Как выглядит двигатель: как выглядит работающий двигатель изнутри — Motor

Особенности двигателя MPI в автомобилях Volkswagen

Двигатель MPI в автомобилях Volkswagen: принцип работы, особенности, преимущества и недостатки. Двигатель MPI является инжекторной конструкцией, где применяется многоточечное устройство топливного впрыскивания. Поэтому этот мотор получил соответствующее наименование «Multi-Point-Injection». Иными словами, для каждого двигательного цилиндра разработан собственный инжектор-форсунка. Именно такая схема была воплощена автоконцерном «Volkswagen».

Этот тип двигателя устанавливается на самую популярную модель Volkswagen Новый Polo седан, некоторые комплектации Golf и Jetta (частично Golf и Jetta комплектуются также и TSI-двигателями). На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели TSI. На Touareg устанавливают FSI.

Двигательное устройство MPI является наиболее устаревшим из всего моторного ряда «Volkswagen». Но, тем не менее, отличается превосходной практичностью и безотказностью. Некоторые специалисты отмечают, что теперь такой вид двигателя не отвечает нынешним требованиям в плане экономичности и экологичности. Более того еще недавно можно было утверждать, что такой вид мотора был снят с изготовления. А последней автомобильной моделью автоконцерна, где он применялся, была Skoda Oktavia 2-ой серии.

Но внезапно двигатель MPI возродился и снова стал востребованным. Осенью 2015 года «Volkswagen» запустил производственную линию моторов на своем калужском заводе, где стали выпускать двигательную конструкцию MPI 1,6 серии EA211.

Особенности двигателя MPI

О главном отличии таких двигателей уже было написано — это многоточечная подачи бензина. Но те, кто хорошо с двигателями автомобилей могут отметить, что и TSI-моторы также обладают многоточечным впрыскиванием.

Потому переходим к другой отличительной черте — в MPI отсутствует наддув. Т.е. нет турбокомпрессоров, чтобы нагнетать смесь топлива в цилиндры. Обыкновенный бензонасос, подающий топливо под давлением три атмосферы в особенный коллектор впуска, где оно далее перемешивается с воздушной массой и затягивается через клапан впуска непосредственно в цилиндр. Как видно, это достаточно схоже с деятельностью карбюраторного двигателя. Никакого прямого топливного впрыскивания в цилиндр, как в FSI, GDi или TSI-устройствах нет.

Еще одна особенность — присутствие водяной системы, благодаря которой смесь топлива охлаждается. Это происходит в связи с тем, что в области цилиндровой головки устанавливается повышенный температурный режим, а поступление бензина осуществляется под довольно низким давлением. Потому все это может закипеть и сформировать газовые воздушные пробки.

Преимущества

Двигатель MPI отличается собственной неприхотливостью к топливному качеству и может осуществлять работу на 92-ом бензине.

По своей конструкции этот мотор очень прочен, и его наименьший пробег без какого-нибудь ремонтных работ, как информирует изготовитель, составляет 300 тыс. км, естественно, если вовремя будут заменены масла, а также фильтры.

Благодаря не очень сложной конструкции двигатель MPI в случае поломки можно легко и недорого отремонтировать и вообще это заметно отражается на его цене. Обычная конструкция выгодно отличает его по сравнению с TSI, где присутствует насос повышенного давления и турбокомпрессорное устройство. Двигатель MPI также меньше склонен перегреваться.

Еще одним преимуществом мотора считается присутствие опор из резины, расположенных непосредственно под двигателем. Это значительно дозволяет уменьшить шум и дрожание во время передвижения.

Недостатки

Можно отметить, что двигатель MPI не очень динамичен. Из-за того, что процесс топливного перемешивания осуществляется в выпускных особых каналах (до того как топливо попадет в цилиндры), такие моторы считаются ограниченными. Восьмиклапанная система с набором ГРМ говорит о недостатках в мощности. Таким образом, они рассчитаны на не очень быстрые поездки.

Из недостатков можно выделить то, что MPI менее экономичен. Многоточечное впрыскивание по своей эффективности уступает наддуву вместе с прямым топливным впрыскиванием в цилиндр, как это сделано в двигательном устройстве TSI.

И все же, если складывать преимущества и недостатки, то выходит, что эти двигатели вполне сравнимы в плане конкурентоспособности, в особенности для российских дорог. Неслучайно для «Шкода Йети» немецкие производители отказались от 1.2-литрового двигателя TSI, отдав предпочтение проверенному и непритязательную 1.6-литровую движку MPI.

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
2. Возникает вращающий момент.
3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

• Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
• Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
• Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

• Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
• Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
• Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

• По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
• По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
• По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

• Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
• Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
• Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
• Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
• У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
• Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
• Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
• Малый уровень шума.
• В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
• Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

• Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

• Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

• Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

• Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
• Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
• Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
• Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

какие они бывают / Хабр

В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, а также рассказано, как ими управлять. Но видов электродвигателей существует гораздо больше! И у каждого из них свои свойства, область применения и особенности.

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?

Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».

С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.

Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В.

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5МВт).
В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.

Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ. Вообще, я очень советую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их можно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.

Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.

Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.

Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.

Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана

отдельная статья

. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.

Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.

Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.

Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более подробно было описано в прошлой статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.

Про принцип работы синхронного двигателя также

была отдельная статья

. Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности.

Все эти машины выполнялись с контактными кольцами (можно увидеть на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.

И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.

Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т.п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.

У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, а также на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).

Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:

Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):

Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.

Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.

Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.
Мы на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» выполнили несколько проектов на базе этого двигателя. Например, делали небольшой привод для насосов горячего водоснабжения, а также недавно закончили разработку и отладку системы управления для мощных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт:

Вся система управления, контроллеры и алгоритмы были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила фирма ООО «НПП «ЦИКЛ+». Заказчиком работы и проектировщиком самих двигателей являлась фирма ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.

На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).

Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.

Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).

С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.

Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

На основе данного двигателя мы также сделали несколько успешных проектов. Например, один из них – это серия приводов насосов и вентиляторов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 или 6 независимых трехфазных секций. На каждую секцию ставится свой однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Таким образом можно легко наращивать мощность на базе однотипной конструкции преобразователя и двигателя. При этом часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к другому. Поэтому если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не встает: половина секций кратковременно работают в перегрузке, пока питание не восстановится. Как только оно восстанавливается, на ходу в работу автоматически вводятся отдыхавшие секции. Вообще, наверное, этот проект заслуживал бы отдельной статьи, поэтому пока про него закончу, вставив фото двигателя и преобразователей:

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.

Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.

Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т.е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.

Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.

Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод должен развивать свои 60кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60км/ч.

Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:

Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60кВт, а 540кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.

Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.

Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.

Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?

К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.

Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540кВт, а 300кВт. Зона ослабления поля в тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.

А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее, так как мы на фирме им очень плотно занимаемся. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.

Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.
А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.

Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?
Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…
Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

UPD:
Обобщая замечания в комментариях, необходимо дополнить некоторые важные, как оказалось, вещи, которые я изначально опустил как маловажные.
1. Асинхронные двигатели до эры преобразователей частоты регулировали за счет применения так называемого фазного ротора — когда ротор делался в виде обмотки, а не беличьей клетки, а через контактные кольца (как у синхронной машины) фазы ротора выводились наружу. Включая в цепь ротора резисторы можно было мягко пускать АД и безопасно регулировать частоту вращения, изменяя сопротивление. Проблема в том, что очень много энергии при этом терялось в резисторах — иногда до половины от подводимой к приводу мощности.

