[PROтачки с Блондинкой Милой]: моторчик и мощность, Часть 1

Дратути, мои дорогие котядке, а также леди и джентльмены, заглянувшие в наш маленький и уютный розовый гаражик. Заходите, берите печеньку, наливайте кофе, садитесь рядочком. С вами Блондинка Мила - уроженка славного города что на море далеко но нашенского, потомственная обесцвеченная блондинка во втором поколении, тойотовод в третьем поколении, здесь должно быть:
#турик #вэшка #песня #валит #дваипять #всестолбымои

Речь пойдет об устройстве автомобильного мотора. На светлом блондинковом языке. Упрощенно - для тех, кто не хочет грузиться и влезать в инженерные дебри, но хочет понимать, как устроен и работает автомобильный моторчик. Вторая часть спича будет посвящена мощности моторчика, откуда она берется, из чего состоит и как ее увеличить.

Кому будет полезна эта тема?

- Если вы хотите разобраться и понять, как оно работает, просто для себя - например, в автошколе плохо объяснили.

- Если вы не хотите слушать как вас обманывают добросовестные работники дилерских центров, которые зарабатывают на продаже новых машин - а вовсе не на обслуживании вашей лапочки.

- Если вам для романа необходимо углубиться в автомобильную тематику и при этом не налажать (умоляю, не пишите про тюнинг шкива коленвала - реально плакать хочется).

- Если вам нужно описать проблемку или ситуацию чуть достовернее, чем "колесо отвалилось".

Давайте начинать.


Ой, сколько всего, как все сложно... да, испугались? Девочки, спокойно. На самом деле ничего сложного нет - нужно только понять принцип.

По-правильному автомобильный моторчик называется ДВС, или же двигатель внутреннего сгорания. То есть работает потому, что у него внутри сгорает смесь из топлива и воздуха - воздух нужен потому, что без кислорода ничего не горит. Вот эта энергия сгорания и используется чтобы наш моторчик заработал.
Отсюда вывод: моторчику нужно вдохнуть воздух, глотнуть бензинчика, а потом как ребятишки на фаер-шоу - плюнуть огнем на пару метров вперед себя. Но в отличие от фаер-шоу - наш моторчик не плюет огнем наружу, он его переваривает, как специи в китайской еде. Дело в том, что при сгорании бензина резко вырастает температурка. Под действием температуры газы, образованные сгоранием бензина - расширяются, причем очень быстро. А расширятся им особенно некуда - они в очень замкнутом пространстве, в камере сгорания. Но внизу, прямо под ними - находится поршень. И вот на его верхушечку давят расширяющиеся газы, заставляя поршень идти вниз. Выглядит это так:


Здесь надо накинуть немножко теории.

ВМТ и НМТ. Это границы, в пределах которых ходит вниз-вверх наш поршень. Верхняя мертвая точка и нижняя мертвая точка.
Ход поршня способен сказать о многом. А именно его длина. Дело в том, что моторы бывают длинноходовые и короткоходовые.
Длинноходовой мотор - мотор, у которого ход поршня больше, чем его (поршня) диаметр.
Короткоходовой мотор - у него ход поршня меньше диаметра.
Квадратный мотор - WTF??? Ход поршня равен его диаметру. Все просто.

Едем дальше. У нашего поршня есть юбочка. Где-то нижние 2/3 его высоты - в верхней трети находятся масляные и компрессионные колечки, и жировой пояс. А внутри поршня прячется пальчик - такая металлическая трубочка. К пальчику цепляется шатун одним концом, а другим - шатун цепляется к коленчатому валу.
Вот здесь наш поршень с юбочкой, в которой спрятался пальчик. И шатун, который за этот пальчик держится:


А вот внизу у шатуна такое большое кольцо из двух половинок - туда пристраивается вкладыш и все это прикручивается к шейке коленвала. А вот и сам коленвал:


Зачем он такой? Во-первых, коленвал поворачивается потому, что поршень через шатун давит на шейку коленвала - получившийся рычаг позволяет поворачивать сам вал вокруг своей оси. Вращение коленвала через коробку передач отправляется на колесики и наша машинка едет. Во-вторых, наши поршни ходят внутри моторчика очень быстро - если они все одновременно будут ходить вверх-вниз, моторчик развалится от вибраций. Поэтому они ходят в противофазе - один вверх, второй вниз, третий вверх, четвертый вниз - и гасят колебания друг друга.
Посмотрите картиночку:


Коренные шейки - вот за эти шейки наш коленвал крепится в постели; да, он не в воздухе висит. Он держится коренными шейками за подшипники - чтобы свободно поворачиваться вокруг своей оси, и лежит в постели на масляной подушечке. Прелесть, а не работа. Лежишь себе в постельке, на подушечке... правда, приходится крутиться как можешь...
Вот шатунные шейки - там нам нужен рычаг, чтобы повернуть коленвал. Как говорил Архимед, дайте мне рычаг, и я поверну Землю. А еще он говорил: дайте мне литр вискаря, и я переверну здесь все.
И вот тут мы подошли к различиям моторов.

