Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Что такое двигатель и какой его принцип работы?

Называть двигатель сердцем автомобиля – сравнение банальное, но точное. Можно сколько угодно перебирать подвеску, настраивать рулевое управление или совершенствовать тормоза – если мотор не в порядке, всё это превращается в пустую трату времени.

Сегодня на дорогах можно встретить автомобили разных поколений: и со старенькими карбюраторными ДВС, и с мощными дизельными моторами, управляемыми электроникой, и даже новейшие водородные двигатели, которые еще только начинают совершенствоваться. И во всём этом разнообразии довольно сложно сориентироваться, если не знать основ и принципов работы двигателя внутреннего сгорания.

1. Что такое ДВС и для чего он нужен?
2. Устройство двигателя внутреннего сгорания
3. Принцип работы двигателя
4. Принцип работы четырехтактного двигателя
5. Принцип работы двухтактного двигателя
6. Классификация двигателей
7. По рабочему циклу
8. По типу конструкции
9. По количеству цилиндров
10. По расположению цилиндров
11. По типу топлива
12. По принципу работы ГРМ
13. По принципу подачи воздуха
14. Преимущества и недостатки ДВС
15. Заключение

Что такое ДВС и для чего он нужен?

Чтобы транспорт ехал, что-то должно приводить его в движение. В разные времена это были запряженные животные, затем на смену пришли паровые и электродвигатели (да, прародители современных автомобилей появились даже раньше, чем традиционные ДВС), затем моторы, работающие на горючем топливе.

Современный двигатель внутреннего сгорания – это механизм, преобразующий энергию вспышки топлива (тепла) в механическую работу. Несмотря на достаточно громоздкую конструкцию, на сегодняшний день ДВС остается самым удобным источником энергии.

Электротранспорт, конечно, всё больше входит в обиход, но время его «заправки» сводит на нет все преимущества – канистру с электричеством в багажник не положишь.

Свое применение ДВС нашел во многих сферах: по одинаковому принципу работают автомобили, мотоциклы и скутеры, сельскохозяйственная и строительная техника, водный транспорт, двигатели самолетов, военная техника, газонокосилки… То есть, практически всё, что ездит или летает.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Несмотря на разнообразие типов и конструкций ДВС, принцип его устройства остается практически неизменным на любой технике. Конечно, отдельные элементы конструкции могут сильно отличаться на разных двигателях, но основные узлы и компоненты очень похожи между собой.

Итак, двигатель внутреннего сгорания состоит из таких конструктивных узлов.

Блок цилиндров (БЦ) – «оболочка» ЦПГ и всего двигателя в целом, в том числе с рубашкой системы охлаждения.

Каждая их этих частей постепенно развивается и совершенствуется в зависимости от запросов времени. Стремление к росту мощности сменилось поиском самых надежных и долговечных решений, затем на первое место вышла экономия топлива, а сегодня – забота о природе.

Принцип работы двигателя

Во всех ДВС, какой бы конструкции они ни были, используется один и тот же принцип работы. Это преобразование энергии теплового расширения при сгорании топлива сначала в прямолинейное, а затем во вращательное движение.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Четырехтактные двигатели используются во всех автомобилях, крупной технике, авиации. Это так называемый классический вид ДВС, которому конструкторы уделяют всё свое внимание. Условно работу каждого цилиндра в ЦПГ можно разделить на 4 этапа (такта). Это впуск, сжатие, сгорание, выпуск. На видео, ниже, наглядно показано работу 4-тактного двигателя в 3Д анимации.

1. На такте впуска поршень в цилиндре движется вниз, от клапанов к нижней мертвой точке (НМТ). Когда он начинает опускаться, открывается впускной клапан и в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь (или только воздух, если двигатель с непосредственным впрыском). При движении поршень сам «накачивает» нужный объем воздуха в камеру сгорания, если двигатель атмосферный, или воздух поступает под напором, если установлен турбонаддув.
2. Дойдя до нижней мертвой точки поршень начинает подниматься. При этом впускной клапан закрывается, и при движении поршень сжимает воздух с распыленным в нём топливом до критического давления.
3. Как только поршень условно доходит до верхней мертвой точки и компрессия становится максимальной, срабатывает свеча зажигания и топливо вспыхивает (дизтопливо зажигается при сжатии само, без искры). Микровзрыв от вспышки толкает поршень снова вниз, к НМТ.
4. И на четвертом такте открывается выпускной клапан. Поршень снова движется вверх, выдавливая из камеры сгорания выхлопные газы в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного двигателя

По сути, полезной работы в двигателе только один такт из четырех, когда при сгорании топлива создается избыточное давление, толкающее поршень. Остальные три такта нужны как вспомогательные, которые не дают импульса к движению, но на них расходуется энергия.

При таких условиях двигатель мог бы остановиться, когда кривошипно-шатунный механизм (КШМ) приходит к энергетическому равновесию. Но чтобы этого не произошло, используется большой маховик, соединенный с системой сцепления, и противовесы на коленвале, уравновешивающие нагрузки от работы поршней.

Принцип работы двухтактного двигателя

Двухтактные двигатели используются не слишком широко. В основном это моторы скутеров и мопедов, легких моторных лодок, газонокосилок. Весь рабочий процесс такого двигателя можно разделить на два основных этапа:

1. В начале движения поршня снизу вверх (от нижней мертвой точки к верхней) в камеру сгорания поступает топливно-воздушная смесь. Поднимаясь, поршень сжимает ее до критической компрессии, и когда он находится в верхней мертвой точке, происходит поджиг.
2. Сгорая, топливо толкает поршень вниз, при этом одновременно открывается доступ к выпускному коллектору и продукты сгорания выходят из цилиндра. Как только поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), повторяется первый такт – впуск и сжатие одновременно.

Работа двухтактного двигателя

Казалось бы, двухтактный двигатель должен быть вдвое эффективней четырехтактного, ведь здесь на полезное действие приходится половина работы. Но в реальности мощность двухтактного двигателя намного ниже, чем хотелось бы, и причина этого кроется в несовершенном механизме газораспределения.

При сгорании топлива часть энергии уходит в выпускной коллектор, не выполняя никакой работы кроме нагрева. В итоге, двухтактные двигатели применяются только в маломощном транспорте и требуют особых моторных масел.

Классификация двигателей

Поскольку ДВС растут и совершенствуются уже более 100 лет, набралось довольно много их разновидностей. Классифицируют двигатели по разным признакам и свойствам.

По рабочему циклу

Это уже известное нам деление двигателей на двухтактные и четырехтактные.

1. Двухтактные – один полный рабочий цикл состоит из двух этапов, при этом коленвал совершает один оборот;
2. Четырехтактные – за один полный рабочий цикл проходит четыре этапа, а коленвал делает два оборота.

По типу конструкции

Есть два основных типа ДВС: поршневой и роторный.

1. Поршневой – это тот самый привычный нам двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом, который стоит практически в любом транспорте;
2. Роторно-поршневой, он же двигатель Ванкеля – особый вид ДВС, в котором вместо поршня используется трехгранный ротор, а камера сгорания имеет овальную форму. Двигатель Ванкеля использовался в некоторых моделях автомобилей, но сложность производства и обслуживания заставила инженеров отказаться от применения этой конструкции.