2. В статье не упомянуты синхронные реактивные машины и их совмещение с синхронными машинами с постоянными магнитами. Если сделать ротор синхронной машины с магнитами явнополюсным — например таким, как нарисован ротор SRD двигателя на gif анимации, то развиваемый момент может быть не только активным, но и реактивным — как у SRD. Подбирая оптимальное сочетание активного и реактивного момента можно частично исключить проблемы классической синхронной машины с магнитами, значительно расширив диапазон работы с постоянством мощности. Получается некий гибрид реактивной машины и синхронной с магнитами.

3. Шаговые двигатели не рассмотрены, потому что по принципу действия они в первом приближении схожи либо с синхронными машинами с постоянными магнитами, либо с SRD двигателями — зависит от конкретного типа шаговика. Только шаговые двигатели, в отличие от «силовых» приводов, имеют гораздо большее количество пар полюсов (зубцов) для увеличения коэффициента электрической редукции: чтобы одному периоду тока соответствовало меньшее угловое перемещение вала. Управление шаговиками обычно тривиальное — последовательный перебор фаз друг за другом (шаги). Более продвинутые системы дробят шаг, подавая в двигатель «микрошаги» — по сути приближая управление к синусоидальному. Еще более продвинутые используют датчик положения ротора и применяют полноценное векторное управление. Но в таком случае и машину нужно делать более качественную, а называться в сумме это будет уже настоящим сервоприводом.

SSJ100 мало летает из-за дефектов двигателя

Нормальный налет первому российскому гражданскому самолету SSJ100 не удается показывать прежде всего из-за проблем с двигателями, рассказали «Ведомостям» топ-менеджеры четырех авиакомпаний, эксплуатирующих эти лайнеры, и три человека, близких к лизинговым компаниям, покупающим такие суда.

SSJ100 предназначен для перевозок на короткие и средние расстояния. Комплектуется двумя двигателями SaM146. Они созданы специально под этот проект. Их производит совместное предприятие российской «ОДК-Сатурн» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию) и французской Safran – Powerjet. Больше ни на какие типы судов SaM146 не устанавливаются.

SSJ100 поставляются авиакомпаниям с 2011 г. Но до сих пор они очень мало летают. Средний налет в России в 2017 г. составил мизерные 3,3 часа в сутки. Причина – нехватка и длительные сроки поставки запчастей при поломках. Возрастные региональные Embraer E170, которые в 2017 г. начала эксплуатировать исключительно на коротких региональных маршрутах S7 Airlines, налетали в прошлом году в среднем по 6 часов в сутки. Налет среднемагистральных лайнеров (в основном Airbus 320/321 и Boeing 737) составляет около 10 часов в сутки.

Проблемы SaM146 возникают в так называемой горячей части двигателя, где сжигается топливо. Ее поставляет Safran, утверждают все собеседники «Ведомостей». В камерах сгорания или маслосборниках могут появляться трещины уже после 2000–4000 часов полета (т. е. уже на втором году эксплуатации самолета), а иногда и после 1000 часов полета, поясняют четыре собеседника. Двигатель необходимо отправлять на капитальный ремонт. Хотя производитель обещает, что до капремонта двигатель должен работать 7500–8000 часов. Это конструктивный недостаток, говорит один из собеседников «Ведомостей».

У авиакомпании «Азимут» уже вышли из строя три двигателя на восьми самолетах, при том что три судна получены новыми и эксплуатируются с сентября 2017 г., а остальные пять – с 2018 г., рассказывает близкий к компании человек.

Почему возникают трещины в двигателях, собеседники «Ведомостей» не знают. Safran производит и другие авиадвигатели. Но проблемы только с SaM146, несмотря на то что поставщики комплектующих те же, что для остальной линейки, возмущен топ-менеджер одной из авиакомпаний.

Ремонт вышедшего из строя двигателя стоит $2–5 млн и длится два месяца, говорят два собеседника. Так как это конструктивный недостаток, производитель ремонтирует двигатель за свой счет. Но за аренду подменного двигателя платит сама авиакомпания вдобавок к лизинговым платежам за аренду самолета, объясняют топ-менеджер авиакомпании и человек, близкий к лизинговой компании.

Пула подменных двигателей остро не хватает, отмечают два собеседника. «Азимуту», правда, повезло. Компания избежала простоев самолетов, вовремя арендовав три подменных двигателя, говорит менеджер «Азимута». Но бывает и по-другому. Из-за неисправных двигателей на земле стоят несколько SSJ100 у «Якутии» и «Ямала», сообщили два знакомых менеджера этих перевозчиков. «Нам нужно создать банк подменных двигателей, но французы выставляют цены неприемлемые», – заявил на форуме «Транспорт России» 20 ноября замминистра промышленности Олег Бочаров.

Мощности Powerjet по выпуску двигателей ограничены, утверждают человек, близкий к лизинговой компании, и человек, близкий к производителю SSJ100 – «Гражданским самолетам Сухого» (ГСС). Компания может выпускать 60–70 двигателей в год на 30–35 самолетов. Все они идут на новые SSJ100, а для подменного пула не хватает, продолжает один из собеседников. ГСС в прошлом году выпустила 34 SSJ100 и планирует ежегодно производить по 30–40 лайнеров.

Крупнейший эксплуатант SSJ100 – «Аэрофлот», у него их в парке 50. Топ-менеджеры компании не раз рассказывали, что в строю всегда в лучшем случае половина парка российских самолетов.

Проблем с горячей частью двигателя нет, заявил на форуме «Крылья будущего» 15 ноября вице-президент ГСС Андрей Лебединец. При этом Powerjet увеличила количество постов ремонта двигателей до 18, девять из них – в России, раньше было всего 5–6 постов, добавил он.

«Какие-то улучшения в двигатель вносятся постоянно, но решена ли проблема? – сомневается топ-менеджер российской авиакомпании. – И что делать с теми самолетами, которые уже поставлены [авиакомпаниям]?»

Для исправления проблем в горячей части двигателя нужны серьезные инвестиции, в том числе в расширение производства, но Safran не хочет этого делать, говорят человек, близкий к лизинговой компании, и человек, близкий к ГСС. Ведь на старте программы планировалось выпустить 1300 SSJ100, потом планы сократили примерно до 900, а в 2015 г. – до 595 самолетов. Это коммерчески менее перспективно для поставщика двигателей, объясняет один из собеседников.

Представители Safran, Powerjet, ГСС, «Азимута», «Ираэро», «Якутии», «Ямала» и крупнейшего зарубежного эксплуатанта SSJ100 мексиканской Interjet на запросы «Ведомостей» не ответили. «Вопросы технического обслуживания решаются в рабочем порядке с производителем», – заявил представитель «Аэрофлота».

Как работают автомобильные двигатели | HowStuffWorks

Используя всю эту информацию, вы можете начать понимать, что существует множество различных способов улучшить работу движка. Производители автомобилей постоянно экспериментируют со всеми перечисленными ниже переменными, чтобы сделать двигатель более мощным и/или более экономичным.

Увеличение рабочего объема: Больше рабочего объема означает большую мощность, поскольку вы можете сжигать больше газа при каждом обороте двигателя. Вы можете увеличить рабочий объем, увеличив цилиндры или добавив больше цилиндров.Двенадцать цилиндров кажутся практическим пределом.

Увеличьте степень сжатия: Чем выше степень сжатия, тем больше мощность до определенного предела. Однако чем больше вы сжимаете воздушно-топливную смесь, тем больше вероятность того, что она самопроизвольно воспламенится (до того, как свеча зажигания воспламенит ее). Бензины с более высоким октановым числом предотвращают такое раннее сгорание. Вот почему высокопроизводительным автомобилям обычно требуется высокооктановый бензин — их двигатели используют более высокую степень сжатия, чтобы получить большую мощность.

