системе раздельного гибридного привода помимо двигателя внутреннего сгорания имеется электродвигательгенератор. Оба двигателя располагаются под капотом. Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, также как и от электродвигателягенератора, через планетарную передачу подаётся на коробку передач автомобиля. В противоположность параллельному гибридному приводу, снять таким образом сумму отдельных мощностей для привода колёс невозможно. Вырабатываемая мощность частично тратится на приведение автомобиля в движение, частично, в виде электрической энергии, накапливается в высоковольтной батарее.

Последовательный гибридный силовой агрегат

Автомобиль оборудован двигателем внутреннего сгорания, генератором и электродвигателем генератором. Однако в отличие от обеих описанных ранее концепций, двигатель внутреннего сгорания не имеет возможности самостоятельно приводить автомобиль в движение валом, или через коробку передач. Мощность от двигателя внутреннего сгорания на колеса не передаётся. Основной привод автомобиля осуществляет электродвигатель генератор. Если ёмкость высоковольтной батареи слишком низкая, запускается двигатель внутреннего сгорания. Через генератор двигатель внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Электродвигательгенератор снова может получать энергию от высоковольтной батареи.

 

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат представляет собой смешанную форму двух описанных выше гибридных приводов. Автомобиль оборудован одним двигателем внутреннего сгорания и двумя электродвигателями генераторами. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор размещены под капотом. Второй электродвигательгенератор расположен на задней оси. Эта концепция используется для полноприводных автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор через планетарную передачу могут приводить коробку передач автомобиля. И в этом случае действует правило, согласно которому одиночные мощности привода не могут отбираться для привода колёс в виде суммарной мощности. Второй электродвигатель генератор на задней оси активируется при необходимости. В связи с таким конструктивным исполнением привода высоковольтная батарея располагается между обеими осями автомобиля.

 

Другие термины и определения Здесь будут кратко разъяснены другие термины и определения, часто используемые в связи с технологией гибридного привода.

Рекуперация. В общем случае этот термин в технике означает способ возврата энергии. При рекуперации имеющаяся энергия одного вида преобразуется в другой, используемый в последующем вид энергии. Потенциальная химическая энергия топлива преобразуется в трансмиссии в кинетическую энергию. Если автомобиль затормаживается обычным тормозом, то избыточная кинетическая энергия посредством трения тормозов превращается в тепловую энергию. Возникающее тепло рассеивается в окружающем пространстве, и поэтому использовать его в дальнейшем невозможно.

Если же напротив, как при использовании технологии гибридного привода, дополнительно к классическим тормозам генератор используется в качестве моторного тормоза, то часть кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию, и таким образом становится доступной для последующего использования. Энергетический баланс автомобиля улучшается. Этот вид регенеративного торможения называют рекуперативным тормозом.

 

Как только в режиме принудительного холостого хода скорость автомобиля снижается путем торможения нажатием педали тормоза или автомобиль движется накатом или автомобиль движется под уклон cистема гибридного привода включает электродвигатель — генератор, и использует его в режиме генератора.

В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостого
хода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.
При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,
преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, которое
требуется для работы 12 вольтной бортовой сети.

Электродвигатель-генератор (электромашина)

Термин электродвигатель-генератор, или электромашина, используется вместо терминов генератор, электродвигатель и стартер. В принципе, любой электродвигатель можно применять и в качестве генератора. Если вал электродвигателя приводится от внешнего привода, то электродвигатель, подобно генератору, вырабатывает электрическую энергию. Если к электромашине подводится электрическая энергия, то она работает как электродвигатель. Таким образом, электродвигательгенератор автомобилей с электрическим гибридным приводом заменяет обычный стартер двигателя внутреннего сгорания, а также обычный генератор (осветительный генератор).

 

Электрический ускоритель (E-boost)

По аналогии с функцией Kickdown двигателей внутреннего сгорания, которая делает доступной максимальную мощность двигателя, гибридный привод располагает функцией электрического ускорителя E-Boost. При использовании функции электродвигатель-генератор и двигатель внутреннего сгорания выдают свои максимальные индивидуальные мощности, которые складываются в более высокое значение суммарной мощности. Сумма индивидуальных мощностей обоих видов двигателей соответствует суммарной мощности трансмиссии.

Вследствие потерь мощности в электродвигателе-генераторе, его мощность в режиме генератора ниже, чем в режиме тягового электродвигателя. Мощность электродвигателя-генератора в режиме двигателя составляет 34 кВт. Мощность электродвигателя-генератора в режиме генератора равна 31 кВт. У Touareg с гибридным приводом двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 245 кВт, а электродвигатель-генератор мощность 31 кВт. В режиме тягового электродвигателя электродвигатель-генератор выдаёт мощность 34 кВт. Вместе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор в режиме тягового электродвигателя развивают суммарную мощность 279 кВт.

Функция Старт-стоп

 

Технология гибридного привода позволяет реализовать в этой конструкции автомобиля функцию Стартстоп. В случае обычного автомобиля с системой Стартстоп, для отключения двигателя внутреннего сгорания автомобиль должен остановиться (пример: Passat BlueMotion). Однако автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться и на электрической тяге. Эта особенность позволяет системе Стартстоп отключать двигатель внутреннего сгорания на движущемся, или катящемся накатом автомобиле. Двигатель внутреннего сгорания включается в зависимости от потребности. Это может происходить в случае быстрого разгона, при движении на высокой скорости, с высокой нагрузкой, или при высокой степени разряженности высоковольтной батареи. При высокой степени разряженности высоковольтной батареи система гибридного привода может использовать двигатель внутреннего сгорания в сочетании с электродвигателем-генератором, работающим в режиме генератора, для зарядки высоковольтной батареи. В других случаях автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться на электрической тяге. Двигатель внутреннего сгорания при этом находится в режиме останова. Это действительно и в случае медленного движения транспортоного потока, остановки на светофоре, при движении в режиме принудительного холостого хода под уклон, или при движении автомобиля накатом. Когда двигатель внутреннего сгорания не работает, он не расходует топливо и не выбрасывает в атмосферу вредные вещества. Интегрированная в систему гибридного привода функция Старт-стоп повышает КПД и экологичность автомобиля. В то время, когда двигатель внутреннего сгорания находится в режиме останова, климатическая установка может продолжать работу. Компрессор климатической установки является элементом высоковольтной системы.

Аргументы в пользу гибридной техники

Почему мы комбинируем электродвигатель-генератор с двигателем внутреннего сгорания? Для отбора крутящего момента частота вращения двигателя внутреннего сгорания должна быть не ниже частоты вращения холостого хода. При остановке двигатель не может отдавать крутящий момент. При увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания его крутящий момент увеличивается. Электромоторгенератор с первыми оборотами выдает максимальный крутящий момент. Для него не существует частоты вращения холостого хода. При увеличении частоты вращения его крутящий моментуменьшается. Благодаря работе электродвигателя-генератора у двигателя внутреннего сгорания исключен наиболее сложный режим работы: в диапазоне ниже оборотов холостого хода. Благодаря поддержке электродвигателягенератора двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в более эффективных режимах. Это смещение точки нагрузки повышает КПД силового агрегата.

Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?

Полный гибридный агрегат, в отличие от остальных вариантов гибридного привода, объединяет функцию встроенной системы Стартстоп, систему E-Boost, функцию рекуперации и возможность движения только на электродвигателе (режим электрической тяги).

Электродвигатель-генератор

 

Электродвигатель-генератор размещён между двигателем внутреннего сгорания и АКП. Он представляет собой синхронный двигатель трехфазного тока. С помощью силового электронного модуля постоянное напряжение 288 В преобразуется в трёхфазное переменное напряжение. Три фазы напряжение создают в электродвигателегенераторе трёхфазное электромагнитное поле.

Высоковольтная батарея

Доступ к высоковольтной батарее обеспечивается через напольное покрытие багажного отсека. Она выполнена в виде модуля и включает различные компоненты высоковольтной системы Touareg. Модуль высоковольтной батареи имеет массу 85 кг и может заменятьсятолько в сборе.

Высоковольтную батарею нельзя сравнивать с обычной аккумуляторной батареей с напряжением 12 В. В нормальном режиме эксплуатации высоковольтная батарея задействуется в свободном диапазоне уровня зарядки от 20% до 85%. Переносить такие нагрузки в течение длительного времени обычная 12 вольтная АКБ неспособна. Поэтому высоковольтную батарею следует рассматривать как оперативное устройство накопления энергии для электрического привода. Подобно конденсатору она может накапливать и снова отдавать электрическую энергию. В принципе, рекуперацию, регенерацию энергии, можно рассматривать как возможность заправки автомобиля энергией во время движения. Применение высоковольтной батареи в автомобиле с гибридным приводом отличается чередование циклов зарядки (рекуперация) и разрядки (движение на электрическом приводе) высоковольтной батареи.

Пример: Если сравнить энергию высоковольтной батареи с энергией, образующейся при сжигании топлива, то количество энергии, которую может выработать батарея, будет соответствовать примерно 200 мл топлива. Этот пример демонстрирует, что на пути к созданию электромобилей, аккумуляторные батареи, с точки зрения способности накапливать энергию, должны быть существенно модернизированы.

www.carluck.ru

Как работает гибрид Toyota — Автоцентр.ua

Гибрид модели Toyota Prius за три ее поколения успели настолько усовершенствовать, что сегодня этот силовой агрегат можно встретить и в ряде более популярных массовых моделях Toyota. Так в чем же конструктивные ноу-хау тойотовского гибрида?

Гибридный силовой агрегат Toyota включает в себя ДВС, два электромотора и планетарный механизм.

Конструкция

Гибридная силовая установка Toyota Prius представляет собой последовательно-параллельную конструкцию (комбинированная), в которой крутящий момент на колеса может передаваться от двигателя внутреннего сгорания напрямую и от тягового электромотора в любых пропорциях. Для реализации работы по такой схеме в конструкцию силовой установки был внедрен, так называемый, делитель мощности. Это планетарный механизм с четырьмя шестернями-сателлитами. К наружной шестерне этого механизма подключен тяговый электродвигатель. Так же она непосредственно связана с главной передачей, которая передает крутящий момент к межколесному дифференциалу и далее на колеса. Четыре сателлита в этой конструкции подключены к двигателю внутреннего сгорания, т.е. их оси вращаются вокруг оси центральной солнечной шестерни. Последняя, в свою очередь, связана с управляющим мотор-генератором. Чтобы понять, как эта конструкция работает, следует по отдельности рассмотреть режимы ее работы.

Расположение основных и вспомогательных элементов гибридной силовой установки Toyota Prius.

Общий принцип работы

Начальный разгон машине обеспечивает тяговый электромотор-генератор MG2. Он вращает внешнюю шестерню планетарной передачи, через которую момент передается на колеса. Когда мощности тягового электромотора становится недостаточно, в работу вступает бензиновый двигатель. При этом он работает в самом экономичном режиме. Вращая шестерни сателлиты, приводятся в действие как наружная шестерня, так и внутренняя, солнечная, которой управляет мотор-генератор MG1. И именно от поведения MG1 зависит на сколько усилие ДВС передастся на колеса, иными словами это называется «формирование передаточного числа трансмиссии».

Очень гибкое распределение крутящего момента в гибридной силовой установке Toyota обеспечивает планетарный механизм.

Так же MG1 отвечает за подзарядку батареи в любом режиме (даже стоя на месте) и за запуск двигателя, что делает систему очень гибкой, вне зависимости от режима эксплуатации. Благодаря этому инженерам Toyota удалось получить универсальную систему распределения крутящего момента, которая максимально оптимально распределяет энергию, полученную при сгорании топлива в ДВС. Эта система так же обладает уникальной механической надежностью, поскольку управление крутящим моментом происходит по проводам, минуя традиционное множество сложнейших механических и гидравлических узлов.

ДВС

Делая эко-мобиль с очень умной силовой установкой инженеры Toyota серьезно подошли и к выбору двигателя внутреннего сгорания. Он, как и в целом автомобиль, разработан для максимальной экономии топлива. А так как эта характеристика напрямую зависит от коэффициента полезного действия мотора, т.е. от эффективности использования теплоты сгораемого топлива, было принято решение создавать ДВС, работающие по циклу Аткинсона. В данном моторе, в отличии от двигателей, работающих по циклу Отто, сжатие начинается не в начале хода поршня вверх, а чуть позже, поэтому часть топливо-воздушной смеси выталкивается обратно во впускной коллектор. Благодаря этому удается увеличить рабочий ход, чем увеличивают время использования энергии давления расширяющихся газов, т.е. повышают КПД мотора с соответствующим снижением расхода топлива. Цикл Аткинсона в гибридах более актуален по причине работы ДВС в данной конструкции в более узком диапазоне оборотов.

Во время торможения один из электродвигателей начинает работать в режиме генератора, подзаряжая АКБ.

В последнем 4-м поколении Toyota Prius используется 1,8-литровый бензиновый двигатель, мощностью 98 л.с.. В Toyota Yaris Hybrid применен 1,5-литровый двигатель, мощностью 75 л.с., в модели Auris – 1,8-литровый 99-сильный ДВС, и в последней новинке Toyota RAV4 Hybrid использован 2,5-литровый ДВС мощностью 155 л.с. Суммарная мощность силовых установок этих гибридов составляет, соответственно, 122 л.с., 100 л.с., 136 л.с., 197 л.с.

Стоит отметить, что инженеры Toyota продолжают совершенствовать конструкцию ДВС, работающего по циклу Аткинсона. На данный момент уже выпускаются моторы с тепловым КПД (коэффициент полезного действия), который достигает 40%. Ранее этот показатель для данных моторов составлял 38 %, а для ДВС, работающих по циклу Отто – еще меньше. Более высокий коэффициент полезного действия означает более эффективное использование тепла, выделяемого при сгорании топлива. Соответственно, удельная мощность и экономичность новых гибридных агрегатов Toyota  стали еще выше.

Кстати, понятие «холостого хода двигателя» у гибридов Тойота отсутствует. Если блок управления запустил мотор, это означает что: либо заряжается батарея, либо прогревается ДВС, либо обогревается салон, либо автомобиль движется.

Электромоторы

В конструкции гибридной силовой установки Toyota используется два электромотора – управляющий мотор-генератор (MG1) и тяговый мотор-генератор (MG2). Мощность тягового электромотора:

Yaris Hybrid – 45 кВт, 169 Нм;

Auris Hybrid – 60 кВт, 207 Нм;

Prius – 56 кВт, 163 Нм;

RAV4 Hybrid – 105 кВт, 270 Нм; задний электромотор – 50 кВт, 139 Нм;

Кстати, управляющий мотор-генератор в данной конструкции выполняет и функцию стартера. Это позволило исключить из конструкции ДВС классический стартер, которые в случае с ДВС, работающими по циклу Аткинсона не могут запускаться на низких оборотах (у обычных ДВС Отто – 250 об/мин). Данный агрегат для запуска нужно «раскрутить» до оборотов не менее 1000, что и делает управляющий мотор-генератор.

Электроника

За обеспечение работы гибридной силовой установки Toyota отвечают еще ряд систем. Это преобразователь напряжения (инвертор), 520В / 600В / 650В. В него входит бустер, инвертор преобразователь постоянного тока в постоянный ток 14 вольт (для питания бортовой сети, DC/DC) и жидкостная система охлаждения. Последняя нужна для создания наиболее благоприятных условий работы электроники. Она работает с наибольшей производительностью и наименьшими потерями при комнатной температуре (порядка 20 градусов Цельсия). Поскольку инвертор оборудован мощными каскадами транзисторов – они требуют быстрого отвода тепла. Этого же требуют и электромоторы в трансмиссии. Для этого к инвертору и трансмиссии подведена жидкостная система охлаждения, температурный диапазон которой гораздо ниже, чем нормальный температурный диапазон двигателя внутреннего сгорания.

Аккумуляторы

На борту гибридов Toyota установлено два типа аккумуляторных батарей. Одна основная никель-металл-гидридная, которая в разных моделях может иметь разную характеристику:

Yaris Hybrid – 120 ячеек, напряжение – 144 В, емкость – 6,5 А/ч;

Auris Hybrid – 168 ячеек, напряжение – 201,6 В, емкость – 6,5 А/ч;

Prius – 168 ячеек, напряжение – 201,6 В, емкость – 6,5 А/ч;

RAV4 Hybrid – 204 ячейки, напряжение – 244,8 В, емкость – 6,5 А/ч;

Батарея имеет собственную систему охлаждения.

У подзаряжаемых гибридов (имеется ввиду Prius PHV) применяется литий-ионная батарея на 95 ячеек с напряжением 351,5 вольт и емкостью 25 А*ч и вспомогательная на 12 вольт (35 А/ч, 45 А/ч, 51 А/ч).

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.autocentre.ua

Что такое автомобиль гибрид?

Гибридный автомобиль (hybrid) представляет собой транспорт, который оснащается не привычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Главным отличием гибридных автомобилей является то, что транспортные средства данного типа приводятся в движение посредством использования нескольких источников энергии: тепловой и электрической. Другими словами, гибридная машина имеет на борту несколько типов двигателей, которые приводят в движение автомобиль.

Что касается самого понятия гибридного двигателя, то данный термин многими ошибочно понимается как особая силовая установка. На самом деле под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в комплексную единую систему по преобразованию различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении машины гибриды оснащаются двумя типами силовых агрегатов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.

Читайте в этой статье

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Главным плюсом от использования тандема ДВС и электромотора стало заметное снижение расхода горючего. Показатель расхода топлива у современных гибридных машин до 30 % меньше по сравнению с обычными авто. Сжигание меньшего количества бензина или солярки одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные авто являются  более экономичными и дружелюбными к окружающей среде сравнительно с традиционными аналогами, которые оснащаются только ДВС. Также гибриды производят меньше шума в процессе работы.

Что касается электромобилей, гибридные решения сравнительно с электрокарами имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» с точки зрения повседневной эксплуатации. Гибрид не требует обязательной зарядки от электросети и заправляется простым бензином. После сжигания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора выступает рекуперация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося авто в электричество.

Также гибридные авто имеют целый ряд конструктивных решений и максимум вспомогательных систем для высокой экономичности и снижения уровня вредных выбросов: система старт-стоп, изменение фаз ГРМ, система EGR, подогрев ОЖ отработавшими газами и т.д.

К недостаткам гибридов эксперты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания подобных машин. Еще одним минусом является возможный критический разряд аккумулятора гибрида и быстрый выход из строя данного элемента в условиях значительных колебаний температур.

Стоит добавить, что хотя гибридные машины демонстрируют высокие показатели экономичности в городском потоке (постоянные остановки, работа в режиме холостого хода, движение на малых скоростях), на трассе эффективность гибридной силовой установки не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между агрегатом на электротяге и двигателем на углеводородах. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится именно на ДВС, в результате чего расход топлива закономерно возрастает.

Как взаимодействует ДВС и электромотор в гибридах

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

• последовательным;
• параллельным;
• последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км.)

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive. 

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

• Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
• В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
• Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
• ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
• Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.

Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и ОЖ, заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.

• Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
• На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители ГБО производят оборудование, совместимое с электронным блоком управления гибридным авто.

Читайте также

• 

  Генератор в машине: что это такое?

  Принцип работы и устройство автомобильного генератора. Составные элементы генератора переменного тока в автомобиле: ротор, статор, обмотки, регулятор.

krutimotor.ru

Гибридные автомобили

Первый автомобиль вообще-то был электрическим, т.е. в качестве двигателя использовался электромотор, и только потом, из-за отсутствия хороших аккумуляторов или иных источников электроэнергии, основным источником энергии для движения стал ДВС.