Мотор с коротким ходом поршня - имеет маленький рычаг между шатуном и шейкой коленвала.
Мотор с длинным ходом - имеет большой рычаг между шатуном и шейкой коленвала, такой мотор оптимален в городе, где пробки и светофоры, где нужна эффективность на низких-средних оборотах.
Обороты - это как раз обороты коленвала вокруг своей оси. Чтобы вы понимали, холостой ход - когда машинка просто стоит с работающим мотором - это примерно 700-800 оборотов коленвала в минуту. Вот с такой скоростью происходят все эти процессы в нашем моторчике.

Девочки, поздравляю - мы разобрали НИЗ, то есть блок цилиндров автомобильного мотора. Да, с непривычки выглядит сложно, но на самом деле не боги горшки обжигают. НИЗ, кстати, еще называют СТОЛБ.

Вот тут мы смотрим сверху вниз на блок цилиндров - четыре цилиндра, внутри которых ходят вверх-вниз поршни:


Если кратенько и схематично - вот так выглядит наш моторчик:


Тут мы видим наши уже родные поршни и коленвал. В правом нижнем углу у кончика коленвала - находится масляный насос. Дело в том, что в самом низу блока цилиндров находится специальный тазик - масляный поддон - в нем плещется моторное маслице. Масляный насос приводится в действие вращением коленвала и начинает закидывать маслице из тазика на самый верх мотора - оттуда оно стекает вниз, смазывая все движущиеся части, потому что сухого трения металл по металлу в моторе быть не должно.

А вот все, что находится выше наших поршней-цилиндров - это ВЕРХ мотора, или голова блока цилиндров, ГБЦ. Это ротик нашего моторчика - через него моторчик дышит и кушает.
Вот примерно так выглядят внутренности головы блока цилиндров:


Непонятно, но уже не страшно. Итак, поехали.
На самом верху, горизонтальная труба с дюралевыми трубочками - это топливная рейка. В нее из бензобака бензонасос качает бензин. Вот эти дюралевые трубочки - идут к форсункам. Четыре вертикальных штучки с черными пластиковыми верхушками - форсунки с боковой загрузкой, видите - там сбоку пластиковая веточка, и к каждой такой веточке тянется трубочка от топливной рейки.
Так наш моторчик кушает. Форсунки берут бензин из рейки и распыляют вниз. Почему распыляют? Потому что нам нужно перемешать наш бензин с воздухом - чтобы получилась топливно-воздушная смесь. Такая специальная питательная смесь для нашего малыша-моторчика. Поэтому форсунки прыскают бензин под давлением - чтобы взбить воздух в туманчик. Если форсунка начнет лить бензин струйкой - распыла не будет, смесь перемешиваться не будет, и малыш-моторчик такому питанию вообще не обрадуется.

Теперь вот эти две горизонтальные штуки. Они называются "валы", "распредвалы" - но вообще это валы газораспределительного механизма. Сложно, но разберемся, не волнуйтесь.

И в самом низу нашего ВЕРХА - находятся клапана. Это такие тарелочки на ножке. На картинке - их по 4 на каждый цилиндр.
Если мы посмотрим снизу вверх, то наша ГБЦ будет выглядеть как-то так:


Вот они, наши тарелочки. Когда клапан движется вниз - тарелочка открывает канал.
Если это клапан на впуске - через этот канальчик заходит смесь для нашего моторчика. Потом клапан уходит вверх - канал закрывается, специальной свечкой поджигается смесь, поршень идет вниз и поворачивает коленвал.
Дальше открывается клапан на выпуске - чтобы моторчик мог выдохнуть выхлопные газы.

Так наша голова блока цилиндров выглядит в пошлом обнаженном состоянии - без клапанных крышечек. Мы видим здесь два распредвала...


Сразу, по терминам и страшным буквам.
SOHC - механизм газораспределения с одним валом.
DOHC - механизм газораспределения с двумя валами.
Честно, я так сходу не вспомню мотор с 1 распредвалом.

У наших валов есть такие специальные "клювики" - кулачки. Под кулачками находятся рокера - нет, это не брутальные дядьки в коже и на мотоциклах; это такие металлические рычажки, очень похожие на коромысло. Одной ножкой они стоят на опоре, а второй на ножке нашего клапана. Распредвал поворачивается, кулачком нажимает на рокер, и тот открывает канал, надавливая на ножку клапана и заставляя его опуститься.

Вот эти дырочки сбоку нашей ГБЦ - это впускные окна. Они делятся на два канала - потому что в этом моторчике два впускных клапана и два выпускных.

Сейчас вернемся к нашей общей картиночке.


