По сравнению с другими технологиями, которые мы используем каждый день, кажется, что автомобильные двигатели не сильно изменились. Двигатель старого Ford Model T имеет много общего с двигателем Ford Fusion 2011 года, но сомнительно, что Александр Грэм Белл знал, что делать с iPhone. Несмотря на то, что технологии связи сильно изменились, в автомобильных двигателях используется тот же основной принцип:сгорание воздуха и топлива создает вращающую силу и приводит автомобиль в движение.
Но хотя те же основные принципы, которые приводили в действие первые автомобильные двигатели, все еще используются сегодня, современные автомобильные двигатели эволюционировали, чтобы удовлетворить потребности современных водителей в мощности и эффективности. Думайте о двигателях старых автомобилей как о волках, а о двигателях современных автомобилей — как о собаках. У них одинаковое наследие и схожие характеристики, но один отлично справляется с повседневными современными ситуациями, а другой просто не может приспособиться к жизни в городе или пригороде.
Прежде чем мы поговорим о том, чем современные автомобильные двигатели отличаются от старых, необходимо понять основы работы автомобильного двигателя. По сути, бензин и воздух воспламеняются в камере, называемой цилиндром. В цилиндре находится поршень, который движется вверх и вниз за счет взрыва бензина/воздуха. Поршень прикреплен к коленчатому валу. Когда поршень движется вверх и вниз, он заставляет вращаться коленчатый вал. Коленчатый вал выходит на трансмиссию, которая передает эту мощность на колеса автомобиля. Звучит просто, правда? С современными двигателями базовые принципы по-прежнему применимы, но есть над чем подумать.
СодержаниеВаш базовый бензиновый автомобильный двигатель не так уж и эффективен. Из всей химической энергии бензина только около 15 процентов преобразуется в механическую энергию, которая фактически приводит в движение автомобиль. Агентство по охране окружающей среды сообщает, что более 17 процентов энергии теряется при работе двигателя на холостом ходу, а целых 62 процента теряется в двигателе из-за нагрева и трения.
Современные двигатели имеют ряд технологий, позволяющих сделать их более эффективными. Например, технология прямого впрыска, которая смешивает топливо и воздух перед подачей в цилиндр, может повысить КПД двигателя на 12 процентов, поскольку топливо сгорает более эффективно [источник:Министерство энергетики США]. Турбокомпрессоры, использующие сжатый воздух из выхлопной системы автомобиля, сжимают воздух, используемый в цикле сгорания. Сжатый воздух приводит к более эффективному сгоранию. Изменяемые фазы газораспределения и деактивация цилиндров — это технологии, которые позволяют двигателю использовать только то топливо, которое ему необходимо, повышая эффективность.
Существует распространенное заблуждение, что эффективные двигатели — это двигатели с недостаточной мощностью. Продолжайте читать, чтобы узнать, как современные двигатели превосходят своих старых аналогов.
Людей сейчас больше волнует экономия топлива, чем когда автомобили были новыми, но их также больше волнует мощность двигателя. В конце концов, у первых автомобилей были только лошади, за которыми нужно было не отставать. Сейчас автомобили ездят по автострадам. Современные автомобили также намного тяжелее, чем ранние, потому что они напичканы функциями безопасности и аксессуарами. У современных автомобильных двигателей гораздо больше работы. Они перевозят более тяжелые грузы на более высоких скоростях.
Несмотря на повышенную эффективность, сегодняшние двигатели более мощные, чем их предшественники, даже по сравнению с двигателями, которым всего несколько лет. В 1983 году Chevrolet Malibu оснащался 3,8-литровым двигателем V-6 мощностью 110 лошадиных сил. В 2005 году у него был 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных силы. Malibu 2011 года имеет базовый 2,4-литровый четырехцилиндровый двигатель мощностью 169 лошадиных сил. Покупатели также могут получить 3,6-литровый V-6 мощностью 252 лошадиные силы. Несмотря на то, что V-6 на Malibu 2011 года меньше, чем V-6, предлагаемый на модели 1983 года, он дает на 146 лошадиных сил больше. Даже нынешний четырехцилиндровый двигатель Malibu развивает на 59 лошадиных сил больше, чем V-6 модели 1983 года.
Поскольку современные двигатели развивают большую мощность, чем старые двигатели, вы ожидаете, что они будут больше. Но если вы посмотрите на пример Chevrolet Malibu, который мы использовали на предыдущей странице, вы заметите, что мощность двигателя увеличилась, а объем двигателя уменьшился.
