Давление – движущая сила в автомобиле. Насколько велика его сила, и что она может?
Авторы Михаил Колодочкин и Алексей Ревин
Давление (и его антипод – разрежение) может возникнуть в любой замкнутой ёмкости – хотя бы из-за температурных перепадов. А если при этом задействованы механизмы, то колебания давления могут быть гораздо больше.
Любопытно, что даже в салоне машины давление воздуха обычно чуть выше атмосферного! Под воздействием вентилятора отопителя или скоростного напора воздух нагнетается в салон через дефлекторы. А в некоторых узлах и агрегатах оно выше в десятки раз.
1 Камера сгорания
60 бар (бензиновый мотор),
75 бар (дизель)
Этот параметр часто путают и с компрессией, и со степенью сжатия. Но это давление, которое возникает в момент сгорания топлива. Сильно «задирать» его нельзя, поскольку оно может разрушить кольца, вкладыши, клапаны. Тем не менее, величина этого давления серьёзная – даже у гражданских автомобилей.
2 Топливная система
до 1500 бар
В баке бензиновых и дизельных автомобилей поддерживается почти атмосферное давление. От изменений температуры или вследствие расхода топлива в нём может возникать лёгкое давление либо разрежение. В баке размещён насос, который подаёт топливо к двигателю с давлением не более 4 бар. В бензиновом двигателе с распределённым впрыском топливо к форсункам поступает сразу, а в дизелях и моторах с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, стоят ещё топливные насосы высокого давления. У бензиновых двигателей давление перед форсунками может достигать 100 бар. У дизелей давление после ТНВД может доходить до 1500 бар, и это самое высокое давление в автомобиле.
3 Система смазки двигателя
до 4 бар
Создаётся масляным насосом с приводом от коленчатого вала. При высокой частоте вращения насос обеспечивает избыточную производительность, поэтому ставят редукционный клапан для его регулирования. В последнее время всё чаще ставят насосы с переменной производительностью – они отбирают у мотора меньше мощности, экономят топливо и сокращают выбросы вредных газов в атмосферу.
4 Давление во впускном трубопроводе
до 2,5 бар
У наддувного двигателя (и бензинового, и дизельного) на минимальных оборотах холостого хода давление сравнимо с атмосферным, так как турбокомпрессор почти не вращается. Зато по мере роста нагрузки и оборотов двигателя турбокомпрессор выдаёт сначала номинальное давление, а затем пытается «перенаддуть» мотор. Но электронные и механические ограничители ему не дают развить большего давления – так возникает протяжённая полка крутящего момента, очень удобная для управления тягой.
5 Система охлаждения двигателя
1,5 бар
Образуется при нагревании охлаждающей жидкости. Давление ограничивает паровой клапан пробки радиатора или расширительного бачка. Это давление снижает риск закипания двигателя и уменьшает потери на испарение.
6 Разрежение во впускном трубопроводе
0,8 бар
У атмосферного бензинового двигателя там всегда разрежение, которое возникает из-за дроссельной заслонки и сопротивления воздушного фильтра. Максимальной величины достигает при торможении двигателем. Большое разрежение возникает при минимальных оборотах холостого хода, малое – при полностью открытом дросселе.
7 Перед турбиной
до 2 бар
Для вращения турбокомпрессора используются отработавшие газы. Давление перед турбиной ограничивают, тем самым регулируя производительность компрессора: перепускной клапан отводит часть выпускных газов мимо турбины. Бывают и турбины с регулируемым сопловым аппаратом, управляемым электроникой.
8 Система выпуска отработавших газов
до 1 бар
Это давление возникает после выпускного коллектора у атмосферных моторов и после турбокомпрессора в наддувных. Оно обусловлено сопротивлением сот каталитического нейтрализатора. Существенно увеличивается при разрушении и оплавлении керамических сот, а также при механическом повреждении трубы системы выпуска.
9 Управление трансмиссией
5 бар (АКП), 7,5 бар (вариатор),
60 бар (робот)
Речь о давлении рабочей жидкости для управления элементами коробок. Здесь и поршни, отвечающие за сжатие лент и пакетов фрикционов, и перемещение конусов вариаторов, и включение передач в роботах. Такой разброс обусловлен применением в роботах отдельного электрического насоса высокого давления.
10 Тормозная система
до 180 бар
В старых автомобилях без АБС давление в контурах тормозной системы определял водитель: как нажмёт на педаль, столько и получится (с учётом помощи вакуумного усилителя). Сейчас же за этой физической силой следит АБС. Её гидронасос может создавать давление до 180 бар, но это не значит, что такое давление постоянно напрягает тормозные шланги. Это необходимо для увеличения быстродействия механизма. На практике максимальным давление бывает лишь в экстренных случаях.
11 Система кондиционирования
4 бар (при заправке),
20 бар (рабочее)
Принцип действия основан на переходах хладагента из жидкого состояния в газообразное при изменении давления. Однако при этом начальное давление в системе также необходимо. В результате работы компрессора давление в трубках может достигать 20 бар.
12 Разрежение в вакуумном усилителе
до 0,8 бар
Разрежение в нём не всегда равно разрежению во впускном трубопроводе, хотя они и соединены шлангом. Применён обратный клапан, который позволяет вакуумному усилителю «хранить запас разрежения» даже после остановки двигателя. Его хватает ещё на несколько торможений.
13 Амортизаторы
до 30 бар
Прошли времена, когда при заделке крышки амортизатора в нём оставался атмосферный воздух. Теперь в амортизаторах используют инертный газ либо с небольшим давлением, либо со значительным газовым подпором. Если шток амортизатора можно легко вдавить руками, газовый подпор не превышает 1 бар. Газовый подпор приподнимает автомобиль и делает подвеску немного жёстче.
14 Пневмоподвеска
16 бар
В пневмоподвесках автомобилей давление обеспечивает насос, забирающий атмосферный воздух через фильтр. Обычно в пневмосистемах подвески легковых автомобилей используются давления, не превышающие 16 бар.
15 Газовые упоры
120 бар
В газовых упорах, которые помогают открывать двери багажных отсеков и капоты, рабочим телом является азот, сжатый в некоторых изделиях до 120 бар. Любопытно, что наполняют газовые упоры, когда они полностью собраны, через штатное уплотнение штока, работающее как обратный клапан.
16 Шины
1,8–2,8 бар
Единственное давление, за поддержание которого ответственность целиком лежит на водителе, а потому и нуждается в достаточно частой проверке. Шины несут основную нагрузку от массы автомобиля, от правильного давления в них зависит комфорт и безопасность. Поэтому надо строго соблюдать рекомендации завода-изготовителя автомобиля. ЗР
А у нас в машине газ: правда и мифы об альтернативном автомобильном топливе
Просто добавь воды? Коротко о том, как не навредить двигателю