Набить больше в каждый цилиндр: Если вы можете втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива) в цилиндр заданного размера, вы можете получить больше мощности от цилиндра (так же, как если бы вы увеличили размер цилиндр) без увеличения количества топлива, необходимого для сгорания. Турбокомпрессоры и нагнетатели повышают давление поступающего воздуха, чтобы эффективно нагнетать больше воздуха в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха: Сжатие воздуха повышает его температуру. Однако вы хотели бы, чтобы в цилиндре был как можно более холодный воздух, потому что чем горячее воздух, тем меньше он будет расширяться при сгорании.Поэтому многие автомобили с турбонаддувом и наддувом имеют интеркулер . Интеркулер представляет собой специальный радиатор, через который проходит сжатый воздух для его охлаждения перед поступлением в цилиндр.

Пусть воздух поступает легче: Когда поршень движется вниз во время такта впуска, сопротивление воздуха может лишить двигатель мощности. Сопротивление воздуха можно значительно уменьшить, установив в каждом цилиндре два впускных клапана. В некоторых новых автомобилях также используются полированные впускные коллекторы, чтобы устранить там сопротивление воздуха.Воздушные фильтры большего размера также могут улучшить поток воздуха.

Облегчение выхода выхлопных газов: Если сопротивление воздуха затрудняет выход выхлопных газов из цилиндра, двигатель теряет мощность. Сопротивление воздуха можно уменьшить, добавив второй выпускной клапан в каждый цилиндр. Автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет по четыре клапана на цилиндр, что повышает производительность. Когда вы слышите рекламу автомобиля, в которой говорится, что у автомобиля четыре цилиндра и 16 клапанов, реклама говорит о том, что двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.

Если выхлопная труба слишком маленькая или глушитель имеет большое сопротивление воздуха, это может вызвать обратное давление, которое имеет тот же эффект. В высокопроизводительных выхлопных системах используются коллекторы, большие выхлопные трубы и глушители со свободным потоком для устранения обратного давления в выхлопной системе. Когда вы слышите, что у автомобиля «двойной выхлоп», цель состоит в том, чтобы улучшить поток выхлопных газов, установив две выхлопные трубы вместо одной.

Сделать все легче: Легкие детали помогают двигателю работать лучше.Каждый раз, когда поршень меняет направление, он расходует энергию, чтобы остановить движение в одном направлении и начать его в другом. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Это приводит к повышению эффективности использования топлива, а также к повышению производительности.

Впрыск топлива: Впрыск топлива позволяет очень точно дозировать топливо в каждый цилиндр. Это улучшает производительность и экономию топлива.

В следующих разделах мы ответим на некоторые часто задаваемые читателями вопросы, касающиеся движка.

Как работают автомобильные двигатели | HowStuffWorks

Используя всю эту информацию, вы можете начать понимать, что существует множество различных способов улучшить работу движка. Производители автомобилей постоянно экспериментируют со всеми перечисленными ниже переменными, чтобы сделать двигатель более мощным и/или более экономичным.

Увеличение рабочего объема: Больше рабочего объема означает большую мощность, поскольку вы можете сжигать больше газа при каждом обороте двигателя. Вы можете увеличить рабочий объем, увеличив цилиндры или добавив больше цилиндров.Двенадцать цилиндров кажутся практическим пределом.

Увеличьте степень сжатия: Чем выше степень сжатия, тем больше мощность до определенного предела. Однако чем больше вы сжимаете воздушно-топливную смесь, тем больше вероятность того, что она самопроизвольно воспламенится (до того, как свеча зажигания воспламенит ее). Бензины с более высоким октановым числом предотвращают такое раннее сгорание. Вот почему высокопроизводительным автомобилям обычно требуется высокооктановый бензин — их двигатели используют более высокую степень сжатия, чтобы получить большую мощность.

Набить больше в каждый цилиндр: Если вы можете втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива) в цилиндр заданного размера, вы можете получить больше мощности от цилиндра (так же, как если бы вы увеличили размер цилиндр) без увеличения количества топлива, необходимого для сгорания. Турбокомпрессоры и нагнетатели повышают давление поступающего воздуха, чтобы эффективно нагнетать больше воздуха в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха: Сжатие воздуха повышает его температуру. Однако вы хотели бы, чтобы в цилиндре был как можно более холодный воздух, потому что чем горячее воздух, тем меньше он будет расширяться при сгорании.Поэтому многие автомобили с турбонаддувом и наддувом имеют интеркулер . Интеркулер представляет собой специальный радиатор, через который проходит сжатый воздух для его охлаждения перед поступлением в цилиндр.

Пусть воздух поступает легче: Когда поршень движется вниз во время такта впуска, сопротивление воздуха может лишить двигатель мощности. Сопротивление воздуха можно значительно уменьшить, установив в каждом цилиндре два впускных клапана. В некоторых новых автомобилях также используются полированные впускные коллекторы, чтобы устранить там сопротивление воздуха.Воздушные фильтры большего размера также могут улучшить поток воздуха.

Облегчение выхода выхлопных газов: Если сопротивление воздуха затрудняет выход выхлопных газов из цилиндра, двигатель теряет мощность. Сопротивление воздуха можно уменьшить, добавив второй выпускной клапан в каждый цилиндр. Автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет по четыре клапана на цилиндр, что повышает производительность. Когда вы слышите рекламу автомобиля, в которой говорится, что у автомобиля четыре цилиндра и 16 клапанов, реклама говорит о том, что двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.

Если выхлопная труба слишком маленькая или глушитель имеет большое сопротивление воздуха, это может вызвать обратное давление, которое имеет тот же эффект. В высокопроизводительных выхлопных системах используются коллекторы, большие выхлопные трубы и глушители со свободным потоком для устранения обратного давления в выхлопной системе. Когда вы слышите, что у автомобиля «двойной выхлоп», цель состоит в том, чтобы улучшить поток выхлопных газов, установив две выхлопные трубы вместо одной.

Сделать все легче: Легкие детали помогают двигателю работать лучше.Каждый раз, когда поршень меняет направление, он расходует энергию, чтобы остановить движение в одном направлении и начать его в другом. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Это приводит к повышению эффективности использования топлива, а также к повышению производительности.

Впрыск топлива: Впрыск топлива позволяет очень точно дозировать топливо в каждый цилиндр. Это улучшает производительность и экономию топлива.

В следующих разделах мы ответим на некоторые часто задаваемые читателями вопросы, касающиеся движка.

Как работает автомобильный двигатель

Я никогда не занимался автомобилями. У меня просто не было никакого интереса копаться под капотом, чтобы понять, как работает моя машина. За исключением замены моих воздушных фильтров или замены масла время от времени, если бы у меня когда-либо возникала проблема с моей машиной, я бы просто отнес ее к механику, и когда он вышел, чтобы объяснить, что случилось, я вежливо кивнул и сделал вид, что будто я знал, о чем он говорил.

Но в последнее время мне не терпелось узнать основы работы автомобилей.Я не планирую становиться полным жирным мартышкой, но я хочу иметь общее представление о том, как все в моей машине на самом деле приводит ее в движение. Как минимум, эти знания позволят мне иметь представление о том, о чем говорит механик, когда я в следующий раз возьму свою машину. Плюс мне кажется, что человек должен уметь понимать основы технологии, которую он использует. ежедневно. Когда дело доходит до этого веб-сайта, я знаю, как работает кодирование и SEO; пришло время мне изучить более конкретные вещи в моем мире, например, что находится под капотом моей машины.

