Какие виды двигателей внутреннего сгорания существуют?

Современный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловой вид двигателя, который преобразует энергию взрыва топливной смеси в механическую силу. Взрыв происходит внутри камеры сгорания, что приводит в действие поршневую группу. Так как наибольшее распространение получили поршневые и комбинированные виды двигателей, далее пойдет речь именно о них.

Виды двигателей автомобилей по типу топлива

Конструкторами разработано большое количество автомобильных двигателей в зависимости от типа смеси, количества тактов, а также физического расположения цилиндров.

Как различаются двигатели внутреннего сгорания по типу питания:

• Бензиновые
• Дизельные
• Гибридные

Бензиновый двигатель — самый популярный вид двигателя среди автомобилей. Это обусловлено простой конструкцией, доступностью и дешевизной деталей на замен. Автомобили с данным видом двигателя чаще остальных встречаются на ДОПах.

Подача смеси для бензинового двигателя:

Существует 2 вида доставки топлива в бензиновый мотор. Первый — карбюратор. Смесь из бензина и воздуха готовится в карбюраторе в определенных (зависит от режима) пропорциях и подаётся во впускной коллектор. Данный вид подачи топлива являлся самым популярным на протяжении многих лет из-за простоты конструкции и возможности ремонта «на месте».

Преимущества карбюраторного ДВС:

• Низкая цена ремонта
• Прост в конструкции
• Дешевизна обслуживания

Но также следует упомянуть что карбюраторная система подачи считается устаревшей ввиду ее не экономичности, трудности обслуживания и настройке.

Недостатки карбюраторного двигателя:

• Сложность настройки
• Чувствителен к температурным перепадам
• Низкая экологичность
• Нестабилен

Большинство видов двигателей с карбюратором не соответствуют Евро-3 и выше.

Инжекторная система питания

На смену карбюратору пришла инжекторная система впрыска. Она в свою очередь делится на моновпрыск и распределённый впрыск горючей смеси. На большинстве двигателей внутреннего сгорания используется именно распределённый впрыск. Бензин из бака через магистраль попадает в топливную рампу, далее через форсунки во впускной коллектор, который отдельно ведёт к каждому цилиндру. Таким образом на каждую секцию отведена отдельная форсунка.

Стоит упомянуть, что существуют конструкции, когда форсунка подаёт топливо прямиком в камеру сгорания. Такой вид двигателя внутреннего сгорания является гораздо более точным в плане дозирования смеси, при котором достигается максимальный кпд бензинового ДВС.

Преимущества инжекторного двигателя:

• Высокая стабильность
• Количество вредных выбросов уменьшается до 70%
• Экономичность
• Более мощный
• Не чувствителен к перепадам температур

Инжекторная система впрыска имеет большое количество плюсов для автолюбителей из больших городов, где имеются профессиональные СТО или официальные дилеры, которые смогут провести правильную диагностику и ремонт. Однако за пределами города, если у вас возникнут проблемы с инжектором, скорее всего вы ничего не сможете сделать, в отличие от карбюратора.

Недостатки инжекторного двигателя:

• Трудный ремонт и диагностика
• Качество бензина должно быть не менее А-92
• Очень высокая стоимость замены узлов
• Дефицит квалифицированных специалистов по ремонту

Принцип работы дизельного двигателя

Главным отличием дизельного вида мотора от бензинового является способ образования зажигательной смеси. В большинстве бензиновых ДВС, смесь попадает через впускной коллектор, тогда как в дизеле смесь всегда подаётся непосредственно в камеру сгорания.

Воспламенение тоже происходит по другому сценарию. В дизельном двигателе внутреннего сгорания, цилиндр сначала втягивает воздух, после поршень путём резкого сжатия доводит температуру воздуха до 700-850 градусов во время сжатия, далее под высоким давлением подаётся дизель и происходит воспламенение. Температура достигает 2400 градусов. Качество смеси сильно зависит от скорости впрыска. Если скорость впрыска малая, бензин может не полностью испаряться. Система зажигания на дизельных ДВС отсутствует.

Из минусов дизельного двигателя можно выделить:

• Повышенная вибронагруженность
• Трудность холодного пуска
• Сложность обслуживания
• Повышенный вес

Самым важным отличием дизельного мотора от бензинового является система подачи топлива. ТНВД (топливный насос высокого давления) работает по следующему принципу: дизель из бака нагнетается в требуемые порции, далее по индивидуальным магистралям поступает через форсунки и подаётся в каждую камеру отдельно.

ТНВД делится на:
— Распределительные
— Многоплунжерные рядные (редко используются на современных авто)

Ремонт и диагностика дизельных двигателей с ТНВД требует наличия инструкций и специнструментов. С другой стороны, некоторые специалисты утверждают что автомобили концерна VAG (Audi, Skoda, Porsche) легки при настройке.

Роторный двигатель

Принцип работы роторного вида двигателя заключается в повышенных оборотах и отсутствии привычного для ДВС строения. ДВС Ванкеля (РПД) а именно так зовут изобретателя данного вида мотора, предложил расположить ротор непосредственно в цилиндре. У РПД отсутствует коленчатый вал и шатуны, что упрощает его конструкцию.
Среди преимуществ данного вида мотора — отсутствие большого количества деталей. Даже в обычном 4-х цилиндровом двигателе минимум 45 движущихся частей: клапанные пружины, масляные колпачки, поршневые кольца, поршни, коленчатый вал, шатуны, т.д.
Роторный двигатель отличается малыми габаритами, и большими мощностями — 1.3 мотор выдаёт 190-240 л.с.

Из недостатков стоит выделить следующие пункты:

• Ограничение в ресурсе (порядка 65-85 тыс.км.)
• Потребление большого количества бензина
• Стоимость производства и ремонта
• Экологичность

Гибридный двигатель

Как работает гибридный вид двигателя? Стоит начать с того, что автомобиль с гибридным мотором набирает всё большую популярность ввиду своей экологичности. Все автомобильные концерны имеют в своей линейке хотя бы одну модель с гибридным видом двигателя.
Принцип работы гибридного мотора заключается во взаимодействии двух видов двигателей — бензинового и электрического.

Всё работает под управление ЭБУ, который решает когда и какой двигатель использовать именно сейчас. К примеру для города обычно используется электрический, сводя к нулю нужду заправляться. Однако на трассе, за городом, обычно система переключается на топливный двигатель. Это обусловлено быстрой разрядкой аккумуляторной батареи. Стоит также упомянуть что во время езды на бензине электрический мотор заряжается. При повышенных нагрузках используются оба вида двигателей.

Гибридный двигатель: плюсы и минусы

Из плюсов можно указать:

• Высокая экономичность (примерно на 25% ниже от топливных ДВС)
• Не уступают в мощности моделям из своего класса
• Меньше шума
• Заправка происходит таким же образом как у классических автомобилей
• При езде по городу с частыми остановками экономия вырастает в разы

Учитывая географическую зависимость стоит отметить минусы для гибридного авто в условиях стран бывшего СНГ.

Из минусов можно указать:

• Очень сложная конструкция
• Очень дорогой ремонт
• Коротки срок службы аккумулятора

Гибридный мотор прекрасно подходит для больших городов где находятся специализированные СТО. В маленьких городах и посёлках смысл владения авто с гибридным двигателем сводится к минимуму.

Типы ДВС: Рядный, V образный и оппозитный двигатель. Какой лучше?

В мире существует большое количество видов моторов не только по виду горючей смеси, но и по типу расположения цилиндров. Ниже приведен перечень самых популярных типов двигателей.

Рядный двигатель

Рядные ДВС считаются классическими, так как именно такой тип был применён впервые в ДВС. Соответственно названию, цилиндры расположены в ряд, и приводят в движение 1 коленчатый вал. Также ГБЦ одна для всех камер сгорания. Количество цилиндров может колебаться от одного до десяти. На практике десятицилиндровые ДВС оказались очень сложными при производстве, поэтому наибольшее распространение получили следующие:

• Одноцилиндровые
• Двухцилиндровые
• Четырехцилиндровые
• Шестицилиндровые

К достоинствам рядных типов двигателя можно отнести простоту в обслуживании и малые габариты. Такие моторы не идеально сбалансированы, однако это не мешает им пользоваться огромной популярностью у производителей и автолюбителей.

V образный двигатель

Данный тип ДВС ничем не отличается от рядной четвёрки кроме расположения цилиндров. У V образного двигателя цилиндры находятся друг напротив друга, из-за чего конструктивно он гораздо сложнее рядного. Здесь две ГБЦ, другая конструкция ГРМ и подача бензина или дизеля. Также, очень большую роль играет угол, под которым расположены цилиндры. В истории встречаются модели как с 1 ° наклона, так и 180 ° (как у субару). Как итог, конструкторы пришли к решению что 45 ° , 60 ° , 90 ° градусов самые оптимальные.

Одним из главных достоинств v двигателя является его компактность.

Из минусов можно выделить:

• Сложность конструкции
• Повышенная вибронагруженность на 2-х и 4-х цилиндровых ДВС
• Более дорогой ремонт по сравнение с рядной «четвёркой»

V образные моторы очень востребованы в различных отраслях. Существуют концерны, которые выпускают только данный вид двигателей.

Оппозитный двигатель

По факту, оппозитный ДВС принадлежит к семейству v образных имея угол между цилиндрами в 180 градусов. То есть, они расположены друг напротив друга. Таким решением конструкторы избавили оппозитный мотор от лишних вибраций, и движок стал более плавно работать.
Кроме того, благодаря такой форме, центр тяжести снижается и качественно улучшается управляемость.
Оппозитный мотор, как и v образный зачастую имеет два распредвала и вертикально расположенный ГРМ.

Виды оппозитных двигателей:
— ОРОС
— «Боксер»

ОРОС — В данной конструкции поршни попарно перемещаются по одному цилиндру, двигаясь друг навстречу другу.

«Боксер» — Поршни располагаются друг перед другом, словно боксёры в бою. Когда один поршень находится в ВМТ(верхняя мёртвая точка) его парный поршень находится в НМТ(нижняя мёртвая точка). При работе они словно «обмениваются ударами» из-за чего и получили название.

Из плюсов оппозитного ДВС можно выделить следующее:

• Отсутствие вибрации
• Низкий центр тяжести
• Малые габариты
• Большой ресурс (300-500 тыс. км до первого капитального ремонта)

Минусы оппозитного двигателя:

• Высокая стоимость обслуживания
• Дефицит СТО, где есть специалисты по оппозитным моторам
• Сложность обслуживания
• Дороговизна запчастей

Двухтактный и четырёхтактный двигатель

В чём разница между этими двумя видами?

Двухтактные моторы почти не используются на автомобилях в силу своих особенностей. Они гораздо легче и проще в своей конструкции из-за отсутствия газораспределительного механизма. Тяга равномернее, литровая мощность выше, а вес меньше.
Из минусов можно выделить крайнюю неэкологичность, большее потребление бензина и масла.

В карбюраторном 2-тактнике ещё и придётся готовить смесь из масла и бензина или заказывать специальное масло для двухтактных двигателей.
Использование двухтактного ДВС идеально подходит для негабаритных устройств. К примеру газонокосилки, пилы, снегоуборочные машины. В общем там, где нужны более равномерные обороты.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Название ДВС происходит из количества тактов рабочего цикла.
Данный тип используется в большинстве автомобилей из-за своей простоты и лёгкости в обслуживании. Отличаются высокой экологичностью, равномерной работой, при которой не нужно переживать из-за «жора» масла как на двухтактниках.

Пошагово четыре такта делятся на следующие шаги:

1) Камера сгорания заполняется смесью.
Движение поршня в НМТ при котором открывается клапан впуска. Из инжектора или карбюратора топливо всасывается в камеру сгорания. Когда поршень опускается до нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается.

2) Сжатие смеси.
Поршень возвращается в верхнюю точку, происходит такт сжатия. Доходя до ВМТ следует взрыв

3) Воспламенение топливной смеси.
Энергия взрыва толкает поршень вниз, происходит механическая работа

4) Расширение газа и очищение цилиндра.
Коленвал возвращает поршень снова вверх, открывается выпускной клапан и сгоревшие газы поступают в выпускной коллектор. Далее снова следует первый такт.

Денис — специалист в сфере автомобилей. Он имеет 5-летний опыт работы на СТО и пишет про новости в мире автомобилей. Теперь он делится своими знаниями с людьми, рассказывает про устройство и ремонт современных авто.

Двигатель внутреннего сгорания: устройство, принцип работы, виды

Попыток создать силовой агрегат, который смог бы заменить установку, работающую за счет пара, в те времена предпринималось много. До сих пор учёные спорят о том, кто изобрёл двигатель внутреннего сгорания. Вариантов несколько, поскольку базовая точка зрения вынашивалась в головах учёных того времени.

