Тазгодишното изложение в Мюнхен, което отвори врати в началото на седмицата и от което екипът ни ви разказа всичко най-интересно от мястото на събититето, затвърди вече очерталата се тенденция в автомобилната индустрия - краят на двигателите с вътрешно горене. Тези агрегати обаче винаги ще предизвикават носталгия у мнозина и точно поради тази причина препубликуваме части от един наш материал от преди повече от десет години, който днес е актуален повече от тогава.
С развитието на технологиите в последните години песента на добрия стар двигател с вътрешно горене изглежда изпята. Усъвършенстването на акумулаторните батерии и все по-високите цени на намаляващия нефт също допринасят са написването на некролога му. Буталните мотори обаче няма да се предадат толкова лесно напук на всички прогнози. Най-малко защото далеч не навсякъде по света автомобилистите са толкова богати, че да могат да си позволят новото. Много от тях пък откровено презират екологичните, но и скучновати електрически возила. При тях просто липсва експлозията - в пряк и преносен смисъл - която заразява любителите на високите скорости още в края на 19 век.
В онези бурни години конструкторската мисъл не знае граници. Двигатели с работен обем 10 литра могат да са както редови осмаци, така и едноцилиндрови мастодонти. Никой не се впечатлява от шестаци с кубатура от 23 литра или седемцилиндрови звездообразни мотори от самолет. Само че с времето мощността и оборотите започват да растат главоломно, а борбата за снижаване на себестойността на агрегатите се ожесточава. Простичкият автомобилен двигател с едно бутало отдавна е в историята. Днес средният работен обем на цилиндъра е между 300 и 600 куб.см. Литровата мощност варира от 35 к.с./л за най-допотопните дизелови мотори с атмосферно пълнене до 100-ина коня на литър за форсираните бензинови агрегати без нагнетател. За едросериен двигател тази цифра се смята за оптимална граница, чието надхвърляне просто не е изгодно.
В огромна част от съвременните двигатели за 100 к.с. обикновено са достатъчти четири цилиндъра, за 200 - четири, пет или шест, за 300 - осем и т.н. Как обаче да бъдат разположени техните бутала? Разнообразието от конфигурации за многоцилиндрови мотори е пребогато.
Конструкторите обикновено се вълнуват най-вече от въпроса за компактността на избраната схема. Опростяването на конструкцията означава по-евтино производство и по-лесна поддръжка. Най-добро съотношение между експлоатационни показатели и цена по съвременните стандарти дава четирицилиндровият редови мотор (R4), което обяснява широката му разпространеност в най-масовия клас автомобили с кубатура от 1.0 до 2.4 литра. Двуцилиндровите мотори са много по-евтини и прости, но се срещат все по-рядко, макар че в последните години се наблюдава засилване на интереса към тях. Заслуга за това имат съвременните системи за смесообразуване и турботехнологиите - например при FIAT 500.
Петцилиндровият мотор
Той започва да се монтира на серийни автомобили относително късно. Първи го внедряват инженерите на Mercedes-Benz. Те монтират дизелов петак на W123 300D през 1974-та. Две години по-късно Audi започва производството на петцилиндров бензинов двигател с обем 2.0 литра.. В края на 80-те агрегати с такава конфигурация разработват Volvo и FIAT.
Редовият шестак
Дълги години редовият шестак е изключително популярен в Европа, но днес се смята за отмиращ вид. Осемцилиндровият му батко пък изчезва още през 30-те години на миналия век. Причината за това е съвсем проста. С увеличаването на броя на буталата нараства и дължината на агрегата, а това изобщо не се нрави на конструкторите. Да се монтира такъв мотор напречно на каросерията е доста сложно. Моделите са такава компоновка са единици. Сред малкото примери са британският Ausint Maxi 2200 от средата на 60-те (инженерите са принудени да "скрият" скоростната кутия под мотора) и Volvo S80 с неговата свръхкомпактна трансмисия.
