Рубрика: Двигатель

Строение двигателей / Habr

А можете ли Вы сходу объяснить Вашей девушке, в чем отличие бензинового двигателя от дизельного? Четырёхтактного и двухтактного движков? Нет? Тогда приглашаю под кат.

Под четырьма тактами подразумеваются: впуск, сжатие, рабочий ход, и выпуск. Каждый такт соответствует одному ходу поршня, вследствие этого рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала.

Впуск

Во время впуска поршень двигается вниз, втягивая свежую порцию воздушно-топливной смеси через впускной клапан. Отличительной особенностью рассматриваемого двигателя являтся то, что впускной клапан открывается за счет вакуума, образовавшегося в результате движения поршня вниз.

Сжатие

Крутящий момент подымает поршень, а тот в свою очередь сжимает воздушно-топливную смесь. Впускной клапан закрывается возрастающей силой давления, возникшей в результате поднятия поршня.

Рабочий ход

В верхней точке такта сжатия искра воспламеняет сжатое топливо. При сгорании топлива высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз.

Выпуск

Когда поршень достигает свою нижнюю точку, выпускной клапан открывается и выхлопные газы выгоняются из цилиндра движущимся наверх поршнем.

В двухтактном двигателе рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса. Wiki

Бесспорными минусами данного типа двигателей являются их неэкономичность, так как значительная доля топлива не выгорает и выбрасывается вместе с выхлопными газами.

Впуск

Воздушно-топливная смесь всасывается в кривошипную камеру благодаря ваккууму, который создается во время движения поршня вверх.

Сжатие в камере сгорания

Во время сжатия впусковой клапан закрывается давлением в кривошипной камере. Топливная смесь сжимается на последней стадии такта.

Движение топливной смеси/выпуск

Ближе к концу такта, поршень заставляет сжатую воздушно-топливную смесь двигаться по впускному каналу из кривошипной камеры в главный цилиндр. Воздушно-топливная смесь вытесняет выхлопные газы, которые покидают главный цилиндр через выпускной клапан. К сожалению, цилиндр также покидает некоторое количество невыгоревшего топлива, из-за чего конструкция двухтактного двигателя считается менее экономичной.

Сжатие

После чего поршень подымается, движимый крутящим моментом, и сжимает топливную смесь. (В этот момент под поршнем происходит следующий такт впуска).

Рабочий ход

На вершине такта свеча зажигания воспламеняет топливную смесь. Возникшая энергия заставляет поршень двигаться вниз до завершения цикла. (В этот момент внизу цилиндра топливо сжимается в кривошипной камере).

Особенностью дизельного двигателя является измененная система воспламенения топлива.

Создав свой тип двигателя в 1897 Рудольф Дизель заявил, что его двигатель является самым эффективным из когда-либо созданных. До сих пор его детище стоит в ряду самых экономичных двигателей.

Впуск

Впускной клапан открывается и свежий воздух (без топлива), засасывается в цилиндр.

Сжатие

Когда поршень подымается, воздух сжимается и температура в цилиндре возрастает. В конце такта воздух раскаляется настолько, что температуры становится достаточно дря воспламенения топлива

Впрыск

Возле вершины такта сжатия топливный инжектор впрыскивает топливо в цилиндр. При контакте с горячим воздухом топливо воспламеняется.

Рабочий ход

При сгорании топлива высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз.

Выпуск

Выпускной клапан открывается, заставляя выхлопные газы покинуть цилиндр.

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля удивительное творение, предлагающее очень замысловатую перепланировку четырех тактов Отто-цикла. Был разработан Феликсом Ванкелем в 50-х годах прошлого века.

В двигателе Ванкеля трехгранный ротор с кольцевой шестернью вращается вокруг фиксированого зубчатого вала в продолговатой камере.

В наше время наибольшие усилия по разработке и популяризации данного типа двигателя прилагает Mazda, но все же четерыхтактный двигатель остается наиболее популярным. Также АвтоВАЗ использует данный тип двигателя в автожирах.

• Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями:
• низкий уровень вибраций. Роторно-поршневой двигатель полностью механически уравновешен, что позволяет повысить комфортность лёгких транспортных средств типа микроавтомобилей, мотокаров и юникаров
• главным преимуществом роторно-поршневого двигателя являются отличные динамические характеристики: на низкой передаче возможно без излишней нагрузки на двигатель разогнать машину выше 100 км/ч на более высоких оборотах двигателя (8000 об/мин и более), чем в случае конструкции обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.
• Высокая удельная мощность(л.с./кг), причины:
• меньшие в 1,5-2 раза габаритные размеры.
• меньшее на 35-40 % число деталей

• Недостатки:
• Быстрый износ
• Склонности к перегреву
• Сложность в производстве
• Меньшая экономичность при низких оборотах

Впуск

Воздушно-топливная смесь попадает через впускной клапан на этом этапе вращения.

Сжатие

Топливная смесь сжимается здесь.

Рабочий ход

Рабочий ход, топливная смесь воспламеняется здесь, вращая ротор по кругу.

Выпуск

Выхлопные газы выходят здесь

Этот типа двигателя может приводится в действие паром, но чаще его можно встретить в маленьких моделях самолетов, где он работает на сжатом воздухе или углекислом газу.

На этой анимации отображен резервуар с CO2. Сжатый CO2 — это жидкость, которая освобождаясь переходит в газообразное состояние или же другими словами — при нормальных атмосферной температуре и давлении жидкий углекислый газ кипит, следовательно мы не ошибемся если скажем, что данный тип двигателя работает на пару CO2.

Впуск

На вершине цикла поршневой палец давит на шариковый клапан впуская находящийся под большим давлением газ в цилиндр.

Рабочий ход

Газ расширяется двигая поршень вниз

Выпуск

Когда поршень открывается выпускной клапан, находящийся под давлением газ покидает цилиндр.

Окончание

Крутящий момент возвращается поршень наверх, чтобы завершить цикл.

Ракетные и турбореактивные двигатели, по словам автора, поразительны по своей конструкции, но анимация их работы по его мнению слишком скучна.

Ракетный двигатель

Ракетный двигатель — простейшие из своего семейства, поэтому начнем с него.

Для того, что функционировать в открытом космосе ракетные двигатели для своей работы требуют запас кислорода, ровно как и топлива. Кислородно-топливная смесь впрыскивается в камеру сгорания где она беспрерывно сгорает. Газ под большим давлением выходит через сопла, вызывая тягу в обратном направлении.

Чтобы опробовать этот принцип самому, надуйте игрушечный шарик и выпустите его из рук — ракетный двигатель работает почти так-же 😉

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель работает по тому-же принципу что и ракетный, с той лишь особенностью, что необходимый для горения кислород он берет из атмосферы. По своей конструкции он наиболее эффективен на больших высотах с разряженным воздухом.

Момент схожести: топливо беспрерывно сгорает в камере сгорания как и в ракетном. Расширевшийся газ покидает камеру сгорания через сопла, образуя тягу в обратном направлении.

Отличия: На своем пути из сопла некоторое количество давления газа ипользуется, чтобы раскрутить турбину. Турбина — это серия винтов, соединенныходним валом. Между каждой парой винтов находится статор (направляющий аппарат компрессора). Этот аппарат помогает газу проходить через лопасти винтов более эффективно.

Перед двигателем турбинный вал раскручивает компрессор. Компрессор работает схоже с турбиной, только в обратную сторону. Его функцией является повышение давления воздуха, попадающего в двигатель. Турбина выталкивает воздух, а компрессор засасывает.

Турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель схож турбореактивным, с той лишь особенностью, что газ покидающий камеру сгорания вращает в большей степени турбину, которая в свою очередь вращает винт преед двигателем. Он и создает тягу. Эффективен на малых высотах.

Турбовентиляторный двигатель

Турбовентиляторный двигатель — это что вроде компромисса между турбореактивным и турбовинтовым. Он работает как турбореактивный, но есть одна особенность: турбинный вал вращает внешний вентялятор, который имеет больше лопастей и крутится быстрее пропеллера. Это помогает данному двигателю оставаться эффективным на больших высотах, где воздух рязряжен.

Источники:
www.animatedengines.com

• Ultimate Visual Dictionary, DK Publishing Inc., 1999
• Building the Atkinson Cycle Engine, Vincent Gingery, David J Gingery Publishing, 1996
• The Stirling Engine Manual, James G. Rizzo, Camden Miniature Steam Services, 1995
• Modern Locomotive Construction, J. G. A. Meyer, 1892, reprinted by Lindsay Publications Inc., 1994
• Five Hundred and Seven Mechanical Movements, Henry T. Brown, 1896, reprinted by The Astragal Press, 1995
• Model Machines/Replica Steam Models, Marlyn Hadley, Model Machine Co., 1999
• Air Board Technical Notes, RAF Air Board, 1917, reprinted by Camden Miniature Steam Services, 1997
• Internal Fire, Lyle Cummins, Carnot Press, 1976
• Toyota Web site Prius specifications
• Steam and Stirling Engines you can build, book 2, various authors, Village Press, 1994
• Knight’s New American Mechanical Dictionary, Supplement Edward H. Knight, A.M., LL. D., Houghton, Mifflin and Company, 1884
• Thomas Newcomen, The Prehistory of the Steam Engine L. T. C. Rolt, David and Charles Limited, 1963
• An Introduction to Low Temperature Differential Stirling Engines James R. Senft, Moriya Press, 1996
• An Introduction to Stirling Engines James R. Senft, Moriya Press, 1993

UPD: Добавил двигатели Ванкеля и CO2, они мне показались наиболее интересными и практически полезными.
UPD2: Добавил описание целого семейства реактивных двигателей: ракетный, турбореактивный, турбовинтовой, турбовентиляторный.

Свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (СП ДВС) — двигатель внутреннего сгорания, в котором отсутствует кривошипно-шатунный механизм, а ход поршня от нижней мёртвой точки в верхней мёртвой точки осуществляется под действием давления воздуха, сжатого в буферных ёмкостях, пружины или веса поршня. Указанная особенность позволяет строить только двухтактные СП ДВС. СП ДВС могут использоваться для привода машин, совершающих возвратно-поступательное движение (дизель-молоты, дизель-прессы, электрические генераторы с качающимся якорем), могут работать в качестве компрессоров или генераторов горячего газа^[1].

Преимущественное распространение получила схема СП ДВС с двумя расходящимися поршнями в одном цилиндре. Поршни кинематически связаны через синхронизирующий механизм (рычажный или реечный с паразитной шестерней). В отличие от кривошипно-шатунного механизма синхронизирующий механизм воспринимает только разность сил, действующих на противоположные поршни, которая при нормальной работе СП ДВС сравнительно мала. Один поршень управляет открытием впускных окон, а другой — выпускных. Поршни компрессора и поршни буферных ёмкостей жёстко связаны с соответствующими поршнями двигателя.

К достоинствам свободно-поршневых ДВС относится сравнительная простота их конструкции, хорошая уравновешенность, долговечность, компактность. Недостатки — сложность пуска и регулирования, неустойчивость работы на частичных нагрузках (с развитием микропроцессорных систем управления последний недостаток стал неактуальным).

• Бальян С. В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели. — Л: Машиностроение, 1973. — 304 с. — 23 000 экз.

Как работает двигатель?

Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель — это «сердце» почти любого автомобиля — 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.

В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.

Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина — это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный «движок» является двигателем внутреннего сгорания — т.е. сгорание бензина происходит внутри него.

Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные — совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.

А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.

Как работает двигатель?

Давайте рассмотрим принцип, лежащий в любом возвратно-поступательном движении двигателя внутреннего сгорания: если Вы поместите небольшое количество высокоэнергичного топлива (например, бензина) в небольшое закрытое пространство и зажжёте его (это топливо), то выделится невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, к примеру, для приведения в движение картофелины. В этом случае энергия преобразуется в движение этой картофелины. Например, если Вы в трубу, у которой один конец плотно закрыт, а другой — открыт, нальёте немного бензина, а затем засунете картофелину и подожжёте бензин, то его взрыв спровоцирует приведение в движение этой картофелины за счёт выдавливания её взрывающимся бензином, таким образом, картофелина подлетит высоко в небо, если Вы направите трубу вверх. Это мы кратко описали принцип действия старинной пушки. Но Вы также можете использовать такую энергию бензина в более интересных целях. Например, если Вы можете создать цикл взрывов бензина в сотни раз в минуту, и если Вы сможете использовать эту энергию в полезных целях, то знайте, что у Вас уже есть ядро ​​для двигателя автомобиля!

Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто — в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:

1. Такт впуска топлива
2. Такт сжатия топлива
3. Такт сгорания топлива
4. Такт выпуска отработавших газов

Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее «картофельной пушке». Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов — их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!

На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:

A — Распределительный вал
B — Крышка клапанов
C — Выпускной клапан
D — Выхлопное отверстие
E — Головка цилиндра
F — Полость для охлаждающей жидкости
G — Блок двигателя
H — Маслосборник
I — Поддон двигателя
J — Свеча зажигания
K — Впускной клапан
L — Впускное отверстие
M — Поршень
N — Шатун
O — Подшипник шатуна
P — Коленчатый вал

Вот что происходит, когда двигатель проходит свой ​​полный четырёхтактный цикл:

1. Начальное положение поршня — в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
2. Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в «западне»), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
3. Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
4. После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.

Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.

Более наглядно работу двигателя внутреннего сгорания Вы можете увидеть на двух анимациях ниже:

Как работает двигатель — анимация

Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое «картофельной пушкой», является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.

Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!

Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите — ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:

Типы двигателей

Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:

• Рядный
• V-образный
• Оппозитный

Вот они — все три типа расположения цилиндров в двигателе:

Рядное расположение 4-х цилиндров

Оппозитное расположение 4-х цилиндров

V-образное расположение 6 цилиндров

Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.

Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:

Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:

• Свеча зажигания обеспечивает искру, которая зажигает воздушно-топливную смесь, так, чтобы происходило сгорание. Искра должна произойти в нужное время, чтобы двигатель работал должным образом.
• Клапаны — впускные и выпускные — также должны открываться в строго нужное время, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить отработавшие газы. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания так, что воздушно-топливная смесь плотно «замурована» в цилиндре.
• Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.
• Поршневые кольца. Мы их пока ещё не видели на рисунках, но это довольно часто употребляемая вещь, так как от их износа зависит многое в работе двигателя. Поршневые кольца огибают поршень и упираются во внутреннюю поверхность цилиндра, двигаются вверх/вниз вместе с поршнем и обеспечивают уплотнение между наружным краем поршня и внутренней кромкой цилиндра. Кольца служат двум целям: предотвращают утечку топлива в масляный отстойник во время сжатия и горения и удерживают масло в картере от утечки в область горения, где оно может сгореть из-за невероятно высокой температуры. Большинство автомобилей с такими симптомами как повышенный расход топлива и масла, чёрный дым из глушителя, и с пробегом более 100 тысяч километров, попросту имеют изношенные кольца, которые больше не «запечатывают» поршень должным образом.
• Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может поворачиваться на обоих концах так, что его угол может меняться в то время как поршень движется и когда коленчатый вал поворачивается.
• Коленчатый вал крутится за счёт движения поршня.
• Картер окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество машинного масла, которое собирает на дне отстойника.

А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:

Полный цикл работы двигателя

Далее мы узнаем, что может помешать работе двигателя.

Почему двигатель не работает?

Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится. Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:

• Плохая топливная смесь
• Отсутствие сжатия
• Отсутствие искры

Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная «большая тройка» является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.

Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:

• У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
• Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
• Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
• В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.

Отсутствие сжатия — если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:

• Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
• Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
• Появилось отверстие в цилиндре.

Отсутствие искры может быть по ряду причин:

• Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
• Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
• Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.

И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:

• Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
• Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
• Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы — выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
• Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
• Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.

В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.

Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.

Как работают клапаны?

Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом. Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.

Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками. Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).

Как работает система зажигания?

Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.

Как работает охлаждение?

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники — ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.

Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.

Как работает пусковая система?

Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.

Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер — это всегда довольно мощный и, следовательно, «кушающий» ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:

• Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
• Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
• Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
• Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.

Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.

Как работает впрыск и смазочная система?

Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.

Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).

Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле — это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.

Система выпуска отработавших газов

Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой ​​автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей ​​выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.

Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора. Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле, фарам, стеклоочистителям, электрическим стеклоподъемникам, приводу сидений, бортовому компьютеру и ещё множеству устройств) посредством проводки автомобиля.

Теперь можно сказать, что Вы знаете всё об основах главных подсистем двигателей!

Схемы устройства и принцип действия

Двигателем внутреннего сгорания называется тепловой двига­тель поршневого типа, в котором химическая энергия топлива пре­образуется в тепловую непосредственно внутри рабочего ци­линдра. В результате химической реакции топлива с кислородом воздуха образуются газообразные продукты сгорания с высокими давлением и температурой, которые являются рабочим телом дви­гателя. Продукты сгорания оказывают давление на поршень и вы­зывают его перемещение. Возвратно-поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма превра­щается во вращательное движение коленчатого вала.

Двигатели внутреннего сгорания работают по одному из трех циклов: изохорному (цикл Отто), изобарному (цикл Дизеля) и смешанному (цикл Тринклера), различающихся характером про­текания процесса сообщения тепла рабочему телу. В смешанном цикле часть тепла сообщается при постоянном объеме, а осталь­ная часть при постоянном давлении. Отвод тепла во всех циклах совершается по изохоре.

Совокупность последовательных и периодически повторяю­щихся процессов, необходимых для движения поршня — наполне­ние цилиндра, сжатие, сгорание с последующим расширением газов и очистка цилиндра от продуктов сгорания — называется рабочим циклом двигателя. Часть цикла, проходящая за один ход поршня, называется тактом.

Двигатели внутреннего сгорания делятся на четырехтактные и двухтактные; в четырехтактных двигателях рабочий цикл совер­шается за четыре хода поршня, а в двухтактных — за два.

Судовые двигатели внутреннего сгорания в основном работают по смешанному циклу. Крайние предельные положения поршня в цилиндре называются соответственно верхней и нижней мерт­выми точками (в. м. т., н. м. т.). Расстояние по оси цилиндра, проходимое поршнем от одного до другого крайнего положения, называется ходом поршня S (рис. 125). Объем, описываемый поршнем при его движении между в. м. т. и н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра V_s. Объем цилиндра над поршнем, когда последний находится в н. м. т., называется объемом камеры сжатия V_с. Объем цилиндра при положении поршня в н. м. т. на­зывается полным объемом цилиндра V_а : V_a= V_с + V_s.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия ? = V_a / V_c.

Величина степени сжатия зависит от типа двигателя. Для су­довых дизелей степень сжатия равна 12—18. Главными конструк­тивными характеристиками двига­теля являются диаметр цилиндра, ход поршня, число цилиндров и га­баритные размеры.

Четырехтактный двигатель.

На рис. 125 показана схема устройства четырехтактного дизеля. Фунда­ментная рама 15 дизеля покоится на судовом фундаменте 1. Блок ци­линдров 11 закрепляется на станине двигателя 14. Поршень 9 под дей­ствием газов совершает возвратно-поступательное движение по зерка­лу цилиндровой втулки 10 и с по­мощью шатуна 13 вращает коленча­тый вал 2. Верхняя головка шатуна с помощью поршневого пальца 3 соединена с поршнем, а нижняя ох­ватывает мотылевую шейку колен­чатого вала. В крышке 7 цилиндра размещены впускной клапан 4, вы­пускной клапан 8 и топливная фор­сунка 6. Впускной и выпускной клапаны приводятся в действие через систему штанг и рычагов 5 от кулачных шайб распредели­тельных валов 12. Последние получают вращение от коленчатого вала.

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе происходит за два оборота коленчатого вала — за четыре хода (такта) поршня. Из четырех ходов (тактов) три хода (такта) являются подготови­тельными, а один рабочим. Каждый такт носит название основ­ного процесса, происходящего во время данного такта.

Первый такт — впуск. При движении поршня вниз (рис. 126) над поршнем в цилиндре создается разрежение, и через принуди­тельно открытый впускной клапан а атмосферный воздух запол­няет цилиндр. Для лучшего заполнения цилиндра свежим заря­дом воздуха впускной клапан а открывается несколько раньше, чем поршень достигнет в. м. т.—точка 1; имеет место предваре­ние впуска (15—30° по углу поворота коленчатого вала). Закан­чивается впуск воздуха в цилиндр в точке 2. Впускной клапан а закрывается с углом запаздывания 10—30° после н. м. т. возможность использовать инерцию входящего с большой ско­ростью воздуха, что приводит к более полной зарядке цилиндра. Продолжительность впуска соответствует углу поворота коленча­того вала на 220—250° и на рисунке показана заштрихованным углом 1—2, а па диаграмме р—? — линией впуска 1—2.