Невероятно компактный двигатель современных автомобилей можно объяснить повышением эффективности. Автопроизводители поняли, что вам не нужно делать двигатель больше, чтобы удовлетворить потребности потребителей. Вам просто нужно заставить двигатель работать умнее. Та же технология, которая помогает современным двигателям работать более эффективно, также означает, что современные двигатели могут развивать большую мощность без необходимости в более крупном корпусе.
Лучшим примером этого являются грузовики Ford F-Series. Ford F-150 2011 года, долгое время являвшийся самым продаваемым грузовиком (и часто самым продаваемым автомобилем) в Америке, является хрестоматийным примером того, как двигатель меньшего размера выполняет ту же работу, что и двигатель большего размера. F-150 2011 года оснащается опциональным 3,5-литровым двигателем V-6 мощностью 365 лошадиных сил. Доступный 5,0-литровый V-8 развивает мощность 360 лошадиных сил. Как правило, больший двигатель все равно будет производить больше мощности, чем меньший. F-150 имеет доступный 6,2-литровый V-8 мощностью 411 лошадиных сил, что значительно превосходит 3,5-литровый V-6 из воды. Но тот факт, что двигатель V-6 может конкурировать с меньшим V-8 по мощности, впечатляет. Поскольку потребители призывают к большей экономии топлива, ожидайте, что двигатели меньшего размера будут выполнять работу, которая когда-то была зарезервирована для монстров V-8.
Одно из основных различий между современными автомобильными двигателями и старыми автомобильными двигателями заключается в том, что современные автомобильные двигатели работают не так усердно. В старом двигателе V-8 работали все восемь цилиндров, независимо от того, работала ли машина на холостом ходу или разгонялась так быстро, как только могла. Кроме того, все восемь цилиндров получали одинаковое количество топлива, независимо от того, какую работу в это время выполнял двигатель.
В современных двигателях есть технология, которая делает их работу более разумной. Деактивация цилиндров — это система, которая позволяет отключать некоторые цилиндры двигателя, когда они не нужны, например, когда автомобиль работает на холостом ходу или движется по заданному маршруту. Когда требуется больше мощности, эти цилиндры «просыпаются» и помогают. Деактивация цилиндров помогает двигателям работать более эффективно, поскольку это означает, что двигатель использует только то топливо, которое ему необходимо, и увеличивает усилие, необходимое для текущей работы.
Изменяемая синхронизация и подъем клапанов — еще одна технология, которая помогает современным двигателям работать эффективнее. Без этой системы клапаны двигателя открываются на одно и то же время и на одно и то же расстояние независимо от того, насколько интенсивно работает двигатель. Это тратит топливо. Благодаря регулируемым фазам газораспределения и подъему отверстия клапанов оптимизированы для типа работы, которую выполняет двигатель. Это помогает двигателю потреблять меньше топлива и работать эффективнее.
В современных двигателях используется множество технологий, позволяющих потреблять меньше топлива при большей мощности, чем в старых двигателях, но у них есть еще одна вещь, которой просто не было в старых двигателях:партнеры.
Современные автомобильные двигатели — это не только сложные технологические достижения, они сочетаются с другими высокотехнологичными компонентами, которые помогают им лучше выполнять свою работу. Раньше четырех- или пятиступенчатая коробка передач была передовой, но современные двигатели работают в паре с семи- и даже восьмиступенчатыми коробками передач. Чем больше скоростей у трансмиссии, тем лучше она может сочетаться с мощностью двигателя, что делает работу всей трансмиссии более эффективной. Или, если восьми скоростей недостаточно, современные двигатели работают в паре с бесступенчатой трансмиссией (CVT). Бесступенчатые трансмиссии имеют бесконечное число передаточных чисел, что позволяет им максимально эффективно передавать мощность двигателя на колеса.
В гибридных автомобилях современным двигателям помогают электродвигатели, работающие от аккумуляторных батарей. В то время как электродвигатель может приводить автомобиль в движение на низких скоростях или управлять аксессуарами, когда автомобиль остановлен, он также может включаться для выработки дополнительной мощности, когда это необходимо, например, когда автомобиль резко ускоряется. Наличие электродвигателя в качестве резервного означает, что двигатель автомобиля может быть немного меньше и менее мощным, что позволяет экономить топливо. Однако в некоторых случаях автомобильные компании комбинируют электродвигатели с большими и мощными двигателями для повышения производительности.
Для получения дополнительной информации о современных автомобильных двигателях и других смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.
4 способа защитить машину от зимы
4 способа не дать киберпреступникам угнать ваш автомобиль
3 способа удалить древесную смолу из автомобиля
6 лучших способов снять наклейку с автомобиля
8 способов предотвратить перегрев автомобиля