V-образните агрегати
Най-логичното решение на проблема с дължината на двигателя дава "разрязването" му на две и свързването на получените половини с общ колянов вал. Резултатът са V-образните агрегати. Най-често двата им блока са разположени под ъгъл 60 или 90 градуса. Когато буталата работят под ъгъл 180 градуса, двигателят се нарича опозитен (или боксер - с обозначение B2, B4, B6 и т.н.).
Независимо от ъгъла между двата блока, такива агрегати са по-сложни като конструкция. Задължително имат по две цилиндрови глави със съответните колектори, гарнитури, повече разпределителни валове и системи за задвижването им. Боксерите пък затрудняват инженерите и с широчината си. Това обяснява защо има толкова малко производители на опозитни мотори.
Конструкторите прибягват и до други хватки, за да намалят габаритите на V-образните двигатели. Едно от най-простите на пръв поглед решения е намаляването на ъгъла между блоковете. Подобни агрегати обаче са малко. През 70-те Lancia разработва V-образен 4-цилиндров мотор за Fulvia с ъгъл между цилиндрите от 23 градуса. При него обаче изпъква един от основните проблеми на такава конфигурация - вибрациите. Те са заложени в самата същност на двигателя с вътрешно горене. Той е така устроен, че не може да работии без сътресения. Вибрациите обаче могат да се гасят, при това не само за подобряване на комфорта. Силните неуравновесени колебания са фатални за много детайли от самия двигател.
Вибрациите се дължат на това, че гориво-въздушната смес не се запалва едновременно във всички цилиндри - особено при някои конфигурации на мотора. Конструкторите се стараят да избягват най-"нервните" от тях, а когато това е невъзможно, прибягват до помощта на по-масивни маховици. При движението на буталата нагоре-надолу в цилиндъра възникват инерционни сили, сходни с тези, които карат пътниците да се накланят напред при рязко спиране или да потъват в седалката при ускорение. Отгоре на всичко мотовилките на буталата съвсем не се местят в едно направление, а описват сложна траектория. Възвратно-постъпателното движение от горна до долна мътрва точка не може да се опише с проста синусоида.
Ето защо количеството и посоката на инерционните сили понякога се удвоява, утроява и дори учетворява в зависимост от честота на въртене на коляновия вал. Инерционните сили от т.нар. висш порядък по правило се пренебрегват. В сравнение с основната (която се категоризира като сила от първи порядък) те са прекалено слаби. Изключение правят инерционните сили от втори порядък, с които инженерите са принудени са се съобразяват. Проблемите обаче не свършват дотук. Когато две инерционни сили се прилагат на определено разстояние, възникват т.нар. моменти - например когато буталата в два съседни цилиндъра работят в противофаза, сиреч едно срещу друго.
Какво може да се направи, за да бъдат уравновесени силите и моментите? На първо място трябва да се избере конфигурация на двигателя, при която цилиндрите и колената на коляновия вал са разположени така, че силите и моментите да се гасят взаимно, като винаги действат в противоположни посоки. Ако компоновката на автомобила не позволява монтажа на такъв тип мотор, инженерите прибягват до различно разположение на шийките на коляновия вал и използването на противотежести, които да тушират възникващите инерционни сили и моменти. Понякога противотежестите се намират на самия колянов вал, а в други случаи се проектират допълнителни валове, наречени балансиращи. Те се въртят в противоположна посока на коляновия и гасят успешно вибрациите, но усложняват и оскъпяват двигателя. В таблицата най-долу са приведени примерни степени на уравновесеност според конфигурацията на мотора. Червените квадратчета показват при кои типове агрегати възникват сили и моменти, които остават неуравновесени (свободни) и се предават на каросерията на колата през опорните тампони на двигателя.
Достатъчен е един поглед, за да се установи, че сред най-разпространените конфигурации в съвременното автомобилостроене има само два напълно уравновесени типа мотори - шестаците с редово и опозитно разположение на цилиндрите. Лесно може да се разбере защо в BMW и Porsche толкова държат този тип агрегати, както всъщност и защо останалите производители са се отказали от тях.