Я полагаю, что есть и другие взрослые мужчины, похожие на меня — мужчины, которые не разбираются в машинах, но им немного любопытно, как работают их машины. Поэтому я планирую поделиться тем, что я узнаю в ходе собственного исследования и экспериментирую, в периодических сериях, которые мы назовем Gearhead 101. Цель состоит в том, чтобы объяснить самые основы того, как работают различные части автомобиля, и предоставить ресурсы о том, где вы можете это сделать. узнать больше самостоятельно.

Итак, без лишних слов, мы начнем наш первый урок Gearhead 101 с объяснения всех тонкостей сердца автомобиля: двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания называется «двигателем внутреннего сгорания», потому что топливо и воздух сгорают внутри двигателя, создавая энергию для перемещения поршней, которые, в свою очередь, приводят в движение автомобиль (мы покажем как это происходит подробно ниже).

Сравните это с двигателем внешнего сгорания, где топливо сжигается снаружи двигатель и энергия, создаваемая при этом сгорании, это то, что приводит его в действие. Паровые двигатели являются лучшим примером этого.Уголь сжигается вне двигателя, который нагревает воду для производства пара, который затем приводит двигатель в действие.

Большинство людей думают, что в мире механизированного движения паровые двигатели внешнего сгорания появились раньше двигателей внутреннего сгорания. Реальность такова, что двигатель внутреннего сгорания появился первым. (Да, древние греки возились с паровыми двигателями, но ничего практического из их экспериментов не вышло). поршней.На самом деле их двигал не порох. Принцип работы этого раннего двигателя внутреннего сгорания заключался в том, что вы набивали поршень до верхней части цилиндра, а затем воспламеняли порох под поршнем. После взрыва образовался вакуум, который засасывал поршень в цилиндр. Поскольку этот двигатель полагался на изменения давления воздуха для перемещения поршня, его назвали атмосферным двигателем. Это было не очень эффективно. К 17 ^-му -му веку паровые двигатели были многообещающими, поэтому от двигателя внутреннего сгорания отказались.

Только в 1860 году был изобретен надежный работающий двигатель внутреннего сгорания. Бельгийский парень по имени Жан Жозеф Этьен Ленуар запатентовал двигатель, который впрыскивал природный газ в цилиндр, который впоследствии воспламенялся постоянным пламенем возле цилиндра. Он работал аналогично пороховому атмосферному двигателю, но не слишком эффективно.

Основываясь на этой работе, в 1864 году два немецких инженера по имени Николаус Август Отто и Ойген Ланген основали компанию, которая производила двигатели, подобные модели Ленуара.Отто отказался от управления компанией и начал работать над конструкцией двигателя, над которой он играл с 1861 года. Его конструкция привела к тому, что мы теперь знаем как четырехтактный двигатель, и эта базовая конструкция до сих пор используется в автомобилях.

Анатомия автомобильного двигателя

Двигатель V-6

Чуть позже я покажу вам, как работает четырехтактный двигатель, но прежде чем я это сделаю, я подумал, что было бы полезно пройтись по различным части двигателя, чтобы у вас было представление о том, что происходит в четырехтактном процессе.В этих объяснениях используется терминология, основанная на других терминах в списке, поэтому не беспокойтесь, если вы сначала запутаетесь. Прочитайте все это, чтобы получить общее представление, а затем прочитайте еще раз, чтобы у вас было общее представление о каждой части, о которой идет речь.

Блок двигателя (блок цилиндров)

Блок двигателя является основой двигателя. Большинство блоков двигателей отливают из алюминиевого сплава, но некоторые производители все же используют железо.Блок двигателя также называют блоком цилиндров из-за большого отверстия или труб, называемых цилиндрами, которые отлиты в единой конструкции. Цилиндр — это место, где поршни двигателя скользят вверх и вниз. Чем больше цилиндров у двигателя, тем он мощнее. Помимо цилиндров в блок встроены другие воздуховоды и проходы, позволяющие маслу и охлаждающей жидкости поступать к различным частям двигателя.

Почему двигатель называется V6 или V8?

Отличный вопрос! Это связано с формой и количеством цилиндров двигателя.В четырехцилиндровых двигателях цилиндры обычно устанавливаются по прямой линии над коленчатым валом. Эта компоновка двигателя называется рядным двигателем .

Другая четырехцилиндровая компоновка называется «плоская четверка». Здесь цилиндры расположены горизонтально в два ряда, а коленчатый вал проходит посередине.

Если двигатель имеет более четырех цилиндров, они делятся на два ряда цилиндров — по три цилиндра (или более) на каждую сторону. Разделение цилиндров на два ряда делает двигатель похожим на V.V-образный двигатель с шестью цилиндрами = двигатель V6. V-образный двигатель с восемью цилиндрами = V8 — по четыре в каждом ряду цилиндров.

Камера сгорания

В камере сгорания двигателя происходит волшебство. Именно здесь топливо, воздух, давление и электричество объединяются, чтобы создать небольшой взрыв, который двигает поршни автомобиля вверх и вниз, тем самым создавая энергию для движения автомобиля. Камера сгорания состоит из цилиндра, поршня и головки цилиндра.Цилиндр действует как стенка камеры сгорания, верхняя часть поршня — как пол камеры сгорания, а головка цилиндра — как потолок камеры сгорания.

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров представляет собой кусок металла, надетый на цилиндры двигателя. В головке блока цилиндров отлиты небольшие округлые углубления, чтобы создать пространство в верхней части камеры сгорания. Прокладка головки блока цилиндров герметизирует соединение между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров.Впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки (об этих деталях будет рассказано позже) также крепятся к головке блока цилиндров.

Поршень

Поршни перемещаются вверх и вниз по цилиндру. Они похожи на перевернутые банки из-под супа. Когда топливо воспламеняется в камере сгорания, сила толкает поршень вниз, который, в свою очередь, приводит в движение коленчатый вал (см. ниже). Поршень крепится к коленчатому валу через шатун, также известный как шатун. Он соединяется с шатуном через поршневой палец, а шатун соединяется с коленчатым валом через шатунный подшипник.

В верхней части поршня вы найдете три или четыре канавки, отлитые в металле. Внутрь канавок вставлены поршневые кольца . Поршневые кольца — та часть, которая непосредственно касается стенок цилиндра. Они сделаны из железа и бывают двух видов: компрессионные кольца и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца являются верхними кольцами и давят наружу на стенки цилиндра, обеспечивая прочное уплотнение камеры сгорания. Маслосъемное кольцо — это нижнее кольцо поршня, которое предотвращает просачивание масла из картера в камеру сгорания.Он также смывает излишки масла со стенок цилиндров и обратно в картер.

Коленчатый вал

Коленчатый вал преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение, которое позволяет автомобилю двигаться. Коленчатый вал обычно вставляется в блок двигателя по длине в нижней части. Он простирается от одного конца блока цилиндров до другого. В передней части двигателя коленчатый вал соединяется с резиновыми ремнями, которые соединяются с распределительным валом и передают мощность на другие части автомобиля; в задней части двигателя распределительный вал соединяется с трансмиссией, которая передает мощность на колеса.На каждом конце коленчатого вала вы найдете сальники или «уплотнительные кольца», которые предотвращают утечку масла из двигателя.