В седьмом году девятнадцатого века механик из Франции Франсуа Исаак де Риваз сконструировал первый двигатель с применением поршней. Установка приводилась в действие за счет сжигания водорода, элементы поршневой группы и поджигание топлива свечой использовались при дальнейшей работе над мотором.

Франсуа Исаак де Риваз (1752 – 1828 года жизни):

Считается, что первый двигатель внутреннего сгорания изобрёл в шестидесятом году девятнадцатого века изобретатель французского происхождения Этьен Ленуар. Этот двухтактный газовый агрегат вырабатывал одиннадцать лошадей. Камера объёмного вытеснения в единственном экземпляре размещалась горизонтально, работала благодаря окислению кислорода и светильного газа, заряд поджигался за счёт электрического разряда. Главная особенность заключалась в применении механизма кривошипов и шатунов. Коэффициент полезного действия составлял 4,65%.

Этьен Ленуар (1822 – 1900 года) и его газовый двигатель, 1860 год:

Позже, в 1863 году изобретатель немецкого происхождения Николай Аугуст Отто, изучив двигатель Ленуара, разрабатывает и создаёт атмосферный агрегат на два такта с внутренним сгоранием жидкого горючего. Цилиндр агрегата располагался вертикально, зажигание происходило открытым способом, а полезное действие составляло 15%. В семьдесят шестом году девятнадцатого века Отто построил четырёхтактный двигатель на газу.

Николай Аугуст Отто (1832 – 1891 года) и его четырёхтактный двигатель, 1876 год:

Двигатель, работающий на горючей смеси лёгких углеводородов нефти со смесеобразованием при помощи карбюратора создан в 1885 году. Авторы, конструкторы немецкого происхождения, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. Двигатель установлен в том же году на первом двухколёсном транспортном средстве, а годом позже, на первом агрегате с четырьмя колёсами.

Рудольф Дизель (1858 – 1913 года жизни):

Событием в автомобилестроении стала работа конструктора из Германии Рудольфа Дизеля. Поставив цель увеличить коэффициент полезного действия разработанных на тот момент двигателей, в девяносто седьмом году девятнадцатого века создатель придумал использовать сжатие для воспламенения рабочей смеси. Агрегаты, использующие аналогичный способ воспламенения ездят по улицам городов и сегодня.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Отличительная черта

Что бы понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, разберёмся с главной особенностью агрегатов, которая делает их не такими, как остальные моторы. Дело в поджоге смеси горючего и воздуха. Что бы сделать процесс контролируемым, а выработанную энергию направить в правильное русло, сжигаемую субстанцию помещают внутрь камеры объёмного вытеснения, где происходит окисление. Окисление выделяет жар и отработку. Расширяясь в объёме, субстанция напирает на поршень. Через эту деталь и компоненты мощность температурного наращивания реорганизуется в работу силы.

Исполнение

Устройство двигателя автомобиля, в состав конструкции которого входят поршни, одинаково. Корпус силовой установки основа, в которой размещаются, крепятся и функционируют узлы, системы и механизмы агрегата.

Компоненты, или из чего состоит двигатель машины:

• Остов двигателя. Место размещения камер объёмного вытеснения агрегата, играющих роль направляющих поршня;

Кривошипы и шатуны, передаточное и преобразующее звено между поршнем и коленчатым валом;
Поршни, кривошипы, шатуны, коленчатый вал:

• Механизм распределения газов, отвечает за наполнение и очистку камер объёмного вытеснения, действия выполняются клапанами;

Механизм распределения газов:

Транспортировка горючего, вовремя доставляет нужную порцию топлива соответствующей консистенции;
Механизм подачи топлива:

• Поджог горючего, зажигает заряд в установленный промежуток времени;

• Ликвидация отработки, выводит сгоревшие продукты в окружающую среду.

Система выпуска отработанных газов:

Циклический процесс работы двигателя повторяет действия агрегата по «кругу». Частота повторения высокая, за счет чего вал вращается непрерывно и как следствие, автомобиль работает.

Виды двигателей

• Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
• Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
• В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
• Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
• Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
• Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Главная классификация ДВС

Все существующие ДВС разделены на 3 вида:

• поршневые;
• роторные;
• газотурбинные.

В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.

В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.

Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.

Газотурбинный двигатель

При воспламенении топлива образуются газы, которые при нагреве расширяются. Этот факт всем известен из школьного курса физики. Указанный принцип положен в основу газотурбинной установки. Топливная смесь сгорает, и нагретый газ моментально расширяется, заставляя лопасти турбины вращаться. Чем больше температура газа, тем быстрее он увеличивается в объёмах. Эта зависимость определяет коэффициент полезного действия этого вида ДВС: чем выше температура газов, тем больше КПД.

Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.

Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.

Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя

Роторный ДВС

В моторах этого вида реализован принцип вращения вала от кругового движения ротора. Ротором является треугольный поршень, который вращается в овальной камере – статоре. Ротор закреплён на валу с эксцентриситетом. При таком расположении во время вращения ротора в цилиндре создаются полости для тактов зажигания, сгорания и выпуска. За один оборот ротора происходит 3 такта работы.

Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.

В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.

На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.

Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых. Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.

Видео: Принцип работы роторного двигателя

Поршневой двигатель

Это – самый распространённый тип двигателя. Рассмотрим его принципиальную схему работы.

В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение. Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.

Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.

Видео: Принцип работы дизельного двигателя

Системы двигателя

Надёжная и долговременная работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без питания, смазки, охлаждения. Кроме того, нужно обеспечить первый запуск коленвала и каждый раз воспламенять рабочую смесь в цилиндрах. Для этих целей разработаны следующие системы двигателя:

• смазки;
• охлаждения;
• питания;
• запуска;
• зажигания;
• впрыска;
• управления.

Если раньше системы были механические, сейчас в них появляется больше электроники. Электронное управление делает работу мотора высокоэффективной, экономичной и надёжной. Системы становятся компактными, но требуют качественного и регулярного обслуживания.

ГРМ — газораспределительный механизм

Устройство двигателя внутреннего сгорания включает в себя ГРМ. Его функция — вовремя подать в определённые цилиндры рабочую смесь, а также выпустить из этих цилиндров продукты горения. Работу механизма определяют последовательность работы цилиндров и фазы газораспределения.

Для функционирования ГРМ необходимы минимум 1 впускной и 1 выпускной клапан на каждый цилиндр. Диаметр тарелки впускного клапана обычно больше, чем у выпускного, что позволяет улучшить наполняемость цилиндра и увеличить рабочие показатели ДВС. Открытие и закрытие клапанов регулирует кулачковый распределительный вал. Сам вал приводится цепью или ремнём от коленвала.

Конструктивно привод клапанов делится на 4 вида:

• OHV — распредвал расположен в блоке цилиндров, а управление клапанами происходит через дополнительные толкатели и штанги;
• ОНС — распредвал размещён в головке блока, привод клапанов осуществляется за счёт рычажных толкателей;
• DОНС — схема расположения с двумя распредвалами в головке блока. В этом случае один вал используется для впускных, а другой для выпускных клапанов.

Похожая статья Технические характеристики двигателя ЗМЗ 511

Фазы газораспределения — это моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленвала. Правильно подобранные фазы обеспечивают лучшее наполнение и очистку цилиндров. Если в устройство двигателя включить механизм управления фазами VVT, это позволит получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленвала и экономить ресурсы на малых оборотах.

Система смазки

Смазка двигателя автомобиля защищает детали от трения, коррозии, охлаждает конструкцию и смывает грязь. В ДВС часто используются комбинированные системы, в которых моторное масло подаётся под давлением и разбрызгиванием.

В типичной смазочной системе масло заливают через маслозаливную горловину в поддон картера до определённого уровня. При работе двигателя маслонасос высасывает из поддона смазку через маслозаборник. Затем масло фильтруется от примесей и переходит в главную магистраль.

Магистраль представляет собой ответвления каналов, по которым масло поступает к коренным подшипникам коленвала, опорам распредвала, поршневой группе и другим деталям. Из зазоров подшипников смазка вытекает и разбрызгивается движущимися элементами в виде капель и масляного тумана. Под действием силы тяжести масло стекает в поддон, смазывая при этом привод ГРМ.

В высокофорсированных ДВС спорткаров, в тракторах и спецавтомобилях применяется система смазки с сухим картером. Масло постоянно выкачивается дополнительным маслонасосом в масляный бак, из которого подаётся под давлением в систему смазки двигателя. Такое решение помогает предотвратить перемещение масла при резких манёврах, когда маслозаборник окажется выше уровня масла.

Система смазки выполняет функцию вентиляции картера от газов, которые прорываются из цилиндра через поршневые кольца. Соединяясь с парами воды, газы образуют агрессивные кислоты и могут вызвать коррозию. Самым простым способом вентиляции картерных газов является выведение их в атмосферу. Однако, высокие нормы экологии привели к появлению закрытых принудительных систем вентиляции, в которых газы направляются в камеры сгорания через впускной тракт.

Система охлаждения

Температура в камере сгорания в момент воспламенения доходит до 2500℃. Перегрев цилиндров, поршней, головки блока и других деталей приводит к потере мощности, тепловому расширению, выгоранию масла, обгоранию клапанов и заклиниванию двигателя. Для охлаждения конструкции разработана система, которая принудительно отводит тепло потоком воздуха или жидкости.

Воздушная система охлаждения ДВС применяется на мопедах, мотоциклах и газонокосилках. Жидкостная система более сложная и шумная, но обеспечивает равномерный и эффективный отвод тепла. В качестве теплоносителя используются антифризы — жидкости с низкой температурой замерзания.

Для отвода тепла от блока цилиндров и головки предусмотрена рубашка охлаждения — канал для прохождения жидкости. Рубашка соединяется патрубками с радиатором, который забирает тепло от жидкости и выбрасывает его в воздух. За радиатором располагают вентилятор, который увеличивает скорость прохождения воздуха. Вентилятор приводится от ременной передачи коленвала или электропривода. Часто вентилятор оснащают вязкостной или гидравлической муфтой.

Во время работы двигателя охлаждающая жидкость циркулирует от насоса, который приводится от коленвала или электродвигателя. Чтобы система обеспечивала оптимальный температурный режим, в контур охлаждения встраивают термостат с управляемым теплочувствительным элементом. Термостат может быть соединён с электронным блоком управления.

Система подачи топлива

Система подачи топлива в двигателях внутреннего сгорания может быть карбюраторной или инжекторной. Наиболее распространённой является инжекторная система питания с распределённым впрыском. Она состоит из следующих подсистем:

• подачи и очистки топлива;
• подачи и очистки воздуха;
• улавливания и сжигания паров бензина;
• выпуска и дожигания отработанных газов;
• электронной части с набором датчиков.

Во время включения ДВС запускается электробензонасос, который закачивает топливо из бака. Бензин проходит через топливный фильтр к рампе с форсунками. На корпусе форсунки находятся электрические контакты, которые регулируют количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

За количеств воздуха, поступающего в цилиндры ДВС, отвечает дроссельная заслонка. Она работает от механического троска или электропривода. Регулировку оборотов на холостом ходу осуществляет шаговый электродвигатель или непосредственно компьютер. Для корректной работы системы впрыска электронный блок получает информацию с датчиков массового расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, положения и частоты вращения коленвала и др.

Помимо распределённого впрыска существуют системы непосредственного впрыска. Однако, они более сложные и дорогие. Специалистам компании Mitsubishi удалось разработать сбалансированную систему, которая улучшила топливную экономичность и повысила мощность мотора. Это объясняется возможностью двигателя работать на обеднённых смесях и повышением степени сжатия до с 10 до 12,5.

Впервые система непосредственного впрыска появилась в моторах 1,8 GDI на Mitsubishi Galant в 1996 году. Сейчас подобные двигатели внутреннего сгорания встречаются в машинах Peugeot-Citroen, Renault, Toyota.

Системы питания дизельных ДВС отличаются от бензиновых. Существуют две схемы подачи дизельного топлива: с разделённой камерой сгорания и непосредственный впрыск. Первый вариант работает мягче и тише, но распространение получил второй вариант с лучшей топливной экономичностью в 20 %.

Дизельное топливо поступает из бака в нагнетательный трубопровод, затем через подкачивающий насос в топливный фильтр. После очистки дизель попадает в топливный насос высокого давления ТНВД, который распределяет топливо по форсункам.

Альтернативой системе с ТНВД является система питания Common Rail от Bosch. Особенность системы — установка аккумуляторного узла со штуцерами для подсоединения форсунок. Топливо в узле находится постоянно под высоким давлением, что позволяет подавать в цилиндр небольшие и точно отмеренные порции.