Тем не менее, несмотря на его преимущества, разработчики авто давно уже начинают оценивать возможности электромобиля, и как компромиссный вариант в такой ситуации выступают гибридные автомобили.

Почему возникает идея гибрида

При всех своих достоинствах ДВС обладает массой недостатков. Он прожорлив и требует для движения достаточно большое количество топлива. Правда, в последнее время его аппетит стараются уменьшить, но для этого разработчикам приходится прилагать поистине титанические усилия.

ДВС экологически небезопасен, его выбросы отрицательно влияют на природу, хотя и в этой области выполненные ужесточение требований, предъявляемых к моторам авто, дает свои результаты.

Если к перечисленному добавить еще:

• сложность изготовления, необходимость использования дорогостоящего и специализированного металлообрабатывающего оборудования;
• высокие требования, предъявляемые к качеству топлива и ГСМ;
• неравномерность величины выдаваемого крутящего момента.

то можно удивляться, почему его еще используют.

Одним из возможных вариантов смягчения перечисленных недостатков ДВС и являются гибридные автомобили.

А что собой вообще представляет гибрид

Словосочетание автомобили с гибридным двигателем подразумевает возможность использовать для движения несколько источников энергии. По этому признаку можно считать гибридным транспортным средством и первую повозку, способную двигаться при помощи пара и конной тяги. Однако если говорить серьезно, как правило, они представляют собой сочетание электрического мотора и ДВС.

Именно оно определяет принцип работы гибридного автомобиля, для которого характерно приведенное ниже взаимное использование двух моторов:

1. параллельное;
2. последовательное;
3. последовательно-параллельное.

Устройство гибридного авто с параллельной работой моторов

Такое устройство подразумевает совместную работу электромотора и ДВС. Подобное транспортное средство (ТС) практически ничем не отличается от обычного автомобиля, основным источником энергии для движения является ДВС, и лишь в некоторых случаях дополнительно подключается электромотор. Для обеспечения их параллельной работы в составе гибридного автомобиля используются специальные муфты и коробки передач.

Как выглядит схема подобного совместного использования моторов показано на рисунке:

Мощность дополнительного электромотора, как правило, не слишком велика, он включается в работу только при необходимости, например, при разгоне или обгоне, облегчая работу ДВС. Не секрет, что мощность последнего зависит от оборотов коленвала, в момент начала движения, при обгоне или на плохой дороге у автомобиля приходится «раскручивать» движок, заставляя его работать на повышенных оборотах. Это приводит к возникновению дополнительной нагрузки и, как следствие, повышенному потреблению топлива и износу двигателя.

Кроме того, такой электродвигатель, входящий в устройство гибридного ТС, выполняет еще функции генератора и стартера автомобиля. Хонда, Тойота и иные марки гибридных автомобилей используют подобный принцип построения силовой установки. Марки названных гибридных автомобилей – это далеко не полный их список.

Гибридный с последовательной схемой работы моторов

Подобное устройство гибридного ТС подразумевает использование одного мотора в качестве основного, обычно этим двигателем является электромотор, а ДВС выполняет вспомогательную роль, раскручивая генератор.

Схема силовой установки такого гибридного автомобиля приведена на рисунке:

Такое построение силового агрегата, характерное для гибридного автомобиля такого типа, подразумевает использование аккумуляторов повышенной емкости, позволяет добиться определенных преимуществ:

• ДВС работает в постоянном режиме, что снижает его износ, уменьшает количество вредных выбросов и потребление топлива, особенно в городских условиях.
• Обеспечивает увеличенную дальность пробега за счет подзарядки аккумуляторов от генератора при работе ДВС.
• Позволяет заряжать АКБ подобного типа в ночное время или во время стоянки от обычной электрической сети.

По сути дела, устройство таких гибридных автомобилей подразумевает использование в своем составе передвижной электростанции, работающей от ДВС и обеспечивающей энергией электромотор. Стоит отметить, что марки гибридных автомобилей подобного типа достаточно распространены, их список включает в себя:

Последовательно-параллельные гибридные ТС

Такие гибридные автомобили предусматривают одновременную совместную работу моторов – ДВС и электрического.

Устройство силового агрегата подобных гибридных автомобилей можно понять из рисунка ниже:

Автомобили этого типа называются полные гибридные (Full Hybrid), и они также достаточно популярны среди производителей. Лидером в данном классе считается Тойота. При таком подходе ДВС имеет возможность заряжать АКБ через генератор и передавать крутящий момент на колеса автомобиля.

Надо отметить, что подобное устройство силового агрегата гибридных автомобилей подразумевает широкие возможности по использованию каждого из входящих в его состав двигателей.

Могут быть реализованы такие режимы:

1. Электромобиля, когда ДВС выключен и гибридный автомобиль перемещается при помощи электромотора.
2. Движения с постоянной скоростью, в этом случае от ДВС крутящий момент передается на генератор и на колеса. Генератор запитывает электродвигатель, момент с выхода которого, суммируется с моментом ДВС, а также от генератора происходит при необходимости зарядка АКБ.
3. Форсированный, когда электродвигатель, питаясь от АКБ, добавляет свою мощность к ДВС.
4. Экономичный, когда генератор, питаясь от аккумулятора, снижает частоту вращения ДВС и тем самым обеспечивает топливную экономичность.
5. Торможения, когда электродвигатель работает в качестве генератора.
6. Зарядки АКБ, используемой при работе подобных гибридных автомобилей.

Достоинства и недостатки гибридов

Оценить перспективы развития данного вида ТС достаточно сложно. Понятно, что ДВС и автомашины на их основе будут и дальше совершенствоваться, как и чистые электромобили. Кстати, первый авто, как уже отмечалось, был именно электрический. А сейчас, с появлением новых источников энергии современные электромобили ни в чем не уступают обычным.

Возвращаясь к гибридам, стоит отметить, что для автомобилей такого типа присущи многие преимущества:

• экономичность. Они обеспечивают снижение потребления горючего при работе, особенно в режиме старт-стоп;
• динамика разгона гибридных автомобилей лучше, чем у обычных равного класса;
• отсутствие КПП в составе подобных автомобилей;
• сокращение количества вредных выбросов при работе ДВС;
• возможность использовать подобные авто только в режиме электромобиля, избежав потребления топлива (при пробеге в городе до ста километров и ночной зарядке АКБ).

Однако несмотря на все свои достоинства, гибриды не получили в настоящее время такого же масштабного применения, как обычные авто с ДВС. Первый такой автомобиль, который выпустила компания Хонда, не принес особых лавров, а полученный опыт позволил выпустить модель второго поколения Хонда Insight, ставшей довольно популярной на рынках Европы и США.

Многие прекрасные качества гибридов перечеркиваются их недостатками, первый из которых – цена.

Гибриды значительно дороже, чем обычные авто. И тут уже не имеет значения, Хонда, Тойота или Форд производители такой автомашины, одним отмеченным недостатком они проигрывают авто с ДВС. Цену можно считать одним из самых главных ограничителей расширения продаж, например, на гибридные автомобили в России.

На сегодняшний день достаточно хорошо известны многие модели гибридных автомашин от самых разных производителей – Тойота, Форд, Хонда выпускают их достаточно широко. И хотя в их конструкции производители реализуют различные технические подходы и решения, подобные авто можно считать самостоятельным классом транспортных средств, достаточно широко распространившихся по всему миру.

znanieavto.ru

Гибридные автомобили и их устройство

Альтернативу бензину конструкторы ищут с момента создания автомобиля. Идея создания гибридного автомобиля с использованием электрического мотора появилась больше 100 лет назад. Гибридные автомобили выполняют несколько основных функций:

• Экономия дорогостоящего бензина за счет его замены использованием электродвигателя.
• Гибридные автомобили являются более экологическими по сравнению с классическими бензиновыми.
• Увеличение расстояния, преодолеваемого на гибридном двигателе за счет использования двух источников энергии.

Гибридные автомобили и их устройство

Существуют умеренные и полные гибридные автомобили. Конструкция умеренных гибридов использует бензиновый двигатель как основной, а электрический источник питания подключает как подстраховку в редких случаях. Полные же гибриды подразумевают возможность использования альтернативного источника питания в качестве основного двигателя.

Конструкции автомобилей с гибридным двигателем

Существует несколько видов конструкций гибридов, отличаемых по способу подключения двигателя:

• Автомобили с последовательной схемой подключения. В рамках схемы использован двигатель внутреннего сгорания малой мощности, подключенный к электрогенератору. Электромотор приводит машину в движение и является основным двигательным механизмом. Модели гибридных автомобилей с такой схемой — Chevrolet Volt, а также Opel Ampera. В таких автомобилях используют электрические батареи увеличенной емкости.

Последовательная схема подключения узлов

• Параллельная схема подключения. В рамках данной схемы могут работать вместе и по отдельности как бензиновый, так и электрический двигатели. В основном используется электромотор мощностью 20 Вт, которая возрастает при увеличении скорости автомобиля.

Параллельная схема подключения узлов

• Смешанная, последовательно-параллельная схема. Принцип построения такого двигателя схож с двигателем с параллельной схемой, но в смешанную схему добавлен генератор, от которого питается электромотор.

Последовательно-параллельная схема подключения узлов

Как работает гибридный двигатель?

Когда машина начинает движение, расходуется запас электромотора и аккумулятора. На высокой скорости к работе электрических источников энергии подключается бензиновый двигатель. В результате работы бензинового двигателя образуется некий излишек энергии, который подзаряжает генератор. От генератора питается электромотор, а он, в свою очередь, подзаряжает аккумулятор.

При торможении используется принцип рекуперативного торможения – электромотор в этом случае выполняет функцию генератора, подпитывая аккумулятор. Таким образом, энергия, полученная в результате торможения, используется на благо автомобиля.

Устройство гибридного автомобиля

Гибридный авто состоит из следующих основных узлов:

1. Бензиновый двигатель (двигатель внутреннего сгорания). Но в гибридных автомобилях, в отличие от классических, ДВС маломощный, так как используется в тандеме с электромотором.
2. Электрический двигатель. Альтернативный источник энергии для автомобиля. Часто в таких двигателях используется технология рекуперации – электромотор работает не только в качестве силовой установки, приводящей машину в движение. Он также выполняет функции генератора, накапливая энергию во время торможения и спуска с возвышенностей.
3. Генератор предназначен для производства электроэнергии.
4. Аккумуляторные батареи хранят запас электроэнергии для электродвигателя.
5. Топливный бак используется для хранения бензина для ДВС.
6. Коробка передач позволяет управлять как ДВС, так и электродвигателем.

Устройство гибридного авто на примере Toyota Prius

Автомобиль гибрид предназначен, в первую очередь, для эффективного использования энергоресурса. Для достижения этого эффекта используется несколько приемов:

1. Используется энергия торможения за счет технологии рекуперации.
2. Бензин экономится за счет переключения механизма на работу электромотора.
3. При производстве машины гибрида используют легкие материалы, которые облегчают конструкцию, тем самым уменьшая потребление ресурсов.
4. Эффективно используются аэродинамические свойства материалов и конструкций.

Индустрия гибридных авто активно развивается, ведь пока мы не можем говорить о совершенстве данных конструкций и их доступности. Рассмотрим более подробно некоторые преимущества и недостатки конструкций гибридных автомобилей:

• Экономия при расходе топлива и энергоресурсов. Несомненный плюс гибридов – сокращение расходов, к тому же электромотор может самостоятельно производить энергию.
• Экология. Гибриды существенно меньше вредят окружающей среде, чем классические автомобили.
• Дальность пробега. Гибридные автомобили заправляют гораздо реже, чем обычные бензиновые.
• Аккумуляторные батареи гибридов гораздо легче и удобнее в использовании, чем батареи электрических автомобилей.
• Электродвигатель работает практически бесшумно.
• Гибридный автомобиль может обходиться без ДВС на городских улицах.

Но существуют и некоторые недостатки, связанные с гибридными машинами:

• Аккумуляторы электродвигателей должны постоянно эксплуатироваться, в противном случае срок из действия сокращается. Кроме того, они способны самостоятельно разряжаться, не переносят резких перепадов температур. Еще не развита инфраструктура предприятий, способных правильно утилизировать эти элементы.
• Сложная конструкция двигателя делает его ремонт сложным и дорогостоящим. Часто детали невозможно отремонтировать и приходится заказывать новые у производителей, что затягивает процесс ремонта.
• Гибридные двигатели работают в основном с бензиновыми автомобилями, хотя использование дизельного топлива экономически более выгодно.
• Стоимость автомобилей с гибридными двигателями гораздо выше средней на рынке. Такое дорогое приобретение не всем по карману.

Не смотря на некоторые недостатки, отрасль производства гибридных автомобилей динамично развивается и совершенствуется. С каждым новым сезоном производители представляют лучшие гибридные автомобили, обладающие более широким набором функций и более доступными для автолюбителей.

blog-mycar.ru

Гибридная силовая установка — принцип работы

Гибридная силовая установка Lexus RX400h

Содержание:

В гибридной силовой установке сочетается работа современного ДВС и электромотора. Всем комплексом управляет электронная система, в том числе расходом топлива (в зависимости от выбранного способа вождения).

Начало движения

Движение начинает электромотор, который также работает при небольших скоростях. С увеличением скорости энергия направляется батарей на блок управления электропитанием, который  ее распределяет на электромоторы. Электромоторы позволяют гибридам трогаться с места очень плавно. Весь принцип работы гибридной силовой установки демонстрирует гибридный автомобиль Lexus RХ400h.

При движении машины в нормальном режиме энергия распределяется между колесами и генератором, генератором, который в движение приводит электромоторы.  Контролирует энергию, в целях ее максимальной экономии, электронная система. Генератор, в случае необходимости, отдает излишек энергии батареи, заряжая ее.

При разгоне гибрида, работает ДВС, а для того, чтобы улучшить динамику, существует электродвигатель. При торможении происходит преобразование энергий — кинетической в электрическую. Ее  направляют электромоторы на блок управления электропитанием, который, в свою очередь,  возвращает ее на высоковольтную батарею. При этом, в обычном режиме работает двигатель бензиновый.

Задача гибридных силовых установок:

• Обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики и быстрый набор скорости за счет мгновенной подачи энергии.
• Сохранить при торможении часть энергии, частично преобразовав ее в электрическую, а частично – в тепловую (в отличие от автомобилей обычных, где она 100% превращается в тепловую).
• Обеспечить гибрид современной системой управления расходуемой энергией.
• Снизить размеры и массу компонентов.

«То есть, гибридные силовые установки в автомобилях должны объединить желание защитить окружающую среду с высокой безопасностью вождения и максимально получаемым от этого удовольствием». Это высказывание главного инженера Lexus RХ400h, который так же сообщил, что новая гибридная система, созданная компанией, отлично  подходит для автомобилей большого и среднего размера.

Гибридная трансмиссия

Ее целью в гибридной силовой установке является перераспределение потока мощности туда, где она нужна больше. Но, помимо обеспечения максимально экономного расходования мощности, она также управляет совместной работой двух двигателей, откликаясь на потребность водителя в большей мощности мгновенно.

Два источника энергии – электрический и бензиновый, которые  RX400h (как и любой другой автомобиль) приводят в движение, являются прекрасным дополнением друг друга. Моментально  обеспечивая дополнительную мощность, электрические моторы не расходуют топливо, сохраняя при этом чистоту атмосферы. Каждый из источников работает в системе в оптимальном режиме, обеспечивая топливную экономичность автомобилю и прекрасные качества ходовые.

Восстановление энергии в гибридной силовой установке

Энергию, безвозвратно теряемую в обычных условиях, гибридные технологии силовой установке позволяют частично использовать, т.е. это и является одним из источников экономии. В частности гибридные технологии Lexus обеспечивают высокую производительность благодаря  высокопроизводительному основному источнику энергии, в качестве которого используется современный двигатель внутреннего сгорания V6 и электромотору с большим крутящим моментом, обеспечивающему дополнительную мощность. При этом не возникает никаких вибраций, снижается уровень шума, расход бензина и количество СО2, выбрасываемых в атмосферу. Водитель только чувствует, как мгновенно двигатель реагирует на команды. Сложная и компактная одновременно  гибридная силовая установка, к которой относится высоковольтный мотор электрический, обеспечивает плавный разгон и максимальный комфорт во время движения.

При торможении автомобиля также используется генератор, что при поездках по городу особенно эффективно. В гибридной силовой установке практически отсутствует трения благодаря тому, что нет коробки передач, что  и позволяет сохранить энергию кинетическую, преобразовав ее в электрическую.

Инвертор в гибридной силовой установке

Постоянный ток преобразуется в переменный, который и питает электромотор, благодаря инвертору. В Lexus RХ400h используется высоковольтная схема, повышающая напряжение, за счет чему при том же значении тока растет электрическая мощность, повышается производительность и кутящий момент привода двигателя электрического.

VDIM, или система интегрированного управления динамикой машины

Повышение качества управления обеспечивает еще и модифицированная подвеска, электронная система управления, современная система контроля устойчивости и собственно VDIM, разработана которая, была с целью объединения систем, которые до этого имели тенденцию отдельного развития, даже, если установлены они были в одном авто: ABS — антиблокировочная система тормозов, TRC – система антипробуксовочная, VCS – система устойчивости курсовой, ЕРS – электроусилитель руля. Это и характеристики гибрида улучшило, и безопасность,  как и позволило сделать более предсказуемым и мягким поведение авто.  VDIM не только все их объединяет, получая с многочисленных датчиков информацию о текущем состоянии транспортного средства, но и  управляет системой полного привода и гибридной силовой установкой. А оптимизация работы систем, благодаря VDIM, положительно отражается на характеристиках динамических. Эта силовая установка намного эффективнее и менее «навязчива» в сравнении с обычными системами контроля устойчивости. Система управления динамикой при помощи высокоскоростной технологии управления трансмиссией, тормозами и двигателем, полностью контролирует  гибридную силовую установку, систему торможения и полный привод на все колеса, управляя одновременно обоими двигателями в соответствии с конкретными условиями движения. 

Запуск системы

Включается система подачи энергии, получив подтверждение от электронного ключа, означающее, что водитель находится внутри авто. Как только включается зажигание, осуществляется проверка системой исправности всех датчиков, мотора бензинового и электрического, батареи и генератора. Затем включаются различные компоненты системы высоковольтной – авто готово к работе.

Отключение системы

До того, как салон покинет водитель, отключивший зажигание,  все  компоненты силовой утсановки отключаются – последним отключается компьютер, удостоверившись, что  отключение компонентов завершено.

Контроль торможения в гибридной силовой установке

Система регенеративного торможения, которой управляет электроника, для оптимизации количества сохраняемой энергии, самостоятельно принимает решение о том,  когда необходимо использовать тормоза гидравлические, а в каких случаях производить регенеративное торможение, которое  она (система) по возможности применяет чаще.

Управление мощностью

Контроль за потребляемой энергией силовая установка осуществляет по всему автомобилю, определяя, отталкиваясь от текущего состояния гибрида, какой из двух моторов нужно включить в работу. То есть, исходит она из того,  требуется ли ускорение, а также на подаваемых компьютером сигналах от батареи. Если заряда батареи  достаточно, а температура не слишком низкая, то при первом запуске авто работает от электромотора, для чего вначале запускается от генератора мотор (сразу производится расчет энергии, которая нужна для всего авто). Далее производится расчет  условий движения исходя из обеспечения максимальной эффективности, требующейся для выработки  необходимой энергии. После этого, сигнал направляется к двигателю, чтобы получить требуемое количество оборотов, дальнейший контроль за которыми производит генератор.

motocarrello.ru

Принцип работы инжекторного двигателя

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) основан на сгорании небольшого количества топлива в ограниченном объеме. При этом высвобождающаяся энергия преобразуется за счет движения поршней в механическую энергию. Дозированное количество топлива обеспечивается карбюратором или специальным устройством – инжектором. Двигатели с такими устройствами называются инжекторными. Рабочий принцип инжекторного двигателя прост – подача в нужный момент времени нужного количества топлива в нужное место.