Коленчатый вал находится в так называемом картере двигателя. Картер расположен под блоком цилиндров. Картер защищает коленчатый вал и шатуны от посторонних предметов. Область в нижней части картера называется масляным поддоном, и именно здесь хранится моторное масло. Внутри масляного поддона вы найдете масляный насос, который прокачивает масло через фильтр, а затем это масло разбрызгивается на коленчатый вал, шатунные подшипники и стенки цилиндра, чтобы обеспечить смазку движения поршня.В конечном итоге масло стекает обратно в масляный поддон только для того, чтобы начать процесс снова.

Вдоль коленчатого вала вы найдете балансировочные кулачки, которые действуют как противовесы для балансировки коленчатого вала и предотвращения повреждения двигателя из-за биения, возникающего при вращении коленчатого вала.

Также вдоль коленчатого вала вы найдете коренные подшипники. Коренные подшипники обеспечивают гладкую поверхность между коленчатым валом и блоком цилиндров для вращения коленчатого вала.

Распредвал

Распредвал — это мозг двигателя.Он работает вместе с коленчатым валом через зубчатый ремень, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в нужное время для оптимальной работы двигателя. В распределительном валу используются яйцевидные лепестки, которые проходят через него, чтобы контролировать время открытия и закрытия клапанов.

Большинство распределительных валов проходят через верхнюю часть блока цилиндров непосредственно над коленчатым валом. В рядных двигателях один распределительный вал управляет как впускными, так и выпускными клапанами. На V-образных двигателях используются два раздельных распределительных вала.Один управляет клапанами на одной стороне V, а другой управляет клапанами на противоположной стороне. Некоторые V-образные двигатели (например, тот, что показан на нашем рисунке) даже имеют по два распределительных вала на ряд цилиндров. Один распределительный вал управляет одной стороной клапанов, а другой распределительный вал управляет другой стороной.

Система газораспределения

Как упоминалось выше, распределительный вал и коленчатый вал координируют свое движение с помощью зубчатого ремня или цепи. Цепь ГРМ удерживает коленчатый и распределительный валы в одном и том же положении относительно друг друга в течение всего времени работы двигателя.Если распределительный вал и коленчатый вал по какой-либо причине рассинхронизированы (например, цепь ГРМ пропускает зубчатое колесо), двигатель не будет работать.

Клапанный механизм

Клапанный механизм — это механическая система, установленная на головке блока цилиндров и управляющая работой клапанов. Клапанный механизм состоит из клапанов, коромысла, толкателей и толкателей.

Клапаны

Существует два типа клапанов: впускные клапаны и выпускные клапаны. Впускные клапаны подают смесь воздуха и топлива в камеру сгорания, чтобы создать сгорание для питания двигателя.Выпускные клапаны выпускают выхлопные газы, образующиеся после сгорания, из камеры сгорания.

Автомобили обычно имеют один впускной клапан и один выпускной клапан на цилиндр. Большинство высокопроизводительных автомобилей (Jaguar, Maserati и т. д.) имеют четыре клапана на цилиндр (два впускных и два выпускных). Хоть Honda и не считается «высокоэффективной» маркой, она также использует в своих автомобилях четыре клапана на цилиндр. Есть даже двигатели с тремя клапанами на цилиндр — два впускных, один выпускной. Многоклапанные системы позволяют автомобилю лучше «дышать», что, в свою очередь, улучшает работу двигателя.

Коромысел

Коромысел — это маленькие рычаги, которые касаются выступов или кулачков распределительного вала. Когда лепесток поднимает один конец коромысла, другой конец коромысла давит на шток клапана, открывая клапан, чтобы впустить воздух в камеру сгорания или выпустить выхлопные газы. Это работает как качели.

Толкатели/толкатели

Иногда кулачки распределительного вала непосредственно касаются коромысла (как вы видите в двигателях с верхним расположением распределительного вала), таким образом открывая и закрывая клапан.В двигателях с верхним расположением клапанов кулачки распределительного вала не соприкасаются напрямую с коромыслами, поэтому используются толкатели или толкатели.

Топливные форсунки

Чтобы создать сгорание, необходимое для движения поршней, нам нужно топливо в цилиндрах. До 1980-х годов автомобили использовали карбюраторы для подачи топлива в камеру сгорания. Сегодня все автомобили используют одну из трех систем впрыска топлива: непосредственный впрыск топлива, распределенный впрыск топлива или впрыск топлива через дроссельную заслонку.

При непосредственном впрыске топлива каждый цилиндр получает собственную форсунку, которая впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания в нужный момент для воспламенения.

При распределенном впрыске топлива топливо впрыскивается не непосредственно в цилиндр, а во впускной коллектор сразу за клапаном. Когда клапан открывается, воздух и топливо поступают в камеру сгорания.

Системы впрыска топлива с корпусом дроссельной заслонки работают так же, как карбюраторы, но без карбюратора. Вместо того, чтобы каждый цилиндр имел свою собственную топливную форсунку, есть только одна топливная форсунка, которая идет к корпусу дроссельной заслонки. Топливо смешивается с воздухом в корпусе дроссельной заслонки, а затем распределяется по цилиндрам через впускные клапаны.

Свеча зажигания

Над каждым цилиндром находится свеча зажигания. Когда он искрит, он воспламеняет сжатое топливо и воздух, вызывая мини-взрыв, толкающий поршень вниз.

Четырехтактный цикл

 

Итак, теперь, когда мы знаем все основные части двигателя, давайте посмотрим на движение, которое на самом деле заставляет нашу машину двигаться: четырехтактный цикл.

На приведенном выше рисунке показан четырехтактный цикл с одним цилиндром. Это происходит и в других цилиндрах.Повторите этот цикл тысячу раз в минуту, и вы получите машину, которая движется.

Ну вот. Основы работы двигателя автомобиля. Загляните сегодня под капот вашего автомобиля и посмотрите, сможете ли вы указать детали, которые мы обсуждали. Если вам нужна дополнительная информация о том, как работает автомобиль, ознакомьтесь с книгой «Как работают автомобили». Это очень помогло мне в моих исследованиях. Автор прекрасно излагает вещи языком, понятным даже новичку.

Теги: Автомобили

6 автомобильных жидкостей для проверки

Какие жидкости необходимо проверить в моем автомобиле?

Шесть жидкостей, которые вы должны проверить: моторное масло, охлаждающая жидкость (антифриз), жидкость для гидроусилителя руля, тормозная жидкость, трансмиссионная жидкость (в автомобиле с автоматической коробкой передач, а не с механической коробкой передач) и жидкость для омывания ветрового стекла.Регулярно проверяйте их, чтобы обеспечить правильную работу и долговечность автомобиля! Составьте расписание и всегда следите за необычными шумами, запахами или вибрациями.

Для чего используются жидкости в моем автомобиле?

Поддержание надлежащего уровня жидкости играет огромную роль почти во всех функциях вашего автомобиля, включая экономию топлива и долговечность. Поскольку компоненты двигателя вращаются с тысячами оборотов в минуту, именно моторное масло обеспечивает смазку и плавность движения. Охлаждающая жидкость (антифриз) охлаждает двигатель летом и защищает его от замерзания зимой.Охлаждающая жидкость также предотвращает коррозию, отложения и пенообразование, снижающие эффективность охлаждения. Жидкость для гидроусилителя руля обеспечивает легкость маневрирования (кто-нибудь помнит, как ездил на классическом автомобиле без гидроусилителя руля?!). Тормозная жидкость соединяет педаль тормоза с тормозами — при нажатии на педаль поршень создает давление жидкости внутри тормозных магистралей, в результате чего тормозные колодки зажимают роторы, тем самым замедляя автомобиль. Трансмиссионная жидкость смазывает и охлаждает компоненты трансмиссии (шестерни, сцепления и клапаны).Жизненно важная для безопасного вождения жидкость для омывания ветрового стекла позволяет водителю ясно видеть.