Второй такт — сжатие. С момента закрытия впускного кла­пана а (точка 2) при движении поршня вверх начинается сжатие. Объем уменьшается, температура и давление воздуха увеличи­ваются. Продолжительность сжатия составляет угол 140—160° по­ворота коленчатого вала и заканчивается в точке 3. Давление в конце сжатия достигает 3—4,5 Мн/м², а температура 800—1100° К. Высокая температура заряда воздуха обеспечивает самовоспламенение топлива. В конце хода сжатия, когда поршень .немного не дошел до в. м. т. (точка 3), производится впрыск топ­лива через форсунку б. Опережение подачи топлива (угол пред­варения 10—30°) дает возможность к приходу поршня в в. м. т. подготовить рабочую смесь к самовоспламенению.

Третий такт — рабочий ход. Происходит горение топлива и рас­ширение продуктов сгорания. Продолжительность сгорания топ­лива составляет 40—60° поворота коленчатого вала (процесс 3—4 на рисунке). В конце горения внутренняя энергия газов увеличи­вается, давление газов достигает значительной величины 5—8 Мн/м², а температура 1500—2000° К. Точка 4 — начало рас­ширения газов. Под давлением газов поршень движется вниз, со­вершая полезную механическую работу. В конце расширения (угол опережения 20—40° до н. м. т.) — точка 5 — открывается выпускной клапан в, давление в цилиндре резко падает и по дости­жении поршнем н. м. т. оказывается равным 0,1—0,11 Мн/м², а температура 600—800° К. Предварение выпуска обеспечивает минимальное сопротивление движению поршня вверх в последую­щем такте. Рабочий ход совершается за 160—180° угла поворота коленчатого вала.

Четвертый такт — выпуск. Продолжается от точки 5 до точки 6. При выпуске поршень, двигаясь вверх от н. м. т., выталкивает от­работавшие продукты сгорания. Выпускной клапан закрывается с некоторым запозданием (на 10—30° угла поворота коленчатого вала после в. м. т.). Это улучшает удаление отработавших про­дуктов горения за счет отсасывающего действия газов, тем более что в это время впускной клапан уже открыт. Такое положение клапанов называется «перекрытием клапанов». Перекрытие кла­панов обеспечивает более совершенное удаление продуктов сгора­ния. Выпуск осуществляется в течение 225—250° угла поворота коленчатого вала.

Двухтактный двигатель.

На рис. 127 показана схема работы двухтактного дизеля. Газораспределение в двухтактных двигате­лях осуществляется через продувочные окна П и выпускные окна В. Продувочные окна соединены с продувочным ресиве­ром Р, в который продувочным насосом Н нагнетается чистый воз­дух под давлением 0,12—0,16 Мн/м². Выпускные окна, несколько выше расположенные, чем продувочные, соединяются с выпускным коллектором. Топливо подается в цилиндр форсункой Ф. Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два хода поршня, за один оборот коленчатого вала. Открытие и закрытие выпускных и продувочных окон производится поршнем.

Рассмотрим последовательность процессов в цилиндре.

Первый такт — горение, расширение, выпуск и продувка. Пор­шень движется вниз от в. м. т. к н. м. т. В начале такта происхо­дит бурное горение с повышением давления газов до 5—10 Мн/м² и температуры до 1700—1900° К для тихоходных двигателей и 1800—2000° К для быстроходных. Горение заканчивается в точке 4 и затем происходит расширение продуктов сгорания (участок 4—5) до давления 0,25—0,6 Мн/м² и температуры 900—1200° К. При положении мотыля в точке 5 (за 50—70° до н. м. т.) откры­ваются выпускные окна, давление в цилиндре резко падает и на­чинается выпуск отработавших газов выпускного коллектора в ат­мосферу. Высота продувочных окон подбирается таким образом, чтобы к моменту их открытия давление газов в цилиндре было бы близко к давлению продувочного воздуха в продувочном ресивере. После открытия продувочных окон (точка 6) продувочный воздух, поступая в цилиндр, вытесняет продукты сгорания через выпускные окна, при этом часть воздуха уходит с отработавшими газами. При открытых продувочных окнах происходит принудительная очистка цилиндра и заполнение его свежим зарядом; этот процесс называется продувкой.

Второй такт. Процесс продувки продолжается также при дви­жении поршня вверх от н. м. т. до закрытия продувочных окон (точка 1). После закрытия поршнем выпускных окон (точка 2) процесс выпуска заканчивается и начинается процесс сжатия све­жего заряда воздуха. В конце сжатия (в. м. т.) давление воздуха равно 3,5—5 Мн/м², а температура составляет 750—800° К. Высо­кая температура воздуха в конце сжатия обеспечивает самовос­пламенение топлива. Затем цикл повторяется.

По тем же соображениям, что и для четырехтактных дизелей, топливо в цилиндр подается с опережением в 10—20° поворота ко­ленчатого вала до в. м. т. (точка 3).

В настоящее время на судах применяют как двухтактные, так и четырехтактные дизели. Для крупнотоннажных грузовых и пас­сажирских судов основным является двухтактный двигатель. Ти­хоходные двухтактные крейцкопфного типа дизеля долговечны, отличаются высокой экономичностью, но имеют большой вес и га­бариты. При одной и той же частоте вращения и одинаковых раз­мерах цилиндров мощность двухтактного двигателя теоретически вдвое больше мощности четырехтактного. Увеличение мощности двухтактного двигателя обусловлено сгоранием вдвое большего количества топлива, чем в четырехтактном, но так как объем ра­бочего цилиндра (из-за наличия выпускных и продувочных окон) используется неполностью, а часть мощности (4—10%) затрачи­вается на приведение в действие продувочного насоса, то факти­ческое превышение мощности в двухтактном двигателе над мощ­ностью четырехтактного составляет 70—80%.

Четырехтактный двигатель при одинаковых мощности и ча­стоте вращения с двухтактным имеет большие размеры и вес. Двухтактный двигатель при одинаковых частоте вращения и числе цилиндров с четырехтактным вследствие удвоенного числа рабо­чих циклов работает более равномерно. Минимальное число ци­линдров, обеспечивающее надежный пуск для двухтактного дви­гателя — четыре, а для четырехтактного — шесть.

Отсутствие клапанов и приводов к ним у двухтактного двига­теля со щелевой продувкой упрощает его конструкцию. Однако на изготовление деталей требуются более прочные материалы, так как двухтактные двигатели работают при более высоких темпера­турных условиях.

В двухтактных двигателях очистка, продувка и зарядка све­жим воздухом цилиндра осуществляется на протяжении части одного хода, поэтому качество этих процессов ниже, чем у четы­рехтактного двигателя.

Четырехтактные двигатели удобнее в отношении повышения их мощности путем наддува. Для них используют более простую схему наддува, теплонапряженность цилиндров меньше, чем у двухтактных дизелей. Для современных четырехтактных дизелей с газотурбинным наддувом удельный эффективный расход топ­лива составляет 0,188—0,190 кг/(квт ? ч), а для двухтактных тихо­ходных дизелей с наддувом 0,204—0,210 кг/(квт?ч).

Как по свечам зажигания определить состояние двигателя

Свечи зажигания принимают участие в поджиге топливно-воздушной смеси. Их расположение в камере сгорания двигателя дает возможность оценить состояние мотора. Чем сильнее проблемы в сердце авто, тем быстрее изнашиваются и сами свечи.

Внешний вид свечей зажигания может подсказать владельцу авто, что не так с транспортным средством. Различные неполадки системы подачи топлива, нарушения функционала блока цилиндров и прочие тонкости – искроподатчики отразят их как лакмусовые бумажки определяют наличие ацетона в моче.

Как получить правильные показания

Проверку двигателя свечами зажигания нужно проводить сразу после выхода двигателя на рабочую температуру после определенной нагрузки. Например, накануне стоит проехать в режиме номинальной постоянной скорости по трассе. Холодный двигатель же может сбить показания из-за работы мотора сна концентрированной смеси во время прогрева. Если выкрутить свечи на этой фазе, гарантирован черный нагар, который ошибочно принимают за индикатор неисправности.

Не стоит затягивать с проверкой после приобретения новых свеч. Именно чистые, оптимально подобранные детали подходят для тестирования двигателя. Достаточно проехать на них около 200 км. и сделать 20-километровый заезд под нагрузкой.

Как правильно выкрутить свечи зажигания

1. В руководстве по эксплуатации автомобиля найти местонахождение свеч зажигания, их количестве и физических характеристиках.
2. Приготовьте контейнер для инструментов и соберите туда все необходимое для процесса. Туда же кладут и свечи.
3. Перед выкручиванием свеч дайте двигателю остыть несколько часов с открытым капотом.
4. При выкручивании помогайте себе гаечным ключом. Запомните направление.
5. Отметьте местонахождение бронепроводов по количеству свеч зажигания липкой лентой. Память здесь не поможет – их легко перепутать.
6. Потяните за крышки для устранения этих самых проводов. Учитывайте риск травмирования пальцев при слишком интенсивном воздействии.
7. С помощью сжатого воздуха или щеточки удалить весь мусор внутри блока.
8. Далее все возвращается на место.

Неполадки – как на ладони

После изъятия свечей осмотрите их и по нашему списку определите состояние двигателя.

1. Исправный мотор демонстрирует девственность свечей. На них нет отложений нагара или следов вытекающего моторного масла. Юбка электрода может быть окрашена в коричневатый оттенок.
2. Появление пушистого черного нагара на корпусе и/или электродах сигнализирует о чрезмерной обогащённости смеси. Очевидно увеличение расхода топлива и усиление частоты подачи искры. Причина кроется в системе карбюраторного впрыска или инжекторе.
3. Полную противоположность демонстрирует серый нагар или отбеливание центрального электрода. Причина – нехватка топлива. Пришло время менять фильтры. Также обратите внимание критически важным частям двигателя и количеству охлаждающей жидкости, ведь мотор может перегреваться из-за ее недостатка.
4. Юбка электрода может покраснеть до кирпичного цвета. Свеча зажигания как бы намекает о стыде за хозяина. Бензин настолько переполнен присадками или разбавлен, что вправе сменить поставщика бензина или дизеля. От некачественного топлива страдает ресурс поджигания и сам двигатель.
5. Если на витках резьбы видно моторное масло, значит речь идет о замасливании. Явление часто сопровождается серо-черным нагаром. Причина – утечка моторного масла. Из-за этого холодный мотор, особенно зимой, троит, а выхлопная труба выдает сизый поток некоторое время после активации режима холодного пуска.
6. Обильные отложения серо-черного нагара подсказывают водителю, что в камере помимо топлива горит и лишнее масло. Исправить проблему можно заменой маслосъемных поршневых колец. Еще один признак такого явления – сизый дым выхлопа при резком нажатии на газ или переключении режимов работы.
7. Постоянное троение двигателя свидетельствует о выходе со строя одного или нескольких цилиндров головного блока. Для этого сначала осматривают все цилиндры и выявляют дефектные, а затем выкручивают отвечающую за них свечи для оценки состояния. Если на корпусе присутствуют частицы несгоревшего топлива – расслабьтесь. Системы топливоподачи и механизм зажигания работают слаженно и исправны. Виновник, скорее всего, ремень ГРМ или разрушенные кольца.
8. Гораздо тревожнее, когда полностью разрушены центральный электрод или керамический обод самой свечи зажигания. Здесь на выбор несколько вариантов толкачей: детонация топлива, езда на бензине с низшим октановым числом вместо оптимального для конкретного мотора. Есть вероятность и заводского брака. Также повышенным риском разрушения наделяют контрафактные и восстановленные свечи зажигания.

Советы водителю

Проводить диагностику по такому методу необходимо каждые 10-15 тысяч километров пробега. То есть совершил рейс из Москвы во Владивосток – выкрути свечи и посмотри состояние двигателя. Перед возвратом его удастся отремонтировать. Также для исправной работы двигателя критически важна регулировка зазора между центральным и боковым(и) электродам(и).

АВТОСОВЕТЫ на стороне водителей, которые покупают недорогие свечи. Их ресурс всего 30 тысяч километров, но такой метод оправдан. Долгоиграющие иридиевые, платиновые свечи мировых брендов стоят дороже. Гораздо практичнее взять керамику и при следующем обслуживании заменить все: масла и свечи зажигания. А в случае выявления неисправностей их оперативно устраняют.

Диагностика двигателя по свечам зажигания – что можно узнать?

Каждому автомобилисту полезно знать, как проводится диагностика двигателя по свечам зажигания. Ведь зачастую нет времени отдавать мотор на разборку, чтобы установить неполадки, а это самый быстрый способ первичной оценки. Разберемся вместе.

Диагностика двигателя по состоянию свечей

Эти специальные устройства предназначены для зажигания топливной смеси и используются абсолютно в каждом бензиновом движке. Кроме того, их свободно можно назвать «зондом» диагностики мотора, так как именно по их состоянию можно определить уровень температуры, качество топлива и состав горючей смеси. В дизельном двигателе анализ свечей не даст такой точной информации, так как они там выполняют несколько другую задачу.

Выход из строя этого маленького элемента может привести к весьма серьезным последствиям в случае с бензиновым авто. Таким образом, если возникли проблемы со свечами, в результате могут выйти из строя следующие элементы всей системы зажигания: крышки трамблера, катушки, а также катализатор газов, конечно же, если таковой есть в автомобиле.

Как работает свеча зажигания?

Существует несколько типов свечей зажигания: искровые, дуговые, каталитические, накаливания. В бензиновых двигателях используются первые. В этом случае пожог воздушно-топливной смеси осуществляется за счет электрического разряда, возникшего между электродами, напряжение этого разряда достигает нескольких тысяч, а иногда даже и десятков тысяч Вольт. Работа свечей зажигания весьма отлажена, и они срабатывают в точно заданный момент работы движка.

Существует заблуждение, что если свечи находятся в весьма приличном состоянии, и не возникает никаких проблем в работе мотора, даже в суровую зимнюю пору, то их можно не менять довольно долго. Однако, как было сказано выше, от их состояния напрямую зависит и состояние многих других устройств системы зажигания, поэтому замену свечей следует производить в четко указанные сроки.

Диагностика двигателя по свечам зажигания – следим за цветом электрода

Также, весьма полезно иногда проводить их визуальный контроль, так как достаточно легко определить состояние двигателя по свечам зажигания и вовремя предотвратить возможные поломки, ведь они, как известно, могут вылиться в кругленькую копеечку. Таким образом, иногда для того чтобы определить, в каком состоянии находится «сердце» автомобиля, достаточно просто посмотреть на нагар, находящийся на поверхности свечей зажигания.

Существует несколько основных критериев, по которым без проблем можно узнать о тех либо других неисправностях. Если после пробега 300 километров электрод, подающий искру, остается светло-коричневого цвета, то нет никакого повода для беспокойства, мотор в полном порядке. В случае же, когда на его поверхности обнаружен черный нагар, то это является первым признаком засорения воздушного фильтра.

По цвету электрода можно очень многое сказать о работе двигателя. Иногда встречается ситуация, когда цвет электрода может быть светло-серым и даже белым.

Это говорит о проблемах в горючей смеси, что незамедлительно приводит к выходу из строя выпускных клапанов и сильному перегреву камеры сгорания. Поэтому нельзя тянуть с ремонтом, и сразу же стоит обратиться на СТО. Красный оттенок электрода свидетельствует о больших примесях железа в топливе, и вследствие этого свечи перестают функционировать. Движок нуждается в срочной чистке. Иногда помогает замена старого масла на новое, но повторить эту процедуру следует несколько раз подряд.

Как еще оценить состояние двигателя по свечам зажигания?

Следующим критерием, который свидетельствует о нарушенной работе маслоотражательных колпачков и, как следствие, о сильном расходе масла, является наличие масляных следов на резьбе свечи. Сопутствующие признаки в данной ситуации: «троение», длительный запуск и наличие бело-синих выхлопов. Кроме того, следы масла в сочетании с несгоревшем топливом говорят о разрушении клапана или же перегородки, разделяющей поршневые кольца. При этом ожидайте увеличения расхода топлива, как минимум в два раза.

Длительная детонация движка приводит к поломке самого электрода либо же керамики свечи. Так что за этим параметром мотора тоже следует следить время от времени, и не запускать! Таким образом, видно, что диагностика двигателя по состоянию свечей осуществляется очень легко, при этом помните, что своевременное выявление проблемы сможет избавить вас от ряда проблем и существенно сэкономить семейный бюджет. А вот как заменить свечи, можно прочитать уже в другой нашей статье!

Состояние свечей зажигания по внешнему виду

Свечи зажигания являются составным элементом системы зажигания и служат для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя от электрической искры, которая образуется между электродами свечи зажигания. Свечи зажигания необходимо менять каждые 30-90 тыс. км, что напрямую зависит от условий эксплуатации мотора, типа устанавливаемых свечей и материалов их изготовления.

Читайте в этой статье

Почему свечи зажигания оптимально менять раньше положенного срока

Сбои в работе мотора указывают на необходимость проверить свечи. Как уже было сказано, свечи зажигания служат от 30 тыс. км, но это только теория, которая основывается на идеальных условиях эксплуатации ДВС. На практике средний срок службы бюджетных одноэлектродных свечей составляет не более 15-20 тыс. км. пробега.

На сокращение планового ресурса свечей сильно влияет качество отечественного топлива, городская езда на низких оборотах, частая и долгая работа мотора на холостых оборотах. По этой причине даже самые дорогие многоэлектродные иридиевые или платиновые свечи зажигания рекомендуется менять на 15-20 тыс. км. раньше заявленного срока службы.  Также в продаже могут быть представлены поддельные свечи или изделия низкого качества, которые обычно не выхаживают даже 10 тыс. км.

Признаки неисправности свечей зажигания

Начнем с того, что исправный двигатель должен работать стабильно, ровно и устойчиво как на холостых оборотах, так и под нагрузкой. Осложнение запуска двигателя, неустойчивая работа мотора на холостых оборотах и в движении, повышенный расход топлива, снижение мощности, появление шума и вибраций при работе ДВС является списком основных симптомов, которые могут указывать на проблемы со свечами зажигания.

Для контроля состояния свечей зажигания необходимо проводить регулярные осмотры. Желательно производить данную процедуру параллельно замене масла на ТО, то есть через 10-15 тыс. км. Что касается среднестатистического водителя, который проезжает около 30 тыс. км. за 12 месяцев, в таком случае следует менять обычные одноэлектродные свечи зажигания не реже 2-х раз в год.

Как проверить свечи зажигания

Признаки загрязнения или выхода из строя свечей зажигания проявляются в виде перебоев в работе мотора, двигатель с грязными или проблемными свечами троит. Так происходит по причине того, что сразу все свечи из строя обычно не выходят. Перебои начинаются только в одном или двух цилиндрах. Первым делом необходимо определить свечу, которая вышла из строя. Существует несколько способов проверки искрообразования свечей:

• использование прибора или тестера для проверки свечей зажигания;
• самостоятельная проверка свечей зажигания;

Для проверки свечи нужно снимать, хотя существуют и способы диагностики свечей зажигания на машине. Перед началом процедуры, которая предполагает снятие, следует выключить зажигание и приготовить специальный свечной или торцевой ключ. Инструмент понадобится для выкручивания свечей. Затем нужно осмотреть высоковольтные бронепровода зажигания. На указанных проводах обычно присутствует специальная маркировка, которая содержит в себе информацию о номере цилиндра. В том случае, если подобной маркировки нет, потребуется самостоятельно отметить доступным способом высоковольтные свечные провода.

Следующим шагом будет снятие наконечников (колпачков) со свечей зажигания. Обратите внимание, не следует тянуть за высоковольтный провод во время выполнения данной процедуры, так как можно повредить бронепровода. Для снятия необходимо держаться за сам наконечник. После снятия свечных колпаков можно выкручивать свечи при помощи ключа. Для V- образных двигателей потребуется длинный ключ с приводом, похожий на динамометрический. Также подойдет удлиненный вороток.

Во время снятия следует запомнить, какому цилиндру соответствует каждая выкрученная свеча, так как дальнейший осмотр позволит определить возможные неисправности не только свечей, но и двигателя по состоянию свечей зажигания. Начинать проверку свечей зажигания следует с визуального осмотра и проверки состояния изолятора, а также электродов. Не допускается наличие трещин или оплавления, а также других заметных дефектов. Далее свечи устанавливаются на специальный стенд или проверяются прибором. Как уже сказано выше, автомобилисты также проверяют искру свечи прямо на машине или используют мультиметр. О различных способах проверки мы поговорим далее.

Проверка свечей зажигания на искру

 Чтобы проверить свечу зажигания на искру нужно поочередно отсоединять высоковольтные провода, которые соединяют свечи и прерыватель-распределитель. Делать это нужно на заведенной машине. После снятия провода прислушайтесь к работе двигателя. Если работа мотора не изменилась, тогда это значит, что удалось найти вышедший из строя элемент. В случае, когда после отсоединения мотор начинает работать еще менее стабильно, проверку необходимо продолжить.

Следующий способ проверки искры на свечах зажигания состоит в том, что необходимо снять высоковольтный провод, после чего свечу зажигания выкручивают. Затем свечу вставляют обратно в колпачок бронепровода и подносят к блоку цилиндров. В результате на свече должна появиться отчетливо заметная искра, которая будет сопровождаться характерным треском. Данный способ позволяет продиагностировать работу системы зажигания, провод и свечу.

