Типы бензогенераторов и дизельных электрогенераторов. Варианты систем «двигатель внутреннего сгорания — генератор Электрогенератор внутреннего сгорания

« Современный двигатель внутреннего сгорания по определению не самый выдающийся продукт с точки зрения технологий. Это значит, что его можно совершенствовать до бесконечности»(Мэтт Тревитник, президент венчурного фонда семьи Рокфеллер Venrock).

Двигатель со свободным поршнем – линейный двигатель внутреннего сгорания, лишенный шатунов, в котором движение поршня определяется не механическими связями, а соотношением сил расширяющихся газов и нагрузки

Уже в ноябре этого года на американский рынок выйдет Chevrolet Volt, электромобиль с бортовым генератором электроэнергии. Volt будет оснащен мощным электродвигателем, вращающим колеса, и компактным ДВС, который лишь подзаряжает истощенную литий-ионную батарею. Этот агрегат всегда работает на максимально эффективных оборотах. С этой задачей легко справляется обычный ДВС, привыкший к куда более тяжкому бремени. Однако в скором времени его могут сменить куда более компактные, легкие, эффективные и дешевые агрегаты, специально созданные для работы в качестве электрогенератора.

Когда речь заходит о принципиально новых конструкциях ДВС, скептики начинают морщить носы, кивать на сотни пылящихся на полках псевдореволюционных проектов и трясти святыми мощами четырех горшков и распредвала. Сто лет господства классического двигателя внутреннего сгорания кого хочешь убедят в бесполезности инноваций. Но только не профессионалов в области термодинамики. К таковым относится профессор Питер Ван Блариган.

Энергия взаперти

Одна из самых радикальных концепций ДВС в истории — двигатель со свободным поршнем. Первые упоминания о нем в специальной литературе относятся к 1920-м годам. Представьте себе металлическую трубу с глухими концами и цилиндрический поршень, скользящий внутри нее. На каждом из концов трубы расположены инжектор для впрыска топлива, впускной и выпускной порты. В зависимости от типа топлива к ним могут добавлены свечи зажигания. И все: меньше десятка простейших деталей и лишь одна — движущаяся. Позднее появились более изощренные модели ДВС со свободным поршнем (FPE) — с двумя или даже четырьмя оппозитными поршнями, но это не изменило сути. Принцип работы таких моторов остался прежним — возвратно-поступательное линейное движение поршня в цилиндре между двумя камерами сгорания.

Теоретически КПД FPE переваливает за 70%. Они могут работать на любом виде жидкого или газообразного топлива, крайне надежны и великолепно сбалансированы. Кроме того, очевидны их легкость, компактность и простота в производстве. Единственная проблема: как снять мощность с такого мотора, механически представляющего собой замкнутую систему? Как оседлать снующий с частотой до 20000 циклов в минуту поршень? Можно использовать давление выхлопных газов, но эффективность при этом падает в разы. Эта задача долго оставалась неразрешимой, хотя попытки предпринимались регулярно. Последними о нее обломали зубы инженеры General Motors в 1960-х годах в процессе разработки компрессора для экспериментального газотурбинного автомобиля. Действующие образцы судовых насосов на основе FPE в начале 1980-х были изготовлены французской компанией Sigma и британской Alan Muntz, но в серию они не пошли.

Возможно, об FPE еще долго бы никто не вспомнил, но помогла случайность. В 1994 году Департамент энергетики США поручил ученым Национальной лаборатории Sandia изучить эффективность бортовых генераторов электроэнергии на базе ДВС различных типов, работающих на водороде. Эта работа была поручена группе Питера Ван Бларигана. В ходе осуществления проекта Ван Блариган, которому концепция FPE была отлично известна, сумел найти остроумное решение проблемы превращения механической энергии поршня в электричество. Вместо усложнения конструкции, а значит — снижения результирующего КПД, Ван Блариган пошел путем вычитания, призвав на помощь магнитный поршень и медную обмотку на цилиндре. Несмотря на всю простоту, такое решение было бы невозможным ни в 1960-х, ни в 1970-х годах. В то время еще не существовало достаточно компактных и мощных постоянных магнитов. Все изменилось в начале 1980-х после изобретения сплава на основе неодима, железа и бора.

Единая деталь сочетает в себе два поршня, топливный насос и клапанную систему.

За эту работу в 1998 году на Всемирном конгрессе Общества автомобильных инженеров SAE Ван Бларигану и его коллегам Нику Парадизо и Скотту Голдсборо была присвоена почетная премия имени Харри Ли Ван Хорнинга. Очевидная перспективность линейного генератора со свободным поршнем (FPLA), как назвал свое изобретение Ван Блариган, убедила Департамент энергетики продолжить финансирование проекта вплоть до стадии экспериментального агрегата.

Электронный пинг-понг

Двухтактный линейный генератор Бларигана представляет собой трубу из электротехнической кремнистой стали длиной 30,5 см, диаметром 13,5 см и массой чуть более 22 кг. Внутренняя стенка цилиндра представляет собой статор с 78 витками медной проволоки квадратного сечения. Во внешнюю поверхность алюминиевого поршня интегрированы мощные неодимовые магниты. Топливный заряд и воздух поступают в камеру сгорания двигателя в виде тумана после предварительной гомогенизации. Зажигание происходит в режиме HCCI — в камере одновременно возникает множество микроочагов возгорания. Никакой механической системы газораспределения у FPLA нет — ее функции выполняет сам поршень.

Труба Франка Штельзера

В 1981 году немецкий изобретатель Франк Штельзер продемонстрировал двухтактный мотор со свободным поршнем, который он разрабатывал в своем гараже с начала 1970-х. По его расчетам, движок был на 30% экономичнее обычного ДВС. Единственная движущаяся деталь мотора — сдвоенный поршень, снующий с бешеной частотой внутри цилиндра. Стальная труба длиной 80 см, оснащенная карбюратором низкого давления от мотоцикла Harley-Davidson и блоком катушек зажигания Honda, по грубым прикидкам Стельзера, могла вырабатывать до 200 л.с. мощности при частоте до 20 000 циклов в минуту. Штельзер утверждал, что его моторы можно делать из простых сталей, а охлаждаться они могут как воздухом, так и жидкостью. В 1981 году изобретатель привез свой мотор на Франфуртский международный автосалон в надежде заинтересовать ведущие автокомпании. Поначалу идея вызвала определенный интерес со стороны немецких автопороизводителей. По отзывам инженеров Opel, прототип двигателя демонстрировал великолепный термический КПД, а его надежность была совершенно очевидной — ломаться там было практически нечему. Всего восемь деталей, из которых одна движущаяся — сдвоенный поршень сложной формы с системой уплотнительных колец общей массой 5 кг. В лаборатории Opel были разработаны несколько теоретических моделей трансмиссии для мотора Штельзера, включая механическую, электромагнитную и гидравлическую. Но ни одна из них не была признана достаточно надежной и эффективной. После Франкфуртского автосалона Штельзер и его детище пропали из поля зрения автоиндустрии. Еще пару лет после этого в прессе то и дело появлялись сообщения о намерениях Штельзера запатентовать технологию в 18 странах мира, оснастить своими моторами опреснительные установки в Омане и Саудовской Аравии и т. д. С начала 1990-х Штельзер навсегда пропал из виду, хотя его сайт в интернете все еще доступен.

Максимальная мощность FPLA составляет 40 кВт (55 лошадок) при среднем потреблении топлива 140 г на 1кВтч. По эффективности двигатель не уступает водородным топливным ячейкам — термический КПД генератора при использовании в качестве топлива водорода и степени сжатия 30:1 достигает 65%. На пропане чуть меньше — 56%. Помимо этих двух газов FPLA с аппетитом переваривает солярку, бензин, этанол, спирт и даже отработанное растительное масло.

Однако ничто не дается малой кровью. Если проблема превращения тепловой энергии в электрическую Ван Блариганом решена успешно, то управление капризным поршнем стало серьезной головной болью. Верхняя мертвая точка траектории зависит от степени сжатия и скорости сгорания топливного заряда. Фактически торможение поршня происходит за счет создания критического давления в камере и последующего самопроизвольного возгорания смеси. В обычном ДВС каждый последующий цикл является аналогом предыдущего благодаря жестким механическим связям между поршнями и коленвалом. В FPLA же длительность тактов и верхняя мертвая точка — плавающие величины. Малейшая неточность в дозировке топливного заряда или нестабильность режима сгорания вызывают остановку поршня или удар в одну из боковых стенок.