Работа роторного двигателя

По количеству цилиндров

В ЦПГ двигателя может устанавливаться от 1 до 16 цилиндров, для легковых автомобилей это обычно 3-8. Как правило, конструкторы предпочитают четное количество цилиндров, чтобы уравновесить циклы их работы. Самое известное исключение из правил – двигатель Ecoboost, разработанный концерном Ford, во многих моделях которого ставится как раз три цилиндра.

По расположению цилиндров

Компоновка ЦПГ не всегда рядная (хоть рядный двигатель – самый простой в ремонте и обслуживании). В зависимости от фантазии инженеров, двигатели делятся на несколько типов компоновки:

Рядные – все цилиндры выстроены в один ряд и на один коленвал.

В легковых автомобилях используются рядные, V-, VR-, W- и U-образные двигатели, а в некоторых моделях и оппозитные. А вот радиальные применяются в авиационной технике.

По типу топлива

Классика жанра здесь – бензиновые и дизельные двигатели. Набирают популярность газовые, постепенно совершенствуются гибридные и водородные.

1. Бензиновые двигатели требуют поджига топливно-воздушной смеси. Для этого используются свечи и катушки зажигания, работающие синхронно с движением коленвала. Особенность бензиновых двигателей – способность развивать большую скорость;
2. Дизельные двигатели работают по принципу самовоспламенения топливно-воздушной смеси. В них нет свечей зажигания, зато есть система прямого впрыска, требующая подачи топлива под большим давлением. Для запуска двигателя используются свечи накаливания, которые предварительно подогревают воздух и отключаются после прогрева камеры сгорания. Дизельные двигатели способны развивать большую мощность, но не скорость, поэтому используются в тяжелой технике;
3. Газовые установки популярны за счет низкой стоимости сжиженного газа (по сравнению с бензином). Газовые двигатели работают при более высоких температурах, чем бензиновые или дизельные, что, в свою очередь, требует качественной работы системы охлаждения и особого моторного масла;
4. Гибридные – это комбинация ДВС и электромотора. В стандартном режиме вождения задействован только электрический мотор, а ДВС задействуется при необходимости повысить нагрузку или подзарядить аккумуляторы;
5. Водородные двигатели до недавнего времени были довольно опасны: кислород и водород, выработанные из воды путем электролиза, сгорали нестабильно и с риском детонации. Сравнительно недавно был найден другой способ использования водородно-кислородного соединения: водород заправляется в баки (причем заправка длится около 3 минут), кислород захватывается из воздуха, после чего они поступают на электрогенератор, а не в ДВС. По сути, получается процесс, обратный процессу электролиза, в результате которого образуется электроэнергия и вода. Первым автомобилем с водородной силовой установкой стала Toyota Mirai.

По принципу работы ГРМ

Ключевой элемент газораспределительного механизма – распредвал, объединенный с коленвалом двигателя с помощью ремня или цепи ГРМ. Распредвал за счет своей конструкции регулирует работу клапанов, и вся система работает синхронно с частотой оборотов двигателя. Обрыв ремня ГРМ – почти всегда путь на капремонт.

В зависимости от компоновки ЦПГ в двигателе может стоять 1 распредвал, если двигатель рядный, или 2-4 распредвала, если это V-образная компоновка.

Однако стандартная система ГРМ перестала отвечать современным требованиям к мощности и экономичности двигателей. И теперь, кроме стандартной механической системы, есть адаптивные системы, такие как Honda i-VTEC, VTEC-E и DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, разработки компаний Volkswagen и Eco-Motors, а также пневматическая система ГРМ, установленная на Koenigsegg Regera и в перспективе добавляющая 30% мощности двигателю.

По принципу подачи воздуха

Еще одна классификация, которая часто встречается в обиходе: деление двигателей на атмосферные и турбированные.

1. Атмосферный двигатель – это тот самый ДВС, который затягивает порцию воздуха при движении поршня в цилиндре вниз. Подача кислорода идет стандартным способом;
2. Турбина (турбокомпрессор) – это дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания. Турбокомпрессор работает за счет потока выхлопных газов, вращающих турбину, которая, в свою очередь, нагнетает крыльчаткой воздух во впускной коллектор.

Работа двигателя с турбиной

Турбированные двигатели имеют свои преимущества и недостатки: с одной стороны, чем больше воздуха, тем больше мощности может развить двигатель. С другой – эффект турбоямы способен серьезно попортить нервы любителю спортивной езды. Да и лишний узел – лишнее слабое место, так что турбированные двигатели (или битурбо, как называют мотор с двумя турбинами) нравятся далеко не всем. Иногда хорошо собранный атмосферник может «заткнуть за пояс» любой наддув.

Преимущества и недостатки ДВС

1. Если говорить о преимуществах двигателей внутреннего сгорания, то на первое место выйдет удобство для пользователя. За столетие бензиновой эпохи мы обросли сетью АЗС и даже не сомневаемся, что всегда будет возможность заправить машину и ехать дальше. Есть риск не встретить заправочную станцию – не беда, можно взять с собой бензин в канистрах. Именно инфраструктура делает использование ДВС таким комфортным.
2. С другой стороны, заправка двигателя топливом занимает пару минут, проста и доступна. Залил бак – и едь себе дальше. Это не идет ни в какое сравнение с подзарядкой электромобиля.
3. Способность служить долго при грамотном обслуживании – то, чем могут похвастаться знаменитые двигатели-миллионники. Регулярное своевременное ТО способно сохранить работоспособность мотора на очень долгий срок.
4. И, конечно, не будем забывать про милый сердцу рев мощного мотора. Настоящий, честный, совершенно не похожий на озвучку современных электрокаров. Не зря же некоторые автоконцерны специально настраивали звук двигателей своих машин.

Какой же основной недостаток у ДВС?

1. Конечно, это низкий КПД — в пределах 20-25%. Самый высокий на сегодняшний день показатель КПД среди ДВС – 38%, который выдал двигатель Toyota VVT-iE. По сравнению с этим электромоторы смотрятся гораздо выигрышней, особенно с системами рекуперативного торможения.
2. Второй значительный минус – это общая сложность всей системы. Современные двигатели давно перестали быть такими «простачками», как описывается в схеме классического ДВС. Наоборот, требования к моторам становятся всё выше, сами моторы – более точными и сложными, появляются новые технологии и инженерные решения. Всё это дополнительно усложняет конструкцию двигателя, и чем она сложней, тем больше в ней слабых мест.

Так что, если раньше сосед дядя Вася перебирал двигатель своей «копейки» самостоятельно, но на новеньких современных машинах вряд ли кто-то полезет в тонкую систему ДВС без специального оборудования и инструментов.

И, наконец, нефтяная эра сама по себе отходит в прошлое. Не зря же растут требования к экологической безопасности транспорта, а заодно и эффективность солнечных батарей. Да, бензиновые и дизельные моторы еще не скоро исчезнут с улиц, но уже Европа борется за внедрение электромобилей, благодаря которым человечество когда-нибудь забудет слово «бензиновый смог».