Что касается проверки свечи зажигания мультиметром, то данный способ является малоэффективным и способен только выявить короткое замыкание внутри свечи зажигания. Для проверки один контакт тестера прикладывается к цоколю свечи (резьбовая часть), а другой ко входу свечи. Образовавшаяся искра должна пробивать от контакта к контакту на 3-4 мм.

Добавим, что мультиметром правильнее проверять высоковольтные провода зажигания. Данный прибор способен измерить сопротивление провода, после чего его следует сравнить с номинальным. Падение напряжения укажет на необходимость замены бронепровода.

Еще одним способом является проверка свечей зажигания «пистолетом». Такой «пистолет» для проверки свечей является проверочным стендом, который имеется у продавцов свечей. Указанное оборудование позволяет проверить свечи зажигания под давлением, то есть частично имитируется их условия работы в двигателе.

Проверка свечи на стенде осуществляется следующим образом:

• свеча зажигания вставляется в паз;
• затем на нее надевается специальный колпачок;
• затем остается нажать на курок «пистолета» для проверки свечей;

Появление искры на электродах и загорание сигнальной лампочки с высокой долей вероятности указывает на исправность свечи зажигания, хотя полной работоспособности данный способ проверки гарантировать не может. Дело в том, что давление на стенде и в двигателе отличается. По этой причине ранее проверенная на стенде свеча зажигания с хорошей искрой все равно может не работать после установки на мотор. Если же свеча изначально не работает на стенде, тогда данный элемент следует заменить по причине очевидной неисправности.

Как самому почистить свечи зажигания и выставить зазор между электродами

После снятия и внешнего осмотра свечу зажигания нужно аккуратно очистить от грязи, копоти, нагара и отложений. Делать это можно механически, при помощи щетки, которая имеет щетину средней жесткости. Еще допускается использовать абразив.

Механический способ позволяет качественно удалить нагар, но рабочие характеристики свечи зажигания обычно становятся хуже. Такая чистка обычно приводит к возникновению царапин, которые затем приводят к перегреву свечи. По этой причине необходимо очищать свечи зажигания от налета максимально деликатно.

Также можно почистить свечи зажигания химическим способом:

• свечу обезжиривают и промывают в бензине;
• затем свечи сушат от 30 до 60 мин;
• далее свечи кладут в раствор ацетата аммония на 30-40 мин;

После извлечения из раствора для очистки свечи зажигания очищаются щеткой с мягкой щетиной и снова сушатся около 30 мин. Очистка сильно загрязненных свечей будет менее качественной сравнительно с механическим способом, а также потребует больше временных затрат.

Плюсом является сниженный риск механический повреждений. Завершением очистки является проверка зазора между электродами свечей. Оценивается зазор между электродами свечи зажигания и после механической чистки.

Зазор в норме не должен отличаться от отметки 0.7 мм. Указанный зазор нужно проверить при помощи специального щупа. Если зазор отличается, его нужно отрегулировать. Регулировка зазора свечей зажигания выполняется специальным инструментом, а сам процесс предполагает то, что боковой электрод подгибается или отгибается от центрального электрода. Добавим, что подгибать центральный электрод запрещено, а подгиб бокового электрода осуществляется с предельной осторожностью.

Состояние двигателя по цвету свечей зажигания

Исправность мотора и свечей зажигания определяется по цвету налета, который присутствует на электродах. Мы не будем описывать все возможные варианты диагностики состояния двигателя по цвету свечей зажигания, так как это тема большой отдельной статьи. Отметим только, что рабочая свеча в норме имеет светлый серовато-коричневый налет.

Появление на электроде черной сухой копоти указывает на необходимость проверки топливной системы ДВС. Такие отложения формируются в случае работы мотора на сильно обогащенной смеси. Свечу зажигания в этом случае можно очистить и вкрутить обратно в двигатель для дальнейшего использования.

Установка очищенных или новых свечей зажигания в двигатель на начальном этапе производится руками. Другими словами, свечи нужно «наживить» от руки, то есть аккуратно ввернуть в свечные колодцы без использования ключа. Если свеча легко вкрутилась по резьбе, тогда элемент можно довернуть ключом до момента контакта конической части с головкой блока цилиндров.

Помните, при закручивании свечей зажигания крайне желательно точно соблюдать момент затяжки, который указан в технической документации для конкретного типа двигателя! Перетяжка свечи зажигания может привести к необходимости последующего ремонта ГБЦ и другим последствиям. Что касается слабо закрученных свечей, недокрученная свеча зажигания может вызвать сбои в работе ДВС.

Советы и рекомендации

Если новые свечи зажигания после установки быстро изменили цвет, обросли нагаром и снова стали причиной сбоев в работе мотора, тогда возможны следующие варианты:

• свечи зажигания неправильно подобраны;
• приобретено поддельное или бракованное изделие;
• мотор эксплуатируется на бензине или масле низкого качества;
• имеются неисправности двигателя, которые быстро выводят новые свечи из строя;

Напоследок еще раз добавим, что свечи зажигания, а также свечные высоковольтные провода являются «расходником», то есть их нужно полностью менять с определенной периодичностью. Если в двигателе ранее была неисправность, которая параллельно выводила из строя свечи, то после устранения такой поломки мотора рекомендуется также заменить и комплект свечей зажигания.

Читайте также

Диагностика двигателя по цвету нагара свечи и правильный их подбор.

Нагар на свечах зажигания появляется в любом случае — выступающая в камеру сгорания часть свечи подвержена колоссальным тепловым и механическим перегрузкам, а также воздействию агрессивной среды.
Поэтому металл электродов и поверхность теплового конуса изолятора постепенно покрываются налетом толщина и цвет которого зависят от многих факторов, основными из которых являются:

Свеча зажигания, длительно работающая в номинальном режиме, соответствующем ее тепловой характеристике, имеет нагар желто-коричневого цвета небольшой толщины. Такой нагар или налет свидетельствует о нормальной работе двигателя и его систем.
Если же нагар на электродах свечи и тепловом конусе изолятора имеет черный, белый или красный оттенок или цвет — необходимо провести диагностирование двигателя и устранить выявленные неисправности.

Свечи зажигания, вывернутые из двигателя, являются своеобразным индикатором, позволяющим оценить правильность работы и диагностировать неисправности механизмов двигателя и его систем, в особенности – систем питания и зажигания.
Нагар, который всегда присутствует на электродах и тепловом конусе свечи зажигания, позволяет оперативно выявить неисправности и принять правильное решение по их устранению. При этом можно диагностировать не только работу двигателя в целом, но оценить техническое состояние каждого из цилиндров, а также сделать вывод о правильности выбора типа свечей зажигания для данного двигателя.

Если двигатель и его системы функционируют в нормальном режиме, электроды и тепловой конус свечей зажигания имеют нагар от светло-серого до светло-коричневого цвета. Любые другие цвета и оттенки нагара свидетельствует о неисправностях или нештатной работе механизмов или систем двигателя.

Ниже приведена таблица, в которой приведены возможные цвета нагара на элементах свечи, характеризующие те или иные неполадки в работе двигателя, а также рекомендации по устранению этих неполадок. Следует отметить, что для правильной оценки состояния двигателя по цвету нагара на электродах свечи зажигания, необходимо, чтобы двигатель достаточно долго поработал на всех режимах. И лишь после этого свечи можно вывернуть и тщательно изучить налет на электродах и тепловом конусе.

При подборе свечей зажигания следует учитывать рекомендации завода-производителя автомобильного двигателя, поскольку неправильно выбранные свечи могут привести не только к снижению динамических, экологических и экономических показателей работы двигателя, но и привести к отказу элементов системы зажигания, износу и поломке деталей цилиндропоршневой группы, и другим неприятностям технического характера. А в процессе эксплуатации не поленитесь периодически проверять нагар на свечах – он может многое поведать о состоянии двигателя и его систем.

Как по свечам зажигания определить состояние двигателя машины

Свечи зажигания очень важны для работы двигателя. По внешнему виду свечи можно сказать как работает двигатель.

Перед тем как осматривать свечи сначала двигатель должен проработать достаточно долго и только потом можно что – то сказать определенное.

Иногда водители сами совершают ошибки и тем самым делают выводы о поломки свечей, например, после того как поехали, не прогрев машину во время минусовой температуры сначала откручивают свечу видят черный нагар и делают вывод что произошла поломка.

Но такой нагар мог появится так как машина начала свой путь не разогретой до конца. Лучше всего завести машину по правилам, проехать м 200 – 300 т потом уже приходить к мнению о состоянии свечи.

1. Работу двигателя можно считать отличной тогда, когда юбка свечи имеет светло коричневый цвет нагара и минимум отложений на свече. Если отсутствуют следы масла на свече, то хозяину двигателя остается только позавидовать.
2. Если свеча большим расходом двигателя, то она будет работать так сверху на электрода будет бархатисто – черный нагар. Такая проблема может возникнуть из – за когда не правильно работает карбюратор а именно сама регулировка у карбюратора или если засорился инжектор.
3. Когда наоборот не хватает масла до свечи, то цвет того же самого электрода светло — серый или вовсе белый. Вот в такой ситуации необходимо начать беспокоиться. Во время езды при нагрузках машина может очень сильно нагреться
4. Если свеча красноватого оттенка, больше похож на цвет кирпича. То тогда двигатель работает на избыточном топливе. Если долгое время не принимать мер то свеча в скором времени просто перестанет работать.
5. У свечи на резьбе остаются следы от масла. Двигатель начинает троить после того как глушите машину. После того как машина начинает прогреваться, то троить перестает. Проблема возникает из – за того, что маслоотражающие колпачки работают неисправно. Сразу понятно, что идет большой перерасход масла.

Важно: Всегда надо смотреть за свечами и если есть какие – то намеки на поломку лучше сделать, сразу но не тянуть.

Если не хотите тратить много денег, тогда стоит заменить сразу свечи. В случае их плохой работы. Так как в дальнейшем при поломке мотора денег придется потратить намного больше. Если сами ничего не понимаете можно съездить в автосервис. Специалисты определят, что поломалась и что надо починить в первую очередь.

Проверка свечей должна производится после каждых 30 тыс. км. пробега. Первоначально может быть удаление нагара. Чтоб удалить нагар необходимо приобрести металлическую щетку.

Прежде всего, это регулировка зазора до требуемой величины, удаление нагара. Также можно еще менять свечи местами, тем самым и будет меняться температурный режим.

А лучше всего обратится к специалисту за помощью, так как там потратите немного денег, но если доведете двигатель до критического состояния. ТО тогда придется выложиться по полной. Или просто продать машину так как замена двигателя является дорогостоящей.

Как читать свечи зажигания? Как диагностировать проблемы двигателя по свечам?

Да, именно свечи зажигания являются самым ценным среди самых простых методов диагностики разного рода проблем двигателя. Вы на самом деле можете «прочитать» свои свечи и получить ценные подсказки о том, как работает двигатель Вашего автомобиля, чего ему больше всего не хватает и с какой стороны подкрадывается беда.

Конечно, чтобы прочитать свечу и оценить проблемы двигателя, Вы должны сначала снять её. Используйте свечной ключ для этого.

Более подробно о том, как снять свечу зажигания, Вы можете прочитать в статье о замене свечей. А для начала давайте взглянем, из каких основных частей состоит свеча зажигания:

Как видим, всё предельно просто и очевидно. Теперь давайте взглянем, какие состояния свечей зажигания что означают, как правильно диагностировать неисправности и проблемы двигателя по таким состояниям, а также варианты решения проблем.

Выберите из изображений ниже, как выглядит Ваша свеча зажигания:

Если Вы не узнали свою свечу ни в одном из приведённых рисунков, прочитайте все условия и симптомы свечей — иногда конкретные случаи могут отличаться от показанных образцов, но быть вызваны теми же причинами и должны быть одинаково диагностированы.

Нормальная свеча

Налёт кофейного, коричневого или серо-коричневого цвета на белой юбке (если автомобиль работает на газе, то цвет будет, скорее, коричневый), и небольшие следы эрозии на электродах.

Двигатель работает нормально.

Изношенная свеча

Это нормальный процесс износа свечи, когда она требует замены. Помните, что свечи нужно регулярно менять, потому что по мере износа растёт зазор между электродами свечи, что требует большего напряжения для выдачи искры.

Нормальные темпы роста зазора для большинства свечей принято считать следующими: для четырёхтактных двигателей: 0.01~0.02 мм на каждые 1 000 км пробега; для двухтактных двигателей: 0.02~0.04 мм на каждые 1 000 км пробега. В этом случае требуется просто замена свечей зажигания.

Зольные отложения

Центральный и боковой электроды покрыты налётом пепельного цвета. В результате такой «маскировки» электродов Ваш двигатель может испытывать осечки. В запущенных случаях такое накопление отложений сгорания в конечном итоге может (но обычно такого не бывает) заполнить весь зазор между двумя электродами.

Причины:

1. Плохое качество топлива (наличие вредных добавок).
2. Масло проникает в камеру сгорания из-за неплотных поршневых колец или по другим причинам.

Что делать:

1. Свечи заменить.
2. Сменить привычную АЗС.
3. Проверить компрессию двигателя для определения необходимости капремонта.

Сухой чёрный нагар

Чёрный, сухой, даже, возможно, пушистый нагар сажи на кончике изолятора и электродов. Сопровождается заметно повышенным расходом топлива.

Причины:

1. Чрезмерно богатая воздушно-топливная смесь (ВТС).
2. Грязный воздушный фильтр (и, как следствие, слишком богатая ВТС).
3. Слишком частое вождение на низких скоростях или стоянка на холостом ходу в течение длительного времени.
4. Неправильная регулировка карбюратора или инжектора (например, неисправность кислородного датчика).
5. Если такой копотью покрыты только одна или несколько свечей (но не все), то причина возможна в системе зажигания (провода зажигания, распределитель).

Что делать:

1. Проверить и заменить воздушный фильтр.
2. Продиагностировать неисправности инжектора или отрегулировать карбюратор.
3. Заменить провода или крышку распределителя зажигания (если проблема только с некоторыми свечами).

Свеча в масле

Влажные, чёрные масляные отложения на кончике юбки и электродов. Двигатель плохо заводится и может испытывать осечки.

При запуске двигателя на холодную он может «троить», а из выхлопной трубы идти синий или бело-синий дым. Сопровождается повышенным расходом масла.

Причины:

1. Это часто является причиной сильно изношенных поршневых колец или стенок цилиндров.
2. Масло также может быть втянуто в камеру из-за чрезмерного зазора в направляющих штока клапана, или сильно изношенных уплотнителей клапанов.
3. Износ маслосъёмных колпачков.
4. Слишком «холодная» свеча (несоответствующий двигателю температурный режим свечи).

Что делать:

1. Проверить компрессию двигателя на предмет возможного капитального ремонта.
2. Отрегулировать клапаны или заменить уплотнители клапанов.
3. Заменить свечу на более «горячую».

Сожжённая свеча

Пузыри на юбке центрального наконечника, расплавленные электроды и иные следы воздействия высокой температуры. Сожжённая свеча означает, что искра между электродами протекает с более высокой температурой, и температура будет только расти по мере дальнейшего износа свечи, поэтому её нужно заменить как можно быстрее.

Сопровождается потерей тяговитости двигателя и повышенным расходом бензина. Двигатель может не глохнуть сразу после прекращения подачи искры (выключения зажигания ключом).

Причины:

1. Перегрев двигателя.
2. Неправильно отрегулированное зажигание (опережение зажигания).
3. Слишком бедная ТВС.
4. Несоответствующий двигателю температурный режим свечи (слишком «холодная»)
5. Езда с большой нагрузкой.

Что делать:

1. Заменить сожжённые свечи зажигания (с подходящим режимом температуры).
2. Отрегулировать зажигание.

Загрязнение (остекление) юбки

Этот симптом может вызвать пропуски зажигания на высоких оборотах двигателя. Глянцевые отложения, как правило, жёлтого цвета.

Причины:

Такой симптом показывает использование бензина с большим содержанием свинца.

Что делать:

Следует заменить привычную АЗС.

Красноватая юбка

Юбка свечи зажигания покрывается красноватым оттенком — он токопроводящий.

Причины:

Повышенное содержание тяжёлых металлов в бензине и их оседание на юбке (и других частях) свечи.

Что делать:

Следует заменить привычную АЗС.

Механическое повреждение всей свечи

Боковой электрод обломился, или даже вся свеча имеет механические повреждения. Цилиндр при этом, скорее всего, не будет работать.

Причины:

Механическое повреждение обусловлено посторонним предметом в камере сгорания.

Что делать:

Проверить камеру сгорания на наличие посторонних предметов.

Механическое повреждение юбки

Юбка центрального электрода переломилась или имеет небольшие механические повреждения.

Причины:

Детонация, вследствие чего образовалось сверхдавление, которое разрушило юбку как саму слабую часть рабочей поверхности свечи. А причины такой детонации:

1. Неправильно настроенный угол опережения зажигания.
2. Неисправный клапан рециркуляции выхлопных газов.
3. Недостаточно октановое число бензина.
4. Резкое охлаждение свечи.
5. Брак самой свечи зажигания.

Что делать:

1. Настроить угол опережения зажигания.
2. Проверить клапан рециркуляции выхлопных газов.
3. Проверить соответствие октанового числа используемого бензина характеристикам авто.

Свеча расплавилась

Оба или один из электродов выглядят выжженными или расплавленными. В этом случае машина может также испытывать потерю мощности.

Причины:

1. Неправильно отрегулированный угол опережения зажигания.
2. Обеднённая воздушно-топливная смесь.
3. Слишком «холодная» свеча по характеристикам.

Что делать:

1. Подобрать подходящую свечу, если причина в несоответствии температурного режима.
2. Проверить угол опережения зажигания.

Эрозия бокового электрода

Боковой электрод разъело, или же он выглядит расплавленным, став значительно короче, не доходя до центрального электрода по своей длине.

Причины:

Бензин с большим содержанием свинца. Свинец воздействует чаще только на боковой электрод, так как тот изготовлен из никелевого сплава и вступает в химическую реакцию со свинцом, становясь хрупким и слабым.

Что делать:

Сменить привычную АЗС.

Металлическая «молния» на внешнем изоляторе

На внешнем изоляторе (который находится снаружи двигателя, когда свеча вкручена в мотор) идёт, извиваясь, металлическая полоса.

Причины:

Это результат того, что искровой зазор между электродами свечи сильно расширился из-за износа электродов, и свече требуется гораздо более высокое напряжение. Такая молния на изоляторе возникает, когда требуемое напряжение между штырями электродов выше, чем может удержать изолятор, в результате чего искра появляется не между электродами, а между корпусом свечи и верхним контактом (куда вставляется штекер свечных проводов). Конечно, такое условие также появляется одновременно из-за изношенных изоляторов самого штекера, которые не могут удержать напряжение.

Так как более высокое напряжение требуется для двигателей с турбонаддувом, возникновение таких повреждений на них более вероятны. Важно признать, что штекер является расходным материалом, который должен быть периодически заменён.

Что делать:

Заменить свечные провода и сами свечи зажигания.

Рыжий цвет корпуса свечи

Не волнуйтесь, 99% вероятности, что это всего лишь ржавчина, которая появилась вследствие попадания воды в углубление со свечами на корпусе двигателя, например, после мойки двигателя или из-за плохой гидроизоляции подкапотного пространства (отсутствие подкрыльника, к примеру). Такую свечу, тем не менее, необходимо заменить, так как это потенциальная проблема.

Как опредедить состояние двигателя по свече зажигания.

При неустойчивой работе двигателя нужно обязательно осмотреть свечи. Опытный водитель знает, что по внешнему виду свечи можно много рассказать о состоянии двигателя. Прежде чем выкручивать свечу тщательно очистите от грязи  пространство вокруг свечи,чтобы  грязь не попала в цилиндр.

Посмотрите на фотографии и запомните как выглядит свеча при различных состояниях двигателя.

На фото 1 нормальное состояние свечи. Серо-коричневый цвет и незначительный  износ электродов. Калильное значение свечи соответствует типу двигателя и общему его состоянию.

На второй фотографии показана свеча с чёрным нагаром на юбке изолятора. Это говорит о    переобогащённой смеси и повышенном расходе горючего. Неправильно отрегулирован    карбюратор или неисправен инжектор. Возможно засорён воздушный фильтр.

На третьем фото показано состояние свечи при чрезмерно бедной воздушно-топливной смеси. Цвет электрода от светло-серого до белого. Это опасное состояние. При езде на очень обедненной смеси и повышенных нагрузках происходит значительный перегрев как самой свечи, так и камеры сгорания, что может привести к прогоранию выпускных клапанов.