Как работает ДВС

Чтобы ясно понимать различие между двумя типами силовых устройств, необходимо предварительно коснуться того, как вообще работает ДВС. Существует несколько отличающихся типов, из которых самыми распространенными будут:

1. бензиновые;
2. дизельные;
3. газодизельные;
4. газовые;
5. роторные.

Принцип работы мотора лучше всего можно понять на примере бензинового двигателя. Самый популярный из них – четырехтактный. Это означает, что весь цикл преобразования энергии, образующейся при сгорании топлива, в механическую осуществляется за четыре такта.
Устройство двигателя таково, что последовательность выполнения тактов следующая:

• впуск – заполнение цилиндров топливом:
• сжатие – подготовка топлива к сгоранию;
• рабочий ход – преобразование энергии сгорания в механическую;
• выпуск – удаление продуктов сгорания топлива.

Для обеспечения работы двигателя у каждого из них своя задача. Во время первого такта поршень опускается из верхнего положения до крайнего нижнего, открывается клапан (впускной) и цилиндр начинает заполняться топливно-воздушной смесью. Во втором такте клапана закрыты, а движение поршня происходит от нижнего положения к верхнему, смесь в цилиндре сжимается. Когда он доходит до верхнего положения, на свече проскакивает искра и поджигается смесь.

При ее сгорании образуется повышенное давление, которое заставляет двигаться поршень от верхнего положения к нижнему. После его достижения под действием инерции вращения коленвала поршень начинает двигаться опять вверх, при этом срабатывает выпускной клапан, продукты сгорания топлива выводятся наружу из цилиндра. Когда поршень дойдет до верхнего положения, закрывается выпускной, но зато открывается впускной клапан и весь цикл работы повторяется.

Все описанное выше можно увидеть на видео

О карбюраторе, его достоинствах и недостатках

Здесь необходимо сделать небольшое дополнение. Раз мы рассматриваем бензиновый мотор, то в нем подача бензина в цилиндры двигателя возможна различными способами. Исторически первой была разработана подача и дозировка бензина при помощи карбюратора. Это специальное устройство, которое обеспечивает необходимое количество топливно-воздушной смеси (ТВС) в цилиндрах.

Топливно-воздушной называется смесь воздуха и паров бензина. Она приготавливается в карбюраторе, специальном устройстве, для их смешивания в нужной пропорции, зависящей от режима работы двигателя. Будучи достаточно простым по своему устройству, карбюратор длительное время успешно работал с бензиновым мотором.
Однако по мере развития автомобиля выявились недостатки, с которыми в сложившихся к тому времени условиях уже было трудно мириться разработчикам двигателя. В первую очередь это касалось:

• топливной экономичности. Карбюратор не обеспечивал экономного расходования бензина при внезапном изменении режима движения машины;
• экологической безопасности. Содержание в отработанных газах токсичных веществ было достаточно высоким;
• недостаточной мощности двигателя из-за несоответствия ТВС режиму движения автомобиля и его текущему состоянию.

Чтобы избавиться от отмеченных недостатков был реализован иной принцип подачи топлива в мотор – с помощью инжектора.

Про инжекторные моторы

У них есть еще одно название – впрысковые двигатели что, в общем-то, никоим образом не изменяет сути происходящих явлений. По выполняемой работе впрыск напоминает принцип, реализуемый в работе дизеля. В двигатель в нужный момент через форсунки инжектора впрыскивается строго дозированное количество топлива, и оно поджигается искрой со свечи, хотя при работе дизеля свеча не используется.

Весь цикл четырехтактного ДВС, рассмотренный ранее, остается неизменным. Основное отличие в том, что карбюратор готовит ТВС за пределами двигателя, и она потом поступает в цилиндры, а у инжекторного двигателя последних моделей бензин впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Как это происходит, можно в деталях увидеть на видео

Подобное устройство мотора позволяет решить те проблемы, которые возникают при работе карбюратора. Использование инжектора обеспечивает по сравнению с карбюраторным вариантом следующие преимущества мотору:

• повышение мощности на 7-10%;
• улучшение показателей топливной экономичности;
• снижение уровня токсичных веществ в составе выхлопных газов;
• обеспечение оптимального количества топлива, зависящее от режима движения автомашины.

Это только основные достоинства, которые позволяет получить инжекторный двигатель. Однако у каждого достоинства есть и свои недостатки. Если карбюраторный мотор чисто механический и его можно отремонтировать практически в любых условиях, то для управления инжекторным требуется сложная электроника и целая система датчиков, из-за чего работы (регламентные и ремонтные) необходимо проводить в условиях сервисного центра.

Устройство впрыска

Если посмотреть, как выглядит устройство ДВС с впрыском вместо карбюратора, то можно выделить:

• контроллер впрыска – электронное устройство, содержащее программу для работы всех составных узлов системы;
• форсунки. Их может быть как несколько, так и одна, в зависимости от используемой системы впрыска;
• датчик расхода воздуха, определяющий наполнение цилиндров в зависимости от такта. Сначала определяется общее потребление, а потом программно пересчитывается необходимое количество для каждого цилиндра;
• датчик дроссельной заслонки (ее положения), устанавливающий текущее состояние движения и нагрузку на двигатель;
• датчик температуры, контролирующий степень нагрева охлаждающей жидкости, по его данным корректируется работа двигателя и при необходимости начинается работа вентилятора обдува;
• датчик фактического нахождения коленчатого вала обеспечивающий синхронизацию работы всех составных узлов системы;
• датчик кислорода, определяющий его содержание в выхлопных газах;
• датчик детонации контролирующий возникновение последней, для ее устранения по его сигналам меняется значение опережения зажигания.

Вот примерно так выглядит в общих чертах система, обеспечивающая впрыск топлива, принцип работы должен быть вполне понятен из ее состава и назначения отдельных элементов.

Виды впрысковых систем

Несмотря на достаточно простое описание работы инжекторного мотора, приведенное ранее, существует несколько разновидностей, осуществляющий подобный принцип работы.

Одноточечный впрыск

Это самый простой вариант реализации принципа впрыска. Он практически совместим с любым карбюраторным двигателем, разница заключается в применении впрыска вместо карбюратора. Если карбюратор во впускной коллектор подает ТВС, то при одноточечном впрыске во впускной коллектор впрыскивается через форсунку бензин.

Как и в случае с карбюраторным мотором, при такте впуск двигатель всасывает готовую топливно-воздушную смесь, и его работа практически не отличается от работы обычного двигателя. Преимуществом такого мотора будет лучшая экономичность.

Многоточечный впрыск

Представляет дальнейший этап совершенствования инжекторных моторов. Топливо по сигналам от контроллера подается к каждому цилиндру, но тоже во впускной коллектор, т.е. ТВС готовится вне цилиндра и уже в готовом виде поступает в цилиндр.
В таком варианте реализации принципа инжекторного двигателя возможно обеспечить многие из преимуществ, присущие впрысковому двигателю и отмеченные ранее.

Непосредственный впрыск

Является следующим этапом развития инжекторных двигателей. Впрыск топлива выполняется прямо в камеру сгорания, чем обеспечивается наилучшая эффективность работы ДВС. Итогом такого подхода является получение максимальной мощности, минимального расхода топлива и наилучших показателей экологической безопасности.

Инжекторный ДВС является следующим этапом в развитии бензинового мотора, значительно улучшающий его показатели. В моторах, использующих систему впрыска топлива, возрастает мощность, а также экономическая эффективность их работы, они отличаются значительно меньшим отрицательным влиянием на окружающую среду.

znanieavto.ru

Инжекторная система подачи топлива и ее работа

Инжекторная система подачи топлива в автомобилях стала массово распространяться с 80-х годов минувшего века. В их двигателях горючее в результате сжатия посредством форсунок-инжекторов под давлением впрыскивается в цилиндр или в коллектор впуска.

Инжекторная система подачи топлива

Чем хороша инжекторная система подачи топлива?

Время показало ее преимущества в сравнении с моторами, где топливо подается посредством карбюратора. Инжекторная схема мотора имеет немалые достоинства:

1. Расход горючего в двигателях внутреннего сгорания меньше, что подтверждается инжекторной системой подачи топлива ВАЗ 2109;
2. ДВС запускается проще, улучшаются его эксплуатационный режим;
3. Система впрыска регулируется автоматически с помощью датчика кислорода;
4. Отработанные газы содержат меньше углеводородов;
5. При одинаковых объемах карбюраторного и инжекторного мотора у последнего мощность выше примерно на 10 %;
6. В 2016 году производители автомобилей полностью отказались от карбюраторов в легковых и малых грузовых машинах.

Как работает инжектор?

Чтобы понять, как подается топливная смесь в инжекторный двигатель, необходимо представить себе устройство инжектора.

Обычно он состоит из:

• Электробензонасоса;
• Контроллера или электронного блока управления;
• Регулятора давления;
• Различных датчиков;
• Собственно инжектора или форсунок.

Схема устройства инжекторной системы подачи топлива

Принцип работы инжектора достаточно прост. Контроллер анализирует поступающую от датчиков информацию и запускает бензонасос. Тот закачивает топливо в систему. С помощью регулятора давления обеспечиваются нужные параметры давления во впускном коллекторе и в инжекторах. Эти элементы хорошо работают в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2107. Учитываются данные о положении и скорости вращения коленвала, расходе воздуха и другие. Электроника принимает решение о запуске двигателя и о том, как должен работать инжектор.

Принцип работы его основывается на четкой работе контроллера, который включает электромагнитный клапан форсунки с иглой. Он обеспечивает хорошее функционирование систем зажигания, подачи топлива, диагностики, охлаждения двигателя и других. В результате впрыск происходит точно в нужный момент. При этом топливовоздушная эмульсия подается в нужном количестве и составе.

Какими бывают инжекторы?

От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе. Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.

Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива.

Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:

• Одновременным;
• Попарно-параллельным;
• Фазированным или последовательным.

Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.

Особенности устройства инжекторного двигателя

Для того чтобы грамотно эксплуатировать автомобиль, у которого имеется система питания бензинового двигателя с впрыском топлива, необходимо иметь представление о его работе. Особенно когда речь идет об отечественных автомобилях, инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2114 и других машин.

Без этого будет сложно самому понимать и устранять возможные неисправности машины. Усвоив особенности конструкции, принцип работы, устройство инжекторного двигателя можно разобраться в неисправности и даже устранить ее, не обращаясь на СТО.

Инжекторным двигателем управляет контроллер. В отечественных машинах его обычно размещают справа под приборной панелью. Задача этого прибора — непрерывно обрабатывать информацию о состоянии мотора и обеспечивать надежную работу его систем. Блок управления включает различные реле, форсунки, датчики.

С помощью встроенной системы диагностики происходит распознавание неполадки в двигателе, сигнализируя контрольной лампой, хранит коды диагностики неисправностей. Она располагает тремя запоминающими устройствами, позволяющими оперативно анализировать техническое состояние за разные периоды времени.

Принципиальной особенностью двигателя является наличие форсунок, которые обеспечивают дозированный впрыск топливовоздушной смеси во впускную трубу после получения команды от управляющего блока. При этом необходимый воздух подается при помощи дроссельного узла и регулятора холостого хода. Форсунки крепятся к рампе, которая установлена на впускной трубе.

Форсунка представляет собой электромеханический клапан, который при помощи пружины запирается иглой. Когда от блока управления подается на обмотку электромагнита форсунки импульс, игла поднимается, открывая сопло распылителя. Через него смесь подается во впускную трубу мотора. Форсунки требуют постоянного контроля. Малейшее их засорение может негативно сказаться на работе двигателя.

Устройство электромагнитной форсунки бензинового двигателя

Также важной частью этого двигателя является нейтрализатор, который преобразует вредные компоненты отработанных газов.

Основные системы

Сегодня большинство легковых автомобилей имеют инжекторный двигатель. Устройство его помимо блока управления и нейтрализатора предполагает наличие некоторых других важных систем. Среди них системы зажигания, подачи топлива и улавливания паров бензина.

Первая предусматривает наличие расположенного в топливном баке двухступенчатого электробензонасоса, фильтра для очистки топлива, топливопроводов и форсунок вместе с регулятором давления топлива. Фильтр расположен на топливной магистрали между топливной рампой и бензонасосом.

Например, в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2110 не предполагаются наличия обычной катушки зажигания и распылителя в системе зажигания. В ней используется модуль и две катушки зажигания. Управляется она контроллером. Искра образуется одновременно в двух цилиндрах методом «холостой искры». Система не нуждается в обслуживании и регулировках.

Пары бензина улавливаются при помощи угольного адсорбера, устанавливаемого в моторном отсеке и соединенным с бензобаком и патрубком дросселя трубопроводами. Сверху этого устройства смонтирован электромагнитный клапан. При неработающем двигателе он закрыт.

Когда мотор запускается, он открывается. Блок управления посылает сигнал, воздухом продувается адсорбер. Бензиновые пары попадают в дроссельный патрубок, после чего сжигаются в цилиндрах.

Зачем нужны датчики?

Работа инжектора невозможна без наличия различных датчиков, которые сообщают контроллеру необходимую информацию. Работа датчиков инжекторного двигателя позволяет контролировать параметры работы мотора, предупредить его поломки.

Так, эти приборы различного назначения подают информацию:

• О частоте, направлении вращения и положении коленвала;
• Объеме всасываемого воздуха и его температуре;
• О нагреве охлаждающей жидкости, что позволяет управлять впрыском и зажиганием;
• О степени открытости дроссельной заслонки позволяет определить нагрузку двигателя;
• О наличии кислорода в выхлопных газах, что помогает корректировать время впрыска и зажигание;
• О появлении детонации, что предупреждает поломки мотора;
• О состоянии распредвала для обеспечения синхронного впрыска.

В двигатель могут устанавливаться и другие датчики, обеспечивающие его надежную работу. Они помогают четко выявить причину, почему нет подачи топлива в двигатель.

blog-mycar.ru

Как работает инжектор и система впрыска топлива?

Карбюратор был гениальным изобретением сам по себе. Двигатель автомобиля имеет 4 цикла, и один из них называется циклом всасывания. Если Вы читали нашу статью о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, то Вы понимаете, о чём идёт речь. Проще говоря, двигатель засасывает (создавая существенный вакуум внутри цилиндра), и когда это происходит, карбюратор приходил на помощь, чтобы подать нужное количество бензина и воздуха в двигатель. Несмотря на всю легендарность системы, она не была лишена недостатков, ей не хватало точности количества подаваемого бензина, его необходимо было постоянно регулировать, чего не требуется современной системе впрыска топлива под давлением. Вы можете более подробно ознакомиться с принципом работы карбюратора.

В случае с системой впрыска топлива Ваш двигатель все ещё ​сосёт, но вместо того, чтобы полагаться только на всасываемое количество топлива, система впрыска топлива стреляет точно правильное количество топлива в камеру сгорания. Системы впрыска топлива прошли уже несколько ступеней эволюции, в них была добавлена электроника — это, пожалуй, было самым большим шагом в развитии этой системы. Но идея таких систем осталась та же: электрически активируемый клапан (инжектор) распыляет отмеренное количество топлива в двигатель. На самом деле основное различие между карбюратором и инжектором именно в электронном управлении ЭБУ — именно бортовой компьютер подаёт точно нужное количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Давайте посмотрим, как работает система впрыска топлива и инжектор в частности.

Так выглядит система впрыска топлива

Если сердце автомобиля — это его двигатель, то его мозг — это блок управления двигателем (ЭБУ). Он оптимизирует работу двигателя с помощью датчиков, чтобы решить, как управлять некоторыми приводами в двигателе. Прежде всего, компьютер отвечает за 4 основные задачи:

1. управляет топливной смесью,
2. контролирует обороты холостого хода,
3. несёт ответственность за угол опережения зажигания,
4. управляет фазами газораспределения.

Прежде чем мы поговорим о том, как ЭБУ осуществляет свои задачи, давайте о самом главном — проследим путь бензина от бензобака до двигателя — это и есть работа системы впрыска топлива. Первоначально после того, как капля бензина покидает стенки бензобака, она всасывается с помощью электрического топливного насоса в двигатель. Электрический топливный насос, как правило, состоит из непосредственно насоса, а также фильтра и передающего устройства.

Регулятор давления топлива в конце топливной направляющей с вакуумным питанием гарантирует, что давление топлива будет постоянным по отношению к давлению всасывания. Для бензинового двигателя давление топлива, как правило, составляет порядка 2-3,5 атмосферы (200-350 кПа, 35-50 PSI (фунтов на квадратный дюйм)). Топливные форсунки инжектора подключены к двигателю, но их клапаны остаются закрытыми до тех пор, пока ЭБУ не разрешит отправить топливо в цилиндры.

Но что же происходит, когда двигателю требуется топливо? Здесь в работу вступает инжектор. Обычно инжекторы имеют два контакта: один вывод подключен к аккумулятору через реле зажигания, а другой контакт проходит в ЭБУ. ЭБУ посылает пульсирующие сигналы в инжектор. За счёт магнита, на который и подаются такие пульсирующие сигналы, открывается клапан инжектора, и в его сопло подаётся некоторое количество топлива. Поскольку в инжекторе очень высокое давление (значение приведено выше), открывшийся клапан направляет топливо с высокой скоростью в сопло распылителя инжектора. Продолжительность, с которой открыт клапан инжектора, влияет на то, какое количество топлива подаётся в цилиндр, а продолжительность эта, соответственно зависит от ширины импульса (т.е. от того, сколько времени ЭБУ посылает сигнал к инжектору).

Когда клапан открывается, топливная форсунка передаёт топливо через распылительный наконечник, который, распыляя, превращает жидкое топливо в туман, непосредственно в цилиндр. Такая система называется системой с непосредственным впрыском. Но распылённое топливо может подаваться не сразу в цилиндры, а сначала в впускные коллекторы.

Как работает инжектор

Но как ЭБУ определяет, сколько на данный момент топлива нужно подать в двигатель? Когда водитель нажимает педаль акселератора, то на самом деле он открывает дроссельную заслонку на величину нажима педали, через которую в двигатель подаётся воздух. Таким образом, мы с уверенностью можем назвать педаль газа «регулятором подачи воздуха» в двигатель. Так вот, компьютер автомобиля руководствуется в том числе величиной открытия дроссельной заслонки, но не ограничивается этим показателем — он считывает информацию с множества датчиков, и давайте узнаем о них всех!

Датчик массового расхода воздуха

Перво-наперво датчик массового расхода воздуха (MAF) определяет, сколько воздуха входит в корпус дроссельной заслонки и посылает эту информацию в ЭБУ. ЭБУ использует эту информацию, чтобы решить, сколько топлива впрыснуть в цилиндры, чтобы держать смесь в идеальных пропорциях.

Датчик положения дроссельной заслонки

Компьютер постоянно использует этот датчик, чтобы проверить положение дроссельной заслонки и узнать таким образом, сколько воздуха проходит через воздухозаборник для того, чтобы регулировать импульс, отправленный к форсункам, гарантируя, что соответствующее воздуху количество топлива входит в систему.