Выхлопная система

Выхлопная система влияет на мощность ДВС, расход топлива и количество выбросов в атмосферу. Для уменьшения содержания вредных веществ в отработанных газах применяется каталитический нейтрализатор. Он состоит из восстановительного и двух окислительных катализаторов, которые превращают углеводороды в водяной пар, а окиси углерода — в углекислый газ. Нейтрализатор устанавливают максимально близко к выпускному коллектору.

Нейтрализатор работает эффективнее, если двигатель внутреннего сгорания работает на смеси из воздуха и топлива в соотношении 14,7:1. Количество воздуха в отработанных газах отслеживает датчик лямбда-зонд. Уровень вредных окисей азота снижают с помощью системы рециркуляции путём забора части газов из выпускной системы для подачи его во впуск.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Несмотря на разнообразие типов и конструкций ДВС, принцип его устройства остается практически неизменным на любой технике. Конечно, отдельные элементы конструкции могут сильно отличаться на разных двигателях, но основные узлы и компоненты очень похожи между собой.

Итак, двигатель внутреннего сгорания состоит из таких конструктивных узлов.

Блок цилиндров (БЦ) – «оболочка» ЦПГ и всего двигателя в целом, в том числе с рубашкой системы охлаждения.

Блок цилиндров

Кривошипно-шатунный механизм: 1 — цилиндр; 2 — маховик; 3 — шатунный подшипник; 4 — коленчатый вал; 5 — колено; 6 — коренной подшипник; 7 — шатун.

Газораспределительный механизм

Система питания

Система смазки двигателя: 1 – масляный насос; 2 – пробка сливного отверстия картера; 3 – маслоприемник; 4 – редукционный клапан; 5 – отверстие для смазывания распределительных шестерен; 6 – датчик сигнальной лампы аварийного давления масла; 7 – датчик указателя давления масла; 8 – кран масляного радиатора; 9 – масляный радиатор; 10 – масляный фильтр.

Система зажигания двигателя: 1 – генератор; 2 – выключатель зажигания; 3 – распределитель зажигания; 4 – кулачок прерывателя; 5 – свечи зажигания; 6 – катушка зажигания; 7 – аккумуляторная батарея.

Система охлаждения

Выхлопная система

Каждая их этих частей постепенно развивается и совершенствуется в зависимости от запросов времени. Стремление к росту мощности сменилось поиском самых надежных и долговечных решений, затем на первое место вышла экономия топлива, а сегодня – забота о природе.

Принцип работы двигателя

Во всех ДВС, какой бы конструкции они ни были, используется один и тот же принцип работы. Это преобразование энергии теплового расширения при сгорании топлива сначала в прямолинейное, а затем во вращательное движение.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Такты четырехтактного двигателя

Четырехтактные двигатели используются во всех автомобилях, крупной технике, авиации. Это так называемый классический вид ДВС, которому конструкторы уделяют всё свое внимание. Условно работу каждого цилиндра в ЦПГ можно разделить на 4 этапа (такта). Это впуск, сжатие, сгорание, выпуск. На видео, ниже, наглядно показано работу 4-тактного двигателя в 3Д анимации.

1. На такте впуска поршень в цилиндре движется вниз, от клапанов к нижней мертвой точке (НМТ). Когда он начинает опускаться, открывается впускной клапан и в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь (или только воздух, если двигатель с непосредственным впрыском). При движении поршень сам «накачивает» нужный объем воздуха в камеру сгорания, если двигатель атмосферный, или воздух поступает под напором, если установлен турбонаддув.
2. Дойдя до нижней мертвой точки поршень начинает подниматься. При этом впускной клапан закрывается, и при движении поршень сжимает воздух с распыленным в нём топливом до критического давления.
3. Как только поршень условно доходит до верхней мертвой точки и компрессия становится максимальной, срабатывает свеча зажигания и топливо вспыхивает (дизтопливо зажигается при сжатии само, без искры). Микровзрыв от вспышки толкает поршень снова вниз, к НМТ.
4. И на четвертом такте открывается выпускной клапан. Поршень снова движется вверх, выдавливая из камеры сгорания выхлопные газы в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного двигателя

По сути, полезной работы в двигателе только один такт из четырех, когда при сгорании топлива создается избыточное давление, толкающее поршень. Остальные три такта нужны как вспомогательные, которые не дают импульса к движению, но на них расходуется энергия.

При таких условиях двигатель мог бы остановиться, когда кривошипно-шатунный механизм (КШМ) приходит к энергетическому равновесию. Но чтобы этого не произошло, используется большой маховик, соединенный с системой сцепления, и противовесы на коленвале, уравновешивающие нагрузки от работы поршней.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье «как устроены бензиновые и дизельные двигатели».

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900оС.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы двухтактного двигателя

Такты двухтактного двигателя

Двухтактные двигатели используются не слишком широко. В основном это моторы скутеров и мопедов, легких моторных лодок, газонокосилок. Весь рабочий процесс такого двигателя можно разделить на два основных этапа:

1. В начале движения поршня снизу вверх (от нижней мертвой точки к верхней) в камеру сгорания поступает топливно-воздушная смесь. Поднимаясь, поршень сжимает ее до критической компрессии, и когда он находится в верхней мертвой точке, происходит поджиг.
2. Сгорая, топливо толкает поршень вниз, при этом одновременно открывается доступ к выпускному коллектору и продукты сгорания выходят из цилиндра. Как только поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), повторяется первый такт – впуск и сжатие одновременно.

Работа двухтактного двигателя

Казалось бы, двухтактный двигатель должен быть вдвое эффективней четырехтактного, ведь здесь на полезное действие приходится половина работы. Но в реальности мощность двухтактного двигателя намного ниже, чем хотелось бы, и причина этого кроется в несовершенном механизме газораспределения.

При сгорании топлива часть энергии уходит в выпускной коллектор, не выполняя никакой работы кроме нагрева. В итоге, двухтактные двигатели применяются только в маломощном транспорте и требуют особых моторных масел.

Как работает двухтактный мотор

Выше было упомянуто, что поршневые двигатели делятся как на 4-тактные, так и на 2-тактные. Принцип работы вторых немного отличается от того, что был описан ранее. Да и само устройство такого агрегата значительно проще предыдущей конструкции. В двухтактном агрегате всего два окна в цилиндре — впускное и выпускное. Второе расположено чуть выше первого, и сейчас будет объяснено, для чего это.

Поршень при начале первого такта, до этого перекрывавший впускное окно, начинает двигаться наверх, в результате чего перекрывает собой окно впуска топлива. Поршень в это же время продолжает опускаться, что приводит к сжатию рабочей смеси. Как только деталь достигает нужного положения, на свече образуется первая искра, и созданная смесь тут же поджигается, воспламеняясь. Впускное окно к этому моменту уже открывается. Оно пропускает очередную порцию топлива и воздуха, продолжая работу механизма.

Начало второго такта характеризуется сменой направления движения поршня — он начинает перемещаться вниз. На него действуют газы, стремящиеся расширить имеющееся пространство. Поршень перемещается, открывая впускное окно, и оставшиеся после сгорания смеси газы уходят, пропуская внутрь новую порцию топлива.

Какая-то часть рабочей смеси также покидает цилиндр через открытый выпускной клапан. Поэтому становится понятным, почему двухтактные двигатели требуют такого количества топлива.

Преимущества и недостатки

Преимуществом двухтактных поршневых агрегатов является достижение большой мощности при небольшом рабочем объеме, если сравнивать их с четырехтактными. Однако владелец авто будет страдать от внушительных расходов топлива, из-за чего в скором времени в его голове возникнет идея поменять агрегат.

Также плюсами двухтактных ДВС можно назвать простую конструкцию, понятную и равномерную работу, маленький вес и компактный размер. К минусам следует отнести грязный выхлоп, нехватку различных систем, а также быстрый износ деталей конструкции. Довольно часто владельцы машин с таким двигателем жалуются на перегрев агрегата и его поломку.

Современные разработки

Основной задачей, над которой бьются автопроизводители – это снижение потребление топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому они постоянно улучшают систему питания, результатом является недавнее появление инжекторных систем с непосредственным впрыском.

Ищутся альтернативные виды топлива, последней разработкой в этом направлении пока является использование в качестве топлива спиртов, а также растительных масел.

Также ученые пытаются наладить производство двигателей с совершенно иным принципом работы. Таковым, к примеру, является двигатель Ванкеля, но особых успехов пока нет.

Самые необычные конструкции двигателей

Как правило, под капоты всех нынешних автомобилей устанавливаются четырехтактные бензиновые двигатели, работающие по так называемому циклу Отто — впрыск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Это типичные тепловые ДВС с воспламенением горючей смеси через свечу, где выпускные клапаны открываются после закрытия впускных. Главный недостаток подобных моторов — низкий (до 28%) КПД.

Более трети современных автомобилей оснащаются турбодизелями с подобным кривошипно-шатунным механизмом, но с более высокой степенью сжатия и с воспламенением рабочей смеси от сжатия и высокой температуры в цилиндре. КПД дизельных моторов выше, но все равно не так уж велик — до 50%.

Эти два типа двигателей сегодня используются на подавляющем большинстве автомобилей, и о них давно все известно и сказано. Наша задача — рассказать о не столь распространенных схемах, которые либо имеют какие-то серьезные отличия по сравнению с «классическими» моторами Отто и Дизеля, либо и вовсе построены по другому принципу.

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля

Компании — NSU, Mazda, Citroen, ВАЗ
Некоторые модели автомобилей — NSU Ro 80, Mazda RX-7, ВАЗ-21059 и 21079, Citroen GS

Начать, конечно же, стоит с роторно-поршневой конструкции, которую впервые инженеры Вальтер Фройде и Феликс Ванкель представили не так уж и давно — в 1957 году. Логично, что этот мотор получил имя одного из создателей — Ванкеля. Особенность такой силовой установки — трехгранный поршень (ротор), приводимый в движение силой давления газов. Движение ротора относительно «овального» цилиндра с оригинальным профилем (статора) производится через две шестерни: одна — на внутренней поверхности ротора, вторая — жестко прикреплена к внутренней поверхности боковой крышки двигателя. Их взаимодействие обеспечивает круговые эксцентричные движения, при которых ротор своими гранями соприкасается с внутренней поверхностью камеры сгорания. Вращательное движение передается на специальный вал, а с него уже на трансмиссию. Одна механическая пара регулирует движение ротора, а вторая преобразует его во вращение эксцентрикового вала. За один полный оборот вала ротор успевает провернуться на 120°, а в каждой из трех изолированных полостей воспроизводится полный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания — впрыск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Очевидными преимуществами такого типа двигателей считают их компактность, легкость, меньшее количество деталей (нет поршней, шатунов, коленвала), упрощенную систему смазки, низкий уровень вибраций и высокую литровую мощность. Главные недостатки — плохая эффективность уплотнений зазора между ротором и стенками цилиндра, большой расход специального масла, склонность к перегреву, требовательность к свечам и высокая мощность на относительно высоких оборотах.

Первым серийным автомобилем с РПД стал немецкий NSU Ro 80 в 1967 году, но настоящую популярность роторно-поршневым двигателям принесла, конечно же, японская компания Mazda, прославившаяся не только своими легендарными моделями RX, но и единственной победой в Ле-Мане прототипа «757». Кстати, Мазда планирует вернуться к роторной теме чуть ли не в этом году. В разное время с РПД экспериментировали различные производители. Даже АвтоВАЗ в 80-х годах отметился роторными «пятерками» и «семерками», которые использовались в ГАИ или у «силовиков».

Двигатель с переменной степенью сжатия

Компании — Infiniti, Saab, AVL, FEV, MCE-5
Модель автомобиля — Infiniti QX50

Технология, которая на данный момент используется только на одном автомобиле — кроссовере Infiniti QX50, появившемся в 2019 году. Nissan шел к этому более 20 лет, и теперь наконец-то 2,0-литровый турбомотор VC-T (Variable Compression Turbocharged) умеет в автоматическом режиме регулировать степень сжатия (от 8 при максимальной отдаче до 14 при малых нагрузках) посредством регулировки длины поршней на 6 мм. Что позволяет не только почти полностью забыть о неоптимальных режимах и, как следствие, возникновении детонации, но и увеличить КПД, и сэкономить до 27% топлива по сравнению с V-образными «шестерками», по словам японских инженеров. Реализована эта хитрость следующим образом: установлено подвижное сочленение шатуна с его нижней шейкой, которое работает при помощи системы рычагов с приводом от электромотора. При этом мощность силовой установки составляет внушительные 270 л.с., а крутящий момент — 390 Нм (в России мотор дефорсирован до 249 л.с. и 380 Нм). Основными недостатками конструкции считаются ее сложность и больший (примерно на 10 кг) вес силового агрегата.