Всяка от използваните днес схеми си има предимства и недостатъци. Най-простите с по два цилиндъра се използват с успех в бюджетното автомобилостроене. За достатъчно практична към днешна дата се смята само разновидността на тази конфигурация, при която двете шийки се намират от една и съща страна на коляновия вал. Веднага се вижда, че по степен на увавновесеност този вид мотори са сравними с едноцилиндровите, понеже двете бутала се движат нагоре-надолу в едновременно (синфазно). За да се уравновесят свободните сили от първи порядък, обикновено се монтират два вала с противотежести (напр. при Лада Ока). За гасенето на инерционните сили от втори порядък обаче би се наложил монтажът на още два балансиращи вала, което би било абсолютно неоправдано за двуцилиндров двигател, предназначен за евтини микролитражки.
В миналото инженерите подхождат още по-драстично и изобщо не предвиждат уравновесяващи валове. Двуцилиндровият FIAT 500 от 1957 г., например, няма никакви приспособления за гасене на вибрациите, но пък за сметка на това моторът му е пределно прост и евтин. Тези качества изкушават производителите дори днес. Същата схема се използва и за мотора на най-достъпния автомобил в света Tata Nano.
Двуцилиндровите двигатели
Техните бутала работят в противофаза, днес се срещат само при мотоциклетите. Те са по-добре уравновесени, но равномерната последователност на запалването в цилиндрите може да се постигне само с двутактов цикъл на работа. Подобни мотори се монтират на довоенните модели на DKW и прекия им наследник Trabant. С цел постигане на по-ниска цена и простота на обслужването при тях не са предвидени никакви балансиращи валове и подобни глезотии. На вибрациите просто не се обръща внимание.
Историята помни и наистина екзотични конфигурации. Съветският експериментален автомобил НАМИ-1 е оборудван с V-образен двуцилиндров двигател, какъвто днес се среща само при Harley-Davidson и хромираните му японски последователи. Подобен тип агрегати могат да бъдат уравновесени практически напълно с помощта на противотежести на коляновия вал, но не и да се постигне равномерна последователност на запалването в цилиндрите - за радост на всички истински рокери...
Трицилиндровите двигатели
Те са по-зле уравновесени от "четворките", в което няма нищо чудно. Инженерите на компаниите, които започват да ги произвеждат - например Subaru и Daihatsu, използват балансиращи валове за гасене на вибрациите. Някои конструктори обаче не си правят този труд. През 1996-а трицилиндровата модификация на Opel Corsa от второто поколение на модела понесе маса критики от немските журналисти заради неравномерната работа на мотора.
Сега обаче, заради напъните на автопроизводителите да запазят двигателите с вътрешно горене и от друга страна заради все по ожесточаващите се екологични норми именно тези агрегати са последните, които се опитват да спасят двегателят с вътрешно горене. Те, в съвременния си вид са снабдени с турбокомпресори и от тях са извадени доста конски сили, като наред с това са икономични, но по всичко изглежда, че именно те ще се превърнат в последните мохикани, а след време с носталгия ще разказваме на децата си приказки за "истинските автомобили", които ще започват така: "Имало едно време бутала..."
Напиши коментар:
КОМЕНТАРИ КЪМ СТАТИЯТА
1 БАЙ Х@Й ‼️
12:05 12.09.2021
2 БАЙ Х@Й ‼️
Коментиран от #8, #18
12:09 12.09.2021
3 Доротея
Коментиран от #25
12:09 12.09.2021
4 Този коментар е премахнат от модератор.
5 DIESEL SMOKE
12:12 12.09.2021
6 Любопитен
Коментиран от #11, #14, #19, #20
12:24 12.09.2021
7 Този коментар е премахнат от модератор.
8 пешо
До коментар #2 от "БАЙ Х@Й ‼️":
и друг път съм го писал - ако в русия стане грешка и дойдат на власт либ.ера.сти, за нула време ще се окаже, че това, което се хортува сега за екологията е грешна информация, че правенето на батерии е много вредно и пр.но до тогава, докато сиренето (нефтът) е с пари, ще вием отстрани и ще го даваме еко.