Когда лучше всего проверять уровни жидкостей?

Хорошее эмпирическое правило — планировать замену масла каждые 3 000 миль (5 000 при использовании синтетического масла) и одновременно проверять все остальные жидкости. Если вы запланируете замену масла в Dowell Automotive, мы будем регулярно проверять все жидкости, давление в шинах и другие элементы общего обслуживания, пока автомобиль находится в магазине. Но если вы проверяете их дома, начните с автомобиля, грузовика или внедорожника, припаркованных на ровной поверхности и с холодным двигателем.Проверка масла на горячем двигателе приводит к неточности, а горячая охлаждающая жидкость может разбрызгиваться и вызывать ожоги. Усилитель руля и тормозную жидкость можно проверять всякий раз, когда автомобиль припаркован, но их следует периодически проверять. Трансмиссионную жидкость следует проверять на стоянке или на нейтральной передаче, а также при работающем двигателе. Многие трансмиссии поставляются с «пожизненной» жидкостью, которая никогда не требует замены, но периодически проверяйте ее, чтобы обеспечить правильную работу трансмиссии. Жидкость омывателя ветрового стекла следует периодически проверять в зависимости от того, как часто ее использует водитель.Если вы часто брызгаете на ветровое стекло омывающей жидкостью, рекомендуется проверять уровень при заправке автомобиля топливом.

Как найти и идентифицировать жидкости под капотом?

После того, как капот автомобиля открыт и надежно закреплен…

МОТОРНОЕ МАСЛО

Щуп для измерения уровня моторного масла будет расположен рядом с передней частью двигателя на переднеприводных автомобилях или за двигателем на заднеприводных автомобилях. Большинство автомобилей имеют крышку с изображением масла или «моторное масло» или тип масла, указанный в формулировке (см. изображение слева).Сначала вытащите щуп и протрите его полотенцем или тряпкой. Затем полностью вставьте щуп и снова вытащите его. Вы должны увидеть масло на палочке. На щупе отмечены индикаторы максимального («полного») и минимального («добавить») уровня. Масло должно быть около максимальной линии/зоны. Моторное масло желтого/янтарного цвета, когда оно новое, и коричневого/черного цвета, когда пришло время замены масла. Если масло имеет запах горелого или бензина, пожалуйста, назначьте встречу с нами для дальнейшего изучения проблем с двигателем.

ХЛАДАГЕНТ

Найдите крышку радиатора, обычно с символом или надписью «охлаждающая жидкость двигателя», «антифриз» (аналогично изображению слева), откройте ее, чтобы увидеть, заполнен ли уровень жидкости до верха. Охлаждающая жидкость бывает разных цветов в зависимости от возраста модели автомобиля и производителя: синий, желтый, зеленый, красный, розовый или фиолетовый. Никогда не смешивайте типы охлаждающей жидкости и всегда заменяйте ее антифризом того же типа, который рекомендован в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля. В экстренных случаях (в жаркий летний день) вы можете залить прямую воду в бачок охлаждающей жидкости, пока не купите больше охлаждающей жидкости — зимой вода замерзнет и не предотвратит коррозию, отложения или пенообразование, как антифриз.

ЖИДКОСТЬ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Найдите в моторном отсеке щуп или крышку бачка с этикеткой гидроусилителя руля. Проверка щупа жидкости ГУР аналогична проверке щупа моторного масла (см. выше). Жидкость гидроусилителя руля бело-винно-розоватого цвета.

 

ТОРМОЗНАЯ ЖИДКОСТЬ

Найдите крышку тормозной жидкости, обычно идентифицируемую текстом тормозной жидкости или чем-то подобным (см. изображение слева). Проверить бачок тормозной жидкости под капотом так же просто, как снять крышку и заглянуть внутрь на уровень и цвет.Тормозная жидкость должна быть ближе к верху и быть янтарно-белого винного цвета.

 

ТРАНСМИССИОННАЯ ЖИДКОСТЬ

В некоторых автомобилях есть щуп (как на изображении слева), но для осмотра других требуется механик. Если у вас есть щуп, процесс проверки аналогичен проверке моторного масла, но двигатель должен работать, а трансмиссия находится в парковочном или нейтральном положении, в зависимости от производителя. Он должен быть полупрозрачного красного/янтарного цвета.

 

ЖИДКОСТЬ ОМЫВАТЕЛЯ ВЕТРОВОГО СТЕКЛА

Жидкость для омывания ветрового стекла обычно синего, зеленого или оранжево-красного цвета является одной из самых простых (и наиболее узнаваемых) жидкостей под капотом.На крышке обычно есть текст или символ, как на изображении слева. Если уровень жидкости не находится наверху или близко к нему, просто залейте новую жидкость омывателя в бачок, пока он не заполнится, и закройте крышку. Существует множество марок и вариантов жидкости для омывания ветрового стекла, но вы можете рассмотреть вариант с добавкой Rain-X для более чистого ветрового стекла во время движения в дождь.

 

Как добавлять жидкости и когда их менять?

У нас есть все жидкости для всех типов автомобилей, моделей и марок.Жидкости также можно приобрести в местном магазине автозапчастей, на заправочной станции или в автомобильном отделе продуктового магазина. В руководстве по эксплуатации вашего автомобиля указаны все типы жидкостей и количество, необходимое для конкретного автомобиля. Синтетическое моторное масло может заменить традиционное моторное масло; это будет стоить немного больше за замену масла, но прослужит 5000 миль вместо 3000, поэтому стоимость за милю обычно примерно равна. Антифриз следует менять каждые 2-3 года, если он специально не разработан как охлаждающая жидкость на весь срок службы.Тестер антифриза проверит эффективность охлаждающей жидкости — если она низкая, ее следует заменить. При добавлении новой/заменяемой охлаждающей жидкости следует добавлять дистиллированную воду/охлаждающую жидкость в соотношении 50:50. Жидкость гидроусилителя руля следует периодически проверять и доливать; если низкий, добавьте больше, чтобы обеспечить легкость рулевого управления. Если вы заметили, что тормозная жидкость непрозрачная (мутная или темная), замените ее на тип, совместимый с вашим автомобилем. Если тормозная жидкость падает ниже минимального показателя без каких-либо внешних утечек, это может быть признаком механического износа тормозов.Тормозная жидкость представляет собой герметичную систему, и ее никогда не нужно доливать, если нет утечки. Чтобы добавить трансмиссионную жидкость, залейте ее в заливную трубку, если она есть в вашем автомобиле. Убедившись в уровне масла на щупе, переключите передачи с ногой на тормозе, чтобы помочь жидкости течь через коробку передач.

Что произойдет, если я заправлю свой автомобиль с низким уровнем жидкости?