На фото 4 юбка центрального электрода имеет красноватый оттенок, похожий на кирпич. Такой цвет юбки обусловлен наличием в топливе большого количества присадок содержащих металл. Длительная работа двигателя на таком топливе приведёт к отказу свечи так как толстый налёт от присадок проводит электрический ток.

Свеча на фото 5 замаслена, особенно это заметно на резьбовой части. Это говорит о том, что      изношены маслоотражающие колпачки.  Двигатель с такими свечами обычно троит после запуска и заметен бело-сизый выхлоп из глушителя, но по мере прогрева работа стабилизируется. Двигатель расходует масла больше нормы.

Эта свеча (фото 6) вывернута из неработающего цилиндра. Юбка и центральный электрод покрыты маслом, капельками не сгоревшего топлива и частицами металла. Такое может быть из-за разрушения клапана или  повреждения поршня. При заведенном двигателе он троит всё время, мощность значительно падает, расход топлива возрастает в полтора раза.

На фото 7 мы видим полное разрушение центрального электрода вместе с керамической юбкой. Такое происходит из-за длительной детонации двигателя при использовании низкооктанового бензина. Причиной может быть также очень ранее зажигание. Возможен также брак свечи. Естественно, что при заведенном двигателе он троит.

На фото 8 электрод свечи оброс зольными отложениями. Они могут быть как белыми так и чёрными. Такое происходит при сильном износе или залегании маслосъёмных поршневых колец. В следствии этого отмечается повышенный расход масла. При перегазовке из выхлопной трубы идёт сильный дым похожий на мотоциклетный.

Об авторе

Нужно ли прогревать двигатель перед поездкой зимой и летом

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня на улице с утра оказалось достаточно холодно, в связи с чем перед поездкой я по привычке, как меня учил еще дед, начал прогревать мотор на холостом ходу. И тут возникла мысль рассмотреть более подробно вопрос о том, нужно ли прогревать двигатель на автомобиле зимой в морозы и летом перед поездкой.

Согласитесь, вопрос актуальный и вызывает много споров. Одни утверждают, что на современных автомобилях совершенно не требуется прогревать силовые агрегаты. Другие же уверены, что вне зависимости от машины, двигатель обязательно нужно разогреть перед поездкой. Причем неважно, инжекторный он, с турбиной, дизельный двигатель или бензиновый. Также не играет роли наличие АКПП или МКПП, то есть машины на автомате и механике находятся в одинаковых условиях.

Что говорят противники прогрева

Есть мнение экспертов и простых автолюбителей, выступающих против необходимости прогрева моторов перед поездками зимой и летом.

В качестве аргументов они приводят следующие факты:

• прогревая машину на холостом ходу, вы вредите экологии, поскольку смесь становится слишком обогащенной и не полностью сгорает;
• из первого пункта вытекает еще один довод — растет расход топлива;
• с помощью современных технологий и материалов, включая моторные и трансмиссионные масла, нынешние автомобили можно эксплуатировать с ходу без прогрева;
• изнашивается системы выпуска выхлопа, повышается уровень загрязнения свечей зажигания и масло плохо прогревается.

С этим все понятно. Доводы выглядят достаточно убедительно. Но нужно рассмотреть вопрос полноценно.

Поставив цепи и браслеты зимой на колеса, хорошо нашим дорогам вы не сделаете. Но первоочередным является вопрос вашей безопасности.

Я не буду вдаваться в подробности физико-химических процессов, которые происходят в двигателе. Но вы сами знаете, что при низких температурах металл сжимается. Также масла обладают определенной вязкостью. Чем ниже температура, тем более густыми они становятся. Поскольку двигатель и коробка не прогреты, вязкая жидкость не полностью обволакивает трущиеся детали, неравномерно распределяется по узлам, что приводит к быстрому износу и возможным поломкам. Подняв обороты еще выше, когда вы начинаете трогаться, износ увеличивается многократно.

Даже сами автопроизводители ограничивают обороты мотора в режиме прогрева, что уже подразумевает необходимость этого процесса перед поездками.

Что делать летом

То есть вы уже понимаете, что прогревать машину зимой можно и даже нужно. А что делать при плюсовой температуре? При таких условиях масло остается текущим, неплохо обволакивает поверхности и не загустевает.

Делаем вывод, что летом прогревать машину не нужно? Нет. Прогрев нужен и в летний сезон. Это необходимо для распределения по системам всех рабочих жидкостей. Вам не придется стоять и крутить мотор на холостых 5-15 минут, как зимой. Но буквально 1-3 минуты подогреть двигатель до 40-50 градусов стоит. Особенно это актуально для автомобилей на автомате, то есть с АКПП.

Возможные проблемы

То, что перед заменой масла двигатель прогревается до рабочей температуры, знает практически каждый, кто хоть раз занимался подобным вопросом. Это позволяет придать ему текучесть, собрать осадок из картера и в полной мере слить.

Если машине не ездит некоторое время, либо даже просто постояла ночью в гараже или на стоянке, перед поездкой вам стоит прогреть ее. При игнорировании этой рекомендации возможно появление серьезных проблем. И не важно, Киа Рио у вас, БМВ или ВАЗ 2110.

Соглашусь с теми, кто указывает на отсутствие информации о прогреве мотора в официальных руководствах по эксплуатации к современным автомобилям. Это актуально для иномарок. Объясняется такая ситуация просто. Большинство импортных авто адаптированы под относительно умеренную температуру, которая зимой редко опускается ниже -10 градусов. В России же зимой стабильно столбик термометра преодолевает -10 и стремительно ползет вниз. Увы, соответствующие правки в руководствах по эксплуатации автопроизводители не делают.

По факту, если машину не прогревать, это приводит к определенным проблемам и дальнейшим поломкам.

Моторное масло

Масло в двигателе и коробке передач напоминает кровь, циркулирующую в человеческом организме. Только когда мотор выключается, вся смазка начинает стекать в поддон. Чем дольше машина стоит, тем меньше на деталях остается масла.

Весной, летом и осенью, когда температура воздуха достаточно высокая, для запуска мотора и распределения масла по системе достаточно 1-2 минут прогрева. Старайтесь не трогаться с места раньше, чем через 30 секунд после пуска ДВС.

Зимой ситуация сложнее, поскольку из-за простоя масло приобретает более густую консистенцию. Запуская двигатель, вы должны дать ему время нагреть масло, сделать его жидким и позволить распространиться по системе. На это уходит больше времени.

Если это не делать, увеличится износ деталей КПП и мотора, возникнут опасные поломки вплоть до необходимости капитального ремонта.

Масляный фильтр

Фильтр служит для задержки разного мусора от моторного и трансмиссионного масла. Когда жидкость вязкая, ей сложно проходить через фильтрующие элементы.

Если же масло не проходит через фильтр, начинает открываться перепускной клапан. В этом случае масло проникает в мотор без фильтрации. Соответственно, металлическая стружка, частицы нагара и прочий мусор оказывается в движке. Он быстро загрязняется, начинает плохо работать, расходовать много масла и топлива. Ничего хорошего, как вы понимаете.

Компрессионные и маслосъемные кольца

Когда двигатель не прогрет, увеличивается вероятность повреждения этих колец, которые располагаются на проточках поршней силовой установке. Эти кольца нужны, чтобы удалять излишки масла и создавать компрессию. Следовательно, на них возложена серьезная функция.

С момента старта несколько секунд мотор работает при повышенных оборотах, которые затем падают. Это обусловлено ходом цилиндров. Прогрев установку, металл цилиндров расширится, что позволит освободить кольца от компрессии. Параллельно элементы силового агрегата лучше смазываются маслом.

Не прогревая мотор и отправляясь в дорогу, вы рискуете износить кольца и нанести ущерб цилиндрам. Ремонтировать их сложно и дорого.

Датчик масла

Многие владельцы современных автомобилей сталкивались с ситуацией, когда ломался масляный датчик. Скажу сразу, что в основном это происходит из-за движения на непрогретом моторе.

Из-за воздействия очень густого масла датчики из пластика попросту повреждаются. И тут бортовой компьютер начинает сигналить вам о том, что в картере мало масла, хотя по факту вы просто сломали датчик.

Я сам сравнительно недавно поменял на прогрев авто взгляд, поскольку часто игнорировал рекомендации и трогался буквально сразу после пуска.

Сколько прогревать

Никто не будет спорить с тем фактом, что прогрев просто необходим для эффективной, безотказной и грамотной работы силовой установки и всего автомобиля.

Если машина не ездит некоторое время, пусть даже под капотом стоят современные 1,8 TSI, отказываться от прогрева не стоит. Но длительность зависит напрямую от того, какая температура за бортом.

Когда автомобиль был заглушен несколько минут назад, и вы опять садитесь за руль, чтобы куда-то ехать, разогревать его заново не нужно. Мотор и так находится в пределах рабочих температур.

В случае длительного простоя, как показано на множестве роликов в ютуб, прогревать двигатель нужно исходя из температуры:

• Если за бортом ниже -30 градусов, тогда на прогрев будет уходить 10-15 минут;
• При температурном диапазоне от 10 до 30 со знаком минус, хватит и 7-10 минут;
• Если на улице от -10 до +10 градусов Цельсия, рекомендуется прогреть силовой агрегат в течение 4-7 минут;
• Когда температура воздуха более 10 градусов тепла, не тратьте на прогрев больше 1-3 минут.

При сильных морозах есть смысл приобрести и поставить предпусковой подогреватель. Но актуален только для регионов с наиболее суровыми зимами.

Так почему же автопроизводители часто не рекомендуют прогревать двигатели на их машинах? Это объясняется предельно просто. Температура в странах, где производится большинство ввозимых в Россию иномарок, редко падает ниже 10 градусов мотора. Именно этим обусловлены такие нюансы в руководствах по эксплуатации. Хотя они же отмечают, что автомобилю хватит 1-2 минут для распределения масла по системе, необходимого для безопасного начала двигателя.

Поскольку мы живем в стране, где зимы очень суровые, для нас такие правила не действуют. Так что не бойтесь прогревать свой автомобиль после длительного простоя перед поездками. Это не рекомендация, а даже необходимость. В противном случае вам мотор постепенно начнет изнашиваться, что закончится серьезными поломками и дорогостоящим ремонтом.

Не забывайте ставить на машину хорошие шипы или липучку, а также оснащать автомобиль специальными зимними щетками стеклоочистителя.

Спасибо вам за внимание! Подписывайтесь, оставляйте свои отзывы, пишите комментарии и задавайте вопросы. Не забывайте рассказывать о нас своим друзьям!

положительные и отрицательные стороны прогрева

Эксплуатация автомобиля в российских реалиях подразумевает, что ему предстоит работать на протяжении нескольких месяцев при минусовой температуре. Практически каждый водитель знает правило, что зимой перед поездкой машину необходимо в течение нескольких минут прогреть. Многие водители и летом дают мотору некоторое время поработать, перед тем как отправляться в поездку. Но действительно ли современные двигатели обязательно прогревать перед поездкой?

Производители автомобилей в книге по технической эксплуатации часто указывают, что мотор, установленный в машине, прогревать не требуется. По их словам, данная процедура является бессмысленной тратой топлива, а во многих странах длительная работа мотора на холостом ходу, особенно в жилых кварталах, вовсе запрещена. Выходит, что прогрев двигателя автомобилю не нужен? Нет, все нет так просто, и в рамках данной статьи мы предлагаем рассмотреть, зачем прогревать двигатель, и что будет, если этого не делать перед поездкой.

Возможные проблемы при эксплуатации непрогретого двигателя

Руководство по технической эксплуатации автомобиля, выпущенное производителем, не всегда содержит актуальную информацию для региона, где эксплуатируется машина. В России продается множество иномарок, но техническую литературу по ним не всегда адаптируют к реалиям нашей страны. Не прогревая двигатель перед поездкой, водитель рискует приблизить необходимость капитального ремонта мотора максимально. Рассмотрим подробно, почему необходимо прогревать двигатель перед поездкой.

Температура моторного масла

О том, что масло необходимо своевременно менять, знает каждый водитель, но не все понимают, каким образом смазывающий элемент действует в двигателе. Во время работы мотора масло «бегает» по нему, словно кровь по организму человека. Когда двигатель останавливается, масло стекает в поддон, и на элементах мотора остается лишь небольшая масляная пленка. Чем дольше двигатель не заводится, тем меньше эта пленка, и тем опаснее отправляться в поездку без прогрева двигателя.

В теплое время года, чтобы моторное масло после старта двигателя разошлось по каналам и начало выполнять свою работу, ему требуется около 30 секунд. Поэтому в первые 30 секунд после пуска мотора отправляться в поездку нельзя даже летом. Зимой же ситуация усугубляется, поскольку за время простоя масло становится густым из-за низкой температуры, и ему требуется дополнительное время, чтобы пройти полный смазочный круг и войти в рабочую температуру.

Если не прогревать моторное масло, повышается не только износ, но и велик риск критической поломки узла двигателя, из-за которой потребуется немедленный ремонт.

Работа масляного фильтра

Чтобы задерживать микрочастицы нагара, стружку, а также другой мусор, накопившийся в моторном масле, в автомобиле устанавливается фильтр. Основная рабочая зона фильтра – это бумага с микропорами, через которую проходит масло. В бумаге задерживается мусор, и чем менее вязкое масло, тем проще ему проходить сквозь фильтр.

Когда моторное масло не может пройти через фильтрующий элемент, открывается перепускной клапан, и масло без фильтрации направляется в двигатель. Таким образом грязь поступает в двигатель, и если в этот момент начать двигаться на автомобиле, износ агрегатов двигателя будет максимальным.

Прогрев двигателя для хорошего прохождения масла необходим как в теплое, так и в холодное время года. При температуре ниже минус 10 градусов по Цельсию рекомендуется прогревать автомобиль минимум 10 минут, чтобы масло стало менее вязким и хорошо фильтровалось.

Маслосъемные и компрессионные кольца

Если начать движение автомобиля на непрогретом двигателе, возникает высокий риск повреждения маслосъемных и компрессионных колец, расположенных на проточках поршня. Как известно, кольца установлены в двигателе для снятия излишек масла и создания компрессии. При работе на них приходятся серьезные нагрузки, поскольку они трутся о стенки цилиндров.

Многие водители замечали, что в течение нескольких секунд после старта мотора он работает на повышенных оборотах, которые через некоторое время опускаются. Связано это именно с ходом цилиндров двигателя. При прогревании цилиндры, как и любой металл, расширяются на несколько микрон, за счет чего освобождаются из-под сжатия кольца. В этот же момент элементы двигателя начинают более эффективно смазываться.

Не прогрев цилиндры двигателя перед стартом движения, водитель рискует повредить не только кольца, но и цилиндры.

Гидрокомпенсаторы и гидронатяжители

Корректируют работу клапанов двигателя современных автомобилей гидрокомпенсаторы и гидрпонатяжители, необходимые для натяжения цепи. Для работы в элементы должно закачаться масло, что происходит после его прогрева до рабочей температуры. Если начать движение автомобиля не разогрев смазку, корректироваться зазоры будут с малой эффективностью.

Выход из строя датчика масла

Актуальной для современных автомобилей проблемой является выход из строя датчиков масла при работе непрогретого двигателя. Пластмассовые датчики под давлением густого масла повреждаются, если начать движение, и автомобиль начинает сигнализировать о недостатке смазывающей жидкости в поддоне.

Данная проблема актуальна для машин, в которых устанавливаются датчики масла в пластмассовом корпусе. Если элемент выполнен по большей части из металла, неисправность может не наблюдаться.

Почему производители автомобилей не рекомендуют прогревать двигатель

Как можно видеть, сразу несколько элементов мотора рискуют повредиться или выйти из строя, если начать движение на непрогретом двигателе. Но чем выше температура окружающего воздуха, тем меньше нужно прогревать мотор. Производители автомобилей, не рекомендуя прогрев двигателя, говорят именно о долгой стоянке с рабочим мотором, из-за которой повышается расход топлива и загрязняется окружающая среда. Только с целью защиты экологии водителям не рекомендуется заниматься прогревом двигателя перед поездкой, на самом моторе негативно прогрев не сказывается, если правильно работает вентилятор радиатора охлаждения.

Сколько греть автомобиль зимой и летом

Прогрев двигателю необходим для грамотной работы, и с этим сложно спорить. В зависимости от температуры окружающего воздуха на прогрев мотора может уходить разное время:

• Ниже -30°C. Прогревать двигатель необходимо от 10 до 15 минут, чтобы моторное масло «разогрелось» до рабочей температуры;
• От -10°C до -30°C. Можно ограничиться прогревом мотора в 7-10 минут;
• От +10°C до -10°C. Достаточно прогрева автомобиля в 4-7 минут;
• Выше +10°C. Требуется прогрев не более 1-3 минут, чтобы моторное масло разошлось по двигателю и дошло до рабочей температуры.

В зарубежных странах, где производится большинство иномарок и для которых составляются инструкции, температура редко опускается ниже –10°C. Именно поэтому производители не рекомендуют прогревать двигатель перед поездкой, тем самым отмечая, что достаточно пары минут работы мотора, чтобы по нему разошлось масло, и можно было начать движение. В России, где температура часто опускается значительно ниже -10°C, эксплуатация двигателя без предварительного прогрева приведет к его выходу из строя.

Необходимость прогрева автомобиля зимой перед первой поездкой

При всей открытости вопроса о необходимости прогревать двигатель в зимнее время, следует заметить, что у непрогретого мотора снижается такой важный показатель, как износостойкость. Также при низком температурном режиме сгущается масло. Это, естественно, затрудняет процесс доступа масла к деталям. Ходовая в результате начинает работать с меньшим качеством.

Получается, что машину зимой следует обязательно прогревать. Тогда она будет служить долго. Автомобили, которым уже 10 лет и более, требуют также и более длительного прогревания. Современным моделям достаточно буквально нескольких минут, чтобы двигатель достиг необходимой производительности. Чтобы окончательно закрыть вопрос о необходимости зимнего прогревания транспортного средства, суммируем аргументы за:

• масло резко теряет свои полезные свойства при низких температурах. Так как оно густеет, то не происходит качественной смазки деталей;
• повышается расход горючего. Это естественная реакция на то, что топливовоздушная смесь и окружающая среда сильно разнятся в температуре;
• холод вызывает изношенность зазоров. Они отклоняются от нормы и на больших оборотах изнашиваются;
• обзорность снижается. Это не удивительно, ведь стекла покрыты слоем инея, а, следовательно, повышается риск ДТП.

Прогреваем мотор правильно

Неправильный прогрев двигателя резко уменьшит его ресурс. Вот почему подход в этом вопросе должен быть взвешенным и грамотным. Необходимо твердо, в режиме раз и навсегда, усвоить порядок прогревания автомобиля. Алгоритм проведения операции следующий:

• начинаем всегда с аккумулятора. Он не должен из-за мороза терять свои свойства. Чтобы нагрузить аккумулятор достаточно на 10-15 секунд включить свет дальних фар. За это время электролит сможет достаточным образом прогреться;
• отключаем дальний свет на 30 секунд, чтобы восстановить АКБ;
• процесс прогрева двигателя, опытные водители знают, можно ускорить, если снаружи закрыть радиатор, например, набросив на него войлок;
• теперь запускаем мотор;
• при механической КПП следует «утопить» педаль сцепления и 2 минуты подержать, чтобы разогреть масло;
• если машина, после проведенных операций, не завелась, то берем паузу в 2 минуты. Это необходимо, чтобы восстановить аккумулятор. Обязательно контролируйте такой момент – стартер не должен вращаться более 20 секунд. Излишнее усердие в данной ситуации полностью неуместно. В том случае, когда машина опять не завелась, необходимо перейти к поиску неисправности;
• если мотор благополучно и быстро завелся, включайте сразу печку. Теплый воздух заполнит салон и пойдет в район лобового стекла. Это избавит вас от микротрещин, которые появляются между кузовом автомобиля и лобовым стеклом;
• некоторое время движение должно происходить на скорости не более 40 км/ч. Двигателю надо дать хорошенько разогреться. После 5 км. дороги функции автомобиля будут полностью готовы к обычному скоростному режиму.

Не поддавайтесь на распространенные в водительской среде заблуждения

Среда автолюбителей рождает множество вредных мифов. Они неизвестно откуда берутся и очень стойко, можно сказать, что даже весьма бойко, распространяются. Вопросы прогрева двигателя, к сожалению, не стали исключением. Мы собрали эти мифы и постараемся их развенчать:

1. Разоблачение 1. Есть псевдоправильное мнение, что прогрев автомобиля на холостом ходу вызывает большой расход горючего. Никто не спорит, что перерасход будет. Но только в том случае, когда машина прогревается минут 30. А за 3 минуты прогрева расход минимальный. Это с лихвой окупится исправно работающими механизмами;
2. Разоблачение 2. Ряд водителей уверены, что двигатель прогревать вредно. От этого на клапанах образуется смоляной налет. Это не совсем так. И этот налет не выведет двигатель из строя. А вот у не прогретой машины ломаются турбины. Вред очевиден;
3. Разоблачение 3. И без прогрева мотор зимой можно спокойно ездить. Также вредный миф. Очень быстро при таком подходе поршневая приходит в негодность. А еще плохое испарение топлива приведет к возникновению конденсата и, как следствие, коррозии. А еще конденсат, содержащий большое количество серы, попадает в машинное масло. Это выводит из строя фильтры.