12:37 12.09.2021
9 Този коментар е премахнат от модератор.
10 бах Киро
Коментиран от #12
12:40 12.09.2021
11 Механик
До коментар #6 от "Любопитен":
Дано не се шегуваш! Но въпреки всичко ще опитам да обясня достъпно.Сегментите (буталните пръстени), служат за уплътнение на горивното пространство. Ако бъдат махнати, няма да може да се осъществи същата степен на сгъстяване, от където ще падне мощността рязко, а разходът ще се увеличи. И това се отнася само до случаите в които буталата се направят с диаметър почти равен на този на цилиндрите. Защото в противен случай "компресията" ще падне до положение при което няма да може да запуснета ДВГ-то.
От това "уплътняване" на буталата обаче, ще се стигне и до много голямо триене, което ще доведе до още по-голям спад в мощността, рязко понижаване на КПД, прегряване на уталта в слествие на триенето и невъзможността да се смазват правилно, а от там до задиране на буталта и физическа смърт на ДВГ-то.
Сегментите са много нужни и полезни "вещества".
Дано съм се изказал разбираемо!
Желая хубав ден на всички.
Коментиран от #13, #15, #22, #30
12:42 12.09.2021
12 Механик
До коментар #10 от "бах Киро":
Отличен коментар! Адмирации!12:44 12.09.2021
13 Любопитен
До коментар #11 от "Механик":
Тогава защо всички мюслита им режат сегментите като са на 5 години, а после се хвалят че имали голяма компресия?Коментиран от #17
12:44 12.09.2021
14 БАЙ Х@Й ‼️
До коментар #6 от "Любопитен":
Никой въпрос не е тъп ‼️ В случая най-просто казано ДА! При това голяма част от компресията би отивала под буталото, а и част от маслото би оставало в цилиндъра ! Но мисля , че колегата механик би ти отговорил по-подробно и изчерпателно , ако искаш ‼️12:45 12.09.2021
15 БАЙ Х@Й ‼️
До коментар #11 от "Механик":
И си бърз 👍👍👍12:47 12.09.2021
16 Пепи
12:51 12.09.2021
17 Механик
До коментар #13 от "Любопитен":
Компресията я получават отзад. Ама не е много голяма, щото и "дзадното" буталце и то без сегменти. Но те го практикуват това с презумпцията "по-добре малка компресия, отколкото изобщо без такава."Коментиран от #21
12:55 12.09.2021
18 Да попитам
До коментар #2 от "БАЙ Х@Й ‼️":
А на теб ясно ли ти е че петеолно газовите находища намаляват със скоростта на светлината.Скоро цените ня петролните продукти ще станат непоносими и не ще можеш да си зареждаш кошника?!Коментиран от #23
12:56 12.09.2021
19 един от стадото
До коментар #6 от "Любопитен":
извинен си. Не знам що е този интерес към бутала без компресионни пръстени/сегменти. Мисля, че отговора се крие и в моя въпрос12:57 12.09.2021
20 i-рян
До коментар #6 от "Любопитен":
"гараж 54" в ютюб дава отговори на подобни въпроси13:00 12.09.2021
21 Любопитен
До коментар #17 от "Механик":
😂😂😂😂😂😂😂👍👍👍👍👍👍👍😆😆😆😆😆😆13:00 12.09.2021
22 един от стадото
До коментар #11 от "Механик":
и ти извинявай. По принцип чета всички коментари и после давам отговор, но тоя път директно. Не искам да изглеждам като плагиат. Ти всичко им каза. И за сюнетите даже им обясни. И за кофата с компресията им кажи13:15 12.09.2021
23 БАЙ Х@Й ‼️
До коментар #18 от "Да попитам":
Да ти отговоря! Ясно ми е! Но не това е начина за намаляване използването на петрол ! Може би не се замисляш колко по-екологично, безопасно и петроло щадящо ще е вместо ТИР да вози от Анадола до Порто например стока този контейнер да е на влак ! А защо вместо да пуснат тролейни линии у нас дори разрушиха готови такива ! Да хибридите са сложна но по-практична алтернатива ! А за екопроизводството и екоутилизицаията на ел батериите е писано доста , ама се крие като незаконно дете !Коментиран от #26, #27
13:27 12.09.2021
24 Aйша
Убаво ,вкарал си енергия за електричество и полученото
в склад(батерия) и от склада в колата !Вятърная мелница
колко коли ша захрани (колко струва вятърна ... )?