Эксплуатация автомобиля с низким уровнем жидкости или без нее может быть опасной для вас или для тех, кто находится с вами на дороге. Это также может привести к дорогостоящим счетам за ремонт, снижению мощности и экономии топлива, а также может привести к снижению стоимости автомобиля.Вождение двигателя с низким уровнем масла или без него приведет к повреждению двигателя. Низкий уровень масла на щупе может указывать на утечку или сжигание масла в двигателе, что в конечном итоге приведет к повреждению. Двигатель с низким уровнем охлаждающей жидкости снижает эффективность и может привести к перегреву двигателя. Если вы допустите, чтобы бачок гидроусилителя рулевого управления опустел, рулевое управление будет затруднено или вообще не будет работать, что может привести к аварии. Низкий уровень тормозной жидкости может означать, что вода загрязнила трубопроводы и заржавела, что привело к утечке. Неравномерное давление в тормозной системе или отсутствие тормозов затрудняет остановку и представляет серьезную угрозу безопасности для водителя и всех, кто находится на дороге рядом с автомобилем! Низкий уровень трансмиссионной жидкости вызовет неровное переключение передач, странные шумы и неконтролируемые скачки, что приведет к затруднению вождения.Трудно видеть сквозь ветровое стекло, если оно испачкано, испачкано насекомыми или забрызгано грязью, может быть опасным. Поэтому убедитесь, что у вас есть жидкость для омывания лобового стекла, чтобы очистить лобовое стекло.

 

__________________________________________

Доуэлл Автомотив

Если вы подозреваете проблему при проверке жидкостей вашего автомобиля или у вас есть какие-либо опасения по поводу управляемости, свяжитесь с нами. Компания Dowell Automotive будет рада проверить и долить ваше моторное масло, охлаждающую жидкость, жидкость для гидроусилителя руля, тормозную жидкость, трансмиссионную жидкость и жидкость для омывания ветрового стекла.

Чтобы записаться на прием, позвоните нам по телефону 765-477-0333 или посетите нас.

Пять причин, почему на вашем автомобиле горит индикатор Check Engine

Индикатор Check Engine на вашем автомобиле может загореться, если пришло время для профилактического обслуживания. Вы также можете увидеть индикатор обслуживания на приборной панели. Однако чаще всего загорается индикатор проверки двигателя, потому что что-то не так с одной из пяти вещей, перечисленных ниже. Компания Stringer Auto Repair, LLC может выполнить диагностический тест, чтобы выяснить, почему появляется предупреждение о проверке двигателя, а затем устранить проблему, чтобы вам больше не приходилось беспокоиться об этом предупреждении.

1. Каталитический нейтрализатор

Надеемся, что предупреждение о проверке двигателя не появляется из-за выхода из строя каталитического нейтрализатора. Единственная причина, по которой мы говорим это, заключается в том, что замена каталитического нейтрализатора может быть дорогостоящей, и ваш автомобиль не может работать без него. Каталитический нейтрализатор является частью выхлопной системы вашего автомобиля, и если вы заметили запах тухлых яиц вместе с предупреждением о проверке двигателя, это, вероятно, проблема.

2. Газовая крышка

Будем надеяться, что предупреждение о проверке двигателя появилось из-за того, что вы недостаточно плотно закрутили крышку бензобака, когда в последний раз заправляли автомобиль, внедорожник или грузовик.Ослабленная крышка бензобака вернет предупреждение о проверке двигателя, потому что после того, как вы затяните крышку, должно быть создано вакуумное уплотнение. Если ваша крышка ослаблена из-за того, что вы не затянули ее, треснула или сломалась пломба, появится предупреждение о проверке двигателя.

3. Датчик массового расхода воздуха

Датчик массового расхода воздуха в двигателе вашего автомобиля измеряет количество воздуха, поступающего в двигатель, чтобы убедиться, что правильное количество воздуха смешивается с топливом. Если вы не получаете правильную воздушно-топливную смесь, ваш двигатель может заглохнуть или отказаться запускаться.Когда датчик массового расхода воздуха выходит из строя, загорается индикатор проверки двигателя, потому что бортовой компьютер получил сигнал о наличии проблемы с воздушно-топливной смесью в вашем двигателе.

4. Датчик кислорода

То же самое относится и к кислородному датчику. Эта важная часть измеряет, сколько несгоревшего кислорода содержится в выхлопных газах вашего автомобиля, и если его слишком мало или слишком много, он может повредить другие части двигателя. Неисправный кислородный датчик каждый раз будет возвращать предупреждение о проверке двигателя. На самом деле, это одна из наиболее распространенных причин, по которой загорается индикатор проверки двигателя во время вождения автомобиля.

5. Свечи зажигания

Наконец, изношенные свечи зажигания или провода свечей зажигания приведут к предупреждению о проверке двигателя. Практически любая неисправность в системе зажигания вашего автомобиля, скорее всего, приведет к тому, что загорится индикатор проверки двигателя. Если вы не меняли свечи, а пробег вашего автомобиля превышает 100 000 миль, пришло время для новых свечей и, возможно, новых проводов. Остановка – еще один показатель неисправности свечи зажигания.

Stringer Auto Repair, LLC, в Джонстауне, штат Огайо, предлагает диагностику световой сигнализации двигателя.Принесите свой автомобиль в наш магазин или позвоните нам сегодня.

Этот сумасшедший прозрачный двигатель показывает, как на самом деле выглядит внутреннее сгорание

Из всего, что мы считаем само собой разумеющимся в нашей повседневной жизни, двигатели, обеспечивающие работу наших автомобилей, должны быть одними из самых распространенных.

 

Не наша вина, что мы не знаем, насколько круты эти недооцененные чудеса техники — они спрятаны под капотом, и вся невероятная химия скрыта за этим большим металлическим корпусом.Но что, если бы у вас был поршневой двигатель с прозрачной головкой блока цилиндров, которая позволяет вам все видеть?

Ютубер Мэтт Микка сделал именно это на своем канале Warped Perception , чтобы показать вам процесс сгорания 3-сильного двигателя внутреннего сгорания Briggs and Stratton с плоской головкой в ​​сверхзамедленной съемке.

Он переводит его из «богатого» состояния (слишком много топлива и недостаточно воздуха) в «бедное» состояние (слишком много воздуха и недостаточно топлива) и сжигает бензин, медицинский спирт (изопропиловый спирт) и углеводород соединение ацетилена для сравнения.

Если вы не знакомы с внутренними частями поршневого двигателя, на видео выше вы увидите, как поршень движется вверх и вниз слева, а впускной и выпускной клапаны справа.

Над этими двумя клапанами висит свеча зажигания, которая зажигает все это, и когда вы видите, что пламя газа замедлилось в 150 раз… ну, скажем так, это красота.

 

Итак, бензин прекрасен, медицинский спирт немного напрягает со всей этой жидкостью, хлюпающей вокруг, а затем ацетилен? Эта штука откровенно пугает.

Причина, по которой эти два последних вида топлива переполняют двигатель и портят его работу, заключается в том, что они не обеспечивают такой же топливно-воздушный баланс, как бензин.

Как объясняет Эйвери Томпсон для Popular Mechanics , процесс должен проходить следующим образом:

«Это четырехтактный двигатель, что означает, что полный цикл состоит из четырех шагов. Первый шаг — открытие впускного клапана и впуск воздуха и топлива в камеру при движении поршня вниз. На втором шаге поршень движется вверх, сжимая топливо.

На третьем шаге воспламеняется топливо, и сила воспламенения снова толкает поршень вниз. И, наконец, на четвертом шаге поршень снова движется вверх, вытесняя выхлоп из только что открытого выпускного клапана.»

Теперь, когда мы увидели это в действии, мы хотим, чтобы каждая машина в нашей жизни была прозрачной.