Заключение

Несмотря на любые недостатки, ДВС остается «главным по транспорту». Химики придумывают новые моторные масла, инженеры разрабатывают новые системы ГРМ, а производители бензина не спешат снижать цены. Всё потому, что с удобством и автономностью привычных нам двигателей пока не может сравниться ни один вид транспорта.

Все о двигателях внутреннего сгорания: устройство, принцип работы и тюнинг

Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Виды двигателей

• Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
• Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
• В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
• Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
• Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
• Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Принцип работы

В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

1. Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
2. После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
3. В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
4. Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.

Устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.

Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).

Порядок работы

• При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
• Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.

Конструкция ДВС

Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.

Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.

Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.

Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.

В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.

Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительные агрегаты

Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.

Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.

Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.

Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.

Тип топлива

Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.

Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.

Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.

Тюнинг

Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.

Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.

Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Изобретение двигателя внутреннего сгорания позволило человечеству в развитии шагнуть значительно вперед. Сейчас двигатели, которые используют для выполнения полезной работы энергию, выделяемую при сгорании топлива, используются во многих сферах деятельности человека. Но самое большее распространение эти двигатели получили в транспорте.

Все силовые установки состоят из механизмов, узлов и систем, которые взаимодействуя между собой, обеспечивают преобразование энергии, выделяемой при сгорании легковоспламеняемых продуктов во вращательное движение коленчатого вала. Именно это движение и является его полезной работой.

Чтобы было понятнее, следует разобраться с принципом работы силовой установки внутреннего сгорания.

Принцип работы

При сгорании горючей смеси, состоящей из легковоспламеняемых продуктов и воздуха, выделяется больше количество энергии. Причем в момент воспламенения смеси она значительно увеличивается в объеме, возрастает давление в эпицентре воспламенения, по сути, происходит маленький взрыв с высвобождением энергии. Этот процесс и взят за основу.

Если сгорание будет производиться в закрытом пространстве – возникающее при сгорании давление будет давить на стенки этого пространства. Если одну из стенок сделать подвижной, то давление, пытаясь увеличить объем замкнутого пространства, будет перемещать эту стенку. Если к этой стенке присоединить какой-нибудь шток, то она уже будет выполнять механическую работу – отодвигаясь, будет толкать этот шток. Соединив шток с кривошипом, при перемещении он заставит провернуться кривошип относительно своей оси.

В этом и заключается принцип работы силового агрегата с внутренним сгоранием – имеется закрытое пространство (гильза цилиндра) с одной подвижной стенкой (поршнем). Стенка штоком (шатуном) связана с кривошипом (коленчатым валом). Затем производится обратное действие – кривошип, делая полный оборот вокруг оси, толкает штоком стенку и так возвращается обратно.

Но это только принцип работы с пояснением на простых составляющих. На деле же процесс выглядит несколько сложнее, ведь надо же вначале обеспечить поступление смеси в цилиндр, сжать ее для лучшего воспламенения, а также вывести продукты горения. Эти действия получили название тактов.

Всего тактов 4:

• впуск (смесь поступает в цилиндр);
• сжатие (смесь сжимается за счет уменьшения объема внутри гильзы поршнем);
• рабочий ход (после воспламенения смесь из-за своего расширения толкает поршень вниз);
• выпуск (отведение продуктов горения из гильзы для подачи следующей порции смеси);

Такты поршневого двигателя

Из этого следует, что полезное действие имеет только рабочий ход, три других – подготовительные. Каждый такт сопровождается определенным перемещением поршня. При впуске и рабочем ходе он движется вниз, а при сжатии и выпуске – вверх. А поскольку поршень связан с коленчатым валом, то каждый такт соответствует определенному углу проворота вала вокруг оси.

Реализация тактов в двигателе делается двумя способами. Первый – с совмещением тактов. В таком моторе все такты выполняются за один полный проворот коленвала. То есть, пол-оборота колен. вала, при котором выполняется движение поршня вверх или вниз сопровождается двумя тактами. Эти двигатели получили название 2-тактных.

Второй способ – раздельные такты. Одно движение поршня сопровождается только одним тактом. В итоге, чтобы произошел полный цикл работы – требуется 2 оборота колен. вала вокруг оси. Такие двигатели получили обозначение 4-тактных.

Блок цилиндров

Теперь само устройство двигателя внутреннего сгорания. Основой любой установки является блок цилиндров. В нем и на нем располагаются все составные.

Конструктивные особенности блока зависят от некоторых условий – количества цилиндров, их расположения, способа охлаждения. Количество цилиндров, которые объедены в одном блоке, может варьироваться от 1 до 16. Причем блоки с нечетным количеством цилиндров встречаются редко, из выпускающихся ныне двигателей можно встретить только одно- и трехцилиндровые установки. Большинство же агрегатов идут с парным количеством цилиндров – 2, 4, 6, 8 и реже 12 и 16.

Силовые установки с количеством от 1 до 4 цилиндров обычно имеют рядное расположение цилиндров. Если количество цилиндров больше, их располагают в два ряда, при этом с определенным углом положения одного ряда относительно другого, так называемые силовые установки с V-образным положением цилиндров. Такое расположение позволило уменьшить габариты блока, но при этом изготовление их сложнее, чем рядным расположением.

Существует еще один тип блоков, в которых цилиндры располагаются в два ряда и с углом между ними в 180 градусов. Эти двигатели получили название оппозитных. Встречаются они в основном на мотоциклах, хотя есть и авто с таким типом силового агрегата.

Но условие количеством цилиндров и их расположением – необязательное. Встречаются 2-цилиндровые и 4-цилиндровые двигатели с V-образным или оппозитным положением цилиндров, а также 6-цилиндровые моторы с рядным расположением.

Используется два типа охлаждения, которые применяются на силовых установках – воздушное и жидкостное. От этого зависит конструктивная особенность блока. Блок с воздушным охлаждением менее габаритный и конструктивно проще, поскольку цилиндры не входят в его конструкцию.

Блок с жидкостным же охлаждением более сложен, в его конструкцию входят цилиндры, а поверх блока с цилиндрами расположена рубашка охлаждения. Внутри ее циркулирует жидкость, отводя тепло от цилиндров. При этом блок вместе рубашкой охлаждения представляют одно целое.

Сверху блок накрывается специальной плитой – головкой блока цилиндров (ГБЦ). Она является одной из составляющих, обеспечивающих закрытое пространство, в котором производится процесс горения. Конструкция ее может быть простая, не включающая дополнительные механизмы, или же сложная.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм, входящий в конструкцию мотора, обеспечивает преобразование возвратно-поступательного перемещения поршня в гильзе во вращательное движение коленвала. Основным элементом этого механизма является коленвал. Он имеет подвижное соединение с блоком цилиндров. Такое соединение обеспечивает вращение этого вала вокруг оси.

К одному из концов вала прикреплен маховик. В задачу маховика входит передача крутящего момента от вала дальше. Поскольку у 4-тактного двигателя на два оборота коленвала приходится только один полуоборот с полезным действием – рабочий ход, остальные же требуют обратного действия, которое и выполняется маховиком. Имея значительную массу и вращаясь, за счет своей кинетической энергии он обеспечивает провороты колен. вала во время подготовительных тактов.