Двигатель Ecomotors отличается не только скромными габаритами и массой. Внешне плоский агрегат напоминает оппозитные моторы Subaru и Porsche, которые дают особые компоновочные преимущества в виде низкого центра тяжести и линии капота. Это означает, что автомобиль будет не только динамичным, но и хорошо управляемым.

Таким образом, для двигателя такого типа требуется мощная и быстродействующая электронная система управления. Создать ее не так просто, как кажется. Многие эксперты считают эту задачу трудновыполнимой. Гарри Смайт, научный руководитель лаборатории General Motors по силовым установкам, утверждает: «Двигатели внутреннего сгорания со свободным поршнем обладают рядом уникальных достоинств. Но чтобы создать надежный серийный агрегат, нужно еще очень много узнать о термодинамике FPE и научиться управлять процессом сгорания смеси». Ему вторит профессор Массачусетского технологического института Джон Хейвуд: «В этой области еще очень много белых пятен. Не факт, что для FPE удастся разработать простую и дешевую систему управления».

Ван Блариган более оптимистичен, чем его коллеги по цеху. Он утверждает, что управление положением поршня может быть надежно обеспечено посредством той же пары — статор и магнитная оболочка поршня. Более того, он считает, что полноценный прототип генератора с настроенной системой управления и КПД не менее 50% будет готов уже к концу 2010 года. Косвенное подтверждение прогресса в этом проекте — засекречивание в 2009 году многих аспектов деятельности группы Ван Бларигана.

Значительная часть потерь на трение в обычных ДВС приходится на повороты шатуна относительно поршня. Короткие шатуны поворачиваются на больший угол, нежели длинные. В OPOC очень длинные и сравнительно тяжелые шатуны, которые снижают потери на трение. Уникальная конструкция шатунов OPOC не требует использования поршневых пальцев для внутренних поршней. Вместо них применяются радиальные вогнутые гнезда большого диаметра, внутри которых скользит головка шатуна. Теоретически такая конструкция узла позволяет сделать шатун длиннее обычного на 67%. В обычном ДВС серьезные потери на трение возникают в нагруженных подшипниках коленвала во время рабочего такта. В OPOC этой проблемы не существует вовсе — линейные разнонаправленные нагрузки на внутренний и внешний поршни полностью компенсируют друг друга. Поэтому вместо пяти опорных подшипников коленвала для OPOC требуется лишь два.

Конструктивная оппозиция

В январе 2008 года знаменитый венчурный инвестор Винод Хосла рассекретил один из своих последних проектов — компанию EcoMotors, созданную годом ранее Джоном Колетти и Петером Хоффбауэром, двумя признанными гуру моторостроения. В послужном списке Хоффбауэра немало прорывных разработок: первый турбодизель для легковых автомобилей Volkswagen и Audi, оппозитный двигатель для Beetle, первый 6-цилиндровый дизель для Volvo, первый рядный 6-цилиндровый дизель Inline-Compact-V, впервые установленный в Golf, и его близнец VR6, созданный для Mercedes. Джон Колетти не менее известен в среде автомобильных инженеров. Долгое время он руководил подразделением Ford SVT по разработке особых серий заряженных автомобилей.

В общем активе Хоффбауэра и Колетти более 150 патентов, участие в 30 проектах по разработке новых двигателей и в 25 проектах новых серийных автомобилей. EcoMotors была создана специально для коммерциализации изобретенного Хоффбауэром модульного двухцилиндрового двухтактного оппозитного турбодизеля с технологией OPOC.

Небольшой размер, сумасшедшая удельная мощность 3,25 л.с. на 1 кг массы (250 л.с. на 1л объема) и танковая тяга в 900 Н м при более чем скромном аппетите, возможность собирать из отдельных модулей 4-, 6- и 8-цилиндровые блоки — вот основные преимущества стокилограммового модуля OPOC EM100. Если современные дизели на 20−40% эффективнее бензиновых ДВС, то OPOC — на 50% эффективнее лучших турбодизелей. Его расчетный КПД — 57%. Несмотря на свою фантастическую заряженность, двигатель Хоффбауэра отличается идеальной сбалансированностью и очень мягкой работой.

В OPOC поршни соединяются с коленвалом, расположенным в центре, длинными шатунами. Пространство между двумя поршнями служит камерой сгорания. Топливный инжектор находится в области верхней мертвой точки, а впускной воздушный порт и выпускной порт для отработанных газов — в области нижней мертвой точки. Такое расположение вкупе с электрическим турбонагнетателем обеспечивает оптимальную продувку цилиндра — в OPOC нет ни клапанов, ни распредвала.

Турбонагнетатель — неотъемлемая часть мотора, без которой его работа невозможна. Перед запуском двигателя турбонагнетатель в течение одной секунды нагревает порцию воздуха до температуры 100 °C и закачивает ее в камеру сгорания. Дизелю OPOC не нужны калильные свечи, а запуск в холодную погоду не доставляет проблем. При этом Хоффбауэру удалось снизить степень сжатия с привычных для дизелей 19−22:1 до скромных 15−16. Все это, в свою очередь, приводит к снижению рабочей температуры в камере сгорания и расхода топлива.

Троянский конь

Уже сегодня у EcoMotors имеются три полностью готовых к производству оппозитных агрегата различной мощности: модуль мощностью 13,5 л.с. (размеры — 95 мм / 155 мм / 410 мм, вес — 6 кг), 40 л.с. (95 мм / 245 мм / 410 мм, 18 кг) и модуль 325л.с. (400 мм / 890 мм / 1000 мм, 100 кг). Хоффбауэр и Колетти намерены продемонстрировать электрогибридный пятиместный седан среднего класса с дизельным генератором OPOC на базе одной из массовых моделей уже в текущем году. Средний расход солярки у этого автомобиля не превысит 2 л на сотню в комбинированном электрическом и смешанном режимах. Недавно EcoMotors открыла собственный технический центр в городке Троя, штат Мичиган, и уже подыскивает подходящее предприятие для организации серийного производства своих моторов. Несмотря на рассекреченность проекта, из недр компании поступает крайне скудная информация. По‑видимому, Винод Хосла решил придержать до поры убойные козыри.

Изобретение относится к области транспорта и электроэнергетики и предназначено для работы в качестве источника электрического тока. Оно позволит повысить экономичность и улучшить экологические характеристики энергетической установки. Генератор внутреннего сгорания содержит корпус с цилиндром, в котором перемещается поршень. Поршень установлен на стержне, на котором закреплен постоянный магнит (якорь). Поршень, стержень и якорь представляют собой узел, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе. Якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке провода (статор), установленной в корпусе. Поршень, стержень и якорь связаны с корпусом упругим элементом (например, пружиной или упругой диафрагмой). Статор состоит из нескольких катушек с возможностью объединения в одну катушку. Объем камеры сгорания разделен от рабочего объема цилиндра, при этом камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью впускного клапана. 1 ил.

