Automobiliai yra neatsiejama mūsų kasdienio gyvenimo dalis, todėl sunku įsivaizduoti gyvenimą be jų. Tačiau ar kada nors susimąstėte, kas slypi po jūsų automobilio variklio dangčiu? Automobilių varikliai yra sudėtingi mechanizmai, kurie degalus paverčia mechanine energija, kurios jėga yra varoma transporto priemonė. Supratimas apie automobilių variklių anatomiją ir tipus gali padėti priimti pagrįstus sprendimus perkant ir prižiūrint automobilį.
Variklių istorija ir evoliucija
Apie nedidelį jėgos šaltinį, kuris priverstų judėti sausumos ir vandens susisiekimo priemones, XVII amžiuje svajojo olandų fizikas Christiaanas Huygensas (1629-1695). 1673 m. jis išrado paraku varomą darbinę mašiną, bet ji buvo taip sunkiai valdoma, kad netrukus mokslininkas ją pamiršo ir susidomėjo kitomis sritimis.
Dyzelinių variklių pradžia ir atsiradimas siekia 1887 metus, kai išradėjas Rudolfas Dyzelis sukūrė pirmąjį dyzelinį variklį. Tų metų dyzelinio variklio naudingumo koeficientas buvo 26 %, tokie duomenys tuometiniams varikliams buvo ypač geri. Nuo 1927 metų pradėta gaminti dyzelinių variklių maitinimo sistemos, laikui bėgant tobulėjo įpurškimo sistemos, tapo mažiau triukšmingos, mažesnė degalų emisija, elektroninė dalis pradėjo reguliuoti paduodamą degalų kiekį kiekvienam cilindrui, padidėjo variklio galia.
Pastaraisiais metais dėl susirūpinimo klimato kaita ir tradicinių benzininių ir dyzelinių variklių poveikiu aplinkai vis dažniau pasirenkami elektriniai ir hibridiniai varikliai. Paryžiaus merė sekmadienį išdėstė planą apriboti automobilių eismą istoriniame miesto centre ir sakė norinti iki 2020 metų uždrausti dyzelinu varomas mašinas. Dyzeliniais varikliais varomi automobiliai pernelyg teršia aplinką, todėl netrukus jie arba turės keistis, arba taps istorija. Tokį signalą iš Europos Komisijos (EK) gavo automobilių pramonės milžinai. Nuo 2017 metų rugsėjo visi čia parduodami nauji automobiliai su dyzeliniais varikliais turės išlaikyti naują užterštumo testą. Iki šiol šių automobilių užterštumas buvo tikrinamas laboratorijose, tačiau po dvejų metų jis bus vykdomas realiomis sąlygomis.
Pagrindiniai automobilių variklių tipai
Yra keli automobilių variklių tipai, ir kiekvienas iš jų pasižymi unikaliomis savybėmis ir privalumais.
Benzininis variklis
Benzininiai varikliai yra labiausiai paplitęs automobilių variklių tipas. Juose kaip degalai naudojamas benzinas, o degimo proceso metu sukuriama energija, kuria varomas automobilis.
Dyzelinis variklis
Dyzeliniai varikliai yra panašūs į benzininius, tačiau vietoj jų naudojami dyzeliniai degalai. Dažniausiai dyzelinių variklių degalų sistemą sudaro trys pagrindinės dalys: purkštukas, įpurškimo siurblys, o kai kuriais atvejais, variklio valdymo blokas (ECU). Dabar viena iš populiariausių dyzelinio variklio maitinimo sistemų yra „Common Rail“. Šios sistemos suteikia konstruktoriams daug laisvės parenkant įpurškimo slėgį ir formuojant įpurškimo procesą.
V10 TDI - galingiausias dyzelinis variklis iš visų, kurie kada nors buvo montuojami serijiniuose lengvuosiuose automobiliuose. 10 cilindrų, 230 kW galia ir 750 Nm sukimo momentas - automobilis pagreitėja nuo 0 iki 100 km/h per 7,8 sek. ir pasiekia 225 km/h didžiausią greitį.
Hibridinis variklis
Hibridiniuose varikliuose benzininis variklis derinamas su elektriniu varikliu, taip padidinant degalų naudojimo efektyvumą ir sumažinant išmetamųjų teršalų kiekį.