Окружность маховика имеет зубчатый венец, при помощи его выполняется запуск силовой установки.

С другой стороны вала размещается приводная шестерня масляного насоса и газораспределительного механизма, а также фланец для крепления шкива.

Этот механизм также включает шатуны, которые обеспечивают передачу усилия от поршня к коленвалу и обратно. Крепление к валу шатунов тоже производится подвижно.

Поверхности блока цилиндров, колен. вала и шатунов в местах соединения напрямую между собой не контактируют, между ними находятся подшипники скольжения – вкладыши.

Цилиндро-поршневая группа

Состоит данная группа из гильз цилиндров, поршней, поршневых колец и пальцев. Именно в этой группе и происходит процесс сгорания и передача выделяемой энергии для преобразования. Сгорание происходит внутри гильзы, которая с одной стороны закрыта головкой блока, а с другой – поршнем. Сам поршень может перемещаться внутри гильзы.

Чтобы обеспечить максимальную герметичность внутри гильзы, используются поршневые кольца, которые предотвращают просачивание смеси и продуктов горения между стенками гильзы и поршнем.

Поршень посредством пальца подвижно соединен с шатуном.

Газораспределительный механизм

В задачу этого механизма входит своевременная подача горючей смеси или ее составляющих в цилиндр, а также отвод продуктов горения.

У двухтактных двигателей как такового механизма нет. У него подача смеси и отвод продуктов горения производится технологическими окнами, которые проделаны в стенках гильзы. Таких окон три – впускное, перепускное и выпускное.

Поршень, двигаясь производит открытие-закрытие того или иного окна, этим и выполняется наполнение гильзы топливом и отвод отработанных газов. Использование такого газораспределения не требует дополнительных узлов, поэтому ГБЦ у такого двигателя простая и в ее задачу входит только обеспечение герметичности цилиндра.

У 4-тактного двигателя механизм газораспределения имеется. Топливо у такого двигателя подается через специальные отверстия в головке. Эти отверстия закрыты клапанами. При надобности подачи топлива или отвода газов из цилиндра производится открывание соответствующего клапана. Открытие клапанов обеспечивает распределительный вал, который своими кулачками в нужный момент надавливает на необходимый клапан и тот открывает отверстие. Привод распредвала осуществляется от коленвала.

ГРМ с ременным и цепным приводом

Компоновка газораспределительного механизма может отличаться. Выпускаются двигатели с нижним расположением распредвала (он находится в блоке цилиндров) и верхним расположением клапанов (в ГБЦ). Передача усилия от вала к клапанам производится посредством штанг и коромысел.

Более распространенными являются моторы, у которых и вал и клапана имеют верхнее расположение. При такой компоновке вал тоже размещен в ГБЦ и действует он на клапана напрямую, без промежуточных элементов.

Система питания

Эта система обеспечивает подготовку топлива для дальнейшей подачи его в цилиндры. Конструкция этой системы зависит от используемого двигателем топлива. Основным сейчас является топливо, выделенное из нефти, причем разных фракций – бензин и дизельное топливо.

У двигателей, использующих бензин, имеется два вида топливной системы – карбюраторная и инжекторная. В первой системе смесеобразование производится в карбюраторе. Он производит дозировку и подачу топлива в проходящий через него поток воздуха, далее уже эта смесь подается в цилиндры. Состоит такая система и топливного бака, топливопроводов, вакуумного топливного насоса и карбюратора.

То же делается и в инжекторных авто, но у них дозировка более точная. Также топливо в инжекторах добавляется в поток воздуха уже во впускном патрубке через форсунку. Эта форсунка топливо распыляет, что обеспечивает лучшее смесеобразование. Состоит инжекторная система из бака, насоса, расположенного в нем, фильтров, топливопроводов, и топливной рампы с форсунками, установленной на впускном коллекторе.

У дизелей же подача составляющих топливной смеси производится раздельно. Газораспределительный механизм через клапаны подает в цилиндры только воздух. Топливо же в цилиндры подается отдельно, форсунками и под высоким давлением. Состоит данная система из бака, фильтров, топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунок.

Недавно появились инжекторные системы, которые работают по принципу дизельной топливной системы – инжектор с непосредственным впрыском.

Система отвода отработанных газов обеспечивает вывод продуктов горения из цилиндров, частичную нейтрализацию вредных веществ, и снижение звука при выводе отработанного газа. Состоит из выпускного коллектора, резонатора, катализатора (не всегда) и глушителя.

Система смазки

Система смазки обеспечивает снижение трения между взаимодействующими поверхностями двигателя, путем создания специальной пленки, предотвращающей прямой контакт поверхностей. Дополнительно осуществляет отвод тепла, защищает от коррозии элементы двигателя.

Состоит система смазки из масляного насоса, емкости для масла – поддона, маслозаборника, масляного фильтра, каналов, по которым масло движется к трущимся поверхностям.

Система охлаждения

Поддержание оптимальной рабочей температуры во время работы двигателя обеспечивается системой охлаждения. Используется два вида системы – воздушная и жидкостная.

Воздушная система производит охлаждение путем обдува цилиндров потом воздуха. Для лучшего охлаждения на цилиндрах сделаны ребра охлаждения.

В жидкостной системе охлаждение производится жидкостью, которая циркулирует в рубашке охлаждения с прямым контактом с внешней стенкой гильз. Состоит такая система из рубашки охлаждения, водяного насоса, термостата, патрубков и радиатора.

Система зажигания

Система зажигания применяется только на бензиновых двигателях. На дизелях воспламенение смеси производится от сжатия, поэтому такая система ему не нужна.

У бензиновых же авто, воспламенение выполняется от искры, проскакивающей в определенный момент между электродами свечи накаливания, установленной в головке блока так, что ее юбка находится в камере сгорания цилиндра.

Состоит система зажигания из катушки зажигания, распределителя (трамблера), проводки и свечей зажигания.

Электрооборудование

Обеспечивает это оборудование электроэнергией бортовую сеть авто, в том числе и систему зажигания. Этим оборудование также производится и запуск двигателя. Состоит оно из АКБ, генератора, стартера, проводки, всевозможных датчиков, которые следят за работой и состоянием двигателя.

Это и все устройство двигателя внутреннего сгорания. Он хоть и постоянно совершенствуется, однако принцип работы его не меняется, улучшаются лишь отдельные узлы и механизмы.

Современные разработки

Основной задачей, над которой бьются автопроизводители – это снижение потребление топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому они постоянно улучшают систему питания, результатом является недавнее появление инжекторных систем с непосредственным впрыском.

Ищутся альтернативные виды топлива, последней разработкой в этом направлении пока является использование в качестве топлива спиртов, а также растительных масел.

Также ученые пытаются наладить производство двигателей с совершенно иным принципом работы. Таковым, к примеру, является двигатель Ванкеля, но особых успехов пока нет.

Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.

