Бензиновый двигатель это: Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — это… Что такое Бензиновый двигатель внутреннего сгорания?

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — это… Что такое Бензиновый двигатель внутреннего сгорания?

Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

Одним из видов дросселя является карбюраторная дроссельная заслонка, регулирующая поступление горючей смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Рабочий орган представляет собой пластину, закрепленную на вращающейся оси, помещённую в трубу, в которой протекает регулируемая среда. В автомобилях управление дросселем производится с места водителя, причём обычно предусматривается двойная система привода: от руки рычажком или кнопкой и от ноги педалью. Их обычно связывают между собой так, что при нажатии водителем на педаль кнопка ручного управления остаётся неподвижной, а при вытягивании кнопки ручного управления педаль опускается.

Дальнейшее открывание дросселя можно производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением.

Классификация бензиновых двигателей

• По способу смесеобразования — карбюраторные и инжекторные;
• По способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако меньшим КПД. Поэтому двухтактные двигатели применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизированных инструментах. Четырёхтактные же двигатели устанавливаются на абсолютное большинство остальных транспортных средств. Следует заметить, что дизели также могут быть четырёхтактными или двухтактными; двухтактные дизели лишены многих недостатков бензиновых двухтактных двигателей, однако применяются в основном на больших судах (реже на тепловозах и грузовиках).
  ;
• По числу цилиндров — одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые;
• По расположению цилиндров — двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (т. н. «рядный» двигатель), V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным),W-образные, использующие 4 ряда цилиндров, расположенных под углом с 1 коленвалом (у V-образного двигателя 2 ряда цилиндров), звездообразные;
• По способу охлаждения — на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
• По типу смазки смешанный тип(масло смешивается с топливной смесью) и раздельный тип(масло находится в картере)
• По виду применяемого топлива — бензиновые и многотопливные [1];
• По степени сжатия. В зависимости от степени сжатия различают двигатели высокого (E=12…18) и низкого (E=4…9) сжатия;
• По способу наполнения цилиндра свежим зарядом: двигатели без наддува (атмосферные), у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разрежения в цилиндре при всасывающем ходе поршня; двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя;
• По частоте вращения: тихоходные, повышенной частоты вращения, быстроходные;
• По назначению различают двигатели стационарные, автотракторные, судовые, тепловозные, авиационные и др.
• Практически не употребляемые виды моторов — роторно-поршневые Ванкеля (производились только фирмами Mazda (Япония) и ВАЗ (Россия)), с внешним сгоранием Стирлинга и т. д..

См. также: Классификация автотракторных двигателей

Рабочий цикл бензинового двигателя

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя

Как следует из названия, рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.

1. Впуск. В течение этого такта поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь.

2. Сжатие. Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степень сжатия . Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако, для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с бо́льшим октановым числом, которое дороже.

3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня). Незадолго до конца цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Во время пути поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы основная масса бензовоздушной смеси успела воспламениться к моменту, когда поршень будет находиться в ВМТ (процесс воспламенения является медленным процессом относительно скорости работы поршневых систем современных двигателей). При этом использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов.

В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством центробежным вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель. В более современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику. В этом случае используется датчик положения коленчатого вала, работающий обычно по емкостному принципу.

4. Выпуск. После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл начинается сначала.

Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи НМТ поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра.

Более подробно цикл двигателя устроен следующим образом: когда поршень идёт вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно, движущийся вверх поршень создаёт разрежение в кривошипной камере. Под действием этого разрежения открывается клапан впускного коллектора и свежая порция топливовоздушной смеси (как правило, с добавкой масла) засасывается в кривошипную камеру. При движении поршня вниз давление в кривошипной камере повышается и клапан закрывается. Поджиг, сгорание и расширение рабочей смеси происходят так же, как и в четырёхтактном двигателе.

Однако, при движении поршня вниз, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (в смысле, поршень перестаёт перекрывать выпускное окно). Выхлопные газы (имеющие ещё большое давление) устремляются через это окно в выпускной коллектор. Через некоторое время поршень открывает также впускное окно, расположенное со стороны впускного коллектора. Свежая смесь, выталкиваемая из кривошипной камеры идущим вниз поршнем, попадает в рабочий объём цилиндра и окончательно вытесняет из него отработавшие газы. При этом часть рабочей смеси может выбрасываться в выпускной коллектор. При движении поршня вверх свежая порция рабочей смеси засасывается в кривошипную камеру.

Можно заметить, что двухтактный двигатель при том же объёме цилиндра, должен иметь почти в два раза большую мощность. Однако, полностью это преимущество не реализуется, из-за недостаточной эффективности продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском. Мощность двухтактного двигателя того же литража, что и четырёхтактный больше в 1,5 — 1,8 раза.

Важное преимущество двухтактных двигателей — отсутствие громоздкой системы клапанов и распределительного вала.

Преимущества 4-тактных двигателей

• Больший ресурс.
• Бо́льшая экономичность.
• Более чистый выхлоп.
• Не требуется сложная выхлопная система.
• Меньший шум.
• Не требуется добавление масла к топливу.

Преимущества двухтактных двигателей

• Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения у двухтактных вариантов.
• Бо́льшая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма.
• Проще и дешевле в изготовлении.
• Отсутствие блока клапанов и распределительного вала.

См. также: «Два такта и четыре. В чем отличия?»

Карбюраторные и инжекторные двигатели

В карбюраторных двигателях процесс приготовления горючей смеси происходит в карбюраторе — специальном устройстве, в котором топливо смешивается с потоком воздуха за счёт аэродинамических сил, вызываемых энергией потока воздуха, засасываемого двигателем.

В инжекторных двигателях впрыск топлива в воздушный поток осуществляют специальные форсунки, к которым топливо подаётся под давлением, а дозирование осуществляется электронным блоком управления — подачей импульса тока, открывающим форсунку или же, в более старых двигателях, специальной механической системой.

Одной из первых такие разработки внедрила в свои моторы корпорация OMC в 1997 году, выпустив двигатель, построенный с использованием технологии FICHT. В этой технологии ключевым фактором было использование специальных инжекторов, которые позволяли впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания. Это революционное решение наряду с использованием современного бортового компьютера позволило точно дозировать топливо в тот момент, когда поршень при обратном движении перекроет все окна. Плюс в полость коленвала распыляется чистое масло, которое не смывается топливом — теперь его там нет! Топливо не смывает масло, что позволяет уменьшить его количество. Благодаря этому решению разработчики получили двухтактный двигатель с его совершенной динамикой разгона, великолепной кривой мощности и малым весом, но при этом имеющий уровни выброса и экономичности, как у карбюраторного четырехтактного двигателя.

Переход от классических карбюраторных двигателей к инжекторам произошёл в основном из-за возрастания требований к чистоте выхлопа (выпускных газов), и установке современных нейтрализаторов выхлопных газов (каталитических конвертеров или просто катализаторов). Именно система впрыска топлива, контролируемая программой блока управления, способна обеспечить постоянство состава выхлопных газов, идущих в катализатор. Постоянство же состава необходимо для нормальной работы катализатора, так как современный катализатор способен работать лишь в узком диапазоне данного состава, и требует строго определённого содержания кислорода. Именно поэтому в тех системах управления, где установлен катализатор, обязательным элементом является лямбда-зонд, он же кислородный датчик. Благодаря лямбда-зонду система управления, постоянно анализируя содержание кислорода в выхлопных газах, поддерживает точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива, и оксидов азота, которое способен обезвредить катализатор. Дело в том, что современный катализатор вынужден не только окислять не полностью сгоревшие в двигателе остатки углеводородов и угарный газ, но и восстанавливать оксиды азота, а это — процесс, идущий совершенно в другом (с точки зрения химии) направлении. Желательно также ещё раз окислять окончательно весь поток газов. Это возможно лишь в пределах так называемого «каталитического окна», то есть узкого диапазона соотношения топлива и воздуха, когда катализатор способен выполнить свои функции. Соотношение топлива и воздуха в данном случае составляет примерно 1:14,7 по весу (зависит также от соотношения С к Н в бензине), и удерживается в коридоре приблизительно плюс-минус 5 %. Так как одной из труднейших задач является удержание нормативов по оксидам азота, дополнительно необходимо снижать интенсивность их синтеза в камере сгорания. Делается это в основном снижением температуры процесса горения с помощью добавления определённого количества выхлопных газов в камеру сгорания на некоторых критичных режимах (Система рециркуляции выхлопных газов).

Основные вспомогательные системы бензинового двигателя

Системы, специфические для бензиновых двигателей

• Система зажигания — обеспечивает поджиг топлива в нужный момент. Она может быть контактной, бесконтактной или микропроцессорной. Контактная система включает в себя: прерыватель-распределитель, катушку, выключатель зажигания, свечи. Бесконтактная система включает то же самое оборудование, только вместо прерывателя стоит датчик Холла или индукционный датчик. Микропроцессорная система зажигания управляется специальным блоком-компьютером, она включает в себя датчик положения коленвала, блок управления зажиганием, коммутатор, катушки, свечи, датчик температуры двигателя. У инжекторного двигателя к этой системе добавляются датчик положения дроссельной заслонки и датчик массового расхода воздуха.
• Система приготовления топливовоздушной смеси — карбюратор или же инжекторная система.