Кислородный датчик

Кроме того, ЭБУ использует датчик O2, чтобы выяснить, сколько кислорода содержится в выхлопных газах автомобиля. Содержание кислорода в выхлопных газах обеспечивает индикацию того, насколько хорошо топливо сгорает. Используя связанные данные от двух датчиков: кислородного и массового расхода воздуха, ЭБУ также контролирует насыщенность топливо-воздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания цилиндров двигателя.

Датчик положения коленвала

Это, пожалуй, главный датчик системы впрыска топлива — именно от него ЭБУ узнаёт о количестве оборотов двигателя в данный момент времени и корректирует количество подаваемого топлива в зависимости от числа оборотов и, конечно же, положения педали газа.

Это три основных датчика, которые прямо и динамически влияют на количество подаваемого в инжектор и в последующем в двигатель топлива. Но есть ещё ряд датчиков:

• Датчик напряжения в электрической сети машины — нужен для того, чтобы ЭБУ понимал, насколько разряжен аккумулятор и требуется ли повысить обороты, чтобы зарядить его.
• Датчик температуры охлаждающей жидкости — ЭБУ повышает количество оборотов, если двигатель холодный и наоборот, если двигатель прогрелся.

howcarworks.ru

Принцип работы инжектора для начинающих

С целью сокращения вредных выбросов и повышения экономичности двигателей автомобильная топливная система в последние годы серьезно изменилась. Например, в США от карбюраторов отказались ещё в 1990 году. Системы впрыска топлива появились ещё в середине ХХ века, а на серийных автомобилях европейских производителей их начали применять примерно с 1980-х.

На сегодняшний день все новые автомобили оснащаются именно инжекторными двигателями. В этой познавательной статье мы рассмотрим принцип работы инжектора и его устройство. Вы сможете узнать, как топливо попадает в цилиндр двигателя. Устройство двигателя с системой впрыска – очень актуальная тема для современного автолюбителя, поэтому устраивайтесь поудобнее и начинаем!

Карбюратор «сдаёт позиции»

После появления двигателя внутреннего сгорания карбюратор использовался для подачи топлива в двигатель. В такой технике как бензопилы и газонокосилки это устройство применяется до сих пор. Но в процессе эволюции автомобиля карбюратору становилось всё сложнее и сложнее удовлетворять многим требованиям к эксплуатации.

Например, для того чтобы соответствовать ужесточающимся экологическим нормам были введены каталитические нейтрализаторы (катализаторы). Катализатор эффективен лишь в случае тщательного контроля топливно-воздушной смеси. Кислородные датчики (как их проверяют мы уже писали – https://avtopub.com/proverka-kislorodnogo-datchika-lyambda-zonda-svoimi-silami/) отвечают за контроль количества кислорода в выхлопных газах. Эта информация используется и электронным блоком управления двигателем (ЭБУ) для регулировки пропорции воздух/топливо в режиме реального времени.

В итоге получается замкнутая система управления, которую невозможно было реализовать с использованием карбюраторов. В течение короткого периода времени выпускались карбюраторы с электронным управлением, но они были ещё более сложными, чем чисто механические устройства.

Сначала карбюраторы были заменены системой впрыска топлива в корпусе дроссельной заслонки (также известна как одноточечная система впрыска или система центрального впрыска топлива). В них форсунки были расположены в корпусе дроссельной заслонки. Это было простое решение для замены карбюратора, поэтому автопроизводителям не пришлось вносить изменения в конструкцию двигателей.

Со временем, в процессе появления новых двигателей, система центрального впрыска топлива была заменена многоточечной системой впрыска топлива (также известна как система последовательного впрыска). В этих системах используется отдельная топливная форсунка для каждого цилиндра. Как правило, они расположены так, чтобы распылять топливо прямо на впускной клапан. Эти системы обеспечивают более точное дозирование топлива и быструю реакцию. Пришло время подробнее изучить принцип работы инжектора.

Когда вы давите на газ

Педаль газа в вашем автомобиле подключена к дроссельной заслонке. Речь идет о клапане, который регулирует количество воздуха, поступающего в двигатель. Так что педаль газа на самом деле является педалью воздуха.

Когда вы нажимаете на педаль газа, дроссельная заслонка открывается больше, в результате чего двигатель получает больше воздуха. Блок управления двигателем (ЭБУ, компьютер, управляющий всеми электронными компонентами двигателя) «замечает» открытую дроссельную заслонку и увеличивает подачу топлива для приготовления оптимальной топливно-воздушной смеси. Очень важно, чтобы подача топлива увеличивалась сразу после открытия дроссельной заслонки. В противном случае, некоторая часть воздуха окажется в цилиндрах без достаточного количества топлива.

Датчики контролируют содержание кислорода в выхлопных газах, а также количество воздуха, поступающего в двигатель. ЭБУ использует эти данные для максимально точного выбора соотношения воздуха и топлива. Как работает инжектор на современных автомобилях?

Форсунка

Топливная форсунка (инжектор) – это клапан с электронным управлением. Подачу топлива к этому клапану обеспечивает топливный насос. Форсунка может открываться/закрываться много раз в секунду.

Когда форсунка находится под напряжением, электромагнит перемещает поршень, открывающий клапан, в результате чего происходит впрыск топлива под давлением через крошечное сопло. Насадка предназначена для распыления топлива. Появляется мелкий туман, который легко сгорает.

Количество топлива, которое подается в двигатель, зависит от того, сколько времени форсунка остается в открытом положении. Данный показатель называют длительностью или шириной импульса, он управляется ЭБУ.

Форсунки установлены во впускном коллекторе таким образом, чтобы распылять топливо прямо на впускные клапана. Трубка, которая поставляет топливо к каждой из форсунок под определенным давлением, называется топливной рампой.

Для того чтобы определить оптимальное количество топлива, блок управления двигателя получает сигналы от множества датчиков. Рассмотрим самые важные из них.

Устройство инжекторного двигателя – основные датчики

Для выбора оптимального количества топлива в различных условиях эксплуатации ЭБУ двигателя следит за показаниями различных датчиков. Вот лишь несколько основных:

• Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Сообщает блоку управления массу воздуха, поступающего в двигатель.
• Датчик (-и) кислорода (лямбда-зонд). Контролирует содержание кислорода в выхлопных газах. С помощью полученной от него информации ЭБУ может выявить богатую или бедную топливную смесь и внести соответствующие коррективы.
• Датчик положения дроссельной заслонки. Следит за положением дроссельной заслонки (она влияет на подачу воздуха в двигатель), благодаря чему блок управления может оперативно реагировать на изменения, увеличивая либо сокращая расход топлива по мере необходимости.
• Датчик температуры охлаждающей жидкости. Помогает ЭБУ определить, когда двигатель достиг оптимальной рабочей температуры.
• Датчик напряжения. Следит за напряжением бортовой сети автомобиля. В зависимости от показаний датчика блок управления может увеличить число оборотов холостого хода двигателя, если напряжение падает (такое бывает при высоких электрических нагрузках).
• Коллекторный датчик абсолютного давления. Анализирует давление воздуха во впускном коллекторе. Количество воздуха, поступающего в двигатель, является хорошим показателем того, сколько энергии он вырабатывает. Чем больше воздуха поступает в двигатель, тем ниже давление в коллекторе. Этот показатель используется для определения количества производимой энергии.
• Датчик скорости вращения коленчатого вала. Скорость вращения коленвала – один из факторов, влияющих на расчет требуемой длительности импульса.

Существует два основных типа управления многоточечными системами впрыска: топливные форсунки могут открываться одновременно или каждая из них может открываться только перед открытием впускного клапана соответствующего цилиндра (это называется последовательный многоточечный впрыск топлива).

Преимущество последовательного впрыска топлива заключается в том, что система может реагировать на любые действия водителя быстрее, поскольку с момента выполнения действия она ждет лишь очередного открытия впускного клапана. Системе не нужно ждать полного вращения двигателя. Разобраться в работе инжектора мы смогли, но кто всем этим «руководит»?

Управление работой двигателя

Алгоритмы, управляющие двигателем, являются довольно сложными. Существует множество требований, которым силовой агрегат должен удовлетворять. Например, это касается показателя вредных выбросов или требований топливной экономичности.

Блок управления двигателем использует формулу и множество таблиц соответствия для установки длительности импульса в определенных условиях эксплуатации. Формула представляет собой сочетание многих факторов, умноженных друг на друга. Мы рассмотрим упрощенную формулу определения длительности импульса топливной форсунки. В этом примере наша формула будет состоять лишь из трех показателей, в то время как в реальности обычно учитывается свыше сотни параметров.

Длительность импульса = (Длительность базового импульса) x (Фактор A) x (Фактор B)

Для расчета длительности импульса электронный блок сначала выполняет поиск длительности базового импульса в соответствующей справочной таблице. Базовая длительность импульса – это функция от частоты вращения двигателя (RPM) и нагрузки (она вычисляется из абсолютного давления в коллекторе). Например, частота вращения двигателя 2000 оборотов в минуту, а показатель нагрузки равен 4. В таблице необходимо найти число в месте пересечения показателей 2000 и 4. Получается 8 миллисекунд.

Частота вращения двигателя	Нагрузка
	1	2	3	4	5
1,000	1	2	3	4	5
2,000	2	4	6	8	10
3,000	3	6	9	12	15
4,000	4	8	12	16	20

В следующих примерах А и В представляют собой параметры, которые блок управления получает от датчиков. Допустим, что А – это температура охлаждающей жидкости, а B – уровень содержания кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100, а уровень кислорода – 3, справочные таблицы свидетельствуют о том, что фактор А = 0,8, а фактор B = 1,0.

A	Фактор A		B	Фактор B
0	1.2		0	1.0
25	1.1		1	1.0
50	1.0		2	1.0
75	0.9		3	1.0
100	0.8		4	0.75

Таким образом, поскольку нам известно, что длительность базового импульса – это функция от нагрузки и частоты вращения двигателя, а длительность импульса = (длительность базового импульса) x (фактор A) x (фактор B), общая длительность импульса в нашем примере равна:

8 х 0,8 х 1,0 = 6,4 мс

На этом примере видно, как система управления выполняет настройку. Так как параметр В отображает содержание кислорода в выхлопных газах, согласно данным с таблицы, можно сделать вывод, что выхлопные газы содержат слишком много кислорода, в результате чего ЭБУ сокращает подачу топлива.

Реальные системы управления учитывают свыше 100 параметров, для каждого из которых составлена собственная таблица соответствия. Некоторые параметры даже корректируются с течением времени с целью компенсации изменений производительности компонентов, к примеру, каталитического нейтрализатора (о проверке катализатора читайте по ссылке). И в зависимости от количества оборотов двигателя, блок управления может выполнять эти расчеты более 100 раз в секунду.

Если наша статья о том, как работает инжектор, и какие существуют системы впрыска топлива, вам понравилась, поделитесь ссылкой с друзьями в социальных сетях, используя соответствующие кнопочки ниже. Спасибо за внимание, оставайтесь с нами!

avtopub.com

Инжекторная система подачи топлива

---

Собственно, какая разница, что там происходит под капотом у нашего автомобиля? Едет, и слава богу. А если говорить о системе питания в принципе, то по большому счету, и карбюратор, и инжектор выполняют одну и ту же функцию, только несколько другими средствами. Не факт, что инжектор справляется лучше, он просто дешевле в изготовлении и проще в настройках, чем карбюратор. Его величество карбюратор — это интеллигентная и изящная металлическая конструкция, которая без посторонней помощи способна обеспечивать двигатель топливом. Инжектор — разбалованный принц, которому то топливом не угодили, то давление ему не то. Но обо всем по порядку.

Содержание:

1. Когда появился инжектор
2. Что такое инжекторная система питания
3. Принцип работы инжекторной системы подачи топлива
4. Особенности системы впрыска
5. Диагностика инжекторных систем
6. Промывка инжекторной системы

Когда появился инжектор

Карбюратор, судя по всему, уже смешал отведенное ему количество топлива с воздухом в XX веке и его время стремительно подходит к концу. Несмотря на то что инжекторная система подачи топлива появилась гораздо раньше, чем карбюратор, она только начинает обживаться под капотами автомобилей. Своим происхождением впрыск обязан итальянскому физику и изобретателю Джованни Вентури, который изобрел форсунку с переменным сечением и скромненько назвал ее Труба Вентури.

Использовать ее в автомобилях начали ребята из гаража Леона Левассора. Что-то наподобие современного впрыска они ставили на свои автомобили еще в 1902 году. После этого автомобильные системы питания метались в поисках лучшего устройства, а инжектор нашел себе применение в авиационных двигателях. К концу 40-х годов все военные истребители поголовно пользовались инжекторной системой питания до тех пор, пока военная авиация не перешла на реактивную тягу.

Что такое инжекторная система питания

Самым первым инжекторным автомобилем стал Mercedes-Benz 300 SL. Это тот самый легендарный МВ с дверями «крыло чайки», только он имел механический моновпрыск, который уже лет 30, как не применяется. Резюмируя эту историческую справку, скажем, что инжекторная система питания — это комплект устройств и элементов, которые обеспечивают дозированную подачу топлива в камеру сгорания.

Простейший инжекторный автомобиль в обязательном порядке имеет на борту:

• форсунку-распылитель;
• насос высокого давления;
• топливный фильтр;
• впускной коллектор;
• воздушный фильтр;
• систему управления, которая может быть механической или электронной.

Принцип работы инжекторной системы подачи топлива

Инжектор, в принципе, это распылитель-форсунка, поэтому логичнее и правильнее было бы называть систему впрысковой. Система впрыска работает точно так же, как и карбюратор, только ее элементы разбросаны по всей машине, а карбюратор компактно собрал все системы в своем корпусе. Ему не нужны никакие дополнительные устройства, карбюратор может обойтись (это не значит, что обходится) без насосов, фильтров и электроники. Принцип работы системы впрыска чрезвычайно прост: топливо из бака поступает в магистраль под давлением, которое создал бензонасос. Как правило, в современных автомобилях он находится прямо в баке, но есть исключения.

После этого бензин поступает в топливную рампу, где уже распределяется по форсункам. Форсунка дозировано, по мере необходимости, впрыскивает топливо или прямо в камеру сгорания, тогда такая система называется непосредственным впрыском, или во впускной коллектор, где смешивается с воздухом и подается в камеру сгорания через впускной клапан.

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Диагностика инжекторных систем

Действительно, с применением электроники и распределенной системы впрыска моторы стали немного экономичнее, но против физики не попрешь, и без нужного количества бензина камера сгорания просто не выдаст ту энергию, которая необходима. С усложнением систем впрыска стали появляться новые проблемы, особенно на дешевых машинах, поскольку система впрыска очень требовательна к материалам топливной аппаратуры и особенно, к качеству топлива. Это вообще больной вопрос для всех инжекторов. Количество серы в отечественном бензине не укладывается ни в какие нормы, поэтому даже на недорогих системах впрыска очень часто требуется вмешательство механика.

Неисправности системы впрыска проявляются по-разному, но методы диагностики на современных СТО позволяют довольно точно определить нерабочий элемент. Чаще всего, это страдают от топлива насосы и форсунки. Определить неисправность просто, для этого даже не нужно ехать в сервис:

• тяжелый пуск;
• высокий расход;
• провалы в работе на средних оборотах и отсутствие холостых;
• сбои в переходных режимах.

Все это свидетельствует о недостаточном количестве бензина в камере сгорания. Насосы, как правило, не ремонтируют, по крайней мере, на официальных сервисах, а форсунки приходится мыть и прочищать.

Промывка инжекторной системы

Есть несколько способов очистки инжекторной системы. Если двигатель находится еще не в критическом состоянии, тогда может помочь промывка при помощи топливных присадок. Они растворяют отложения в насосе, топливопроводе, а главное, в форсунках, и в некоторой степени чистят систему от грязи и шлаков. не всегда это удается и не всегда это безопасно для двигателя, поэтому наиболее эффективным способом прочистки форсунок считают ультразвуковые ванны. Это не механический способ очистки и процесс проходит довольно эффективно.

Инжекторная система подачи топлива продолжает совершенствоваться, полностью вытесняя карбюраторы. Системы вполне работоспособны, только для того, чтобы избежать лишних проблем с очисткой и регулировками, стоит следить за качеством топлива ровно настолько, насколько это позволяют наши нефтеперерабатывающие комбинаты. Чистого всем бензина, и удачи в дороге!

Читайте также:

---

avtoshef.com

Подача топлива в инжекторном двигателе

Подача топлива в инжекторном двигателе, описание особенностей

Инжекторные двигатели отличаются отсутствием карбюратора, вместо которого выступают новые системы подачи топливных смесей. При надавливании на педаль газа происходит автоматическое регулирование поступления воздуха в топливные цилиндры.

Контроль бензиновых растворов производит специальное электронное устройство, внедренное в двигатель. Подача топлива в инжекторном двигателе отличается конструктивными особенностями, способствующими уменьшению количества вредных веществ, выбрасываемым в атмосферу.

Отличия работы инжекторных двигателей

Принцип подготовки воздушно-топливных смесей полностью отличается от предыдущих. Для создания высокого давления в подаваемых смесях топливный бак имеет встроенный электрический бензонасос. Бензин под давлением поступает в специальный отсек — рампу с форсунками для впрыска в цилиндры, где происходит смешивание его с воздухом.

В зависимости от количества поступившего бензина, температуры двигателя, скорости вращения коленчатого вала электронное управляющее устройство (ЭБУ) регулирует такие параметры:

1. Состав топливной смеси.
2. Количество впрыскиваемой жидкости и объем воздуха.
3. Расчет интервала, через который происходит открытие клапана на форсунке.

Топливо подается под автоматическим контролем. Электронное управление является мозговым центром автомобиля.

Автоматизация контроля поступления топлива в систему питания инжекторного мотора позволяет улучшить основные показатели машины:

• скорость разгона;
• показатели загрязнения экологии;
• общий расход бензина.

Описание преимуществ инжекторных систем

По сравнению с карбюраторами системы питания инжекторного двигателя имеют следующие достоинства:

1. Более тщательная дозировка количества топливной смеси позволяет существенно экономить общий расход.
2. Использование датчиков, следящих за характеристиками топливных смесей и выхлопных газов, приводит к снижению токсичности выхлопа.
3. Опережение зажигания, регулировка угла в соответствии с режимами двигателя способствует росту мощности почти на 10%.
4. При изменениях нагрузки происходит мгновенная корректировка системой впрыска состава топливно-воздушной смеси.
5. Наличие гарантированного облегченного запуска при любой погоде.
6. Уменьшение количества углеводородов в отработанных газах

Недостатки инжекторных двигателей:

• высокие цены на ремонт и обслуживание;
• многие узлы и детали не подлежат восстановлению, возникает необходимость их полной замены;
• повышенные требования к качеству бензина;
• потребность в специализированном диагностическом, обслуживающем и ремонтном оборудовании.

Корректировка функций двигателя контроллером ЭБУ

Современные двигатели впрыскивающего типа используют обособленные форсунки, предназначенные для цилиндров. Бензонасос инжекторного двигателя создает необходимое давление, топливо через открытые клапаны форсунок поступает в специальную камеру для сжигания.

Электронный блок управления (ЭБУ) осуществляет регулирование момента открытия каждой форсунки. Встроенная система специальных приборов — датчиков служит для передачи необходимой информации управляющему устройству.