14:05 12.09.2021
25 Aйша
До коментар #3 от "Доротея":
За да вкараш :трябва да свалиш ,нагладиш,...Или за да вкараш въздух ти трябва компресор,
за да работи комресора ВИ трябват ток(народному),
за да поизводите ток ви трябва енергоносител !
Как беше : вкарваш нула и нула резултат или педаваш
енергия и преобразуваш в сила(от въздух няма как да
забременеете). Има опити в Индия и Пежо искаше но нооо !
14:16 12.09.2021
26 Aйша
До коментар #23 от "БАЙ Х@Й ‼️":
Лошо , Бай ... лошо !Да поръчам от Азия си плащамда ми доставят по скоро ! Вази да питам за : плащам
бърза доставка и ко получавам а (комуне ) ! Поставях
ВИ " + " без да ВИ чета коментара .Sorri кой Дяда ?
14:30 12.09.2021
27 Aйша
До коментар #23 от "БАЙ Х@Й ‼️":
Работите или защитавате индийски почти,доставки за Ло0ндон ! Ся ша са появят москали
анадилски и дупе да ти е яко !
14:43 12.09.2021
28 Риналдю
Коментиран от #29, #31, #32, #33
14:52 12.09.2021
29 И е имало
До коментар #28 от "Риналдю":
закон пред автомобила да върви човек със знаменце.15:05 12.09.2021
30 ИМПЕРИАЛИСТ
До коментар #11 от "Механик":
Пропуснали сте изобретенията на БЪЛГАРИНА Николай Ст. Тошкович", МЕХАНИК.копи-пейст: "....Има два патента, издадени от френското патентно ведомство за изобретения. Първият от 1857 г. - в съавторство с френския механик Франсоа Жерар - за система бутало с БУТАЛНИ ПРЪСТЕНИ с регулируем натиск и втори, от 1859 г. - самостоятелно - за ГРЕБЕН ВИНТ С ДВОЙНО ДЕЙСТВИЕ. В Париж през април 1860 г. завършва и ръкописа си "Практически записки по параходите". Това изследване, системен научен труд със завидна широта и дълбочина, е направено по време, когато 92% от световното корабоплаване е ветроходно......"
........фундаментални изобретения.
15:11 12.09.2021
31 Aйша
До коментар #28 от "Риналдю":
Сит съм на голи обещания и пророчества!15:14 12.09.2021
32 СМОГ
До коментар #28 от "Риналдю":
Факт. Двигателят с вътрешно горене е глух клон на еволюцията. Примитивна технология с бутала, извършващи възвратно-постъпателни движения, които искат мазане, охлаждане, гориво, въздух, трансмисия, безкрайни ремонти и поддръжка. Това е една изтормозена техника, работеща на принципа на множество взривове, която цял живот се опитва да се саморазруши и най-накрая успява. Прехвалените барутници са нищо повече от пушеща тенекия с кюнци отзад, изкопаеми брички с отходници (избушени гърнета), които вървят на сок от динозаври и отдавна им беше времето да ги пратят при тях, където им е мястото. А петролът да се ползва за асфалт, пластмаса и други. Новите електромотори развиват по 300 коня с размера на сак, имат само една движеща се част - ротор, който се върти от силови полета без никакво тpuене! Роторите се въртят по 20 000 оборота (Tesla Plaid) и не се нуждаят от никакви скоростни кутии. Захранващите клетки от автомобилен клас са с 20 г. живот (потвърдено от множество серийни тестове в Nissan, BMW и Lexus като акумулаторния пакет е с гаранция 8 г. при всеки нов автомобил, независимо от марката. Разходът на 100 км е 2-3 лв на битова тарифа. ЕС внася петрол за половин трилион евро годишно, а градският смог и горенето лишават хората в градовете от кислород и работоспособност. Поради което се гласува нов въглероден данък върху горивата, който да ги оскъпи с 40-50%, както и забрана за продажба на петролни коли до 2035 в целия Европейски съюз.Коментиран от #34, #35