Некоторые особенности современных бензиновых двигателей

• Для повышения надежности работы используется индивидуальная катушка зажигания для каждой свечи (например, в двигателе ЗМЗ-405. 24 и многих современных японских двигателях).
• Используется по 2 впускных и 2 выпускных клапана на цилиндр вместо одного впускного и одного выпускного. Это связано с тем, что суммарная площадь отверстий клапанов в головках цилиндров современных двигателей значительно увеличена, а при использовании одного большого клапана на высоких оборотах заслонки клапанов не успевают закрыть отверстие к началу следующего цикла, ввиду своей относительно большой массы. Таким образом, имеет место «зависание» заслонок вокруг определенной позиции, в результате чего клапан получается постоянно открытым. Использование более жестких пружин не решает проблемы.
• Для управления дроссельной заслонкой используется электропривод, а не тросик педали акселератора (например, в двигателе ЗМЗ-405.24 и многих современных иностранных двигателях, особенно тех, что оснащены системой cruise control).

Системы, общие для большинства типов двигателей

• Система охлаждения
• Система выпуска отработанных газов. Включает выпускной коллектор, каталитический конвертер (на современных машинах), и глушитель.
• Система смазки — бывает с отдельным маслобаком (авиация) и без него (почти все современные автомобили).
• Система запуска двигателя. Для приготовления двигателя к работе необходимо произвести хотя бы один оборот коленчатого вала, для того, чтобы в одном из цилиндров произошли такты впуска и сжатия. Для запуска четырёхтактного двигателя обычно применяется специальный электромотор — стартер, работающий от аккумулятора. Для запуска маломощных двухтактных бензиновых двигателей можно применять мускульную силу человека, например так работает кикстартер в мотоцикле.

См. также

Ссылки

Сайт о скутерах с 2х тактными двигателями

Mazda готовит серийный бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия — Авторевю

Японская компания Mazda давно известна экспериментами с рабочим процессом двигателей внутреннего сгорания. Еще в начале девяностых она серийно выпускала компрессорные «шестерки», работавшие по экономичному циклу Миллера, а в 2012 году начала производство моторов семейства Skyactiv со степенью сжатия 14:1. Для бензиновых двигателей это очень высокий показатель, а для дизелей, наоборот, низкий. Теперь же японское деловое издание Nikkei сообщает, что ближайшей осенью Mazda представит новый бензиновый мотор Skyactiv II, в котором воспламенение горючей смеси осуществляется без свечей зажигания — при помощи сжатия, как в дизелях!

По общей терминологии рабочий цикл таких двигателей имеет обозначение HCCI: Homogeneous Charge Compression Ignition, то есть «воспламенение гомогенной смеси от сжатия». Над его реализацией инженеры работают не первый десяток лет, прототипы таких моторов еще в 2007 году показывали американцы из GM. Работают над циклом HCCI Daimler (там его называют DiesOtto), Volkswagen и Nissan, а о наработках компании Mazda мы писали еще три года назад. И, похоже, именно эта относительно небольшая фирма первой запустит серийное производство таких двигателей! По словам представителя немецкого подразделения Mazda Deutschland Йохена Мюнцингера, революционный мотор справит дебют на автомобиле Mazda 3 следующего поколения, который поступит в продажу в конце 2018 или начале 2019 года.

Интересно, что в издании Nikkei новый мотор описывают как вообще лишенный свечей зажигания. Однако во время нашего визита в исследовательский центр компании Mazda инженеры говорили, что цикл HCCI пока далек от идеала и без системы зажигания все же не обойтись. В мощностных режимах воспламенение останется принудительным, от искры, а при частичных нагрузках и на холостом ходу моторы будут переходить на «идеальный» цикл HCCI. И только Skyactiv третьего поколения, возможно, обойдется вообще без свечей зажигания. Степень сжатия нового мотора будет увеличена до невероятного показателя 18:1. Обещают, что внедрение таких двигателей позволит снизить расход топлива примерно на 30%, а вдобавок новый рабочий процесс сулит значительное снижение содержания в выхлопных газах окислов азота и сажи.

Впрочем, Mazda сейчас делает ставку не только на двигатели внутреннего сгорания. Как мы писали прошлой осенью, в 2019 году японская фирма представит серийный электромобиль.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

16. 05.2010

Процесс сгорания

Сгорание — это процесс сжигания смеси воздуха и топлива (воздушно-топливной смеси). Для обеспечения процесса сгорания эта воздушно-топливная смесь подается в цилиндр, где сжимается перемещающимся поршнем. Сжатая смесь зажигается, и в результате сгорания производится энергия для движения автомобиля.

В цилиндре двигателя газы, образующиеся при сгорании воздушно-топливной смеси, расширяются, создавая при этом очень высокое давление. Это высокое давление перемещает поршень в цилиндре вниз. Поршень соединяется с шатуном, который, в свою очередь, связан с коленчатым валом. Поскольку таким образом поршень соединяется с коленчатым валом, коленчатый вал при перемещении поршня начинает вращаться. Шатун и коленчатый вал преобразовывают возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

По мере очередности процессов сгорания, происходящих в каждом цилиндре, от соответствующих поршней к коленчатому валу передаются импульсы энергии. К одному из концов коленчатого вала крепится маховик, который представляет собой тяжелый круглый металлический диск. Он помогает сглаживать импульсный характер генерирования энергии и обеспечивает плавность/ равномерность вращения коленчатого вала. Крутящий момент, создаваемый двигателем, посредством коробки передач и трансмиссии передается к колесам.

Четырехтактный цикл

Почти все современные автомобили имеют четырехтактные двигатели. Термин «четырехтактный» означает, что для того, чтобы совершить один цикл сгорания, поршень перемещается по всей длине цилиндра четыре раза.

Диаметр цилиндра

В автомобильной терминологии под термином «диаметр цилиндра» подразумевается внутренний диаметр цилиндра двигателя.

Ход поршня

Под термином «ход поршня» понимается перемещение поршня. Ход поршня — это расстояние, проходимое поршнем в цилиндре в процессе вращения коленчатого вала. Ход поршня равняется расстоянию, проходимому поршнем в цилиндре от самого низкого положения до самого высокого положения.

Самое высокое положение поршня в цилиндре называется верхней мертвой точкой (в.м.т.). Самое низкое положение поршня в цилиндре называется нижней мертвой точкой (н.м.т.). Один ход поршня соответствует половине оборота коленчатого вала или повороту на 180 градусов.

Рабочий объем

Термин «рабочий объем» относится к двум взаимосвязанным концепциям. Рабочий объем цилиндра — это объем пространства освобожденного поршнем при его перемещении от в.м.т. к н.м.т. Рабочий объем выражается как и объем в литрах (л), кубических сантиметрах (см3) или кубических дюймах.

Полный рабочий объем двигателя равняется рабочему объему одного цилиндра, умноженному на общее количество цилиндров в двигателе. Например, каждый цилиндр некоторого 4-цилиндрового двигателя имеет рабочий объем 0.500 л. Поэтому, полный рабочий объем это двигателя равняется рабочему объему цилиндра (0.500 л), умноженному на количество цилиндров (4), т.е. 2.0 литрам.

Ход впуска

Ход (или такт) впуска считается первым из четырех тактов. Вращающийся коленчатый вал тянет поршень вниз из в.м.т. к н.м.т. Выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается. По мере перемещения поршня вниз в цилиндр через впускной клапан втягивается воздушно-топливная смесь.

Ход сжатия

Когда поршень достигает н.м.т., ход впуска заканчивается и начинается ход (или такт) сжатия. Впускной клапан закрывается, а выпускной клапан остается закрытым. Коленчатый вал толкает поршень вверх, к в.м.т. Воздушно-топливная смесь остается в цилиндре и сжимается между поршнем и головкой цилиндров.

Сжатие воздушно-топливной смеси очень важно для вырабатывания мощности. Чем больше сжатие, тем больше энергии (а значит и мощности) создает смесь в процессе сгорания. Сжатие также обеспечивает «предварительный нагрев» смеси, что помогает процессу сгорания.

Степень сжатия

Степень сжатия указывает на то, насколько воздушно-топливная смесь сжимается на ходе сжатия. Степень сжатия — это объем в в.м.т. по сравнению с объемом в н. м.т. на ходе сжатия. Например, степень сжатия 8 : 1 означает, что объем при нахождении поршня в н.м.т. в восемь раз больше, чем объем в в.м.т. Более высокие значения степени сжатия позволяют обеспечить более высокую потенциальную мощность.

Рабочий ход

Непосредственно перед тем, как поршень достигает в.м.т., искра зажигания, генерируемая свечой зажигания, зажигает воздушно-топливную смесь, и начинается рабочий ход. Горящие газы быстро расширяются, создавая очень высокое давление на днище поршня, по мере того как поршень проходит через в.м.т. и перемещается вниз в направлении н.м.т. Впускной и выпускной клапаны остаются плотно закрытыми, и поэтому вся сила давит на поршень вниз, чтобы провернуть коленчатый вал.

Ход выпуска

По мере того, как поршень приближается на рабочем ходе к н.м.т., выпускной клапан начинает открываться. Как только поршень проходит н.м.т., вращающийся коленчатый вал перемещает поршень обратно вверх, в направлении в.м.т., и выпускной клапан полностью открывается. Поршень через выпускной клапан выталкивает отработавшие газы, которые затем проходят через выпускной порт головки цилиндров и далее идут по системе выпуска.

Когда поршень проходит в.м.т., четырехтактный цикл начинается снова с хода впуска. В начале хода впуска выпускной клапан на мгновение остается открытым, позволяя газам полностью освободить цилиндр.