В разное время двигателями с переменной степенью сжатия баловались инженеры Ford, Mercedes-Benz, Peugeot и Volkswagen, но патента так никто и не получил. Существовали также ранние системы с дополнительным поршнем, который менял объем камеры сгорания. Проводили эксперименты и с поршнями изменяемой высоты, которые оказались очень тяжелыми. В 2000 году компания FEV Motorentechnik установила в фольксвагеновский турбомотор 1.8T систему с… подъемным коленвалом, движение которого осуществлялось при помощи эксцентриковых муфт. В том же году свое видение продемонстрировали шведы из Saab. У 5-цилиндрового 1,6-литрового турбомотора SVC (Saab Variable Compression) могла подниматься верхняя часть раздельного блока цилиндров. Приблизительно в то же время французы из МСЕ-5 Development продемонстрировали мотор с уникальными разделенными шатунами с зубчатыми коромыслами. Но ни одно из этих решений так и не нашло применения на серийных автомобилях.

Бесклапанный двигатель (Knight Sleeve Valve)

Компании — Daimler, Mercedes-Benz, Peugeot, Panhard, Willys-Knight, Mors, Avions-Voisin
Некоторые модели автомобилей — Avions-Voisin C, Willys-Knight, Daimler 22HP

Теперь мы отправимся на рубеж XIX и XX веков, когда Чарльзу Найту пришла в голову мысль создания двигателя без классических клапанов. В 1908 году он запатентовал свое детище, которое оснащалось так называемыми «золотниковыми клапанами»: это своего рода муфта, приводимая в движение специальным редукторным валом, скользящая вокруг поршня и открывающая таким образом впускные и выпускные порты в стенках цилиндра. Такая система оказалась не только рабочей, но еще и довольно тихой, долговечной, с хорошей отдачей и отсутствием проблемы «залипания» обычных тарельчатых клапанов. Помимо этих очевидных преимуществ были и другие: хорошая продувка выхлопными газами, неизменная форма камеры сгорания (следовательно, отсутствие детонации), отсутствие традиционной головки блока и идеальное размещение свечей зажигания. Основным недостатком считался повышенный расход масла.

Тем не менее подобными двигателями оснащался целый ряд моделей таких известных автомобильных марок, как Daimler, Panhard, Peugeot, Mercedes-Benz, Willys и других вплоть до 40-х годов прошлого века. Впоследствии — после значительного повышения оборотистости моторов и внедрения натриевого охлаждения для обычных тарельчатых клапанов — система практически себя изжила.

Двигатель с двумя коленвалами (Lanchester Twin-Crank Twin)

Компании — Lanchester, Ford
Некоторые модели автомобилей — Lanchester 12НР, Ford A/C/F

В 1896 году Карл Бенц запатентовал двухцилиндровый «оппозитник», через три года была основана компания Lanchester, а уже год спустя она представила свой первый автомобиль Lanchester Phaeton, оснащенный таким мотором с двумя коленчатыми валами. Именно этот двигатель считается первым серийным «Флэт-Твином» (Flat-Twin). Этот 4,0-литровый атмосферный агрегат с воздушным охлаждением выдавал «целых» 10,5 л.с. при 1250 об/мин. Один коленвал находился над другим, а у каждого поршня было по три (!) шатуна — один толстый центральный и два более легких по бокам. Толстый шел к одному валу, а тонкие — к другому. Соответственно, валы вращались в противоположных направлениях.

На заре автопрома такими моторами оснащались не только автомобили фирмы Lanchester, но и первые модели Ford — «А», «С» и «F».

Двухцилиндровый «оппозитник» в едином блоке (Panhard Flat-Twin)

Компания — Panhard
Некоторые модели автомобилей — Panhard Dyna, Panhard 24, Panhard Dyna X84

С 1945 по 1967 годы французская компания Panhard производила целый ряд моделей, оснащавшихся так называемым двигателем Flat-Twin. Рене Панар не стал пионером в области использования двухцилиндровых «оппозитников», но впервые объединил блок цилиндров и головку в алюминиевый корпус. Помимо этого уникального технического решения в моторе Flat-Twin присутствовали и другие интересные находки. Так, например, вместо клапанных пружин здесь впервые использовались торсионы, а охлаждение было двойным воздушным.

Объем таких моторов был невелик — от 0,61 до 0,85 л, а мощность составляла от 42 до 60 л.с. Тем не менее этот факт не помешал модели Х84 участвовать в гонках в Ле-Мане и даже добиваться хороших результатов в своем классе до 750 см³. Ну а купе Panhard 24 было к тому же еще и очень красивым автомобилем.

Двигатели, работающие по циклам Аткинсона и Миллера

Компании — Toyota, Lexus, Ford, Nissan
Некоторые модели автомобилей — Toyota Prius, Lexus hybrids, Ford Escape, Nissan Altima

Как мы уже говорили в начале этой статьи, большинство современных автомобильных двигателей работает по циклу Отто. Но все же существуют и другие варианты: с борьбой за повышение эффективности и увеличение КПД навсегда связаны имена инженеров Джеймса Аткинсона и Ральфа Миллера.

Что предложил Аткинсон? Во-первых, за счет усложнения кривошипно-шатунного механизма он изменил соотношение времен тактов: ходы поршня при тактах сжатия и рабочего хода стали короче, чем при тактах впуска и выпуска, за счет уникального коленвала. Впускные клапаны в цикле Аткинсона полностью закрываются на половине пути к верхней «мертвой» точке. Во-вторых, все четыре такта у Аткинсона происходят за один оборот коленвала, тогда как обычному Отто-мотору для этого требуется два. Достоинства такого типа двигателей — высокая экономичность и экологичность. Недостатки — сложность конструкции и невысокий момент на «низах». Именно поэтому подобные силовые установки используют на гибридах, где эта особенность компенсируется электротягой.

Ральф Миллер также работал со степенью сжатия, но пошел (в 1947 году) другим путем. Вместо механического уменьшения такта сжатия при неизменном такте рабочего хода он предложил сократить его за счет такта впуска, сохраняя одинаковое перемещение для всех поршней, как на двигателе Отто. Существует две вариации этого решения, но обе основаны на позднем закрытии впускных клапанов: «укороченный впуск» (когда впускные клапаны закрываются раньше окончания такта впуска) и «укороченное сжатие» (впускные клапаны закрываются позже такта впуска). Но обе они призваны уменьшить степень сжатия рабочей смеси, и, таким образом, когда топливо воспламеняется в ВМТ, оно имеет намного большую степень расширения, чем в двигателе Отто. Это позволяет лучше использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что повышает тепловую эффективность конструкции, а, как следствие, улучшает экономичность и повышает эластичность. К тому же в такте сжатия уменьшаются насосные потери, так как сжимать топливо в моторе с циклом Миллера легче. Недостатки этой схемы — уменьшение мощности (особенно на высоких оборотах) из-за худшего наполнения цилиндров.

Дизельный «оппозитник» с качающимся коленвалом (Commer Rootes TS3 Tilling-Stevens)

Компания — Rootes
Некоторые модели автомобилей — Commer Q25, C-Series, Karrier

Единственный дизельный мотор в нашем сегодняшнем обзоре, но зато какой: двухтактный «оппозитник» TS3 (не зря его прозвали «тарахтелкой» — Knocker) с уникальным качающимся коленвалом разработки фирмы Tilling-Stevens! Правда, устанавливался он с 1954 до 1968 года только на катера, автобусы и грузовики малоизвестной широкому кругу британской компании Rootes. Этот двигатель не только располагался под сиденьем водителя, но имел и еще целый ряд интересных особенностей: в каждом цилиндре было по два «встречных» поршня, которые передавали момент на единственный коленвал при помощи специального рокера и двух шатунов на каждом поршне, а также присутствовал механический компрессор с цепным приводом! У двигателя TS3 было три цилиндра, объем в 3,25 л, и выдавал он существенные по меркам того времени 105 л.с. и 366 Нм при всего 1200 об/мин. Говорят, это был очень компактный и надежный агрегат, единственным недостатком которого считали высокий уровень шума.

В конце 1960-х годов появился прототип 4-цилиндрового аналогичного агрегата, а «мул», им оснащенный, даже прошел испытания длиной почти в 2 млн километров, но дальше этого дело не пошло: в 1968 году корпорация Chrysler купила компанию Rootes, и разработки свернули.

Двухтактный двухцилиндровый «оппозитник» (Gobron Brillie Opposed Piston)

Компания — Gobron-Brillie
Некоторые модели автомобилей — Gobron-Brillie 8CV, Gobron Brillie Opposed

Возвращаемся назад, аж в XIX век, а точнее говоря, в 1898 год, когда француз Гюстав Шарль-Алексис Гоброн вместе с земляком Эженом Брийе основали автомобильную компанию Societé des Moteurs Gobron-Brillie. Спустя всего полгода появилось и их первое детище — Gobron-Brillie 8CV, в котором был использован мотор уникальной конструкции — при объеме 1,6 л и двух вертикально расположенных цилиндрах в нем было четыре поршня, которые двигались навстречу друг другу. Нижние соединялись с коленвалом привычными шатунами, а верхние (их ход был короче) — при помощи оригинальной системы тяг, коромысел и эксцентриков. При этом распредвал тут один, а весь механизм был полностью синхронизирован. Приблизительно на середине хода верхних поршней — именно в этой области происходило возгорание смеси — были установлены свечи зажигания, а также впускные и выпускные клапаны, работавшие при помощи толкателей. Возгорание топлива происходило между поршнями, примерно на середине хода верхних поршней.

Помимо столь замысловатой, но, по словам современников, вполне надежной системы с отличной плавностью работы, у автомобиля была и необычная система питания, где вместо традиционного карбюратора использовался набор плунжеров, способных подавать в камеру любой вид топлива. Говорят, Gobron-Brillie умели ездить даже на спирте или крепких алкогольных напитках вроде виски и коньяка!

Роторно-лопастный двигатель

Компания — Ё-Авто
Модель автомобиля — ё-Мобиль

Разработки роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания ведутся с 1930-х годов, но до сих пор никому так и не удалось создать достаточно надежный агрегат, хотя преимуществ у него масса: малый вес, компактность, высокая отдача (100 кВт на е-Мобиле), небольшой расход топлива и высокий КПД. Но большинство из нас, несомненно, узнали о существовании РЛД тогда, когда российский миллиардер Михаил Прохоров увлекся созданием ё-Мобиля. Конечно, очень хочется верить, что придуманный в Псковском политехническом университете агрегат в итоге найдет себе применение, но пока серийных автомобилей с подобной силовой установкой не существует, да и сам ё-Мобиль приказал долго жить. Но идея — весьма любопытная. Так что же представляет собой РЛД?

По сути, РЛД — это цилиндр с двумя соосно вращающимися роторами, на каждом из которых укреплена пара лопастей, которые делят цилиндр на четыре рабочие камеры, каждая из которых за один оборот совершает все четыре рабочих такта. Основная сложность состоит в синхронизации вращения валов роторов и снятии с них мощности, поскольку роторы не только крутятся, но еще и совершают вращательно-колебательные движения относительно цилиндра. К сожалению, эта проблема так и не позволяет до сих пор наладить серийный выпуск столь интересного агрегата. Но в теории двигатель все же перспективный, да еще и способный работать чуть ли не на всех видах топлива.

Ротативный двигатель — неподвижный коленвал, вращающиеся цилиндры и поршни (Adams-Farwell)

Компания — Adams-Farwell
Некоторые модели автомобилей — Adams-Farwell Models 5, 6, 7 и Series 6

Эта идея, что называется, «от противного»: если в обычном ДВС вращается коленвал, а блок цилиндров остается неподвижным, то в моторе, который в 1895 году изобрел инженер Фэй Оливер Фарвелл, коленвал всегда стоял на одном месте. Легенда гласит, что на конструирование 3-цилиндрового 4-тактного двигателя, в котором цилиндры вращаются на оригинальных подшипниках вокруг жестко закрепленного коленвала, Фарвелла, работающего на американскую компанию The Adams Co., подвигнул вид… обычной мельницы!

Спустя девять лет, в 1904 году, под названием Adams-Farwell Model 5 в серию пошел автомобиль с этим уникальным и довольно мощным (25 л.с.) по меркам того времени мотором. Кстати, были у него и еще весьма необычные черты: вместо карбюратора топливо попадало в камеры через специальные отверстия в них, а глушителей у двигателя не было предусмотрено (он был довольно тихим). Основным недостатком стало чрезмерное потребление масла, но, несмотря на этот факт, в 1906 году в Adams-Farwell представили Model 6 с уже 5-цилиндровым 8,0-литровым мотором. А в 1910 году моторы фирмы использовались даже на первых вертолетах конструкции Эмиля Берлинера.

