В чем разница между системой без распредвалов и классической технологией привода клапанов
Из названия и описания этой технологии становится понятным, что речь действительно идет о таком двигателе, в котором отсутствуют распределительные валы. На самом деле это необычный подход к инженерии внутримоторных технологий, главный секрет которых заключается как-раз в том, что двигателю не нужны эти самые валы, поскольку сами клапана рассчитаны на индивидуальную работу и что интересно, каждый по отдельности. Каждый клапан ни как не связан жестко с соседними клапанами, отсюда и проистекает название «свободные клапана», т.е.- FreeValve.
Главная мысль заключается в следующем, чтобы работа двигателя внутреннего сгорания стала более эффективной во всех своих фазах работы. Стандартные распределительные валы ввиду заложенных в них конструктивных особенностей являются крайне компромиссными вариантами, что зачастую приводит к определенным «жертвам», т.е. к повышенному расходу топлива в угоду мощности или к низкому крутящему моменту на высоких оборотах в угоду пиковой мощности. ну и т.д.
С этой новой технологией инженеры получили возможность сделать двигатель более эффективным при любых оборотах и на всех режимах работы не опасаясь, ни провалов на холостом ходу, ни посредственной динамики или высокого расхода топлива.
Звучит наверное, как недосягаемая мечта, но нет ничего невозможного, в наш век возможно все, что можно себе представить. Дочерняя компания «Кёнигсегг» добилась в этом вопросе высоких результатов, создав вполне рабочий и практически серийный экземпляр своей новой разработки, которую они долгие годы возили от одной выставки к другой выставке, представляя свой прототип двигателя на разных своих автоновинках. Вместо тех же распредвалов, каждый клапан приводится в движение своим отдельным приводом, работу которых в свою очередь контролирует электроника.
Первая победа Отто
Недостатки ДВС Ленуара учёл немецкий конструктор Н.А. Отто при создании своего двухтактного двигателя. Сделанный им в 1864 г. ДВС тоже работал на смеси воздуха со светильным газом. Отто поджигал смесь не электрической искрой, а пламенем газовой горелки, что было надёжнее при тогдашнем уровне развития электротехники. ДВС Отто совершал один рабочий ход. Сделав цилиндр вертикальным, Отто заставил поршень двигаться вниз без помощи давления газов, только под воздействием своего веса и давления атмосферы. Это позволило его ДВС при вдвое меньшем расходе топлива развивать мощность как у ДВС двойного действия. ДВС Отто оказался в 4-5 раз экономичнее двигателя Ленуара. Первые ДВС Отто широко использовались как приводы для типографских машин, грузовых лифтов-подъёмников, токарных и ткацких станков, прядильных машин и прочего оборудования.
Двухтактные ДВС, работающие по принципу ДВС Отто 1864 г., и сейчас используются как приводы сенокосилок и бензопил, в лодочных и мотоциклетных моторах.
Николаус Аугуст Отто
История создания автомобиля
Ответить на вопрос о том, кто же создал первый автомобиль, сложно. Было множество разработок и чертежей, некоторые из ученых не заявляли о своем изобретении. Первые прототипы машин появились в конце XVIII века и были совсем не похожи на те агрегаты, которые сейчас колесят по дорогам общего пользования. Это были несуразные аппараты с очень странным внешним видом.
Первые машины начали набирать популярность в конце XVIII века, в то время наблюдался рост развития паровых двигателей, их мощности хватало для перевозки людей. Затем в 1806 появились самоходные аппараты, работающие на двигателе внутреннего сгорания. Привычные нам машины, работающие на бензиновом ДВС, появились только к концу XIX века: в 1885 году первый автомобиль изобрел Карл Бенц . Электромобили хоть и были, но популярными не стали. Они исчезли из поля зрения вплоть до XX века. Сейчас, когда возникала потребность в транспорте, работающем на альтернативных видах топлива, электромобили снова набирают популярность.
Трехколесный агрегат, разработанный Карлом Бенцом
Что такое контрактный двигатель
Двигатель, привезенный из европейских стран, Японии, США и имеющий все необходимые документы для прохождения таможни и выполнения регистрационных действий, называется контрактным. Мотор уже использовался на автомобилях, зарегистрированных за границей. Когда в иностранных государствах происходит законная разборка автомобиля, то мотор может быть продан в другую страну. Тогда он становится контрактным. При этом ввозится он с учетом всех оплачиваемых налогов и пошлин.