Изобретение относится к области транспорта и электроэнергетики и предназначено для работы в качестве источника электрического тока. Заявителю известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. Данный аналог представляет собой свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндром, в котором перемещается поршень. Поршень установлен на стержне, на котором закреплен постоянный магнит (якорь). Поршень, стержень и якорь представляют собой узел, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе. Якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке провода (статор), установленной в корпусе (авторское свидетельство на полезную модель N 95103064/20, 1995 г.). Данный двигатель имеет следующие недостатки: а) свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания может содержать в себе четыре цилиндра при четырехтактном рабочем цикле и два цилиндра при двухтактном, может иметь и большее количество, но только четное; б) поршень в свободнопоршневом двигателе внутреннего сгорания не имеет верхней и нижней мертвой точки; в) свободнопоршневой двигатель не имеет системы пуска. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение недостатков свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, повышение экологии и экономии двигателя. Техническим результатом изобретения является: создание системы запуска; прохождение поршня через мертвые точки; реализация одноцилиндровой схемы двигателя, а также с нечетным количеством цилиндров; уменьшение вредных выбросов в отработавших газах. Упомянутые задачи достигаются тем, что генератор внутреннего сгорания содержит корпус с цилиндром, в котором перемещается поршень. Поршень установлен на стержне, на котором закреплен постоянный магнит (якорь). Поршень, стержень и якорь представляют собой узел, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе. Якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке провода (статор), установленной в корпусе. Поршень, стержень и якорь связаны с корпусом упругим элементом (например, пружиной или упругой диафрагмой). Статор состоит из нескольких обмоток (минимум из двух частей) с возможностью электрического соединения в одну обмотку. Камера сгорания представляет собой полость с формой, которая обеспечивает наилучшее сгорание топлива. Объем камеры сгорания разделен от рабочего объема цилиндра, при этом камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью впускного клапана (клапанов). Получение технического результата изобретения возможно потому, что: а) поршень, стержень и якорь связаны с корпусом посредством упругого элемента, который при сжатии (растяжении) не позволяет выходить за пределы мертвых точек. Благодаря упругому элементу поршень, а соответственно, стержень и якорь совершают гармонические колебания, что позволяет получать "синусоидальный" электрический ток. б) статор состоит из нескольких обмоток. При запуске в некоторые обмотки статора подается электрический ток. В них возникает магнитное поле, которое толкает либо притягивает якорь. Электрический ток подается так, чтобы воздействие магнитного поля попало в резонанс с колебаниями якоря, и когда поршень начинает достигать мертвые точки, в камеру сгорания подаются топливо и воздух. После запуска все обмотки статора могут быть электрически соединены в одну обмотку. в) объем камеры сгорания отделен от рабочего объема цилиндра, и камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью впускного клапана. Двухтактный цикл проходит по следующим процессам. Первый такт - выпуск. В камере сгорания происходят такие процессы, как впуск сжатого воздуха, впрыск топлива, сгорание рабочей смеси, а в цилиндре - выпуск сгоревшей смеси. Поршень поднимается вверх от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, выпускной клапан открыт, впускной закрыт, отработавшие газы удаляются из цилиндра в атмосферу. В камеру сгорания подаются топливо и воздух. В ней происходит воспламенение, которое заканчивается, когда поршень достигает верхней мертвой точки. Второй такт - рабочий. Происходят процессы расширения рабочего газа, продувка камеры сгорания и цилиндра. Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, закрыт выпускной клапан, открыт впускной клапан, соединяющий камеру сгорания и цилиндр. Сгоревшая рабочая смесь проникает из камеры в надпоршневое пространство цилиндра и давит на поршень, поэтому он движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Таким образом совершается полезная работа. При подходе поршня к нижней мертвой точке открывается выпускной клапан и отработавшие газы, имеющие избыточное давление, начинают выходить из цилиндра в атмосферу, а в камеру сгорания подается воздух, он вытесняет из камеры в цилиндр, а затем в атмосферу отработавшие газы и охлаждает камеру сгорания. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается. На чертеже представлена схема одноцилиндрового генератора внутреннего сгорания в разрезе. Генератор содержит корпус 1, размещенные в корпусе цилиндр 2 и камеру сгорания 3. Сгоревшая смесь проникает в цилиндр из камеры сгорания через клапан 4, давит на поршень 5 и выходит через выпускной клапан 6. Поршень установлен на стержне 7, на котором закреплен якорь 8, перемещающийся в статоре 9, упругий элемент, в данном случае пружины 10 и 11, связывают поршень, стержень и якорь с корпусом.

Формула изобретения

Генератор внутреннего сгорания, содержащий корпус и размещенные в корпусе цилиндр, поршень, установленный на стержне, на стержне закреплен постоянный магнит, перемещающийся в катушке провода, отличающийся тем, что поршень, магнит и стержень связаны с корпусом посредством упругого элемента, катушка провода состоит минимум из двух частей, объем камеры сгорания отделен от рабочего объема цилиндра и камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью клапана.

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и предназначается для преобразования кинетической энергии поршня, в частности поршня ДВС, в электроэнергию с помощью пьезоэлектрика и обратного преобразования электроэнергии в кинетическую энергию поршня

Принято считать, и это буквально навязывается нашему сознанию, что русский язык содержит множество непристойных слов, так что можно выделить даже особую речь – русский матерный, на которой якобы разговаривает половина населения нашей страны. Русским приписывают необычайную грубость в высказываниях, без которой, дескать, не обходятся у нас ни армия, ни медицина, ни строительство. Причем и сами себе мы представляемся изощренными ругателями, в отличие от цивилизованных и культурных народов, к которым причисляем всех, кроме себя.

Однако особая грубость и тяга к непристойностям у русского народа – это навязанное извне заблуждение, а совсем не наша национальная черта, поскольку необходимость в словесном оскорблении существует у всех народов и людей, и это есть отражение и воплощение общечеловеческой потребности отмщать обидчику, совершать возмездие врагу, наказывать при помощи оскорбительной речи. Каждый народ выработал свои собственные формы словесного отмщения и наказания, хотя они подчас не кажутся нам, русским, чем-то действительно обидным.

Так, к примеру, японцы, в языке которых оскорбительных, с нашей точки зрения, слов практически нет, наносят обиды своим врагам, намеренно не употребляя грамматическую категорию вежливости, так свойственную японскому языку. По-русски это звучало бы так. Вместо вежливой просьбы: «Будьте добры, откройте пожалуйста, окно», - мы бы просто приказали: «открой окно», человеку, к которому нам нельзя обращаться на ты или мало нам знакомому. Индусы и казахи сохранили особый способ оскорбить родственника: они в намерении обидеть, называют его просто по имени, а не по родственному статусу – невестка, деверь, шурин, сноха. Это все равно, как если бы мы пожилого, уважаемого нами человека, которого все величают по имени отчеству «Василий Иванович», вдруг обозвали Васькой. Для немцев крайне оскорбительны обвинения в нечистоте, неряшливости. Они существуют и у нас, когда мы обзываем кого-нибудь свиньей или свинтусом, но для русских это обвинение не слишком обидно. Получается, что словесное оскорбление есть опровержение того, что народу особенно дорого и важно: для японца важна дистанция между людьми и они держат ее с помощью грамматической категории вежливости. Для индуса или казаха дороги семейные отношения, и разрушение их наносит им обиду. Немцы – блюстители чистоты и порядка, и их оскорбляют обвинения в неряшестве. Но все это нам не представляется особо обидным или срамным. Наши русские формы оскорбления кажутся нам гораздо более непристойными и обидными. И это все потому, что русским причиняет скорбь, то есть горе, а именно таково значение слова оскорблять – причинять скорбь, болезненную обиду, горе человеку, - нам действительно причиняют скорбь совсем иные слова, которые задевают струны нашей национальной души и заставляют их дрожать и плакать. Эти слова именно в нас, русских, вызывают чувства страха, срама и стыда, потому что для нас дороги и святы понятия, которые пятнает оскорбление.

Что такое «ругаться в Бога-Мать»

Самое страшное оскорбление для русских – богохульство, хула на Бога, оскорбление Божьей Матери и святых, то что называлось «ругаться в Бога-Мать». Даже у неверующих людей это вызывало чувство внутреннего содрогания, инстинктивного страха Божия и действовало на человека как сильнейший удар, вызывало нравственную боль и потрясение. Богохульство жестоко наказывалось на Руси. В первой статье соборного Уложения Царя Алексея Михайловича за богохульство полагалась казнь через сожжение.

Считается, что благодаря таким жестоким мерам, богохульство практически исчезло из русской речи. Но это не так. Оно обрело особые формы, которые выражены словом «чертыхаться». Богохульством по-русски является поклонение дьяволу, а в живом языке чаще в этом значении употребляется слово чёрт. Чёрт подери, иди к чёрту, чёрт его знает, чёрте что, - всё это намеренные замены Имени Божьего именем врага рода человеческого, которого верующие люди остерегались и остерегаются поминать. В старину подобные богохульства употреблялись редко. Они вызывали тот же ужас, что и прямая хула на Господа, ибо поминание имени дьявола в представлении русского народа, как и любого народа, имеющего в душе веру в Бога, призывало в помощь нечистую силу точно так же, как поминание имени Божьего призывало к действию и к помощи Господа и ангелов его. Вот почему чертыханье было запрещено среди благочестивых людей, оно вызывало потрясение души, как и прямое поругание Бога.

Но в современном русском мире, где почти отсутствует подлинная религиозность, поминание чёрта перестало быть ругательством. Поскольку Бог и Божья Матерь для большинства народа уже не святыня, то и богохульство в виде чертыханья, а по сути поклонения дьяволу и нечистой силе, воплощенной в образах чёрта, лешего, «чёртовой матери» и «чёртовой бабушки», стало обычной фигурой речи, выражающей наши раздражение и досаду.