Двигатель с разделенными циклами

Компании — Scuderi, Paut Motor, Bonner Motor
Некоторые модели автомобилей — не устанавливались

Как известно, в классическом ДВС все четыре такта происходят в одном цилиндре. Но, оказывается, существовали в мире — причем в недавнем прошлом — энтузиасты, которые проповедовали настоящую экзотику с разделением циклов. Например, в 2006 году американцы из Scuderi Group решили, что ответственным за такты впуска и сжатия будет так называемый «холодный» цилиндр, а за рабочий ход и выпуск — другой, «горячий». Когда в рабочем цилиндре идет расширение газов, в «холодном» компрессорном происходит такт впуска. Когда в рабочем выпуск, в холодном — сжатие. В конце такта сжатия поршни приближаются к своим ВМТ, смесь через перепускной клапан «перетекает» из «холодного» цилиндра в «горячий» и поджигается. К тому же у разных цилиндров могут быть отличные диаметры и ходы поршней, что позволяет весьма гибкую настройку. В 2009 году Scuderi представили опытный образец, но дальше дело так и не пошло: двигатель экономичен, но очень сложен конструктивно.

Экспериментировали с разделенными циклами и в хорватской фирме Paut Motor. В 2011 году они даже представили прототип, который при литраже в 7 л весил всего 135 кг, имел гораздо меньше деталей, сниженное трение и шум, чем мотор Scuderi. Но и этот проект умер.

Ну а самый сложный двигатель с разделенными циклами — это, пожалуй, мотор компании Bonner, в котором цилиндры расположены крестообразно, а коленвал совершает планетарное движение посредством системы шестерен. Газораспределение происходит за счет специальных клапанов на дне цилиндров и вращающихся золотников в блоке. Поршни при этом могут смещаться под давлением масла, обеспечивая переменную степень сжатия. Ну и наворотили! Неудивительно, что и этот двигатель вряд ли когда-то доберется до «серии».

Газотурбинный двигатель

Компании — Kenworth, Rover, Fiat, GM, Lotus, Chrysler, Ford
Некоторые модели автомобилей — Fiat Turbina, Chrysler Turbine, Rover Jet1, GM Firebird, Ford Thunderbird

Если двигателей с разделенными циклами мы так и не увидели на серийных автомобилях, то машины с газотурбинными моторами в природе существовали. С начала 50-х годов производители легковых автомобилей решили поиграть в эту игру и продолжили вплоть до конца 60-х. Недолгим был век ГТД, но зато подарил нам целую плеяду неординарных моделей: Rover Jet1, Fiat Turbina, Ford Thunderbird, Chrysler TurboFlite.

Газовая турбина — более простой и гораздо более мощный по сравнению с классическим ДВС мотор. Неудивительно, что автомобильная промышленность, которая и до 50-х годов прошлого века активно заимствовала ряд технических решений из авиационной отрасли, не осталась в стороне и решила попробовать использовать двигатели такого типа на легковых машинах. К тому же сама по себе конструкция ГТД несложна: валы с компрессорным и турбинным колесами, первое из которых подает сжатый воздух в камеру сгорания с топливом. При сжигании и расширении рабочая смесь крутит турбинное колесо, которое использует энергию для вращения компрессора и, конечно же, движения при помощи реактивной струи.

Двигатель с десмодромным приводом клапанов

Компании — Bignan, Ducati, Norton, Mercedes-Benz, BMW, Ferrari, Honda
Некоторые модели — мотоциклы: Ducati, BMW, Honda, Norton, MV Agusta; автомобили: Mercedes-Benz SLR

В обычном двигателе внутреннего сгорания клапаны открываются принудительно (специальными коромыслами), а закрываются при помощи мощных пружин. Именно скорость работы этих самых пружин и их недостаточная прочность становятся причиной так называемого разрыва кинематической связи, «зависания» клапанов и, как следствие, ограничения по оборотам двигателя. В случае с десмодромным приводом клапаны также принудительно и закрываются.

История этого ноу-хау ведется еще с начала XX века, когда в 1910 году патент на десмодромную систему газораспределения получил английский инженер по фамилии Арнотт. В то время это было особенно актуально, поскольку качество пружин зачастую не выдерживало даже совсем невысоких оборотов и нагрузок. На практике «десмодром» применили сначала на гоночном Peugeot L76 в 1912 году, а спустя еще восемь лет он появился на французском спортивном автомобиле Bignan. Первыми мотоциклами, на которых использовался десмодромный привод, стали модели английской фирмы Norton еще в 1924 году. С тех пор этот тип применялся также на автомобилях Mercedes-Benz, Ferrari, мотоциклах BMW, F.B. Mondial и Honda. Однако самым стойким приверженцем этой схемы и по сей день остается итальянская мотоциклетная компания Ducati.

Комментарии

5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов.

Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.

Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка — высокое качество наполнения цилиндров.

Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.

Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой — огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально — в режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой).

Ко всему прочему, мотор был многотопливным. То есть, мог работать на дизельном топливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси.

Плюс к этому в движке были применены еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером — точь в точь как у гоночных автомобилей.

Все ухищрения преследовали две цели — сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает автономность, третий – маневренность.

Результат вышел впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз.

Пользуются самым простым и вылизанным способом создания моторов. И кинца)

Массово и надежно и ремонтопригодно половина из того что в списке работать не будет. Плюсом экология(

Все эти моторы были в основном единичными экземплярами, в массу шли самые обычные.

Не удивлюсь, если ты только сегодня узнал про мотор инфинити с изменяемой геометрией, хотя ему уже лет 5.

"Газовая турбина — более простой и гораздо более мощный по сравнению с классическим ДВС мотор."

Классная шутка от Дома!

Так а что с газотурбинными? Почему сняли? Плюсы/минусы/подводные камни?

Пешеходов реактивной струей плющило и сжигало?))(

А где паровые двигатели?

Так а что с газотурбинными? Почему сняли? Плюсы/минусы/подводные камни?

Пешеходов реактивной струей плющило и сжигало?))(

"Газовая турбина — более простой и гораздо более мощный по сравнению с классическим ДВС мотор."

Классная шутка от Дома!

Так а что с газотурбинными? Почему сняли? Плюсы/минусы/подводные камни?

Пешеходов реактивной струей плющило и сжигало?))(

"в такте сжатия уменьшаются насосные потери, так как сжимать топливо в моторе с циклом Миллера легче."

Автор статьи, вы серьёзно полагаете, что в двигателе сжимается ТОПЛИВО ?

Так а что с газотурбинными? Почему сняли? Плюсы/минусы/подводные камни?

Пешеходов реактивной струей плющило и сжигало?))(

Внутри ЭХГ (электрохимического генератора) окисляется.

Сердцем автомобиля является гибридная установка на водородных топливных элементах под названием FC stack, модель установки — FCA110. В результате химической реакции взаимодействия водорода и кислорода вырабатывается электроэнергия. Реакция происходит без процесса горения. Максимальный КПД преобразования водорода в электрический ток составляет 83 %.

Так а что с газотурбинными? Почему сняли? Плюсы/минусы/подводные камни?

Пешеходов реактивной струей плющило и сжигало?))(

А где Honda NR 750.
V4 с овальными поршнями, каждый на 2х шатунах, 8 клапанов на цилиндр и куча других фишек?

Так а что с газотурбинными? Почему сняли? Плюсы/минусы/подводные камни?

Пешеходов реактивной струей плющило и сжигало?))(

То есть, машина стоит на месте и ждет когда гтд выйдет на рабочий диапазон, и тогда она вдруг полетит? Да вы шутник.

Вот, лучше вместо домыслов почитайте следующую статью
https://ru.wikipedia.org/wiki/.

0. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ (кратк.)

А. А. Морозов увидел бесперспективность двигателей семейства В-2 в 1947 году. Запись от 15.10.47 гласит, что начинаются работы по танку Т-64 и он должен иметь оппозитный двигатель В-64. Только такая схема могла дать скачек в развитии танков. Начинаются поиски схем и исполнителей.

После войны достоянием СССР становятся немецкая техническая документация. Она попадают А.Д. Чаромскому, как разработчику авиационных двигателей, и его заинтересовывает «чемодан» Юнкерса.

«Чемодан» Юнкерса – серия авиационных двухтактных турботюршневых двигателей Jumo 205 с противопо­ложно движущимися поршнями была создан в начале 30-х годов двадцатого века. Характеристики двигателя Jumo 205-C следующие: 6-циллиндровый, мощность 600 л.с. ход поршня 2 x 160 мм, объем 16.62 л., степень сжатия 17:1, при 2.200 об./мин.

В годы войны было выпущено около 900 двигателей, которые успешно применялись на гидросамолетах До-18, До-27, позднее и на быстроходных катерах. Вскоре после завершения ВОВ в 1949 году было решено установить такие двигатели на восточногерманские патрульные катера, которые были в строю до 60-х годов.

На базе этих разработок А. Д. Чаромским в 1947 г. в СССР был создан двухтактный авиадизель М-305 с взлетной мощностью 7360 кВт ( 10 000 л.с.) и одноцилиндровый отсек этого двигателя У-305.

В 1954 г. А.Д. Чаромский выходит с предложением о создании дизеля для среднего танка на основе У-305. Это предложение совпало с требованием главного конструктора нового танка А.А. Морозова, и А.Д. Чаромский был назначен главным конструктором завода им. В. Малышева в Харькове.

Так как танковое моторное КБ этого завода осталось в основном своем составе в Челябинске, то А.Д. Чаромскому пришлось формировать новое КБ, создавать опытную базу, налаживать опытное и серийное производство, заниматься отработкой технологии, которой не располагал завод.

Так появляется советский 4ТПД. Это был рабочий двигатель, но с одним недостатком – мощность была чуть более 400 л.с., что для танка было мало. Чаромский ставит еще один цилиндр и получает 5ТД (запись 11.02.57).

В январе 1957 г. первый опытный образец танкового дизеля 5ТД был подготовлен к стендовым испытаниям. По окончании стендовых испытаний 5ТД в том же году был передан на объектовые (ходовые) испытания в опытном танке "объект 430", а к маю 1958 г. прошел межведомственные Государственные испытания с хорошей оценкой.

И все же дизель 5ТД в серийное производство решили не передавать. Причиной вновь стало изменение требований военных к новым танкам, в очередной раз вызвавшее необходимость роста мощности. С учетом очень высоких технико-экономических показателей двигателя 5ТД и заложенные в нем резервы (что продемонстрировали и испытания) новую силовую установку мощностью порядка 700 л.с. решили создать на его основе.

Введение дополнительного цилиндра серьезно изменило динамику двигателя. Возникла неуравновешенность, которая вызывала в системе интенсивные крутильные колебания. К ее решению подключаются ведущие научные силы Ленинграда (ВНИИ-100), Москвы (НИИД) и Харькова (ХПИ). 5ТДФ был доведен до кондиции ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО, методом проб и ошибок.

Сохранив поперечное расположение мотора с двухсторонним отбором мощности и двумя планетарными бортовыми трансмиссиями, расположенными побортно по обе стороны двигателя, конструкторы сместили на освободившиеся места по бокам мотора, параллельно коробкам перемены передач, компрессор и газовую турбину, ранее в 4ТД смонтированные сверху на блоке двигателя. Новая компоновка позволила вдвое уменьшить объем МТО по сравнению с танком Т-54, причем из него были исключены такие традиционные узлы, как центральная КПП, редуктор, главный фрикцион, бортовые планетарные механизмы поворота, бортовые передачи и тормоза. Как отмечалось позднее в отчете ГБТУ, трансмиссия нового типа позволила сэкономить 750 кг массы и состояла из 150 механообработанных деталей вместо прежних 500.

Все системы обслуживания двигателя были сблокированы сверху над дизелем, образуя "второй этаж" МТО, схема которого получила наименование "двухъярусной".

По началу надежность двигателя была недостаточная, менее 150 часов (1967).

Гарантийный срок работы 5ТДФ в серийном исполнении (моторы 3-й серии) был установлен в 200 ч.

Моторы 4-й и 5-й серии имели гарантийный срок работы в 350 ч. Следующим этапом стал выпуск моторов 6-й серии, прошедших в 1971 г. ускоренную войсковую эксплуатацию с еще лучшими результатами. Их гарантийный срок работы был назначен в 400 ч, а с 1976 г. — 500 ч.

С 1971 г. наладили капитальный ремонт 5ТДФ на Харьковском танкоремонтном заводе. Гарантийный срок моторов, прошедших "капиталку", также удалось повысить со 150 ч в 1971 г. до 250 ч в 1981 г.