Важно помнить, что принципиально схема прогрева мотора не должна меняться, в зависимости от того, как подается топливо. Имеется в виду с помощью карбюратора или инжектора.

Когда запускается двигатель автомобиля, который в качестве горючего использует дизельное топливо, то следует помнить, что оно выпускается 3-х видов:

• летнее горючее – температура окружающей среды от +1;
• зимнее горючее – температура окружающей среды от 0 и до -30;
• арктическое горючее – для северных широт.

Невозможность запустить машину часто вызвана использованием летнего горючего зимой.

Подводим итоги

Грамотный, терпеливый и обстоятельный подход к проблеме прогревания автомобиля в холодное время года безусловно позволяет значительно продлить срок эксплуатации двигателя. И это не удивительно, потому что механизмы не будут подвержены быстрому и неэффективному изнашиванию. Вместе с тем, следует помнить, что мера в этом деле тоже нужна. Прогревая двигатель, не стоит увлекаться, иначе можно переусердствовать.

Если у вашего автомобиля имеется бортовой компьютер, то совсем нетрудно будет определяться с тем моментом, когда процесс прогрева стоит завершать. Когда электроника отсутствует, а присутствует карбюраторный мотор, то разогрев масла отслеживают по стрелке датчика температуры. Визуально будет видно, как она сдвинется. При этом понизятся обороты холостого хода. О полном завершении процесса прогрева двигателя свидетельствует поднятие температуры до показателя в 50 градусов. Не увлекайтесь и не старайтесь резко увеличивать обороты. Это не рекомендовано. Разгон грамотно набирать только после того, как охлаждающая жидкость прогреется не менее чем до 80 градусов.

Видео

Поделитесь с друзьями!

Нужно ли прогревать двигатель перед поездкой

Продлить эксплуатационный срок своего автомобиля и как можно дальше отодвинуть возможный ремонт двигателя – к этому стремятся многие автовладельцы. Регулярное прохождение ТО, применение рекомендованных смазочных материалов – всё это положительно сказывается на техническом состоянии машины. Но есть еще один момент, вызывающий извечные споры: прогрев двигателя. Мнения кардинально различаются. Одни считают, что это делать просто необходимо, другие кивают на инструкции к авто и мнение производителей, не рекомендующих это делать. Как всегда, истина где-то посередине. И все же: нужно ли прогревать двигатель и если да, то почему и зачем?

Теория прогрева

Основной материал для изготовления силовых агрегатов – металл, расширяющийся при повышении температуры и сжимающийся при охлаждении. Детали силовой установки скомпонованы с учетом минимизации зазоров между ними. Это уменьшает энергетические потери при воспламенении смеси. До тех пор, пока мотор не прогрелся, зазоры не такие, как предусмотрено автопроизводителем, следовательно, ДВС работает не в штатном режиме.

Во время нагрева до рабочей температуры ЦПГ испытывает максимальные нагрузки. Так имеет ли смысл начинать движение в таких условиях?

Прогрев двигателя: плюсы

Они, безусловно, есть, и главный из них – восстановление нужных зазоров между деталями мотора, которые предусмотрены автопроизводителем. Но есть и иные преимущества:

• масло получает нужную вязкость и свободно проникает во все полости, уменьшая силу трения, что способствует снижению скорости износа деталей;
• двигатель начинает работать устойчиво: поездки с «дерганием» вряд ли кому понравятся;
• расход горючего на прогретом моторе меньше;
• машина прогревается внутри, и садиться в нее зимой будет гораздо комфортнее.

Минусы прогрева

Самый главный недостаток относится к экологической проблеме. Например, загрязнение окружающей среды выхлопными газами, которые «выдает» неподвижная машина с работающим двигателем в Европе, карается штрафом (если стоять более 5 минут). Такие же меры предприняты в России правительствами Москвы и Санкт-Петербурга. Есть и другие отрицательные стороны:

Еще один момент: как утверждают автопроизводители, современные автомобили подготовлены к немедленному движению.

Особенности прогрева мотора зимой

Отрицательная температура приводит к загустеванию масла, как в силовой установке, так и КПП. Это значит, что в момент старта детали полноценно не смазывается, а нагрузка на масляный насос резко увеличивается. Конечно, есть специальные смазывающие материалы, но и они имеют свой предел.

Еще один фактор – содержание кислорода в воздухе: чем ниже температура, тем его больше. Значит, горючая смесь обедняется. На карбюраторном моторе эту проблему можно решить, вытянув подсос: заслонка прикроется, смесь обогатится. В инжекторном двигателе все решает электроника, выставляющая раннее зажигание и подающая больше топлива в цилиндры.

Как прогревать мотор

Начинать нужно с аккумуляторной батареи, чтобы разогреть в ней электролит. Для этого на 15 сек. включите дальний свет, затем его выключите, и подождите с полминуты. При наличии механической коробки выжмите сцепление и после этого заводите двигатель. Если с первого раза пуск не удался, выждите пару минут, чтобы АКБ восстановилась, и повторите попытку. Если и она не удалась, можно переходить к поиску неисправностей. Когда мотор заведется, включите печку и направьте поток воздуха на лобовое стекло: это поможет избежать появления возможных микротрещин между кузовом и стеклом.

Прогрев на ходу

Минимальное время прогрева на стоянке – 5 минут. За это время можно, например, смести снег с кузова авто. В этот период инжекторный мотор прогреется и убавит обороты, а масло разжижится и станет лучше смазывать детали. Дальнейший прогрев можно выполнять и на ходу, но при этом необходимо соблюдать несколько правил:

1. Масло, используемое в двигателе, должно быть синтетическим и с большим индексом вязкости. Такой состав уверенно заполнит все каналы даже в холодное время года, что гарантированно «спасет» от задиров на стенках цилиндров.
2. Ехать нужно плавно, ровно, медленно, без резких ускорений и торможений. За это время вы как раз выедите из гаража или со стоянки.
3. Преодолевая первый километр, избегайте ухабов и иных неровностей на дороге.

Нужно ли прогревать дизельный двигатель

Дизельный двигатель зимой заводится гораздо труднее, чем карбюраторный или инжекторный, что обусловлено иными условиями воспламенения смеси. При отрицательной температуре солярка становится густой и ее распыление по форсункам затрудняется.

Главное отличие дизеля от бензинового двигателя заключается в том, что его работа возможна при самовоспламенении смеси за счет ее сжатия: оно повышает температуру до 800-900 градусов. Охлажденный воздух препятствует нагреву. Частично помогают свечи накаливания, нагревающие камеру сгорания. Еще одно условие для успешного старта —  выбор топлива, соответствующего сезону:

• летнее: рекомендованная температура от нуля и более;
• зимнее: применяется до минус 30 градусов;
• арктическое: востребовано в северных регионах.

Зачастую трудности с пуском дизеля возникают именно из-за топлива, не соответствующего сезону.

Предпусковые нагреватели

Их установка помогает быстрее греть двигатель. Причем использование данных устройств актуально как для дизельных моторов, так и бензиновых. Особенно важно применение подогревателей в северных регионах. Рынок сегодня предлагает множество решений: необходимо лишь выбрать наиболее оптимальный вариант изделия.

Заблуждения, связанные с прогревом

1. После прогрева двигателя до рабочей температуры автомобиль можно использовать на любых режимах и по максимальной мощности. Это неверно, т. к. помимо мотора, в прогреве нуждаются и иные узлы: например, коробка передач, редуктор заднего моста (если он есть).
2. Для более быстрого прогрева нужно увеличить число оборотов. Но это приведет только к более интенсивному износу деталей цилиндро-поршневой группы.
3. Новый автомобиль вообще прогревать не требуется. Безусловно, двигатель машины, недавно выпущенной с завода, достигнет рабочей температуры быстрее по сравнению с намотавшим не один десяток тысяч километров агрегатом. Тем не менее, игнорировать прогрев не рекомендуется.

Прогревать машину (двигатель авто) зимой или летом нужно ли

Ищите нужно ли прогревать машину (двигатель автомобиля) и сколько по времени прогревать автомобиль перед поездкой? В статье узнате нужно ли прогревать машину (двигатель автомобиля) зимой или летом и сколько времени прогревать авто.

Опытные и не очень водители часто спорят о необходимости прогревать свое авто. Одни считают, что это нужно делать и для «старичков» и современных автомобилей. По мнению другой группы автолюбителей, прогрев необходим только в холодное время года.

— Прогрев двигателя перед поездкой — один из самых распространенных мифов среди водителей. Эта практика необоснованна. Это просто не сделано, даже в старых автомобилях. Некоторые объясняют прогревание необходимостью получения оптимальной температуры масла, чтобы двигатель работал лучше. Это не так. Правильная температура будет достигнута быстрее во время вождения, чем когда двигатель стоит на месте и работает на низкой скорости, хотя в сильный мороз стоит подождать несколько секунд, прежде чем уехать, пока масло не распространилось по маслопроводу, — говорит Адам Ленхорт,  автомобильный эксперт.

Как зависит работа двигателя от температуры

Производители современных недорогих иномарок утверждают, что при уличной температуре ниже 0 градусов, нет необходимости прогревать авто 15 минут. Однако есть факторы, говорящие об обязательности зимнего прогрева автомобиля:

1. Вязкость масла зависит от температуры.
2. Изнашивание клапанов холодного мотора выше.
3. Снижение приемистости холодного двигателя. Чем меньше объем, тем меньше мощность.
4. Топлива расходуется больше на 15%. И при прогреве его затрачивается до 15 %.
5. Дополнительным минусом является уменьшение видимости сквозь замерзшие окна.

При увеличенной вязкости моторного масла, детали не получат достаточной смазки, следствием будет износ двигателя и окончательная его поломка при езде в условиях нагрузки в течение зимы.

Автолюбители с малым стажем не видят разницы между холостой работой двигателя и под нагрузкой. При холостых оборотах не происходит изнашивания мотора. Он прослужит дольше.

При непрогретом двигателе клапаны функционируют неправильно, наблюдается нестабильность в работе двигателя.

Холодный двигатель значительно потребляет топливо. Прогрев необходим для долгосрочной службы автомобиля, а не регулярного обращения в сервисные центры и возможной поломки через 3 года эксплуатации.

Что касается летнего прогрева, то здесь рекомендуется проводить процедуру в зависимости от уличной температуры. Если за окном плюс 10 градусов, то прогрев автомобиля составит 3-6 минут. С минусовыми показателями до минус 10 – 5-8 минут.

При теплой и жаркой погоде от плюс 10 и выше, двигатель прогревается 2 минуты и даже меньше. Цель такой процедуры: разогреть масло до нужной кондиции.

Сколько нужно прогревать двигатель автомобиля?

Инструкции по прогреву двигателя

Многие думают, что это процедура, не требующая необходимых знаний и навыков. Но это не так. Для правильного прогрева мотора автомобиля нужно знать несколько правил:

1. Аккумулятор. Сначала нужно заставить работать его. Включить фары ближнего света на 20 секунд, не заводя при этом авто.
2. Началось функционирование аккумулятора. Лучше подождать полминуты для окончательного пробуждения батареи, выключить фары.
3. Заводится двигатель. С механической коробкой передач выжимается сцепление, затем дело за двигателем. Если машина не завелась с первого раза, выдерживается пауза до 7 минут. Попытка повторяется. В случае второй неудачи нужно искать поломки.
4. Двигатель работает. После удачного запуска включается печка, очищаются стекла. Рекомендуется ехать с низкой скоростью до 55 км в час.

Предубеждения о прогреве авто

Существует ложное мнение о затрате большого количества топлива при работе двигателя вхолостую. Если процедура не занимает 40 минут вместо 10, то расхода не наблюдается.

Считается, что, прогрев мотора негативно влияет на клапаны. Небольшое воздействие имеется, но гораздо больший вред приносит эксплуатация машины с холодным двигателем.

Согласно последнему слуху, прогрев бесполезен. Наоборот, при отсутствии этой процедуры собирающаяся влага вызовет появление ржавчины. При прогреве машины ориентироваться следует на датчики. Оптимальной считается температура в 60 градусов.

Заключение

Во многих странах на законодательном уровне запрещается прогревать автомобиль с целью защиты экологии. Есть и такие, где температура не опускается до минусовых отметок, прогрева автомобиля в большинстве случаев не требуется. В странах с холодным климатом без прогрева автомобиля в несколько минут не обойтись.

Газотурбинный двигатель — Википедия

Газотурбинный двигатель (ГТД) — это воздушный двигатель, в котором воздух сжимается нагнетателем перед сжиганием в нём топлива, а нагнетатель приводится газовой турбиной, использующей энергию нагретых таким образом газов. Двигатель внутреннего сгорания с термодинамическим циклом Брайтона.

То есть сжатый воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, куда подаётся топливо, которое, сгорая, образует газообразные продукты с большей энергией. Затем в газовой турбине часть энергии продуктов сгорания преобразуется во вращение турбины, которая расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть энергии может передаваться на приводимый агрегат или использоваться для создания реактивной тяги. Эта часть работы двигателя считается полезной. Газотурбинные двигатели имеют большую удельную мощность до 6 кВт/кг.

В качестве топлива используется разнообразное горючее. Например: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельчённый уголь.

Одну из простейших конструкций газотурбинного двигателя, для понятия его работы, можно представить как вал, на котором находится два диска с лопатками, первый диск — компрессора, второй — турбины, в промежутке между ними установлена камера сгорания.

Принцип работы газотурбинного двигателя:

• всасывание и сжатие воздуха в осевом компрессоре, подача его в камеру сгорания;
• смешение сжатого воздуха с топливом для образования топливо-воздушной смеси (ТВС) и сгорание этой смеси;
• расширение газов из-за её нагрева при сгорании топливо-воздушной смеси, что формирует вектор давления газа, направленный в сторону меньшего сопротивления (в направлении лопаток турбины), передача энергии (давления) газа лопатками турбины на диск или вал, в котором эти лопатки закреплены;
• привод во вращение диска турбины и, вследствие этого, передача крутящего момента по валу с диска турбины на диск компрессора.^[1]

Увеличение количества подаваемого топлива (добавление «газа») вызывает генерирование большего количества газов высокого давления, что, в свою очередь, ведёт к увеличению числа оборотов турбины и диска(ов) компрессора и, вследствие этого, увеличению количества нагнетаемого воздуха и его давления, что позволяет подать в камеру сгорания и сжечь больше топлива. Количество топливо-воздушной смеси зависит напрямую от количества воздуха, поданного в камеру сгорания. Увеличение количества ТВС (топливо-воздушной смеси) приведёт к увеличению давления в камере сгорания и температуры газов на выходе из камеры сгорания и, вследствие этого, позволяет создать бо́льшую энергию выбрасываемых газов, направленную для вращения турбины и повышения реактивной силы.

Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше топливный коэффициент полезного действия (если точнее, чем выше разница между «нагревателем» и «охладителем»). Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытается рекуперировать тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую. Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. Также существует и другой способ утилизации тепла остаточных газов — подача в паровой котёл-утилизатор. Генерируемый котлом пар может быть передан паровой турбине для выработки дополнительной энергии в комбинированном цикле на парогазовой установке, либо использоваться для нужд отопления и ГВС в комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) на газотурбинной ТЭЦ.

Чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток, так как длина окружности (путь, проходимый лопатками за один оборот), прямо зависит от радиуса ротора. Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Вал реактивного двигателя вращается с частотой около 10000 об/мин и микротурбина — с частотой около 100000 об/мин.^[2][3]

Для дальнейшего развития авиационных и газотурбинных двигателей рационально применять новые разработки в области высокопрочных и жаропрочных материалов для возможности повышения температуры и давления. Применения новых типов камер сгорания, систем охлаждения, уменьшения числа и массы деталей и двигателя в целом возможно в прогрессе применение альтернативных видов топлива, изменение самого представления конструкции двигателя.

Газотурбинная установка (ГТУ) с замкнутым циклом[править | править код]

В ГТУ с замкнутым циклом рабочий газ циркулирует без контакта с окружающей средой. Нагрев (перед турбиной) и охлаждение (перед компрессором) газа производится в теплообменниках. Такая система позволяет использовать любой источник тепла (например, газоохлаждаемый ядерный реактор). Если в качестве источника тепла используется сгорание топлива, то такое устройство называют двигателем внешнего сгорания. На практике ГТУ с замкнутым циклом используются редко.

Газотурбинная установка (ГТУ) с внешним сгоранием[править | править код]

Большинство ГТУ представляют собой двигатели внутреннего сгорания, но также возможно построить ГТУ внешнего сгорания, которая, фактически, является газотурбинной версией теплового двигателя.^{[источник не указан 2989 дней]}

При внешнем сгорании в качестве топлива используется пылевидный уголь или мелкоистолчённая биомасса (например, опилки). Внешнее сжигание газа используется как непосредственно, так и косвенно. В прямой системе сквозь турбину проходят продукты сгорания. В косвенной системе используется теплообменник, и через турбину проходит чистый воздух. Тепловой КПД ниже в системе внешнего сгорания косвенного типа, однако лопасти не подвергаются воздействию продуктов сгорания.

Одновальные и многовальные газотурбинные двигатели[править | править код]

Простейший газотурбинный двигатель имеет только один вал, куда устанавливается турбина, которая приводит во вращение компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это накладывает ограничение на режимы работы двигателя.

Иногда двигатель выполняется многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит в движение компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта^[4] или корабля, мощные электрогенераторы и так далее), так и дополнительные каскады компрессора самого двигателя, расположенные перед основным. Разбиение компрессора на каскады (каскад низкого давления, каскад высокого давления — КНД и КВД соответственно^[5], иногда между ними помещается каскад среднего давления, КСД, как, например, в двигателе НК-32 самолёта Ту-160) позволяет избежать помпажа на частичных режимах.

Также преимущество многовального двигателя в том, что каждая турбина работает при оптимальной скорости вращения и нагрузке. При нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плохая приёмистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При двухвальной схеме лёгкий ротор высокого давления быстро выходит на режим, обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления — большим количеством газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартёр для разгона при пуске только ротора высокого давления.

Система запуска[править | править код]

Для запуска ГТД нужно раскрутить его ротор до определённых оборотов, чтобы компрессор начал подавать достаточное количество воздуха (в отличие от объёмных компрессоров, подача инерционных (динамических) компрессоров квадратично зависит от частоты вращения и поэтому на малых оборотах практически отсутствует), и поджечь подаваемое в камеру сгорания топливо. Со второй задачей справляются свечи зажигания, зачастую установленные на специальных пусковых форсунках, а раскрутка выполняется стартером той или иной конструкции:

• электростартер, зачастую являющийся стартёр-генератором, то есть после запуска переключающимся в режим генератора постоянного тока 27 вольт. Таковы, например, ГС-24 вспомогательного двигателя ТА-6Б или СТГ-18 турбовинтового двигателя АИ-24 самолёта Ан-24;
• воздушный турбостартер (ВТС) — небольшая воздушная турбина, получающая воздух от системы отбора (от ВСУ или соседнего работающего двигателя) или наземной установки воздушного запуска (УВЗ). Такие стартёры стоят на двигателях Д-30КП самолёта Ил-76, ТВ3-117 вертолётов Ми-8 и Ми-24 и многих других;
• турбостартер (ТС) — небольшой турбовальный двигатель, рассчитанный только на раскрутку ротора основного двигателя, на котором он и установлен. Такие стартёры стоят, например, на двигателе АИ-25ТЛ учебно-тренировочного самолёта L-39 и НК-12МВ дальнего бомбардировщика Ту-95. Сам ТС имеет электрозапуск.^[6]

Турбореактивный двигатель[править | править код]

В полёте поток воздуха тормозится во входном устройстве перед компрессором, в результате чего его температура и давление повышается. На земле во входном устройстве воздух ускоряется, его температура и давление снижаются.

Проходя через компрессор, воздух сжимается, его давление повышается в 10—45 раз, возрастает его температура. Компрессоры газотурбинных двигателей делятся на осевые и центробежные. В наши дни в двигателях наиболее распространены многоступенчатые осевые компрессоры. Центробежные компрессоры, как правило, применяются в малогабаритных силовых установках.