Насколько мы потеряли страх поминания дьявольского имени, видно в вошедшем в обычай богохульном обращении к чёрту в выражении «чёрте, что?». А ведь перед нами вопрос, которым человек, отрекаясь от Бога, ищет ответа и помощи у дьявола. Эта фраза по сути своей противопоставлена выражению «помоги, Господи», «дай, Боже», «спаси, Господь». В ней присутствует обращение в древнем звательном падеже «черте» и вопросительное местоимение «что», поставленное здесь в ожидании ответа на призыв нечистой силы. Так что, оказывается, что мы, полагая чертыханье простым выплеском раздражения, на самом деле богохульствуем, призывая себе в помощь и поспешение не Бога и его благие силы, а дьявола и бесов, под разными именами пробравшихся в наш язык. Вслед за «черте, что?» множим мы, безумствуя, иные вопросы к бесам: «чёрте, как?» и «чёрте, сколько?», «чёрте, кто?» и «чёрте, зачем?»… А ведь все это формы общения с нечистой силой, или, иными словами, богохульства.

Ругань «на чем свет стоит»

Еще один страшный вид оскорбления – матерщина, которую в древности называли «матерная лая», уподобляя матерные слова и выражения собачьему лаю. Матерщина имеет истоки в древнем поклонении русского человека Матери Сырой Земле, которая, согласно исконным представлениям нашим, нас родила, носит на себе, кормит-поит, одевает, согревает и после смерти дает последний приют нашему телу. Вот почему и существует выражение «ругаться на чем свет стоит», ведь свет стоит и мир держится на Матери Земле. Мать Земля – древняя святыня, которой в старину надлежало касаться рукой прежде, чем человек вставал ото сна, так у Земли испрашивалось разрешение встать на нее ногами. У Земли предписывалось просить разрешения на пахоту и сев, иначе она, матушка, не даст хорошего урожая. Ею приносили клятву, съедая горсть земли, который в случае лжи или нарушения присяги вставал комом в горле. Вот отчего мы порой, сами не понимая с какой целью, говорим, уверяя собеседника в необходимом нам деле: «Хочешь, буду землю есть». До сей поры так необходимая в человеческих отношениях клятва связана именно с землей. Из-за этого мы говорим, давая обещание «провалиться мне сквозь землю», то есть в случае нарушения слова или заведомой лжи, обрекаем себя не упокоиться в сырой земле, а провалиться в тартарары, в преисподнюю, в ад. Такого же смысла и проклятие «чтобы тебе сквозь землю провалиться!», некогда вызывавшее праведный страх.

Мать Земля в русской картине мира сходна с родной матерью в заботе о своих детях, потому и матерная брань как оскорбление адресуется к матери оскорбляемого человека и одновременно к земле, которая его носит на себе. Поношение матери в наших представлениях есть осквернение чрева, выносившего его, и родной земли, вскормившей его, и подобные слова, если оскорбляемый почитает и любит родную мать, вызывают тот же ужас, что и поминание чёрта у человека, глубоко религиозного и искренне верующего в Бога. И хотя мы давно позабыли древние ритуалы поклонения Матери Сырой Земле, но в большинстве своем по-прежнему любим своих матерей, и потому наша душа при матерщине трепещет и возмущается, захлестывается чувством обиды.

Богохульство и матерщина являются оскорблением двух высших чувств в человеческой природе – чувства святого как осознания нами святости нашего Творца во всех Его испостасях, и чувства священного как понимания места нашего творения, материала, из которого мы созданы, это священное и есть родная мать и ее прообраз - Мать Земля. Господь, по убеждению всех религиозных народов, создал нас из Земли (в слове создать корень зд - означает землю или глину). Земля есть место силы, ею человек живет и питается в физическом смысле слова и ее непременно сравнивает в глубине души с родной матерью, которая для нас священна в той же степени. Она нас рождает, растит и питает, и заботится о нас до конца наших дней. Священное, как и святое обязывает нас к почитанию, благоговению, сбережению от всякого поругания и осквернения. И когда скверными устами произносится матерное слово, обвиняющее родную мать оскорбляемого в нецеломудрии или в блуде, то он переживает чувство стыда и ужаса, что является неизбежным при поругании и осквернении всего священного. В Полесье до сих пор сохранилось поверье, что у тех, кто ругается матом, земля три года под ногами горит.

Почитание священной Матери Земли было сильнейшей стороной языческой картины мира. Наши предки благоговели перед источниками, священными рощами, святыми горами. Они приветствовали просыпающуюся весной землю, просили у нее разрешения на пахоту и сев, благодарили за урожай. Женщины катались по скошенному жнивью, приговаривая: «Нивка, нивка, дай мне силку»… Христианство эту традицию не развивало, но и не препятствовало крестьянину почитать Мать Землю как кормилицу и благодетельницу. Священное отношение к земле разрушалось в городах, где люди совсем не зависели от природы и полагались только на Господа и на себя самого. А последние сто лет гонений на крестьянство окончательно искоренили сословие, которое почитало Мать Землю священной. И тогда матерщина перестала для многих быть оскорблением. Она стала грязной речью грубых людей.

Итак, богохульство вызывало у человека сильнейший страх. То был страх перед неизбежным отмщением за поругание Божьего Имени и за призывание бесов и чертей. Матерщина же вводила человека в шок, вызывая в нем чувство ужасного стыда. Стыд же, как известно, имеющий тот же корень что и слова студить, стужа, а в древности это слово звучало как студ, являл собой образ сильнейшего озноба, человек, охваченный стыдом, сам себе представлялся незащищенным, одиноким и оголенным, поскольку его лишили главных исконных защитников - Матери Сырой Земли и родной матери.

Скверна плоти и духа

Есть еще один вид сильного оскорбления по-русски - сквернословие, использование так называемых скверных слов, обозначающих нечистоты, экскременты, органы человека ниже пояса и его физические отправления. Такое восприятие сквернословия основывалось на древней установке, через язык вводящей в нашу картину мира понятия добра и зла: верх в этом случае обозначал добро, низ - зло, и в этой системе тело человека разделялось на добрую и злую половины границей пояса.

Органы человека ниже пояса представлялись да и сейчас представляются нечистыми. И говорили мудрецы так: «все мы наполовину люди, наполовину скоты».

Человек, которого оскорбляют скверными словами, обзывая нечистотами или детородным органом, задней частью тела, то есть срамными, похабными, пошлыми словами, испытывает чувство, которое в русском языке называется словом срам. Срам возникает при словесном или физическом обнажении человека перед людьми, этимологически оно означает чувство жути, которое охватывает при обнажении запретного. Не случайно, о том, кто срамит кого-то или срамится сам, говорят – он наглый, он издевается и изгаляется. И тем самым язык наш подчеркивает, что скверна плоти обнажена, освобождена от покрова и выставлена во всей нечистоте на всеобщее обозрение. Однако сегодня сквернословие далеко не всеми воспринимается как срамословие. Люди, потерявшие представление о чистом и нечистом собственной плоти, утрачивают и брезгливое отношение к нечистому слову, поистине скверна плоти рождает и скверну духа, и речь русского человека все больше наполняется нечистотами.

Так что оскорбление по-русски включало в себя три вида слов, вызывавших своего рода паралич души, сильнейший шок, оторопь и обиду - это богохульство, матерщина и сквернословие. Богохульство влекло за собой чувство страха, матерщина вызывала стыд, а сквернословие порождало срам в человеке. Именно про эти словесные оскорбления говорилось, что словом можно убить. Ибо такие оскорбляющие слова заставляли человека как бы обмереть, испытав скорбь, а по сути этого слова - паралич души, так как скорбь происходит от понятия скоробиться, то есть скорчиться и застыть в скорченном состоянии. Именно об оскорблении гласит русская пословица: «Слово не стрела, а пуще разит».

Нельзя сказать, что люди сегодня этого совсем не понимают. Но сквернословцы и матерщинники настолько приросли душой к грязной речи, что и в приличном окружении находят им эквиваленты, прямо отсылающие окружающих к нечистому смыслу – многочисленные ёлки-палки, ёшкины коты, японские городовые, блины, помянуть которые ныне не стесняются культурные с виду дамы и джентельмены, и даже дети не чураются их, - никого из окружающих не вводят в заблуждение. Они являются отвратительным явлением не только грязной речи, но и свидетельствуют о грязном образе мысли произносящих подобные эвфемизмы.

Брань – словесная оборона

Однако помимо слов оскорбительных, ведущих к параличу души, в русском языке есть слова бранные, которые служат человеку на пользу. Ведь и само слово брань означает нашу словесную оборону, в стремлении избежать физического столкновения с противником и обойтись при выражении своей агрессии одними лишь словами. Как говорили исстари, «береза не угроза, где стоит, там и шумит». Действительно, уж лучше обругать недруга бранным словом, нежели раскроить ему вгорячах череп. Так действовало предостережение: «Браниться – бранись, а рукам воли не давай».