Приобретение такого мотора подразумевает соблюдение договорных обязательств. Продавец гарантирует доставить товар необходимой комплектации в требуемый срок. За покупателем также закреплены права и обязательства (внесение предоплаты, возврат товара).
Устройство механизма вращения клапана
Механизм вращения клапана состоит из: неподвижного корпуса 2 в наклонных канавках которого расположены пять шариков 3 с возвратными пружинами 10, дисковой пружины 9 и опорной шайбы 4 с замочным кольцом 5. Механизм устанавливается в расточке, сделанной в головке цилиндров под опорной шайбой 4 клапанной пружины 6, закрепляемой на стержне 1 с помощью сухариков 8 и тарелки 7. При закрытом клапане давление на дисковую пружину 9 сравнительно невелико, и она выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса 2. Шарики 3 отжаты пружинами 10 в исходное положение.
В момент открытия клапана давление клапанной пружины на опорную шайбу 4 возрастает; под действием этого давления дисковая пружина 9, выпрямляясь, передает давление на шарики 3 и вызывает их перемещение в конечное положение. Вместе с шариками перемещаются дисковая пружина с опорной шайбой, клапанная пружина и клапан. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину 9 уменьшается, и она, выгибаясь, вновь касается своим внутренним краем заплечиков корпуса 2, освобождая тем самым шарики 3. Шарики под действием возвратных пружин перемещаются в исходное положение. Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его поворот на некоторый угол. (При номинальном скоростном режиме клапаны совершают 20—40 об/мин.)
Газораспределительный механизм
— впускных и выпускных клапанов.
Распределительный вал
Как правило (в современных автомобилях) расположен в верхней части головки цилиндров.
Неотъемлемой частью распредвала являются его кулачки. Их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов. Эти кулачки надавливая на рычаг толкателя клапана, открывают его, а «сбегая» с рычага, клапан закрывается от действия возвратной пружины.
Клапана
Клапан состоит из плоской шляпки (головки) и стержня. Причем, диаметр головки впускного клапана делают несколько больше, чем диаметр головки выпускного клапана (это делается для лучшего наполнения топливом цилиндров).
Устройство ДВС
Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.
Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).
Порядок работы
- При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
- Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.
Конструкция ДВС
Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.
Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.
Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.
Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.
Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.
В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.
Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.
Дополнительные агрегаты
Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.
Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.
Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.
Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.
Советы профи, на что следует обращать внимание при покупке контрактного двигателя
- Не экономьте при покупке контрактного мотора. Лучше обратиться в хорошую компанию и немного переплатить, нежели покупать у неизвестного продавца. В случае неполадок их можно будет устранить посредством этих компаний.
- Предоставьте полностью все данные про ваше транспортное средство, на которое будет установлен мотор. К ним относятся — марка автомобиля, VIN-код, год выпуска, номер мотора.
- Фотоснимки товара сотрудники компании должны сделать еще за границей. Вам должны показать их, чтобы вы убедились, что двигатель вам подойдет.
- О гарантийном обслуживании должно быть все заранее обговорено. Также покупателю предоставляется информация об условиях эксплуатации мотора. Некоторые фирмы советуют сразу покупать двигательные масла и фильтры, чтобы увеличить срок службы мотора.
- Вместе с мотором должны выдавать договор купли-продажи и Государственную декларацию. Если эти документы отсутствуют, значит двигатель ранее уже эксплуатировался в России.
- Товар должен быть хорошо упакован, без каких-либо повреждений или порезов.
- Сотрудничайте лишь с фирмами, принимающими деньги через кассу, что нужно для получения чека. Фактически невозможно доказать права на мотор, поэтому следует избегать оплаты через банковские карты.
Что произойдет, если система покажет себя несостоятельной?
Приверженцам классической схемы двигателей и тем гражданам, которые с опаской принимают все обновления в мире технологий и все технические новшества, наверное будет интересно узнать, на сколько все будет плохо при непредвиденной поломке этой новомодной системы. И вообще, хотелось бы знать, надежна ли она?