Далее сжатый воздух попадает в камеру сгорания, в так называемые жаровые трубы, либо в кольцевую камеру сгорания, которая не состоит из отдельных труб, а является цельным кольцевым элементом. В наши дни кольцевые камеры сгорания являются наиболее распространёнными. Трубчатые камеры сгорания используются гораздо реже, в основном на военных самолётах. Воздух на входе в камеру сгорания разделяется на первичный, вторичный и третичный. Первичный воздух поступает в камеру сгорания через специальное окно в передней части, по центру которого расположен фланец крепления форсунки, и участвует непосредственно в окислении (сгорании) топлива (формировании топливо-воздушной смеси). Вторичный воздух поступает в камеру сгорания сквозь отверстия в стенках жаровой трубы, охлаждая, придавая форму факелу и не участвуя в горении. Третичный воздух подаётся в камеру сгорания уже на выходе из неё, для выравнивания поля температур. При работе двигателя в передней части жаровой трубы всегда вращается вихрь раскалённого газа (что обусловлено специальной формой передней части жаровой трубы), постоянно поджигающего формируемую топливовоздушную смесь, происходит сгорание топлива (керосина, газа), поступающего через форсунки в парообразном состоянии.

Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.

Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.

Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для предупреждения разрушения деталей двигателя для их изготовления используют жаропрочные сплавы и термобарьерные покрытия. А также применяется система охлаждения воздухом, отбираемым от средних ступеней компрессора.

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой[править | править код]

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ) — модификация ТРД, применяемая в основном на сверхзвуковых самолётах. Между турбиной и соплом устанавливается дополнительная форсажная камера, в которой сжигается дополнительное горючее. В результате происходит увеличение тяги (форсаж) до 50 %, но расход топлива резко возрастает. Двигатели с форсажной камерой, как правило, не используются в коммерческой авиации по причине их низкой экономичности.

Двухконтурный турбореактивный двигатель[править | править код]

В турбореактивном двухконтурном двигателе (ТРДД) воздушный поток попадает в компрессор низкого давления, после чего часть потока проходит по обычной схеме через турбокомпрессор, а остальная часть (холодная) проходит через внешний контур и выбрасывается без сгорания, создавая дополнительную тягу. В результате снижается температура выходного газа, снижается расход топлива и уменьшается шум двигателя. Отношение количества воздуха, прошедшего через внешний контур, к количеству прошедшего через внутренний контур воздуха называется степенью двухконтурности (m). При степени двухконтурности <4 потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m > 4 — потоки выбрасываются раздельно, так как из-за значительной разности давлений и скоростей смешение затруднительно. Применение второго контура в двигателях для военной авиации позволяет охлаждать горячие части двигателя, это позволяет увеличивать температуру газов перед турбиной, что способствует дополнительному повышению тяги.

Двигатели с малой степенью двухконтурности (m < 2) применяются для сверхзвуковых самолётов, двигатели с m > 2 для дозвуковых пассажирских и транспортных самолётов.

Турбовентиляторный двигатель[править | править код]

Турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД) — это ТРДД со степенью двухконтурности m=2—10. Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной. Применяется в гражданской авиации, двигатель имеет большой назначенный ресурс и малый удельный расход топлива на дозвуковых скоростях.

Турбовинтовентиляторный двигатель[править | править код]

Дальнейшим развитием ТВРД с увеличением степени двухконтурности m=20—90 является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). В отличие от турбовинтового двигателя, лопасти двигателя ТВВД имеют саблевидную форму, что позволяет перенаправить часть воздушного потока в компрессор и повысить давление на входе компрессора. Такой двигатель получил название винтовентилятор и может быть как открытым, так и закапотированным кольцевым обтекателем. Второе отличие — винтовентилятор приводится от турбины не напрямую, а, как винт, через редуктор. Двигатель наиболее экономичен, но при этом крейсерская скорость полёта ЛА, с такими типами двигателей, обычно не превышает 550 км/ч, имеются более сильные вибрации и «шумовое загрязнение».

Пример ТВВД — Д-27 грузового самолёта Ан-70.

Турбовинтовой двигатель[править | править код]

В турбовинтовом двигателе (ТВД) основное тяговое усилие обеспечивает воздушный винт, соединённый через редуктор с валом турбокомпрессора.^[7] Для этого используется турбина с увеличенным числом ступеней, так что расширение газа в турбине происходит почти полностью и только 10—15 % тяги обеспечивается за счёт газовой струи.

Турбовинтовые двигатели гораздо более экономичны на малых скоростях полёта и широко используются для самолётов, имеющих большую грузоподъёмность и дальность полёта — например, Ан-12, Ан-22, C-130. Крейсерская скорость самолётов, оснащённых ТВД, 500—700 км/ч.

Вспомогательная силовая установка (ВСУ)[править | править код]

ВСУ — небольшой газотурбинный двигатель, являющийся автономным источником энергии на борту. Простейшие ВСУ могут выдавать только сжатый воздух, отбираемый от компрессора турбины, который используется для запуска маршевых (основных) двигателей, либо для работы системы кондиционирования на земле (пример, ВСУ типа АИ-9, применяемая на вертолётах и самолёте Як-40). Более сложные ВСУ, помимо источника сжатого воздуха, выдают электрический ток в бортовую сеть, то есть являются полноценным автономным энергоузлом, обеспечивающем нормальное функционирование всех бортовых систем самолёта без запуска основных двигателей, а также при отсутствии наземных аэродромных источников энергии. Такова, например, ВСУ ТА-12 самолётов Ан-124^[8], Ту-95МС, Ту-204, Ан-74 и других.

Турбовальный двигатель[править | править код]

Такой двигатель чаще всего имеет свободную турбину. Вся турбина поделена на две части, между собой механически несвязанные. Связь между ними только газодинамическая. Газовый поток, вращая первую турбину, отдает часть своей мощности для вращения компрессора и далее, вращая вторую, тем самым через вал этой (второй) турбины приводит в действие полезные агрегаты. Реактивное сопло на турбовальном двигателе отсутствует. Выходное устройство для отработанных газов соплом не является и тяги не создаёт.

Выходной вал ТВаД, с которого снимается вся полезная мощность, может быть направлен как назад, через канал выходного устройства, так и вперед, либо через полый вал турбокомпрессора, либо через редуктор вне корпуса двигателя.

Редуктор — непременная принадлежность турбовального двигателя. Скорость вращения как ротора турбокомпрессора, так и ротора свободной турбины велика настолько, что это вращение не может быть напрямую передано на приводимые агрегаты. Они просто не смогут выполнять свои функции и даже могут разрушиться. Поэтому между свободной турбиной и полезным агрегатом обязательно ставится редуктор для снижения частоты вращения приводного вала.

Компрессор у ТВаД может быть осевым (если двигатель мощный) либо центробежным. Часто компрессор бывает и смешанным по конструкции, в нём есть как осевые, так и центробежные ступени. В остальном принцип работы этого двигателя такой же, как и у ТРД.

Основное применение турбовальный двигатель находит в авиации, по большей части, на вертолётах. Полезная нагрузка в этом случае — несущий винт вертолёта. Известным примером могут служить широко распространённые вертолёты Ми-8 и Ми-24 с двигателями ТВ2-117 и ТВ3-117.

Турбостартёр[править | править код]

ТС — агрегат, устанавливаемый на газотурбинном двигателе и предназначенный для его раскрутки при запуске.

Такие устройства представляют собой миниатюрный, простой по конструкции турбовальный двигатель, свободная турбина которого раскручивает ротор основного двигателя при его запуске. В качестве примера: турбостартёр ТС-21, используемый на двигателе АЛ-21Ф-3, который устанавливается на самолёты типа Су-24^[9], или ТС-12, устанавливаемый на авиационные двигатели НК-12 самолётов Ту-95 и Ту-142. ТС-12 имеет одноступенчатый центробежный компрессор, двухступенчатую осевую турбину привода компрессора и двухступенчатую свободную турбину. Номинальные обороты ротора компрессора в начале запуска двигателя — 27 тысяч мин⁻¹, по мере раскрутки ротора НК-12 за счёт роста оборотов свободной турбины ТС-12 противодавление за турбиной компрессора падает и обороты возрастают до 30 тысяч мин⁻¹.

Турбостартёр ГТДЭ-117 двигателя АЛ-31Ф также выполнен со свободной турбиной, а стартёр С-300М двигателя АМ-3, стоявшего на самолётах Ту-16, Ту-104 и М-4 — одновальный и раскручивает ротор двигателя через гидромуфту.^[10]

Судовые установки[править | править код]

Используются в судовой промышленности для снижения веса. General Electric LM2500 и LM6000 — характерные модели этого типа машин.

Суда, использующие турбовальные газотурбинные двигатели называют газотурбоходами. Они являются разновидностью теплохода. Это чаще всего суда на подводных крыльях, у которых гребной винт приводит в движение турбовальный двигатель механически через редуктор или электрически через генератор, который он вращает. Либо это суда на воздушной подушке, которая создаётся при помощи ГТД.

Например, газотурбоход «Циклон-М» с 2 газотурбинными двигателями ДО37. Пассажирских газотурбоходов за российскую историю было всего два. Последнее очень перспективное судно «Циклон-М» появилось в 1986 году. Более таких судов не строили. В военной сфере в этом плане дела обстоят несколько лучше. Примером является десантный корабль «Зубр», самое большое в мире судно на воздушной подушке.

Железнодорожные установки[править | править код]

Локомотивы, на которых стоят турбовальные газотурбинные двигатели, называются газотурбовозами (разновидность тепловоза). На них используется электрическая передача. ГТД вращает электрогенератор, а вырабатываемый им ток, в свою очередь, питает электродвигатели, приводящие локомотив в движение. В 1960-е годы в СССР проходили довольно успешную опытную эксплуатацию три газотурбовоза. Два пассажирских и один грузовой. Однако они не выдержали соревнования с электровозами и в начале 1970-х годов проект был свёрнут. Но в 2007 году по инициативе ОАО «РЖД» был изготовлен опытный образец грузового газотурбовоза, работающий на сжиженном природном газе. ГТ1 успешно прошёл испытания, позднее был построен второй газотурбовоз, с той же силовой установкой, но на другой ходовой части, машины эксплуатируются.

Перекачка природного газа[править | править код]

Принцип работы газоперекачивающей установки практически не отличается от турбовинтовых двигателей, ТВаД используются здесь в качестве привода мощных насосов, а в качестве топлива используется тот же самый газ, который они перекачивают. В отечественной промышленности для этих целей широко применяются двигатели, созданные на базе авиационных — НК-12 (НК-12СТ)^[11], НК-32 (НК-36СТ), так как на них можно использовать детали авиадвигателей, выработавшие свой лётный ресурс.

Электростанции[править | править код]

Турбовальный газотурбинный двигатель может использоваться для привода электрогенератора на электростанциях, основу которой составляют один или несколько таких двигателей. Такая электростанция может иметь электрическую мощность от двадцати киловатт до сотен мегаватт.

Однако, газотурбинный двигатель, помимо вращения, также производит большое количество тепла, которое также может быть использовано для производства электроэнергии или теплоснабжения, поэтому наиболее эффективно его применение совместно с котлом-утилизатором. Полученный в котле-утилизаторе пар подаётся в паротурбинную установку, в таком случае вся установка в целом называется парогазовой, либо подаётся в сетевой подогреватель для использования в теплофикации, в таком случае установка называется газотурбинной ТЭЦ.

Парогазовая установка является одним из самых распространённых и эффективных источников электроэнергии, её КПД выше, чем у отдельных паросиловых и газотурбинных установок.

Танкостроение[править | править код]

Первые исследования в области применения газовой турбины в танковых двигателях проводились в Германии Управлением вооружённых сухопутных сил начиная с середины 1944 года. Первым массовым танком с газотурбинным двигателем стал С-танк.

Турбовальные двигатели (ТВаД) установлены на советском танке Т-80 (двигатель ГТД-1000Т) и американском М1 Абрамс. Газотурбинные двигатели, устанавливаемые на танках, имеют при схожих с дизельными размерах гораздо бо́льшую мощность, меньший вес и меньшую шумность, меньшую дымность выхлопа. Также ТВаД лучше удовлетворяет требованиям многотопливности, гораздо легче запускается, — оперативная готовность танка с ГТД, то есть запуск двигателя и последующий вход в рабочий режим всех его систем, занимает несколько минут, что для танка с дизельным двигателем в принципе невозможно, а в зимних условиях при низких температурах дизелю требуется достаточно длительный предпусковой прогрев, который не требуется ТВаД. Из-за отсутствия жёсткой механической связи турбины и трансмиссии на застрявшем или просто упёршемся в препятствие танке двигатель не глохнет. В случае попадания воды в двигатель (утоплении танка) достаточно выполнить так называемую холодную прокрутку ГТД для удаления воды из газовоздушного тракта и после этого двигатель можно запускать — на танке с дизельным двигателем в аналогичной ситуации происходит гидроудар, ломающий детали цилиндро-поршневой группы и непременно требующий замены двигателя.

Однако из-за низкого КПД газотурбинных двигателей, установленных на тихоходных (в отличие от самолётов) транспортных средствах, требуется гораздо большее количество возимого топлива для сравнимого с дизельным двигателем километрового запаса хода. Именно из-за расхода топлива, невзирая на все достоинства, танки типа Т-80 поэтапно выводятся из эксплуатации. Неоднозначным оказался опыт эксплуатации танковых ТВаД М1 Абрамс в условиях высокой запылённости (например в песчаных пустынях). В отличие от него, Т-80 благополучно может эксплуатироваться в условиях высокой запылённости, — конструктивно хорошо продуманная система очистки поступающего в двигатель воздуха на Т-80 надёжно защищает ГТД от песка и пыли. «Абрамсы», напротив, «задохнулись» — во время двух кампаний против Ирака при прохождении пустынь довольно много «Абрамсов» встали, так как их двигатели забились песком^{[источник не указан 692 дня]}.

Автостроение[править | править код]

Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащёнными газовыми турбинами.

В 1950 году дизайнер Ф. Р. Белл и главный инженер Морис Вилкс в британской компании Rover Company анонсировали первый автомобиль с приводом от газотурбинного двигателя. Двухместный JET1 имел двигатель, расположенный позади сидений, решётки воздухозаборника по обеим сторонам машины, и выхлопные отверстия на верхней части хвоста. В ходе испытаний автомобиль достиг максимальной скорости 140 км/ч, на скорости турбины 50000 об/мин. Автомобиль работал на бензине, парафиновом или дизельном маслах, но проблемы с потреблением топлива оказались непреодолимыми для производства автомобилей. В настоящее время он выставлен в лондонском Музее науки.

Команды Rover и British Racing Motors (Формула-1) объединили усилия для создания Rover-BRM, автомобиля с приводом от газовых турбин, который принял участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1963 года, управляемого Грэмом Хиллом и Гитнером Ричи. Этот автомобиль показал среднюю скорость 173 км/ч, максимальную — 229 км/ч.

Американские компании Ray Heppenstall, Howmet Corporation и McKee Engineering объединились для совместной разработки собственных газотурбинных спортивных автомобилей в 1968 году, Howmet TX приняла участие в нескольких американских и европейских гонках, в том числе завоевав две победы, а также принимала участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1968 года. Автомобили использовали газовые турбины Continental Motors Company, благодаря которым, в конечном итоге, ФИА было установлено шесть посадочных скоростей для машин с приводом от турбин.

На гонках автомобилей с открытыми колёсами, революционное полноприводное авто 1967 года STP Oil Treatment Special с приводом от турбины, специально подобранной легендой гонок Эндрю Гранателли и управляемое Парнелли Джонсом, почти выиграло в гонке «Инди-500»; авто с турбиной STP компании Pratt & Whitney обгоняло почти на круг авто, шедшее вторым, когда у него неожиданно отказала коробка передач за три круга до финишной черты. В 1971 году глава компании Lotus Колин Чепмен представил авто Lotus 56B F1, с приводом от газовой турбины Pratt & Whitney. У Чепмена была репутация создателя машин-победителей, но он вынужден был отказаться от этого проекта из-за многочисленных проблем с инерционностью турбин (турболагом).

Оригинальная серия концептуальных авто General Motors Firebird была разработана для автовыставки Моторама 1953, 1956, 1959 годов, с приводом от газовых турбин.

Единственная серийная модель «семейного» газотурбинного автомобиля для использования на дорогах общего пользования была выпущена Chrysler в 1963—1964 года. Компания передала пятьдесят собранных вручную машин в кузовах итальянского ателье Ghia добровольцам, которые испытывали новинку в обычных дорожных условиях до января 1966 года. Эксперимент прошёл удачно, но компания, не располагавшая средствами для постройки нового моторного производства, отказалась от массового выпуска автомобиля с ГТД. После ужесточения экологических стандартов и взрывного роста цен на нефть компания, с трудом пережившая финансовый кризис, отказалась от продолжения разработок^[12].^[13]

В 1791 году английский изобретатель Джон Барбер получил патент за номером 1833, в котором описал первую газовую турбину.^[14]

В 1892 году русский инженер П. Д. Кузьминский конструировал и построил первый в мире ГТД с газовой реверсивной турбиной радиального типа с 10 ступенями давления.^[15] Турбина должна была работать на парогазовой смеси, которая получалась в созданной им же камере сгорания — «газопаророде».^[16]

В 1906—1908 году русский инженер В. В. Кароводин сконструировал газовую турбину взрывного типа (турбину постоянного объёма).^[17] Бескомпрессорный ГТД Кароводина с 4 камерами прерывистого сгорания и газовой турбиной при 10 000 об/мин развивал мощность 1,2 квт (1,6 л. с.).^[18]

В 1909 году русский инженер Н. Герасимов запатентовал ГТД, использующийся для реактивного движения, то есть по сути — первый турбореактивный двигатель (привилегия № 21021, 1909 г.).^[19][20][21]

В 1913 г., М. Н. Никольский спроектировал газотурбинный двигатель мощностью 120 кВт (160 л. с.), у которого было три ступени газовой турбины.^[22][23]

Дальнейшие усовершенствования в конструкцию газотурбинных двигателей внесли В. И. Базаров (1923 г.), В. В. Уваров и Н. Р. Брилинг (1930—1936 гг.).^[24][25]

В 1930-е годы огромный вклад в развитие газотурбинных технологий внесла группа конструкторов под руководством академика АН СССР А. М. Люльки. Главные работы конструктора касались турбореактивных двигателей с центробежным лопастным компрессором, которые стали основными для авиации.^{[26][27][28][29]}

Как и у любого теплового двигателя, у ГТД есть множество параметров, которые необходимо контролировать для эксплуатации двигателя в безопасных, а по возможности и экономичных режимах. Измеряются с помощью приборов контроля.

• Обороты — контролируются для оценки режима работы двигателя и недопущения опасных режимов. У многовальных двигателей, как правило, контролируются обороты всех валов — например, на Як-42 для контроля оборотов всех трёх валов каждого двигателя Д-36 установлен трёхстрелочный тахометр ИТА-13^[30], на Ан-72 и Ан-74, оснащённых такими же двигателями Д-36 — три двухстрелочных тахометра, два стоят на приборной доске пилотов и показывают один обороты роторов вентиляторов, второй обороты роторов ВД, третий установлен на пульте предполётной подготовки и показывает обороты роторов НД.
• Температура выходящих газов (ТВГ) — температура газов за турбиной двигателя, как правило, за последней ступенью^[5], так как температура перед турбиной слишком высока для надёжного измерения. Температура газов показывает тепловую нагрузку на турбину и измеряется с помощью термопар. Также от термопар может работать автоматика, срезающая расход топлива или вовсе выключающая двигатель при превышении ТВГ — СОТ-1 на двигателе ТА-6^[1], РТ-12 на двигателе НК-8 и так далее.

Конструкторы газотурбинных двигателей и основанные ими КБ[править | править код]

Турбовинтовой двигатель — Википедия

Турбовинтово́й дви́гатель — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги^{[источник не указан 101 день]}. Наличие понижающего редуктора обусловлено необходимостью преобразования мощности: турбина — высокооборотный агрегат с малым крутящим моментом, в то время как для вала воздушного винта требуются относительно малые обороты, но большой крутящий момент.

Существуют две основные разновидности турбовинтовых двигателей: двухвальные, или со свободной турбиной (наиболее распространенные в настоящее время), и одновальные. В первом случае между газовой турбиной (называемой в этих двигателях газогенератором) и трансмиссией не существует механической связи, и привод осуществляется газодинамическим способом. Воздушный винт не находится на общем валу с турбиной и компрессором. Турбин в таком двигателе две: одна приводит в движение компрессор, другая (через понижающий редуктор) — винт. Такая конструкция имеет ряд преимуществ, в том числе и возможность работы силового агрегата самолёта на земле без передачи на воздушный винт (в этом случае используется тормоз воздушного винта, а работающий газотурбинный агрегат обеспечивает самолёт электрической мощностью и воздухом высокого давления для бортовых систем).

В связи с уменьшением эффективности воздушного винта при увеличении скорости полёта, турбовинтовые двигатели в основном распространены на относительно малоскоростных летательных аппаратах, таких как самолёты местных авиалиний и транспортные самолёты. Исключение составляет стратегический бомбардировщик Ту-95 и самолеты, созданные на его базе (Ту-114, Ту-126, Ту-142), летающие со скоростью порядка 800 км/ч.

Если учесть, что турбовинтовой двигатель работает только на дозвуковых скоростях, а турбореактивные двигатели лучше использовать для получения очень больших скоростей полёта, то можно сделать вывод, что в некотором диапазоне скоростей комбинирование этих двух двигателей является оптимальным решением (турбовентиляторный двигатель).