Бранные слова или словесная оборона весьма отличаются от оскорбительных слов. Брань искони использовалась как форма предупреждения противника в том, что он будет атакован, если не смирится и не сдастся. Таков обычай русского народа. Мы не нападаем на неприятеля сзади, как это делают степные народы. Мы не кидаемся на врага внезапно, без предупреждения, как это принято у наших соседей-горцев. Русские имеют обыкновение предупреждать недруга о нападении и в это предупреждение мы, как правило, вкладываем ритуальные слова поношения врага – ту самую русскую брань. Знаменитое послание князя Святослава «Иду на вы», так удивлявшее его противников, является примером русского предупреждения супостатов о грядущей схватке. Великодушие воина-славянина здесь сопровождалось обыкновенно ритуальными угрозами врагу, которые не столько деморализовали неприятеля, сколько подбадривали самого бранящегося.

Действительно, использование словесной брани ведет свое начало из древнего воинского обряда уничижения своего врага перед схваткой. Подобные обряды укрепляли в бойцах чувство собственного превосходства над противником. Ритуал брани был настолько обязателен в русской бытовой культуре, что на этот счет существует известная поговорка, исходящая от лица заинтересованных схваткой зрителей: «Полно браниться, не пора ль и подраться».

Самым важным в таких ритуалах является переименование врага из человека в животное, причем в такое животное, победить которое легко. Нестрашные, неопасные звери и скоты – козел, баран, осел, свинья, лиса, собака, - становились именованием противников русского воина. Их употребляли в зависимости от того, что побольнее заденет недруга – неряшливость свиньи, тупость барана, упрямство осла или вредность козла… Но в брани никогда не использовались имена хищников – волка и медведя, противостояние с которыми не сулило легкой победы. Поминали в оборонной брани животных в собирательном смысле: тварь или скотина – тоже универсальные переименования перед схваткой. С возгласом «Ах ты, скотина!» или «Ух ты, тварь!» у нас принято кидаться в рукопашную.

Переименование человека в скота было важно для русского еще и потому, что русич, добрый по своей природе, не был готов убивать себе подобных даже и в открытом бою. Ему требовалось не только переименовать своего противника в животное, но и убедить самого себя, что он видит перед собой врага не в человеческом облике, а в обличье зверя. Ибо, как писал Владимир Высоцкий, «бить человека по лицу я с детства не могу». И вот, чтобы не бить человека по лицу, это лицо по-русски переименовывали в звериную образину: так родились бранные угрозы – набить морду, дать в рыло, начистить рожу, порвать пасть, врезать в харю, разбить мурло. Все перечисленные здесь слова суть именования звериной морды – нечеловеческого обличья. Уничижая таким образом противника своей угрозой, приготовившийся к бою или драке человек и себя освобождал от угрызений совести, что он поднял руку на человека. Противник для него становился как бы зверем.

Есть в словесной обороне и иной способ переименования врага перед схваткой. Чтобы оправдать свою агрессию, боец называл противника именем чужака, человека чужого, враждебного нам рода-племени. Русская история накопила немало таких прозвищ, запечатленных в памяти языка благодаря множеству нашествий и войн. Из тюркских языков пришли к нам балбес (из татарского билмас – «он не знает»), болван (татарское богатырь), балда и бадма. Это память о монголо-татарском иге и последующем враждебном соседстве со степняками. Война с Наполеоном отразилась в словах шаромыжник (франц. шер ами – «милый друг») и шваль (франц. шевалье). Слова эти пережили сложную историю. Они возникли в результате наложения друг на друга старинных русских корней и французских заимствований. Именно с опорой на русский корень в слове шушваль (клочок, обрывок, лоскут) произошло переосмысление слова шевалье, обозначавшего недруга-француза. Так возникла шваль – название всякого никчемного, ни на что не годного человека. Французское шер ами – милый друг тоже было переосмыслено в нашем языке с помощью русского корня – шара (пустота, дармовщина), шаром, на шару, (даром) в соединении с суффиксом -ыг-, известном в словах сквалыга, забулдыга, прощелыга. Шаромыга, шаромыжник, таким образом, стали ироническими прозваниями попрошайки и ничтожества. Кстати, слово забулдыга имеет подобное же образование. Здесь использован татарский корень булды («хватит»), а забулдыга означает пьяницу, у которого нет понятия «хватит», то есть способности вовремя остановиться в хмельном питии. Вспомним здесь также и шалопая: заимствованное из французского языка chenapan (негодяй) преобразовалось в слово шалопай под влиянием русского шалун, шалый, и стало означать обыкновенного бездельника.

Более новые ругательства, обозначающие чужаков, - греческое идиот (особенный, непохожий на других, чужой) и французское кретин (глупый). Они для нашего языка – тоже знак неполноценности человека, его чуждости родному сообществу, что позволяет использовать эти слова в словесной обороне, выводя идиота и кретина из круга своих.

Назовем еще одну стратегию словесной обороны, которую использовал русский воин и всякий изготовившийся к драке русич. В этой стратегии очень важно предупредить своего противника, что он будет повержен и уничтожен. Именно для этого используются слова, обозначающие падаль и мертвечину. Таковы слова падла и стерва, мразь и мерзавец, сволочь и зараза. Каждое из них выражает идею мёртвого особенным образом. Если падла - это то, что мёртвым пало на землю, обычная падаль, то стерва – растерзанное существо. Не случайно медведь в говорах называется стервецом, что означает терзающий добычу. Памятен и стервятник – хищная птица, питающаяся падалью, терзающая ее на части. Мразью именуют противника, сравнивая его с замерзшим до смерти существом, таков же и мерзавец. В слове сволочь прослеживается сравнение со сволоченной в кучу мертвой листвой, ни к чему не годным мусором, так полагал Владимир Даль. А слово зараза происходит от глагола заразить (то есть поразить, убить), и обозначает зараза убитого в бою.

Итак, словесная брань – это самая настоящая стратегия защиты, предупреждение врага о нападении, уничижение противника и одновременно укрепление самого бойца перед схваткой. Такова история происхождения бранных слов. Но и сегодня брань допустима и порой даже необходима в речи. Ведь ею можно сполна выплеснуть обиду на неприятеля, одной лишь перебранкой исчерпать конфликт и избежать рукоприкладства.

Ругань - выяснение отношений с ближними

Оскорбительными и бранными словами русский запас обидных речений не исчерпывается. Важнейшей частью национального быта является ругань – словесное уничижение наших ближних при выражении недовольства ими и при так называемом «выяснении отношений».

В русской традиции общения, которая складывалась на протяжении тысяч лет, особо ценилась искренность, открытость человека в взаимодействии со своими ближними. Именно поэтому мы считаем идеалом общения разговор по душам, без которого русский человек скукоживается в собственном коконе и иссыхает душой. Но и оборотную сторону разговора по душам – искреннее выражение недовольства своими ближними - мы тоже очень ценим, называя его «выяснением отношений». Такое общение – это разговор по душам наизнанку, это накопленные обиды, выплеснутые в лицо, это злоба, сконцентрированная в ругательном слове, которым мы обзываем провинившегося перед нами родственника или друга. В русских пословицах подобные ругатели метко сравниваются с собакой, что переменчива нравом, от свирепости до ласковости: «Полай, полай, собака, да и оближись».

Ругательные слова, какими в нашем языке «выясняют отношения», очень разнообразны и красочны, поскольку человек, ругаясь, стремится высказаться как можно ярче, но при этом не оскорбить, не сразить, не облить грязью. В подборе выражений ругатель, как правило, исходит из установки, что его раздражитель – как бы не человек вовсе, он некое пустое место, не имеющее главного признака человека – живой души.

Таково, к примеру, слово дурак, этимология которого основывается на понятии дыра – пустое место. Причем, ругаясь, мы любим подчеркнуть, что дурак – безумный, безголовый, бестолковый. И к дураку добавляем бестолочь, утверждаем, что у дурака крыша съехала, чердак без верху. Дураков величают на разные лады, новизной формы освежая силу ругательства: здесь и ласковое дуралей, и раздраженное дурандас, и добродушное дурачина, и гневное дуролом, и просто банальные дурень с дурилой, а также дурошлеп и дурында. Звонкости добавляют устойчивые определения дурака – дурак бывает круглый, набитый, отпетый. А если дурак не совсем дурак или притворяется таковым, то есть и для этого свои названия – полудурок и придурок.