автозапчасти в москве

Дизельный двигатель и бензиновый двигатель

На базовом уровне все современные двигатели внутреннего сгорания работают по единому принципу, в основе которого – четыре основных шага: всасывание, сильное сжатие, возгорание, выхлоп. Указанный цикл повторяется многократно на протяжении всего времени работы мотора. 

Бензин, дизель – в данном случае тип топлива не важен, ведь главное – создание крутящего момента, передающегося на трансмиссию и уже оттуда поступающего на колеса. Шаги работы движка, повторимся, никак не зависят от его типа, а вот сами моторы в зависимости от используемого топлива заметно друг от друга отличаются.

Существенные отличия есть и в специфике выполнения приведенных выше циклов. О принципиальных различиях между дизельным двигателем и его бензиновым аналогом пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Как это работает

Вопросом о том, какой мотор лучше – бензиновый или дизельный – задается каждый человек, планирующий покупку своего первого автомобиля. Однозначного ответа на него не существует – все зависит от целого ряда факторов, начиная от типа кузова машины, ее назначения, особенностей эксплуатации и заканчивая предпочтениями потенциального покупателя. 

Ясно одно: у двигателей каждого типа есть как преимущества, так и недостатки, поэтому к выбору необходимо подойти со всей ответственностью, ведь от него зависят столь важные нюансы, как время разгона, максимальная скорость, динамические характеристики, тонкости обслуживания и т.д.

При этом топливо, независимо от того, бензин это или дизель, сгорает в цилиндрах. Однако процесс подготовки топливной смеси и ее возгорание в обоих силовых агрегатах заметно, даже принципиально, рознятся.

Особенности работы дизельного двигателя

Система дизельного двигателя подразумевает попадание топлива в цилиндры не одновременно с воздухом, а отдельно от него. Уже в цилиндрах топливо сжимается, это влечет за собой резкое повышение давления, которое, в свою очередь, приводит к росту температуры и, как следствие – к возгоранию.

Говоря иными словами, в камеру сгорания двигателя на дизтопливе сначала поступает лишь воздух, по направлению движения поршня он сжимается. Вследствие  данного процесса (имеется в виду сжатие) кислород нагревается, и как раз в этот момент начинается подача топлива. От контакта с горячим кислородом оно воспламеняется, и двигатель запускается. 

Получается, что за возгорание топлива в данном случае отвечают форсунки дизельного двигателя, тогда как в бензиновых установках эта роль отводится свечам зажигания. 

Важно отметить, что обе разновидности силовых установок агрегатируются идентичными системами выпуска, контролирующими освобождение камеры сгорания от скопившихся там продуктов горения. Регулируют этот процесс клапаны, которые в требуемый момент открываются и закрываются, направляя отработанные газы в выхлопную систему.

Особенности работы моторов на бензине

В бензиновом двигателе этап пуска представлен процессом всасывания смешанного с топливом воздуха в камеру сгорания и сжатием воздуха непосредственно в самой камере.

Иными словами, формирование топливовоздушной смеси в бензиновой силовой установке происходит за пределами цилиндра, а если быть предельно точными – во впускном коллекторе.

На заключительной стадии сжатия пары бензина и воздуха перемешиваются, температура топливной смеси возрастает до 500 градусов по Цельсию. Учитывая тот факт, что этого недостаточно для самовоспламенения бензина, для того, чтобы произошло возгорание, необходима искра, и ее дают свечи зажигания.

Сравнение показателей бензиновых и дизельных силовых установок

Перед покупкой авто каждый человек задается вопросом о том, купить дизельный двигатель или остановить выбор на бензиновой установке.

При этом в учет берутся эксплуатационные свойства первостепенной важности, к которым во время разговора о ДВС принято относить мощность, расход топлива, ремонтопригодность и стоимость техобслуживания, а также срок службы и влияние на окружающую среду. Поговорим об этих моментах более подробно. 

Мощность

Рабочая смесь в дизельном силовом агрегате сгорает более эффективно. Это объясняется, во-первых, упомянутыми выше особенностями системы бензинового двигателя, а во-вторых, более высокой степенью сжатия – 20 против 10 единиц у дизтоплива и бензина соответственно.

Коэффициент полезного действия у дизеля процентов на 40 выше, чем у аналогов на бензине, расход топлива при этом ниже, однако в плане мощности на выходе бензиновые моторы лучше, они заметно мощнее. 

Расход топлива

Цена бензинового двигателя ниже, чем дизеля, однако в плане расхода топлива дизеля куда более экономичны. Правда, при подсчете уровня экономии важно учитывать несколько факторов. Так, показатели расхода топливной смеси зависят от того, ездит ли машина по городу или по трассе, какую манеру вождения предпочитает водитель, в какое время года и при каких условиях ТС эксплуатируется. 

Чем больший отрезок пути проехало дизельное авто, тем быстрее оно окупится, ведь дизтопливо дешевле бензина, особенно летом. К слову, в мороз экономия будет незначительной, ведь придется заливать «зимнюю» солярку, которая стоит дороже – летняя под воздействием низких температур застывает и превращается в желеобразную смесь. 

Помимо всего прочего, дизельный силовой агрегат работает на более низких оборотах, как следствие — расход топлива снижается в среднем на 20 процентов. Это, в свою очередь, позволяет экономить не только деньги, но и время – расстояние, которое можно будет преодолеть на одном баке, станет длиннее, заезжать на заправку придется реже.

Опытные же автовладельцы говорят, что наиболее заметной экономия будет в случаях, когда годовой пробег составляет не менее 25-ти тыс. км. Если за год машина наматывает меньше, целесообразнее будет купить бензиновый двигатель.

Ремонтопригодность и стоимость техобслуживания

Практика показывает, что ресурс надежности дизельных авто значительно выше. Да, они требовательнее к качеству топлива, однако хорошее топливо, как известно, положительным образом отражается на сроке службы узлов и механизмов. Правда, есть у дизельных моторов и минус — более сложное техническое устройство, следовательно, ремонт дизельных двигателей сложнее, обслуживаться они должны исключительно в сертифицированных сервисных центрах, да и покупка запчастей, комплектующих обходится дороже. 

Собственникам авто на солярке приходится чаще менять масло и, соответственно, масляный фильтр, проверять уровень давления в цилиндрах.

А это тоже влечет за собой дополнительные и зачастую немалые расходы. В общем и целом выходит, что цена дизельных двигателей выше, чтобы затраты окупились, машина должна эксплуатироваться максимально интенсивно.

Срок службы

Теоретически дизельный движок более долговечен, это обусловлено более прочным блоком цилиндров и прочих деталей, однако ключевую роль в длительности эксплуатации играет качество топлива. В этой связи бензиновые моторы проще – они не столь прихотливы, не настолько требовательны к качеству бензина. К тому же в случае с дизелем проблемы могут возникнуть при минусовой температуре. 

Если залить обычную солярку, при -15-ти она загустеет, не сможет пройти через топливный фильтр, и машина попросту не заведется.

Да и прогрев таких моторов происходит дольше, не менее, чем через 10 минут непрерывного движения, поэтому в регионах с суровым климатом эксперты советуют либо долго прогревать машину, либо остановить выбор на автомобилях на бензине.

Загрязнение окружающей среды

Считается, что дизельные моторы характеризуются крайне негативным воздействием на окружающую среду, и когда-то это действительно было так.

Но в последнее время столб густого черного дыма из выхлопной трубы – явление крайне редкое. Мировой автопром неустанно внедряет новые технологии, позволяющие заметно снизить содержание вредных веществ в выхлопах дизельных автомобилей, благодаря чему они становятся куда более экологичными.

Автомобили с какими моторами дороже

Закажите спецтехнику на нашем сайте: Аренда спецтехники в России

Выше мы уже говорили о том, что машины, оснащенные дизельными силовыми установками, стоят дороже, дороже они обходятся также в ремонте и обслуживании. Если планируется покупка т.н. «автомобиля выходного дня», когда транспортное средство используется лишь время от времени, для поездок, например, на дачу или на природу, целесообразнее отдать предпочтение силовым установкам на бензине.

В случаях же более интенсивного использования машины, например в целях осуществления какого-то бизнеса, когда владелец «наматывает» в год по несколько десятков тысяч километров, вложения в дизель будут оправданны.

Вместо заключения

Принимая решение в пользу того или иного силового агрегата, необходимо учитывать индивидуальную ситуацию. Сложно сказать, какое авто – дизельное или бензиновое – лучше, у обоих вариантов есть как преимущества, так и недостатки. Да и предпочтения автомобилистов складываются на основании будущих условий эксплуатации, пожеланий, ожиданий и, конечно же, материальных возможностей. Когда речь идет о покупке надежной «железной лошадки» для повседневного использования, дизель хорош, но когда планируется приобретение динамичного спорткара, то целесообразнее отдать предпочтение бензиновому мотору.

Бензиновый, или дизельный — что лучше?

Поиск запроса «дизельный двигатель и бензиновый двигатель» по информационным материалам и форуму

Бензиновый двигатель: что за двигатель внутреннего сгорания? | Автомобильный маньяк

Источник : pixabay

Источник : pixabay

Бензиновый двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, который сжигает бензин и другие виды топлива на основе бензина, такие как керосин, бензольные смеси и спирто-бензиновые смеси.

Фактически, бензиновый двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, который зажигает смесь посредством электрической искры, создаваемой свечой зажигания, тогда как бензиновый двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, который сжигает вышеупомянутое топливо, независимо от того, как зажигается рабочая смесь.

Источник : pixabay

Источник : pixabay

Очень хорошим примером является двигатель Mazda под названием Skyactiv-X или другие двигатели, известные как HCCI (воспламенение от сжатия однородного заряда), что означает, что смесь в камере сгорания является однородной и воспламеняется из-за высокой температуры сжатия.

