Для большинства водителей пространство под капотом остается «черным ящиком»: туда заливается жидкость, оттуда доносится гул, и машина едет. Но понимание физики процессов не только удовлетворяет любопытство, но и помогает беречь технику. Мы собрали восемь самых популярных вопросов, которые многие стесняются задать механикам, и дали на них понятные ответы.

В основе работы любого ДВС лежит принцип расширения газов при нагревании. Представьте себе пушку. Когда порох поджигают, он мгновенно превращается в горячий газ, объем которого в тысячи раз больше объема пороха. Этому газу тесно, и он выталкивает ядро. В двигателе происходит то же самое, только вместо вылетающего ядра у нас есть поршень, который не улетает в небо, а толкает шатун.

Этот шатун соединен с коленчатым валом. Здесь работает принцип велосипеда: ваши ноги (поршни) давят на педали (шатуны) строго вниз, но благодаря хитрому креплению это движение преобразуется во вращение звездочки (коленвала). Так энергия микровзрыва бензина превращается во вращение колес.

Большинство современных автомобилей оснащены именно четырехтактными моторами. Это похоже на цикл дыхания человека, только в четыре этапа.
Первый такт — впуск. Поршень идет вниз, работая как шприц, засасывая внутрь цилиндра порцию воздуха и бензина.
Второй такт — сжатие. Поршень идет вверх, плотно закрывая все «двери» (клапаны). Смесь сжимается, нагреваясь и становясь взрывоопасной.
Третий такт — рабочий ход. Свеча дает искру, смесь вспыхивает, и расширяющиеся газы с огромной силой бьют поршень вниз. Это единственный момент, когда двигатель вырабатывает энергию, в остальные такты он ее тратит.
Четвертый такт — выпуск. Поршень снова идет вверх и выталкивает сгоревший дым в выхлопную трубу. Затем все повторяется.

Цифры 1.6, 2.0 или 5.7 на багажнике означают суммарный объем всех цилиндров двигателя. Это, грубо говоря, размер «легких» автомобиля. Чем больше этот объем, тем больше топливовоздушной смеси двигатель может «вдохнуть» и сжечь за один цикл.

Больше сожженного топлива означает более мощный взрыв в камере сгорания, что дает больше силы на колеса. Однако это палка о двух концах: большой объем требует больше еды, то есть бензина. Малолитражные моторы экономичны, но им не хватает «дыхалки» для резких ускорений, если только им на помощь не приходит турбина.

Ключевое отличие не в типе пистолета на заправке, а в способе поджога топлива. Бензиновому мотору для воспламенения смеси обязательно нужна электрическая искра от свечи зажигания. Бензин — топливо «нежное», оно любит точность.

Дизельный двигатель работает грубее, но эффективнее. В нем нет свечей зажигания (свечи накаливания там нужны только для подогрева перед стартом). Дизель сжимает воздух в цилиндрах настолько сильно (гораздо сильнее, чем бензиновый собрат), что воздух раскаляется от давления. В этот момент в камеру впрыскивается солярка, которая мгновенно вспыхивает сама от контакта с раскаленным воздухом. Именно из-за высоких ударных нагрузок дизельные моторы делают более тяжелыми и массивными.

Это вечный спор в гаражах. Если упростить: лошадиные силы продают машину, а крутящий момент выигрывает гонки со светофора.
Крутящий момент (Ньютон-метры) — это та самая сила, с которой поршень давит на коленвал. Это «мускулы» двигателя. Чем выше момент, тем легче машине тронуться с места, тянуть прицеп или ускоряться на низких оборотах.
Лошадиные силы (Мощность) — это то, как быстро двигатель может применить эту силу. Это показатель максимальной скорости и эффективности на высоких оборотах. Грузовик имеет огромный момент, чтобы сдвинуть дом, но мало сил, чтобы разогнаться до 200 км/ч. Спорткар — наоборот.

Детали внутри двигателя двигаются с бешеной скоростью — тысячи раз в минуту. Если сухой металл будет тереться о сухой металл, возникнет колоссальное трение, температура подскочит, и детали мгновенно приварятся друг к другу (это называется «клин» мотора).

Моторное масло создает тончайшую, но прочную пленку между деталями. Фактически, в исправном двигателе поршни и валы «плавают» в масле, не касаясь друг друга напрямую (режим гидродинамического трения). Кроме того, масло работает как уборщик, смывая нагар, и как охлаждающая жидкость, отводя тепло от самых горячих зон, куда не добирается антифриз.

Турбонаддув — это способ обмануть физику и заставить маленький двигатель работать как большой. Обычный «атмосферный» мотор втягивает воздух сам за счет вакуума, создаваемого поршнем. Но втянуть больше, чем позволяет атмосферное давление, он не может.

Турбина — это воздушный компрессор, который вращается за счет энергии выхлопных газов (дармовой энергии, которая раньше просто улетала в трубу). Она принудительно нагнетает воздух в цилиндры под давлением. Больше воздуха — значит, можно сжечь больше топлива в маленьком цилиндре. В итоге мотор объемом 1.4 литра с турбиной может выдавать столько же мощности, сколько 2.5-литровый атмосферник, при этом оставаясь легким и экономичным в спокойном режиме езды.

Это, пожалуй, самый обидный факт о ДВС. Коэффициент полезного действия обычного бензинового мотора составляет всего 25-30%. Это значит, что из каждых 10 литров бензина, за которые вы заплатили, только 3 литра идут на движение автомобиля.

Куда деваются остальные 7? Они превращаются в тепло. Двигатель внутреннего сгорания — это, по сути, очень эффективный обогреватель, который попутно еще и крутит колеса. Энергия уходит на нагрев антифриза (радиатора), вылетает с горячими выхлопными газами в трубу и тратится на преодоление трения внутри самого механизма. Инженеры бьются за каждый процент КПД уже сто лет, но законы термодинамики неумолимы.