Другое ругательное именование ближнего бездушным предметом обозначает разные виды дерева – тут и чурка, часто она выглядит как «чурка с глазами» или «чурка с ушами», и чурбан, и полено, и бревно, и дуб с дубиной и дуболомом, причем для яркости дубина именуется стоеросовой, то есть не лежачей, а стоячей, подобно человеку. Высокого и тупого человека назовут еще и орясиной – длинной жердью или хворостиной. Так ругают добрых молодцев. Вспомним и пень, к которому добавляют, что он старый или замшелый, так укоряют стариков. Сходно с представлением о человеке-деревяшке и слово остолоп, оно исстари обозначало деревянный столб и имеет тот же корень. Еще один деревянный предмет, переосмысленный в ругательство, - оглобля. Современный язык добавляет к этому списку бамбук и баобаб, а еще, постучав по деревяшке, мы произносим с чувством собственного превосходства над тупицей «здравствуй, дерево!».

Занимательны и ругательства с называнием ближних обувью. Тем самым мы подчеркиваем, что перед нами не человек, а лишь его оболочка без содержания – то есть опять-таки без души. И обувь в таких выражениях мы подбираем, соответствующую социальному статусу ругаемого нами человека. Сапог – скажем о тупоголовом военном, лаптем и валенком обзовем простофилю - деревенского жителя, тапком жена отчихвостит собственного безвольного мужа, а тот тапочкой – свою бестолковую жену, но в любом случае, мы высказываемся в том смысле, что перед нами голимая пустота, бессодержательный объект.

Мысль о своей никчемности, ненужности обидна для человека, и ругатели этим с удовольствием пользуются. Русский язык накопил коллекцию никчемностей, используемую в ругани. Здесь и обычная дрянь с фигней в придачу, и более конкретные отрепье – рваная одежда, и ошметок - старая обувь, а также отребье – ненужный хлам и мусор. Есть в подобной ругани забавные редкости, но тоже никчемные - ошурок (засохшая сопля), шушваль (обрывок, лоскуток). Особняком здесь стоит слово обормот, оно тоже обозначает никчемного оборванца, и звуковое сходство обормота с оборванцем вроде бы прослеживается. Однако в обормоте состоялось русское переосмысление немецкого Ubermut (хулиган, кривляка, шалун). Совпадение звучаний обормота с оборванцем и мотом дало импульс развитию иного значения – никчемного гуляки, промотавшегося до последней рвани. Точно так в конце XIX века сформировалось слово охламон, изначально оно соотносилось с греческим охлос (народ) и буквально означало «человек из народа». Но яркое совпадение звучания этого слова с корнем хлам породило новый смысл – плохо одетый, неряха.

Ругани, адресованной близким, свойственны и наименования их животными, прежде всего отличающимися глупостью, вредностью или никчемностью. Жену муж может обозвать овцой, козой или курицей, а она его в отместку - козлом или бараном. Вредного и капризного старика величают старым хрычом (слово грич сохранилось в чешском языке и означает старый пес), а ворчливую старуху прозывают старой каргой (слово карга сохранилось в санскрите в значении ворона).

Важной приметой внутрисемейной ругани являлись именования своих ближних именами чуждого происхождения – дундук (никчемный, тупой) происходит от тюркского личного имени, олух (глупый, неряшливый) ведет свое происхождение от финского личного имени Oliska, пентюх (неуклюжий, туповатый) возник в результате переосмысления греческого имени (Пантелей – Пантюха – пентюх) при совпадении звучаний с выразительным пень.

Обратим внимание, сколь велико число таких вот ругательств – безобидных, ибо они не являются оскорбительными, как богохульство, мат и сквернословие, и никому не угрожают, как словесная брань. В такой повседневной ругани каждый из нас сбрасывает нервное напряжение, раздражение, которое вызывают обычно трудные обстоятельства жизни или усталость в труде – «не выругавшись, дела не сделаешь», «без шуму и брага не закиснет». Вот оно – истинное назначение русской ругани – «поругаться – душу отвести», а значит, вернуться в спокойное состояние и с толком довести дело до конца.

Когда же мы ругаемся на собственную родню и друзей, то и тут в подобной ругани есть большие достоинства. Психологическая разрядка наступает, когда человек пользуется всеми этими смешными именами – олухами, дундуками, орясинами и ошурками, ошметками и валенками. К примеру, назовешь своего ленивца-сына телепнем и сам пустишься в хохот, представив его в виде неповоротливого увальня, телепающегося туда-сюда без толку. Или жена в сердцах крикнет мужу: «Ну, что встал, как остолоп!», а он ей в ответ: «Совсем, овца, потерялась!» И смешно это, и не обидно, но поучительно. Почему и говорят на Руси: «Больше бранятся, смирнее живут», «при счастье бранятся, при беде мирятся», «свои собаки грызутся, чужая не приставай».

Психологи изучили потребность людей в словесной разрядке и установили, что когда человек постоянно из страха, или в силу хорошего воспитания, или еще по какой причине не имеет возможности высказать свои негативные чувства, у него затемняется рассудок, он начинает тихо ненавидеть окружающих, и может не только сойти с ума, но и совершить преступление или самоубийство. Это состояние называется по-русски: «зла не хватает». «Зла» в словесной ругани должно хватать сполна, потому что это наиболее безобидная форма наказания или возмездия раздражающему нас ближнему. После чего для обоих наступает мир и успокоение. Потому все мы и знаем: «брань не дым, глаза не ест», «брань на вороту не виснет», и, главное, «не побив кума, не пить и пива».

Так зачем же, спрашивается, мы позабыли многое множество таких метких, звонких, точных ругательных слов, а вместо них, как обухом по голове, кроем наших ближних и дальних отборным матом, чертыхаемся на них и сквернословим, потеряв при этом страх и стыд и выставляя напоказ собственный срам?

Может, это происходит потому, что мы уже давно живем в обществе, где люди перестали поклоняться Богу и Его Пречистой Матери? И потому хулить Их – ругаться «в Бога-Мать» не является для многих чем-то страшным? Может быть, чертыханье в ходу потому, что все эти сто лет, а то и больше дьявола перестали считать врагом рода человеческого? А значит входить с ним в открытое общение, чертыхаясь, также стало не страшно? И ведь эти же сто лет, за какие мы так стремительно забыли Бога и познали чёрта, люди в нашей стране перестали поклоняться Матери Земле и пренебрегли святостью материнства вообще. Вот и матерная брань не стала вызывать стыд сначала перед лицом родной земли, потом перед лицом родной матери, и, наконец, в глазах собственных детей. Что до сквернословия, то его нечистоты уже не воспринимаются как срам, ибо люди привыкли не только грязно говорить, но и грязно думать. Все дело именно в том, что мы в большинстве народа привыкаем грязно думать, а то и не думать вовсе, используем сквернословие и матерщину как рефлекс недовольства и негодования.. При провалах в мыслях и в памяти, как установлено нейролингвистами, люди как раз и заполняют пробелы речи матерщиной, чертыханием и сквернословием. Есть даже психическое заболевание, при котором у человека полностью отсутствует речь, но чтобы привлечь к себе внимание окружающих, больной изрыгает сквернословие и матерщину. Так что беспричинно матерящиеся и привычно сквернословящие люди сродни душевнобольным и должны таковыми восприниматься в обществе.

Итак, навязанное сегодня в России убеждение, что русские – какие-то особо изощренные сквернословцы, которые без мата не пьют, не едят и вообще не живут на свете, - это лукавство или заблуждение. Богохульство, мат и сквернословие еще сто лет назад считались недопустимыми не только в образованной среде, но и в простом народе. Слова эти несли открытое зло, были опасны для общества и человека, их избегали, за них жестко наказывали. Другое дело - бранные слова и ругань, что оказывались подспорьем в искреннем общении с ближними и способом предотвращения рукоприкладства. Здесь меткое русское слово служит полезную службу и по сей день. Это не значит, конечно, что мы вправе костерить родню и друзей с утра до ночи, но это значит, что мы должны беречь себя и всех окружающих нас от оскорблений и сквернословия.

Татьяна Миронова

Ответственность за подачу электроэнергии к источникам потребления в транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания лежит на генераторе. Без него практически невозможно представить современный мотоцикл или автомобиль. В статье мы раскроем принцип работы генератора, основные его узлы и элементы.

Когда водитель проворачивает ключ зажигания, электрическая энергия подается на стартер. Этот прибор в первые секунды работы автомобиля является единственным, кто питается от аккумулятора (АКБ) и помогает вращать коленвал. После запуска силовой установки вращение двигателя через ременную передачу передается на генератор.

