Бензиновые, дизельные, гибридные двигатели

Бензиновые двигатели — класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой.

Дизельные двигатели — класс двигателей внутреннего сгорания, работающих по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха.

В основе гибридной силовой установки для легкового автомобиля лежит принцип совместного использования двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигателя, что позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать рекуперацию кинетической энергии, повышая топливную эффективность силовой установки.

Следует упомянуть и о набирающих популярность электромобилях.
Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от независимого источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов, конденсаторов и т.п.), а не двигателем внутреннего сгорания.

К механизмам двигателя внутреннего сгорания относятся кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и газораспределительный механизм (ГРМ).

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал через маховик и механизм сцепления соединён с коробкой передач. Поэтому при запуске двигателя необходимо отсоединить коробку передач (на автомобиле с механической коробкой) от двигателя — включить нейтральную передачу — и убедиться, что автомобиль заторможен.

Газораспределительный механизм — механизм, обеспечивающий своевременный впуск воздуха или топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя и выпуск отработавших газов.

Система охлаждения

Система охлаждения двигателя предназначена для поддержания нормального теплового состояния двигателя за счёт принудительного отвода тепла в окружающую среду. Принцип работы состоит в подаче охлаждающей жидкости к разогретым деталям двигателя и последующем её охлаждении в специальном теплообменнике (радиаторе).

В качестве охлаждающей жидкости в автомобилях применяют антифризы (низкозамерзающие жидкости), которые позволяют использовать их при низких температурах окружающей среды. Количество жидкости, пропускаемой через радиатор, регулирует специальный прибор — термостат. Он отвечает за поддержание нормального температурного режима работы двигателя (85–95°C).

Для устойчивой циркуляции воздуха через радиатор в системе охлаждения применяется вентилятор. Кроме того, в системе охлаждения применяют специальные датчики, которые сигнализируют водителю о перегреве охлаждающей жидкости в случае неисправности в работе системы охлаждения.

Перегрев двигателя приводит к тепловому расширению и потере подвижности деталей, их короблению и разрушению.

Система смазки

Система смазки двигателя предназначена для очистки и подачи масла к поверхностям трения с целью уменьшения потерь на трение, удаления продуктов износа, частичного отвода тепла и защиты деталей от коррозии.

Чаще всего масло находится в поддоне двигателя и с помощью насоса подаётся к трущимся деталям. К наиболее нагруженным трущимся поверхностям масло подаётся под давлением, поэтому в случае включения индикатора аварийного падения давления в системе смазки необходимо прекратить дальнейшее движение до выяснения характера неисправности.

Очистка масла производится в масляном фильтре, замена которого производится вместе с заменой масла при каждом плановом техническом обслуживании автомобиля (10 000–15 000 км пробега).

Система питания

Система питания двигателя предназначена для питания двигателя автомобиля топливом (бензином, дизельным топливом, газовой смесью), а также для хранения топлива и его очистки.

В системе питания бензинового двигателя в цилиндры может производиться подача готовой топливовоздушной смеси, либо может осуществляться впрыск топлива непосредственно в цилиндры двигателя. В системе питания дизельного двигателя в цилиндры двигателя топливо впрыскивается под высоким давлением.

В качестве топлива для бензинового двигателя чаще всего используются автомобильные бензины АИ-92, АИ-95, АИ-98, где цифра означает октановое число топлива. Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина. Чем выше число, тем детонационная стойкость выше. При использовании автомобильного бензина с октановым числом ниже, чем рекомендовано автопроизводителем, в работе двигателя возможны появление детонации (взрывного сгорания топлива), падение мощности, ускоренный износ деталей двигателя.

В качестве топлива для дизельного двигателя используют летнее (температура застывания -5°C), зимнее (температура застывания -35°C) и арктическое (температура застывания -55°C) дизельное топливо. При температуре ниже температуры застывания дизельное топливо становится желеобразным, в нём появляются хлопья, а затем оно полностью застывает. Двигатель работать на таком топливе не может. Разбавлять летнее топливо бензином или керосином также не рекомендуется, так как это может привести к повышенному износу и поломке дорогостоящего топливного оборудования.

Для того, чтобы своевременно произвести заправку автомобиля, на панели приборов имеется индикатор с изображением заправочной колонки, который загорается при низком уровне топлива в баке. Злоупотреблять ездой «на лампочке» не сто́ит, так как в нижней части бака скапливаются вода, грязь. При попадании в топливную систему осадка из бака необходимо будет произвести промывку всей топливной системы.

Для очистки воздуха и топлива, поступающего в цилиндры двигателя, предназначены топливные и воздушные фильтры, которые необходимо своевременно менять. Особые требования предъявляются к очистке воздуха, поступающего в систему питания дизельного двигателя. Поэтому на панели приборов таких автомобилей имеется датчик загрязнения воздушного фильтра.

Система выпуска отработавших газов представляет собой совокупность элементов глушителя, соединённых с выпускным коллектором. Система предназначена для удаления, очистки выбросов и уменьшения шумов выхлопных газов. В турбированных двигателях отработавшие газы приводят во вращение крыльчатку турбокомпрессора.