Проще говоря, это бензиновые двигатели, которые работают как двигатели с воспламенением от сжатия. Однако есть небольшие различия. В бензиновом двигателе смесь, как я уже говорил, зажигается искрой от свечи зажигания. В дизельных дизельных двигателях смесь воспламеняется сразу после впрыска топлива в сжатый воздух.

Однако в двигателях HCCI (бензин с воспламенением от сжатия) смесь не воспламеняется электрической искрой, но даже после того, как топливо впрыскивается в сжатый воздух. В двигателях HCCI топливовоздушная смесь всасывается в цилиндр во время фазы впуска и зажигается, когда поршень движется вверх, когда он движется вверх, чтобы достичь критической температуры.

Источник : pixabay

Источник : pixabay

Таким образом, бензиновый двигатель также может быть сконструирован как дизельный двигатель, но в подавляющем большинстве случаев он сконструирован как бензиновый двигатель, который мы уже подробно описали в нашей статье: Бензиновый двигатель: как он работает и каковы его преимущества?

Бензиновый двигатель развивает более высокую частоту вращения двигателя, чем дизельный двигатель. Отчасти это связано с более легкими поршнями, шатунами и коленвалом, а также потому, что бензин горит быстрее, чем дизель.

Конечно, есть ряд различных конфигураций бензиновых двигателей, которые мы не будем обсуждать сегодня. Цель этой статьи — определить бензиновый двигатель как таковой и опровергнуть ошибочное представление о том, что бензиновый двигатель всегда должен быть бензиновым. Проще говоря, бензиновый двигатель — это бензиновый двигатель.

Интересно?!Подписывайся)

Для лучшего понимания темы вы можете прочитать нашу статью о разделении поршневых двигателей: разделение двигателей: как мы классифицируем поршневые двигатели?

Американские ученые придумали дизель-бензиновый двигатель — Motor

Группа американских ученых из университета Мэдисона разработала двигатель внутреннего сгорания, который может работать на дизель-бензиновой топливной смеси. Соотношение каждого из видов топлива регулируется в зависимости от нагрузки на мотор, например, при езде в гору доля бензина в горючей смеси может достигать 85 процентов, тогда как при при движении по ровной дороге объемы обоих видов топлива будут равны. Как сообщает Science Daily, коэффициент полезного действия этого двигателя на 20 процентов превышает показатели обычных бензиновых агрегатов.

Одним из основных достоинств мотора является снижение рабочей температуры на 40 процентов, что привело к меньшим потерям тепла. Это стало возможно благодаря более гибкому регулированию состава горючей смеси. В качестве примера ученые представили опытный образец модифицированного дизельного двигателя Caterpillar с КПД, равным 53 процентам, тогда как самый лучший показатель среди двигателей внутреннего сгорания принадлежит двухтактному корабельному турбодизелю — 50 процентов. У бензиновых автомобильных моторов КПД составляет всего около 25 процентов.

По словам руководителя проекта Рольфа Рейтца, эти двигатели можно будет использовать как в легковых автомобилях, так и в грузовиках. Точные сроки появления серийных образцов таких моторов не сообщаются.

По расчетам ученых, если бы все автомобили в США были оборудованы дизель-бензиновыми двигателями, то потребление Америкой нефти снизилось бы на треть или на четыре миллиона баррелей в день. В настоящее время США потребляют 21 миллион баррелей нефти ежедневно.

http://auto.lenta.ru/news/2009/05/11/supercar/ http://auto.lenta.ru/news/2009/03/09/fiatengine/ http://auto.lenta.ru/news/2008/05/14/volvoft/ http://auto.lenta.ru/news/2008/03/26/magicengine/ http://auto.lenta.ru/news/2007/12/26/whisky/ http://auto.lenta.ru/news/2007/11/06/indian/ http://auto.lenta.ru/news/2007/07/25/merceng/ http://auto.lenta.ru/news/2007/07/23/newengine/ http://auto.lenta.ru/articles/2007/05/30/mazda/ http://auto.lenta.ru/articles/2006/08/11/ecorner/ http://auto.lenta.ru/news/2005/12/08/bmwsteam/

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Вы когда-нибудь открывали капот вашего автомобиля? Для непосвященного человека двигатель выглядит как нагромождение металла, труб и проводов.

В этой статье мы обсудим основную идею двигателя, а затем рассмотрим подробнее, как все его части работают вместе и что в нем может пойти не так.

Цель бензинового автомобильного двигателя заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы ваш автомобиль смог двигаться. В настоящее время самый простой способ создания движения из бензина это сжигать бензин внутри двигателя. Таким образом, такой автомобильный двигатель называется двигатель внутреннего сгорания – в нем сгорание происходит внутри.

Обратим внимание на два аспекта:

1. Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели — это одна из их форм, а газотурбинные двигатели — это другая. Существуют также HEMI двигатели, роторные двигатели, четырехтактные и двухтактные двигатели. Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки.

2. Так же существуют двигатели внешнего  сгорания. Паровой двигатель в старинных поездах и пароходах, — это лучший пример двигатель внешнего сгорания. Топливо (уголь, древесина, нефть, все, что угодно), паровой двигатель сжигает за пределами двигателя для создания пара, а пар создает движение внутри двигателя. Двигатель внутреннего сгорания является гораздо более эффективным (потребляет меньше топлива на километр пробега), чем внешнего сгорания, плюс двигатель внутреннего сгорания значительно меньше, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим никаких современных автомобилей, передвигающихся с помощью паровых двигателей.

Давайте рассмотрим процесс внутреннего сгорания более подробно.

 

Внутреннее сгорание

Принцип, лежащий в основе любого поршневого двигателя внутреннего сгорания: Если вы поместите небольшое количество высокоэнергетического топлива (например, бензин) в маленьком, замкнутом пространстве и воспламените его, невероятное количество энергии выделится в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, чтобы продвинуть поршень вперед внутри цилиндра. В этом случае энергия взрыва бензина преобразуется в движение поршня. Вы также можете создать цикл, который позволит вам осуществлять такие взрывы сотни раз в минуту. И если вы сможете использовать эту энергию полезным образом, то у вас получится ядро двигателя автомобиля!

Почти все автомобили в настоящее время используют четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в движение. Четырехтактный цикл также известен как Цикл Отто, в честь Николауса Отто.

1. Такт впуска

2. Такт сжатия

3. Такт рабочего хода

4. Такт выхлопа

Одним из основных устройств такого двигателя является поршень.  Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Когда  коленчатый вал вращается, он выполняет очередной такт работы двигателя. Вот что происходит, когда двигатель проходит свой цикл:

1. Поршень находится вверху, впускной клапан открывается, и поршень движется вниз, давая двигателю принять в цилиндр смесь из воздуха и бензина. Это такт впуска. Только мельчайшие капли бензина должны быть в смеси с воздухом. Иначе поджечь эту смесь не удастся или горение будет неэффективным.

2. Затем поршень перемещается обратно вверх, чтобы сжать смесь топлива и воздуха. Сжатие смеси позволит сделать более мощный взрыв.

3. Когда поршень достигает вершины своего хода, свеча зажигания дает искру, чтобы зажечь смесь. Смесь в цилиндре взрывается, двигая поршень вниз.

4. После того, как поршень достигнет нижней части цилиндра, открывается выпускной клапан и поршень снова поднимается вверх, очищая цилиндр от выхлопных газов, которые затем выходят из выхлопной трубы.

И теперь двигатель снова готов для следующего цикла потребления заряда из воздуха и бензина.

Обратите внимание, что двигатель внутреннего сгорания создает движение вращательное, в то время как движение, произведенное поршнем — линейное. В двигателе линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение двигателя — это как раз то, что нам и нужно, потому что мы планируем с его помощью вращать колеса автомобиля.

Бензиновый двигатель

— обзор

6.5 Проблемы, связанные со смазкой бензиновых двигателей

Достижения в технологии бензиновых двигателей приводят к значительным успехам в разработке масел для бензиновых двигателей. Ключевой технологией, представленной в последние годы, является непосредственный впрыск бензина (GDI), который часто сочетается с турбонаддувом (TGDI) для создания компактного, экономичного, но мощного двигателя. Основное внимание в этом разделе уделяется проблемам, создаваемым этими типами двигателей.

На рис. 6.7 показано сравнение удельной мощности между типичным впрыском топлива в порт (PFI) и опциями TGDI, доступными на моделях автомобилей одного производителя.Можно увидеть, что удельная мощность последнего намного выше, часто намного выше 100 л.с. (Pferdestarke — метрическая мощность) на литр, и эти цифры увеличиваются с каждым новым модельным рядом двигателей. Эти изменения создают более суровую среду для смазочного материала. Более высокая удельная мощность означает увеличение давления и температуры в цилиндрах, а также увеличение сил, действующих на более мелкие подшипники. Температура турбин в небольших двигателях с турбонаддувом может достигать более 1000 ° C, а использование жидкостного охлаждения турбонагнетателя требует затрат и конструктивных требований.

6.7. Сравнение удельной мощности, PFI и TGDI.