Практически сразу же аккумулятор из источника превращается в потребителя энергии и начинает возвращать себе заряд. Теперь генератор при работающем моторе становится источником электричества.

Принцип работы автомобильного генератора заключается в том, что он получает механическую энергию вращения от двигателя и превращает в электрическую энергию.

При отсутствии этого прибора в автомобилях не хватало бы на длительную работу. Но с генератором получается не только отсутствие разрядки, но и процесс подзарядки. Мощности его хватает на работу всех установленных электроприборов, влияющих на работоспособность машины, а также повышающих комфорт водителя и пассажиров.

Когда в автомобиле одновременно запускается несколько энергоемких потребителей, то мощности генератора может не хватать, в таком случае на помощь ему приходит аккумулятор. Благодаря такой связанной системе потребитель не замечает неудобств, а оба прибора создают оптимальный вариант работы электроузлов в машине.

Требования по автогенератору

Устройство и принцип работы генератора накладывают не наго определенные обязательства по выполнению своих функций. Основные требования состоят из таких пунктов:

1. одновременное и бесперебойное снабжение электричеством необходимые узлы, а также зарядка АКБ;
2. во время работы мотора на низких оборотах не должно происходить существенного отбора заряда у АКБ;
3. уровень напряжения в сети должен быть стабилен;
4. генератор должен быть прочным, надежным, с низким уровнем шума и не создавать радиопомехи.

Крепление и привод устройства

Привод во всех автомобилях имеет стандартный вид: шкив, установленный на коленчатом валу, через ременную передачу соединен со шкивом на валу ротора устройства. Размеры шкивов в передаче устанавливаются из необходимости получения заданного числа оборотов на генераторе.

Крепление на блоке

В современных автомобилях использую поликлиновые ремни. С их помощью можно передавать большее количество оборотов на ротор генератора.

Аппарат крепится к корпусу блока в подкапотном пространстве. Там же устанавливается натяжитель для ремня. Он необходим для установления качественной передачи вращения, чтобы исключать проскальзывание ремня по шкиву. В противном случае электричество переключится на использование АКБ, что приведет к его полной и незаметной разрядке.

Принято выделять две группы конструктивно отличающихся генераторов:

1. устройства с вентилятором рядом с приводным шкивом принято считать традиционной конструкцией;
2. конструкция, в которой установлены два вентилятора в корпусе аппарата, считается более новой и относится к компактным устройствам.

Устройство генератора

Основными частями любого генератора являются неподвижный блок – статор и вращающийся элемент конструкции – ротор. В статоре находится обмотка из медных проводов. Он с двух сторон зафиксирован крышками, как правило, из легких алюминиевых сплавов. Со стороны крепления шкива – передняя крышка, а со стороны щеток – задняя.

С задней части к щеточному механизму устанавливается регулятор напряжения. Там же расположен выпрямительный блок. Крышки фиксируют статор и крепятся между собой с помощью нескольких винтов. Лапы, с помощью которых генератор закреплен на корпусе автомобиля, отливаются вместе с крышками. Таким же образом получается натяжное ухо.

В отверстии одной из лап может быть установлена втулка, которая помогает отрегулировать установку генератора на кронштейн, выбирая необходимый зазор. Также ухо натяжного механизма снабжается несколькими отверстиями для установки аппарата на автомобили различных марок.

Статор

То, как работает генератор, зависит от качественного выполнения своих функций каждого их блоков. Основа статора набирается из одинаковых листовых стальных элементов толщиной до 1 мм. Если основа статора (пакет из пластин) сделана с помощью навивки, то ярмо блока содержит выступы, располагающиеся под пазами. За такие выпуклости проводится фиксация слоев обмотки. Также выступы помогают лучшему охлаждению всей конструкции.

Статор генератора

Почти во всех генераторах число пазов одинаковое. Их, как правило, в серийных авто 36. Изоляция проводится между ними с помощью эпоксидного изолятора.

Ротор

Для автомобильных генераторов основной отличительной чертой является полюсное устройство роторов. Обмотка этого узла закрыта двумя штампованными металлическими чашеобразными половинами, с выступающими клювообразными лепестками. Они фиксируются на валу, как бы обхватывая обмотку этими лепестками.

На валу устанавливаются подшипники, один из концов вала имеет резьбу со шпоночным пазом и посадочную поверхность под шкив.

Ротор генератора

Щеточный узел

В этом блоке установлены скользящие контакты. В автогенераторах принять использовать два вида щеток:

• электрографитные;
• меднографитные.

В первом случае наблюдается периодическое снижение напряжения при контактах с кольцом. Это приводит к некачественной работе генератора, подающего в такой ситуации нестабильное напряжение. Однако, у них есть и положительный эффект, ведь происходит меньший износ, в отличие от медных.

Выпрямительные блоки

Есть два основных типа выпрямительных узлов:

1. в первом случае – в пластины-теплоотводы проводится запрессовка диодов;
2. во втором случае – используются конструкционные ребра, в которых диоды паяются к теплоотводам.

Пластины теплоотводов

Замыкание таких пластин очень опасно для всего автомобиля. Виной такому происшествию – загрязнение, попавшее между пластинками. Оно может оказаться токопроводящим и замкнуть положительную сторону электропроводки с отрицательной.

Замыкание между пластинами может привести к пожару в автомобиле.

Чтобы избежать такого развития событий, на производстве проводится индивидуальное покрытие каждой пластины изоляционным слоем.

Подшипники

В конструкции используются шариковые подшипники. При производстве генераторов они получают смазочный материал на весь эксплуатационный срок. Американскими автопроизводителями иногда используются роликовые подшипники. Посадка со стороны контактной группы обычно «с натягом», а со стороны шкива применяется скользящая посадка. Обратная логика используется при установке в посадочные места крышки.

Демонтаж подшипников генератора

Проворот со стороны контактной группы наружной обоймы подшипника приводит к выходу из строя этой сопрягающейся пары (подшипник/крышка).

Так, ротор может задевать статор. Чтобы избежать этого, часто ставят дополнительные уплотнения в крышку: пластиковая втулка, резиновое кольцо.

Охлаждение генератора

Понижение рабочей температуры осуществляется с помощью, установленных на валу ротора вентиляторов. Традиционная конструкция предполагает подачу воздуха на крышку устройства со стороны контактной группы. При внешнем расположении щеточного узла подача охлаждения проводится через защитный кожух, закрывающий контакты со щетками.

Автомобили с компактной расстановкой узлов под капотом часто оснащаются генератором со специальным дополнительным кожухом. Поступление холодного заборного воздуха обеспечивается через его прорези. В генераторах с компактной конструкцией охлаждение проводится с обеих сторон крышек за счет наличия двух вентиляторов.

Регулятор напряжения

Также во всех современных генераторах установлены полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Регулятор обеспечивает теплокомпенсацию. Напряжение, подводимое к АКБ, зависит от подкапотной температуры. Чем воздух холоднее, тем большее напряжение подается на аккумулятор.

Как работает, рассмотрим на примере Touareg, с гибридным силовым агрегатом.

Что означает понятие «техника гибридного привода»?

Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат гибридный силовой агрегат

В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателягенератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат.

"Микрогибридный" силовой агрегат

В этой концепции привода электрический компонент (стартер/генератор) служит исключительно для реализации функции Стартстоп. Часть кинетической энергии можно снова использовать в качестве электрической энергии (рекуперация). Привод только от электрической тяги не предусмотрен. Параметры 12 вольтной АКБ со стекловолоконным наполнителем адаптированы к частым запускам двигателя.

«Среднегибридный» привод

Электрический привод поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение автомобиля только на электрической тяге невозможно. У «среднегибридного» привода большая часть кинетической энергии при торможении регенерируется, и в виде электрической энергии накапливается в высоковольтной батарее. Высоковольтная батарея, а также электрические компоненты сконструированы для более высокого электрического напряжения и, таким образом, более высокой мощности. Благодаря поддержке электродвигателягенератора режим работы теплового двигателя может быть смещен в область максимальной эффективности. Это обозначается как смещение точки нагрузки.

«Полногибридный» силовой агрегат

Мощный электродвигательгенератор комбинируется с двигателем внутреннего сгорания. Возможно движение только на электрической тяге. Электродвигательгенератор, если только позволяют условия, поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение с малой скоростью осуществляется только на электрической тяге. Реализована функция Стартстоп для двигателя внутреннего сгорания. Рекуперация используется для зарядки высоковольтной батареи. Благодаря разделительному сцеплению между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателемгенератором можно обеспечить разъединение обеих систем. Двигатель внутреннего сгорания подключается в работу только при необходимости.