Для снижения оксидов азота в отработавших газах на автомобилях может применяться система рециркуляции отработавших газов, работающая за счёт возврата части газов во впускной коллектор. На дизельных двигателях, отвечающих нормам Евро 5 и выше, применяется система регенерации отработавших газов с применением сажевого фильтра.

Процесс регенерации запускается автоматически. При движении автомобиля по шоссе или дороге, длительных поездках с достаточной скоростью и нагрузкой на двигатель, сам процесс регенерации происходит без особых проблем и не требует от водителя каких-либо действий. Проблемы возникают при движении в транспортных пробках, когда двигатель работает практически на холостом ходу, или при работе двигателя на стоянке, во время коротких поездок. В этих режимах потока газов и температуры двигателя не хватает, чтобы полноценно регенерировать фильтр.

Не допускается парковать автомобиль или оставлять его с работающим двигателем на участке, покрытом сухими листьями, сухой травой или иными возгораемыми материалами. В процессе регенерации температура отработавших газов достигает очень высоких значений, и выхлоп будет рассеивать значительное количество тепла в процессе регенерации и после неё, даже после выключения двигателя. Это создаёт потенциальную угрозу пожара.

Система зажигания

Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах бензинового двигателя. Топливовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания двигателя посредством электрического разряда между электродами свечи зажигания, установленной в головке цилиндров.

Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании катушкой зажигания низкого напряжения электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30 000 В), распределении и передаче высокого напряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания.

В электронной системе зажигания используется электронный блок управления, с помощью которого производится управление процессом накопления и распределения электрической энергии.

В ранних конструкциях электронной системы зажигания электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (так называемая объединённая система впрыска и зажигания). В настоящее время управление зажиганием включено в систему управления двигателем.

Источники тока

К источникам электрической энергии относятся аккумуляторная батарея и генератор.

Аккумуляторная батарея (АКБ) предназначена для питания потребителей электрическим током при неработающем двигателе и при его работе на малых оборотах.

В настоящее время на легковых автомобилях устанавливаются, как правило, свинцово-кислотные АКБ. Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

В условном обозначении аккумуляторной батареи, например 6СТ-90, цифра 6 означает количество аккумуляторов; СТ — стартерная; 90 — номинальная ёмкость батареи при непрерывном разряде в течение 20 часов.

Вследствие негерметичности АКБ клеммы могут окисляться. В месте окисленных контактов сопротивление становиться настолько большим, что на нём теряется большая часть пускового тока аккумуляторной батареи, не обеспечивается необходимая частота вращения коленчатого вала двигателя для его запуска. В связи с этим будет невозможно осуществить запуск двигателя автомобиля. Металл окисленных клемм становится выщербленным, площадь контактной поверхности уменьшается, что ухудшит проводимость даже после их очистки и будет способствовать более быстрому появлению окислов при дальнейшей эксплуатации. Поэтому нужно регулярно проводить визуальный осмотр клемм аккумулятора и осуществлять профилактические мероприятия, связанные с устранением плохих контактов и налёта путём их очистки, а также смазкой клемм для их защиты от окисления.

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах.

Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцирование электродвижущей силы в прямоугольном контуре, находящемся в однородном вращающемся магнитном поле. Или наоборот, прямоугольный контур вращается в однородном неподвижном магнитном поле.

На современных автомобилях применяются трёхфазные генераторы переменного тока с встроенным полупроводниковым мостовым трёхфазным выпрямителем и регулятором напряжения.

Если на панели приборов горит индикатор аккумулятора, то это свидетельствует об отсутствии его зарядки со стороны генератора. Причиной этого может быть ослабление ремня генератора, отсутствие нормального контакта на клеммах аккумулятора или провода «массы», неисправность генератора или перегорание предохранителя.

Система пуска двигателя

Система запуска двигателя предназначена для обеспечения запуска двигателя автомобиля. Система обеспечивает вращение коленчатого вала со скоростью, при которой происходит запуск двигателя. На современных автомобилях наибольшее распространение получила стартерная система запуска.

Система запуска двигателя входит в состав электрооборудования автомобиля. Питание системы осуществляется постоянным током от аккумуляторной батареи. Система запуска включает стартер с тяговым реле и механизмом привода, замок зажигания и комплект соединительных проводов. Стартер создаёт необходимый крутящий момент для вращения коленчатого вала двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока.

Работа системы запуска осуществляется следующим образом. При повороте ключа в замке зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает на контакты стартера и происходит зацепление ведущей шестерни стартера с зубчатым венцом маховика. Стартер начинает вращаться и раскручивает коленчатый вал двигателя. Как только происходит запуск двигателя, обороты коленчатого вала резко возрастают. Для предотвращения поломки стартера срабатывает обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя. При этом стартер может продолжать вращаться. При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь, который в свою очередь возвращает механизм привода в исходное положение.