Ввиду того, что как лопасти вентилятора, так и лопасти винта для эффективного функционирования должны работать на дозвуковых скоростях, вентилятор в кольцевом обтекателе (который понижает скорость набегающего потока) является более эффективным на больших скоростях.

Экономическая целесообразность[править | править код]

Поскольку турбовинтовые двигатели на малых скоростях полёта гораздо экономичнее, чем турбореактивные двигатели, то турбовинтовые самолёты имеют преимущество перед реактивными, прежде всего, из-за низкого расхода топлива. Поэтому в период высоких цен на нефть объём продаж турбовинтовых лайнеров растёт. Так, в 2011 году, когда стоимость нефти была в районе 100 долларов за баррель, в консалтинговом агентстве Ascend Flightglobal Consultancy просчитали, что перевозчикам необходимо задуматься о переходе на турбовинтовые самолёты, поскольку высокая стоимость авиабилетов, связанная с эксплуатацией реактивных лайнеров, отпугивает потенциальных пассажиров.

При этом преимущество турбовинтовых самолётов по сравнению с реактивными на региональных перевозках очевидно. По словам руководства компании Bombardier, лайнеры Q400 (как и соответствующий ему российский Ил-114-300), в сравнении с 70-местным реактивным самолётом эффективнее на 30 %^[1] в плане экономии топлива и затрат на эксплуатацию. Соответственно, турбовинтовые самолёты являются идеальной заменой 50-местных реактивных лайнеров. В этом случае авиакомпании смогут увеличить вместимость своих воздушных судов, сохранив затраты на прежнем уровне.

Впервые схему турбовинтового двигателя (ТВД), в котором воздушный винт имел привод от газовой турбины, разработал русский инженер и авиатор лейтенант флота М. Н. Никольский в 1913 г.^[2] Модель этого двигателя была построена и испытана. Его предполагали использовать для самолета «Илья Муромец».^[3] Двигатель Никольского развивал мощность 120 квт (160 л. с.) и имел трёхступенчатую газовую турбину.^[4]

В 1923 году В. И. Базаров предложил схему своего газотурбинного двигателя (ГТД), близкую к схемам современных турбовинтовых двигателей; в 1930 В. В. Уваров при участии Н. Р. Брилинга спроектировал, а в 1936 построил ГТД с центробежным компрессором.^[4] Независимо от отечественных инженеров в Великобритании учёный и инженер Алан Арнольд Гриффит^[en] в 1926 году предложил свой проект подобного двигателя.

Первый в практическом смысле работающий ТВД был создан венгерским инженером Дьёрдем Ендрашиком (György Jendrassik). После ряда лет работы над ТВД (и получения патента на его конструкцию в 1929 г.) он построил прототип двигателя мощностью 100 л. с.; первый в мире полномасштабный турбовинтовой двигатель, Jendrassik Cs-1 мощностью около 400 л. с. был построен и испытывался на предприятии Ganz Works в Будапеште между 1939 и 1942 г. Двигатель не был запущен в производство.

В то же время в СССР в 1934 г. была создана и прошла длительные испытания первая отечественная высокотемпературная газотурбинная установка ГТУ-1, ставшая прообразом будущих турбовинтовых двигателей. Установка состояла из одноступенчатого центробежного компрессора, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатой газовой турбины. В 1938–1939 гг. под руководством профессора В.В. Уварова для самолета ТБ-3 были впервые построены опытные газотурбинные установки ГТУ-3 мощностью по 1150 л. с., выполненные по схеме турбовинтового двигателя. Под его же руководством с 1943 г. в ЦИАМ разрабатывался летный образец экспериментального ТВД Э-3080, развивавшего мощность на валу 625 л. с. и создававшего дополнительную тягу 160 кгс.^[5][6]

Первый немецкий турбовинтовой двигатель в середине 30-х годов разработал (будучи профессором Технического университета в Берлине) будущий глава отдела планёров самолетов на «Junkers Flugzeugwerke» Герберт Вагнер. Он надеялся, что тот может дать боевому самолету высочайшие ЛТХ.

Работы по ТВД ускорились в послевоенные годы. На 18-м образце реактивного истребителя Gloster Meteor (позднее получил обозначение Trent-Meteor) вместо штатных турбореактивных были установлены турбовинтовые двигатели Rolls-Royce RB.50 «Trent», и он стал первым в мире турбовинтовым самолётом (взлетел 20 сентября 1945 года). Эта машина не строилась серийно и осталась прототипом.

На основе двигателей модели Trent компания Rolls-Royce разработала модель Dart. Этот двигатель устанавливался на первый в мире серийный турбовинтовой самолёт Vickers Viscount (первый полёт в 1948). Конструкция ТВД Rolls-Royce Dart оказалась весьма успешной: с учётом модификаций и усовершенствований, он выпускался порядка 40 лет (до 1987 г) и устанавливался на многие модели самолётов.

Самым мощным из когда-либо созданных ТВД был строившийся в СССР двигатель НК-12.

Одним из самых массовых и широко применяющихся ТВД в настоящее время является семейство ТВД Pratt & Whitney Canada PT6. Серийный выпуск был начат в 1963 г. и продолжается на настоящее время (2012). Двигатель выпускается в ряде модификаций (различной мощности, для самолётов и вертолётов) и устанавливается на более чем 100 типах самолётов различных производителей.

• Elliot, Simon. Power Progress: World Turbine Engine Directory (англ.). // Flight International. — 13-19 October 1993. — Vol. 144 — No. 4391 — P. 29-40 — ISSN 0015-3710. (справочник с техническими данными и сравнительной характеристикой [1][2] 32 турбовинтовых двигателей (turboprops) ведущих мировых производителей-предприятий зарубежного двигателестроения)

Авиационные газотурбинные двигатели / Habr

Авиационные ГТД можно можно разделить на:

• турбореактивные двигатели (ТРД)
• двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)
• Турбовинтовые двигатели (ТВД)
• Турбовальные двигатели (ТВаД)

Начнём с турбореактивных двигателей.

Турбореактивные двигатели

Современная фотография Me-262, сделанная в 2016 году

Самый простой турбореактивный двигатель включает в себя следующие элементы:

• Входное устройство
• Компрессор
• Камеру сгорания
• Турбину
• Реактивное сопло (далее просто сопло)

А теперь рассмотрим что для чего нужно и зачем.

Входное устройство — это расширяющийся* канал, в котором происходит подвод воздуха к компрессору и его предварительное сжатие. В нём кинетическая энергия входящего воздуха частично преобразуется в давление.

*здесь и дальше мы будем говорить про дозвуковые скорости. На сверхзвуковой скорости физика меняется, и там все совсем не так.

Компрессор — это устройство, в котором происходит повышение давление воздуха. Компрессор можно характеризовать такой величиной, как степень повышения давления. В современных двигателях оно уже начинает переступать за 40 единиц. Кроме того, в нем увеличивается температура (может быть, где-то до 400 градусов Цельсия).

Камера сгорания — устройство, в котором к сжатому воздуху (после компрессора) подводится тепло из-за горения топлива. Температура в камере сгорания очень высокая, может достигать 2000 градусов Цельсия. Вам может показаться, что давление газа в камере тоже сильно увеличивается, но это не так. Теоретически принято считать, что подвод тепла осуществляется при постоянном давлении. В реальности оно немного падает из-за потерь (проблема несовершенства конструкции).

Турбина — устройство, превращающее часть энергии газа после камеры сгорания в энергию привода компрессора. Так как турбины используются не только в авиации, можно дать более общее определение: это устройство, преобразующее внутреннюю энергию рабочего тела (в нашем случае рабочее тело — это газ) в механическую работу на валу. Как вы могли понять, турбина и компрессор находятся на одном валу и жестко связаны между собой. Если в компрессоре происходит повышение давления газа, то в турбине, наоборот, понижение, то есть газ расширяется.

Сопло — суживающийся канал, в котором происходит преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую (оставшийся запас энергии газа после турбины). Как и в турбине, в сопле происходит расширение газа. Образуется струя, которая, вытекая из сопла, движет самолёт.

С основными элементами разобрались. Но все равно не очень понятно как оно работает? Тогда давайте ещё раз и коротко.

Воздух из атмосферы попадает во входное устройство, где немного сжимается и поступает в компрессор. В компрессоре давление воздуха растёт ещё сильнее, растёт и температура. После компрессора воздух поступает в камеру сгорания и, смешиваясь там с топливом, воспламеняется, что приводит к сильному возрастанию температуры, при, можно сказать, постоянном давлении. После камеры сгорания горячий сжатый газ попадает в турбину. Часть энергии газа расходуется на вращение компрессора турбиной (чтобы он мог выполнять свою функцию, описанную выше), другая часть энергии расходуется на, нужное нам, движение самолёта, из-за того, что газ, пройдя турбину, превращается в реактивную струю в сопле и вырывается из него (сопла) в атмосферу. На этом цикл завершается. Конечно, в реальности все процессы цикла проходят непрерывно.

Такой цикл называется циклом Брайтона, или термодинамическим циклом с непрерывным характером рабочего процесса и подводом тепла при постоянном давлении. По такому циклу работают все ГТД.

Цикл Брайтона в P-V координатах

Н-В — процесс сжатия во входном устройстве
В-К — процесс сжатия в компрессоре
К-Г — изобарический подвод тепла
Г-Т — процесс расширения газа в турбине
Г-С — процесс расширения газа в сопле
С-Н — изобарический отвод тепла в атмосферу

Схематичная конструкция турбореактивного двигателя, где 0-0 — ось двигателя

ТРД может иметь и два вала. В таком случае компрессор состоит из компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД), а подвод работы будут осуществлять турбина низкого давления (ТНД) и турбина высокого давления (ТВД) соответственно. Такая схема более выгодная газодинамически.

Реальный двигатель такого вида в разрезе

Мы рассмотрели принцип работы самой простой схемы авиационного газотурбинного двигателя. Естественно, на современных «Эйрбасах и Боингах» устанавливаются ТРДД, конструкция которых заметно сложнее, но работает все по таким же законам. Давайте рассмотрим их.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Не очень понятная картина выходит, да? Давайте разберемся как оно работает.

Схематичная конструкция двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя

Воздух, попадающий в двигатель, пройдя через первую ступень компрессора низкого давления, разбивается на два потока. Одна часть воздуха идет по внутреннему контуру, где происходят те же процессы, которые были описаны, когда мы разбирали ТРД. Вторая часть воздуха попадает во внешний контур, получив энергию от первой ступени КНД (та, которая работает на два контура). Во внешнем контуре энергия воздуха тратится только на преодоление гидравлических потерь (за счёт трения). В конце этот воздух попадает в сопло внешнего контура, создавая огромную тягу. Тяга, созданная внешним контуром, может составлять 80% тяги всего двигателя.

Одной из важнейших характеристик ТРДД является степень двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре, к расходу воздуха во внутреннем контуре. Это число может быть как больше, так и меньше единицы. На современных двигателях это число переступает за значение в 12 единиц.
Двигатели, степень двухконтурности которых больше двух, принято называть турбовентиляторными, а первую ступень компрессора (ту, что работает на оба контура) вентилятором.

ТРДД самолета Boeing 757-200. На переднем плане видно входное устройство и вентилятор

На некоторых двигателях вентилятор приводится в движение отдельной турбиной, которая ставится ближе всего к соплу внутреннего контура. Тогда двигатель получается трехвальным. Например, по такой схеме выполнены двигатели Rolls Royce RB211 (устанавливались на L1011, B747, B757, B767), Д-18Т (Ан-124), Д-36 (Як-42)

Д-18Т в разрезе изнутри

Главное достоинство ТРДД заключается в возможности создания большой тяги и хорошей экономичности, по сравнению с ТРД.

На этом я хотел бы закончить про ТРДД и перейти к следующему виду двигателей — ТВД.

Турбовинтовые двигатели

Принцип работы работы такой же, как у турбореактивного, с разницей в том, что практически вся энергия газа расходуется на турбине на вращение компрессора и на вращение винта через редуктор (здесь винт и редуктор находятся на одном валу с компрессором). Винт создаёт основную долю тяги. Оставшаяся, после турбины, часть энергии направляется в сопло, образуя реактивную тягу, но она мала, может составлять десятую часть от общей. Редуктор в этой схеме нужен для того, чтобы понизить обороты и передать момент, так как турбина может вращаться с очень высокой частотой, например, 10000 оборотов в минуту, а винту нужно только 1500. И винт достаточно тяжелый.

Схематичная конструкция ТВД

Но бывает и другая схема турбовинтовых двигателей: со свободной турбиной.
Её суть в том, что за обычной турбиной компрессора ставится отдельная турбина, которая механически не связана с турбиной компрессора. Такая турбина называется свободной. Связь между турбиной компрессора и свободной турбиной только газодинамическая. От свободной турбины идёт отдельный вал, на который устанавливаются редуктор с винтом. Все остальное работает так же, как и в первом случае. Большинство современных двигателей выполняют именно по такой схеме. Одним из плюсов такой схемы является возможность использования двигателя на земле, как вспомогательную силовую установку (ВСУ), не приводя винт в движение.

Схематичная конструкция ТВД со свободной турбиной

Хочу отметить, что не нужно смотреть на турбовинтовые двигатели как на малоэффективный пережиток прошлого. Я несколько раз слышал такие высказывания, но они неверны.
Турбовинтовой двигатель в некоторых случаях обладает наивысшим КПД, как правило, на самолетах с не очень большими скоростями (например, на 500 км/ч), притом, самолет может быть внушительных размеров. В таком случае, турбовинтовой двигатель может быть в разы выгоднее, рассмотренного ранее, турбореактивного двигателя.

На этом про турбовинтовые двигатели можно заканчивать. Мы потихоньку подошли к понятию турбовального двигателя.

Турбовальный двигатель

Турбовальный двигатель очень схож с турбовинтовым двигателем со свободной турбиной. Он также состоит из компрессора, камеры сгорания, турбины компрессора, далее идёт свободная турбина, связанная со всем предыдущем только газодинамически. А вот реактивную тягу такой двигатель не создаёт, реактивного сопла у него нет, только выхлоп. Свободная турбина имеет свой вал, который соединяется к главному редуктору вертолёта (несущего винта). Да, у всех известных мне вертолетов есть такой редуктор, и, как правило, он внушительных размеров. Дело в том, что обороты несущего винта вертолёта очень низкие. Если у самолета, как я писал выше, они могут достигать 1500 об/мин, то у вертолёта, например у Ми-8, всего 193 об/мин.
А обороты двигателя у вертолёта зачастую очень высокие (из-за небольших размеров), и понижать их приходится в сотню и более раз. Бывает такое, что редуктор стоит и на двигателе, и на самом вертолете, например, у Ми-2 и его двигателя ГТД-350.

Схематичная конструкция турбовального двигателя

Двигатель ТВ3-117 от вертолета Ми-8. Справа видны выхлопная труба и приводной вал

Итак, мы рассмотрели четыре типа газотурбинных двигателей. Надеюсь, мой текст был понятен и полезен для вас. Все вопросы и замечания можете писать в комментариях.

Спасибо за внимание.

Газотурбинный двигатель подробно — Энциклопедия журнала «За рулем»

ИДЕЯ применить в автомобилях газотурбинные двигатели возникла давно. Но лишь за последние несколько лет их конструкция достигла той степени совершенства, которая дает им право на существование.
Высокий уровень развития теории лопаточных двигателей, металлургии и техники производства обеспечивает теперь реальную возможность создания надежных газотурбинных двигателей, способных с успехом заменить на автомобиле поршневые двигатели внутреннего сгорания.
Что представляет собой газотурбинный двигатель?
На рис. показана принципиальная схема такого двигателя. Ротационный компрессор, находящийся на одном валу с газовой турбиной, засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и нагнетает в камеру сгорания. Топливный насос, также приводимый в движение от вала турбины, нагнетает топливо в форсунку, установленную в камере сгорания. Газообразные продукты сгорания поступают через направляющий аппарат на рабочие лопатки колеса газовой турбины и заставляют его вращаться в одном, определенном направлении. Газы, отработавшие в турбине, выпускаются в атмосферу через патрубок. Вал газовой турбины вращается в подшипниках.
По сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания газотурбинный двигатель обладает весьма существенными преимуществами. Правда, он тоже еще не свободен от недостатков, но они постепенно ликвидируются по мере развития конструкции.
Характеризуя газовую турбину, прежде всего следует отметить, что она, как и паровая турбина, может развивать большие обороты. Это дает возможность получать значительную мощность от гораздо меньших по размерам (по сравнению с поршневыми) и почти в 10 раз более легких по весу двигателей.
Вращательное движение вала является по существу единственным видом движения в газовой турбине, в то время как в двигателе внутреннего сгорания, помимо вращательного движения коленчатого вала, имеет место возвратно-поступательное движение поршня, а также сложное движение шатуна. Газотурбинные двигатели не требуют специальных устройств для охлаждения. Отсутствие трущихся деталей при минимальном количестве подшипников обеспечивают длительную работоспособность и высокую надежность газотурбинного двигателя.
Для питания газотурбинного двигателя используется керосин либо топлива типа дизельных.
Основная причина, которая сдерживает развитие автомобильных газотурбинных двигателей, заключается в необходимости искусственно ограничивать температуру газов, поступающих на лопатки турбины. Это снижает коэффициент полезного действия двигателя и приводит к повышенному удельному расходу топлива (на 1 л. с ). Температуру газа приходится ограничивать для газотурбинных двигателей пассажирских и грузовых автомобилей в пределах 600—700°С, а в авиационных турбинах до 800—900°С потому, что еще очень дороги высокожаропрочные сплавы.
В настоящее время уже существуют некоторые способы повышения коэффициента полезного действия газотурбинных двигателей путем охлаждения лопаток, использования тепла отработавших газов для подогрева поступающего в камеры сгорания воздуха, производства газов в высоко эффективных свободно-поршневых генераторах, работающих по дизель-компрессорному циклу с высокой степенью сжатия и т. д. От успеха работ в этой области во многом зависит решение проблемы создания высокоэкономичного автомобильного газотурбинного двигателя.

Принципиальная схема двухвального газотурбинного двигателя с теплообменником

Большинство существующих автомобильных газотурбинных двигателей построено по так называемой двухвальной схеме с теплообменниками. Здесь для привода компрессора 1 служит специальная турбина 8, а для привода колес автомобиля — тяговая турбина 7. Валы турбин не соединены между собой. Газы из камеры сгорания 2 вначале поступают на лопатки турбины привода компрессора, а затем на лопатки тяговой турбины. Воздух, нагнетаемый компрессором, прежде чем поступить в камеры сгорания, подогревается в теплообменниках 3 за счет тепла, отдаваемого отработавшими газами. Применение двухвальной схемы создает выгодную тяговую характеристику газотурбинных двигателей, позволяющую сократить число ступеней в обычной коробке передач автомобиля и улучшить его динамические качества.

Ввиду того, что вал тяговой турбины механически не связан с валом турбины компрессора, число его оборотов может изменяться в зависимости от нагрузки, не оказывая существенного влияния на число оборотов вала компрессора. Вследствие этого характеристика крутящего момента газотурбинного двигателя имеет вид, представленный на рис., где для сопоставления нанесена также и характеристика поршневого автомобильного двигателя (пунктиром).
Из диаграммы видно, что у поршневого двигателя по мере уменьшения числа оборотов, происходящего под влиянием возрастающей нагрузки, крутящий момент вначале несколько возрастает, а затем падает. В то же время у двухвального газотурбинного двигателя крутящий момент автоматически возрастает по мере увеличения нагрузки. В результате необходимость в переключении коробки передач отпадает либо наступает значительно позже, чем у поршневого двигателя. С другой стороны, ускорения при разгоне у двухвального газотурбинного двигателя будут значительно большими.
Характеристика одновального газотурбинного двигателя отличается от показанной на рис. и, как правило, уступает, с точки зрения требований динамики автомобиля, характеристике поршневого двигателя (при равной мощности).