Основы гибридной техники

Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.

Параллельный гибридный силовой агрегат

Параллельное исполнение гибридного силового агрегата отличается простотой. Он используется в случае, когда необходимо «гибридизировать» существующий автомобиль. Двигатель внутреннего сгорания, электромоторгенератор и коробка передач располагаются на одной оси. Обычно в системе параллельного гибридного силового агрегата используется один электродвигатель генератор. Сумма единичной мощности двигателя внутреннего сгорания и мощности электродвигателягенератора соответствует полной мощности. Эта концепция обеспечивает высокую степень заимствования узлов и деталей прежнего автомобиля. У полноприводных автомобилей со схемой параллельного гибридного силового агрегата привод всех четырех колёс реализован с помощью дифференциала Torsen и раздаточной коробки.

Раздельный гибридный привод

В системе раздельного гибридного привода помимо двигателя внутреннего сгорания имеется электродвигательгенератор. Оба двигателя располагаются под капотом. Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, также как и от электродвигателягенератора, через планетарную передачу подаётся на коробку передач автомобиля. В противоположность параллельному гибридному приводу, снять таким образом сумму отдельных мощностей для привода колёс невозможно. Вырабатываемая мощность частично тратится на приведение автомобиля в движение, частично, в виде электрической энергии, накапливается в высоковольтной батарее.

Последовательный гибридный силовой агрегат

Автомобиль оборудован двигателем внутреннего сгорания, генератором и электродвигателем генератором. Однако в отличие от обеих описанных ранее концепций, двигатель внутреннего сгорания не имеет возможности самостоятельно приводить автомобиль в движение валом, или через коробку передач. Мощность от двигателя внутреннего сгорания на колеса не передаётся. Основной привод автомобиля осуществляет электродвигатель генератор. Если ёмкость высоковольтной батареи слишком низкая, запускается двигатель внутреннего сгорания. Через генератор двигатель внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Электродвигательгенератор снова может получать энергию от высоковольтной батареи.

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат представляет собой смешанную форму двух описанных выше гибридных приводов. Автомобиль оборудован одним двигателем внутреннего сгорания и двумя электродвигателями генераторами. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор размещены под капотом. Второй электродвигательгенератор расположен на задней оси. Эта концепция используется для полноприводных автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор через планетарную передачу могут приводить коробку передач автомобиля. И в этом случае действует правило, согласно которому одиночные мощности привода не могут отбираться для привода колёс в виде суммарной мощности. Второй электродвигатель генератор на задней оси активируется при необходимости. В связи с таким конструктивным исполнением привода высоковольтная батарея располагается между обеими осями автомобиля.

Другие термины и определения Здесь будут кратко разъяснены другие термины и определения, часто используемые в связи с технологией гибридного привода.

Рекуперация. В общем случае этот термин в технике означает способ возврата энергии. При рекуперации имеющаяся энергия одного вида преобразуется в другой, используемый в последующем вид энергии. Потенциальная химическая энергия топлива преобразуется в трансмиссии в кинетическую энергию. Если автомобиль затормаживается обычным тормозом, то избыточная кинетическая энергия посредством трения тормозов превращается в тепловую энергию. Возникающее тепло рассеивается в окружающем пространстве, и поэтому использовать его в дальнейшем невозможно.

Если же напротив, как при использовании технологии гибридного привода, дополнительно к классическим тормозам генератор используется в качестве моторного тормоза, то часть кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию, и таким образом становится доступной для последующего использования. Энергетический баланс автомобиля улучшается. Этот вид регенеративного торможения называют рекуперативным тормозом.

Как только в режиме принудительного холостого хода скорость автомобиля снижается путем торможения нажатием педали тормоза или автомобиль движется накатом или автомобиль движется под уклон cистема гибридного привода включает электродвигатель - генератор, и использует его в режиме генератора.

В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостого
хода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.
При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,
преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, которое
требуется для работы 12 вольтной бортовой сети.

Электродвигатель-генератор (электромашина)

Термин электродвигатель-генератор, или электромашина, используется вместо терминов генератор, электродвигатель и стартер. В принципе, любой электродвигатель можно применять и в качестве генератора. Если вал электродвигателя приводится от внешнего привода, то электродвигатель, подобно генератору, вырабатывает электрическую энергию. Если к электромашине подводится электрическая энергия, то она работает как электродвигатель. Таким образом, электродвигательгенератор автомобилей с электрическим гибридным приводом заменяет обычный стартер двигателя внутреннего сгорания, а также обычный генератор (осветительный генератор).

Электрический ускоритель (E-boost)

По аналогии с функцией Kickdown двигателей внутреннего сгорания, которая делает доступной максимальную мощность двигателя, гибридный привод располагает функцией электрического ускорителя E-Boost. При использовании функции электродвигатель-генератор и двигатель внутреннего сгорания выдают свои максимальные индивидуальные мощности, которые складываются в более высокое значение суммарной мощности. Сумма индивидуальных мощностей обоих видов двигателей соответствует суммарной мощности трансмиссии.

Вследствие потерь мощности в электродвигателе-генераторе, его мощность в режиме генератора ниже, чем в режиме тягового электродвигателя. Мощность электродвигателя-генератора в режиме двигателя составляет 34 кВт. Мощность электродвигателя-генератора в режиме генератора равна 31 кВт. У Touareg с гибридным приводом двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 245 кВт, а электродвигатель-генератор мощность 31 кВт. В режиме тягового электродвигателя электродвигатель-генератор выдаёт мощность 34 кВт. Вместе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор в режиме тягового электродвигателя развивают суммарную мощность 279 кВт.

Функция Старт-стоп

Аргументы в пользу гибридной техники

Почему мы комбинируем электродвигатель-генератор с двигателем внутреннего сгорания? Для отбора крутящего момента частота вращения двигателя внутреннего сгорания должна быть не ниже частоты вращения холостого хода. При остановке двигатель не может отдавать крутящий момент. При увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания его крутящий момент увеличивается. Электромоторгенератор с первыми оборотами выдает максимальный крутящий момент. Для него не существует частоты вращения холостого хода. При увеличении частоты вращения его крутящий моментуменьшается. Благодаря работе электродвигателя-генератора у двигателя внутреннего сгорания исключен наиболее сложный режим работы: в диапазоне ниже оборотов холостого хода. Благодаря поддержке электродвигателягенератора двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в более эффективных режимах. Это смещение точки нагрузки повышает КПД силового агрегата.

Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?

Полный гибридный агрегат, в отличие от остальных вариантов гибридного привода, объединяет функцию встроенной системы Стартстоп, систему E-Boost, функцию рекуперации и возможность движения только на электродвигателе (режим электрической тяги).

Электродвигатель-генератор

Электродвигатель-генератор размещён между двигателем внутреннего сгорания и АКП. Он представляет собой синхронный двигатель трехфазного тока. С помощью силового электронного модуля постоянное напряжение 288 В преобразуется в трёхфазное переменное напряжение. Три фазы напряжение создают в электродвигателегенераторе трёхфазное электромагнитное поле.

Высоковольтная батарея

Доступ к высоковольтной батарее обеспечивается через напольное покрытие багажного отсека. Она выполнена в виде модуля и включает различные компоненты высоковольтной системы Touareg. Модуль высоковольтной батареи имеет массу 85 кг и может заменятьсятолько в сборе.

Высоковольтную батарею нельзя сравнивать с обычной аккумуляторной батареей с напряжением 12 В. В нормальном режиме эксплуатации высоковольтная батарея задействуется в свободном диапазоне уровня зарядки от 20% до 85%. Переносить такие нагрузки в течение длительного времени обычная 12 вольтная АКБ неспособна. Поэтому высоковольтную батарею следует рассматривать как оперативное устройство накопления энергии для электрического привода. Подобно конденсатору она может накапливать и снова отдавать электрическую энергию. В принципе, рекуперацию, регенерацию энергии, можно рассматривать как возможность заправки автомобиля энергией во время движения. Применение высоковольтной батареи в автомобиле с гибридным приводом отличается чередование циклов зарядки (рекуперация) и разрядки (движение на электрическом приводе) высоковольтной батареи.

Пример: Если сравнить энергию высоковольтной батареи с энергией, образующейся при сжигании топлива, то количество энергии, которую может выработать батарея, будет соответствовать примерно 200 мл топлива. Этот пример демонстрирует, что на пути к созданию электромобилей, аккумуляторные батареи, с точки зрения способности накапливать энергию, должны быть существенно модернизированы.