Данные, используемые ЭБУ:

1. Расход воздуха.
2. Расположение дроссельной заслонки.
3. Контроль охлаждающей жидкости.
4. Расположение коленчатого вала.
5. Кислород в газах.
6. Наличие детонации.
7. Состояние распределительного вала.

Количество расхода воздуха влияет на автоматический перерасчет наполненности цилиндров отдельного цикла. При поломке считывающего прибора перерасчет производится по специальным таблицам аварийного состояния.

Загруженность двигателя, количество оборотов, наполненность цилиндров в одном цикле рассчитываются при помощи информации, предоставляемой датчиком расположения заслонки дросселя, отражающих угол ее открытия.

Прибор, отражающий нагрев охлаждающей жидкости, помогает откорректировать впрыск, зажигание, участвует в управлении электрической вентиляцией. При отказе датчика используются температурные данные, присущие определенному периоду действия силового агрегата, находящиеся в специальной таблице.

Датчик положения коленвала является прибором, без которого невозможно передвижение всей машины. При выходе из строя данного прибора автомобиль не в состоянии добраться даже до ближайшего СТО. С его помощью синхронизируется вся система, производится расчет оборотов движка, определяется расположение коленчатого вала в любой момент работы двигателя.

Кислородный прибор поставляет данные о насыщенности отработавших газов элементом О2. После получения сведений ЭБУ корректирует состав направляемого топлива, его количество. Международные нормы контроля выбросов Евро-2 и Евро-3 требуют использовать данные приборов, следящих за кислородом. Евро-3 предполагает наличие двух кислородных приборов, расположенных после каталитического катализатора и перед ним.

При сигнале специального датчика о возникновении детонации ЭБУ гасит ее путем корректировки угла опережения зажигания. Эксплуатация мотора с детонацией приводит к ускоренному сгоранию топлива. Возникают ударные нагрузки на двигатель, нагрев всех элементов, дымный выброс, прогорание поршней и клапанов, увеличение расхода топлива, снижение мощности силового агрегата. Такая работа мотора крайне нежелательна.

Датчик, контролирующий распределительный вал, подает информацию, необходимую для создания синхронности при впрыске.

В зависимости от встроенной системы впрыска силовые агрегаты комплектуются приборами, помогающими выявлять причины отсутствия поступления бензина в движок. Дополнительные приборы осуществляют контроль за выбросами.

Управляющий механизм также корректирует функционирование рабочих узлов:

• системы зажигания;
• вентилятора системы охлаждения;
• регулятора холостого хода;
• бензонасоса;
• форсунок;
• клапана адсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина.

При запуске силового агрегата остатки паров автоматически направляются в камеру для последующего сжигания.

Благодаря четкому взаимодействию всех механизмов производится точное впрыскивание топлива. Состав и количество топливной смеси отрегулированы благодаря отлаженной работе ЭБУ.

Описание видов систем питания

Системы впрыска имеют несколько разновидностей:

1. Одноточечные, при которых имеется одна форсунка и несколько цилиндров.
2. Многоточечные, здесь каждый цилиндр снабжен своей форсункой.
3. Непосредственные системы основаны на работе по принципу дизелей, где подача топлива производится форсунками прямо в цилиндры.

Схема системы питания одноточечного типа:

При применении одноточечных систем или моновпрыска используется минимальное количество управляющей электроники. На основании данных, полученных с датчиков, ЭБУ изменяет условия подачи топлива. При одноточечном впрыске существенно экономится бензин, улучшается состав выхлопа, повышается надежность двигателя. К недостаткам такого типа системы относится снижение приемистости двигателя, наблюдается скопление топлива на стенках коллектора в виде осадка.

Схема питания многоточечного впрыска:

Система питания многоточечного впрыска более совершенна. Здесь топливо подается на каждый цилиндр. Данный метод впрыска топлива отличается сложностью, однако мощность двигателя при этом возрастает почти на десять процентов.

При установке двигателей с многоточечным впрыском автомобиль получает ускоренный разгон благодаря настройкам и качественному наполнению цилиндров. Приближение клапанов впуска к форсункам способствует точности подачи топлива, минимизирует вероятность образования топливных осадков.

Впрыскивающие системы непосредственного типа обладают оптимальным сочетанием высокого качества сгорания воздушно-топливных смесей и повышенного КПД. В двигателях непосредственной системы питания более тщательно производится распыление и смешивание с воздушными потоками, происходит более грамотное распределение готовой смеси в зависимости от режимов работы мотора.

К преимуществам относится экономичность расхода топлива, увеличение интенсивности ускорения машины, более чистый выхлоп. К недостаткам можно отнести повышенные требования к качеству бензина. Топливная аппаратура такого двигателя очень капризна.

Проведение техобслуживания систем питания инжекторных двигателей

Мероприятия по техническому обслуживанию систем питания обладают особенностями:

1. В процессе эксплуатации моторов наиболее часто подвергаются загрязнениям и выходу из строя воздушные фильтры. Каждые тридцать тысяч километров пробега необходимо менять фильтрующий элемент на новый экземпляр. Рекомендуется также регулярно очищать извлеченный узел от грязи и пыли при помощи щетки и встряхивания.
2. Возникновение рывков при движении машины говорит о необходимости замены фильтра, производящего тонкую очистку топлива. Рекомендуется также производить плановые замены после очередных 30 тыс. км пробега.
3. Форсунки подвергаются регулярным проверкам, производится замена регулятора холостого хода.

avtodvigateli.com

Как работает инжекторная система подачи топлива.

Воспользуйтесь строкой поиска, чтобы найти нужный материал

Главная Авто Как работает инжекторная система подачи топлива. Subaru Justy 1990 года выпуска, был последним автомобилем, выпущенным в США, в котором использовался карбюратор,  в следующей модели уже применялась инжекторная система подачи топлива. Однако инжекторная система подачи топлива известна с 50-х годов прошлого столетия, а управляемая электроникой, начиная примерно с 1980 года. На данный момент все автомобили, продаваемые в США, оснащены  инжекторной системой подачи топлива.

Почему не прижился карбюратор?

Карбюратор — устройство, которое подаёт топливо в двигатель. Например, в газонокосилках и бензопилах, до сих пор используется карбюратор. Автомобиль эволюционировал и карбюратор становился всё больше и сложнее.

Ему необходимо было выполнять пять различных функций:

• Главная функция — обеспечить малое потребление топлива во время езды в “спокойном режиме”;
• Функция холостого хода — обеспечить контролируемую подачу топлива для поддержания холостого хода;
• Функция ускорительного насоса — обеспечить дополнительный впрыск топлива, когда нажата педаль газа;
• Функция обогащения питания — обеспечить дополнительное топливо, когда автомобиль едет в гору или буксирует прицеп;
• Функция подсоса — обеспечить дополнительное топливо, когда двигатель холодный;

В целях уменьшения количества вредных выбросов, были введены каталитические нейтрализаторы. Кислородный датчик определяет количество кислорода в выхлопе, а блок управления двигателем использует эту информацию, для того чтобы регулировать соотношение воздух-топливо в режиме реального времени.Это называется замкнутый цикл управления. Этого невозможно было добиться с карбюратором. До появления инжекторной системы впрыска топлива был короткий период электрически управляемых карбюраторов, но эти карбюраторы были ещё более сложными чем чисто механические. Сначала карбюратор заменили на моноинжектор, он представлял собой дроссельную заслонку,  совмещённую с форсункой. Следующим этапом после моноинжекторов стала система распределенного впрыска топлива. В отличие от моноинжектора в системе распределенного впрыска количество форсунок равно количеству цилиндров. 

Что происходит когда мы жмём на газ?

Педаль газа в автомобиле подключена к дроссельной заслонке. Дроссельная заслонка — это клапан, который регулирует количество воздуха, поступающего в двигатель. Когда мы нажимаем на педаль газа, дроссельная заслонка открывается, позволяя большему количеству воздуха попадать в двигатель. Блок управления двигателем, который управляет всеми электронными компонентами двигателя,  “видит”,  что дроссельная заслонка открылась и увеличивает расход топлива, в ожидании того,  что в двигатель поступит больше воздуха.Важно,  что бы расход топлива увеличивался как только откроется дроссельная заслонка, иначе при нажатии на педаль газа будет некоторое запаздывание.Датчики также регистрируют массу воздуха, поступающего в двигатель, и количество кислорода в выхлопе. Опираясь на эту информацию,  блок управления двигателем регулирует подачу топлива.

Форсунка.

Форсунка — это не что иное, как электромагнитный клапан, к которому подводится топливо и способный открываться множество раз в секунду. Когда на форсунку подаётся напряжение, электромагнитный клапан открывается и топливо под давлением распыляется через крошечные сопла. Сопла необходимы для того чтобы топливо превратить в мелкий туман, в таком состоянии оно лучше горит. Количество топлива, подаваемого в двигатель, определяется временем, когда топливная форсунка открыта. Это время зависит от ширины импульса, который подаёт электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Форсунки установлены во впускном коллекторе и распыляют топливо прямо на клапана. Топливо подводится к форсункам через трубку,  которая называется топливной рампой. 

Датчики двигателя.

В целях обеспечения необходимого количества топлива на всех режимах работы двигателя, ЭБУ должен контролировать большое количество входных параметров, с различных датчиков.

Вот только некоторые из них:

• Датчик массового расхода воздуха — сообщает ЭБУ массу воздуха, поступающего в двигатель;
• Датчики кислорода — определяют количество кислорода в выхлопных газах, на основе этих данных ЭБУ корректирует качество смеси;
• Датчик положения дроссельной заслонки — контролирует положение дроссельной заслонки, которая определяет какое количество воздуха попадёт в двигатель, это позволяет ЭБУ быстрее реагировать, уменьшая или увеличивая расход топлива. Дело в том, что массовый расходомер воздуха (который по сути определяет массу воздуха поступающего в двигатель) инерционен, то есть при изменении потока воздуха он реагирует с некоторым опозданием.Информация с дроссельной заслонки приходит раньше чем с массового расходомера воздуха, что позволяет нам не чувствовать его инерционности;
• Датчик температуры охлаждающей жидкости — предоставляет данные ЭБУ о температуре охлаждающей жидкости;
• Датчик абсолютного давления — контролирует давление воздуха во впускном коллекторе.По известному количеству воздуха, поступающего в двигатель, можно посчитать какая энергия образуется в двигателе. Чем больше воздуха поступает в двигатель, тем меньше разряжение во впускном коллекторе;
• Вольтметр — контролирует напряжение сети, ЭБУ может поднять обороты холостого хода если напряжение сети упало, что указывает на высокую электрическую нагрузку;

Распределенный впрыск или как его ещё называют многоточечный, бывает четырёх видов:

• Одновременный впрыск — все форсунки открываются одновременно;
• Попарно-параллельный впрыск — форсунки открываются парами, только в одном цилиндре в это время впускной такт и топливо попадёт в цилиндр, а в другом выпускной. Но так как за попадание топлива в цилиндр отвечают клапана, это не мешает работе двигателя.В современных моторах попарно-параллельный впрыск используется в аварийном режиме, когда неисправен датчик распредвала,  также называемый датчиком фаз;
• Фазированный впрыск — каждая форсунка открывается непосредственно перед впускным тактом;
• Прямой впрыск — тот же фазированный впрыск, только топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания;

Микросхемы, управляющие работой двигателя.Алгоритмы с помощью которых ЭБУ контролирует работу двигателя очень сложны.Программное обеспечение должно позволить автомобилю удовлетворить все требования по токсичности выбросов. ЭБУ использует формулы и большое количество таблиц, чтобы определить длительность импульса,  подаваемого на форсунки.Давайте рассмотрим как это примерно происходит. Есть уравнение с помощью которого можно вычислить длительность импульса, для управления форсункой. В это формула входит множество переменных, некоторые из них берутся из таблиц. Мы пойдём по упрощённой схеме расчёта, будем считать что уравнение,  которое описывает длительность импульса, состоит из двух коэффициентов и базовой длительности импульса, в реальной системе коэффициентов более сотни.

Выглядит формула следующим образом:

Длительность импульса = (базовая длительность импульса) х (коэффициент А) х (коэффициент B)Для того чтобы вычислить длительность импульса, ЭБУ сначала смотрит базовую длительность импульса в справочной таблице. Базовая длительность импульса зависит от частоты вращения двигателя (RPM) и нагрузки (которая может быть вычислена из абсолютного давления в коллекторе). Предположим обороты двигателя 2000 оборотов в минуту и нагрузка равна 4. Находим значение на пересечении 2000 и 4, оно составляет 8 миллисекунд.Далее, рассмотрим параметры А и B,  которые приходят с датчиков. Давайте предположим, что параметр А это температура охлаждающей жидкости, а параметр В это показания датчика кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100 и уровень кислорода равен 3, из справочных таблиц находим что коэффициент А равен 0,8 а коэффициент В равен 1.Теперь по известным данным рассчитаем длительность импульса: Длительность импульса = 8 х 0,8 х 1,0 = 6,4 мсИз этого примера,  видно, как ЭБУ регулирует длительность импульса.Системы реального контроля может иметь более 100 параметров, каждому параметру соответствует собственная таблица. И в зависимости от оборотов двигателя, ЭБУ, приходится производить расчёты более ста раз в минуту. 

Производительность чипов.

Теперь когда мы понимаем как работает ЭБУ, можем поговорить о том как увеличить мощность двигателя. В ЭБУ есть чип в котором располагаются все справочные таблицы. Этот чип можно заменить на аналогичный, с другими таблицами. Эти таблицы будут содержать в себе значения, которые будут увеличивать подачу топлива на определённых этапах езды.

Например, можно увеличить количество топлива поступающего в двигатель как на полном газу, так и на любых оборотах. Поскольку производители таких прошивок для чипов, не озабочены количеством вредных выбросов, они используют более агрессивные настройки подачи топлива, при написании прошивки.

Источник: http://auto.howstuffworks.com/fuel-injection.htm

hubstub.ru

Инжекторная система подачи топлива и ее работа

Инжекторная система подачи топлива в автомобилях стала массово распространяться с 80-х годов минувшего века. В их двигателях горючее в результате сжатия посредством форсунок-инжекторов под давлением впрыскивается в цилиндр или в коллектор впуска.

Инжекторная система подачи топлива

Чем хороша инжекторная система подачи топлива?

Время показало ее преимущества в сравнении с моторами, где топливо подается посредством карбюратора. Инжекторная схема мотора имеет немалые достоинства:

1. Расход горючего в двигателях внутреннего сгорания меньше, что подтверждается инжекторной системой подачи топлива ВАЗ 2109;
2. ДВС запускается проще, улучшаются его эксплуатационный режим;
3. Система впрыска регулируется автоматически с помощью датчика кислорода;
4. Отработанные газы содержат меньше углеводородов;
5. При одинаковых объемах карбюраторного и инжекторного мотора у последнего мощность выше примерно на 10 %;
6. В 2016 году производители автомобилей полностью отказались от карбюраторов в легковых и малых грузовых машинах.

Как работает инжектор?

Чтобы понять, как подается топливная смесь в инжекторный двигатель, необходимо представить себе устройство инжектора.

Обычно он состоит из:

• Электробензонасоса;
• Контроллера или электронного блока управления;
• Регулятора давления;
• Различных датчиков;
• Собственно инжектора или форсунок.

Схема устройства инжекторной системы подачи топлива

Принцип работы инжектора достаточно прост. Контроллер анализирует поступающую от датчиков информацию и запускает бензонасос. Тот закачивает топливо в систему. С помощью регулятора давления обеспечиваются нужные параметры давления во впускном коллекторе и в инжекторах. Эти элементы хорошо работают в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2107. Учитываются данные о положении и скорости вращения коленвала, расходе воздуха и другие. Электроника принимает решение о запуске двигателя и о том, как должен работать инжектор.

Принцип работы его основывается на четкой работе контроллера, который включает электромагнитный клапан форсунки с иглой. Он обеспечивает хорошее функционирование систем зажигания, подачи топлива, диагностики, охлаждения двигателя и других. В результате впрыск происходит точно в нужный момент. При этом топливовоздушная эмульсия подается в нужном количестве и составе.

Какими бывают инжекторы?

От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе. Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.

Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива.

Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:

• Одновременным;
• Попарно-параллельным;
• Фазированным или последовательным.

Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.

Особенности устройства инжекторного двигателя

Для того чтобы грамотно эксплуатировать автомобиль, у которого имеется система питания бензинового двигателя с впрыском топлива, необходимо иметь представление о его работе. Особенно когда речь идет об отечественных автомобилях, инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2114 и других машин.

Без этого будет сложно самому понимать и устранять возможные неисправности машины. Усвоив особенности конструкции, принцип работы, устройство инжекторного двигателя можно разобраться в неисправности и даже устранить ее, не обращаясь на СТО.

Инжекторным двигателем управляет контроллер. В отечественных машинах его обычно размещают справа под приборной панелью. Задача этого прибора — непрерывно обрабатывать информацию о состоянии мотора и обеспечивать надежную работу его систем. Блок управления включает различные реле, форсунки, датчики.

С помощью встроенной системы диагностики происходит распознавание неполадки в двигателе, сигнализируя контрольной лампой, хранит коды диагностики неисправностей. Она располагает тремя запоминающими устройствами, позволяющими оперативно анализировать техническое состояние за разные периоды времени.

Принципиальной особенностью двигателя является наличие форсунок, которые обеспечивают дозированный впрыск топливовоздушной смеси во впускную трубу после получения команды от управляющего блока. При этом необходимый воздух подается при помощи дроссельного узла и регулятора холостого хода. Форсунки крепятся к рампе, которая установлена на впускной трубе.

Форсунка представляет собой электромеханический клапан, который при помощи пружины запирается иглой. Когда от блока управления подается на обмотку электромагнита форсунки импульс, игла поднимается, открывая сопло распылителя. Через него смесь подается во впускную трубу мотора. Форсунки требуют постоянного контроля. Малейшее их засорение может негативно сказаться на работе двигателя.

Устройство электромагнитной форсунки бензинового двигателя

Также важной частью этого двигателя является нейтрализатор, который преобразует вредные компоненты отработанных газов.

Основные системы

Сегодня большинство легковых автомобилей имеют инжекторный двигатель. Устройство его помимо блока управления и нейтрализатора предполагает наличие некоторых других важных систем. Среди них системы зажигания, подачи топлива и улавливания паров бензина.

Первая предусматривает наличие расположенного в топливном баке двухступенчатого электробензонасоса, фильтра для очистки топлива, топливопроводов и форсунок вместе с регулятором давления топлива. Фильтр расположен на топливной магистрали между топливной рампой и бензонасосом.

Например, в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2110 не предполагаются наличия обычной катушки зажигания и распылителя в системе зажигания. В ней используется модуль и две катушки зажигания. Управляется она контроллером. Искра образуется одновременно в двух цилиндрах методом «холостой искры». Система не нуждается в обслуживании и регулировках.

Пары бензина улавливаются при помощи угольного адсорбера, устанавливаемого в моторном отсеке и соединенным с бензобаком и патрубком дросселя трубопроводами. Сверху этого устройства смонтирован электромагнитный клапан. При неработающем двигателе он закрыт.

Когда мотор запускается, он открывается. Блок управления посылает сигнал, воздухом продувается адсорбер. Бензиновые пары попадают в дроссельный патрубок, после чего сжигаются в цилиндрах.

Зачем нужны датчики?

Работа инжектора невозможна без наличия различных датчиков, которые сообщают контроллеру необходимую информацию. Работа датчиков инжекторного двигателя позволяет контролировать параметры работы мотора, предупредить его поломки.