Большую перспективу имеет газотурбинный двигатель. В этом двигателе газ для турбины вырабатывается в так называемом свободно-поршневом генераторе, представляющем собой двухтактный дизель и поршневой компрессор, объединенные в общем блоке. Энергия от поршней дизеля передается непосредственно поршням компрессора. Ввиду того, что движение поршневых групп осуществляется исключительно под действием давления газов и режим движения зависит только от протекания термодинамических процессов в дизельном и компрессорных цилиндрах, такой агрегат и называется свободно-поршневым. В его средней части расположен открытый с двух сторон цилиндр 4, имеющий прямоточную щелевую продувку, в котором протекает двухтактный рабочий процесс с воспламенением от сжатия. В цилиндре оппозитно перемещаются два поршня, один из которых 9 во время рабочего хода открывает, а во время возвратного хода закрывает выхлопные окна, прорезанные в стенках цилиндра. Другой поршень 3 также открывает и закрывает продувочные окна. Поршни связаны между собой легким реечным или рычажным синхронизирующим механизмом, не показанным на схеме. Когда они сближаются, воздух, заключенный между ними, сжимается; к моменту достижения мертвой точки температура сжимаемого воздуха становится достаточной для воспламенения топлива, которое впрыскивается через форсунку 5. В результате сгорания топлива образуются газы, обладающие высокой температурой и давлением; они заставляют поршни разойтись в стороны, при этом поршень 9 открывает выхлопные окна, через которые газы устремляются в газосборник 7. Затем открываются продувочные окна, через которые в цилиндр 4 поступает сжатый воздух, вытесняет из цилиндра выхлопные газы, смешивается с ними и также поступает в газосборник. За то время, пока продувочные окна остаются открытыми, сжатый воздух успевает очистить цилиндр от выхлопных газов и заполнить его, подготовив таким образом двигатель к следующему рабочему ходу.
С поршнями 3 и 9 связаны компрессорные поршни 2, двигающиеся в своих цилиндрах. При расходящемся ходе поршней идет всасывание воздуха из атмосферы в компрессорные цилиндры, при этом самодействующие впускные клапана 10 открыты, а выпускные 11 закрыты. При встречном ходе поршней впускные клапана закрыты, а выпускные открыты и через них воздух нагнетается в ресивер 6, окружающий дизельный цилиндр. Поршни двигаются навстречу друг другу за счет энергии воздуха, накопившейся в буферных полостях 1 во время предыдущего рабочего хода. Газы из сборника 7 поступают в тяговую турбину 8, вал которой соединен с трансмиссией. Следующее сопоставление коэффициентов полезного действия показывает, что описанный газотурбинный двигатель уже сейчас по своей эффективности не уступает двигателям внутреннего сгорания:
Дизель 0,26—0,35
Двигатель бензиновый 0,22—0,26
Газовая турбина с камерами сгорания постоянного объема без теплообменника 0,12-0,18
Газовая турбина с камерами сгорания постоянного объема с теплообменником 0,15—0,25
Газовая турбина со свободно-поршневым генератором газа 0,25—0,35

Таким образом, КПД лучших образцов турбин не уступает КПД дизелей. Не случайно поэтому количество экспериментальных газотурбинных автомобилей различного типа возрастает с каждым годом. Все новые фирмы в различных странах объявляют о своих работах в этой области.

Этот двухкамерный двигатель, без теплообменника, имеет эффективную мощность 370 л. с. Топливом для него служит керосин. Скорость вращения вала компрессора достигает 26 000 об/мин, а скорость вращения вала тяговой турбины от 0 до 13 000 об/мин. Температура газов, поступающих на лопатки турбины, равна 815° Ц, давление воздуха на выходе из компрессора — 3,5 ат. Общий вес силовой установки, предназначенной для гоночного автомобиля, составляет 351 кг, причем газопроизводящая часть весит 154 кг, а тяговая часть с коробкой передач и передачей на ведущие колеса — 197 кг.

Турбированный двигатель — устройство и принцип работы

Турбированный мотор – это силовой агрегат, в котором подача воздуха в цилиндры осуществляется посредством специального устройства – турбины. Мощность турбированного двигателя значительно больше, чем у обычного атмосферного. В этой статье мы расскажем, как работает турбированный двигатель, какие он имеет преимущества и недостатки, а также как правильно его эксплуатировать.

Принцип работы турбированного двигателя

Турбированный двигатель (будь то бензиновый или дизельный) конструктивно имеет некоторые отличия от своего атмосферного аналога. Главной особенностью любого турбированного двигателя является турбокомпрессор. Данное устройство состоит из специального вентилятора и турбины. Компрессор подключается к выхлопной системе автомобиля и через систему специальных труб принимает часть выхлопного газа на лопасти турбины. Турбина раскручивается под давлением, создаваемым выхлопным газом и приводит в движение вентилятор компрессора. Компрессор закачивает под давлением большое количество воздуха.

Увеличение количество и давление воздуха способствует лучшему сгоранию топлива, а значит, увеличению мощности двигателя. Таким образом, при меньшем объеме, турбированный двигатель способен иметь больше лошадиных сил, чем больший по объему атмосферный мотор.

Охлаждение турбированного двигателя отличается от охлаждения атмосферного. Прежде всего, в таких двигателях вместо радиатора применяется специальное устройство – интеркуллер. Он представляет собой тот же радиатор, однако в нем, вместо ОЖ циркулирует воздух. Иногда интеркуллер может дополняться вентилятором, для эффективности охлаждения потоком воздуха.

Видео — Работа ДВС как работает турбонаддув

Преимущества и недостатки турбированного двигателя

Как и любой другой двигатель, турбированный тоже обладает своими преимуществами и недостатками.

Преимущества:

1. Самое главное преимущество турбированного двигателя – высокая мощность. Пожалуй, это главная цель, которую получили при минимальном изменении конструкции двигателя. При одинаковом объеме с атмосферным двигателем, турбированный может выдавать мощность и крутящий момент на 70 процентов больше.

2. Турбокомпрессор позволяет снизить содержание вредных веществ в выхлопном газе, что делает такой двигатель намного экологичнее. Это связано с тем, что воздух в цилиндрах сгорает намного эффективнее и полностью, в связи с этим, количество выхлопных газов уменьшается, а то и вовсе пропадает по пути в компрессор.

3. Двигатель, оборудованный турбиной, имеет низкий уровень шума, в отличие от атмосферного аналога.

4. Турбированный двигатель можно установить практически на любой автомобиль. Это связано с тем, что его конструктивные особенности мало чем отличаются от обычного ДВС. А значит, при равном объеме, они имеет такие же габариты, что позволяет монтировать его на те же крепежные элементы. Данное свойство касается как бензиновые, так и дизельные двигатели.

Недостатки:

1. Пожалуй, это самый логичный недостаток из всех – повышенный расход топлива. Дело в том, что при потреблении большего объема воздуха, необходимо и соответствующее количество топлива. Решить эту проблему невозможно, так как двигатель, раскручиваясь быстрее, будет самостоятельно закачивать требуемый уровень топлива.

2. Очень большие трудности в эксплуатации. Они связаны с высокой чувствительностью качества топлива и моторного масла. Если атмосферный двигатель менее привередлив к этим показателям, то турбированный может запросто выйти из строя.

3. В дополнение ко второму недостатку можно отметить очень низкий срок службы масло и его фильтра. Дело в том, что турбированный двигатель строится на основе обычного ДВС, а значит, рассчитан на такой же пробег и количество оборотов. Так как турбированный двигатель чаще работает на повышенных оборотах, соответственно масло быстрее теряет свои свойства.

4. Большие цены. Суть данного вопроса начинается с того, что цена на турбину и ее комплектующие изделия достаточно высокая. Соответственно турбокомпрессор очень дорого ремонтировать, что не каждому по карману.

5. Есть некоторые особенности охлаждения турбины после долгой поездки. Дело в том, что она достаточно сильно перегревается и может остыть только на холостых оборотах. Поэтому, прежде чем глушить двигатель, ему дают поработать еще около двух минут.

6. Двигатель с турбокомпрессором в сборе стоит дороже своего атмосферного аналога на 20-30 процентов.

Как правильно эксплуатировать турбированный двигатель?

Если соблюдать все правила эксплуатации, то двигатель, оснащенный турбокомпрессором, может прослужить около 500 тысяч километров. Известны случаи, когда двигатель «переживал» собственный автомобиль. Кузов сгнивал, а мотор устанавливали на другой автомобиль и продолжали эксплуатировать.

• Заливайте в бензобак только самое качественное топливо. Не заправляйтесь на сомнительных заправках. То же самое относится и  к моторному маслу. Некачественное масло очень быстро приведет к дорогостоящему ремонту турбированного двигателя. Помимо этого, необходимо чаще проверять уровень масла.
• Работа на холостых оборотах, которые превышают нормируемые значения, дольше 30 минут недопустима. Если у вас холостые обороты выставлены на слишком больших или малых значениях, обязательно отрегулируйте карбюратор или перепрограммируйте систему впрыска топлива.
• После каждого запуска турбированного двигателя, его необходимо прогревать не менее двух минут. Только затем можно начинать движение.
•  Если после длительной поездки вы решили остановиться, то не глушите двигатель сразу. Необходимо выждать время, пока на холостых оборотах остынет турбокомпрессор (порядка 2-3 минут) и только после этого выключайте зажигание.
•  Всегда своевременно проводите мероприятия, касающиеся технического обслуживания двигателя. Здесь имеется ввиду замена масла, расходных материалов.

Вот так устроен турбированный двигатель. Если вы не боитесь всех сложностей эксплуатации и повышенного расхода топлива, то можете без проблем установить на свой автомобиль подобный агрегат. Однако стоит отметить, что если вы планируете установку такого двигателя на свой автомобиль, то необходимо соответствующее переоформление двигателя в органах ГИБДД. 

что это такое и чем он отличается от атмосферного

Мощность двигателя — одна из основных его характеристик. Чем выше данный показатель, тем бодрее машина будет реагировать на нажатие педали газа. Соотношение количества лошадиных сил и рабочего объема варьируется в зависимости от конструкции ДВС и наличия в нем турбины. В данной статье мы рассмотрим турбированные двигатели и расскажем о том, что это такое и чем они отличаются от классических атмосферных движков.

Что значит турбированный двигатель

По своему внутреннему устройству турбированный двигатель практически ничем не отличается от классического атмосферного мотора. А свое название он получил из-за специальной системы турбонадува, которая обеспечивает нагнетания давления в цилиндрах. В ее состав входит турбокомпрессор, охладитель или, как его еще называют интеркулер, а также сама турбина. Данная незамысловатая система использует энергию отработанных газов для нагнетания сжатого воздуха в камеру сгорания. Для этого приемный патрубок турбины соединен с выпускным коллектором, откуда и поступают газы, раскручивающие турбину и компрессор, который, находится на одном валу с турбиной и нагнетает давление в цилиндрах.

Принцип работы турбированного двигателя.

Таким образом в камеру сгорания попадает больший объем воздушной смеси, давая возможность топливу сгорать в полном объеме и выделять при этом больше энергии. Для того, чтобы сделать этот процесс еще более эффективным, турбина оснащается интеркулером, который охлаждает атмосферный воздух, тем самым уменьшая занимаемый им объем и позволяя закачать в двигатель еще больше кислорода за один такт.

Стоит отметить, что турбированный двигатели бывают как бензиновыми, так и дизельными. Турбины в бензиновых ДВС испытывают значительно более высокие нагрузки, чем турбины на дизеле. Поскольку температура отработанных газов в бензиновом агрегате составляет почти 1000 градусов, соответственно, воздействие на стенки турбины больше. Несмотря на то, что корпус турбины изготовливается из высокопрочных сплавов, ресурс работы изделия весьма ограничен. Чтобы хоть как-то продлить его, инженеры применяют для турбины бензинового ДВС ряд конструктивных особенностей, например, измененный угол входа отработанных газов, что снижает уровень разрушающего воздействия на ее стенки.

Плюсы и минусы турбированного двигателя

Турбированный двигатель имеет как немало сторонников, так и тех, кто считает, подобная система отличается крайней ненадежностью. Попробуем разобраться, какие доводы в пользу каждой из точек зрения существуют.

В первую очередь турбина привлекает внимание любителей быстрой езды, даже при сравнительно небольшом объеме ДВС она позволяет добиться впечатляющей разгонной динамики. К примеру, турбированный двигатель с объемом 1,8 литра может выдавать около 200 л.с., что уже обеспечивает хороший набор скорости.

Другое преимущество, которое получает владельцы турбированных моторов — снижение расхода топлива в расчете на общее количество лошадиных сил. Поскольку камера сгорания наполняется большим объемом воздуха, то и эффективность сгорания топливной смеси при этом возрастает. Очень важно учитывать, что если сравнивать показатели по потреблению горючего, исходя исключительно из объема силового агрегата, то турбированный двигатель будет наоборот потреблять больше топлива в сравнении с классическим атмосферным агрегатом.

Принцип работы турбокомпрессора и турбины.

А что же говорят те, кто выступает против турбированных двигателей? У них также достаточно аргументов:

• Повышенные требования к качеству топлива и смазочных материалов. Заправляться придется только на проверенных станциях, а замена недешевого синтетического масла обязательно должна производиться вовремя (как правило, один раз в 10 000 км) и в строгом соответствии с предписаниями производителя.
• Долгий прогрев автомобиля в холодное время года, а, следовательно, увеличенный расход топлива зимой.
• Ресурс как турбины, так и самого двигателя в этом случае не превышает 120-150 тысяч километров. После этого, мотор обычно требует капитального ремонта, а турбина и вовсе меняется на новую. В обоих случаях для владельца это приведет к дополнительным расходам.

Таким образом, эксплуатация турбированного двигателя, хотя и дает его обладателю преимущества в динамике над схожими по объему атмосферными моторами, но требует гораздо более бережного и внимательного отношения. Плюс обслуживание машины с турбинной обойдется дороже, вследствие использования более дорого масла и более частом интервале его замены.

Чем отличается турбированный двигатель от атмосферного и что лучше

По своей сути конструкция турбированного двигателя полностью идентична конструкции атмосферного, как собственно и алгоритм функционирования обоих моторов. Отличия между ними заключаются в способе подачи воздуха в камеру сгорания. У турбированного этим занимается специальная система, использующая энергию отработанных газов. В классическом атмосферном моторе воздух попадает в камеру сгорания под действием обычного атмосферного давления, вследствие чего этот ДВС и получил свое название.

Однозначно сказать, какой тип двигателя — турбированный или атмосферный лучше нельзя. Каждый решает самостоятельно, что для него важнее — динамические характеристики или простота в обслуживании и более длительный ресурс эксплуатации. Конечно, для спокойной и равномерной езды обычный атмосферник выглядит предпочтительнее, но вот, когда нужно совершить резкий маневр на дороге, например, быстро обогнать впереди идущую машину, дефицит лошадиных сил может сразу дать о себе знать.

Выбирая автомобиль лучше сразу определиться, чего вы хотите от него и на какие жертвы готовы при этом пойти. Дороговизна в обслуживании и необходимость переборки мотора уже на 150 тысячах могут отпугнуть начинающего автолюбителя, с другой стороны возможность получить под капотом 200 л.с. при объеме всего в 1,8 литра также выглядят очень привлекательно. Поэтому, выбирая турбированный двигатель, будьте готовы, что вложить в него придется значительно больше чем в атмосферный, особенно если машина не новая и предыдущий владелец халатно относился к ее обслуживанию.

Похожие статьи

Газотурбинный двигатель самолета. Фото. Строение. Характеристики.

Авиационные газотурбинные двигатели.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

Принцип работы газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель, как и поршневой двигатель на любом автомобиле, относится к двигателям внутреннего сгорания. Они оба преобразуют химическую энергию топлива в тепловую, путем сжигания, а после — в полезную, механическую. Однако то, как это происходит, несколько отличается. В обоих двигателях происходит 4 основных процесса – это: забор, сжатие, расширение, выхлоп. Т.е. в любом случае в двигатель сначала входит воздух (с атмосферы) и топливо (из баков), далее воздух сжимается и в него впрыскивается топливо, после чего смесь воспламеняется, из-за чего значительно расширяется, и в итоге выбрасывается в атмосферу. Из всех этих действий выдает энергию лишь расширение, все остальные необходимы для обеспечения этого действия.

А теперь в чем разница. В газотурбинных двигателях все эти процессы происходят постоянно и одновременно, но в разных частях двигателя, а в поршневом – в одном месте, но в разный момент времени и по очереди. К тому же, чем более сжат воздух, тем большую энергию можно получить при сгорании, а на сегодняшний день степень сжатия газотурбинных двигателей уже достигла 35-40:1, т.е. в процессе прохода через двигатель воздух уменьшается в объеме, а соответственно увеличивает свое давление в 35-40 раз. Для сравнения в поршневых двигателях этот показатель не превышает 8-9:1, в самых современных и совершенных образцах. Соответственно имея равный вес и размеры газотурбинный двигатель гораздо более мощный, да и коэффициент полезного действия у него выше. Именно этим и обусловлено такое широкое применения газотурбинных двигателей в авиации в наши дни.

А теперь подробней о конструкции. Четыре вышеперечисленных процесса происходят в двигателе, который изображен на упрощенной схеме под номерами:

• забор воздуха – 1 (воздухозаборник)
• сжатие – 2 (компрессор)
• смешивание и воспламенение – 3 (камера сгорания)
•  выхлоп – 5 (выхлопное сопло)
• Загадочная секция под номером 4 называется турбиной. Это неотъемлемая часть любого газотурбинного двигателя, ее предназначение – получение энергии от газов, которые выходят после камеры сгорания на огромных скоростях, и находится она на одном валу с компрессором (2), который и приводит в действие.

Таким образом получается замкнутый цикл. Воздух входит в двигатель, сжимается, смешивается с горючим, воспламеняется, направляется на лопатки турбины, которые снимают до 80% мощности газов для вращения компрессора, все что осталось и обуславливает итоговую мощность двигателя, которая может быть использована разными способами.

В зависимости от способа дальнейшего использования этой энергии газотурбинные двигатели подразделяются на:

• турбореактивные
• турбовинтовые
• турбовентиляторные
• турбовальные

Двигатель, изображенный на схеме выше, является турбореактивным. Можно сказать «чистым» газотурбинным, ведь газы после прохождения турбины, которая вращает компрессор, выходят из двигателя через выхлопное сопло на огромной скорости и таким образом толкают самолет вперед. Такие двигатели сейчас используются в основном на высокоскоростных боевых самолетах.

Турбовинтовые двигатели отличаются от турбореактивных тем, что имеют дополнительную секцию турбины, которая еще называется турбиной низкого давления, состоящую из одного или нескольких рядов лопаток, которые отбирают оставшуюся после турбины компрессора энергию у газов и таким образом вращает воздушный винт, который может находится как спереди так и сзади двигателя. После второй секции турбины, отработанные газы выходят фактически уже самотеком, не имея практически никакой энергии, поэтому для их вывода используются просто выхлопные трубы. Подобные двигатели используются на низкоскоростных, маловысотных самолетах.

Турбовентиляторные двигатели имеют схожую схему с турбовинтовыми, только вторая секция турбины отбирает не всю энергию у выходящих газов, поэтому такие двигатели также имеют выхлопное сопло. Но основное отличие состоит в том, что турбина низкого давления приводит в действия вентилятор, который закрыт в кожух. Потому такой двигатель еще называется двуконтурным, ведь воздух проходит через внутренний контур (сам двигатель) и внешний, который необходим лишь для направления воздушной струи, которая толкает двигатель вперед. Потому они и имеют довольно «пухлую» форму. Именно такие двигатели применяются на большинстве современных авиалайнеров, поскольку являются наиболее экономичными на скоростях, приближающихся к скорости звука и эффективными при полетах на высотах выше 7000-8000м и вплоть до 12000-13000м.

Турбовальные двигатели практически идентичны по конструкции с турбовинтовыми, за исключением того, что вал, который соединен с турбиной низкого давления, выходит из двигателя и может приводить в действие абсолютно что угодно. Такие двигатели используются в вертолетах, где два-три двигателя приводят в действие единственный несущий винт и компенсирующий хвостовой пропеллер. Подобные силовые установки сейчас имеют даже танки – Т-80 и американский «Абрамс». 

Газотурбинные двигатели имеют классификацию также по другим признакам:

• по типу входного устройства (регулируемое, нерегулируемое)
•  по типу компрессора (осевой, центробежный, осецентробежный)
• по типу воздушно-газового тракта (прямоточный, петлевой)
• по типу турбин (число ступеней, число роторов и др.)
• по типу реактивного сопла (регулируемое, нерегулируемое) и др.

Турбореактивный двигатель с осевым компрессором получил широкое применение. При работающем двигателе идет непрерывный процесс. Воздух проходит через диффузор, притормаживается и попадает в компрессор. Затем он поступает в камеру сгорания. В камеру через форсунки подается также топливо, смесь сжигается, продукты сгорания перемещаются через турбину. Продукты сгорания в лопатках турбины расширяются и приводят ее во вращение. Далее газы из турбины с уменьшенным давлением поступают в реактивное сопло и с огромной скоростью вырываются наружу, создавая тягу. Максимальная температура имеет место и на воде камеры сгорания.

Компрессор и турбина расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздух. В современных реактивных двигателях рабочая температура может превышать температуру плавления сплавов рабочих лопаток примерно на 1000 °С. Система охлаждения деталей турбины и выбор жаропрочных и жаростойких деталей двигателя — одни из главных проблем при конструировании реактивных двигателей всех типов, в том числе и турбореактивных.

Особенностью турбореактивных двигателей с центробежным компрессором является конструкция компрессоров. Принцип работы подобных двигателей аналогичен двигателям с осевым компрессором.

Газотурбинный двигатель. Видео.

Полезные статьи по теме.

Ещё узлы и агрегаты