Включать стартер более чем на 5 секунд не рекомендуется, так как это может привести к перегреву стартера и повреждению аккумуляторной батареи. Если двигатель не запустился, повторное включение стартера следует делать через 10–15 секунд. Как только двигатель запустился, необходимо немедленно отпустить ключ выключателя зажигания, так как муфта свободного хода привода стартера не рассчитана на длительную работу.

Включать стартер при работающем двигателе запрещается!

Система освещения, сигнализации и контрольно-измерительных приборов

Совокупность приборов освещения и сигнальных устройств, расположенных снаружи и внутри автомобиля, называется системой освещения и световой сигнализации.

Система освещения и световой сигнализации выполняет следующие функции:

• освещение дорожного полотна, обочины и расположенных на них объектов в тёмное время суток и в условиях недостаточной видимости;
• предоставление информации другим участникам движения о наличии на дороге транспортного средства, его размерах, характере движения, совершаемых манёврах, а также принадлежности;
• освещение салона автомобиля, а также иных его частей (багажного отсека, подкапотного пространства и других) в тёмное время суток.

Приборы освещения классифицируют на приборы наружного и внутреннего освещения.

Приборы наружного освещения в свою очередь делятся на обязательные, необязательные и дополнительные.

К обязательным приборам освещения и световой сигнализации относятся фары ближнего и дальнего света, передние и задние указатели поворота, задние фонари, стоп-сигналы, аварийная сигнализация, фонарь освещения номерного знака, габаритные фонари.

К необязательным приборам освещения и световой сигнализации относятся противотуманные фары, боковые указатели поворота, фонари заднего хода и другие.

К дополнительным приборам освещения и световой сигнализации относятся сигнальные маячки (спецсигналы), фара-прожектор, фара-искатель и другие.

К приборам внутреннего освещения относятся: плафон для освещения кузова; лампы освещения щитка приборов, подножек, багажника, двигателя, прохода между сиденьями; переносная лампа и другие.

Передняя фара (другое название — головная фара, блок-фара) освещает дорогу впереди автомобиля, а также представляет информацию другим участникам движения, находящимся впереди транспортного средства. Передние фары устанавливаются попарно симметрично с правой и левой стороны автомобиля.

Передняя фара выполнена, как правило, в едином корпусе, в котором объединены следующие световые приборы:

• ближний свет;
• дальний свет;
• указатель поворотов;
• дневные ходовые огни.

Ближний свет фары служит для освещения дороги при наличии впереди других участников движения. Ближний свет ассиметричный, при правостороннем движении лучше освещена правая часть дороги и обочины.

Дальний свет используется при отсутствии впереди других участников движения. Он представляет собой симметричный световой луч высокой интенсивности.

Передняя противотуманная фара предназначена для улучшения освещения дорожного полотна и обочины в условиях плохой видимости: дождь, туман, пыль, снег. Противотуманные фары используются попарно, устанавливаются в качестве опции, реже самостоятельно. Могут иметь белый или жёлтый цвет. Противотуманные фары обеспечивают широкий луч света с отсечённой верхней частью.

Передние противотуманные фары используются вместо ближнего света или совместно с ним. Эффект от применения фар заключается в уменьшении обратных бликов и, тем самым, улучшении видимости при атмосферных осадках.

Задний фонарь предназначен для информирования участников движения, находящихся сзади автомобиля. Фонарь объединяет следующие световые приборы:

• задний габаритный огонь;
• стоп-сигнал;
• задний указатель поворота;
• фонарь заднего хода.

Задние противотуманные фонари используются для предупреждения сзади идущих автомобилей в условиях плохой видимости. Конструктивно могут быть выполнены в составе заднего фонаря или отдельно — ниже фонаря в бампере автомобиля.

Система звуковой сигнализации предназначена для обеспечения безопасности движения путём сообщения другим участникам движения об аварийной ситуации, начале движения задним ходом, выполняемом манёвре. Звуковой сигнал — электромагнитный вибрационный прибор, создающий звук при пропускании тока через него.

Контрольно-измерительные приборы предназначены для оперативного информирования водителя о состоянии важных узлов и агрегатов автомобиля, текущем скоростном режиме, наличии топлива, количестве пройденного пути и другого. Контрольно-измерительный прибор состоит из сигнализатора или указателя и датчика. Все сигнализаторы и указатели установлены на панели приборов, датчики расположены непосредственно на местах контроля.

Сигнализаторы (контрольные лампы) служат для оповещения водителя о неисправности агрегатов или систем автомобиля. Указатели показывают значения уровня, давления, температуры эксплуатационных жидкостей, скорости движения автомобиля, оборотов двигателя, пройденного пути и т.п.

Датчики служат для того, чтобы преобразовать контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.п.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы.

В настоящее время нет единой для всех автопроизводителей системы индикаторов. Так, например, индикатор неисправности подушки безопасности может загораться в нескольких вариантах: как красная надпись «SRS» или «AIRBAG», так и изображение «красный человечек, пристёгнутый ремнём безопасности», а перед ним кружочек. О неисправностях противоугонной системы или о сбое в её работе может свидетельствовать ряд значков с машинкой, замком или ключом.