Так, эти приборы различного назначения подают информацию:

• О частоте, направлении вращения и положении коленвала;
• Объеме всасываемого воздуха и его температуре;
• О нагреве охлаждающей жидкости, что позволяет управлять впрыском и зажиганием;
• О степени открытости дроссельной заслонки позволяет определить нагрузку двигателя;
• О наличии кислорода в выхлопных газах, что помогает корректировать время впрыска и зажигание;
• О появлении детонации, что предупреждает поломки мотора;
• О состоянии распредвала для обеспечения синхронного впрыска.

В двигатель могут устанавливаться и другие датчики, обеспечивающие его надежную работу. Они помогают четко выявить причину, почему нет подачи топлива в двигатель.

blog-mycar.ru

Схема подачи топлива в дизельный и бензиновый двигатели

На старых бензиновых двигателях, не оборудованных системой впрыска, смесеобразование происходит в карбюраторе. Происходит это таким образом: капельки топлива попадают сначала в воздушный поток, проходящий на высокой скорости (от 50 до 150 м/с) через смесительную камеру, затем происходит их измельчение и испарение, в результате получается горючая смесь. Если мотор инжекторный, то образование смеси происходит во впускном коллекторе двигателя. Разница заключается в том, что бензин подается для смешивания с воздухом в уже распыленном виде через форсунки. Форсунка может быть одна (моновпрыск) или несколько (распределенный впрыск). Топливная система современных автомобилей предусматривает отдельные форсунки для всех цилиндров. У дизельного двигателя топливо подается через форсунку непосредственно в камеру сгорания, где происходит его смешивание с воздухом. На некоторые бензиновые моторы также устанавливается топливная система с непосредственным впрыском. Их отличие от дизеля заключается лишь в способе поджигания рабочей смеси: бензин поджигается свечой зажигания, дизтопливо – сжатием. Непосредственный впрыск позволяет достичь наиболее высокой топливной экономичности, однако из-за сложности конструкции широкого применения в бензиновых двигателях не нашел, тогда как для дизеля это единственно возможный вариант.

Топливная система инжекторного мотора

Устройство топливной системы бензинового впрыскового двигателя представлено следующими основными элементами:

• бензобак;
• бензонасос;
• топливный фильтр;
• адсорбер и шланг для отвода бензиновых паров;
• подающий и сливной бензопровод;
• топливная рампа;
• форсунки.

Бензобак предназначен для хранения горючего, его объем, как правило, обеспечивает автомобилю около пятисот километров пробега без дозаправок. После включения зажигания при помощи электрического бензонасоса оно через фильтр грубой очистки, представляющий собой капроновую сетку, попадает в подающий топливопровод. После этого бензин проходит через топливный фильтр, где очищается от мелких механических примесей, и попадает в рампу, а затем через форсунки в цилиндры. Устройство топливной системы на некоторых автомобилях немного усложнено: топливный насос у них начинает работать при открытии водительской двери.

Если давление в топливной системе превышает максимально допустимый порог, то часть топлива сливается через регулятор давления обратно в бак. Вентиляция бензобака происходит через адсорбер. Данное устройство улавливает пары горючего из воздуха.

Схема системы питания включает в себя различные датчики, основываясь на показаниях которых электронный блок управления двигателем (ЭБУ) дозирует подачу горючего. К ним относятся датчик детонации, положения дроссельной заслонки и массового расхода воздуха.

Один из основных критериев, по которому топливная система автомобиля с бензиновым мотором отличается от дизеля, это требование к надежности всех соединений: бензиновый мотор не столь требователен к этому, в отличие от дизельного.

Система питания дизельного двигателя

Схема топливной системы двигателя, работающего на дизтопливе, несколько отличается от описанной ранее. Устройство системы питания дизеля обусловлено необходимостью обеспечивать более высокое давление горючего. В ее состав входят:

Схема работы в целом аналогична схеме, по которой работает топливная система бензинового двигателя. Горючее из бака подается к ТНВД при помощи подкачивающего насоса шестеренчатого или помпового типа. При этом вначале топливо проходит сквозь фильтр грубой очистки, где отсеиваются крупные механические примеси, а непосредственно перед топливным насосом высокого давления стоит фильтр тонкой очистки, задерживающий мелкие посторонние частицы. Повышенные требования к чистоте горючего объясняются желанием продлить срок службы дизеля.

Устройство подкачивающего насоса

Устройство и схема работы шестеренчатого подкачивающего насоса дизеля предельно просты: это две шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении. Во время вращения зубья играют роль лопастей и создают ток горючего по топливопроводу к ТНВД.

Главный действующий элемент помпового насоса – поршень, нагнетающий топливо. Для подачи солярки требуется два хода поршня: рабочий (или основной) и вспомогательный.

Производительность подкачивающего насоса дизельного двигателя превышает потребность насоса высокого давления, поэтому часть горючего сливается из магистрали обратно в бак.

ТНВД нагнетает высокое давление в рампе, и солярка в мелкораспыленном состоянии впрыскивается в цилиндры дизеля. В действие данное устройство приводится кулачковым валом, который, в свою очередь, приводится от коленвала двигателя и вращается с меньшей частотой. Кулачок толкает плунжер топливного насоса, который выталкивает дизтопливо к форсункам.

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД)

Схема внутреннего устройства ТНВД дизеля выглядит следующим образом: внутри корпуса, представляющего собой неподвижную гильзу, расположен плунжер – поршень, диаметр которого значительно меньше его длины. Вместе эти детали образуют плунжерную пару. Они притерты между собой таким образом, что зазор не превышает 4 мкм, благодаря чему не происходит утечки горючего. Такое устройство позволяло бы обеспечить топливом мотор, работающий постоянно на одних и тех же оборотах, поскольку количество топлива, подающегося за один ход плунжера неизменно. Однако работа дизеля в разных режимах требует и разного количества горючего. Для этого устройство плунжера немного усложнено: на его поверхности имеется спиральная выточка, позволяющая менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.

Форсунка – это устройство, играющее первостепенную роль в процессе снабжения дизеля распыленным топливом. Чем мельче будут частицы, тем качественнее получится рабочая смесь и более устойчивой будет работа дизельного двигателя. Чтобы распыление происходило равномерно во всех направлениях, форсунки изготавливают многодырчатыми.

znanieavto.ru

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

piter-at.ru

Устройство системы питания инжекторного двигателя

Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя и электронная система питания.

Устройство инжектора

Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.

Устройство системы питания инжектора:

1. Электробензонасос – устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

2. Топливный фильтр – предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.

3. Топливопроводы – служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.

4. Рампа форсунок с топливными форсунками – конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.

5. Регулятор давления топлива – предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.

Как работает система питания инжекторного двигателя?

Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси.
Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается – смесь обогащается, если уменьшается – смесь обедняется.

www.autoezda.com

От чего зависит крутящий момент двигателя автомобиля

Традиционно мы привыкли оценивать ходовые характеристики автомобилей мощностью двигателя, выраженной в лошадиных силах либо киловаттах. Однако в обычном ритме движения двигатель не нагружается на полную мощность. Максимальная мощность, отражаемая в технических характеристиках двигателей автомобилей, достигается при оборотах около 4000 об./минуту в дизельных и около 6000 об./минуту для бензиновых авто.

В случаях, когда необходимо придать автомобилю заметное ускорение, например, во время обгона, мы часто встречаемся с ситуацией, когда не получаем реальной отдачи от движка даже максимально утопив педаль акселератора. Именно в таких случаях на приемистость двигателя в первую очередь влияет крутящий момент, а не его максимальная мощность.

Крутящий момент двигателя: формула расчета

Согласно физическому определению крутящий момент М есть произведение силы F на длину плеча рычага L, куда эта сила приложена:

М = F * L

Сила F измеряется в ньютонах, длина  – в метрах. Таким образом, момент силы  —  в ньютон на метр.

Применительно к двигателям внутреннего сгорания  (ДВС) сила, выработанная в рабочем объеме  при сгорании топливно-воздушной смеси, давит на поршень, который передает свое усилие кривошипно-шатунному механизму коленвала. Именно длина рычага кривошипа учитывается при расчете крутящего момента. Именно он является определяющей характеристикой при оценке параметров динамического разгона автомобиля.

Видео — мощность и крутящий момент двигателя: что это такое с примерами

Максимальный крутящий момент двигателя в технических характеристиках всегда указывается совместно с величиной оборотов двигателя, при которых он может быть достигнут. В этом смысле различают низкооборотные и высокооборотные двигатели. К низкооборотным относятся, в большинстве, дизельные двигатели. Они могут «выстрелить» при движении с оборотами от 2000 до 3000 в минуту. Бензиновые двигатели обычно показывают максимальный крутящий момент при более высоких оборотах – от 4500 об./минуту.

Бензиновые высокооборотные двигатели достигают большой мощности за счет того, что им подвластны обороты до 8.000 об./минуту и более. Низкооборотные дизельные двигатели способны при меньшей мощности достигать максимальный крутящий момент на более малых оборотах (вплоть до 2.000), поэтому в динамике движения и обгона в городском ритме нисколько не уступают  бензиновым.

Для любителей математических вычислений полезна формула расчета мощности двигателя, исходя из его максимального крутящего момента:

Р = М * n / 9549 [килоВатт]

Здесь Р – мощность двигателя в килоВаттах, М – максимальный крутящий момент, n – количество оборотов двигателя.

Для перевода мощности Р в привычные лошадиные силы можно полученную величину умножить на 1,36.

Некоторые производители указывают величину номинального крутящего момента, определяемую на холостых оборотах двигателя.

Зависимости вращающего момента и мощности ДВС от частоты оборотов

В большинстве случаев зависимости величины крутящего момента и мощности двигателя от количества оборотов имеют такой вид, как на графике 1:

Из графика зависимости видно, что при малых оборотах крутящий момент небольшой, по мере их увеличения он достигает максимума 178 ньютон на метр при величине оборотов около 4500 в минуту, затем начинает падать. Вместе с тем мощность, пропорциональная произведению количества оборотов на крутящий момент до 5500 оборотов в минуту продолжает увеличиваться вплоть до 124 лошадиных сил, как на примере, затем после значительного уменьшения крутящего момента, также падает.

 

Физически это объяснить нетрудно. На малых оборотах в область сгорания в единицу времени поступает незначительное количество топливно-воздушной смеси, соответственно, сила, воздействующая на поршни, обеспечивающие крутящий момент, небольшие. При увеличении оборотов сгорание больше, крутящий момент увеличивается. Его уменьшение при дальнейшем увеличении оборотов связано с:

• увеличивающимися потерями мощности на трение механизмов двигателя;
• инерционными потерями;
• кислородным голоданием двигателя.

Современные двигатели с турбонаддувом обеспечивают поступление топливно-воздушной смеси в полном объеме и на малых оборотах, кроме этого имеют отлаженную систему электронного регулирования. За счет этого характеристика крутящего момента на различных оборотах более равномерная, как показано на графике 2:

Из графика видно, что высокий крутящий момент обеспечивается на низких оборотах вплоть до 2000 об./минуту и не сильно уменьшается до 5500 об./минуту.

Высокооборотные двигатели позволяют увеличить мощность за счет увеличения количества оборотов до 7.000 – 8.000 в минуту и более, как показано на графике 3:

Как видно из графиков, мощность двигателя является зависимой от крутящего момента и количества оборотов двигателя величиной. Приобретая автомобиль, желательно ознакомиться с динамическими характеристиками двигателя, зависимостью крутящего момента от величины оборотов.

Если вы желаете комфортно передвигаться в городском ритме движения, совершая уверенные обгоны и перестроения, лучше приобрести автомобиль с низкооборотным двигателем либо турбонаддувом. В том случае, если вы любитель погонять с ветерком на автобане, подходит вариант высокооборотного движка.

Видео — взаимосвязь мощности и вращающего момента ДВС:

Как его увеличить и в каких случаях это оправдано

Первоначально крутящий момент определяется на этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. Существенно увеличить эту характеристику можно, разве что при конструктивных изменениях ДВС. В практике специальных мастерских такой метод увеличения крутящего момента называется форсирование двигателя. Он заключается в увеличении компрессии за счет изменения геометрии поршневой группы, замене штатных форсунок, увеличения воздухозабора, других конструктивных решениях.

Более доступный способ увеличения крутящего момента – коррекция топливной карты с помощью чипования блока управления. Существенного увеличения крутящего момента (более 20%) при чиповании ожидать не следует, но такой метод менее дорогостоящий, не требует конструктивных изменений.

В любом случае, увеличение крутящего момента значительно уменьшает ресурс двигателя, так как все механические нагрузки на узлы двигателя рассчитаны, исходя из крутящего момента, определенного производителем. Их увеличение может вызвать преждевременный износ деталей.

Если вы пока не планируете участвовать на своем авто в соревнованиях по дрифтингу, дрэг-рейсингу и другим экстремальным видам автомобильных состязаний, лучше отложить идею увеличения крутящего момента до тех времен, когда участие в таких соревнованиях будет для вас реальной целью.

Читайте про то, как работает круиз-контроль на механике и какие особенности он имеет.

А в ЭТОЙ СТАТЬЕ узнаете как правильно демонтировать сигнализацию на машине.

Как восстановить работу https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/to-i-remont/obogreva-zadnego-stekla.html обогрева заднего стекла автомобиля.

Видео — что важнее мощность или крутящий момент:

Может заинтересовать:

Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля

Добавить свою рекламу

Полис е-ОСАГО купить онлайн за 7 минут

Добавить свою рекламу

Как проверить Б/У авто перед покупкой

Добавить свою рекламу

Как быстро избавиться от царапин на кузове авто

Добавить свою рекламу

voditeliauto.ru

8 Расчет крутящих моментов на валах

8.1 Расчет крутящего момента на валу электродвигателя

Для определения крутящего момента на валу электродвигателя привода главного движения используется номинальная мощность и номинальная частота вращения:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1:

.

.

8.2 Расчет крутящего момента на валах привода

Крутящий момент на валах привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до соответствующего вала;

–расчетная частота вращения соответствующего вала, принимается по графику частот, мин^-1.

8.3 Расчет крутящего момента на первом валу привода

Крутящий момент на первом валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 1-го вала;

–расчетная частота вращения на 1-ом валу, принимаем по графику частот, мин^-1: = 2850 мин^-1.

КПД участка привода до первого вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

8.4 Расчет крутящего момента на втором валу привода

Крутящий момент на втором валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 2-го вала;

–расчетная частота вращения на 1-ом валу, принимаем по графику частот, мин^-1: = 630 мин^-1.

КПД участка привода до второго вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

— КПД зацепления зубчатых колес; .

8.5 Расчет крутящего момента на третьем валу привода

Крутящий момент на третьем валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 3-го вала;

–расчетная частота вращения на 1-ом валу, принимаем по графику частот, мин^-1: = 160 мин^-1.

КПД участка привода до третьего вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

— КПД зацепления зубчатых колес; .

8.6 Расчет крутящего момента на четвертом валу привода

Крутящий момент на четвертом валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 4-го вала;

–расчетная частота вращения на 4-ом валу, определяется по формуле:

где – минимальная частота вращения четвертого вала, мин^-1:

мин^-1;

–максимальная частота вращения четвертого вала, мин^-1:

мин^-1.

КПД участка привода до четвертого вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

–КПД зацепления зубчатых колес; .

8.7 Расчет крутящего момента на шпинделе

Крутящий момент на шпинделе рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до шпинделя;

–расчетная частота вращения шпинделя, определяется по формуле:

где – минимальная частота вращения четвертого вала, мин^-1:

мин^-1;

–диапазон регулирования частот вращения шпинделя:

КПД участка привода до шпинделя рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

–КПД зацепления зубчатых колес; .

9 Проектный расчет передач

9.1 Расчет цилиндрической прямозубой постоянной передачиz₁–z₂

9.1.1 Исходные данные

1. Расчетный крутящий момент на первом валу привода, H·м:

Т₁ = 13 Н·м;

2. Число зубьев шестерни: z₁ = 18;

3. Число зубьев колеса: z₂ = 83;

4. Передаточное число передачи: u₁ = 4,76.

9.1.2 Выбор материала и термической обработки зубчатых колес

В качестве материала для зубчатых колес передачи выбираем сталь 40Х, которая отвечает необходимым техническим и эксплуатационным требованиям. В качестве термической обработки выбираем объемную закалку, позволяющую получить твердость зубьев 40..50HRC_э.

9.1.3 Проектный расчет постоянной прямозубой зубчатой передачи на контактную выносливость

Диаметр начальной окружности шестерни рассчитывается по формуле:

где вспомогательный коэффициент: для прямозубых передач

— расчётный крутящий момент на первом валу, Н·м: Т₁=13 Н·м;

коэффициент нагрузки для шестерни, равный 1,3..1,5: принимаем

— передаточное число:

отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни:

допускаемое контактное напряжение, МПа.

Допускаемое контактное напряжение для прямозубых передач рассчитывается по формуле:

где базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа;

МПа;

S_H – коэффициент безопасности: S_H = 1,1.

Коэффициент отношения рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни может приниматься в пределах

или определяется по формуле:

отношение рабочей ширины венца передачи к модулю: принимаем

число зубьев шестерни: z₁ = 18.

что находится в допустимых пределах .

Таким образом, диаметр начальной окружности шестерни равен:

Модуль постоянной прямозубой передачи определяется из условия расчета на контактную выносливость зубьев по рассчитанному значению диаметра начальной окружности шестерни по формуле:

где диаметр начальной окружности шестерни, мм:d_w1 = 38,75 мм;

число зубьев шестерни: z₁ = 18.

studfiles.net

Мощность момент — Энциклопедия журнала «За рулем»

Может ли бульдозер обогнать «формулу 1»? Может, но только на очень короткой дистанции

Часто эксперты автомобильных изданий, рассказывая о выдающейся динамике машины, в первую очередь превозносит огромный крутящий момент двигателя, оставляя мощности роль второго плана. Мол, благодаря именно моменту машина ровно и напористо разгоняется в широком диапазоне оборотов и скоростей. Особенно востребовано это качество на высших передачах, – ведь тяговые силы и ускорения на них в любом случае не столь велики, как на первой или второй передаче. А для безаварийного движения в потоке транспорта возможность быстро прибавить скорость зачастую играет судьбоносную роль. Ездить на таком автомобиле даже психологически легче. И все же, когда нужно быстрей разогнаться, что важней – мощность или крутящий момент?
Сразу отметим: чаще всего эти два параметра «конфликтуют»… в головах журналистов, охотно повторяющих признанные публикой «истины» без какого-либо их анализа. На самом же деле смешно рассматривать мощность в отрыве от крутящего момента и наоборот. Первая показывает энергию, ежесекундно вырабатываемую двигателем, тогда как крутящий момент – всего лишь силовой фактор, показывающий, как нагружен при работе коленчатый вал. Крутящий момент может существовать и сам по себе, без мощности. Например, при неожиданной остановке перегруженного двигателя на крутом подъеме, в песке, при буксировке тяжелого прицепа в какой-то миг момент еще есть, а движения уже нет. А в некоторых механизмах можно обнаружить и длительно действующий на какой-нибудь вал момент, удерживающий его от поворота. Например, в рулевом механизме, когда мы лишь удерживаем управляемые колеса в нужных положениях, тогда как дорога пытается их нарушить. А самый типичный пример: пытаясь открутить «прикипевший» болт, ключ удлинили метровой трубой, – а болт ни с места. Момент огромный, а работа не идет. А коли нет работы – то нет и мощности.