Очевидно, что ездовой цикл влияет на срок службы турбокомпрессора. Режим эксплуатации, который оказался особенно суровым, включает в себя движение по высокоскоростной автомагистрали / автобану с периодическими остановками. На высоких оборотах и ​​мощности турбокомпрессор тяжело работает и сильно нагревается. Температура выхлопных газов турбины может превышать 1000 ° C. Когда автомобиль останавливается, воздействие тепла на турбокомпрессор является предельным испытанием для смазочного материала в нем.Окисление смазки в таких условиях может привести к образованию значительных отложений на валу турбокомпрессора и в зоне подшипника, что в конечном итоге приведет к заклиниванию подшипника. На рис. 6.8 показаны два примера, демонстрирующие улучшение, которое возможно с более качественной смазкой.

6.8. Отложения на валу / подшипниках турбокомпрессора, двигатель TGDI.

Если отложения на турбонагнетателе не причинят значительного вреда самому турбонагнетателю, они все равно могут вызвать повреждение в другом месте двигателя. На фотографиях на рис. 6.9 показаны отложения, извлеченные из маслозаборной трубы бензинового двигателя с турбонаддувом.Мелкие твердые частицы характерны для более жесткой окислительной среды в зоне подшипников турбонагнетателя. Было замечено, что они блокируют масляный фильтр и вызывают отложения шлама. Как видно из «осадка», обнаруженного в всасывающей трубе, они могут серьезно ограничить подачу масла к масляному насосу двигателя. Также часто наблюдается увеличение отложений шлама в «традиционных» областях, таких как поддон и дека головки блока цилиндров.

6.9. Отложения маслосборника до и после промывки растворителем.

Дополнительную иллюстрацию относительной серьезности двигателей TGDI можно увидеть, когда вязкость масла отслеживается в ходе испытания на динамометрическом стенде двигателя, как показано на рис. 6.10. Испытания проводились с использованием того же топлива и масла для двигателей PFI и TGDI. Форма кривой вязкости характерна. Сначала происходит некоторое сдвиговое усилие, а затем масло имеет период относительно стабильной вязкости. В период между 160 и 220 часами вязкость масла в двигателе PFI начинает снижаться, поскольку окисление действительно начинает удерживаться.В конце испытания при разборке двигателя обнаруживается шлам и более твердые отложения в критических областях двигателя. Двигатель TGDI был запущен в немного другом испытательном цикле, более подходящем для этого типа двигателя. Тем не менее, степень тяжести цикла считается аналогичной таковой для двигателя PFI. Очевидно, что окисление происходит гораздо более агрессивно, и снижение вязкости происходит намного раньше. Эквивалентное расстояние по дороге может иметь катастрофические последствия для состояния масла и, следовательно, двигателя.Ситуацию можно значительно улучшить, используя улучшенные составы, включая более устойчивые к окислению базовые компоненты и более надежные пакеты присадок.

6.10. Динамометрические испытания двигателей PFI и TGDI.

Когда топливо впрыскивается во впускной канал, оно успевает полностью испариться и не приводит к значительному разбавлению топлива. Однако GDI означает, что в цилиндр под высоким давлением впрыскивается тонкая струя топлива. Достигнуты точный контроль и тонкое распыление, но неизбежно повышенная тенденция распыления топлива на прямой контакт со стенками цилиндра, увеличивая количество топлива, попадающего в картер, чтобы разбавить масло.Отложения на форсунках могут повлиять на точность формы распыления, еще больше увеличивая тенденцию попадания топлива в масло. Очевидным эффектом такого разбавления топлива является разжижение масла, что является серьезной проблемой, учитывая более высокую нагрузку на подшипник из-за более высокого крутящего момента и более узких шейек. По этой причине производители оригинального оборудования часто не хотят снижать вязкость моторного масла, а стремление улучшить экономию топлива ставится под угрозу, чтобы сохранить долговечность двигателя.Состав топлива в сочетании с типом работы в значительной степени влияет на то, сколько его остается в масле и какое влияние оно оказывает на смазочный материал.

Проблемы, создаваемые этими двигателями, были хорошо описаны Дэниелом Каппом, директором Ford по исследованиям силовых агрегатов (Kapp, 2010). В мае 2010 года он обратился к Североамериканскому обществу трибологов и инженеров по смазочным материалам и подчеркнул проблемы, которые эти двигатели (названные Ford EcoBoost ™) создают для смазочного материала.«Смазочные материалы могут по-прежнему играть очень важную роль, но, возможно, некоторые проблемы будут немного другими», — заметил он. Если мы просто посмотрим на EcoBoosting, мы определенно увидим более высокие рабочие температуры и гораздо более высокие удельные нагрузки. Так что представьте теперь очень маленькие двигатели, работающие при очень высоких температурах сгорания ». Далее он упомянул такие проблемы, как высокое разбавление топлива и высокие удельные нагрузки. В январе 2012 года компания Ford of Europe представила двигатель EcoBoost ™ объемом 1 литр, который заменяет двигатели PFI до 1.6 литров. Это типичная тенденция в этой сфере. Максимальная температура выхлопных газов составляет 1050 ° C, а выходная мощность превышает 120 л.с. Статья в журнале Automotive Engineer за январь 2012 г. (2012 г.) дает дополнительные сведения. Другие производители оригинального оборудования следуют очень похожей стратегии, стремясь снизить потребление топлива и CO ₂ . Понятно, что им потребуется масло лучшего качества, чем их предшественники.

Почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые

Степень сжатия играет такую ​​же большую роль в топливной эффективности, как и любой другой фактор сгорания двигателя.Дизельные двигатели на 25-35 процентов более экономичны, чем бензиновые двигатели сопоставимого размера. Если у двух автомобилей есть двигатели одинакового размера, но у одного дизельный двигатель, а у другого бензиновый, автомобиль с дизельным двигателем проедет четыре (4) мили на том же количестве топлива, что и бензиновый двигатель проедет три (3). И эти цифры скромные.

Небольшие дизельные двигатели нередко преодолевают 50 миль на галлоне бензина. Бензиновый двигатель такого же размера обычно ездит только 32.5 миль на галлон. То есть бензиновый двигатель нередко имеет две трети (⅔) топливной эффективности дизельного двигателя.

«Дизельные двигатели более экономичны и имеют более низкий крутящий момент, чем бензиновые двигатели аналогичного размера, а дизельное топливо содержит примерно на 10-15% больше энергии, чем бензин. Таким образом, дизельные автомобили часто могут проехать на галлоне топлива на 20–35% больше, чем их бензиновые аналоги. Кроме того, современные автомобили с дизельным двигателем намного лучше дизельных двигателей прошлого », — поясняет У.С. Министерство энергетики.

Достаточно сказать, что статистика, показывающая, что дизельные двигатели имеют значительно больший расход топлива, чем бензиновые двигатели сопоставимых размеров, не вызывает сомнений. Дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые. Причина? Сам дизель и дизельные двигатели, конкретно степень сжатия дизелей.

Плотность топлива и топливная эффективность

Что касается того, почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые, полный ответ включает физические и инженерные концепции, такие как тип воспламенения топлива, диффузия пламени, степень сжатия и термический КПД.Но попросту есть два фактора, которые определяют топливную экономичность. Первый — это плотность топлива, количество энергии в галлоне или литре топлива. Плотность энергии топлива чрезвычайно трудно изменить в массовом масштабе. Топливо — дизельное топливо, бензин, этанол, биодизель, природный газ, пропан и т. Д. — либо имеет высокую плотность, либо ее нет.

Сложно резко изменить плотность топлива. Топливо бывает легким или тяжелым.

Плотность топлива важна не только потому, что это количество энергии в галлоне или литре топлива, плотность топлива важна, потому что она определяет конструкцию и конструкцию двигателей внутреннего сгорания.Плотность топлива позволяет проектировать двигатели, которые повышают топливную эффективность и сокращают выбросы. Но именно плотность топлива ограничивает возможности конструкции двигателя с точки зрения топливной экономичности и сокращения выбросов.

Определенная плотность топлива

Плотность топлива, также известная как плотность в градусах API, представляет собой массу топлива в масштабе объема. Причина, по которой плотность топлива важна для химического состава топлива, заключается в том, что плотность топлива является показателем содержания ископаемого топлива, типов и размеров углеводородов, а также загрязнителей топлива.Тяжелые виды топлива, такие как мазут и бункерное топливо, чрезвычайно плотны, но значительная часть плотности связана с загрязнителями. Легкие виды топлива, такие как газовое топливо и бензин, имеют низкую плотность топлива, но также содержат мало загрязняющих веществ. По сравнению с другими видами ископаемого топлива дизельное топливо имеет средний вес. Обычно единственным значимым загрязнителем в дизельном топливе является сера.

Diesel представляет собой совокупность больших углеводородных молекул и молекулярных цепочек. Более крупные и длинные углеводороды являются причиной того, что дизельное топливо менее летучее, чем бензин, пропан, природный газ и этанол, a.к.а. легкие дистиллятные топлива. Легкие дистиллятные топлива имеют небольшие молекулы и короткие молекулярные цепи, молекулы и цепи, которые очень летучие.

«Бензиноподобные топлива обычно состоят из относительно небольших (т.е. углеродное число в диапазоне 5–10) разветвленных или циклических углеводородов. Эти молекулярные структуры обладают высокой прочностью связи и, следовательно, низкой химической реакционной способностью (например, высоким октановым числом). Напротив, дизельное топливо обладает высокой реакционной способностью из-за длинных насыщенных молекулярных структур (т.е. число атомов углерода в диапазоне 10–20) и, таким образом, легко самовоспламеняется, что затрудняет достижение LTC ».

Хотя легко предположить, что чем горючее топливо, тем больше энергии оно производит, но это не так.