Системы автономного факельного подогрева и масловпрыска позволили впервые (в 1978 г.) обеспечить холодный пуск танкового дизеля при температурах до -20 градусов С (с 1984 г. до -25 градусов С). Позже (в 1985 г.) стало возможным с помощью системы ПВВ (подогреватель впускного воздуха) осуществлять холодный пуск четырехтактного дизеля (В-84-1) на танках Т-72, но только до температуры -20 градусов С, причем не более двадцати пусков в пределах гарантийного ресурса.

Самое главное 5ТДФ плавно перешел в новое качество в дизелях серии 6ТД (6ТД-1…6ТД-4) с диапазоном мощностей 1000- 1500 л.с. и превосходящих по ряду основных параметров зарубежные аналоги.

ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ
ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ

Из всех известных схем и компоновок дизелей для обеспечения наиболее плотной компоновки МТО танков, дизель типа 5ТДФ, по своим основным параметрам, уже стоит на уровне, достигнутых мировой практикой. Он имеет еще достаточные резервы по уменьшению габаритов, повышению мощности, технологическому и конструктивному упрощению, которые до сих пор еще практически не использовались.

А.А. Морозов (18.04.73).

А. А. Морозов. А. Д. А. Д. Чаромский (Бороничев)

А. Д. Чаромский (Бороничев)

0. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ (кратк.)

А. А. Морозов увидел бесперспективность двигателей семейства В-2 в 1947 году. Запись от 15.10.47 гласит, что начинаются работы по танку Т-64 и он должен иметь оппозитный двигатель В-64. Только такая схема могла дать скачек в развитии танков. Начинаются поиски схем и исполнителей.

После войны достоянием СССР становятся немецкая техническая документация. Она попадают А.Д. Чаромскому, как разработчику авиационных двигателей, и его заинтересовывает «чемодан» Юнкерса.

«Чемодан» Юнкерса – серия авиационных двухтактных турботюршневых двигателей Jumo 205 с противопо­ложно движущимися поршнями была создан в начале 30-х годов двадцатого века. Характеристики двигателя Jumo 205-C следующие: 6-циллиндровый, мощность 600 л.с. ход поршня 2 x 160 мм, объем 16.62 л., степень сжатия 17:1, при 2.200 об./мин.

Двигатель Jumo 205.

Двигатель Jumo 205.

В годы войны было выпущено около 900 двигателей, которые успешно применялись на гидросамолетах До-18, До-27, позднее и на быстроходных катерах. Вскоре после завершения ВОВ в 1949 году было решено установить такие двигатели на восточногерманские патрульные катера, которые были в строю до 60-х годов.

На базе этих разработок А. Д. Чаромским в 1947 г. в СССР был создан двухтактный авиадизель М-305 с взлетной мощностью 7360 кВт ( 10 000 л.с.) и одноцилиндровый отсек этого двигателя У-305.

В 1954 г. А.Д. Чаромский выходит с предложением о создании дизеля для среднего танка на основе У-305. Это предложение совпало с требованием главного конструктора нового танка А.А. Морозова, и А.Д. Чаромский был назначен главным конструктором завода им. В. Малышева в Харькове.

Так как танковое моторное КБ этого завода осталось в основном своем составе в Челябинске, то А.Д. Чаромскому пришлось формировать новое КБ, создавать опытную базу, налаживать опытное и серийное производство, заниматься отработкой технологии, которой не располагал завод.

Так появляется советский 4ТПД. Это был рабочий двигатель, но с одним недостатком – мощность была чуть более 400 л.с., что для танка было мало. Чаромский ставит еще один цилиндр и получает 5ТД (запись 11.02.57).

В январе 1957 г. первый опытный образец танкового дизеля 5ТД был подготовлен к стендовым испытаниям. По окончании стендовых испытаний 5ТД в том же году был передан на объектовые (ходовые) испытания в опытном танке "объект 430", а к маю 1958 г. прошел межведомственные Государственные испытания с хорошей оценкой.

И все же дизель 5ТД в серийное производство решили не передавать. Причиной вновь стало изменение требований военных к новым танкам, в очередной раз вызвавшее необходимость роста мощности. С учетом очень высоких технико-экономических показателей двигателя 5ТД и заложенные в нем резервы (что продемонстрировали и испытания) новую силовую установку мощностью порядка 700 л.с. решили создать на его основе.

Введение дополнительного цилиндра серьезно изменило динамику двигателя. Возникла неуравновешенность, которая вызывала в системе интенсивные крутильные колебания. К ее решению подключаются ведущие научные силы Ленинграда (ВНИИ-100), Москвы (НИИД) и Харькова (ХПИ). 5ТДФ был доведен до кондиции ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО, методом проб и ошибок.

Сохранив поперечное расположение мотора с двухсторонним отбором мощности и двумя планетарными бортовыми трансмиссиями, расположенными побортно по обе стороны двигателя, конструкторы сместили на освободившиеся места по бокам мотора, параллельно коробкам перемены передач, компрессор и газовую турбину, ранее в 4ТД смонтированные сверху на блоке двигателя. Новая компоновка позволила вдвое уменьшить объем МТО по сравнению с танком Т-54, причем из него были исключены такие традиционные узлы, как центральная КПП, редуктор, главный фрикцион, бортовые планетарные механизмы поворота, бортовые передачи и тормоза. Как отмечалось позднее в отчете ГБТУ, трансмиссия нового типа позволила сэкономить 750 кг массы и состояла из 150 механообработанных деталей вместо прежних 500.

Все системы обслуживания двигателя были сблокированы сверху над дизелем, образуя "второй этаж" МТО, схема которого получила наименование "двухъярусной".

По началу надежность двигателя была недостаточная, менее 150 часов (1967).

Гарантийный срок работы 5ТДФ в серийном исполнении (моторы 3-й серии) был установлен в 200 ч.

Моторы 4-й и 5-й серии имели гарантийный срок работы в 350 ч. Следующим этапом стал выпуск моторов 6-й серии, прошедших в 1971 г. ускоренную войсковую эксплуатацию с еще лучшими результатами. Их гарантийный срок работы был назначен в 400 ч, а с 1976 г. — 500 ч.

С 1971 г. наладили капитальный ремонт 5ТДФ на Харьковском танкоремонтном заводе. Гарантийный срок моторов, прошедших "капиталку", также удалось повысить со 150 ч в 1971 г. до 250 ч в 1981 г.

Системы автономного факельного подогрева и масловпрыска позволили впервые (в 1978 г.) обеспечить холодный пуск танкового дизеля при температурах до -20 градусов С (с 1984 г. до -25 градусов С). Позже (в 1985 г.) стало возможным с помощью системы ПВВ (подогреватель впускного воздуха) осуществлять холодный пуск четырехтактного дизеля (В-84-1) на танках Т-72, но только до температуры -20 градусов С, причем не более двадцати пусков в пределах гарантийного ресурса.

Подробнее — Двигатель 5ТДФ и его проблемы
Самое главное 5ТДФ плавно перешел в новое качество в дизелях серии 6ТД (6ТД-1…6ТД-4) с диапазоном мощностей 1000- 1500 л.с. и превосходящих по ряду основных параметров зарубежные аналоги.

История доводки 5ТДФ

Сравнительный анализ параметров дизелей 6ТД с танковыми дизелями других стран выгодно отличает их по удельным показателям, габаритам и необходимым объемам моторно-трансмиссионных отделений танков. При одинаковой мощности масса дизеля 6ТД-2 на 1000 кг меньше массы дизеля AVDS 1790 (США), литровая мощность — в два раза больше, чем у дизеля C12V (Англия), а габаритная — в 2 — 6 раз больше, чем у дизелей серии AVDS и С12V. Двигатель 6ТД-3 с мощностью 1400 л.с. обладает мощностью сравнимой с лучшими зарубежными образцами ГТД и дизелей, при практически не изменившихся массогабаритных показателях.

1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ

Двигатель 5ТДФ представляет собой пятицилиндровый, многотоплланый, двухтактный турботюршневой двигатель с противопо­ложно движущимися поршнями жидкостного охлаждения с непо­средственным смесеобразованием, прямоточной продувкой, гори­зонтальным расположением цилиндров и двухсторонним отбором мощности.

В турбопоршневом двигателе в отличие от поршневых двигате­лей имеются два жестко соединенных между собой лопаточных агрегата — нагнетатель и газовая турбина.

Нагнетатель 2 служит для предварительного сжатия воздуха, подаваемого в цилиндры. Сжатие воздуха необходимо для продув­ки цилиндров и наддува двигателей. При наддуве увеличивается весовое наполнение цилиндров воздухом. Это позволяет увеличить количество подаваемого в цилиндры топлива и тем самым сущест­венно повысить мощностные показатели двигателя.

Газовая турбина 1 преобразует часть тепловой анергии отрабо­тавших в цилиндре газов в механическую, которая исполь­зуется для привода нагнетателя. Использование энергии от­работавших газов в турбине повышает экономичность рабо­ты двигателя.

Мощность, развиваемая газовой турбиной, меньше мощности, необходимой для привода нагнетателя. Для компенсации недостаю­щей мощности ,используется часть мощности, развиваемой поршне­вой частью двигателя. С этой целью нагнетатель через редуктор 3 соединяется с коленчатыми валами двигателя.

Пять цилиндров расположены горизонтально. В стенках каж­дого цилиндра имеются: с одной стороны — три ряда продувочных окон, с другой — выпускные окна. Продувочные окна служат для пуска в цилиндры свежего заряда (воздуха). Воздух подается к продувочным окнам от нагнетателя через промежуточный объем блока, называемый продувочным ресивером. Выпускные окна 4 обеспечивают выпуск из цилиндра отработавших газов. Выходя­щие из цилиндра отработавшие газы поступают через выпускной коллектор ,в газовую турбину.

B каждом цилиндре расположены два противоположно движу­щихся поршня. Между поршнями при их максимальном сближении образуется камера сгорания. Каждый поршень посредством шату­на связан со своим коленчатым валом. Поршни помимо своего пря­мого назначения управляют открытием и закрытием продувочных и выпускных окон, т. е. выполняют функции газораспределительно­го механизма. В связи с этим поршни, управляющие продувочными окнами, а также связанные с ними детали иривошиляо-шатунного механизма называются впускными (продувочными), а поршни, управляющие выпускными окнами, — выпускными.

Коленчатые валы связаны между собой шестернями главной передачи. Направление вращения валов одинаковое — по ходу часо­вой стрелки оо стороны турбины. При этом выпускной коленчатый вал опережает впускной вал на 10°. При таком смещении коленча­тых валов максимальное сближение виуокных и выпускных порш­ней получается тогда, когда выпускной вал пройдет свою геомет­рическую внутреннюю мертвую точку (в.м.т.) на 5°, а впускной вал не дойдет до своей внутренней мертвой точки на 5°. Это положение кривошипно-шатунного механизма двигателя соответствует мини­мальному расстоянию между поршнями и условно называется внутренней объемной мертвой точкой (в.о,м.т.).

Действительная степень сжатия, определяемая по моменту за­крытия продувочных окон, составляет 16,i5. Геометрическая сте­пень сжатия равна 20,9.

Угловое смещение коленчатых валов в сочетании с несиммет­ричным расположением продувочных и выпускных окон по длине цилиндра обеспечивает получение требуемых фаз газораспределе­ния, при которых достигаются достаточная очистка цилиндра от отработавших газов и наполнение цилиндра сжатым воздухом.

В связи с угловым смещением коленчатых валов крутящий мо­мент, снимаемый с них, неодинаков и доставляет для впускного ва­ла 30% и для выпускного вала 70% суммарного крутящего момен­та двигателя. Крутящий момент, развиваемый на впускном валу, передается через шестерни главной передачи на выпускной вал. Суммарный крутящий момент снимается с двух сторон выпускного вала и передается через две зубчатые муфты полужесткого соеди­нения на валы коробок передач объекта.

Рабочий цикл двигателями фазы газораспределения

Рабочие циклы (Двухтактного и четырехтактного двигателя скла­дываются из одних и тех же процессов — наполнения цилиндра свежим зарядом, сжатия рабочего тела, расширения продуктов сгорания и выпуска отработавших газов.

В четырехтактных двигателях, как известно, эти процессы осу­ществляются за четыре такта — четыре хода поршня или два обо­рота коленчатого вала. При этом процессы сжатия и расширения, необходимые для преобразования тепла в работу, занимают лишь половину времени всего цикла.

Другую половину цикла занимают вспомогательные процессы впуска и выпуска, обеспечивающие смену рабочего тела в цилинд­ре. Вследствие этого время, отводимое на рабочий цикл, с точки зрения получения работы используется недостаточно полно.

В двухтактных двигателях рабочий цикл осуществляется за два такта — два хода поршня или один оборот коленчатого вала. Поэтому в двухтактном двигателе число циклов, совершаемых в единицу времени, будет в два раза больше, чем в четырехтактном, что при прочих равных условиях определяет повышение мощности двигателя.