Тут впору вспомнить школьную физику. Нарисуйте круг радиуса R – это будет сечение вала – и приложите к нему «касательную» силу F. Крутящий момент этой силы М = F • R. За один оборот вала сила F пройдет путь 2πR – и выполнит работу: А = F • R • 2π = М • 2π. А работа за n оборотов: А = М • 2π • n. Если n – число оборотов в минуту, то работа за одну секунду – то есть, мощность – составит N = М • 2πn /60.
Выражение 2π n /60 = 0,1047 n = ω – угловая скорость вала. Итак, N = М • 0,1047 n (Формула [1]).
Но мы имеем дело не только с вращающимися деталями, но и движущимися линейно. В этом случае в формуле (1) момент М заменим силой F, а угловую скорость ω – линейной v. Получим: N = F • v (Формула [2]).
Эти формулы равноправны. Замерив, например, тяговую силу колес, умножим на достигнутую машиной скорость – и найдем затрачиваемую мощность. Но если крутящий момент на ведущей оси умножить на угловую скорость колес, получим то же самое.
Итак, мощность – это работа (или энергия) израсходованная или произведенная за 1 секунду. Конечно, о «законе сохранения энергии» знает каждый. Говоря по пионерски, она «не возникает из ничего», но и не исчезает, не оставив следа. Так, лишь около четверти тепловой энергии, получаемой двигателем от сгорания топлива, превращается в механическую, соответствующая мощность (эффективная) тратится на движение машины. Большая же часть полученной в цилиндрах двигателя теплоты идет на «обогрев» окружающего нас мира.
Эффективная мощность тоже доходит до ведущих колес не вся – до 15 % ее может рассеять в виде тепла трение в узлах и агрегатах трансмиссии. Но для нас важней другое: если при открытом дросселе (или при полной подаче топлива в дизель) двигатель выдает на колеса сколько-то киловатт, то это – его «потолок». Никакими простыми механизмами вроде коробок передач, редукторов и т. п. превысить эту величину невозможно – этого «закон сохранения» не допустит.
Итак, крутящий момент – это удобный для нас «инструмент», связывающий процессы в двигателе с трансмиссией машины и ведущими колесами. Но не более того! Ракетчики, например, запрягают пламя напрямую, получают гигантские тяги и мощности, но о крутящих моментах вспоминают лишь в расчетах турбонасосных агрегатов, – да и то, если двигатели не твердотопливные!
Из формулы (1) видно, что для получения достаточной мощности вовсе не обязателен огромный крутящий момент, ведь в произведении два сомножителя. Почему бы, например, не увеличивать мощность при постоянном моменте, наращивая угловую скорость в каком-то диапазоне оборотов? При этом мощность растет по оборотам линейно. А постоянство момента в заданном диапазоне – не чудо, которым некоторые почему-то восторгаются, а всего лишь признак постоянства тяговых сил. Если пренебречь сопротивлением воздуха (к примеру, на первой передаче оно невелико), то и ускорение машины в этом диапазоне постоянное. Это довольно удобно для водителя. Но спросим себя: если бы в начале диапазона момент был таким же, а ближе к пресловутым «верхам» стал больше, стал бы с таким «подхватом» автомобиль хуже? – Вряд ли. Разве только что-нибудь нарушилось бы в смысле экологии.
Мощность можно менять и при постоянных оборотах. Пример: мы ехали со скоростью 90 км/ч по горизонтальному шоссе, а с началом подъема, дабы сохранить скорость, пришлось больше открыть дроссель. Это увеличение момента в чистом виде.
Итак, имеем дело с формулой (1). К примеру, перед нами скромный двигатель грузовика с моментом 35 кгм при оборотах 3000 в минуту. Какова мощность? Тут отметим, что в расчетах всегда важен правильный выбор единиц измерений параметров. Угловую скорость измеряют в 1/сек. А момент? – В старых единицах это кгм. Получаем: N = 35 кгм . 0,1047 . 3000 1/сек = 10993 кгм/сек ≈ 146,6 л.с. А в современной системе СИ: 35 кгм = 343,35 Нм. Тогда N = 343,45 Нм • 0,1047 • 3000 1/сек ≈ 107846 Вт.
На всякий случай напомним, что 1 лс = 75 кгм/сек = 75 • 9,81 Нм/сек = 735,75 Вт. Поэтому 107846 Вт ≈ 146,6 л.с.
А теперь прикинем мощность «формульного» двигателя с таким же скромным моментом, но при оборотах 18 тысяч! Результат – 880 л.с. (647 кВт), которые обеспечивают машине роскошную динамику. Никакого чуда нет: чем больше циклов совершит наш «моментик» за одну секунду, тем больше и совершенная им работа. Еще пример. В авиатехнике ныне практически господствуют газотрубинные двигатели. Повторив наш расчет для небольшого двигателя, с оборотами свободной турбины 40 тысяч в минуту, получим мощность около 1950 л.с. или 1438 кВт. Момент турбины невелик, но ведь воздушный винт приводится от нее не напрямую, а через редуктор, – а уж «мощи» ему хватает!
Но вернемся к автомобилю. Как уже сказано, любому комфортней ездить на машине, у которой под капотом достаточно и мощности, и момента. Но многим приходится ездить на скромных авто, возможности коих, как нынче говорят, «очень бюджетные»! Всякий, кто не умеет вовремя переключать передачи, с ними испытывает неприятности. Значит, надо учиться, друзья. Ну а что делать владельцу авто с АКП? На смену недовольству двигателем зачастую приходят претензии к автомату. Нередко – справедливые, ведь у АКПП тоже случаются специфические болячки, требующие ремонта. Но часто они оказываются не обоснованными: современный автомобиль, насыщенный электроникой и настроенный изготовителем на строгое выполнение жестких экологических норм, вовсе не обязан подстраиваться под любую российскую лихость!
Гусеничному трактору дернуться и оборвать сцепку – плевое дело. Это похоже на выстрел из ружья – можно на миг и «формулу I» опередить. А дольше – никак. Ружье от ракеты отличается принципиально: последняя сохраняет нужное ускорение достаточно долго. В свое время, при стартах к Луне гигант «Сатурн 5» массой свыше 3100 т отделялся от пускового устройства мягко, как пассажирский поезд, – с ускорением чуть больше 1 м/сек². А минут через пять, по мере выгорания топлива, настолько «терял в весе», что его скорость перед выключением первой ступени составляла 3 км/сек.
Низшая передача бульдозера крайне «коротка»: чуть «перекрутил» – тяга упала. А другие не лучше, – вон и «формула» уже растворилась за горизонтом, так что для серьезных игрищ «мощи» на гусеницах маловато.
Если пренебречь разницей в КПД передач (она невелика), то на любой передаче машину движут одни и те же киловатты. Но движут по-разному. Момент и тяговая сила на ведущих колесах подчиняются «золотому правилу»: сколько процентов выиграешь в скорости, столько потеряешь в силе. Это показывают рис. 1 и 2. Если двигатель заведомо слаб, с ним сильно не разгонишься.

Рис. 1. Величины мощности N1 … N5 на ведущей оси не зависят от включенной передачи. Точки пересечения кривой Nсопр с кривыми N3, N4 и N5 дают информацию о максимальных скоростях автомобиля на этих передачах. Здесь самая скоростная на горизонтальной дороге в безветрие – четвертая.

Вся история современной транспортной техники – это непрерывная борьба за большие мощности. У наиболее знаменитых ракетоносителей они давно превысили 100 миллионов кВт. Это не ошибка — именно 100 000 000 000 Вт, или 100 ГигаВатт. И хотя притязания автомобилиста не столь велики, «прохватить» на динамичной машине всякий не прочь.
Главные враги любителя скорости – не гаишники, а силы, тормозящие движение, – от этих не откупишься! Мощность сопротивления воздуха вкупе с мощностью шинных потерь показаны на рис. 1 линией Nсопр.
(Желающие посчитать, могут воспользоваться следующими формулами. N_сопр. = N_w + N_f. Мощность аэродинамических потерь N_w для автомобиля весом 15000 Н при плотности воздуха 1,25 кг/м³, С_х = 0,3 и лобовой площади S = 2 • м² составляет: N_w = (0,3 • 2 • 1,25)/2 • v³ = 0,375 v³ Вт. А мощность шинных потерь N_f = 0,015 • 15000 • v = 225 v Вт. При 100 км/ч N_сопр составляет лишь 14,5 кВт. А при 200 км/ч – 77 кВт. Разница впечатляет?)
Колеса автомобиля, борясь с мощностями сил сопротивления, при максимальной скорости полностью расходуют мощность, получаемую от двигателя. Но ее характеристика (например, показанная кривой N₄ на рис.1) при полностью открытом дросселе похожа на гору с округлой макушкой, тогда как характеристика мощности сопротивлений N_сопр. поднимается как крутая парабола. Чтобы полностью использовать арсенал мощности двигателя – и получить максимум скорости V₄ (на горизонтальной трассе, без ветра), передаточное число трансмиссии и размер шин подбирают так, чтобы кривая N_сопр пересекла кривую N₄ возле вершины. Максимальные скорости на третьей и пятой передачах (V₃ и V₅) существенно ниже. Но на спуске или с ветром вдогон выгодней может стать пятая передача, а на подъеме или с ветром в лоб – третья.
Другие враги скорости – подъем дороги и встречный ветер. Подъем с углом всего 1,5% добавит к потерям в шинах еще столько же. Но еще коварней ветер. Его скорость сложится со скоростью машины относительно дороги, – и уже эту сумму в расчете затрат мощности надо возвести в куб! При скорости по спидометру 36 км/ч (10 м/сек) и ровном встречном ветре 5 м/сек мощность N_сопр вырастет лишь на 0,9 кВт, а вот при 180 км/ч (50 м/сек) – аж на 15,5 кВт. Но придуманный нами автомобиль так ехать не может… Маловато мощи! Максимальная скорость снизится почти на 20 км/ч.

Рис. 2 — Так зависит крутящий момент (М1….М5) или тяговая сила (F_{тяг 1} …F_{тяг 5}) на ведущей оси от включенной передачи. При коэффициенте сцепления шин с дорогой 0,7 ведущая ось, нагруженная половиной веса машины (G_автом = 15000 н), может создать реальную тяговую силу не больше F_{макс. доп.} = 5250 Н.

На рис.2 величины крутящего момента М₁…М₅, а заодно и теоретические тяговые силы F₁…F₅ на ведущей оси, показаны одними и теми же кривыми, – ведь тяговые силы пропорциональны моментам. Величины сил – на вертикальной оси справа. Но тут важно учесть следующее.
Разгоняет машину не вся тяговая сила, а лишь избыточная – то есть разница между полной тяговой силой колес и сопротивлением воздуха. Отношение этой силы к весу машины академик Чудаков назвал динамическим фактором D. На первой передаче сопротивление воздуха мало, его можно не учитывать – считать, что машину разгоняет полная сила F_тяг.1. Но отталкиваться от дороги сильней, чем позволяет сцепление шин, невозможно! Если, например, ведущая ось несет половину веса машины – 7500 Н, то при коэффициенте сцепления φ = 0,7 тяговая сила не может превысить 35% ее веса. Это неплохо согласуется с такой официальной характеристикой любого автомобиля как предельно возможный угол подъема. С «моноприводом» трудно получить больше. Правда, у машины с задним приводом на подъемах ведущие колеса несколько догружаются весом машины, а вот передний тут невыгоден. Лучшая схема, но сложная и дорогая, – полный привод (конечно, не с такой скромной мощностью, как у «Нивы» или УАЗа!).
Если избыточная сила (на первой передаче, например) слишком велика, машина «шлифует» дорогу. Дело нелепое, нужно перейти на следующую передачу. А вот при разработке нового авто конструктор учитывает высокую мощность двигателя и ее следствие – тяговые силы в передаточных числах трансмиссии. Передачи проектируются как достаточно «длинные», расширяющие диапазон скоростей при достаточных ускорениях. А это значит, что и при более высоких скоростях действуют нужные тяговые силы (или моменты) на колесах. Иначе говоря, реализуется весь арсенал мощности! Значит, она все же важнее.

Споры на тему влияния мощности-момента ведутся давно, и конца им не видно. Вроде бы сто раз уже объясняли самыми разными способами, что тут к чему, а воз и ныне там. Вызывает неподдельный интерес, откуда все же берется заблуждение и почему оно такое устойчивое?
Причин видится две. Одна из них в том, что мощность есть функция от момента. Зависимость мощности от момента стоит барьером, который преодолеть оказывается непросто. Что странно. Поскольку очевидность того, что мощность есть функция не только от момента, но и от оборотов, не оспаривается, и тот факт, что у разных двигателей бывает весьма большой разброс по соотношению мощности к моменту, также не подвергается сомнению. То есть существует молчаливое согласие с тем, что мощность есть функция от двух аргументов — оборотов и момента, но при этом зависимость от оборотов как бы игнорируется. Почему?
А в этом и есть вторая, главная причина заблуждения. И ключевая фраза здесь: «Человек совершенно может не иметь понятие про мощность.А вот разницу в ускорении на 3 и 4 передаче он вполне способен почувствовать.» Ясно, что на динамику автомобиля оказывают большое влияние и передаточные числа КПП. На графике 1 видны кривые мощности двигателя, смещенные в зависимости от разных передаточных чисел и кривая сопротивлений. Видно, что с ростом передаточного числа динамика резко возрастает. Это очевидно и вопросов не вызывает. Странно, что не менее очевидный факт, что бОльшая часть времени при разгоне приходится вовсе не на 1 и 2 передачи, а на 3-4, при этом упускается из виду.
При разгоне здравомыслящий водитель пользуется всеми четырьмя передачами и весьма широким диапазоном частот вращения двигателя. При этом редко задумывается о том, что динамика разгона на высокой скорости мала и плохо ощущается, но именно на нее и приходится львиная доля времени разгона (по той простой причине, повторю, что на высших передачах динамика хуже и потому занимает больше времени). Хорошо ощущается динамика разгона на низших передачах, в диапазоне низких и средних оборотов (дальше водитель двигатель раскручивает редко). И что выходит? А выходит, что «низовой», моментный двигатель дает ощущение уверенного и бодрого разгона по той простой причине, что легко и весело страгивает и начинает разгонять автомобиль. А по достижении скорости ощущения становятся слабыми, и оценить разницу в разгоне 100- и 120 сильного моторов на 4-5 передачах, способен не каждый. Потому и кажется, что момент определяет динамику. По ощущениям. А ощущениям человек склонен верить очень сильно, даже вопреки логике и здравому смыслу.

Проповедующие формулировку «скорость определяется мощностью, а динамика разгона — моментом двигателя» могут убедиться в своем заблуждении, решив простую задачу.
Вводные
1. Равномерный подъем на некоторую высоту равносилен равномерному ускорению, поскольку увеличивает потенциальную энергию тела mgh*. (что можно объяснить — чем с большей высоты упадет, тем сильней ударится).
2. Поднимаем равномерно груз весом 75 кг на высоту 1 м за 1 с.
3. Имеется черный ящик, в котором спрятан мотор неизвестной природы и, возможно, редуктор с КПД=1.
Вопросы.
1. Какая мощность должна быть в моторе, спрятанном внутри черного ящика?
2. Какой момент должен быть в моторе, спрятанном внутри черного ящика?

Подъем указанного груз на нужную высоту за время аналогичен разгону по горизонтали той же массы с ускорением g^0.5.
Если ускорение определяется моментом — просто назовите цифру
Если ускорение определяется мощностью — тоже просто назовите цифру
Если цифру назвать не удается, значит параметр может быть самым разным и роли не играет.
Вы можете разгонять тело с заданным ускорением (или поднимать его вверх), меняя крутящий момент по своей прихоти (и устанавливая каждый раз соответствующий редуктор). Вы можете отталкиваться от параметров редуктора, и всякий раз требуемый момент будет меняться и зависеть от передаточного отношения этого редуктора. Но всегда мощность будет оставаться одной и той же, неизменной величиной — для подъема груза 75 кг на 1 м за 1с понадобится ровно одна лошадиная сила или 0,73549875 кВт

Можно поступить и следующим образом.
Берите любой момент, который причина разгона, берите любой редуктор и разгоните тело 75 кг до скорости 3.13 м/c за 1 с.
Ограничение только по мощности — она не должна превышать 0.9 л.с.
Есть ли решение у этой задачи? Если нет — то почему?
Ответ.
Задача не имеет решения по той простой причине, потому что невозможно обеспечить заданную динамику — для нее не хватит мощности. Каким бы ни был момент.
Вывод. Момент двигателя для разгонной динамики не имеет значения, все решает мощность.

* Пояснение Вы поднимаете 75 кг получаете от этого энергию mgh. Она преобразуется так:
поскольку a = V² / 2h, а ускорение а у нас равно g, то V = (2hg)^0.5.
Кинетическая энергия тела E = mV²/2 = m2hg/2 = mgh.

Смотри также главу Как движется автомобиль

wiki.zr.ru

Расчет мощности и вращающего момента на валу двигателя

Для расчета мощности, кВт, и вращающего момента, Н·м, на валу двигателя следует пользоваться формулами:

вращательное движение
;
;

подъем груза

;

привод вентилятора

,

где κ — коэффициент, учитывающий действие противовеса;
v — скорость подъема груза, м/с;
Q — расход воздуха, м³/с;
р — давление на выходе вентилятора, Па;
g — ускорение свободного падения, м/с²;
η — КПД вентилятора, подъемника;
m — масса, кг;
n — частота вращения об/мин.

Полученные значения следует увеличить до ближайшего каталожного значения.

Двигатели эксплуатируются в самых разнообразных режимах.
Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощности двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением.

Если двигатель работает в режиме S2 или SЗ, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу. При работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50 % при длительности нагружения 10 мин, на 25 % — при длительности нагружения 30 мин, на 10% — при длительности нагружения 90 мин. Для режима SЗ рекомендуются двигатели с повышенным скольжением.

Подробнее, о номинальных данных электрических машин, здесь.

Источник: Кравчик А.Э. и др. Выбор и применение асинхронных двигателей.

Помощь студентам

electrichelp.ru

формула расчета, от чего зависит

Парадокс, но лишь немногие автолюбители ясно представляют принципиальную разницу между «лошадиными силами» и «ньютон-метрами», в которых измеряется крутящий момент. В обиходе определение крутящего момента двигателя напрямую связывают с динамикой разгона, а лошадиные силы с максимальной скорость. Если говорить уж совсем грубо, то формулировка вполне удовлетворительна, хоть и не объясняет всей сути физических процессов. Восполнить теоретические пробелы, а также получить наглядное представление о том, что такое крутящий момент двигателя, — вам поможет предоставленный ниже материал.

Момент вращения

Если выражаться языком физики, то понятие о вращающем моменте легко уяснить, зная принцип получения преимущества от использования рычага. Вычисляемые путем сложения приложенных на рычаг усилий (вес груза) к длине плеча (рычага) «ньютон-метры», показывают потенциальное количество выполняемой работы. В случае с ДВС вес груза – это усилие с которым поршень после сгорания топливно-воздушной смеси совершает возвратно-поступательное движение. Длина плеча будет не чем иным, как ходом поршня (расстояние от ВМТ до НМТ). Вращающее усилие создается только во время рабочего такта.

От чего зависит полка крутящего момента

Согласно расчетной формуле Мкр = F х L, где F – это сила, а L – длина плеча, момент вращения будет зависеть от КПД сгорания топливно-воздушной смеси (F) и величины хода поршней (L).