Отрицать конечно глупо, любой даже самый надежный девайс может непременно выдать в неподходящий момент неприятную осечку, также не стоит забывать и про конструктивные дефекты, которые могут быть не выявлены на начальном этапе разработки. Итог заранее предсказуем, это будет дорогая поломка. Но и здесь у инженеров «FreeValve» есть небольшой утешительный козырь в рукаве.
Невероятно, но этот двигатель сможет нормально выполнять свои рабочие функции даже при поломке одного или нескольких приводов клапанов, разумеется, что это скажется на его пиковой мощности на высоких оборотах, но как уверяют сами разработчики, разница эта будет незначительной.
Это интересно: Дизельные моторы: История развития
Предусмотрен также и аварийный вариант работы двигателя, и заключается он в следующем, если даже 75% приводов клапанов выйдут из строя, то автомобиль все-равно сможет самостоятельно добраться до СТО, невероятная живучесть не правда ли..?. Тестирования двигателя продолжаются…, но самое главное, чего разработчики все еще никак не могут побороть, так это выносливость такого типа привода. В нем почти все хорошо, но камень преткновения все же есть и состоит он в том, что данная система долго не выхаживает. Однако инженеры считают, что это временное явление и его удастся нейтрализовать, так как инженеры по теоретическим расчётам выяснили, что надежность такой системы может быть сопоставима со стандартным двигателем ДВС. Они смоделированы сотни-миллионов циклов работы приводов и ощутимого износа обнаружено не было. Осталось применить знания на практике и можно спокойно выезжать на «арену».
Шведская компания сравнивает текущую технологию распределительного вала с игрой на пианино двумя руками, каждая из которых привязана к противоположным концам метлы. Использование каждого пальца по отдельности, как это делают пианисты, позволит перейти к индивидуальному управлению клапанами.
Из вышесказанного можно сделать такой вывод:
1. На данный момент данная технология явно еще сырая. Двигатель не способен пройти столько же, сколько ходят без серьезных проблем моторы с обычной системой распредвалов.
2. Но даже на этом этапе разработки система показала себя с лучшей стороны. Ни один мотор со стандартной системой газораспределения не способен хоть как-то нормально работать, если перестанут работать 75% клапанов (представим это гипотетически). Более того, перестань функционировать в нормальном режиме хотя бы один из клапанов на обычных ДВС, и вы потеряете заметно больше, чем пиковую мощность на высоких оборотах. То есть в плане поломок, если уж что-то произошло с ГРМ, скандинавская технология явно обходит все другие типы моторов.
Еще один плюс системы. На революционном двигателе, как утверждают сами инженеры работающие над проектом, невозможна встреча клапанов с поршнями в случае обрыва ремня/растяжения цепи, ведь она здесь просто-напросто отсутствует.
Литература
1. Хрестоматия по физике: А. С. Енохович – М.: Просвещение, 1999
2. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: – М., Высшая школа., 1989.
3. Кабардин О. Ф. Физика: Справочные материалы: Просвещение 1991.
4. Интернет–ресурсы.
Авторы работы:
Кайгородов Илья,
Филипчук Евгений,
ученики 10 класса
Руководители работы:
Шаврова Т. Г. учитель физики,
Бачурин Д. Н. учитель информатики.
Муниципальное общеобразовательное учреждение
“Первомайская средняя общеобразовательная школа №2”
Бийского района Алтайского края
Презентация работы: http://static.livescience.ru/dvigatel/presentation.pdf
1955 год: впрыск топлива
До появления системы впрыска процесс попадания топлива в камеру сгорания двигателя был неточным и плохо регулируемым, поскольку топливно-воздушная смесь подавалась с помощью карбюратора, который постоянно нуждался в очистке и периодической сложной механической регулировке. К сожалению, на эффективность работы карбюраторов влияли погодные условия, температура, давление воздуха в атмосфере и даже на какой высоте над уровнем моря находится автомобиль. С появлением же электронного впрыска топлива (инжектора) процесс подачи топлива стал более контролируемым. Также с появлением инжектора владельцы автомобилей избавились от необходимости вручную контролировать процесс прогрева двигателя, регулируя дроссельную заслонку с помощью «подсоса». Для тех, кто не знает, что такое подсос:
Подсос – это ручка управления пусковым устройством карбюратора, с помощью которой на карбюраторных машинах было необходимо регулировать обогащение топлива кислородом. Так, если вы запускаете холодный двигатель, то на карбюраторных машинах необходимо открыть «подсос», обогатив топливо кислородом больше, чем необходимо на прогретом моторе. По мере прогревания двигателя нужно постепенно закрывать ручку регулировки пускового устройства карбюратора, возвращая обогащение топлива кислородом к нормальным значениям.