В то время как бензин более летуч и воспламеняется / сгорает / горит легче, чем дизельное топливо, у дизельного топлива больше энергии. В весовом масштабе дизельное топливо и бензин имеют примерно одинаковую плотность энергии. Но дизельное топливо более плотное, чем бензин, что означает, что в масштабе объема — галлонах или литрах — дизельное топливо содержит больше энергии.Плотность топлива дизельного топлива на 13-18 процентов больше, чем у бензина.

По данным Европейского союза автопроизводителей, «дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9 МДж / литр по сравнению с 33,7 МДж / литр). С учетом разницы в плотности энергии общий КПД дизельного двигателя все еще примерно на 20% выше, чем у бензинового, несмотря на то, что дизельный двигатель также тяжелее ».

Поскольку дизельное топливо более энергоемкое, чем бензин, каждый галлон дизельного топлива может генерировать больше энергии и больше работы.Поскольку дизельное топливо содержит больше энергии на галлон, дизельные двигатели перемещаются дальше на галлон. Другими словами, поскольку дизельное топливо содержит больше энергии, чем бензин, дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые.

Плотность топлива, степень сжатия, тепловая эффективность, топливная эффективность

В дополнение к тому факту, что дизельное топливо имеет больше энергии в масштабе объема, поскольку дизельное топливо является более плотным топливом, чем бензин, имеет большее сопротивление сжатию. Другими словами, дизельное топливо более стабильное топливо, чем бензин.Поскольку дизельное топливо имеет более высокое сопротивление сжатию — поскольку оно более плотное, чем легкие дистиллятные топлива, инженеры могут проектировать и разрабатывать дизельные двигатели с более высокой степенью сжатия, чем бензиновые двигатели. Чем выше степень сжатия двигателя, тем выше термический КПД. Чем выше термический КПД двигателя, тем выше его энергоэффективность.

Дизельные двигатели расходуют больше топлива, чем бензиновые, из-за плотности дизельного топлива и из-за степени сжатия дизельных двигателей, причем степень сжатия является катализатором теплового КПД, а тепловой КПД играет важную роль в экономии топлива.

Просто потому, что дизельное топливо более плотное, чем бензин и большинство других ископаемых видов топлива, дизельные двигатели расходуют больше «бензина».

Определенная степень сжатия

Словарное определение степени сжатия: «отношение максимального к минимальному объему в цилиндре двигателя внутреннего сгорания», согласно Google. Хотя это правда, определение не объясняет значение степени сжатия, почему степень сжатия оказывает такое влияние на эффективность использования топлива.

Определение степени сжатия непрофессионалом

Говоря более осязаемым языком, степень сжатия — это то, насколько поршни в двигателе сжимают топливо — дизельное топливо, бензин, биотопливо и т. Д. — внутри цилиндра до того, как топливо сгорит. Проще говоря, степень сжатия — это разница в объеме в цилиндре между моментом, когда поршень находится в нижней части цикла — когда поршень находится в нижней части цикла, цилиндр имеет наибольший объем — и моментом сгорания топлива в виде поршень движется вверх.

В интервью журналу Engine Builder Magazine Рон Бобьен из Diamond Piston объясняет: «Степень сжатия двигателя рассчитывается путем деления общего рабочего объема (с поршнем в нижней мертвой точке) на общий сжатый объем (с поршнем в нижней мертвой точке). верхняя мертвая точка). Например, если общий рабочий объем Chevrolet с большим блоком объемом 632 кубических сантиметра составляет 1380,34 кубических сантиметра, а общий сжатый объем составляет 86,69 кубических сантиметров, степень сжатия будет заявлена ​​как 15,92: 1.”

Чем выше степень сжатия двигателя, тем эффективнее двигатель сжигает топливо.

Влияние степени сжатия на тепловой КПД

Сказать, что чем выше степень сжатия двигателя двигателя, тем полнее двигатель сжигает топливо. Это синоним того, что чем выше степень сжатия, тем выше эффективность сгорания . Но эффективность сгорания — не единственное преимущество высокой степени сжатия. Высокая степень сгорания также означает более высокий тепловой КПД.

В двух словах, термический КПД — это процент энергии, поступающей в двигатель, которая преобразуется в механическую энергию. Механическая энергия — это энергия, создающая крутящий момент, энергия, которая толкает автомобиль по дороге. Чем больше степень сжатия двигателя, тем больше тепловая энергия, означающая, что чем больше степень сжатия энергии, тем выше процент общей энергии, подаваемой в двигатель, которая превращается в мощность, а не в трату.

Почему степень сжатия увеличивает термический КПД

Степень сжатия увеличивает тепловой КПД, потому что чем больше степень сжатия, тем больше работы выполняет каждая единица энергии.Чем выше степень сжатия двигателя, тем меньше энергии двигатель теряет на конвекцию и теплопроводность и тем больше уходит на давление на коленчатый вал. Чем больше давление на коленчатый вал, тем больше крутящий момент на приводном валу. Чем больше крутящий момент на приводном валу, тем больше мощность на колеса.

Другой взгляд на термический КПД состоит в том, что чем выше тепловой КПД двигателя, тем меньше энергии он расходует. Как поясняется в Nuclear-Power.net,

«Желательно достичь высокой степени сжатия, чтобы извлечь больше механической энергии из заданной массы топливовоздушной смеси.Более высокая степень сжатия позволяет достичь той же температуры сгорания с меньшим количеством топлива, обеспечивая при этом более длительный цикл расширения. Это создает больше механической мощности и снижает температуру выхлопных газов. Снижение температуры выхлопных газов приводит к снижению энергии, отбрасываемой в атмосферу ».

Формула теплового КПД объясняет, почему степень сжатия увеличивает тепловой КПД. Тепловой КПД — это мера энергии в виде тепла. Чем выше температура энергии, поступающей в двигатель, по сравнению с температурой выходящей энергии, тем выше энергоэффективность.

Когда поршень двигателя сжимает воздух внутри цилиндра двигателя, воздух нагревается. При движении поршня двигателя вверх создается такое большое давление, что выделяемого тепла достаточно, чтобы вызвать самовозгорание ископаемого топлива, воспламенение без воздействия пламени.

В двигателе компрессионного типа — дизельном или биодизельном — самовоспламенение является предполагаемым следствием степени сжатия.

В двигателе с искровым зажиганием самовоспламенение приведет к повреждению двигателя.Когда самовоспламенение происходит в двигателе с искровым зажиганием — бензиновом или пропановом двигателе, — это называется предварительным зажиганием . Предварительное зажигание — это другая неисправность двигателя, чем детонация. Детонация — следствие разновременного воспламенения карманов топливовоздушных смесей. Детонация также известна как «стук», не редкость и не всегда серьезная проблема.

С другой стороны, преждевременное зажигание в двигателе с искровым зажиганием разрушает головки поршней, уплотнительные кольца и выдувает свечи зажигания сбоку двигателя.По этой причине бензиновые двигатели всегда должны иметь значительно более низкую степень сжатия, чем дизельные двигатели. Топливно-воздушная смесь в бензине всегда должна быть достаточно низкой, чтобы давление, создаваемое во время хода поршня вверх, не создавало преждевременного воспламенения.

Поскольку бензиновые двигатели не способны выдерживать преждевременное зажигание, это означает, что степень сжатия двигателей с искровым зажиганием обязательно ниже, чем степень сжатия дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Поскольку степень сжатия бензиновых двигателей в бензиновых двигателях должна быть ниже, это означает, что разница между теплотой энергии, поступающей в двигатель, и теплотой энергии, исходящей из двигателя, меньше, чем разница температур между подводимой теплотой. и тепловая мощность дизельного двигателя.Поскольку разница в тепле на входе и выходе бензинового двигателя меньше, чем у дизельного двигателя, бензиновые двигатели менее эффективны с точки зрения термической эффективности. Бензиновые двигатели обязательно менее термически эффективны, чем дизельные, из-за конструкции двигателей, что определяется плотностью топлива.

Поскольку термический КПД является одной из двух переменных, определяющих экономию топлива, бензиновые двигатели обязательно менее экономичны, чем дизельные двигатели. По сути, топливная эффективность связана с термическим КПД, поскольку степень сжатия определяет тепловой КПД, а плотность топлива определяет степень сжатия.

Mazda представит на рынок первый бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия

Дизельные автомобили, которые больше не пользуются популярностью в Европе, определенно являются изгоем в США. Американцы никогда не поддерживали их, и план VW по обману миллионов клиентов и загрязнению планеты не помог. Но дизели обеспечивают лучшую экономию топлива, чем бензиновые двигатели, даже если они больше загрязняют окружающую среду. Таким образом, идеальный двигатель внутреннего сгорания сочетал бы эффективность дизельного топлива с (относительно) более низкими выбросами бензинового двигателя.

Автомобильные инженеры десятилетиями пытались построить именно такой двигатель. Mazda только что объявила, что наконец-то это сделала.

Японский автопроизводитель заявляет, что Skyactiv-X станет первым в мире коммерчески доступным бензиновым двигателем с воспламенением от сжатия. Я объясню технологию через мгновение, но главный вывод заключается в том, что Mazda утверждает, что двигатель на 20-30 процентов эффективнее, чем ее нынешние газовые двигатели, и, по крайней мере, так же эффективен, если не больше, чем ее дизельные двигатели.

Этот Skyactiv-X является частью плана Mazda «Устойчивый Zoom-Zoom 2030», который включает в себя переход на электромобили, начиная с 2019 года.Но Mazda знает, что электромобили не будут доминировать на рынке в ближайшее время, и этот инженерный прорыв говорит о том, что автомобильная промышленность еще не совсем закончила совершенствование внутреннего сгорания.