Наиболее существенные отличия двухтактного цикла от четы­рехтактного связаны с организацией процессов газообмена. В че­тырехтактных двигателях процессы впуска и выпуска осуществля­ются в результате насосного действия поршня в течение двух так­тов. В двухтактных двигателях время протекания этих процессов ограничено периодами открытого состояния выпускных и продувоч­ных окон. Для того чтобы в условиях ограниченного времени и от­сутствия насосного действия поршня обеспечить удовлетворитель­ное протекание процессов газообмена, наполнение и очистка ци­линдра двухтактного двигателя осуществляются воздухом, предварительно сжатым до определенного давления специальным агрега­том, который называется нагнетателем.

В начальный период такта расширения в цилиндре идет про­цесс сгорания топлива, в результате которого химическая энергия топлива превращается в тепловую, вследствие интенсивного теп­ловыделения температура и давление газов в цилиндре резко уве­личиваются (линия С — Z). Максимальное давление газов дости­гается в точке Z через несколько градусов после в.о.м.т B даль­нейшем вследствие постепенного затухания сгорания и быстрого увеличения объема цилиндра давление уменьшается (линия Z — в1).

В ходе процесса расширения часть тепловой энергии газов пре­образуется в механическую работу.

Через 106° после в.о.м.т. (111° после внутренней мертвой точки выпускного вала) выпускной поршень начинает открывать выпуск­ные окна (точка в1 на рис. 2, 3 и 4, а). Под действием избыточного давления начинается выпуск из цилиндра отработавших газов. Отработавшие газы по выпускному коллектору поступают в тур­бину, в которой происходит дальнейшее расширение газов и преоб­разование их тепловой энергии в механичеакую работу.

Вследствие начавшегося выпуска давление газов в цилиндре уменьшается (линия в1 — П1 на рис. 2).

Через 20° после открытия выпускных окон (126° после в.о.м.т., 131° после в.м.т. выпускного вала) впускной поршень начинает от­крывать продувочные окна цилиндра (точка П1 на рис. 2, 3 и 4, б). Через постепенно открывающиеся продувочные окна из продувоч­ного ресивера в цилиндр устремляется сжатый воздух, вытесняя из цилиндра отработавшие газы.

Наполнение цилиндра свежим зарядом при одновременном вы­теснении отработавших газов называется продуикои цилиндра.

Для улучшения продувки, а также последующего смесеобразо­вания входящему в цилиндр воздуху сообщается вращательное движение, что обеспечивается соответствующим расположением продувочных окон.

По достижении поршнями наружной объемной мертвой точки (в.о.м.т.) такт расширения заканчивается (точка а на рис. 2). Вы­пускные и продувочные окна цилиндра полностью открыты (рис. 4, в).

Таким образом, в данном такте на основной процесс расшире­ния (линия С — Z — в1 — П1 — а на рис. 2) накладываются в на­чальный период сгорание топлива, а в конечный — процесс выпу­ска отработавших газов и наполнения цилиндра свежим зарядом.

Такт сжатия. Такт сжатия характеризуется уменьшением объе-м>а цилиндра и осуществляется при сходящемся движении порш­ней от Н.О.М.Т. к в.о.м.т. В начале такта при одновременно откры­тых продувочных и выпускных окнах продолжается продувка ци­линдра (линия а — в2). Затем выпускные окна закрываются (точ­ка в2 на рис. 2, 3 и 4, г), что соответствует окончанию выпуска га­зов и продувки цилиндра. В это же время закрываются и проду­вочные окна. С момента закрытия продувочных окон (точка П2 на рис. 2, 3 и 4, г) начинается сжатие свежего заряда, в ходе которого давление и температура его в цилиндре увеличиваются (ли­ния П2 — С на рис. 2).

В конце такта сжатия за 19° до в.о.м.т. (или 14° до в.м.т. вы­пускного вала) топливный насос начинает подачу топлива (точка т на рис. 2 и 3). Впрыск топлива в цилиндр начинается несколько позже. Под действием высокой температуры сжатого в цилиндре воздуха распыленное топливо нагревается, испаряется и вскоре вос­пламеняется.

Горение топлива, начавшееся в конце сжатия, продолжается в начальный период такта расширения.

Из диаграммы фаз газораспределения (рис. 3) следует, что "про­должительность открытия выпускных окон (выпуск) составляет 138° поворота коленчатого вала, а продувочных (впуск) — 118°. Одновременное открытие продувочных и выпускных окон, соответ­ствующее периоду лродугаки, равно 118°.

Процесс газообмена рассматриваемого двигателя можно разде­лить на два характерных периода (рис. 2 и 3):

свободный выпуск (выпуск до продувки) —линия в1 — П1.

впуск и выпуск (продувка) — линия П1 — в2.

2. УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ

Двигатель 5ТДФ состоит из кривошипно-шатунного механизма, механизма передач, нагнетателя, турбины, систем питания топливом, управления, смазки, охлаждения, суфлирования и запуска.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из остова, коленчатых валов, шатунов и поршней.

К остову двигателя относятся: блок, корпус передачи, плита турбины, боковые картеры и цилиндры.

В блоке 8 (рис. 5) установлены цилиндры 4 и коленчатые ва­лы — впускной 3 и выпускной 16.

В каждом цилиндре установлено два поршня — впускной 23 и выпускной 22. Поршни посредством шатунов 11 связаны с коленча­тыми валами.

Двигатель имеет пять цилиндров. Диаметр цилиндра и ход поршня одинаковы и равны 120 мм.

Сторона двигателя, на которой расположена турбина, считает­ся передней стороной двигателя. С этой стороны ведется счет ци­линдров. Направление вращения коленчатых валов — по ходу ча­совой стрелки с передней стороны двигателя.

Коленчатые валы установлены в блоке взаимопараллельно с противоположных сторон в разъемных коренных подшипниках. Крышки (подвески) 2 и 17 коренных подшипников коленчатых ва­лов стянуты с блоком двенадцатью силовыми болтами 19.

Силы давления газов, действующие на впускной и выпускной поршни, передаются через соответствующие шатуны, коленчатые валы и крышки на силовые болты и на них замыкаются. Вследст­вие этого блок от сил давления газов разгружен.

K блоку шпильками крепятся боковые картеры впускной 1 и выпускной 18. Боковые картеры закрывают внутреннюю полость блока, кроме того, используются для крепления ряда агрегатов дви­гателя.

В блоке имеются полости для прохода охлаждающей жидкости, а также масляные и топливные каналы. Масло из двигателя сли­вается через клапан 26, охлаждающая жидкость — через клапан 24. В продольных каналах нижней части блока устанавливаются откачивающие масляные насосы 20 и 25. В цилиндрической расточке в верхней части блока на подшипниках скольжения установлен кулачковый вал 6 привода топливных насосов высокого давления.

В центральном поясе цилиндров устанавливаются форсунки си­стемы литания двигателя топливом и клапан 10 воздухопуска си­стемы запуска двигателя сжатым воздухом.

Продувочные окна, а цилиндра через полость в блоке соединя­ются с двумя продувочными ресиверами б, выполненными в виде продольных каналов в отливке блока. Продувочные ресиверы свя­заны с верхним 4 (рис. 6) и нижним 11 выходными патрубками нагнетателя 12.

Выпускные окна в (рис. 5) цилиндра соединяются с патрубка­ми выпускных коллекторов (верхнего 12 и нижнего 21). Выпускные коллекторы посредством переходных патрубков 5 (р,ис. 7) связаны с патрубками входника турбины 4.

На переднем торце блока крепится плита 6 турбины. Плита тур­бины используется для установки турбины и водяного насоса 3.

К заднему торцу блока крепится плита 3 (рис. 6) передачи и крышка 2. В плите ,и крышке передачи монтируются шестерни глав­ной передачи и приводов к агрегатам. На плите и крышке переда­чи устанавливаются нагнетатель, к которому крепится факельный подогреватель воздуха, нагнетающий масляный насос, топливонод-качивающий насос, регулятор / числа оборотов двигателя, сапун 5, ма1сляяый насос 10 сапуна, датчик 6 тахометра, компрессор 7, воздухораспределитель системы запуска сжатым воздухом.

В верхней части двигателя установлены стартер-генератор 5 (рис. 5), топливный фильтр 15 тонкой очистки, топливные насосы 7 высокого давления, закрытые крышкой 9, масляный центробеж­ный фильтр 14, водяной коллектор 13 и агрегаты системы запуска сжатым воздухом — влагомаслоотделитель 1 (рис. 7), дозатор 9 масловпрыска.

В нижней части блока в продольных каналах устанавливаются два откачивающих насоса 7. Двигатель соединен с трансмиссией объекта с помощью двух зубчатых муфт 9 (рис. 6), установленных на концах выпускного коленчатого вала.

Для крепления двигателя используются два опорных бугеля 8, закрепленных на блоке и боковых картерах в местах выхода кон­цов выпускного коленчатого вала, и шарнирная опора 27 (рис. 5), установленная ,на ,нижней части бакового картера продувочной сто­роны. На бугель со стороны турбины три монтаже двигателя в объ­ект устанавливаются в проточку два стальны/х полукольца, кото­рые служат для жесткой фиксации и двустороннего (вдоль оси вы­пускного коленчатого вала) !направления температурных удлине­ний двигателя относительно корпуса объекта.

Подвижные элементы шарнирной опоры обеспечивают темпе­ратурные удлинения двигателя вдоль оси коленчатых валов и в пер­пендикулярном направлении, т. е. в сторону впускного коленчато­го вала.

3. СВЕДЕНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

Применяемые эксплуатационные материалы

Основным, видом топлива для питания двигателя является топ­ливо для быстроходных дизелей ГОСТ 4749—73:

при температуре окружающей среды не ниже +5°С — мар­ки ДЛ;

при температуре окружающей среды от +5 до —30°С — марки ДЗ;

при температуре окружающей среды ниже -30°С — марки ДА.

В случае необходимости допускается при температуре окру­жающей среды выше +50°С применять топливо марки ДЗ.

Кроме топлива для быстроходных дизелей двигатель может ра­ботать на топливе для реактивных двигателей TC-1 ГОСТ 10227—62 или автомобильном бензине А-72 ГОСТ 2084—67, а также смесях применяемых топлив в любых пропорциях.

Для смазки двигателя применяется масло М16-ИХП-3 ТУ 001226—75. В случае отсутствия этого масла допускается примене­ние масла МТ-16п.

При переходе с одного масла на другое остатки масла из кар-терной полости двигателя и масляного бака машины необходимо слить.

Смешивание применяемых масел между собой, а также приме­нение других марок масел запрещаются. Допускается смешивание в масляной системе несливаемого остатка одной марки масла с другой, вновь заправленной.

При сливе температура масла должна быть не ниже +40°С.

Для охлаждения двигателя при температуре окружающей сре­ды не ниже +5°С применяется чистая пресная вода без механиче­ских примесей, пропущенная через специальный фильтр, придавае­мый в ЭК машины.

Для предохранения двигателя от коррозии и «акипеобразова-ния в воду, пропущенную через фильтр, добавляют 0,15% трехкомпонентной присадки (по 0,05% каждого из компонентов).

Присадка состоит из тринатрий фосфата ГОСТ 201—58, хром­пика калиевого ГОСТ 2652—71 и нитрита натрия ГОСТ 6194—69 необхо­димо предварительно растворить в 5—6 л воды, пропущенной через химический фильтр и подогретой до температуры 60—80°С. В слу­чае дозаправки 2—3 л разрешается (разово) применять воду без присадки.

При отсутствии трехкомпонентной присадки допускается при­менение чистого хромпика 0,5%.

При температуре окружающего воздуха ниже +50°С следует применять низкозамерзающую жидкость (антифриз) марки «40» или «65» ГОСТ 159—52. Антифриз марки «40» применяется при температуре окружающего воздуха до —35°С, при температуре ни­же — 35°С — антифриз марки «65».

Двигатель заправлять топливом, маслом и охлаждающей жид­костью с соблюдением мер, предотвращающих попадание механи­ческих примесей и пыли, а в топливо и масло, кроме того, влаги.

Заправлять топливо рекомендуется с помощью специальных топливозаправщиков или штатного топливозаправочного устройст­ва (при заправке из отдельных емкостей).

Заправлять топливо необходимо через фильтр с шелковым по­лотном. Заправлять масло рекомендуется с помощью специальных маслозаправщиков. Масло, воду и низкозамерзающую жидкость заправлять через фильтр с сеткой № 0224 ГОСТ 6613—53.

Заправлять системы до уровней, предусмотренных инструкцией по эксплуатации машины.