Сегодня подобная технология, естественно, выглядит допотопно. Но еще совсем недавно большинство автомобилей в мире оснащались карбюраторными системами подачи топлива. И это несмотря на то, что технология впрыска топлива с помощью инжектора пришла в мир в 1955 году, когда инжектор впервые был применен на автомобиле (ранее эта система подачи топлива использовалась в самолетах).
В этом году было проведено испытание инжектора на спорткаре Mercedes-Benz 300SLR, который смог проехать, не сломавшись, почти 1600 км. Это расстояние автомобиль преодолел за 10 часов 7 минут и 48 секунд. Испытание проходило в рамках очередной автогонки «Тысяча миль». Эта машина установила мировой рекорд.
Кстати, Mercedes-Benz 300SLR стал не только самым первым серийным автомобилем с инжекторным впрыском топлива, разработанным компанией Bosch, но и самым быстрым автомобилем в мире в те годы.
Два года спустя компания Chevrolet представила спорткар Corvette с впрыском топлива (система Rochester Ramjet). В итоге этот автомобиль стал быстрее первооткрывателя Mercedes-Benz 300SLR.
Но, несмотря на успех Chevrolet Corvette с уникальной системой впрыска топлива Rochester Ramjet, именно электронные инжекторные системы Bosch (с электронным управлением) начали свое наступление по миру. В результате за короткое время впрыск топлива, разработанный компанией Bosch, начал появляться на многих европейских автомобилях. В 1980-е годы электронные системы впрыска топлива (инжектор) охватили весь мир.
Двигатель ВАЗ-2101 на схеме
Двигатель модели 2110 пришел на смену двигателю 21083-80, который устанавливался на автомобили ВАЗ-2110-011 и ВАЗ-21111-011. От двигателя 21083-80 модель 2110 отличается распределительным валом 2110, обеспечивающим заданную мощность двигателя при работе на бензине АИ-91. В настоящее время двигатель 21083-80 не производится.
На базе двигателя 2110 создана модель 2111.
1 – шкив привода генератора
2 – масляный насос
3 – ремень привода механизма газораспределения
4 – зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости
5 – передняя крышка привода механизма газораспределения
6 – натяжной ролик
7 – зубчатый шкив распределительного вала
8 – задняя крышка привода распределительного вала
9 – сальник распределительного вала
10 – крышка головки блока цилиндров
11 – распределительный вал
12 – передняя крышка подшипников распределительного вала
13 – толкатель
14 – направляющая втулка клапана
15 – сетка маслоотделителя системы вентиляции картера
16 – выпускной клапан
17 – впускной клапан
18 – задняя крышка подшипников распределительного вала
19 – топливный насос
20 – корпус вспомогательных агрегатов
21 – датчик-распределитель зажигания
22 – отводящий патрубок рубашки охлаждения
23 – головка блока цилиндров
24 – свеча зажигания
25 – шланг вентиляции картера
26 – маховик
27 – держатель заднего сальника коленчатого вала
28 – задний сальник коленчатого вала
29 – блок цилиндров
30 – поддон картера
31 – указатель уровня масла (масляный щуп)
32 – коленчатый вал
33 – поршень
34 – крышка шатуна
35 – шатун
36 – крышка коренного подшипника коленчатого вала
37 – передний сальник коленчатого вала
38 – зубчатый шкив коленчатого вала
Поперечный разрез двигателя ВАЗ-2110
1 – пробка сливного отверстия поддона картера
2 – поддон картера
3 – масляный фильтр
4 – насос охлаждающей жидкости
5 – выпускной коллектор
6 – впускной коллектор
7 – карбюратор
8 – топливный насос
9 – крышка головки блока цилиндров
10 – крышка подшипников распределительного вала
11 – распределительный вал
12 – шланг вентиляции картера
13 – регулировочная шайба клапана
14 – толкатель
15 – сухари клапана
16 – пружины клапана
17 – маслосъемный колпачок
18 – направляющая втулка клапана
19 – клапан
20 – головка блока цилиндров
21 – свеча зажигания
22 – поршень
23 – компрессионные поршневые кольца
24 – маслосъемное кольцо
25 – поршневой палец
26 – блок цилиндров
27 – шатун
28 – коленчатый вал
29 – крышка шатуна
30 – указатель уровня масла
31 – приемник масляного насоса
Подвеска двигателя ВАЗ
1 – кожух опоры;
2 – опора передней подвески двигателя;
3 – фланец блока цилиндров;
4 – кронштейн;
5 – промежуточная пластина;
6 – изолирующее пластмассовое кольцо;
7 – пружина опоры;
8 – буфер;
9 – подушка опоры;
10 – шайба;
11 – опора задней подвески двигателя;
12 – дистанционная втулка;
13 – поперечина задней подвески двигателя
ПОДКЛЮЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ В ОДНОФАЗНУЮ СЕТЬ
В результате имеем агрегат малой мощности 1,5 Вт.