A New Kind of Boom

Во-первых, учебник для тех из вас, кто не является заправщиком. Двигатели внутреннего сгорания, независимо от того, сжигают ли они бензин или дизельное топливо, вырабатывают энергию за счет сжатия воздуха в цилиндре, добавления топлива и взрыва смеси. Это вызывает небольшой взрыв, который заставляет поршень опускаться, поворачивая коленчатый вал, а через трансмиссию — колеса.Бензиновые двигатели используют свечу зажигания для создания взрыва. Дизельные двигатели сжимают этот воздух в гораздо большей степени, делая воздух внутри цилиндра достаточно горячим, чтобы топливо взорвалось без искры. Эта более высокая степень сжатия означает более высокую эффективность двигателя или большее расстояние до топлива. Преимущество: дизель.

В газовых двигателях топливо впрыскивается раньше, а воздух остается более холодным с более низкой степенью сжатия. Это означает, что все перемешивается лучше, что приводит к более чистому ожогу, который производит меньше твердых частиц (в основном сажи) и оксида азота (что связано с астмой и другими респираторными проблемами).Преимущество: бензин.

Автопроизводители, стремящиеся к эффективности, постоянно стремятся повысить степень сжатия в газовых двигателях, но ограничиваются так называемым самовоспламенением (или детонацией), когда из-за тепла топливо взрывается в неподходящее время. Но инженеры также работали над внедрением самовоспламенения, которое позволило бы им запускать двигатель с еще более высокой степенью сжатия и получать такое повышение эффективности.

Такой двигатель хорош в теории и обычно работает в лаборатории.General Motors, Honda и Hyundai даже продемонстрировали вариации на эту тему в прототипах за последнее десятилетие. И автомобили Формулы 1 используют эту технологию.

Но воспламенение от сжатия трудно контролировать вне лаборатории или на беспроигрышной арене гонок F1. Эти взрывы происходят всякий раз, когда смесь топлива и воздуха достигает заданной температуры, поэтому инженеры жертвуют контролем свечей зажигания с точностью до миллисекунд. Двигатели работают грубовато в холодном состоянии, непредсказуемы при сильном нажатии и слишком часто шумят и грохочут.Не совсем для рынка.

Mazda не дала полной информации о том, как она решила эту головоломку, но компьютеры могут помочь. Сложная система может контролировать температуру и давление в каждом цилиндре путем изменения турбонаддува или фаз газораспределения. Он может подмешивать выхлопные газы, чтобы изменить смесь топлива и воздуха, и рассчитать необходимое количество газа.

Кроме того, Mazda не отказалась полностью от современных технологий. В Skyactiv-X используется то, что Mazda называет «искровым воспламенением от сжатия», что означает, что двигатель имеет свечи зажигания и использует их при необходимости, например, когда двигатель холодный.Это обещает плавное переключение между искровым и безискровым режимами вождения. Насколько хорошо это работает, еще предстоит увидеть, но вы сможете судить сами, когда первые автомобили с новым двигателем поступят в продажу в 2019 году.

Исследование и влияние момента зажигания на характеристики бензинового двигателя и выбросы. | European Transport Research Review

Первая корректировка рабочих характеристик была произведена при изменении положения дроссельной заслонки. Путем изменения положения дроссельной заслонки давление во впускном коллекторе было изменено до 100 кПа в положении полностью открытой дроссельной заслонки.Скорость поддерживалась на уровне 3400 об / мин, а коэффициент эквивалентности был равен единице.

Результаты показывают, что среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) имеет тенденцию увеличиваться с увеличением угла опережения зажигания до 31 ° перед верхней мертвой точкой (BTDC), а затем снижается. Наилучшие характеристики будут достигнуты при максимальном воспламенении 31 ° до ВМТ. Если опережение зажигания недостаточно опережение, исходная часть максимального давления будет иметь значение в ходе расширения, и в этом случае мы потеряем полезную эффективность и снизим производительность.

Максимальное значение BMEP соответствует моменту зажигания. 31 ° BTDC. Минимальное опережение для максимального тормозного момента (MBT) определяется как наименьшее опережение, при котором достигается 99% максимальной мощности.

Следует отметить, что MBT будет изменяться как в зависимости от положения дроссельной заслонки, так и в зависимости от частоты вращения двигателя при увеличении дроссельной заслонки; плотности заряда в цилиндре в менее плотных смесях потребуется не очень большое опережение опережения зажигания. В этом случае происходит возгорание, которое дает подходящие характеристики (рис. 2).

Рис. 2

Взаимосвязь между IMEP и BMEP и опережением зажигания — Широко открытая дроссельная заслонка; Коэффициент эквивалентности одного

На приведенном выше рисунке показано, что указанное среднее эффективное давление (IMEP) имеет тенденцию к увеличению с опережением угла опережения зажигания между 21 и 41 ° до ВМТ.Ожидается, что IMEP должен увеличиваться с увеличением угла синхронизации до точки, а затем снижаться. Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки. Если угол опережения зажигания установлен недостаточно сильно, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если угол опережения зажигания слишком опережающий, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается.Работа, которая должна быть проделана для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу. Эти конкурирующие эффекты приводят к максимуму IMEP в зависимости от опережения угла опережения зажигания.

Как видно на рис. 3, пиковое давление увеличивается с увеличением угла опережения зажигания перед верхней мертвой точкой. Максимальное давление было бы достигнуто, если бы весь газ был сожжен к моменту достижения поршнем ВМТ. Но давление снижается с менее опережением опережения зажигания, потому что: газ не сгорает полностью, пока поршень не будет опускаться во время такта расширения.

Рис. 3

Взаимосвязь между температурой выхлопных газов и пиковым давлением в цилиндре в зависимости от времени зажигания при открытой дроссельной заслонке; коэффициент эквивалентности одного

На приведенном выше рисунке также показано, что температура выхлопных газов снижается при приближении к ВМТ и ВМТ. IMEP представляет собой работу, проделанную с поршнем. Температура выхлопных газов представляет собой энтальпию выхлопных газов для идеальных газов. Энтальпия является функцией только температуры, а энергия, выделяемая при сгорании топлива, должна идти на работу по расширению.Температуры выхлопных газов также снижаются, если требуется сохранить энергию (рис. 4).

Рис. 4

Взаимосвязь между BMEP и опережением зажигания. Частота вращения двигателя 3400 об / мин, давление во впускном коллекторе 100 кПа

Результаты показывают, что BMEP увеличивается с опережением угла опережения зажигания. Это ожидало, что BMEP уменьшится с приближением времени воспламенения до верхней мертвой точки. Если зажигание недостаточно развито, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания.В этом случае мы теряем возможность расходовать эту порцию газа и снижаем производительность. Если зажигание слишком опережающее, большая часть газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается; работа, которая должна быть проделана для сжатия этого газа, уменьшит произведенную чистую работу. Кроме того, результаты показывают, что максимальное BMEP составляет от -21 ° до 41 °, а дата имеет максимальное BMEP при опережения зажигания при 31 ° BTDC.

Рисунок 5 показывает, что удельный расход топлива на тормоз (BSFC) имеет тенденцию улучшаться с увеличением угла опережения зажигания до достижения верхней мертвой точки.Следует отметить, что при увеличении BMEP BSFC изменяется в обратном направлении.

Рис. 5

Взаимосвязь между BSFC и моментом зажигания при 3400 об / мин и коэффициентом эквивалентности, равным единице

На рисунке 6 показана концентрация O ₂ и HC в зависимости от угла синхронизации. Угол опережения опережения приводит к более высокому пиковому давлению в цилиндре. Это более высокое давление выталкивает больше топливно-воздушной смеси в щели (наиболее важно в пространство между днищем поршня и стенками цилиндра), где пламя гасится, а смесь остается несгоревшей.Кроме того, температура в конце цикла, когда смесь выходит из этих щелей, ниже при более опережающем моменте зажигания. Более поздняя температура означает, что углеводороды и кислород не вступают в реакцию. Это увеличивает концентрацию кислорода в выхлопе и несгоревших углеводородов.

Рис. 6

Зависимость между концентрацией O ₂ и HC от момента зажигания при 3400 об / мин и давлением во впускном коллекторе 100 кПа

Рис. 7

Связь между O ₂ , концентрацией CO и HC в зависимости от Время зажигания, давление во впускном коллекторе 100 кПа и коэффициент эквивалентности, равный единице

На приведенном выше рисунке концентрация окиси углерода, кислорода и углекислого газа изменяется очень мало в зависимости от момента зажигания в исследованном диапазоне (рис.7).

Здесь отношение эквивалентности поддерживалось постоянным и равным единице, поэтому кислорода было достаточно для реакции большей части углерода с CO ₂ . Концентрация CO увеличивалась, а концентрация CO ₂ уменьшалась, когда не хватало кислорода. Некоторое количество окиси углерода действительно появляется в выхлопных газах из-за замороженной равновесной концентрации CO, O ₂ и CO ₂ .

Рис. 8

Взаимосвязь между концентрациями NO в зависимости от момента зажигания.Частота вращения двигателя 3400 об / мин и давление во впускном коллекторе 100 кПа

На рисунке показана зависимость концентрации NO в выхлопных газах от момента зажигания. Образование NO является функцией температуры. При увеличении угла опережения зажигания пиковое давление в цилиндре увеличивается. Закон идеального газа гласит, что увеличение пикового давления должно соответствовать увеличению максимальной температуры, а более высокая температура вызывает повышение концентрации NO (рис. 8).