Вот наверху наш распредвал, у него под кулачками - коромысла-рокера, а под ними в свою очередь клапаны - тарелочки на ножках. И они еще на пружинках, чтобы было легче возвращаться в исходное положение.

Посмотрим на моторчик спереди. Как бы, мы уже шарим, мы можем рассматривать не простенькие рисуночки, а то, как оно все выглядит в реальной жизни:


В самом низу, маленькая шестереночка - это наш коленвал, знакомьтесь. Вот эти две большие шестеренки вверху - это наши распредвалы. Все эти штучки связаны ремнем газораспределительного механизма. Наш коленвал поворачивается и крутит ремень ГРМ - ремень в свою очередь поворачивает распредвалы, валы кулачками давят на рокера и клапана открывают\закрывают каналы.

Но есть проблемка. Дело в том, что у нас клапаны и впускные\выпускные каналы имеют неизменный диаметр. А обороты двигателя - величина непостоянная. На холостом ходу это 700 об\мин, а на пике мощности может быть и 7000 об\мин. То есть коленвал будет крутиться все быстрее, заставляя быстрее вращаться наши распредвалы. То есть время, за которое моторчик должен вдохнуть, переварить смесь и выдохнуть - сокращается, и чем выше обороты моторчика, тем сильнее. А количество смеси потребуется все больше и больше.

Что можно изменить?
- Момент, когда клапан откроется или закроется (насколько раньше);
- Продолжительность открытия\закрытия;
- Высота подъема клапана.

Высоту подъема можно отрегулировать формой кулачка распредвала. А вот остальные параметры зависят от самого вала. И тут...
Знакомьтесь - вот эта штука справа, на впускном распредвалу, это фазовращатель:


Он обеспечивает смещение фазы - изменяет момент, когда откроется впускной клапан. Внутри вот этой массивной муфточки прячется механизм, который под давлением масла или под управлением электроники "разжимает тиски", позволяя валу останавливаться на мгновение - ровно настолько, чтобы сделать фазу впуска больше, пустить в камеру сгорания больше воздуха и бензина.
Сейчас существует огромное количество систем управления фазами газораспределения - там и электронное управление, и фазовращатели на обоих валах - то есть идет управление фазами и на впуске и на выпуске... главное понять суть:
Есть фаза, когда клапан открывает впускной или выпускной канал.
Есть продолжительность фазы - сколько по времени открыт клапан.
Есть перекрытие - когда открыты одновременно и впуск, и выпуск.
Управление этими штуками позволяет обеспечить более экономичную работу на малых оборотах, и большую эффективность на высоких оборотах - чтобы моторчик не задыхался и не голодал без смеси.

В общих чертах это все выглядит так:


Сверху распредвалы, под кулачками рокера, клапаны и каналы - синенькие и холодные это впуск, соответственно горячие - это выпуск. Ну а внизу наш поршень. Тут у него юбочка короткая, но шатун видно.

Осталась мелочь - навесное оборудование.
Что это за зверь?
Гидроусилитель руля, кондиционер, помпа - она качает антифриз из радиатора чтобы наш моторчик не перегревался, генератор - он дает электричество нашей машинке... все эти вещи относятся к навесному оборудованию и приводятся через ремешок навесного. Смотрим картинку для взрослых шарящих девочек - тут наш моторчик в сборе:


Здесь внизу красным кружком обведен шкив коленвала - именно коленвал своим вращением через ремешок навесного оборудования включает все эти классные штуки (например слева от большого и черного шкива коленвала такая пыльная ребристая штука - генератор). И именно благодаря коленвалу у нас работает кондиционер, играет музыка, и руль крутится так легко. Божэ, храни коленвал.

В итоге.
Наш моторчик вдыхает воздух. Во впуске в этот воздух форсуночка впрыскивает бензинчик, чтобы взбить туманчик, смешивая компненты в питательную смесь для нашего малыша-моторчика. Распредвал поворачивается, нажимая на клапан и открывая камеру сгорания. Наша питательная смесь заходит в цилиндр. Свечка зажигания высекает искру в темном царстве ДВС, смесь сгорает и поршень идет вниз - при этом поворачивает коленвал. Коленвал крутит передачи в коробке передач - оттуда вращение передается на колесики и наша машинка едет. Тем временем распредвал на выпуске поворачивается, открывает клапана - и моторчик выдыхает выхлопные газики.

Надеюсь, мне удалось кратенько и доступно обрисовать работу автомобильного моторчика. Я готова ответить на ваши вопросы, вдруг таковые остались или наоборот появились. Если интересно, в следующий раз поговорим про мощность мотора, а сейчас прошу меня простить - у меня уже почти 5 утра, а к 9 идти к зубному.
С вами была ваша драгоценная блондинка Мила, сонная утренняя Испания и этот прекрасный и увлекательный мир моторчиков, валов, смеси и вот этого всего. Всем малый буст на злых углах.