Ротор представлен барабаном силумина с медными прожилками.
Без вольтметра со стрелкой не обойтись.
На выходе силовых контактов происходит включение электрического двигателя, параллельно присоединяется вход на вольт. Что касается подключения однофазного двигателя, одна катушка обычно имеет большее сопротивление. Подключение электродвигателя к однофазной сети В Обычно для подключения к однофазной сети В используются специальные двигатели, предназначенные для подключения именно к такой сети, и вопросов с их питанием не возникает, так как для этого просто требуется вставить вилку большинство бытовых насосов оснащены стандартной вилкой Шуко в розетку Иногда требуется подключение трехфазного электродвигателя к сети В если, например, нет возможности провести трехфазную сеть. Прозваниваем обмотки.
Их можно использовать в других конструкциях: изготовить самодельные станки, электронасосы, газонокосилки, вентиляторы. Сумма с сопротивлением рабочей обмотки равняется первому пункту списка. Коллекторный вариант Универсальность этого двигателя заключается в том, что он имеет возможность получать энергию от преобразователей переменной или постоянной разновидности тока.
Функциональная схема частотно-регулируемого привода В зависимости от функционала частотные преобразователи реализуют следующие методы регулирования асинхронным электродвигателем: скалярное управление; векторное управление. Обмотки в моторах изготавливаются с разделением на несколько выводов. Точки, сопротивление между которыми составляет единицы или доли ом близко к нулю , являются выводами одной обмотки. Способы подключения электродвигателей Способы подключения электродвигателей Вначале рассмотрим разницу между устройствами и вольт.
Но практики оперируют только пусковой и рабочей обмотками. От того, выберем мы один или другой, будет зависеть в какую сторону начнет вращаться двигатель. В промышленности они применяются в заводских станках, вентиляторах, компрессорах, насосах, лебёдках для поднятия и перемещения груза.
Давайте пойме отличие синхронных двигателей от асинхронных. Но вот в том случае, если вам потребуется подключить такой электрический двигатель в бытовую сеть, придётся использовать маленькую хитрость. С включенным конденсатором на обмотке запуска.
Как быстро и просто подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть DuMA8819
Устройство двигателя авто
Для будущего автомобильного механика, диагноста устройство двигателя автомобиля является одной из ключевых тем. Именно двигатель обеспечивает транспортное средство энергией, которая нужна для его движения. Чаще всего механизм запуска устройства двигателя автомобиля возможен за счёт применения бензина или дизеля (дизельного топлива). Сгораемое внутри мотора топливо продуцирует тепло, что приводит к увеличению температуры газов внутри цилиндра двигателя и росту давления газов. Подвижные части двигателя под их влиянием вступают в работу, и тепловая энергия преображается в механическую.
Устройство автомобиля
Основные части автомобиля — двигатель, шасси и кузов. Принципиальная схема расположения основных частей и механизмов автомобиля мало отличается от схемы их расположения у колесного трактора.
Вспомогательное оборудование автомобилей — это тягово-сцепное устройство, лебедка, системы отопления и вентиляции, компрессор и др.
Шасси автомобиля состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. На шасси устанавливают кузов для размещения пассажиров или груза.
Компоновочная схема легковых переднеприводных автомобилей отличается от классической тем, что двигатель расположен поперек кузова и ведущими являются передние колеса. Это позволяет уменьшить массу автомобиля, эффективнее использовать его пространство, повысить устойчивость и проходимость.