Рис. 9

Зависимость мощности и крутящего момента от момента зажигания

Результаты показывают, что мощность имеет тенденцию к увеличению с опережением искры между 17 и 35 ° CA BTDC.Ожидается, что мощность должна увеличиваться с опережением искры до точки, а затем снижаться. Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки. Если искра не продвинулась достаточно далеко, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если зажигание слишком опережающее, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается.В результате работа, которую необходимо выполнить для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу. Эти конкурирующие эффекты приводят к максимуму мощности в зависимости от опережения зажигания.

Также он показывает, что крутящий момент увеличивается с увеличением опережения зажигания. Это происходит из-за увеличения давления в такте сжатия, и, следовательно, создается больше чистой работы. Следует отметить, что при дальнейшем увеличении опережения зажигания крутящий момент не будет увеличиваться в значительной степени из-за пикового давления в цилиндре во время периода сжатия и уменьшения давления в ходе такта расширения.По этой причине определение оптимальной угла опережения зажигания является одной из наиболее важных характеристик для двигателя SI (рис. 9).

На рисунке 10 представлены результаты расчетов теплового КПД в сравнении с экспериментальными данными. Тепловой КПД делится на полученную энергию. Можно видеть, что чистая работа увеличивается с увеличением опережения зажигания до точки, а затем немного уменьшается. Это происходит из-за увеличения трения при высоких значениях опережения зажигания и, следовательно, уменьшения чистой работы.Согласно рис. 6, наибольший объем сети приходится на 31 ° CA BTDC.

Рис. 10

Зависимость КПД от угла опережения зажигания

Какой двигатель вам больше подходит?

Потребители по-новому смотрят на автомобили с дизельным двигателем.

За последние несколько лет производители в Северной Америке, в том числе иностранные компании, такие как Volkswagen, Audi и Subaru, представили дизельные двигатели в качестве вариантов увеличения пробега без использования гибридных технологий.

За исключением полностью электрических моделей, в гибридных автомобилях используются бензиновые двигатели наряду с электрическими.

Бензиновые автомобили более популярны в Соединенных Штатах, в то время как на дизельные автомобили приходится почти пятьдесят процентов продаж автомобилей в Европе. Потребители не всегда понимают разницу между бензиновыми и дизельными автомобилями.

Вот краткое изложение их сравнения.

Пробег Дизели

обычно являются лучшим выбором для потребителей, которые будут тратить в основном километры на шоссе на своих автомобилях или грузовиках.На шоссе дизельные двигатели более эффективны, чем автомобили, работающие на бензине. Это потому, что дизельное топливо содержит больше энергии, чем бензин; галлон дизельного топлива содержит на 30 процентов больше энергии, чем галлон газа. Это означает, что дизельное топливо имеет ценовое преимущество с точки зрения экономии топлива. При езде по городу разрыв между дизельным топливом и бензином уменьшается, но дизельное топливо имеет небольшое преимущество в увеличении пробега.

Дизель обеспечивает больший крутящий момент, чем бензин. Высокий крутящий момент обеспечивает потрясающее ускорение, что дает дизелю преимущество в показателях экономии топлива.

Производительность

Легковые автомобили и небольшие грузовики, работающие на обычном дизельном топливе, на удивление работают лучше, чем бензиновые двигатели. Тем не менее, характеристики дизельных двигателей страдают, когда потребители предпочитают использовать биодизель, дизельное топливо с черным топливом или другие типы улучшенного дизельного топлива.

Экономические соображения

В настоящее время в США почти нет разницы в сравнении бензина с дизельным топливом. Дизель колеблется и в разы превышает газ; тем не менее, это также иногда дешевле, поэтому это среднее значение.Но, поскольку дизельное топливо имеет больший расход топлива, чем бензин, затраты на топливо для дизельных двигателей ниже, чем у бензиновых двигателей в течение срока службы автомобиля. Хотя автомобиль с дизельным двигателем стоит на 700 долларов больше, чем та же модель, работающая на бензине, потребители должны учитывать мощность дизеля. Дизельный двигатель объемом 6,0 л обеспечивает такую ​​же мощность, как бензиновый двигатель объемом 8,0 л, и в конечном итоге дизельный двигатель станет более экономичным вариантом.

Потребители должны внимательно присмотреться к дизельным автомобилям.Технологии позволяют им работать чисто и бесшумно, они выделяют меньше парниковых газов, чем бензиновые двигатели, и являются превосходными транспортными средствами.

Этот пост был опубликован 25 июня 2014 года и обновлен 21 января 2016 года.

Прорыв Mazda в 2019 году: дизельный двигатель, работающий на бензине

Этот сайт может получать партнерские комиссии по ссылкам на этой странице. Условия эксплуатации.

Mazda заявляет, что в 2019 году она представит на рынке новую технологию двигателей, в которой используется дизельная технология воспламенения от сжатия — высокая степень сжатия, а не свеча зажигания — но с бензином в качестве топлива.Mazda считает, что двигатель может улучшить экономию топлива на 20-30 процентов.

Mazda рассматривает двигатель с воспламенением от сжатия (HCCI) как мост к более полному электрическому будущему через 10, 25 или сколько угодно лет. Маленькая Mazda, очевидно, освоила технологию, которую опробовали десятки крупных автопроизводителей, но пока не смогли реализовать ее. Часть волшебства Mazda заключается в том, чтобы в каждом цилиндре оставалась свеча зажигания, которая зажигает топливо при холодном двигателе. Mazda назовет технологию SkyActiv-X и свой долгосрочный план «Sustainble Zoom-Zoom 2030».”

Требование электрификации. Двигатель внутреннего сгорания на первом месте.

«Мы считаем, что создание идеального двигателя внутреннего сгорания является для нас неотложной и фундаментальной задачей», — заявил на пресс-конференции во вторник руководитель отдела исследований и разработок Mazda Киёси Фудзивара. «Электрификация необходима, но двигатель внутреннего сгорания должен быть на первом месте».

Продажи электромобилей во всем мире стремительно растут, достигнув 1 миллиона в 2015 году и 2 миллионов в 2016 году. Но это немного, если в прошлом году во всем мире было продано более 85 миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания — бензиновых, дизельных, гибридных.Таким образом, Mazda стремится создать технологию, которая может быть применена к большинству автомобилей.

Сравнение с искровым зажиганием и двигателем HCCI (источник: Mazda)

Как работает HCCI

В системе искрового зажигания, сжигающей бензин, поршень сжимает воздух в цилиндре примерно до одной десятой его первоначального объема, а топливная форсунка разбрызгивается. туман бензина, свеча зажигания поджигает топливовоздушную смесь, и поршень опускается, производя мощность. Десятилетия исследований и разработок позволили создать более однородную воздушную смесь, определив, когда лучше всего впрыскивать топливо, как распределить топливо и как спроектировать поршень и головку блока цилиндров для максимального сжигания топлива для повышения эффективности.Но получить дальнейшую отдачу от экономики и мощности становится все труднее.

Более высокая степень сжатия дизеля, примерно до 20: 1, позволяет использовать больше энергии, накопленной топливом. Высокие температуры сжатия приводят к воспламенению топлива. Но дизельная технология страдает от более высоких выбросов оксида азота или частиц сажи. Большинство автопроизводителей очищают выбросы, добавляя небольшую дозу мочевины или дизельной выхлопной жидкости (DEF), когда выхлоп проходит через выхлопную трубу.

Двигатель Mazda с воспламенением от сжатия с однородным зарядом воспламеняет бензин за счет сжатия, как и дизельное топливо.В отличие от дизельных двигателей и в отличие от других, которые пытались использовать дизель на бензине, Mazda решила использовать свечи зажигания в каждом цилиндре при определенных условиях, в основном, когда двигатель холодный при запуске. Это называется искровым воспламенением от сжатия (SCCI). Mazda заявляет, что короткий период перехода от искрового зажигания к воспламенению от сжатия был настроен на плавный.

Двигатель SkyActiv-X будет оснащен нагнетателем, и его крутящий момент будет на 10–30% больше, чем у нынешнего двигателя (SkyActiv-G).HCCI делает возможным режим сжигания сверхнормативной обедненной смеси, который повышает эффективность двигателя на 20-30 процентов по сравнению с текущим бензиновым двигателем, на 35-45 процентов более экономичен, чем аналогичный бензиновый двигатель Mazda 2008 года, и «равен или превосходит» новый дизельный двигатель по топливной эффективности. .

Mazda — график внедрения новых технологий.

График Mazda

Первый двигатель и автомобиль SkyActiv-X (HCCI) поступят в продажу в 2019 году. Исполнительный вице-президент Mazda Акира Марумото говорит, что Mazda не планирует поставлять двигатель другим автопроизводителям.По крайней мере, так он говорит сегодня. Автопроизводители могут зарабатывать кучу денег на лицензировании технологий для других, когда есть только одно решение общей проблемы. Компания Mitsubishi, например, изобрела балансирный вал для уменьшения вибрации, присущей четырехцилиндровым двигателям, и большинство автопроизводителей приняло его на вооружение.

Mazda также продвигает свои планы по созданию автомобиля с дизельным двигателем, о которых ходили слухи уже почти последнее десятилетие. Этой осенью двигатель SkyActive-D появится в новом компактном кроссовере Mazda CX-5, получившем признание.Mazda будет использовать его в качестве высокопроизводительного двигателя CX-5.

Отдельно Mazda заявляет, что начнет тестирование концепции Mazda Co-Pilot с автономным управлением к 2020 году и «стремится сделать эту систему стандартом для всех моделей к 2025 году».