Elektrinis variklis
Elektriniai varikliai varomi elektra ir akumuliatoriais. Jie neišmeta jokių teršalų ir yra itin tylūs bei efektyvūs.
Rotacinis variklis
Rotaciniai varikliai unikalūs tuo, kad juose vietoj stūmoklių naudojamas besisukantis trikampio formos rotorius. Wankelio variklis yra rotacinio variklio tipas, kuriame naudojamas trikampio formos rotorius su ovalo formos korpusu. Wankelio varikliai yra kompaktiški, lengvi ir pasižymi dideliu galios ir svorio santykiu. Mazda buvo pionierius automobiliu su rotoriniais varikliais gamyboje. Modelis RX-7, kuris pardavime pasirodė 1978 metais, buvo turbūt sėkmingiausias automobilis su rotoriniu varikliu. Rotoriniai varikliai plačiai buvo taikomi sunkvežimiuose, autobusuose pradedant nuo 1967 Cosmo Sport. Paskutinė RX-7 Jungtinėse Amerikos Valstijose buvo parduota 1995 metais. Automobiliai su rotoriniais varikliais, kaip planuota, rinkoje vėl pasirodė 2003 metais. Naujosios Zelandijos bendrovės „Duke Engines“ inžinieriai sukūrė ne tik labai įspūdingai veikiantį, bet ir galbūt efektyviausią bei lengviausią vidaus degimo agregatą - 5 cilindrų ašinį variklį (angl. - axial engine).
Variklis su turbokompresoriumi
Varikliuose su turbokompresoriumi naudojamas turbokompresorius, kuris padidina į variklį patenkančio oro kiekį, todėl padidėja galia. „Volkswagen“ pristatė savo du naujausius variklius, tarp kurių turbinomis aprūpinti benzininiai varikliai ir naujausios kartos dyzeliniai TDI motorai. Automobilio turbokompresorius, arba turbina, - svarbi detalė. Todėl nereikia stebėtis, kad jai sugedus tenka pakloti nemažą sumą. „Volvo“ pristato naują unikalų ekonomiškumo ir efektyvumo derinį - „Drive-E“ variklio koncepciją - keturių cilindrų benzininį variklį, kuris turės net tris turbinas ir išvystys daugiau kaip 450 arklio galių. Vokietijos automobilių gamintojas BMW pristatė 2 naujos kartos dyzelinius variklius, kurie bus galingesni, leis automobiliui įsibėgėti greičiau, tačiau suvartos mažiau degalų ir sumažins CO2 emisijas. Į „BMW 520d“ montuojamo variklio galia išaugo iki 140kW/190AG, tačiau apetitas kurui sumažėjo iki 4,1l/100km. O naujasis „BMW 518d“ su 110kW/150AG išvystančiu agregatu 100 kilometrų nuvažiuos su vos 4,2 l dyzelino, rašoma kompanijos pranešime spaudai.
Yra daugybė būdų padidinti variklio galią, vieni darbai sudėtingesni už kitus ir atitinkamai duoda skirtingus rezultatus. Norint padidinti variklio galią gali tekti išleisti nemažai pinigų. Turbinos montavimas arba keitimas į didesnę tikrai nėra prieinamas kiekvienam. Turint atmosferinį benzininį variklį turintį automobilį yra kaip bausmė, nes toks automobilis tiesiog “nevažiuoja” ir norint benzininį automobilį patobulinti kainuoja kelis kartus brangiau negu turbo dyzelinį. Taigi, norint greitai ir ne brangiai padidinti variklio galią, pirmiausia reikia turėti turbininį variklį, benzininiui šis procesas bus brangesnis, o dyzelininiui - šimtas eurų. Gamykliniuose automobilių mikroschemose yra pakankamai daug užslėpto galios potencialo, ir “chiptuningas” būtent jį ir atskleidžia.