Для полного заполнения объемов систем смазки и охлаждения необходимо после заправки на 1—2 мин запустить двигатель, после чего проверить уровни и при необходимости дозаправить системы,

В процессе эксплуатации необходимо контролировать количест­во охлаждающей жидкости и масла в системах двигателя и под­держивать их уровни IB заданных пределах.

Не допускать работу двигателя при наличии в баке системы смазки двигателя менее 20 л масла.

При понижении уровня охлаждающей жидкости вследствие ис­парения или утечек в систему охлаждения доливать соответствен­но воду или антифриз.

Охлаждающую жидкость и масло сливать через специальные сливные клапаны двигателя и машины (котел подогрева и масля­ный бак) с помощью шланга со штуцером при открытых заправоч­ных горловинах. Для полного удаления остатков воды из системы охлаждения во избежание ее замерзания рекомендуется систему пролить 5—6 л низкозамерзающей жидкостью.

Особенности работы двигателя на различных видах топлива

Работа двигателя на различных видах топлива осуществляется механизмом управления подачей топлива, имеющим два положе­ния установки рычага многотопливности: работа на топливе для быстроходных дизелей, топливе для реактивных двигателей, бен­зине (со снижением мощности) и их смесях в любых пропорциях; работа только на бензине.

Эксплуатация на других видах топлива при этом положении рычага категорически запрещается.

Установка механизма управления подачей топлива из положе­ния «Работа на дизельном топливе» в положение «Работа на бен­зине» осуществляется вращением регулировочного винта рычага многотопливности по ходу часовой стрелки до упора, а из положе­ния «Работа на бензине» в положение «Работа на дизельном топ­ливе» — вращением регулировочного винта рычага многотоплив­ности против хода часовой стрелки до упора.

Особенности запуска и эксплуатации двигателя при работе на бензине. Не менее чем за 2 мин до запуска двигателя необходимо включить насос БЦН машины и интенсивно прокачать топливо ручным подкачивающим насосом машины; во всех случаях незави­симо от температуры окружающего воздуха перед запуском произ­водить двойной впрыск масла в цилиндры.

Бензиновый центробежный насос машины должен оставаться включенным на протяжении всего времени работы двигателя на бензине, его смесях с другими топливами и при кратковременных остановках (3—5 мин) машины.

Минимально устойчивые обороты на холостом ходу при работе двигателя на бензине составляют 1000 в минуту.

4. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

О достоинствах и недостатках данного двигателя вспоминает С. Суворов, в своей книге «Т-64».

На танках Т-64А, выпускаемых с 1975 года, было усилено и бронирование башни за счет применения корундового наполнителя.

На этих машинах также была увеличена емкость то­пливных баков с 1093 л до 1270 л, вследствие чего сзади на башне появился ящик для укладки ЗИП. На машинах прежних выпусков ЗИП размещался в ящиках на правой надгусеничной полке, где и устано­вили дополнительные топливные баки, подключенные в топливную систему. При установке механиком-во­дителем топливораспределительного крана на любую группу баков (заднюю или переднюю) топливо выра­батывалось в первую очередь из наружных баков.

В механизме натяжения гусеницы была применена червячная пара, которая позволяла ее эксплуатацию без обслуживания в течение всего срока эксплуатации танка.

Эксплуатационные характеристики этих машины были значительно улучшены. Так, например, пробе до очередного номерного обслуживания был увеличен с 1500 и 3000 км до 2500 и 5000 км для Т01 и ТО соответственно. Для сравнения на танке Т-62 ТО1 ТО2 проводилось через 1000 и 2000 км пробега, а на танке Т-72 — через 1600-1800 и 3300- 3500 км пробега соответственно. Гарантийный срок работы двигателя 5ТДФ был увеличен с 250 до 500 моточасов, гарантийный срок всей машины составил 5000 км пробега.

Но училище — это только прелюдия, основная экс­плуатация началась в войсках, куда я попал после окончания училища в 1978 году. Перед самым выпус­ком до нас довели приказ Главкома Сухопутных войск о том, что выпускников нашего училища распреде­лять только в те соединения, где имеются танки Т-64. Связано это было с тем, что в войсках имелись случаи массового выхода из строя танков Т-64, в частности, двигателей 5ТДФ. Причина — незнание материаль­ной части и правил эксплуатации этих танков. Приня­тие на вооружение танка Т-64 было сравнимо с пере­ходом в авиации с поршневых двигателей на реактив­ные — ветераны авиации помнят, как это было.

Что касается двигателя 5ТДФ, то основных причин выхода его из строя в войсках было две — перегрев и пылевой износ. Обе причины происходили по незна­нию или по пренебрежению правил эксплуатации. Ос­новной недостаток этого двигателя — не слишком рас­считан на дураков, иногда требует, чтобы делали то, что написано в инструкции по эксплуатации. В мою бытность уже командиром танковой роты один из моих

командиров взводов, выпускник Челябинского танкового училища, готовившего офицеров на танки Т-72 как-то начал критиковать силовую установку танк Т-64. Не нравился ему двигатель и периодичность его обслуживания. Но когда ему был задан вопрос «А сколько раз за полгода вы на своих трех учебных танках открывали крыши МТО и заглядывали в мотор но-трансмиссионное отделение?» Оказалось, что ни разу. И танки ходили, обеспечивали боевую подготовку.

И так по порядку. Перегрев двигателя происходил по нескольким причинам. Первая — механик забывал снять коврик с радиатора и затем не смотрел на при­боры, но такое бывало очень редко и, как правило, зи­мой. Вторая, и основная — заправка охлаждающей жидкостью. По инструкции положено заливать воду (в летний период эксплуатации) с трехкомпонентной

присадкой, причем вода должна заливаться через специальный сульфофильтр, которым машины ран­них выпусков комплектовались все, а на новых маши­нах такой фильтр выдавался один на роту (10-13 тан­ков). Выходили из строя двигатели, в основном, танков учебной группы эксплуатации, эксплуатиро­вавшихся минимум пять дней в неделю и находящих­ся обычно на полигонах в полевых парках. При этом механики-водители «учебники» (так называли меха­ников учебных машин), как правило, трудяги и добро-

совестные парни, но не знавшие до тонкостей устрой­ства двигателя, могли себе позволить иногда залить воды в систему охлаждения просто из-под крана, тем более что сульфофильтр (который один на роту) хра­нился обычно на зимних квартирах, где-нибудь в кап­терке зампотеха роты. Результат — образование на­кипи в тонких каналах системы охлаждения (в районе камер сгорания), отсутствие циркуляции жидкости в самом нагреваемом месте двигателя, перегрев и вы­ход двигателя из строя. Образование накипи усугуб­ляло и то, что вода в Германии очень жесткая.

Один раз в соседнем подразделении был выведен двигатель по причине перегрева по вине механика-во­дителя. Обнаружив небольшую течь охлаждающей жидкости из радиатора, он по совету одного из «знато­ков» добавить в систему горчицы купил пачку горчицы в магазине и всю ее высыпал в систему, в результате — засорение каналов и выход двигателя из строя.

Бывали еще и другие сюрпризы с системой охлаж­дения. Вдруг начинает выгонять охлаждающую жид­кость из системы охлаждения через паровоздушный клапан (ПВК). Разобрались и с этим. Дело в том, что двигатель 5ТДФ имеет горизонтальное расположение поршней, и соответственно рубашка охлаждения ци­линдров расположена вокруг них, т.е. и сверху, и сни­зу. Через рубашку охлаждения в каждый цилиндр вкручены по четыре топливные форсунки (две сверху, две снизу) с прокладками из жаропрочной резины.

и двигатель перестанет заводиться. Некоторые, не разобравшись в чем дело, пытаются завести его с бу­ксира — результат разрушение двигателя. Таким об­разом мой зампотех батальона сделал мне «подарок» к Новому году, и мне пришлось менять двигатель 31 декабря. До Нового года я успел, т.к. замена двигате­ля на танке Т-64 процедура не очень сложная и, самое главное, не требует центровки при его установке. Больше всего времени при замене двигателя на тан­ке Т-64, как и на всех отечественных танках, занимает процедура слива и заправки масла и охлаждающей жидкости. Если бы на наших танках вместо дюритных соединений трубопроводов стояли разъемы с клапа­нами, как на «Леопардах» или «Леклерках», то замена двигателя на танках Т-64 или Т-80 по времени зани­мала бы не больше, чем замена всего силового блока на западных танках. Так, например, в тот памятный день 31 декабря 1980 г. после слива масла и охлажда­ющей жидкости мы с прапорщиком Е. Соколовым «выкинули» двигатель из МТО всего за 15 минут.

Вторая причина выхода двигателей 5ТДФ из строя — это пылевой износ. Система очистки воздуха Если своевременно не проверять уровень охлаждаю­щей жидкости, а положено проверять перед каждым выходом машины, то может настать такой момент, ко­гда в верхней части рубашки охлаждения жидкость бу­дет отсутствовать, и происходит местный перегрев. При этом самое слабое место форсунка. В этом слу­чае горят прокладки форсунки либо выходит из строя сама форсунка, затем через трещины в ней или сго­ревшие прокладки газы из цилиндров пробиваются в систему охлаждения, и под их давлением жидкость выгоняется через ПВК. Все это не смертельно для двигателя и устраняется при наличии в подразделе­нии знающего человека. На обычных рядных и V-образных двигателях в аналогичной ситуации «ведет» прокладку головки блока цилиндров, и работы в этом случае будет побольше.

Если в такой ситуации двигатель остановить и не принять никаких мер, то через некоторое время ци­линдры начнут заполняться охлаждающей жидкостью, двигателя представляет собой инерционную решетку и циклонный воздухоочиститель. Воздухоочиститель согласно инструкции по эксплуатации промывается по необходимости. На танках типа Т-62 он промывал­ся зимой через 1000 км пробега, а летом через 500 км. На танке Т-64 — по необходимости. Вот здесь-то и камень преткновения — некоторые приняли это как то, что можно его вообще не промывать. Необходи­мость же возникала тогда, когда в циклоны попадало масло. И если хоть в одном из 144 циклонов есть мас­ло, то воздухоочиститель надо промывать, т.к. через этот циклон в двигатель попадает неочищенный воз­дух с пылью, и далее, как наждаком, стираются гиль­зы цилиндров и кольца поршней. Двигатель начинает терять мощность, увеличивается расход масла, а по­том и вовсе перестает запускаться.

Проверить попадание масла в циклоны нетрудно — достаточно посмотреть входные отверстия циклонов на воздухоочистителе. Обычно смотрели на патрубок выброса пыли из воздухоочистителя, и если на нем обнаруживали масло, то тогда смотрели и воздухо­очиститель, и если надо, то промывали. Откуда же по­падало масло? Все просто: заливная горловина мас­лобака системы смазки двигателя расположена ря­дом с сеткой воздухозаборника. При дозаправке мас­лом обычно используется лейка, но т.к. опять же на учебных машинах лейки, как правило, отсутствовали (кто-то терял, кто-то положил на гусеничную ленту, за­был и поехал через нее и т.д.), то механики заливали масло просто из ведер, при этом масло проливалось, попадало сначала на сетку воздухозаборника, а затем и в воздухоочиститель. Даже заправляя масло через лейку, но в ветреную погоду, масло ветром забрызги­вало на сетку воздухоочистителя. Поэтому со своих подчиненных я требовал при заправке масла стелить на сетку воздухозаборника коврик из ЗИпа танка, в результате чего избегал неприятностей с пылевым из­носом двигателя. При этом надо отметить, что усло­вия запыленности в Германии в летнее время были са­мые что ни есть суровые. Так, например, во время ди­визионных учений в августе 1982 года при соверше­нии марша по лесным просекам Германии из-за ви­севшей пыли не было даже видно, где заканчивается ствол пушки собственного танка. Дистанцию между машинами в колонне выдерживали буквально нюхом. Когда до впередиидущего танка оставалось буквально несколько метров, то можно было различить запах его выхлопных газов и вовремя затормозить. И так 150 ки­лометров. После совершения марша всё: танки, люди и их лица, комбинезоны и сапоги были одного цвета — цвета дорожной пыли.

Модернизированный двигатель 5ТДФМ

Установка двигателя 5ТДФМ требует замены штатного воздухоочистителя на новый и доработки выпускной системы. Модернизация осуществляется путем замены двигателя 5ТДФ на двигатель 5ТДФМ, установки нового воздухоочистителя с увеличенным расходом воздуха для питания двигателя и доработки выпускной системы.

Источник https://avto-ninja.ru/ustrojstvo-avtomobilya/vidy-dvigatelej-razlichiya-i-osobennosti-avtomobilnyh-dvs/

Источник https://selhoztehnik.com/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-ustrojstvo-printsip-raboty-vidy

Источник https://www.drom.ru/info/misc/79118.html

Источник