Часть 2. Азбука двигателя

Прежде чем перейти к главной теме нашего цикла – повреждениям ДВС, поговорим об этом агрегате как таковом.

Двигатель внутреннего сгорания – это не просто двигатель, уж извините за каламбур. Существует множество конструкций, различающихся по размерам, назначению, функционированию и эксплуатационным характеристикам. А также по характеру повреждений и частоте их возникновения.

Диапазон применения двигателей внутреннего сгорания очень широк. Это транспорт, промышленное оборудование, стационарные установки (в частности, генераторы) и прочее. Наиболее востребованы и широко распространены автомобильные ДВС, в частности, бензиновые.

Итак, главное для двигателя – назначение. Где он будет работать? В зависимости от этого выбирается рабочий объем, диаметр цилиндра, ход поршня, количество цилиндров, четырехтактный или двухтактный цикл работы, процесс смесеобразования и воспламенения (Отто или Дизель), водяное или воздушное охлаждение, тронковый или крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм и другие конструктивные решения.

Несколько слов о частоте вращения коленчатого вала (оборотах). Большие двигатели, например, судовые дизели, работают на небольших оборотах. А вот малые ДВС, в частности, автомобильные, способны работать с большой частотой вращения коленчатого вала. Кстати, бензиновые двигатели в подавляющем большинстве выпускаются высокооборотными.

А в целом конструкция двигателя определяется режимом его работы, эксплуатационными характеристиками и требуемым сроком службы компонентов.

Двигатели с широким диапазоном применения, как правило, являются дизельными, но могут быть газовыми или двухтопливными. ДВС больших размеров, например судовые, работают на тяжелых нефтепродуктах (HFO – Heavy fuel oil). Не следует путать его с дизельным топливом для современных автомобилей! Стационарные двухтактные проектируются крейцкопфными с конструктивным разделением цилиндров и картера коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания – это всегда часть какой-либо силовой установки. Вот автомобильный пример. Следует различать понятия «двигатель» и «силовой агрегат». Это не одно и то же, двигатель является лишь частью силового агрегата. Конструкция и отдельные элементы автомобильного силового агрегата или стационарной силовой установки существенно влияют на работу двигателя. Эта «периферия» индивидуальна и может являться причиной неисправностей и повреждений ДВС.

Для привода исполнительных механизмов двигатели должны иметь определенные характеристики. В зарубежных изданиях различают три вида таких характеристик:

• режим полной нагрузки (автомобиль);

• режим генератора, когда двигатель работает с постоянными оборотами;

• так называемый режим «гребного винта», когда крутящий момент пропорционален квадрату оборотов, а мощность пропорциональна оборотам в степени m. Для больших сравнительно тихоходных судов m~=3; для быстроходных m~= 3,5…3,7.

Мы рассказали об этой специфике для ознакомления – например, информация о «гребном винте» весьма интересна. Но пора вернуться к автомобилю.

Рис. Тягово-скоростная характеристика легкового автомобиля

Вот автомобиль движется. Ему мешают трение качения и сопротивление воздуха. При увеличении скорости трение качения можно считать постоянным, а вот сопротивление воздуха растет примерно в квадратичной зависимости. Потребляемая мощность при этом увеличивается в 2,6 – 2,8 раз.

Крутящий момент на ведущих колесах задается при помощи трансмиссии – механической, гидравлической или электрической. Для легковых автомобилей обычно достаточно от 3 до 6 ступеней в коробке передач; для тяжелых грузовиков их требуется значительно больше.

Мощность двигателя характеризуется не только его размерностью, но и мощностью удельной, соотнесенной с рабочим объемом и/или массой ДВС. С одной стороны, мощность – четко определенная физическая величина. С другой стороны, в эксплуатации при оценке мощности конкретного двигателя необходимо учитывать ряд факторов. А именно: режим эксплуатации, своевременное техническое обслуживание, качество применяемых расходных материалов (топливо, моторное масло, антифриз) и даже давление, температуру и влажность воздуха, при которых работает ДВС. И само собой, принимается во внимание производительность навесного оборудования: вентилятора, генератора, топливного, масляного и водяного насосов, компрессора и прочего.

В следующий раз мы немного поговорим об эксплуатационных характеристиках двигателей и перейдем к главной теме – неисправностям.

Продолжение следует