Поскольку автомобиль – это комплексный механизм, на крутящий момент двигателя влияет ряд характеристик других узлов и агрегатов. Ведущие колеса автомобиля будут получать максимальное тяговое усилие лишь в тот момент, когда взаимодействие механизмов является оптимальным. Пик крутящего момента достигается на таких оборотах двигателя, когда наполнение камеры сгорания рабочей смесью, сжигание продуктов горение и вывод отработавших газов осуществляется с минимальными механическими потерями. Для каждого двигателя этот параметр колеблется в зависимости от конструктивных особенностей и типа используемого топлива.

Мощность

Количество полезной работы, преобразованное возвратно-поступательными движениями КШМ, обозначается ньютон-метрами (крутящий момент). Тогда что такое мощность двигателя? Мощностью именуется количество произведенной работы за единицу времени. Иными словами, количество единиц крутящего момента, которое мотор способен выдать за определенный промежуток времени. Мощность двигателя измеряется в киловаттах (кВт).

Формула для расчета мощности в киловаттах:

P=Mkp*n/9549, где n – количество оборотов коленвала в минуту; Mkp – вращающий момент на коленчатом валу.

Нехитрое логическое умозаключение приводит нас к тому, что мощность мотора зависит от количества оборотов.

Соотношение крутящего момента к мощности

Для получения наглядного представления о взаимодействии двух величин рассмотрим основные характеристики мотора на графике. Он демонстрирует выдаваемую двигателем мощность и крутящий момент двигателя в зависимости от оборотов коленчатого вала.

График отчетливо демонстрирует тот факт, что тяговое усилие на колесах не прямо пропорционален количеству оборотов либо мощности. Двигатель достигает пика крутящего момента уже на 3 тыс. об/мин. Максимум мощности доступно на 5500 об/мин. В обоих случаях обороты продолжают расти, но отдача падает. Для обозначенного двигателя обороты от 2500 до 5 тыс. наиболее оптимальные.

В этом режиме работы близкая к максимальному значению «полка» момента позволит полноценно реализовать потенциал мотора на протяжении всего отрезка.

Приведенный график является примером гражданской настройки современных бензиновых моторов. Преимущества очевидны:

• стабильный прирост мощности;
• достаточно широкая «полка» с плавным приростом и затуханием.

Настройка подобного типа позволяет добиться «эластичности» двигателя. Такая работа обеспечивается не только программно (настройка ЭБУ), но и применением различных вспомогательных технологий (изменяемые фазы газораспределения).

Разница мощностных характеристик во многом зависит от конструкции системы впуска и выпуска. К примеру, двигатели оснащенные турбонаддувом в точке выхода на «буст» получают значительную прибавку в динамике. Крутящий момент и количество лошадиных сил таких моделей значительно превышают своих атмосферных собратьев.

Что такое лошадиные силы

Наблюдательный читатель, скорей всего, отметит подозрительным тот факт, что до сих пор не прозвучало, всеми так любимое «лошадиные силы». Суть в том, что «скакуны» — это лишь дань моде тех времен, когда механизмам приходилось доказывать свое преимущество над живой рабочей силой. Поэтому превосходство (способность выполнить определенное количество работы) удобно было выражать в пересчете на потенциал одной лошади. Фактически 1 л.с – это усилие, которого достаточно для поднятия груза массою 75 кг на 1 м за 1 с.

Для того чтобы получить «лошадиные силы» достаточно умножить значение мощности в киловаттах на коэффициент 1,36.

Покупатели не потеряют ровным счетом ничего, если производители откажутся использовать «л.с» в качестве показателя мощностных характеристики автомобилей. Обозначить крутящий момент и мощность в кВт вполне достаточно. Но традиция настолько глубоко запечатлелась в сознании, что тратить усилия на ее разрушения попросту нецелесообразно.

Итоги

• Мощность мотора зависит от крутящего момента;
• «л.с» рассчитаны на достижение максимальной скорости. Автомобиль с большим количеством «скакунов» под капотом сможет развить внушительную скорость, но это займет очень много времени;
• от тягового усилия зависит насколько быстро двигатель сможет развить свою максимальную мощность;
• большое количество «ньютон-метров» позволяет более выгодно использовать потенциал двигателя. Такие моторы легче переносят нагрузки;
• чем шире «полка» момента, тем эластичней двигатель и приятней в управлении автомобиль;
• ввиду особенностей дизельных ДВС (большая степень сжатия, медленное горение смеси), а также применения современных систем дополнительного нагнетания воздуха, дизельные двигатели имеют больший крутящий момент с самих низких оборотов.

Выражаясь простым языком, «ньютон-метры» – это сила вашего автомобиля, а киловатты – выносливость.

autolirika.ru

Вращающий момент электродвигателя — Знаешь как

В двигателях постоянного тока вращающий момент определяется выражением М ≡ ФI_я, т.е. он пропорционален потоку и току якоря. В асинхронном двигателе момент создается вращающимся потоком Ф и током ротора I₂. Он может быть выражен

М ≡ ФI₂ cos Ψ₂.

Следовательно, момент пропорционален потоку и активной слагающей тока ротора I₂ cos Ψ₂, так как только активная слагающая тока определяет мощность, а значит и момент.

На рис. 10-20 представлена схема включения короткозамкнутого двигателя. Если пустить двигатель, включив рубильник 1, то в первый момент пуска, когда п₂ = 0, a s = 1, наведенная в роторе 2 э. д. с. Е₂ и пусковой ток I_2п максимальны. Однако, пусковой момент М_п не будет максимальным, а в 2—2,5 раза меньше максимального. Векторная диаграмма для цепи ротора (рис. 10-21), построенная подобно изображенной на рис. 9-9, показывает причину этого.

Рис 10-20. Схема включения короткозамкнутого асинхронного двигателя.

Обычно в роторе х₂ во много раз больше r₂ и угол Ψ₂, на который ток I_2п отстает от э. д. с. Е₂ велик. Поэтому активная слагающая тока I_2п cos Ψ₂, а значит и пусковой момент М_п малы. В современных асинхронных двигателях М_п/М_п = 1 — 1,5, хотя I_2п/ I_н≈ 4,5—6,5.

Это же явление по другому объясняется на рис. 10-19 и 10-22.

Рис. 10-21. Векторная диаграмма в цепи ротора. 

При описании принципа работы двигателя (рис. 10-19) было предположено, что ток I₂ совпадает по фазе с э. д. с. Е₂, т. е. что он активный (Ψ₂ = 0). На рис. 10-22 представлен момент пуска, когда направление э. д. с. в проводах ротора соответствует обозначенному на рис. 10-19, а ток показан отстающим от э. д. с. на угол Ψ₂. Тогда шесть проводов ротора (три под полюсом N и три под полюсом S) создают усилия, действующие в направлении вращения потока, а два провода вызывают противодействующие усилия. В результате этого вращающий момент будет тем меньше, чем больше сдвиг фаз между током I₂ и э. д. с. E₂.

Рис. 10-22. Ток в роторе двигателя в момент пуска.

По мере увеличения скорости вращения ротора реактивное сопротивление обмотки ротора x₂s = x₂s уменьшается, а вместе с этим уменьшается угол Ψ₂, так как сопротивление r₂ ≈ const. Наступает такое положение (рис 10-21), когда при некотором скольжении s_м ≈ 0,1—0,15 реактивное сопротивление x₂s становится равным активному r₂, угол Ψ — 45° и э. д. с. E_2s уравновешивает два равных падения напряжения I₂r₂ и I₂x_2s.В это время активная слагающая тока I₂ cos Ψ₂ и вращающий момент М_м становятся максимальными, несмотря на некоторое уменьшение тока I₂.

Обычно М_м/М_м = 1,8—2,5 и называется способностью к перегрузкe.

При дальнейшем разгоне ротора x_2s становится значительно меньшим, чем r₂, им можно пренебречь и считать ток ротора активным (I₂ ≈ I₂ cos Ψ₂). Так как E_2s = E₂s тоже продолжает уменьшаться, то вместе с током I₂ уменьшается и вращающий момент.

Максимальная скоростьn вращения будет при холостом ходе двигателя и тогда n₂ ≈ n₁ , a s ≈ 0. Зависимость вращающего момента от скольжения М = f (s) представлена на рис. 10-23.

Рис. 10-23. Зависимость вращающего момента двигателя от скольжения.

Нормальная работа двигателя возможна только на участке кривой при скольжениях s от нуля до s_м, так как в этом случае при увеличении тормозного момента и значит s вращающий момент возрастает. На участке от s = s_м до s = 1 работа двигателя неустойчива. Номинальный момент М_н соответствует обычно номинальному скольжению s_н = 1—6%.

Поток Ф пропорционален напряжению U₁, подводимому к трансформатору. Сказанное остается в силе и для асинхронного двигателя. Так как М ≡ ФI₂ cos Ψ₂, то можно написать, что

I₂ cos Ψ₂ ≡ E_2s ≡ Ф ≡ U₁

Отсюда можно сделать очень важный для асинхронных двигателей вывод

M ≡ U₁U₁ ≡U²₁

т. е. вращающий момент пропорционален квадрату подведенного к статору напряжения. Таким образом, падение напряжения в сети, например до 0,9 U_1н, вызовет уменьшение момента до 0,9 • 0,9 М_н = 0,81 М_ни нагруженный двигатель может остановиться. Указанным обстоятельством и объясняется, частично, нормирование падения напряжения в распределительных сетях, питающих асинхронные двигатели.

В практике потребителя часто интересует механическая характеристика двигателя

п₂ = f (М) при U₁ = const и f₁ = const. Для удобства пользования по осям откладывают (n₂/n₁)100% и (М/М_н)100%.

Рис. 10-24. Механическая характеристика двигателя.

Эта характеристика получается простым перестроением рис, 10-23 и показана на рис. 10-24, где рабочая часть обозначена сплошной линией. Кривая 1 для двигателей нормального исполнения показывает, что асинхронный двигатель обладает жесткой характеристикой скорости, подобно двигателю постоянного тока параллельного возбуждения. Асинхронный двигатель с фазным ротором для регулирования скорости вращения, например для крановых и подъемных устройств, имеет более мягкую характеристику (кривая 2).

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Трехфазный ток I₁протекая в трехфазной обмотке статора, создает н. F₁, вращающуюся со скоростью п₁= (f₁•60)/p (рис. 10-4, 10-5). Трехфазный ток ротора I₂ создает в трехфазной обмотке ротора н. с. F₂вращающуюся вокруг ротора со скоростью п₃ = (f₁•60)/p . Сам ротор вращается в сто-

рону н. с. со скоростью n₂. Тогда скорость вращения н. с F₂ относительно статора равна:

п₂ + п₃ = п₂ +(f₂ • 60)/p = n2 + (f₁s • 60)/p = n₂ + n₁s = n₂ + n₁((n₁ — n₂)/n₁) = n₁

Таким образом, обе н. с. F₁ и F₂ вращаются с одной скоростью n₁, друг относительно друга неподвижны и создают сообща вращающийся магнитный поток Ф. Следовательно, все приведенное на рис. 9-8 и 9-9 справедливо и для асинхронного двигателя.

Следует отметить, что благодаря воздушному зазору между ротором и статором ток холостого хода (рис. 9-7) двигателя очень велик (20—40)% I_1Н. Поэтому для улучшения cos φ₁ сети двигатель необходимо нагружать полностью.

 

Статья на тему Вращающий момент электродвигателя

znaesh-kak.com

Выбор электродвигателя

Электродвигатель главная движущая сила электропривода. О том, какой электродвигатель выбрать для прямоходных механизмов рассказывается в этой статье

Вид электромеханизма	Тип двигателя в комплектации
ATL 10, BSA 10	АС 1-фазный, АС 3-х фазный, DS 24/12 B с тормозом и без
ATL 20-25-30-40 BSA 20-25-30-40	АС 1-фазный, АС 3-х фазный, DS 24/12 B с тормозом и без
ATL 50-63-80 BSA 50-63-80	АС 3-х фазный с тормозом и без
UAL 0 UBA 0	DS 24 B 12 B с тормозом и без
UAL 1-2-3-4 UBA 1-2-3-4	АС 1-фазный, АС 3-х фазный, DS 24/12 B с тормозом и без

Основные технических характеристики

Перед выбором электродвигателя важно понимать следующие физические характеристики:

Номинальная мощность — механическая мощность, измеряемая на валу, выражается в единицах измерения Ватт или КилоВатт. Однако в некоторой продукции мощность исчисляют лошадинными силами. 
Номинальное напряжение — напряжение, которое должно подаваться на клеммы электродвигателя, в соответсвии со спецификациями.

Статический крутящий момент (пусковой крутящий момент) — минимальный крутящий момент, который двигатель может обеспечить, с ротором при холостом ходе и при номинальной подаче напряжения частоты.

Промежуточный крутящий момент — минимальное значение крутящего момента, который развивается от питания двигателя с номинальным напряжением и частотой, от 0 об/мин до скорости, соответствующей максимальному крутящему моменту.

Максимальный крутящий момент — максимальный момент, который двигатель может развить во время эксплуатации с номинальной подачей напряжения и частоты.

Номинальный крутящий момент — крутящий момент соответствует номинальной мощности и номинальному количеству оборотов.

Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:

Pn — номинальная мощность, кВт

n- номинальное количество оборотов, об/мин

Синхронная частота вращения, вычисляется по след. формуле:

f — подача частоты, Гц
р — количество пар полюсов

Диаграмма крутящих моментов

Условия эксплуатации

Влажность — электрооборудование должно эксплуатироваться при относительной влажности от 30% до 90% (без конденсации)

Необходимо исключить негативные последствия от случайного конденсата с помощью защищенного корпуса электрооборудования или, если необходимо, посредством дополнительных мер (например, встроенного нагревательного оборудования или системы кондицинирования, дренажных отверстий).

Высота и температура указаные в каталоге мощности предназначены для регулярного использования на высоте ниже 1000 м. над уровнем моря и при комнатной температуре от +5 оС до +40оС для двигателей с номинальной мощностью ниже 0,6 кВт, или при температуре от -15 оС до 40 оС для двигателей с номинальной мощностью, равной или превышающей 0,6 кВт. При других условиях эксплуатации (большей высоте и или температуре) значения изменяются в соответсвии с коэффициентом, указанным на графике.

Двигатели трехфазные или однофазные имеют направление движения по часовой стрелке. Против часовой — по запросу.

Напряжение — Частота: максимальное изменение подачи напряжения +/-10%. С этим допуском двигатели подают номинальную мощность. При долгосрочной эксплуатации с данными ограничениями возможно повышение температуры на 10 градусов С. Стандартная обмотка рассчитана на напряжение 230/400В и частоту 50 Гц. По запросу возможны другие значения напряжения частоты.
Частота вращения — крутящий момент: за исключением исполнения с четырьмя полюсами, двигатели имеют стандартное исполнение. Не рекомендуется использовать крутящие моменты выше номинального.

Обмотка статора выполняется из эмалированного медного провода (класс Н, 200 градусов), с измененными полиамидоэфирами полиамидами.
Класс изоляции F имеет пропитку полимерами, что обеспечивает высокую степень защиты от электростатического напряжения и механических нагрузок. Обмотка плотная, без воздушных мешков и с высокой степенью теплопередачи. Другие материалы из которых делается массовое производство обмоток имеют класс изоляции В, но по запросу мы ставим класс Н.

Двигатели тропического и морского исполнения: высокая степень защиты, которая используется для моторов, эксплуатирующихся в условиях тропического климата с высокой степенью влажности и неблагоприятных условиях эксплуатации обмотка покрывается слоем высококачественого глицерофталика, который имеет превосходные защитные характеристики.

Марка	Фото	Тип	Напряжение и частота	Диапазон габаритов и мощностей	Примечания
М		Асинхронные трехфазные электродвигатели общепромышленного исполенения	В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В Об/мин.: 3000/1500/1000/750	Габарит, мм: 50-160 Мощность, кВт: 0,02-18,7	Размеры 71-160 адаптированы для использования с регулятором частоты. Вентилятор на валу, класс защиты IP 55F
DP		Асинхронные трехфазные многоскоростные электродвигатели	В/Гц: 400/50 +/- 10%В Об./мин.: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750, 3000/1000, 3000/750, 1000/750, 3000/750	Габарит, мм: 63-160 Мощность, кВт: 0,06-18,7	Вентилятор на валу электродвигателя, класс защиты IP55F
MQ		Асинхронные трехфазные электродвигатели с квадратным кожухом	В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В Об./мин.:1500	Габарит, мм: 63-90 Мощность, кВт: 0,18-1,5	Размеры 80-90 адаптированны для использования с регулятором частоты. Вентилятор на валу, класс защиты IP55F
MM		Асинхронные однофазные электродвигатели с встроенным конденсатором	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 50-100 Мощность, кВт: 0,045 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором.
MDC MDV		Асинхронные однофазные электродвигатели с центробежным выключателем с реле выключения подачи напряжения	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об./мин.:3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-100 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Принудительная вентиляция. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором. Центробежный выключатель. Встроенное реле подачи/отключения напряжения
MDE		Асинхронные однофазные электродвигатели с встроенным электронным реле	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-100 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором.  Снабжены электронным пусковым реле.
МА		Асинхронные трехфазные электродвигатели с тормозом	В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В Об/мин.: 3000/1500/1000/750	Габарит, мм: 55-160 Мощность, кВт: 0,02 — 18,7	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MADP		Асинхронные трехфазные многоскоростные электродвигатели с тормозом	В/Гц: 400/50 +/- 10%В Об./мин.: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750, 3000/1000, 3000/750, 1000/750, 3000/500	Габарит, мм: 63-160 Мощность, кВт: 0,06 — 18,7	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MMA		Асинхронные однофазные электродвигатели с тормозом	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 50-100 Мощность, кВт: 0,09 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MADV MADC		Асинхронные однофазные электродвигатели с центробежным выключателем с реле выключения подачи напряжения с тормозом	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-100 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MADE		Ассинхронные однофазные электродвигатели с встроенным электронным реле с тормозом	В/Гц: 230/50 +/- 5%В Об/мин.: 3000/1500/1000	Габарит, мм: 63-122 Мощность, кВт: 0,187 — 2,2	Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
MV		Электродвигатели с векторным управлением (Серводвигатели)	Однофазная сеть: В/Гц: 230/50-60 +/-10% В Трехфазная сеть: В/Гц: 400/50-60 +/-10% В Об/мин.: 3000	Габарит, мм: 63 — 160 Момент, Н*м: 2,6 — 42	Сохранение момента при частоте вращения от 0 до максимальной. Высокая точность позиционирования. Программирование через пульт или компьютер
MVC MVS		Электродвигатели с встроенными энкодерами	Однофазная сеть: В/Гц: 230/50-60 +/-10% В Трехфазная сеть: В/Гц: 400/50-60 +/-10% В Об/мин.: 3000	Габарит, мм: 63 — 160 Момент, Н*м: 2,6 — 160	Сохранение момента при частоте вращения  от 0 до максимальной. Высокая точность позиционирования. Принудительная вентиляция
MII		Электродвигатели с встроенными регуляторами частоты вращения	Однофазная сеть: В/Гц: 230/50-60 +/- 10% В Трехфазная сеть: В/Гц: 400/50-60 +/-10% В Количество полюсов: 2/4/6	Габарит, мм: 71 — 112 Момент, кВт: 0,12 — 4	Недорогой вариант электродвигателя с частотным управлением. Принудительная вентиляция Встроенный тормоз, устройство тепловой защиты. Дистанционное управление.

 

 

 

Просмотров: 13891 | Дата публикации: Четверг, 13 июня 2013 05:41 |

www.servomh.ru