А теперь, чтобы узнать что-то совершенно другое, посмотрите это старое видео Warped Perception, где он лопает кукурузные зерна со скоростью 30 000 кадров в секунду в сверхзамедленной съемке.

Да здравствует хрустящие балерины:

H/T: Digg

 

Вы должны знать 8 предупредительных признаков неисправности двигателя!

Когда ваш автомобиль начинает барахлить и перестает быть надежным, может быть трудно точно определить источник проблемы. Знание признаков неисправности двигателя поможет вашему механику понять, куда заглянуть под капот, чтобы решить проблему быстро и с минимальными неудобствами.

Двигатель вашего автомобиля представляет собой сложную систему и поэтому требует регулярного обслуживания двигателя , чтобы поддерживать его работу с оптимальной мощностью.

Вот 8 предупредительных признаков неисправности двигателя:

1. Загорается индикатор Check Engine! Этот индикатор обычно загорается при обнаружении проблем с двигателем. Целесообразно попросить вашего механика провести диагностический тест автомобиля, чтобы «прочитать код», который считывается датчиком, что указывает на потенциальную неисправность автомобиля.
2. Потеря мощности! Транспортные средства с газовым двигателем разработаны с двигателем внутреннего сгорания, в котором используется четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в мощность, необходимую для движения вашего автомобиля. Четыре такта — это такт впуска, такт сжатия, такт сгорания и такт выпуска. Потеря мощности, которую вы испытываете, может быть связана с прерыванием любого из этих четырех тактов в процессе сгорания.
3. Снижение расхода бензина! Если вы заметили, что не хватает бензина в баке, это может свидетельствовать о проблеме с тактом сжатия вашего двигателя.Очиститель топлива или обслуживание топливной системы могут решить проблему. Как отмечалось выше, диагностический тест двигателя может помочь вашему механику найти проблему, а затем устранить ее.
4. Раздражающие звуки! Стук, обратный выстрел, шипение, плевки и хлопки — это шумы, которые могут возникать при отклонении от нормы потока сгорания. Если вы слышите странные звуки в двигателе, как можно скорее запишитесь на техническое обслуживание двигателя!
5. Двигатель глохнет! В механической коробке передач, когда педаль сцепления и педаль газа не задействованы на нужной скорости, ваш автомобиль остановится и потребует перезапуска — неприятное и неудобное событие, особенно в пробке.Автоматические коробки передач глохнут не так часто, но когда они глохнут, это служит индикатором того, что с компонентом двигателя что-то не так. Обычно это происходит из-за того, что такт впуска не получает правильную искру или воздушно-топливную смесь. Если ваша коробка передач глохнет (ручная или автоматическая), как можно скорее обратитесь к профессионалу.
6. Странные запахи! Когда такт выхлопа вашего двигателя внутреннего сгорания начинает выходить из строя, он может выделять неприятный запах из выхлопных газов.Этот запах сигнализирует о том, что вашему автомобилю требуется помощь специалиста.
7. Двигатель продолжает работать после выключения зажигания! Это чаще всего происходит с высокопроизводительными автомобилями и обычно происходит, когда октановое число бензина не соответствует норме. Другими виновниками могут быть неисправный соленоид или чрезмерно активный карбюратор.
8. Тяжелая работа двигателя! Если ваш двигатель работает или работает с перебоями на холостом ходу, исправить это можно так же просто, как настроить. Наиболее распространенной причиной неровной работы двигателя являются засоры в системе или старые свечи зажигания.Другими проблемами могут быть неправильное октановое число бензина или низкий заряд аккумулятора.

Хотите узнать больше о признаках поломки двигателя? Свяжитесь с нашими сертифицированными специалистами ASE сегодня в Express Care Auto, чтобы получить дополнительную информацию об обслуживании двигателя и назначить встречу. Наш автомагазин обслуживает владельцев транспортных средств в Манкато, Миннесота , и соседних населенных пунктах Северный Манкато, Миннесота , Нью-Ульм, Миннесота и Сент-Питер, Миннесота.

Не стоит недооценивать важность регулярного обслуживания двигателя.Позвоните в Express Auto Service & Repair, чтобы получить экспертную консультацию о признаках неисправности двигателя.

Когда ваш автомобиль начинает барахлить и перестает быть надежным, может быть трудно точно определить, откуда возникла проблема. Знание признаков неисправности двигателя поможет вашему механику понять, куда заглянуть под капот, чтобы решить проблему быстро и с минимальными неудобствами.

Двигатель вашего автомобиля представляет собой сложную систему и поэтому требует регулярного обслуживания двигателя , чтобы поддерживать его работу с оптимальной мощностью.

Вот 8 предупредительных признаков неисправности двигателя:

1. Загорается индикатор Check Engine! Этот индикатор обычно загорается при обнаружении проблем с двигателем. Целесообразно попросить вашего механика провести диагностический тест автомобиля, чтобы «прочитать код», который считывается датчиком, что указывает на потенциальную неисправность автомобиля.
2. Потеря мощности! Транспортные средства с газовым двигателем разработаны с двигателем внутреннего сгорания, в котором используется четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в мощность, необходимую для движения вашего автомобиля.Четыре такта — это такт впуска, такт сжатия, такт сгорания и такт выпуска. Потеря мощности, которую вы испытываете, может быть связана с прерыванием любого из этих четырех тактов в процессе сгорания.
3. Снижение расхода бензина! Если вы заметили, что не хватает бензина в баке, это может свидетельствовать о проблеме с тактом сжатия вашего двигателя. Очиститель топлива или обслуживание топливной системы могут решить проблему.Как отмечалось выше, диагностический тест двигателя может помочь вашему механику найти проблему, а затем устранить ее.
4. Раздражающие звуки! Стук, обратный выстрел, шипение, плевки и хлопки — это шумы, которые могут возникать при отклонении от нормы потока сгорания. Если вы слышите странные звуки в двигателе, как можно скорее запишитесь на техническое обслуживание двигателя!
5. Двигатель глохнет! В механической коробке передач, когда педаль сцепления и педаль газа не задействованы на нужной скорости, ваш автомобиль остановится и потребует перезапуска — неприятное и неудобное событие, особенно в пробке.Автоматические коробки передач глохнут не так часто, но когда они глохнут, это служит индикатором того, что с компонентом двигателя что-то не так. Обычно это происходит из-за того, что такт впуска не получает правильную искру или воздушно-топливную смесь. Если ваша коробка передач глохнет (ручная или автоматическая), как можно скорее обратитесь к профессионалу.
6. Странные запахи! Когда такт выхлопа вашего двигателя внутреннего сгорания начинает выходить из строя, он может выделять неприятный запах из выхлопных газов.Этот запах сигнализирует о том, что вашему автомобилю требуется помощь специалиста.
7. Двигатель продолжает работать после выключения зажигания! Это чаще всего происходит с высокопроизводительными автомобилями и обычно происходит, когда октановое число бензина не соответствует норме. Другими виновниками могут быть неисправный соленоид или чрезмерно активный карбюратор.
8. Тяжелая работа двигателя! Если ваш двигатель работает или работает с перебоями на холостом ходу, исправить это можно так же просто, как настроить. Наиболее распространенной причиной неровной работы двигателя являются засоры в системе или старые свечи зажигания.Другими проблемами могут быть неправильное октановое число бензина или низкий заряд аккумулятора.

Хотите узнать больше о признаках поломки двигателя? Свяжитесь с нашими сертифицированными специалистами ASE сегодня в Express Care Auto, чтобы получить дополнительную информацию об обслуживании двигателя и назначить встречу.