Variklių sandara ir parametrai
Stūmokliai yra cilindriniai komponentai, kurie cilindruose juda aukštyn ir žemyn. Degimo taktas kartojasi alkūniniam velenui pasisukus 240°. Alkūninio veleno konfigūracija parodyta paveikslėlyje. Cilindrų uždegimo tvarka yra 1-3-2. Atrodytų, nėra skirtumo į kurią pusę suksis alūninis velenas - visų trijų stūmoklių ir švaistiklių svorio centras lieka toje pačioje vietoje, reiškia vibracijos turėtų nepasireikšti. Matematinė analizė taip pat parodo, kad neturi pasireikšti nei vertikali, nei skersinė vibracija. Bet kodėl tada trijų cilindrų varikliui reikalingas balansinis velenas? Esmė yra ta, kad atliekant skaičiavimus, variklis laikomas vienu tašku - tokiu atveju visos inercinės jėgos viena kitą kompensuoja. Realus variklis yra tūrinis įrenginys, jame inercinės jėgos veikia skirtinguose taškuose. Todėl ne visos vibracijos kompensuojamos. Jos išlieka abiejuose variklio galuose.
Aušinimo sistema reikalinga šilumai nuvesti nuo labiausiai įkaitusių variklio detalių ir optimaliai jų temperatūrai palaikyti. Jei variklis nebūtų aušinamas, labai įkaistų alkūninio ir dujų skirstymo mechanizmų detalės, jos būtų blogiau tepamos. Be to, varikliui perkaitus, cilindrai blogiau prisipildytų oro ar mišinio, Oto varikliuose darbo mišinys ne laiku savaime užsidegtų. Toks degimas dažnai vyksta labai greitai ir yra lydimas didelių smūgių (sakoma, kad variklis detonuoja). Taip pat nepageidautina variklį peraušinti, nes ant cilindrų sienelių imtų kondensuotis degalai, darbo mišinys būtų blogiau paruošiamas, nutrūktų degimas. Dėl to sumažėtų variklio galia ir padidėtų degalų sąnaudos. Apie trečdalis į variklį su degalais tiekiamos energijos prarandama per variklio aušinimo sistemą Šie šilumos nuostoliai neišvengiami. Jie gali būti didesni, jei variklis per daug aušinamas. Norėdamos padidinti ekonomiškumą, kai kurios firmos mėgina gaminti vadinamuosius keraminius variklius, kuriuose degimo kamera, stūmoklio dugnas, cilindrų sienelės ir galvučių vidiniai paviršiai padengti šilumai mažai laidžiomis medžiagomis. Tokių variklių darbo procesas artimas adiabatiniam, nes į aplinką atiduodamos šilumos nuostoliai yra minimalūs. Plačiau keraminiai varikliai nenaudojami dėl sudėtingos ir brangios gamybos bei trumpo amžiškumo. Varikliai dažniausiai aušinami skysčiu arba oru.
Variklių parametrai:
- Arklio jėga: Galia, matuojama arklio jėgomis (AG) arba kilovatais (kW).
- Sukimo momentas: Jėga, kuri verčia variklį suktis, matuojama Niutonmetrais (Nm).
Variklių konfigūracijos
Automobilių varikliai skirstomi pagal cilindrų išdėstymą:
- Vienaeiliai vidaus degimo stūmokliniai varikliai:
- Dviejų cilindrų linijinis variklis
- Trijų cilindrų linijinis variklis
- Penkių cilindrų linijinis variklis
- Šešių cilindrų linijinis variklis
- V formos vidaus degimo stūmokliniai varikliai:
- 4 cilindrų V formos
- 6 cilindrų V formos
- 8 cilindrų V formos
- 10 cilindrų V formos
- 12 cilindrų V formos
- W formos vidaus degimo stūmokliniai varikliai:
- 8 cilindrų W formos
- 12 cilindrų W formos
Opozicinis variklis yra dar viena cilindrų išdėstymo konfigūracija.
Nepriklausomai nuo to, kokio tipo variklį turite, norint, kad jis veiktų sklandžiai ir būtų išvengta brangiai kainuojančio variklio remonto, būtina reguliari techninė priežiūra. Toptis.lt teikia automobilio paruošimo techninei apžiūrai paslaugą, kad šis varginantis reikalas būtų mažiau apkartęs kiekvienam.
tags: #anglu #referatas #apie #automobiliu #variklius