15:17 12.09.2021
33 Гошо
До коментар #28 от "Риналдю":
Кой го е искал това и защо знаеш ли Да ти кажа ,каруцарите са го искали защото не са могли да си купят автомобил или камион По същата причина са пукали гумите на първите реисове Причината тогава е доста по различна от тази сегаКоментиран от #38
15:21 12.09.2021
34 Еволюция
До коментар #32 от "СМОГ":
Явно ти си някакво лапе дето не е чувало за индустриалната революция и на какво се дължи тя. Иначе колелото се върти и не се знае съвременните електромобили кога също ще отидат на боклука. Срамно е обаче нещо да стаеа насила а не по хода на еволюцията.15:26 12.09.2021
35 СМОГ
До коментар #32 от "СМОГ":
В България има над 400 зарядни станции, 100 от които бързи (DC), както и стотици хиляди моно и 3-фазни контакти. Една Кона/е-Ниро с 64 кВтч ползваем капацитет прекосява страната с един заряд при скорости до 130 и всичко включено. Колите на ток нямат недостатъци. Проблемите идват от женското мрънкане на водачите.Коментиран от #37, #39, #40
15:31 12.09.2021
36 Пабло
16:24 12.09.2021
37 БАЙ Х@Й ‼️
До коментар #35 от "СМОГ":
🤔🤔🤔🤔🤔🤔🤔 това всичко включено какво ще рече 🤔🤔🤔🤔🤔🤔🤔Коментиран от #47
16:40 12.09.2021
38 Риналдю
До коментар #33 от "Гошо":
Напротив,същата е.И сега реват,че електрокарите са прекалено скъпи.Когато цените паднат и се появят достъпни "нов внос"-любими на българина,всички бързо ще забравят за ДВГ.16:43 12.09.2021
39 БАЙ Х@Й ‼️
До коментар #35 от "СМОГ":
Щото точно на твоята Икона дават МАКС пробег 400км ‼️ Което значи , ЧЕ НЕ МОЖЕ да измине София-Варна с едно зареждане дори при оптимални условия ‼️ А какво остава зиме при снеговалеж - всичко включено - чистачки, фарове, клима, ниска температура ( за батерията ) ...‼️ Нищо лично ‼️Коментиран от #46
16:48 12.09.2021
40 Мирослав Илич
До коментар #35 от "СМОГ":
Представете си танк на ток край на коментараКоментиран от #44
19:41 12.09.2021
41 Народ
00:08 13.09.2021
42 ДВГ фен
А за 5-8 литровите 12 цилиндрови изроди да не споменавам , при тролеите такъв звучен глас никога няма да има.
11:04 13.09.2021
43 Jack Bauer
Никъде не виждам усъвършенствани батерии, има само такива тежащи 300-400 кг, осигуряващи пробег 150-300км и се нуждаят от поне 40-50 мин за 60-70% заряд на специална зарядна станция.
13:03 14.09.2021
44 Ефъл
До коментар #40 от "Мирослав Илич":
Представям си го до булдозер на ток, трактор на ток, комбайн на ток и самолет на ток...13:07 01.10.2021
45 Димов
18:09 21.11.2021
46 Димов
До коментар #39 от "БАЙ Х@Й ‼️":
По магистралата не може, но теслюфците вярват, че ако прекосят Родопите разходът им ще падне и ще изминат повече километри. Вчера ми го обясниха.18:13 21.11.2021
47 Димов
До коментар #37 от "БАЙ Х@Й ‼️":
С всичко включено означава, че и пътниците се включват в бутането.18:15 21.11.2021