В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на:
  • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;
  • инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
  • дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. Особенности их устройства заключаются в преображении тепловой энергии в механическую работу с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.
Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Принцип работы двигателя

Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

1. Впуск топлива;
2. Сжатие топлива;
3. Сгорание;
4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.

Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Системы двигателя

Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

1. ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
2. Система смазки;
3. Система охлаждения;
4. Система подачи топлива;
5. Выхлопная система.

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

• Распределительный вал;
• Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками;
• Детали привода клапанов;
• Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

Система смазки

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

• Масляный картер (поддон);
• Насос подачи масла;
• Масляный фильтр с редукционным клапаном;
• Маслопроводы;
• Масляный щуп (индикатор уровня масла);
• Указатель давления в системе;
• Маслоналивная горловина.

Система охлаждения

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

• Рубашка охлаждения двигателя;
• Насос (помпа);
• Термостат;
• Радиатор;
• Вентилятор;
• Расширительный бачок.

Система подачи топлива

Система питания для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

• Топливный бак;
• Датчик уровня топлива;
• Фильтры очистки топлива — грубой и тонкой;
• Топливные трубопроводы;
• Впускной коллектор;
• Воздушные патрубки;
• Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом.

Выхлопная система

Система выхлопа предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

• Выпускной коллектор;
• Приемная труба глушителя;
• Резонатор;
• Глушитель;
• Выхлопная труба.

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

Как поменять масло в МКПП — фото и видео инструкция по замене трансмиссионного масла

Автомобиль с МКПП пользуется большой популярностью, особенно среди водителей со стажем и любителей агрессивной езды. Большая надежность коробки и простота ее обслуживания, дешевый ремонт, полный контроль над автомобилем – одни из преимуществ механической коробки.

Для обеспечения ее долговременной работы необходимо регулярно проверять уровень жидкости в МКПП и своевременно ее заменять, подбирая масло, соответствующее условиям работы.

Нужно ли менять масло в МКПП

МКПП – важный и сложный агрегат автомобиля, изредка нуждающийся в обслуживании для обеспечения нормального функционирования и долговременности работы без ремонта.

Причины, по которым необходимо менять масло в механической коробке:

• через достаточно большой промежуток времени образовывается стружка, а в МКПП фильтр не предусмотрен;
• со временем из-за температурных и механических воздействий трансмиссионная жидкость теряет свои полезные свойства (вспенивается, изменяется вязкость, снижается эффективность смазывания, присадки выпадают в осадок);
• стружка в масле и/или снижение полезных свойств приводят повышенному износу деталей и преждевременному ремонту.

Классификация трансмиссионных масел

Трансмиссионное масло – смазочная жидкость для коробок передач, созданная из нефтепродуктов или синтезированных химических веществ с добавлением специальных функциональных присадок (антизадирных, антикоррозийных и антиизносных), обеспечивающая защиту деталей от износа и перегрева.

Принцип действия трансмиссионной жидкости основывается на создании специальной пленки, которая защищает детали, покрывая их, и оберегает от воздействия вредоносных факторов сложных параметров эксплуатации.

Классификация масел по основе и вязкости:

• минеральное;
• полусинтетическое;
• синтетическое.

Для эксплуатирования автомобиля с МКПП летом или в климатических условиях с положительной температурой большую часть времени (отрицательные температуры или отсутствуют, или изредка опускаются чуть ниже нуля) можно использовать минеральное масло.

На зимнее время (при опускании столбика термометра ниже -10) или при значительных перепадах температуры (от очень низких до очень высоких) необходимо использовать трансмиссионное синтетическое или полусинтетическое масло.

Универсальным и недорогим вариантом является полусинтетическая жидкость.

Минералка

Минеральное масло (85W-90) – самый дешевый вариант трансмиссионной жидкости, созданной на основе переработанных нефтяных продуктов с добавлением присадок на основе серы.

Такое масло создает плотную и прочную пленку на деталях независимо от условий эксплуатации, в автомобилях со значительным пробегом как бы герметизирует разрушающиеся сальники и прокладки, защищая от вытекания.

Минеральная трансмиссионная жидкость обладает меньшей текучестью, большей плотностью и густеет при отрицательных температурах, что приводит к увеличенному расходу бензина и повышенному износу коробки до прогревания жидкости в МКПП.

Имеет склонность к окислению и требуется более частая замена из-за снижения рабочих характеристик.

В основном используется в автомобилях старше 10-15 лет. Является экологически чистой продукцией, что влияет на цену, делая ее привлекательной и доступной.

Полусинтетика

Полусинтетическое трансмиссионное масло (80W-90) создано на основе нефтепродуктов с добавлением присадок и является «золотой серединой» между дешевым минеральным и дорогим синтетическим, включающим идеальную комбинацию качества и цены.

Характеристики такого масла приближены к параметрам синтетики при более доступной цене.

Синтетика

Синтетические трансмиссионные жидкости (75W-80, 75W-90) получают путем синтеза химических веществ, они обладают большей текучестью и меньшей зависимостью от температурного диапазона окружающей среды, что делает их всесезонными.

Данный продукт имеет отличные защитные и моющие характеристики, усиленные дополнительными присадками.

Помимо дороговизны, к минусам этого типа масла относится вероятность протекания через сальники и прокладки в МКПП со значительным пробегом. Синтетическая жидкость меняется через больший пробег, чем полусинтетика, а уж тем более минералка.

Синтетика является наиболее приемлемый вариантом для умеренного климата, позволяющим эксплуатировать автомобиль с механической коробкой круглый год без риска повышенного износа или сезонной замены жидкости в коробке. Идеально подходит для новых автомобилей.

Периодичность замены масла в МКПП

Автомобильные производители и официальные СТО единогласно утверждают о необходимости более частой замены жидкостей в МКПП при тяжелых режимах эксплуатирования машины.

В России режимы работы автомобиля и КПП в основном относятся к тяжелым.

Тяжелые режимы работы:

• перевозка значительного веса (тяжелые грузы или большое число людей);
• некачественное, разбитое дорожное покрытие;
• буксировка транспортных средств;
• значительные температурные перепады в окружающей среде (слишком низкие или слишком высокие);
• движение в городском режиме (пробки, постоянные остановки);
• пробуксовывание колес при движении по грязи, глине, льду;
• агрессивная манера движения (быстрые старты, высокие обороты, резкие и быстрые смены передач).

Объем масла для МКПП небольшой, по сравнению с АКПП, и для замены в среднем нужно меньше 3,5 литров, поэтому для продления ресурса коробки не так уж трудно более часто заменять жидкости в МКПП.

Стоимость трансмиссионных жидкостей заметно ниже ремонта такого сложного агрегата, поэтому лучше предотвратить ремонт регулярным обновлением масла в МКПП.

Необходимо регулярно (каждые 10 тыс. км.) проверять уровень жидкости, периодически заглядывать под днище для контроля над появлением масляных пятен. При их появлении необходимо проверить на герметичность сальники МКПП, прокладку маслозаливной горловины.

Рекомендации по срокам замены жидкости в коробке, эксплуатирующейся в трудных условиях, в зависимости от ее типа:

• минералка, стоит заменить не позже чем через 35-40 тыс. км.
• полусинтетика, следует менять через каждые 45-50 тыс. км.
• синтетика, желательно заменить через 65-70 тыс.км.

При аккуратной, спокойно манере вождения в обычных условиях жидкость в коробке можно заменить на 20-30 тыс. км. позже, но не больше чем через 100 тыс. км. или 6 лет (смотря что наступит раньше).

Как поменять масло в механической коробке передач

Замена жидкости в МКПП — несложная процедура, вполне выполнимая самостоятельно.

Для самостоятельной замены трансмиссионной жидкости в МКПП потребуется подъемник или смотровая яма, на крайний случай эстакада.

У некоторых автомобилей с высоким клиренсом замену можно выполнить на ровной поверхности, просто забравшись под автомобиль.

Из инструментов и материалов понадобятся:

• емкость для слива отработанной жидкости;
• большой шприц;
• воронка;
• ключи гаечные или головки с трещоткой под диаметр сливной и маслозаливной пробки, болтов защиты двигателя или МКПП;
• уплотнительное кольцо для маслозаливной горловины (если у транспортного средства значительный пробег или эксплуатация проводилась в трудных условиях);
• трансмиссионная жидкость в объеме не меньшем, чем указано производителем.

Основные этапы замены рабочей жидкости в МКПП:

1) Необходимо проехать 10-20 километров для разогрева жидкости в коробке. После прогрева она станет более жидкой, легче и быстрее сольется.

2) Установить автомобиль на подъемник или смотровую яму, зафиксировать его ручным тормозом или противооткатными устройствами. Замену жидкости необходимо начинать не позднее чем через 10 минут после выключения двигателя для сохранения более жидкой текстуры масла.

3) Если будет мешать – снять защиту двигателя/коробки. Подставить под сливное отверстие емкость для отработанной жидкости. Открутить пробку маслозаливного отверстия или вытащить контрольный щуп (смотря что имеется) для облегчения слива. Проверить состояние прокладки и при необходимости заменить.

4) Открутить сливную пробку на картере коробки и слить масло в емкость. Жидкость должна быть прозрачной и без примесей, в противном случае необходима диагностика МКПП для выяснения причин (повышенный износ, перегрев и другое). После того, как жидкость перестанет капать со сливного отверстия необходимо закрутить пробку.

5) При наличии щупа через воронку заливается жидкость в маслозаливную горловину. Уровень масла должен контролироваться по щупу (находится между min или max, или посередине между другими надписями).

При других конструкциях МКПП большим шприцом Жанне заливается жидкость в горловину, контролируя, чтобы ее уровень был не выше нижней кромки. Заливание жидкости следует прекратить, когда она начнет капать.

6) Вставить щуп на место или закрутить маслозаливную крышку. Установить защиту на место. Завести автомобиль и проехать некоторое количество километров на разных передачах для заполнения механизмов и распределения жидкости по МКПП.

7) Проверить уровень рабочей жидкости в МКПП, при необходимости долить.

МКПП – надежный агрегат, несмотря на сложность устройства. Существенно продлить срок его эксплуатации возможно своевременной заменой подходящего под условия работы трансмиссионного масла с контролем над его цветом и наличием вкраплений.

Необходимо регулярно проверять уровень жидкости в МКПП, так как работа агрегата при недостаточном уровне трансмиссионного масла заметно сократит эксплуатационный период и приблизит ремонт коробки.

Какое масло заливать в механическую коробку передач?

Шестерни любого редуктора подвержены интенсивному износу, поэтому смазка МКПП позволяет повысить эксплуатационный ресурс и снизить расходы на обслуживание. Трансмиссионные масла классифицируются несколькими спецификациями, имеют не одинаковую маркировку и состав, поэтому пользователь должен иметь хотя бы минимальную информацию о смазке механической КПП.

Назначение смазки редукторов

Коробка переключения передач является самым крупногабаритным редуктором в трансмиссии авто. Благодаря ступенчатому изменению передаточного числа водитель получает возможность совместить два диапазона – частоту вращения колес в интервале 50 – 1500 мин -1 и обороты коленвала ДВС 800 – 8000 мин -1 . В зависимости от типа передачи, шестерни редуктора смазываются следующими способами:

• цилиндрические – масляная ванна с погружением тихоходных колес на треть диаметра, быстроходных на глубину h = 5m;
• конические – картерное смазывание с погружением нижнего зуба шестерни в масло целиком;
• планетарные – быстроходная ступень погружена в масляную ванну на всю глубину внутреннего зуба.

Сливное отверстие должно иметь диаметр больше 20 мм, а уклон дна картера быть в пределах 3 градусов. Заливная пробка обычно расположена на уровне зеркала масляной ванны, что позволяет обходиться без щупа.

Информация, какое масло заливать в механическую коробку передач, актуальна при ремонте сопряженных с КПП узлов и агрегатов (например, замена сцепления) при выработке ресурса самой смазки.

Редуктор традиционно относится к агрегатам с высокими эксплуатационными нагрузками. Кроме того, производители легковых авто используют различные конструкции зубчатых передач в не одинаковых моделях машин, поэтому периодичность замены масла в МКПП указана в мануале в обязательном порядке.

Пользователю следует учесть, что замена масла в МКПП имеет нюансы:

• при минимальном бюджете ТО (заливка минерального масла) увеличатся эксплуатационные затраты, так как снизится ресурс смазки;
• при покупке дорогостоящей синтетики, наоборот, повысятся начальные вложения, но срок службы такого масла выше, периодичность замены больше, чем в предыдущем случае;
• полусинтетика обладает рациональным соотношением качества и стоимости смазки.

Существуют зимние, всесезонные и летние масла, позволяющие подобрать смазку для неодинаковых эксплуатационных условий.

Таким образом, масло в МКПП решает несколько задач одновременно:

• смазка и снижение трения зубчатых передач;
• отвод тепла от пар трения;
• удаление металлических опилок с поверхностей изнашивающихся деталей редуктора;
• защита шестеренок и зубчатых колес от окисления и коррозии.

Стоимость 3 л трансмиссионной смазки значительно ниже, чем замена коробки МКПП или поломка зубчатой передачи во время движения.

Режимы работ МКПП

В силу эксплуатационных условий редуктор авто должен обеспечивать 1 – 2 низшие передачи, заднюю скорость и несколько высших передач. Большие передаточные значения (5/1 – 3,5/1) используются на низших передачах. При этом трансмиссия внедорожника достигает силового диапазона 9 единиц, у легковых машин ограничена значением 6 единиц. Тяговое усилие на низших передачах максимальное, но машина не может развить большую скорость.

Передаточные отношения средних передач находятся в диапазоне 2,5/1 – 1,5/1. Снижается шум двигателя на тех же скоростях. Эти передачи считаются «короткими», сильно утомляют водителя, так как требуют частого переключения в изменившихся условиях движения.

Высшие передачи достигают передаточное число, близкое к 1/1, то есть валы вращаются с одинаковыми угловыми скоростями. Это удобно на трассе при движении с постоянно высокой скоростью транспортного средства.

В классических КПП обычно используются 3 вала – первичный, промежуточный и вторичный. В блоках шестерен зубчатые колеса косозубые для снижения шума. Помимо шестеренок в коробке имеются синхронизаторы, кулачки и муфты включения.

Для КПП с синхронизаторами старой конструкции используется бюджетное масло для механической коробки передач с маркировкой GL-4. Для большинства современных авто производители указывают масло гипоидное GL-5.

Внимание: Попытка улучшить качество смазки в коробке отечественного ВАЗа с большим пробегом приведет к прямо противоположному эффекту – работа синхронизаторов нарушится, так как пленки от этих трансмиссионных смазок обладают разными свойствами.

Менять масло следует либо на СТО ,сотрудники которых подобных ошибок не допускают, либо придерживаться требований, прописанных в мауале по эксплуатации машины.

Трансмиссионная смазка считается расходным материалом, после определенного пробега ее компоненты начинают разрушаться, а внутри накапливается металлическая стружка и сторонние примеси, модифицирующие добавки разлагаются. Именно поэтому замена масла в механической коробке передач должна быть своевременной и технически грамотной.

Выбор смазки для механической КПП

По международной системе API, разработанное американским институтом нефти, масло для МКПП маркируется буквами GL. Из шести существующих классов в механических КПП используются только GL-3 и GL-4 модификации. Однако в коробках с гипоидными передачами эксплуатируется масло GL-5.

Обозначение	Состав	Назначение
GL-1	нет противозадирных присадок, только базовое масло	передачи без синхронизаторов
GL-2	противоизносные модификаторы	для КПП не подходят
GL-3	2,7% противоизносных присадок	для МПП со спирально-коническими зубчатыми колесами
GL-4	4% противозадирных модификаторов	для МКПП с синхронизаторами
GL-5	6,5 присадок, в том числе противозадирных	для коробок без синхронизаторов
GL-6	больше 7% серофосфоросодержащих добавок	только для гипоидных передач

В отечественном стандарте ГОСТ трансмиссионные масла обозначаются ТМ. В маркировке используются две цифры через дефис:

• первая – класс вязкости;
• вторая – группа для расшифровки эксплуатационных свойств из ниже представленной таблицы.

В механические коробки заливают ТМ-3 – ТМ-5 для температурных режимов в пределах 150 градусов.

Кроме того, трансмиссионная смазка имеет классификацию вязкости по SAE, разработанной американским обществом инженеров. В системе SAE существует семь классов:

• четыре зимних с маркировкой W;
• три летних без маркировки;
• несколько всесезонных с двойной маркировкой.

Например, трансмиссионное всесезонное масло для МКПП маркировки 75W90 имеет одновременно характеристики зимней трансмиссионной смазки 75W и летней 90.

Ведущими производителями КПП General Motors и Ford дополнительно разработаны собственные обозначения для трансмиссионных смазок АКПП. Компания ZF выпускает для легковых авто и внедорожников с МКПП смазку с маркировкой TE-ML 1 и TE-ML 2.

Несмотря на то, что смазка GL-5 имеет лучшие характеристики в сравнении с маслом GL-4, она не пригодна для механических КПП с синхронизаторами по ряду причин:

• серо-фосфорных присадок здесь больше – 6,5% вместо 4%;
• синхронизаторы изготовлены из медьсодержащих сплавов;
• в присутствии серы эти сплавы корродируют.

В переднеприводных машинах главная передача находится внутри коробки КПП, поэтому конструкторам пришлось выбирать между задирами шестерен главной передачи и коррозией синхронизаторов, поэтому в мануалах авто французских производителей в МКПП заливается масло GL-5, а остальные считают наилучшим вариантом, все GL-4.

Внимание: Синтетическое масло обычно имеет двойную спецификацию API, поэтому может применяется в редукторах трансмиссии без вышеуказанных проблем выбора.

Периодичность замены смазки

В отличие от двигателя коробка передач расположена в труднодоступном месте машины, поэтому ежедневный контроль уровня и цвета смазки невозможен – никто не будет снимать колесо перед каждой поездкой, поэтому информация, нужно ли менять масло, должна основываться на следующих факторах:

• для МКПП принят интервал 7 лет эксплуатации либо пробег 100000 км (зависит от того, что наступит раньше);
• для городского цикла рекомендуется снизить эти показатели на 30%;
• указанный регламент – 70000 км пробега или 6,5 лет эксплуатации – действителен только для синтетического масла с максимальным сроком службы;
• при использовании полусинтетики менять масло в МКПП следует почаще – через 50000 км пробега;
• минеральную смазку необходимо менять каждые 40000 км пробега авто.

Внимание: При покупке новой отечественной легковой машины информация, как заменить масло в коробке КПП, актуальна в этот же день. Так как с конвейера ВАЗ сходит с минеральным маслом, которое лучше поменять на полусинтетику сразу же.

Диагностика уровня смазки

Ввиду использования неодинаковых зубчатых передач (планетарные, цилиндрические, конические) уровень масла в МКПП получается разным.

Производители КПП облегчили пользователям задачу, как проверить уровень масла:

• в пробку заливного отверстия либо встраивается щуп, либо горловина находится на уровне масляного зеркала;
• сливная пробка оснащена магнитом, собирающим металлическую стружку;
• дно картера имеет уклон в сторону сливного отверстия, однако авто должно стоять горизонтально, а смазка льется через воронку.

Определившись, какое масло лить по вязкости и температурному режиму эксплуатации, можно поменять смазку в гараже самостоятельно. В эксплуатационном руководстве указано количество масла. Алгоритм, как проверить уровень смазки в коробке КПП, предельно простой:

• двигатель нужно прогреть, затем остудить в течение 3 часов после поездки;
• установить машину горизонтально;
• очистить корпус редуктора возле заливной пробки и открутить ее ключом.

Нормой считается уровень по нижней кромке заливного отверстия, во всех остальных случаях пользователь льет его внутрь до тех пор, пока смазка не начнет выливаться обратно.

Внимание: Не рекомендуется намеренная установка авто горловиной вверх, так как при избыточном количестве масла снизится качество смазки, поднимется давление в картере.

Замена масла в механической КПП

После пробега 30 – 70 тысяч километров, когда менять масло следует по рекомендациям производителя, необходимо купить смазку в нужном количестве и запастись емкостью для слива отработки. Основными нюансами являются:

• менять масло в механической коробке передач следует на разогретом двигателе, чтобы увеличить скорость вытекания ГСМ из сливной горловины;
• самое лучшее масло, разбавленное некоторым количеством оставшейся внутри картера смазки, прослужит значительно меньше, поскольку потеряет заявленные характеристики;
• для доступа к сливному отверстию обычно демонтируется переднее колесо со стороны водителя, машина вывешивается на домкрате;
• примерно зная, сколько лили масла производители, можно избежать перелива.

При замене отработанной рабочей среды хорошим маслом улучшится переключение передач, исчезнет посторонний шум.

Когда нужен долив масла?

В инструкции по эксплуатации авто указано, как часто менять масло в зависимости от его состава. Однако при ремонте некоторых узлов и агрегатов, относящихся к трансмиссии машины, приходится снимать коробку передач. В мануалах большинства производителей указан слив масла при демонтаже КПП, поэтому после обратной заливки смазки после установки коробки на место может потребоваться долив некоторого количества трансмиссионной смазки.

Изменяется срок замены масла в зависимости от факторов:

• стиль вождения – при неправильном включении передач увеличивается механический износ шестерен и количество стружки в картере, соответственно;
• цикл вождения – городской режим считается самым нагруженным для всех узлов трансмиссии.

Зная, как проверить масло на цвет, следует делать это периодически, не дожидаясь сроков замены по регламенту ТО. Например, масло с одинаковой маркировкой, но от разных производителей, будет иметь неодинаковый эксплуатационный ресурс.

Таким образом, в коробки МКПП заливается только трансмиссионное масло. Данное руководство поможет подобрать вязкость для переднеприводного авто и отечественной «классики» в зависимости от температурного диапазона региона эксплуатации.

Какое масло заливается в МКПП

Как и многие другие нагруженные агрегаты и узлы в устройстве автомобиля, коробка передач также нуждается в смазке. При этом для КПП (в зависимости от типа коробки) используются особые группы трансмиссионных масел.

Что касается механической коробки, даже с учетом надежности и просты по сравнению с аналогами (автомат, вариатор, коробка робот), МКПП нуждается в правильном подборе масла.

Особенности подбора трансмиссионного масла для «механики»

Итак, вопрос подбора масла для механической коробки передач на практике является не таким простым, как может показаться на первый взгляд. Прежде всего, трансмиссия подвержена серьезным нагрузкам в процессе эксплуатации ТС.

Важно понимать, что масло в коробке передач смазывает элементы КПП, защищая детали от механического износа. Еще одной функцией является удаление продуктов износа и загрязнений, защита от коррозии, обеспечение мягкости и плавности работы агрегата и т.д.

При этом подача масла к подшипникам, шестерням и другим элементам на механических КПП обычно не принудительная. Это значит, что одни детали просто погружены в масляную ванну, к другим смазка поступает в результате разбрызгивания. Исключением является техника, где предполагаются крайне высокие нагрузки на трансмиссию. В таких коробках масло подается в коробку передач принудительно под давлением.

В любом случае, с учетом нагрузок и условий работы, трансмиссионное масло должно иметь определенные свойства и характеристики. Простыми словами, масло для коробки передач представляет собой масляную основу и пакет специальных присадок для увеличения срока службы смазки, сохранения необходимых свойств и т.д.

Виды и типы трансмиссионных масел

Сразу отметим, как и в случае с ДВС, масла для МКПП бывают:

• минеральными;
• полусинтетическими;
• синтетическими;

Это значит, что в «механику», в отличие от автоматических КПП, в ряде случаев можно заливать не только дорогое синтетическое, но и более доступное по цене минеральное масло. Однако нужно учитывать, что каждый вид трансмиссионного масла для механической коробки передач имеет как свои плюсы, так и минусы. Давайте остановимся на этом более подробно.

• Минеральное масло в коробку передач является наиболее доступным по цене. При этом качество таких масел зачастую остается на низком уровне, хотя производители активно добавляют в их состав большое количество химических присадок.

• Синтетическое трансмиссионное масло для механических коробок обладает высокой текучестью даже при низких температурах. Это значит, что такая смазка универсальная, подходит как для летнего, так и для зимнего периода. Зимой коробка с залитой синтетикой будет работать «мягче», передачи легко включаются.

• Полусинтетическое трансмиссионное масло для МКПП является продуктом, который отличается усредненными показателями. Если просто, полусинтетика лучше минерального масла, однако уступает по сроку службы и ряду свойств синтетическим маслам.

При этом многие автолюбители останавливают свой выбор именно на данном типе смазочных материалов, так как они представляют собой оптимальное соотношение по качеству и цене.

Рекомендуемое масло в коробку: механическая КПП

Трансмиссионное масло, как и моторное, делится по классам вязкости SAE на три основные группы: летние, зимние и всесезонные. Если просто, смазочные жидкости отличаются по температурным показателям, при которых их можно использовать.

Первая цифра указывает на самые низкие температуры, при которых масло не потеряет своих свойств, тогда как вторая аналогичным образом указывает на самые высокие температуры. Например, индекс вязкости 85W-90 говорит о том, что масло будет оставаться в должной мере текучим до -12 градусов, а максимально высоким порогом является отметка в + 45 градусов.

Следующим параметром, на который нужно обратить внимание, является маркировка API. В случае с трансмиссионными маслами, как правило, встречается обозначение GL (например, GL-3, GL-4).

В случае с современными автомобилями зачастую используются продукты GL-4 и GL-5. Такие масла хорошо подходят для средних и повышенных нагрузок. Крайне редко может использоваться тип GL-6, который рассчитан на предельные нагрузки и высокий крутящий момент.

Чтобы ответить на вопрос, какое масло заливается в коробку передач, прежде всего, нужно изучить мануал. В инструкции по эксплуатации производитель отдельно указывает, какое масло можно использовать.

Также некоторые специалисты указывают, что GL-4 лучше лить в авто с передним приводом, тогда как GL-5 заливают в заднеприводные автомобили. Еще отметим, что в некоторые коробки передач не рекомендуется заливать смазку GL-5.

Казалось бы, это улучшенная версия GL-4, но после использования подобных масел были отмечены случаи возникновения проблем с синхронизаторами МКПП на некоторых моделях, причем как корейского, японского и американского, так и европейского производства.

Советы и рекомендации

Как видно, при выборе трансмиссионного масла важно не допустить ошибок в том случае, если планируется замена масла в механической коробке передач. Первым делом, следует изучить мануал, опираясь на те рекомендации, которые указывает сам производитель ТС.

Выбирать смазочную жидкость рекомендуется с учетом масляной основы и вязкости. Также нужно делать поправку на то, при каких температурах будет использоваться автомобиль, какие нагрузки испытывает трансмиссия и т.д.

Что касается вопроса, как часто нужно менять масло в МКПП, а также что учитывать при его замене, в среднем, рекомендуется менять смазку в механической КПП каждые 60 тыс. км. Еще следует помнить, что при замене масла в механической коробке передач полностью слить отработку не удается. Это значит, что происходит смешивание старого и нового масла, то есть нужно обращать внимание на совместимость продуктов.

Например, настоятельно не рекомендуется смешивание минеральной основы с синтетической, возможны негативные последствия после смешивания «минералки» и полусинтетики и т.д. Если владелец переходит с одного типа масла на другой, следует акцентировать на этом внимание при подборе смазочного материала для КПП.

Передачи включаются туго или не включаются скорости на механической коробке передач: основные причины неисправности и возможные неполадки.

Как заменить трансмиссионное масло в коробке передач: замена масла в МКПП и АКПП. Когда менять масло в коробке на автомате и механике. Полезные советы.

Почему начинает капать или течет моторное масло на стыке двигателя и КПП. Как точно определить причину утечки смазки, способы диагностики и ремонта.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Проверка уровня масла в автоматической коробке передач: как проверить уровень ATF. На что еще обратить внимание: цвет, запах, загрязненность АТФ и т.д.

Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля. Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы.