Где применяются двигатели внутреннего сгорания: Где ещё, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания?

Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Дополнительные требования при измерении выбросов продуктов сгорания согласно ISO 8178 – РТС-тендер

              

ГОСТ ISO 14396-2015

МКС 27.020

Дата введения 2017-04-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Центральный научно-исследовательский дизельный институт» (ООО «ЦНИДИ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН МТК 235 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 12 ноября 2015 г. N 82-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по  МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Армгосстандарт
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июня 2016 г. N 669-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 14396-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2015 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 14396:2002* Reciprocating internal combustion engines — Determination and method for the measurement of engine power — Additional requirements for exhaust emission tests in accordance with ISO 8178 (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Дополнительные требования при измерении выбросов продуктов сгорания согласно ISO 8178).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт ISO 14396:2002 разработан техническим комитетом ISO/TC 70 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые».

Перевод с английского языка (en).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и межгосударственных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в национальных органах по стандартизации.

В разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

Степень соответствия — идентичная (IDT)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты» (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Настоящий стандарт распространяется на судовые, тепловозные и промышленные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), а также может быть применен для двигателей внедорожной техники. Стандарт устанавливает требования к методам определения мощности указанных двигателей при измерении вредных выбросов в соответствии с ISO 8178, а также дополнительные требования к установленным стандартом ISO 15550.

Данный стандарт устанавливает дополнительные требования к условиям корректировки мощности регулируемых двигателей в зависимости от атмосферных условий и не может применяться при определении значений выбросов нерегулируемых двигателей.

Настоящий стандарт должен использоваться только совместно со стандартом ISO 15550, чтобы полностью определять требования, специфичные для конкретного применения двигателя.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

_______________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.     

ISO 3104:1994 Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity (Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости)

ISO 3675:1998 Crude petroleum and liquid petroleum products — Laboratory determination of density — Hydrometer method (Нефть сырая и жидкие нефтепродукты. Лабораторные методы определения плотности или относительной плотности. Ареометрический метод)

ISO 5164:1990 Motor fuels — Determination of knock characteristics — Research method (Моторное топливо. Определение антидетонационных свойств. Исследовательский метод)

ISO 5165:1998 Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel fuels — Cetane engine method (Нефтепродукты. Определение воспламеняемости дизельных топлив. Цетановый моторный метод)

ISO 15550:2002 Reciprocating internal combustion engines — Determination and method for the measurement of engine power — General requirements (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Общие требования)

ASTM D240-00 Standard Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter (Стандартный метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив с помощью калориметрической бомбы)

ASTM D3338-00 Standard Test Method for Estimation of Net Heat of Combustion of Aviation Fuels (Стандартный метод оценки полезной теплоты сгорания авиационных топлив).

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями, приведенными в таблице 1.

Таблица 1

Термин (в алфавитном порядке)	Определение (см. ISO 15550, номер пункта)
контрольные испытания (production conformity test)	3.5.4
корректировка мощности (power correction)	3.3.10
мощность двигателя для ISO 8178 (engine power for ISO 8178)	3.3.3.3
нагрузка (load)	3.3.11
объявленная мощность (declared power)	3.3.1
объявленная частота вращения двигателя (declared engine speed)	3.2.4
объявленная промежуточная частота вращения двигателя (declared intermediate engine speed)	3.2.5
регулирование двигателя (engine adjustment)	3.2.1
частота вращения двигателя (engine speed)	3.2.3
частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте (engine speed at maximum torque)	3.2.7
специальные испытания (special test)	3.5.3
топливоподача (fuel delivery)	3.4.2
При объявлении промежуточной частоты вращения двигателя должны быть приняты во внимание следующие требования: — для двигателей, предназначенных для работы в определенном диапазоне частоты вращения при полной нагрузке, промежуточной частотой вращения двигателя является объявленная частота вращения при максимальном крутящем моменте, если она находится в интервале от 60% до 75% объявленной частоты вращения. Если объявленная частота вращения при максимальном крутящем моменте составляет менее 60% от объявленной частоты вращения, то промежуточная частота вращения должна приниматься равной 60% от объявленной частоты вращения. Если объявленная частота вращения при максимальном крутящем моменте составляет более 75% от объявленной частоты вращения, то промежуточная частота вращения должна приниматься равной 75% от объявленной частоты вращения: — для двигателей, не предназначенных для всережимной работы по внешней характеристике при полной нагрузке в установившемся режиме, промежуточная частота вращения обычно выбирается в диапазоне от 60% до 70% от объявленной частоты вращения.

     

В настоящем стандарте применены обозначения и сокращения в соответствии с таблицами 2 и 3 ISO 15550.

В качестве стандартных исходных условий для определения стандартной мощности ИСО и соответствующего ей удельного расхода топлива приняты условия в соответствии с разделом 5 ISO 15550.

Применяется метод 2 в соответствии с пунктом 6.3 ISO 15550.

Действуют требования пунктов 6.3.4.1-6.3.4.14 ISO 15550 со следующими дополнениями.

a) Условия измерения мощности двигателя зависят от того, имеет ли двигатель заданную заводскую регулировку, рассчитанную на работу при максимальном значении топливоподачи в любых условиях, или же он допускает регулировки, с помощью которых может быть отрегулирован на заданную мощность.

Для регулируемого двигателя с самовоспламенением от сжатия (дизеля) проверка мощности производится при таких регулировках системы топливоподачи, при которых двигатель будет развивать мощность, заданную изготовителем, при условии, что оборудование этого двигателя соответствует требованиям таблицы 1 (графа 5) ISO 15550.

Все оборудование и все вспомогательные устройства согласно таблице 1 (графа 5) ISO 15550 перед испытаниями должны быть сняты.

Существует ряд устройств, необходимых только для работы приводимого от двигателя оборудования, которое может устанавливаться на двигателе и приводиться от него. Такие устройства перед испытаниями также должны быть сняты. Примерами подобных устройств являются:

— воздушный компрессор для тормозной системы;

— насос гидроусилителя руля;

— компрессор системы пневмоподвески;

— компрессор кондиционера;

— навесной редуктор.

В случаях, когда указанные устройства не могут быть сняты, потребляемая ими мощность должна быть определена и добавлена к измеренной мощности двигателя. Если эта мощность превышает 3% максимальной мощности, развиваемой двигателем при частоте вращения, на которой ведутся испытания, то ее величина может быть проверена надзорным органом.

b) Измерения мощности для ISO 8178 должны производиться при работе на том же топливе, что используется при измерениях выбросов по ISO 8178. Если заинтересованные стороны не договорились об ином, выбор топлива для испытаний должен производиться в соответствии с требованиями таблицы 12 ISO 15550.

На двигатели с самовоспламенением от сжатия (дизели), работающие на дизельном топливе, требования по значениям температуры топлива, приводимые в 6.3.4.11, подпункт b), ISO 15550, не распространяются. Для этих двигателей температура топлива должна быть равна 313 K (40°С).

________________

Приведенные предельно допустимые значения соответствуют законодательным нормативам выбросов для внедорожной техники.

Если используется топливо, отличное от дизельного, его температура может отличаться.

Требования пункта 6.3.5 ISO 15550 не действуют и заменяются нижеследующими.

Для двигателей, работающих при переменной частоте вращения, измерения должны проводиться при различных значениях частоты вращения, число которых должно быть достаточным для того, чтобы полностью определить характеристику мощности между минимальным и максимальным значениями частоты вращения, рекомендованными изготовителем. Значение мощности в каждой точке определяется как среднее по результатам, как минимум, двух измерений.

Для двигателей, работающих при постоянной частоте вращения, и двигателей установок, в которых крутящий момент зависит от частоты вращения (например, двигателей, работающих на винт фиксированного шага), измерения должны проводиться при объявленной мощности и объявленной частоте вращения.

7.1 Для целей настоящего стандарта применяется метод корректировки мощности, установленный в разделе 7 ISO 15550.

7.2 Испытания должны проводиться в помещении с системой кондиционирования воздуха, атмосферные условия в котором могут регулироваться таким образом, чтобы значение коэффициента корректировки поддерживалось как можно ближе к единице. Если двигатель оборудован такой системой автоматического регулирования температуры, в которой при полной нагрузке и при температуре воздуха, равной 298 K (25°С), нагретый воздух на впуск не подается, то испытания должны вестись в обычном режиме; при этом показатель степени температурной составляющей в формуле коэффициента корректировки (пункты 7.3 или 7.4.2 ISO 15550) должен быть принят равным нулю (т.е. температурная коррекция отсутствует).

Требования раздела 8 ISO 15550 не действуют и заменяются нижеследующими.

Для измерений выбросов вредных веществ после завершения измерений мощности двигателя должны применяться методы измерения, регламентированные ISO 8178.

Требования к отчету об испытаниях, содержащиеся в пунктах 9.2.2.1 и 9.2.2.2 ISO 15550, дополняются требованиями, приведенными в пунктах 9.2 и 9.3 настоящего стандарта.

Общие сведения
Фирменное название или марка двигателя:
Тип и паспортный номер двигателя:
Семейство двигателей:
Условия испытаний
Давления, измеренные при объявленной частоте вращения:
a) полное атмосферное давление;			кПа
b) давление водяного пара;			кПа
c) противодавление отработавших газов			кПа
Местонахождение точки измерения противодавления отработавших газов:
Разрежение на впуске:			Па
Абсолютное давление во входном тракте:			Па
Температуры, измеренные при объявленной частоте вращения:
a) воздуха на впуске;			K
b) воздуха на выходе из воздухоохладителя;			K
c) охлаждающей жидкости:			K
— на выходе охлаждающей жидкости			K
— в контрольной точке в случае двигателя с воздушным охлаждением			K
d) смазочного масла:
— точка измерения			K
e) топлива:
— на входе в карбюратор/в систему впрыска топлива			K
— в расходомере топлива			K
Характеристики нагрузочного устройства
Изготовитель
Модель:
Тип:
Диапазон мощности:
Характеристики топлива для двигателей с искровым зажиганием, работающих на жидком топливе
Изготовитель и тип:
Технические характеристики:
Октановое число топлива по исследовательскому методу (RON) согласно ISO 5164:
Октановое число топлива по моторному методу (MON) согласно ISO 5164:
Процентное содержание и тип оксигенатов:			%
Плотность при 288 K (по ISO 3675):			г·см
Измеренная низшая теплота сгорания, согласно ASTM D240-00 или расчетная низшая теплота сгорания согласно ASTM D3338-00:			кДж/кг
Характеристики топлива для двигателей с искровым зажиганием, работающих на газообразном топливе
Изготовитель:
Технические характеристики:
Давление хранения:			кПа
Давление подачи:			кПа
Низшая теплота сгорания:			кДж/кг
Характеристики топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, работающих на жидком топливе
Изготовитель:
Характеристики топлива:
Цетановое число (по ISO 5165):
Вязкость при 40°С (по ISO 3104):			мм·с
Плотность (при 288 K по ISO 3675):			г·см
Измеренная низшая теплота сгорания согласно ASTM D240-00 или расчетная низшая теплота сгорания согласно ASTM D3338-00:			кДж/кг
Характеристики топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, работающих на газообразном топливе
Система подачи газа:
Характеристики газа:
Соотношение «газ/дизельное топливо»
Низшая теплота сгорания:			кДж/кг
Смазка
Изготовитель:
Технические характеристики:
Класс вязкости SAE:
Ненужное зачеркнуть.       Существует также стандарт ASTM.

     

Протоколируемые результаты должны быть представлены в форме таблицы 2.

Таблица 2 — Протоколируемые результаты

Параметр			Результат	Ед. изм.
Частота вращения двигателя				об/мин
Измеренный крутящий момент				Н·м
Измеренная мощность				кВт
Измеренный расхода топлива				г·с
Барометрическое давление				кПа
Давление водяного пара				кПа
Температура воздуха на впуске				K
Атмосферный фактор ()
Коэффициент корректировки мощности
Расход топлива с учетом коррекции				г·с
ВСЕГО (А)				кВт
Мощность оборудования и вспомогательных устройств, установленных на двигателе, которая должна добавляться к значениям мощности, приведенным в таблице 1 ISO 15550: — (см. пункты 9.2.2.1.12 и 9.2.2.2.13 ISO 15550)		N 1		кВт
		N 2		кВт
		N 3		кВт
ВСЕГО (В)				кВт
Мощность оборудования и вспомогательных устройств, не установленных на двигателе, но требуемых согласно пункту 4 (таблица 1) ISO 15550, которая должна вычитаться: —		N 1		кВт
		N 2		кВт
		N 3		кВт
ВСЕГО (С)				кВт
Мощность для ISO 8178	(А) + (В) — (С)			кВт
Крутящий момент для ISO 8178				Н·м
Удельный расход топлива				г/(кВт·ч)
Температура охладителя на выходе/в контрольной точке				K
Температура смазочного масла в точке измерения				K
Температура воздуха за компрессором				K
Температура топлива перед ТНВД				K
Температура воздуха за воздухоохладителем				K
Давление воздуха за компрессором				кПа
Давление воздуха за воздухоохладителем				кПа
Разрежение на впуске				Па
Противодавление на выпуске				кПа
Подача топлива за такт или рабочий цикл				мм
Для двигателей с искровым зажиганием откорректированный расход топлива рассчитывается как измеренный расход топлива, умноженный на коэффициент коррекции мощности. Откорректированный расход топлива используется только для расчетных целей. Для двигателей с воспламенением от сжатия откорректированный расход топлива равен измеренному расходу топлива. Рассчитывается по откорректированным значениям мощности и расхода топлива. Ненужное зачеркнуть.

     

10.1 Отклонение мощности двигателя, измеренной при сертификационных испытаниях (специальных испытаниях), от мощности двигателя, объявленной изготовителем, не должно превышать ±2% или 0,3 кВт (имеется в виду наибольшая из указанных величин) при объявленной частоте вращения двигателя и ±4% — при любых других значениях частот вращения.

10.2 Мощность двигателя, измеренная при его контрольных испытаниях, может отличаться на ±5% от мощности, объявленной изготовителем, если не оговорено иное.

Приложение ДА

(справочное)

Таблица ДА.1

Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта	Степень соответствия	Обозначение и наименование межгосударственного стандарта
ISO 3104:1994 Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости	MOD	ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости
ISO 3675:1998 Нефть сырая и жидкие нефтепродукты. Лабораторные методы определения плотности или относительной плотности. Ареометрический метод	NEQ	ГОСТ 3900-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности
ISO 5164:1990 Моторное топливо. Определение антидетонационных свойств. Исследовательский метод	—	*
ISO 5165:1998 Нефтепродукты. Определение воспламеняемости дизельных топлив. Цетановый моторный метод	MOD	ГОСТ 32508-2013 Топливо дизельное. Определение цетанового числа
ISO 15550:2002 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Общие требования	NEQ	ГОСТ 10150-2014 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Общие технические условия ГОСТ 10448-2014 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Приемка. Методы испытаний
ASTM D240-00 Стандартный метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив с помощью калориметрической бомбы	NEQ	ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания
ASTM D3338-00 Стандартный метод оценки полезной теплоты сгорания авиационных топлив	—	*
* Соответствующие межгосударственные стандарты отсутствуют. До разработки и утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данных международных стандартов. Примечание — В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандарта: — MOD — модифицированный стандарт; — NEQ — неэквивалентный стандарт.

[1]	ISO 5163:1990	Motor and aviation-type fuels — Determination of knock characteristics — Motor method (Топливо для автомобильных и авиационных двигателей. Определение антидетонационных свойств. Моторный метод)
[2]	ISO 8178-1:1996	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 1: Измерение выбросов газов и частиц на испытательных стендах)
[3]	ISO 8178-2	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions at site (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 2. Измерение выбросов газов и частиц в условиях эксплуатации)
[4]	ISO 8178-3	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 3: Definitions and methods measurement of exhaust gas smoke under steady-state conditions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 3. Определение и методы измерения дымности выхлопных газов в стационарном режиме)
[5]	ISO 8178-4	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 4: Steady-state test cycles for different engine applications (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 4. Испытательные циклы для различных режимов работы двигателей)
[6]	ISO 8178-5	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 5: Test fuels (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 5. Топливо для испытаний)
[7]	ISO 8178-6	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 6: Report on measuring results and test report (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 6. Отчет о результатах измерения и испытания)
[8]	ISO 8178-7	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 7: Engine family determination (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 7. Определение семейства двигателей)
[9]	ISO 8178-8	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 8: Engine group determination (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 8. Определение группы двигателей)
[10]	ISO 8178-9	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 9: Test cycles and test procedures for test bed measurement of exhaust gas smoke emissions from compression ignition engines operating under transient conditions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 9: Циклы и методики испытаний для стендовых измерений дымовыделения отработавших газов от двигателей внутреннего сгорания в неустановившемся режиме)
[11]	ISO 8178-10	Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 10: Test cycles and test procedures for field measurement of exhaust gas smoke emissions from compression ignition engines operating under transient conditions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 10: Циклы и методики испытаний для измерений в полевых условиях дымовыделения отработавших газов от двигателей внутреннего сгорания в неустановившемся режиме)

УДК 621.436:006.354	МКС 27.020	IDT
Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания поршневые, определение мощности, измерение выброса продуктов сгорания

Основы работы двигателей внутреннего сгорания

Тепловые двигатели — это машины, в которых химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую энергию, а затем в механическую работу. К тепловым двигателям относятся паровые машины, паровые турбины, поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). газотурбинные двигатели (ГТД), комбинированные турбо-поршневые двигатели, реактивные двигатели.

Особенность применяемых на тепловозах двигателей внутреннего сгорания поршневого типа состоит в том, что превращение химической энергии в тепловую, совершающееся при сгорании топлива, происходит непосредственно в самом рабочем цилиндре

Рис 11. Принципиальная схема двигателя внутреннего сгоранияв течение очень короткого времени (тысячных долей секунды) при высоких температурах. Это и обусловливает преимущества поршневых ДВС — малые тепловые и гидравлические потери и высокий коэффициент полезного действия, а также компактность.

Процесс превращения тепла в двигателях внутреннего сгорания в работу можно проследить по схеме, изображенной на рис. 11. Поступивший в цилиндр двигателя через клапан 5 воздух сжимается поршнем и нагревается при этом до температуры 600-650 °С, что выше температуры самовоспламенения распыленного жидкого топлива. В конце сжатия в нагретый воздух впрыскивается через форсунку 4 топливо, которое воспламеняется и сгорает. В результате сгорания топлива в цилиндре 2 образуются газы с высокой температурой и давлением. Под давлением газов поршень 1 перемещается вниз и совершает работу. Во время расширения температура и давление газов понижаются. Отдав часть тепла на совершение работы, отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан 3 при движении поршня 1 вверх, а свежий воздух вновь поступает в цилиндр. Затем все повторяется снова. Двигатели внутреннего сгорания имеют шатунно-кривошипный механизм, состоящий из поршня 1, шатуна 6, кривошипа 7 и вала 8. Этот механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

В течение одного оборота кривошипа поршень 2 раза изменяет направление движения. Это происходит в так называемых «мертвых» положениях (или «мертвых» точках) механизма, которые характерны тем, что сила, действующая на поршень, находящий ся в одном из этих положений, не вызывает вращающего момента на кривошипе. Между поршнем, находящимся в верхней мертвой точке (в.м.т.), и крышкой цилиндра заключен объем пространства сжатия или камеры сжатия. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия.

Для удовлетворения нужд народного хозяйства двигатели внутреннего сгорания поставляются промышленностью в разнообразном исполнении: мощностью от I до 20 000 кВт в одном агрегате, с числом цилиндров от 1 до 20 и более, частотой вращения вала от 120 до 6000 об/мин.

Двигатели современных тепловозов имеют мощность от 400 до 5000 кВт, частоту вращения вала 750- 1500 об/мин, число цилиндров от 4 до 20. Они расходуют от 200 до 230 г дизельного топлива на 1 кВт-ч выработанной энергии. Удельная масса тепловозных двигателей внутреннего сгорания составляет от 2,5 до 18,5 кг/(кВт-ч)

Способы зажигания топлива. По способу воспламенения топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания делятся на двигатели с принудительным зажиганием (низкого сжатия) и с самовоспламенением (высокого сжатия) — дизели. На тепловозах применяются исключительно двигатели высокого сжатия — дизели типов: Д100, Д45, Д50, М750, Д49, Д70. Они значительно экономичнее и мощнее, чем двигатели низкого сжатия.

Двигатели низкого сжатия работают на легком топливе (бензине и керосине). В этих двигателях в цилиндры засасывается не воздух, а рабочая смесь (пары бензина и воздух). Смесь сжимается до температуры, меньшей, чем температура ее самовоспламенения, поэтому зажигание смеси осуществляется принудительно от постороннего источника. В большинстве случаев применяется электрическое зажигание: в цилиндр двигателя вставляют электрическую свечу, включенную в цепь высокого напряжения. В определенный момент цепь тока высокого напряжения замыкается, вследствие чего между электродами овечи возникает искра, которая и воспламеняет рабочую смесьв цилиндре. Двигатели низкого сжатия устанавливают на автомобилях.

В цилиндры двигателей высокого сжатия поступает чистый воздух, который и сжимается. В конце сжатия, когда температура воздуха будет достаточно высокой, топливо в распыленном виде впрыскивается через форсунку в цилиндр и воспламеняется.

Дизели четырехтактные и двухтактные. Четырехтактными называются дизели, у которых полный рабочий цикл — поступление воздуха >в цилиндр, перемешивание и сгорание топлива, расширение газов и удаление их из цилиндра — осуществляется за четыре хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. У двухтактных двигателей полный рабочий цикл в цилиндре происходит за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. Следует подчеркнуть, что у четырехтактных дизелей продувка и зарядка цилиндра свежим воздухом происходят Иначе, чем у двухтактных, само же смешение топлива с воздухом и сгорание рабочей смеси у обоих типов дизелей одинаково. Обычно задается вопрос — какой из этих типов дизелей лучше? На протяжении многих лет в различных отраслях народного хозяйства применяются и четырехтактные и двухтактные дизели. Однако качество дизеля определяет не его тактность, а надежность, экономичность, конструкционная и технологическая отработанность, долговечность и, наконец, правильный выбор типа дизеля для данного рода службы. Четырехтактные дизели имеют, как правило, меньший удельный расход топлива, меньшую тепловую напряженность, так как в единицу времени совершают меньшее количество тепловых и силовых циклов, чем двухтактные при тех же условиях.

В двухтактных дизелях проще система газораспределения, но в них хуже очищаются и продуваются свежим воздухом цилиндры. Вместе с тем с 1 л рабочего объема цилиндра при прочих равных условиях у двухтактных дизелей снимается на 60-70 % большая мощность, чем у четырехтактных. Однако с увеличением давления наддува (см. ниже) все яснее вы рисовывается преимущество четырехтактных дизелей перед двухтактными для тепловозов, так как четырехтактные дизели с газотурбинным наддувом имеют более простую систему воздухо-снабжения, более высокую экономичность, а главное — лучшую приспособляемость к переменным эксплуатационным нагрузкам и разным сортам топлива и масла.

На тепловозах ТЭЗ, ТЭ7, тепловозах типов 2ТЭ10, М62 и ТЭП60 установлены двухтактные дизели (2Д100, 10Д100, 14Д40 и 11Д45), а на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭ2, ЧМЭЗ, ТГМ4 и ТГМЗ, а также на дизель-поездах — четырехтактные дизели (типов Д49, ПД1М, Д50, КбБЗКЮК, М756). Как показывает мировая практика, четырехтактных дизелей строится 65-70 %, а остальные — двухтактные. Двигатели низкого сжатия, за исключением маломощных, изготовляют только четырехтактными.

Способы смесеобразования в дизелях. По способу образования горючей смеси (смесеобразования) дизели делятся на однокамерные — со струйным распыливанием (рис. 12,а) и двухкамерные, которые подразделяются на вихрекамерные с выносной камерой в крышке (рис. 12,6), предкамерные (рис. 12,в) и с камерой в поршне (рис. 12,г).

Наибольшее распространение получили дизели со струйным распыливанием, так как при этом способе смесеобразования расход топлива (при нормальных нагрузках) наименьший. Особенно такие двигатели экономичны при мало изменяющихся нагрузках и частотах вращения. Однако при переменных режимах работы у этих двигателей проявляются существенные недостатки. На малых нагрузках и хо лостом ходу у них ухудшаются распы-ливание топлива и перемешивание его с воздухом. Кроме того, дизели со струйным распыливанием требуют высококачественного топлива и очень точного изготовления и хорошего содержания топливной аппаратуры.

На тепловозах применяются, как правило, дизели с однокамерным струйным смесеобразованием. На таких дизелях установлены топливные насосы (секции) плунжерного типа высокого давления (до 90 МПа) и форсунки закрытого типа. При нагнетании топлива игла форсунки поднимается и топливо под высоким давлением через отверстия в распылителе диаметром 0,30-0,40 мм впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капель, которые перемешиваются с воздухом, воспламеняются и сгорают. Величина порции впрыснутого топлива в цилиндр изменяется поворотом плунжера. Управляет величиной подачи регулятор дизеля.

Для образования качественной смеси топлива с воздухом при струйном смесеобразовании необходимо правильно выбирать фор.му камеры сжатия в соответствии с направлением, количеством и дальнобойностью топливных струй, мелкостью распыливания топлива и вихревыми движениями воздуха в камере.

Сущность двухкамерного смесеобразования (см. рис. 12,6 и в) заключается в том, что при ходе поршня к верхнему положению сжатый воздух из цилиндра с объемом Уц перетекает в выносную камеру объемом Ув. Выносная камера может иметь объем 20-60 % общего объема камеры сжатия Ус. Благодаря тангенциальному направлению соединительного канала воздух, вытесняемый поршнем в вихревую камеру (см. рис. 12,6), получает

Рис 12. Схемы способов распыливания топлива и смесеобразования:

а — струйное; б — вихрекамерное; я — предкямерное; г — объемно-пленочное; 1 — форсунка; 2

вращательное движение, что способствует хорошему перемешиванию воздуха с впрыскиваемым топливом.

В дизелях с предкамерным смесеобразованием (см. рис. 12,в) во время сжатия воздух перетекает в предкамеру, куда при невысоком давлении (7-10 МПа) впрыскивается дизельное топливо. Здесь топливо воспламеняется и частично сгорает. Все топливо в предкамере сгорать не может, так как для этого не хватает воздуха. В результате частичного сгорания топлива давление в предкамере быстро возрастает, и газы вместе с несгоревшим топливом выбрасываются в цилиндр, где происходит догорание топлива. Таким образом, хорошее смешение топлива с воздухом обеспечивается тут в основном потоком горячего газа.

При двухкамерном смесеобразовании, как правило, применяются простые и надежные в работе насосы и форсунки. Однако вследствие больших поверхностей охлаждения имеют место повышенные тепловые потери, а также потери энергии при перетекании воздуха и продуктов сгорания через соединительные каналы. Поэтому дизели с двухкамерным смесеобразованием имеют невысокую экономичность.

В двигателях с камерой в поршне (см. рис. 12,г) осуществляется объемно-пленочное смесеобразование. Хорошее качество процесса достигается тем, что факел топлива направляется на горячие стенки поршня и делится на две части: меньшая распыливается в пространстве камеры, а большая, попадая на внутренние стенки камеры поршня, образует тонкую пленку. Создаваемые в процессе движения поршня потоки воздуха как бы сдувают со стенок камеры пары топлива, которые хорошо перемешиваются с воздухом и сгорают. При двухкамерном смесеобразовании качество смеси и ее сгорание мало зависят от нагрузочного и скоростного режима работы двигателя.

⇐ | Технические и тяговые характеристики магистральных и маневровых тепловозов | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Наддув дизелей | ⇒

Двигатели внутреннего сгорания дизельные — Справочник химика 21

    Дисперсность распыливания жидкостей форсунками, применявшимися для испарительного охлаждения воздуха и газов в компрессорах и двигателях внутреннего сгорания, измеряли на установке, показанной на рис.45. Опытными жидкостями являлись вода, этиловый спирт, дизельное топливо летнее и масло для газотурбинных двигателей. Результаты исследований изложены в работе [42]. [c.94]
    Важнейшими группами нефтепродуктов являются топлива и смазочные масла. Нефтяные топлива разделяются на моторные, применяемые в двигателях, и котельные — для сжигания в топках паровых котлов и в промышленных печах. Первые из них подразделяются в свою очередь на карбюраторные, дизельные и топлива для реактивных авиационных двигателей. Карбюраторным топливом для двигателей внутреннего сгорания с карбюраторами является бензин, важнейшей характеристикой которого является его стойкость к детонации. Детонация — это чрезмерно быстрое сгорание топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, нарушающее нормальную работу двигателя. Наиболее склонны к детонации предельные углеводороды нормального строения, тогда как предельные углеводороды с сильно разветвленной цепью детонируют слабо. Способность бензина к детонации оценивается октановым числом. В качестве стандарта принимается н-гептан и 2,2,4-триме-тилпентан (изооктан), октановые числа которых считают равными О и 100 соответственно  [c.173]

    На компрессорных станциях с поршневыми компрессорами применяют двигатели внутреннего сгорания (дизельные и карбюраторные) и электрические двигатели трехфазного тока. Ходовое устройство представляет собой ходовую тележку, оснащенную рессорами, пневматическими колесами и поворотным механизмом с дышлом. [c.11]

    Дизельное топливо применяется в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Поэтому показатель, характеризующий самовоспламеняемость дизельного топлива, является очень важным. Таким показателем является цетановое число. [c.66]

    Одной из важных характеристик топлива, позволяющих судить о его пусковых свойствах и о стабильности процесса горения, является температура самовоспламенения паров топлива, т. е. такая температура, при которой происходит самовоспламенение горючей смеси без контакта с открытым пламенем. Процесс самовоспламенения горючей смеси встречается во всех двигателях внутреннего сгорания. Дизельные двигатели работают на основе этого процесса. В двигателях с воспламенением от искры самовоспламенение горючей смеси является крайне нежелательным и даже вредным явлением, так как нарушает нормальный процесс сгорания. В турбореактивных двигателях самовоспламенение горючей смеси — явление положительное, способствующее более устойчивому процессу сгорания. [c.76]

    Соляровое масло — промежуточная фракция между керосином и машинным маслом. Удельный вес 0,87—0,89. Температура застывания —20° С. Температура вспышки 126° С. Применяется как топливо для двигателей внутреннего сгорания — дизельных двигателей.  [c.162]

    Масло для тихоходных дизелей (моторное) 62-68 (при 50°) 205 0 0,4 0,04 0,007 Для двигателей внутреннего сгорания (дизельных и газовых) с числом оборотов до 500 в минуту, а также для газомоторных компрессоров 8ГК, МК [c.375]

    Двигатели внутреннего сгорания. Для преобразования химической энергии топлива в механическую широко используют двигатели внутреннего сгорания, которые могут работать по двум основным термодинамическим циклам Отто и Дизеля, базирующимся на получении механической энергии за счет сжатия, нагрева и вывода отработанного газа. В первом цикле топливо распыляется или испаряется и засасывается в рабочую камеру вместе с воздухом. Смесь топлива и воздуха сжимается, а затем воспламеняется от внешнего источника (чаще всего им является электроискровой разряд), что и является началом генерирования энергии за счет тепла горящей смеси. Во втором цикле рабочее тело, т. е. воздух, сжимается самостоятельно, а топливо впрыскивается в жидком виде в конце периода сжатия. Воспламенение осуществляется после того, как топливо перемещается с горячим сжатым воздухом. Требования, предъявляемые к топливу, зависят от типа двигателя. В карбюраторном двигателе, работающем по циклу Отто, следует применять топливо, не вызывающее детонации в момент сжатия топливовоздушной смеси. Необходимо, чтобы оно сгорало равномерно, без преждевременного воспламенения и не имело несгоревшего остатка. В дизельном двигателе [c.331]

    Дизельное топливо, используемое в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания дизельного типа, представляет собой смесь высококипящих жидких углеводородов. Для тракторных двигателей применяются главным образом газойлевая и соляровая фракции нефти, а для тихоходных стационарных и судовых двигателей — тяжелые остаточные продукты крекинга в смеси с соляровым маслом. [c.150]

    Процесс самовоспламенения горючей смеси встречается во всех двигателях внутреннего сгорания. Дизельные двигатели работают на основе этого процесса. В двигателях с воспламенением от искры самовоспламенение горючей смеси является крайне нежелательным и даже вредным явлением, так как нарушает нормальный процесс сгорания. В турбореактивных двигателях самовоспламенение горючей смеси явление положительное, способствующее более устойчивому процессу сгорания. [c.54]

    В прошлом нефть служила в основном для получения керосина, смазочных масел и котельного или печного (отопительного) топлива. С распространением двигателей внутреннего сгорания и с постоянно возрастающим спросом на бензин перед нефтяной промышленностью была поставлена задача получать из нефти больше бензина, чем его в ней первоначально содержится. Эта задача была решена при помощи крекинг-процесса. Процессы расщепления под влиянием тепла (термический крекинг) или тепла и катализатора (каталитический крекинг) позволяют получить из нефти не только больше бензина, чем было первоначально в нефти, но и бензин лучшего качества. Крекингу подвергают чаще всего высококипящие фракции, представляющие собой остаток после отгона от нефти при нормальном давлении бензина прямой перегонки, керосина и в отдельных случаях дизельного топлива. [c.17]

    Изобретение в последней четверти XIX в. двигателя внутреннего сгорания (бензинового и дизельного) и применение его во многих отраслях промышленности и на транспорте способствовали НОЕ ому качественному скачку в развитии нефтепереработки. Бен — зиг, ранее не находивший применения, стал одним из важнейших прс дуктов, увеличение производства которого требовало роста добычи нефти и совершенствования технологии ее переработки. С развитием дизельного двигателя появилась необходимость в дизельном топливе, являющемся промежуточной фракцией нефти между керосином и мазутом. [c.37]

    В книге изложены основные принципы устройства и работы двигателей внутреннего сгорания и котельных установок, сведения о классификации, ассортименте, составе, физико-химических и эксплуатационных свойствах, получении, транспортировании, хранении и рациональном применении бензинов, дизельных и котельных топлив. Описаны квалификационные методы их испытаний, приведены краткие сведения о зарубежных сортах и их взаимозаменяемости отечественными сортами. [c.319]

    Процессы, происходящие в бензиновом двигателе и дизеле, резко отличаются друг от друга, поэтому отличаются друг от друга и типы топлива, применяемого в этих двигателях. Для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых) требуются низкокипящие, равномерно сгорающие углеводороды с относительно высокой температурой самовоспламенения [329, 330]. Топливо для дизельного двигателя, напротив, должно иметь низкую температуру воспламенения, и поэтому низкокипящие соединения для этой цели непригодны. К моменту воспламенения в дизельных двигателях находится не весь объем топлпва, как в бензиновых, а только часть топливо добавляется в течение всего времени поворота кривошипа, начиная с момента, когда кривошип не доходит на угол 15—20° до верхней мертвой точки, причем горение топлива происходит в полном объеме. [c.438]

    Кроме приведенных выше источников сварочного тока, которые необходимо подключать к электросети, при монтажных работах широко используют сварочные агрегаты с автономным двигателем внутреннего сгорания. Эти агрегаты имеют сварочный генератор постоянного тока, который приводится во вращение от бензинового или дизельного двигателя. Генератор и двигатель установлены на общей раме и соединены эластичной муфтой. Для удобства перемещения агрегат устанавливают на колесное шасси. Сварочные агрегаты имеют хорошую [c.95]

    Леонов О. Б. Исследование испаряемости дизельного топлива.— В кн. Двигатели внутреннего сгорания/ — Труды МВТУ им. Баумана, вып. 25. 1954, с. 35—54. [c.350]

    Исследуйте преимущества и недостатки различных альтернатив стандартному двигателю внутреннего сгорания. Желательно рассмотреть электрический двигатель, газотурбинный, двигатель Рэнкина, Ванкеля, Стирлинга, дизельный двигатель [c.429]

    По назначению минеральные масла можно разбить на следующие группы 1) вазелиновое медицинское и парфюмерное 2) изоляционные 3) смазочные. Последние в свою очередь делятся на турбинные, индустриальные, веретенные, машинные, цилиндровые и другие масла для двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа (автотракторные и. авиационные), дизелей (дизельные) и реактивных двигателей. [c.675]

    Отработанные газы двигателей внутреннего сгорания состоят более чем из 80 компонентов, основные из которых приведены в табл. 8 [317, с. 5 318, с. 5]. Большинство из них (за исключением азота, кислорода, воды и диоксида углерода) в той или иной мере токсичны. При работе карбюраторных двигателей на богатых бензиновых смесях основной токсичный компонент отработанных газов— оксид углерода, доля которого в общей токсичности составляет примерно 95% при работе на бедных смесях главным токсичным компонентом являются оксиды азота, их доля в общей токсичности достигает 90% [317, с. 206]. При работе дизельных двигателей основной вредной примесью являются углистые частицы (сажа), доля которых в общей токсичности составляет 60 — 90 % в зависимости от режима работы двигателя. Помимо общего вредного действия на организм человека сажа опасна еще и тем, что служит переносчиком адсорбируемых на ее поверхности различных канцерогенных веществ, среди которых выделяется 3,4-бензпирен [319, с. 43]  [c.278]

    Масла для двигателей внутреннего сгорания составляют самую обширную и наиболее важную группу масел как по количеству вырабатываемых сортов, так и по объему выработки и употребления. Сюда относятся авиационные, автотракторные (автолы) и дизельные масла. [c.43]

    Температурой самовоспламенения называется минимальная температура, при которой пары нефтепродукта в смеси с воздухом воспламеняются без внешнего источника воспламенения. На этом свойстве нефтепродуктов основана работа дизельных двигателей внутреннего сгорания. Температура самовоспламенения выше температуры вспышки на несколько сот градусов. [c.53]

    В зависимости от функционального назначения и условий эксплуатации техника комплектуется двигателями внутреннего сгорания с разными технико-эксплуатационными параметрами и мощностью — карбюраторными, дизельными, воздушно-реактивными, газотурбинными. В результате определяется объем потребления моторных топлив по их видам и качественной характеристике— автомобильные и авиационные бензины, реактивные, дизельные, моторные (для тихоходных дизелей), газотурбинные топлива. Качественные требования к этим топливам функционально зависят от условий эксплуатации техники, в том числе природно-климатических, и степени форсирования двигателей. Потребность в моторных топливах даже при условии роста объемов работ и парка технических средств может быть снижена за счет улучшения топливной экономичности двигателей и технических средств (снижения их массы, улучшения аэродинамики и т. п.). [c.36]

    Рассмотрим использование СНГ в двух видах двигателей внутреннего сгорания карбюраторных, работающих по циклу ОТТО с зажиганием смеси от искры, и дизельных, зажигание в которых осуществляется за счет повышения температуры горючей смесн при ее сжатии. Основное внимание уделим только основным принципам конструктивного оформления и работы двигателей, работающих на СНГ. [c.213]

    Дизели отличаются от других двигателей внутреннего сгорания большим разнообразием конструкций, способов смесеобразования, назначений, условий эксплуатации и чрезвычайно широким диапазоном агрегатных мощностей (от нескольких киловатт до десятков тысяч). Поэтому ассортимент дизельных масел значительно различается по предъявляемым к ним требованиям и эксплуатационным [c.143]

    Значение нефти и газа для Энергетики, транспорта, обороны страны, для разнообразных отраслей промышленности и для удовлетворения бытовых нужд населения в наш век исключительно велико. Нефть и газ играют решающую роль в развитии экономики любой страны. Природный газ — очень удобное для транспортировки по трубопроводам и сжигания, дешевое энергетическое н бытовое топливо. Из нефти вырабатываются все виды жидкого топлива бензины, керосины, реактивные и дизельные сорта горючего—для двигателей внутреннего сгорания, газотурбинное топливо для локомотивов и мазуты для котельных установок. Из более высококипящих фракций нефти вырабатывается огромный ассортимент смазочных и специальных масел и пластичных смазок. Из нефти вырабатываются также парафин, технический углерод (сажа) для резиновой промышленности, нефтяной кокс, многочисленные марки битумов для дорожного строительства и многие другие товарные продукты. [c.13]

    Моторные масла предназначаются пля поршневых двигателей внутреннего сгорания (дВС). В зависшости от назначения их подразделяют на масла для карбюраторных двигателей, дизельных двигателей и авиашмнных двигателеЁ. [c.123]

    Синтетический бензин, полученный каталитическим гидрированием окиси углерода, обладает низким октановым числом чтобы получить высокосортное топливо для двигателей внутреннего сгорания, его следует подвергнуть дополнительной обработке. Наоборот, синтетическое дизельное топливо получается очень высокого качества, так как имеет чрезвычайно большое цетановое число. Вследствие отсутствия фракции смазочных масел последние получают синтетически, полимеризуя либо некоторые из низших олефинов, образующихся в этом процессе, либо олефины, полученные термическим крекингом синтетического парафина. [c.62]

    С открытием двигателя внутреннего сгорания Р. Дизелем началась новая эра применения светлых нефтепродуктов в промышленности. Широкое использование двигателей Р. Дизеля на нефтеналивных и военных судах резко увеличило потребность промышленности в нефтяном топливе. Л. Нобель одним из первых поддержал Р. Дизеля в его изобретении и способствовал быстрому распространению дизельных двигателей. Кроме того, компания Нобель нашла эффективное применение тяжелых фракций нефти в качестве дешевого топлива в паровых котлах после изобретения распылительной форсунки для сжигания мазута. Это позволило резко увеличить прибыльность нефтяного бизнеса. [c.4]

    В двигателях внутреннего сгорания широко применяются бензины, дизельные и реактивные топлива. Надежная работа двигателей обеспечивается только при их заправке поплином с высокими эксплуатационными свойствами, удовлетворяющи (и нормам действующих технических требований. Ни- [c.110]

    На рубеже XIX и XX веков были изобретены бензиновый и дизельный двигатели внутреннего сгорания, положившие начало всеобщей моторизации, коренной перестройке вначале водного, а затем и железнодорожного транспорта, появлению таких новых видов транспорта, как автомобильный и авиационный, созданию машин и механизмов, использующих двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Все это привело к резкому увеличению добычи и потребления нефти, отличающейся высокими энергетическими характеристиками, относительной простотой переработки в разнообразные моторные и котельно-печные топлива, смазочные материалы, нефтехимическое сырье и возможностью дальнего транспорта с относительно низкими затратами. Наряду с нефтяной промышленностью, хотя и несколько позднее, значительное развитие получила в ряде стран мира добыча и переработка природного газа. Он стал широко применяться как эффективное и экологически лаиболее чистое топливо для выработки электрической и тепловой энергии, а также как сырье для многих крупнотоннажных химических производств. [c.5]

    Классификация. Обилие наименований и сортов масел можно свестп в основном к следующим группам индустриальные, для двигателей внутреннего сгорания (дизельные, автотракторные, авпацнопные), трансмиссионные, турбинные, компрессорные, для паровых машин и масла специализированного назначения. [c.43]

    Одним из важнейших направлений в развитии нефтеперерабатывающей промышленности является производство высококачественного малосернистого моторного топлива в процессе гидроочистки средних дистиллятов из сернистых и высокосернистых нефтей. Общая мощность установок гидроочистки на Куйбышевском НПЗ позволяет гидрообессеривать на них основную часть дизельного топлива и выпускать товарную продукцию с содержанием серы 0,2-0,5% мае. Однако проблемы охраны окружающей среды, требования к повышению надежности и долговечности двигателей внутреннего сгорания предполагает дальнейшее снижение содержания серы в средних дистиллятах. Наряду с этим интенсификация процесса гидроочистки средних дистиллятов нефти требует разработки катализаторов, позволяющих повысить объемную скорость процесса до 6-8 час при одновременном снижении содержания серы в гидрогенизате до 0,1% мае.[68]. Однако существующие промышленные катализаторы не обеспечивают снижение содержания сернистых соединений до 0,1-0,25% мае. в средних дистиллятах из [c.13]

    В качестве источников тепловой энергии для двигателей внутреннего сгорания применяют в основном бензин и дизельное топливо. Эксплуатационные свойства бензина и дизельного топлива зависят от их химического состава и физических свойств, что, в свою очередь, определяется качеством нефти, технологией ее очистки и перфаботки, а также наличием присадок (например, антидетонатора в бензине) или специальных добавок (высокооктановые компоненты углеводороды, улучшающие работу двигателя соединения, понижающие темпфатуру застывания,и др.). [c.5]

    Снизить нагарообразование в двигателях внутреннего сгорания можно применением ртутьсодержащих присадок (дибутилртуть), которые совместимы с другими добавками, а также добавлением органических солей щелочноземельных металлов и металлов, образующих амфотерные гидроксиды [306 пат. США 3036905 япон. пат. 4540 франц. пат. 1252898]. Кроме того, в качестве противонагарной присадки применяют раствор медных солей хлорзамещен-ных кислот в керосине добавляемая к жидкому топливу в количестве 1 % присадка рекомендуется для дизельных и реактивных [c.271]

    Дизельное топливо — керосин, газойль, соляровый дистиллят— используется для поршневых двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Экономичность работы дизельных двигателей зависит от фракционного состава и цетанового числа дизельного топлива. Цетановое число характеризует способность топлива давать воспламенение в цилиндре двигателя. Оно определяется сравнением поведения дизельного топлива при использовании его в двигателе с поведением эталонной смеси, состоящей из цетана С бНз4, цетановое число которого принято за 100, и а-метилнафталина С10Н7СН3 с цетановым числом 0. [c.57]

    В зависимости от назначения и области применения различают следующие группы нефтепродуктов 1) топлива — авиационные и автомобильные бензины, тракторный керосин, реактивное топливо, дизельное и котельное топлива 2) растворители — бензин экстракционный, бензин-растворитель для лакокрасочной промышленности, бензин-растворитель для резиновой промышленности 3) керосины осветительные 4) смазочные масла — индустриальные, масла для двигателей внутреннего сгорания (авиационные, автотракторные, дизельные, моторные), для паровых машин (цилиндровые), турбинные, компрессорные, трансформаторные, судовые и др. 5) твердые и полутвердые углеводороды — вазелин, парафин, церезин, петролатум 6) нефтяные битумы 7) нефтяные кислоты и их производные — мылонафт, асидол, сульфокислоты, жирные кислоты 8) консистентные смазки — солидолы, консталин, вазелин технический, смазки специального назначения 9) разные нефтепродукты — бензол, толуол, ксилолы, нефтяной кокс, присадки и др. [c.31]

    В зависимости от устройства и назначения двигателя различают следующие виды топлпва карбюраторные, т. е. топлива для поршневых двигателей внутреннего сгорания с зажиганием от искры дизельные — для поршневых двигателей внутреннего сгорания с восплаиененнем от сжатия (дизелей) реактивные — для реактивных двигателей и котельные. [c.32]

    Дизельные двигатели (дизели) являются разновидностью двигателей внутреннего сгорания. Воспла1ленение топлива в них происходит при впрыске топлива в воздух, нагретый до высокой температуры за счет сжатия поршнем. Днзельные двигатели относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям, у них меньше расход топлива и выше к. п. д., чем у карбк 1раторных. Дизели установлены на тракторах, тепловозах, морских и речных судах, тяжеловесных грузовых автомобилях (например, КАМАЗ) и автобусах ( Икарус ), используются для передвижных электростанций. [c.344]

    В двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, называемых дизелями, четырехтактный рабочий процесс протекает несколько иначе, чем в двигателях с зажиганием от искры. В дизельном двигателе в первых двух тактах засасывается и сжимается чистый воздух. Температура воздуха в конце хода сжатия достигает 550—650 °С, а давление возрастает до 4 МПа. В конце хода сжатия в сжатый и нагретый воздух шрыскивается в течение определенного времени под большим давлением порция топлива. Мельчайшие капельки топлива переходят в парообразное состояние и распределяются в воздухе. Через определенный весьма незначительный момент времени топливо самовоспламеняется и полностью сгорает. Время между началом впрыска и воспламенением топлива называется периодом задерокки самовоспламенения. В современных быстроходных двигателях этот период не более 0,002 с. В результате сгорания топлива давление газа достигает 6—10 МПа. Весьма важным для обеспечения плавной, нормальной работы двигателя является скорость нарастания давления газов. Из практики известно, что эта скорость не должна превышать 0,5 МПа на 1° угла поворота коленчатого вала. В противном случае двигатель начинает стучать, работа его становится жесткой , а нагрузка на подшипники чрезмерной. Появление стуков и жесткая работа двигателя тесно связаны с длительностью периода задержки самовоспламенения. Чем продолжительнее этот период, тем большее количество топлива успеет поступить в цилиндр двигателя. В результате — одновременное поопламенение повышенного количества топлива приводит к взрывному характеру сгорания, и давление газов будет нарастать скачкообразно. В двух последующих тактах рабочий ход и выхлоп — происходит рабочее расширение газов и освобождение цилиндра двигателя от продуктов сгорания.  [c.93]

    В нефтеперерабатывающей промышленности в качестве С1.1 )1)Я используют нефть и газ. Из нефти вырабатывают жидкое тои-ЛИВ13 бензин, керосин, реактивное топливо и дизельное горючее для двигателей внутреннего сгорания, мазут, различные смазочные материалы, битумы, синтетические жирные кислоты и Др. [c.9]

---

Устройство двигателей внутреннего сгорания

Изучение устройства двигателей внутреннего сгорания.

Разновидности двигателей внутреннего сгорания в двигателях, применяемых для привода современных строительных машин, тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую работу. Так как топливо сгорает внутри цилиндров двигателей, то они называются двигателями внутреннего сгорания.

Современные двигатели внутреннего сгорания с возвратно-поступательно движущимися поршнями классифицируются по следующим признакам:

1. способу смесеобразования — на двигатели с внешним смесеобразованием /карбюраторные и газовые/ и внутренним /дизельные/;

2. способу воспламенения рабочей смеси на двигатели с принудительным воспламенением от электрической искры /карбюраторные и газовые/ и с воспламенением от сжатия /дизели/;

3. способу осуществления рабочего цикла — на четырех — и двухтактные;

4. числу цилиндров — на одно — и многоцилиндровые;

5. расположению цилиндров — на одноцилиндровые /линейные/ и двухрядные или V — образные, у которых угол между цилиндрами мень­ше 180°. Если угол равен 180°, двигатель называется оппозитным;

6. охлаждению — на двигатели с водяным и воздушным охлаждением.

На строительных машинах применяются четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели.

Во время работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре протекают четыре процесса: 1/ впуск в цилиндр горючей смеси /в карбюраторный двигатель/ или воздуха /в дизельный двигатель/t 2/ сжатие рабочей смеси или воздуха; 3/ рабочий ход — воспламенение рабочей смеси и расширение продуктов сгорания; 4/ выпуск из цилиндра продуктов сгорания.

Совокупность этих последовательных, периодически повторяющихся процессов называется рабочим циклом двигателя.

Принципиальное отличие рабочего цикла дизеля от карбюраторного двигателя состоит в способе смесеобразования и воспламенения смеси. В цилиндр дизеля в такте впуска поступает воздух, который подвергается сжатию в такте сжатия до 3,5…4,5 МПа, что повышает температуру воздуха до 600.„.700 °С. В конце такта сжатия впрыскивается жидкое топливо, которое, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется и сгорает.

В карбюраторном же двигателе рабочая смесь в конце такта сжатия сжимается до 0,7…1,2 МПа, а температура повышается до 300…400 °С, при этом между электродами свечи проскакивает электрическая искра и рабочая смесь воспламеняется.

Дизельный двигатель по сравнению с карбюраторным имеет следующие преимущества: более высокий КПД — 27-35% /для карбюраторных двигателей 20-24%/; высокую степень сжатия, обеспечивающую более экономичный расход топлива на единицу работы /на 20-25% меньше, чем у карбюраторного двигателя/; обладает лучшей приемистостью и развивает большой крутящий момент при малой частоте вращения; работает на тяжелых сортах топлива, которые менее опасны в пожарном отношении.

Основные недостатки дизельного двигателя по сравнению с карбюраторным: большая масса, приходящаяся на единицу мощности; тихоходность /максимальная частота вращения коленчатого вала не превышает 3000 об/мин, у карбюраторных — до 6000 об/мин/; более трудный пуск при низких температурах окружающей среда, что вызывает необходимость установки дополнительных систем подогрева и пуска двигателя.

Кривошипно-ползунный механизм

Кривошипно-ползунный механизм служит для восприятия силы давления газов, преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Рис. Схема кривошипно-ползунного и распределительного механизмов: 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — поршневой палец; 5 — поршневые кольца; 6, 9 — клапаны /впускной и выпускной/; 7 — пружина; 8 — коромысло; 10 — гильза; 11 — водяная рубашка; 12 — штанга; 13 — распределительный вал; 14 — маховик; 15 — шестерни привода распределительного вала

Механизм газораспределения

Механизм газораспределения должен удовлетворять следующим ос­новным требованиям: своевременно открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны; обеспечивать возможно лучшее наполнение цилиндров горючей смесью и очистку от отработавших газов; надежно изолировать внутреннее пространство цилиндров от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Для лучшего наполнения цилиндров двигателя воздухом /для дизелей/ или горючей смесью /для карбюраторных двигателей/ и более полной очистки их от отработавших газов клапаны открываются и закрываются не в тот момент, когда поршень находится в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием — при закрытии.

Периоды открытия и закрытия клапанов выраженные в углах пово­рота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Их соблюдение обеспечивается формой и взаиморасположением кулачков на распределительном валу.

Система охлаждения.

При работе двигателя температура газов в камере сгорания достигает 2000…2400 °С, а средняя температура цикла 800…1000 С. Вследствие этого поршни, головки цилиндров, цилиндры и клапаны сильно нагреваются. Чрезмерный перегрев двигателя приводит к разжижению и сгоранию масла, нарушению нормальных зазоров между сопряженными деталями, уменьшению наполнения цилиндров горючей смесью, а следовательно, к снижению мощности двигателя, нарушению рабочего процесса и разрушению отдельных деталей.

Для нормальной работы двигателя необходимо непрерывно отводить излишнюю теплоту от перегреваемых деталей. Это осуществляется системой охлаждения. Излишнее охлаждение неблагоприятно отражается на работе двигателя. Испарение топлива ухудшается, поэтому оно горит медленнее, мощность двигателя падает, снижается экономичность, а износ цилиндров и поршневых колец увеличивается.

Для нормальной работы двигателя необходимо поддерживать его температуру при любых условиях и режимах работы в определенных пределах.

Чтобы обеспечить нормальный тепловой режим двигателя, применяют жидкостное или воздушное охлаждение. При воздушном охлаждении теплота отдается непосредственно воздуху через ребристые стенки блока цилиндров и головки блока. Жидкостная система охлаждения основана на интенсивной Циркуляции жидкости, которая обеспечивается центробежным насосом. Насос нагнетает жидкость /воду или антифриз-жидкость, замерзающую при низкой температуре/ в водяную рубашку двигателя, из которой нагретая жидкость вытесняется в радиатор. Охлажденная жидкость по патрубкам поступает в насос.

Рис. Схема системы охлаждения: 1 — радиатор; 2 — выпускной патрубок; 3 — термостат; 4 — гильза цилиндра; 5 — головка цилиндров; б — блок цилиндров; 7 — водяная рубашка; 8 — крыльчатка водяного насоса; 9 – вентилятор.

Система смазки

При работе двигателя в его сопряженных деталях возникает трение, вызывающее износ и нагрев деталей и требующее затрат некоторой части мощности двигателя. При введении между трущимися поверхностями слоя смазки характер трения и износа резко изменяется, так как молекулы масла под влиянием силы молекулярного притяжения распространяются по трущимся поверхностям и смазывают их.

Долговечность и безотказная работа двигателя зависят от качества и чистоты применяемого масла.

Система смазки двигателя — это совокупность механизмов и приборов, обеспечивающих очистку масла и его бесперебойную подачу в необходимом количестве при определенной температуре и давлении к трущимся поверхностям.

Рис. Схема системы смазки: 1 — масляный картер; 2 — маслоприемник; 3 — шестеренчатый насос; 4 — маслопровод; 5 — фильтр; 6 — главный масляный канал.

Примечание. Все остальные детали смазываются маслом, вытекающим из зазоров, или посредством разбрызгивания.

Масло, поступающее в зазоры между трущимися поверхностями, не только уменьшает потери на трение, но и охлаждает и удаляет продукты износа и мелкие частицы нагара и защищает трущиеся поверхности от коррозии.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям деталей применяются такие системы смазки: разбрызгиванием, под давлением и комбинированные, в которых часть деталей смазывается под давлением, а остальные — за счет разбрызгивания масла.

Система питания.

Источником энергии в двигателях внутреннего сгорания является горючая смесь, образуемая парами топлива, тщательно перемешанными с воздухом в определенных пропорциях. Смешиваясь с остаточными газами в цилиндре двигателя, горючая смесь образует рабочую.

Состав горючей смеси должен соответствовать определенному режиму работы двигателя и подразделяется на богатую, обогащенную, нормальную, обедненную и бедную.

В качестве топлива для карбюраторных двигателей применяют бензин, обладающий хорошей испаряемостью, а для дизельных двигателей с внутренним смесеобразованием — дизельное топливо, являющееся продуктом перегонки тяжелых фракций нефти с определенной вязкостью.

Система питания служит для хранения, подачи и очистки топлива, воздуха, приготовления горючей смеси нужного состава на разных режимах работы двигателя, отвода наружу продуктов сгорания .

Система пуска двигателей.

Одним из основных требований, предъявляемых к двигателям внутреннего сгорания, является быстрота и надежность пуска. Пуск осуществляется принудительным вращением коленчатого вала двигателя от постороннего источника энергии.

Система пуска должна развивать определенную частоту вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивающую смесеобразование, наполнение цилиндров свежей смесью, сжатие и воспламенение смеси.

Пусковая частота вращения карбюраторных двигателей колеблется в пределах 30…60 об/мин.

Пуск дизельного двигателя по сравнению с карбюраторным более труден. Это связано с большой степенью сжатия и плохим смесеобразованием из-за малого давления впрыска топлива. Поэтому пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя с воспламенением от сжатия должна быть в пределах 200…300 об/мин.

Рис. Схема системы питания; 1 — гильза цилиндра; 2 — поршень; 3 — топливный фильтр; 4 — топливопровод; Б — диафрагмовый насос; 6 — топливный бак; 7 — воздушный фильтр; 8 – карбюратор; 9, 10 — клапаны /впускной и выпускной/; 11 — патрубок /выхлопной/; 12 – глушитель.

При пуске холодного двигателя, особенно в зимнее время, прокручивание вала двигателя и его пуск резко затрудняются из-за низкой температуры воздуха в камере сгорания в конце сжатия и эагустевания смазки. Для обеспечения пуска дизелей необходимо подогреть воздух во впускном трубопроводе и в камере сгорания, охлаждающую жидкость в системе охлаждения; применить декомпрессионный механизм.

Существуют следующие основные способы пуска двигателей:

1. от руки /вручную/ — применяется чаще у карбюраторных пусковых двигателей;

2. электрическим стартером — используется в автомобильных и пуско­вых тракторных двигателях. Для пуска дизельного двигателя требуется стартер значительно большей мощности, чем для карбюраторного;

3. вспомогательным бензиновым двигателем /пусковым двигателем/ — распространен на дизелях тракторов;

4. силовым генератором электротрансмиссии. Силовой генератор, приводящий электрические ходовые двигатели трактора с электротрансмиссией, на время пуска двигателя работает в режиме стартера и питается током от аккумуляторных батарей;

5. сжатым воздухом от баллона с давлением 15,0 МПа. Наименьшее давление воздуха в баллоне, обеспечивающее запуск дизеля,- 4,0 МПа.

В аварийных случаях можно запустить двигатель буксировкой на включенной передаче трансмиссии. У машин с электротрансмиссией тяговый электродвигатель при этом работает в режиме генератора, а силовой генератор — в режиме электродвигателя, вращая коленчатый вал дизеля.

Список литературы

1. Брянский Ю. А. и др. Тягачи строительных и дорожных машин. — М.: Высш. шк., 1976. — 360 с.

2. Гуревич A. M., Сорокин E. М. Тракторы и автомобили. — П.: Колос, 1971.

3. Делиховский С. Ф. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей.- М.: Изд-во ДОСААФ, 1965. — 214 с.

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Вскоре после того как электродвигатель был изобретен, его начали использовать в наземном и водном транспорте в качестве тягловой силы. Даже с появлением двигателя внутреннего сгорания электрические механизмы не утратили своей актуальности благодаря таким качествам, как:

• Высокий КПД (до 95%).
• Большой ресурс.
• Экологичность.
• Простота в уходе.
• Большая мощность.
• Экономичность.
• Бесшумность.

Виды транспорта, в которых применяются электродвигатели

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности обусловлено их высокой эффективностью и, что особенно важно на данный момент, экологической чистотой. Основные виды техники, работающей на электричестве – это:

• Локомотивы (тепловозы с электропередачей и электровозы).
• Атомоходы, подводные лодки, теплоходы с электроприводами.
• Пригородные электропоезда.
• Городской наземный транспорт (троллейбусы и трамваи).
• Подземный городской транспорт (поезда метрополитена).
• Электромобили.
• Большегрузные автомобили с электроприводом.
• Беспилотные летательные аппараты.
• Самоходные краны.
• Транспортно-подъемные машины.

В тепловозах часто устанавливается дизель в паре с электродвигателем – первый вращает генератор, питающий ТЭД, а второй приводит колеса в движение.

Ниже мы рассмотрим особенности моторов разных типов транспорта.

Двигатели для городского транспорта

Двигатели для надземного и подземного городского транспорта дают возможность улучшить экологическую обстановку и снизить уровень шума в мегаполисах. Основная нагрузка приходится на поезда метро, поэтому сейчас непрерывно ведется работа над улучшением эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности электродвигателей вагонов. К ним предъявляются следующие требования:

• Способность справляться с высокими пусковыми ускорениями.
• Способность сохранять высокую эффективность при постоянной смене режимов работы.

К особенностям тяговых двигателей для всех видов городского транспорта можно отнести:

• Сравнительно небольшую мощность (до 200 кВт).
• Низкое максимальное напряжение.
• Высокий КПД (до 91%).
• Наличие резервов для роста эффективности работы агрегата.

Двигатели для спецтехники и крановых установок

На самоходных кранах электродвигатели приводят в движение привод колес и лебедку. При мощности в 40-50кВт они могут работать от сети 220В. В торговых и логистических центрах для транспортировки продуктов питания и фармакологических товаров применяются исключительно погрузчики с электродвигателями, так как они не производят экологически вредных выбросов.

Двигатели для электровозов

Это самые мощные двигатели (до 400кВт для тепловозов и до 1500кВт для карьерных и магистральных электровозов), которые работают в комплексе с тяговой передачей и движущей колесной парой, образуя колесно-моторный блок. Они создают очень сильное тяговое усилие и позволяют транспорту развивать большую скорость.

Двигатель внутреннего сгорания

Определение «Двигатель внутреннего сгорания» в Большой Советской Энциклопедии

Двигатель внутреннего сгорания, тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Первый практически пригодный газовый Двигатель внутреннего сгорания был сконструирован французским механиком Э. Ленуаром (1860). В 1876 немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный 4-тактный газовый Двигатель внутреннего сгорания По сравнению с паромашинной установкой Двигатель внутреннего сгорания принципиально более прост, т. к. устранено одно звено энергетического преобразования — парокотельный агрегат. Это усовершенствование обусловило большую компактность Двигатель внутреннего сгорания, меньшую массу на единицу мощности, более высокую экономичность, но для него потребовалось топливо лучшего качества (газ, нефть).

В 1880-х гг. О. С. Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 нем. инженер Р. Дизель, работая над повышением эффективности Двигатель внутреннего сгорания, предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Усовершенствование этого Двигатель внутреннего сгорания на заводе Л. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель») в 1898—99 позволило применить в качестве топлива нефть. В результате этого Двигатель внутреннего сгорания становится наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1901 в США был разработан первый трактор с Двигатель внутреннего сгорания Дальнейшее развитие автомобильных Двигатель внутреннего сгорания позволило братьям О. и У. Райт построить первый самолёт с Двигатель внутреннего сгорания, начавший свои полёты в 1903. В том же 1903 рус. инженеры установили Двигатель внутреннего сгорания на судне «Вандал», создав первый теплоход. В 1924 по проекту Я. М. Гаккеля в Ленинграде был создан первый удовлетворяющий практическим требованиям поездной тепловоз.

По роду топлива Двигатель внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — на 4-тактные и 2-тактные. По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха — на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием. К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе. В Двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. При 1-м такте — впуске поршень движется от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт (рис. 1) и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр. В течение 2-го такта — сжатия, когда поршень движется от н. м. т. кв. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и смесь сжимается до давления 0,8—2 Мн/м² (8—20 кгс/см²). Температура смеси в конце сжатия составляет 200—400°C. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком кв. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3—6 Мн/м²(30—60 кгс/1см²), а температура 1600—2200°C. 3-й такт цикла — расширение называется рабочим ходом; в течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу. 4-й такт — выпуск происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы вытесняются поршнем.

Рабочий цикл 2- тактного карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания осуществляется за 2 хода поршня или за 1 оборот коленчатого вала (рис. 2). Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам 4-тактного Двигатель внутреннего сгорания При прочих равных условиях 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза более мощным, чем 4-тактный, т. к. рабочий ход в 2-тактном двигателе происходит в 2 раза чаще, однако на практике мощность 2-тактного карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность 4-тактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20—35% ) поршень совершает при открытых окнах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы; продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе; очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов и наполнение его свежим зарядом значительно хуже, чем в 4-тактном Двигатель внутреннего сгорания

Рабочий цикл карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000—7000 об/мин). Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 об/мин и более. Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18 : 1) или обогащенной смеси (12 : 1). Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания. Регулирование мощности карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [ 1—4 кг/квт ( 0,75—3 кг/л. с.)]. Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях. При увеличении диаметра цилиндра кароюраторного Двигатель внутреннего сгорания возрастает склонность двигателя к детонации, поэтому карбюраторные Двигатель внутреннего сгорания не делают с большими диаметрами цилиндров (как правило, не более 150 мм). Примером карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это 4-цилиндровый 4-тактный двигатель, развивающий мощность 55 квт (75 л. с.) при 4000 об/мин и степени сжатия 6,7. Удельный расход топлива на наиболее экономичном режиме составляет 290 г;(квт^.ч).

  Наибольшая мощность 4-тактного карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания 600 квт (800 л. с.). Мотоциклетные карбюраторные 2-тактные и 4-тактные Двигатель внутреннего сгорания имеют мощность от 3,5 до 45 квт (от 5 до 60 л. с.). Авиационные поршневые двигатели с непосредственным впрыском бензина и искровым зажиганием развивают до 1100 квт (1500 л. с.) и более.
Карбюраторные Двигатель внутреннего сгорания представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.

Остов двигателя — группа неподвижных деталей, являющихся базой для всех остальных механизмов и систем. К остову относятся блок-картер, головка (головки) цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, передняя и задняя крышки блок-картера, а также масляный поддон и ряд мелких деталей.

Механизм движения — группа движущихся деталей, воспринимающих давление газов в цилиндрах и преобразующих это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик).

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска отработавших газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный) вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги и коромысла, открывающие клапаны. Клапаны закрываются клапанными пружинами.

Система смазки — система агрегатов и каналов, подводящих смазку к трущимся поверхностям. Масло, находящееся в масляном поддоне, подаётся насосом в фильтр грубой очистки и далее через главный масляный канал в блок-картере под давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням и деталям механизма газораспределения. Смазка цилиндров, толкателей и других деталей производится масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла, вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей. Часть масла отводится по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, откуда сливается обратно в поддон.

Система охлаждения может быть жидкостной и воздушной. Жидкостная система состоит из рубашек цилиндров и головок, заполненных охлаждающей жидкостью (водой, антифризом и т. п.), насоса, радиатора, в котором жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, и устройств, регулирующих температуру воды. Воздушное охлаждение осуществляется обдувом цилиндров и головок вентилятором или потоком воздуха (на мотоциклах).

Система питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом системы.

Система зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняюшей рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры. В систему включается распределитель тока высокого напряжения по соответствующим цилиндрам. В одном агрегате с прерывателем находятся конденсатор, улучшающий работу прерывателя, и катушка зажигания, с которой снимается высокое напряжение (12—20 кв). В то время, когда Двигатель внутреннего сгорания не имели электрического зажигания, применялись запальные калоризаторы.

Система пуска состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику, источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления. В функции системы входит вращение вала двигателя для пуска.
Система впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя шума на выпуске.

Газовые Двигатель внутреннего сгорания работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ, генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические газы, канализационные газы и пр. Применяются как 4-тактные, так и 2-тактныс газовые Двигатель внутреннего сгорания По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели разделяются на: Двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; Двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива, воспламеняющегося от сжатия; Двигатель внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием и искровым зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т. п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта (см. Газобаллонный автомобиль).

  Экономичность работы Двигатель внутреннего сгорания характеризуется эффективным кпд, который представляет собой отношение полезной работы к количеству тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, затраченного на получение этой работы. Максимальный эффективный кпд наиболее совершенных Двигатель внутреннего сгорания около 44%.

Основным преимуществом Двигатель внутреннего сгорания, так же как и др. тепловых двигателей (например, реактивных двигателей), перед двигателями гидравлическими и электрическими является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.), в связи с чем установки, оборудованные Двигатель внутреннего сгорания, могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение Двигатель внутреннего сгорания на транспортных средствах (автомобилях, с.-х. и строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.).

Совершенствование Двигатель внутреннего сгорания идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций (см., например, Ванкеля двигатель). Можно наметить также такие тенденции в развитии Двигатель внутреннего сгорания, как постепенное замещение карбюраторных Двигатель внутреннего сгорания дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей, увеличение частоты вращения и др.
Лит.: Двигатели внутреннего сгорания, т. 1—3, М.. 1957—62; Двигатели внутреннего сгорания, М., 1968.
  Д. Н. Вырубов, В. П. Алексеев.

Статья про «Двигатель внутреннего сгорания» в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 264 раз

Презентация «двигатель внутреннего сгорания» — физика, презентации

библиотека
материалов

Содержание слайдов

Номер слайда 1

Двигатель внутреннего сгораниячетырёхтактный. Презентацию выполнила: Пухальская Н. А. Учитель математики и физики МБОУ СОШ №14 Имени А. Ф. Лебедева г. Томска

Номер слайда 2

Цикл двигателя состоит из следующих 4 тактов

Номер слайда 3

Первый, кто изобрёл ДВС был:1876 год- Николас Отто, спустя 14 лет после теоретического обоснования работы 4-х цилиндрового двигателя Рохасом, создал рабочую модель известную, как «цикл Отто», цикл с воспламенением от искрового заряда.

Номер слайда 4

Первая на пути деятельности ДВС встречается природа-дом для всех городов

Номер слайда 5

Мнения специалистов. Эколог Тепловые двигатели совершают работу благодаря разности давлений газа на поверхностях поршней и лопаток турбины. Это разность давлений создается с помощью разности температур. Тепловой двигатель не может работать без холодильника , роль которого обычно играет атмосфера. Биолог Большой вред приносят выхлопные газы растениям, В результате диффузии и поглощения клеточным соком они попадают внутрь клеток и нарушают их нормальную жизнедеятельность.

Номер слайда 6

Сырьё для топлива двигателей в наших руках. Благие намерения освободить человека от тяжёлого труда привели нас к тому. В каком состоянии сейчас наши города, леса, моря. Ежегодно в процессе фотосинтеза растения поглощают около 200 миллиардов тонн углекислого газа! Если всю эту массу вещества обратить в чистую энергию, ее будет больше в 10 раз, чем потребляет все человечество за год.

Номер слайда 7

Мнение географа: Если современные темпы использования нефти и газа сохраняется, то они будут полностью исчерпаны за два столетия. После разлива нефти в Мексиканском заливе в 2011 году. Результатом активного воздействия человека на природу является ее загрязнение, засорение, истощение.

Номер слайда 8

Мы здесь живём. С недавнего времени нам стало известно о крупной аварии, произошедшей еще в 2004 г. в селе Инкино Томской области, что в 1 км к северо-западу от левого берега р. Шуделька .

Номер слайда 9

Есть ли альтернатива углеводородам?Биотоплива, получаемые из растений, не нарушают установившийся на планете баланс углекислого газа. В отличие от нефти, газа и угля Биотоплива являются возобновляемым сырьем практически неисчерпаемым и экологически безвредным.

Номер слайда 10

Есть ли альтернатива углеводородам?Как сообщает британская газета «Сан», суточных канализационных отходов. Преимущества биотоплива 1. Ниже стоимость. 2. Уменьшается износ двигателя. 3. Не образуется нагар, сажа, не засоряется топливная система. 4. Экологичность. 5. Может использоваться на двигателях практически любой степени сжатия. 6. Отсутствие детонации. 7. Увеличивает мощность двигателя, может использоваться на двигателях с турбонаддувом. 8. Более безопасен.   70 британских семей хватает на 15 тысяч километров пробега

Номер слайда 11

Уникальную методику производства биотоплива из ила и канализационных стоков разработали ученые Сибирского Федерального университета и Института биофизики РАН

Номер слайда 12

Список используемых источников:http://ecofriendly.ru/node/332/vud-voteshttp://www.bibliofond.ru/http://www.ogoniok.ru/4945/5/http://www.cardriver.ru/articles/20821http://www.totekfuels.ru/info/Учебник физика 8 класс, автор Пёрышкин А. В.

Двигатели внутреннего сгорания | Анимация, Достоинства, Недостатки

Двигатель — это механическое устройство, которое используется для преобразования одной формы энергии в другую. Тип двигателя, о котором мы собираемся изучить в этой статье, преобразует тепло в работу.

По месту фактического сгорания топлива двигатели можно разделить на два типа.

Один — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), другой — двигатель внешнего сгорания.

В этой статье мы ограничимся обсуждением двигателей внутреннего сгорания.

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Из названия вполне очевидно, что в двигателях внутреннего сгорания топливо сжигается внутри двигателя. В отличие от двигателей внешнего сгорания, в которых топливо сжигается вне двигателя.

Самый популярный тип двигателя внутреннего сгорания, который мы видим сегодня, — это двигатель, который мы используем в наших автомобилях и мотоциклах.

Мы можем легко заметить, что мы заливаем топливо в эти двигатели, и что топливо сгорает внутри цилиндра. Двигатель преобразует энергию топлива в мощность и выпускает выхлопные газы процесса сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания Рабочая анимация

В приведенной выше анимации мы можем легко понять, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Здесь синим цветом обозначено топливо, а коричневым цветом обозначены выхлопные газы.

Наиболее распространенными видами внутреннего сгорания являются

• Газовая турбина открытого цикла
• Поршневой двигатель внутреннего сгорания
• Двигатель Ванкеля и т. Д.

Преимущества двигателей внутреннего сгорания

1. Размер двигателя намного меньше по сравнению с двигателями внешнего сгорания
2. Отношение мощности к массе высокое
3. Отлично подходит для приложений с малым энергопотреблением
4. Обычно более портативны, чем их аналоги двигателей внешнего сгорания
5. Безопаснее работать
6. Время пуска очень меньше
7. Более высокий КПД, чем у двигателя внешнего сгорания
8. Нет шансов утечки рабочих жидкостей
9. Требуется меньше обслуживания
10. Расход масла меньше по сравнению с двигателями внешнего сгорания
11. В случае поршневого внутреннего сгорания общая рабочая температура низкая, поскольку пиковая температура достигается только в течение небольшого периода времени (только при детонации топлива).

Недостатки двигателей внутреннего сгорания

1. Разнообразие видов топлива, которые можно использовать, ограничивается газообразным и жидким топливом очень хорошего качества
2. Используемое топливо очень дорогое, как бензин или дизельное топливо
3. Выбросы двигателя в целом высокие по сравнению с двигателем внешнего сгорания
4. Не подходит для крупномасштабной энергетики
5. При возвратно-поступательном движении внутреннего сгорания возникает шум из-за детонации топлива

Типы и области применения двигателей внутреннего сгорания

1. Бензиновые двигатели: они используются в автомобильной, морской и авиационной промышленности.
2. Газовые двигатели: используются для промышленных целей
3. Дизельные двигатели: используются в автомобильной, железнодорожной, энергетической и морской промышленности.
4. Газовые турбины: они используются в энергетических, авиационных, промышленных, морских целях.

Источник изображения: Зефирис — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10896588

Категория: Двигатели внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания еще не умер · NES Fircroft

«Слухи о моей смерти сильно преувеличены», — сказал Марк Твен еще в мае 1897 года.

Перенесемся в апрель 2019 года, и можно сказать, что сообщения о смерти двигателя внутреннего сгорания также сильно преувеличены.

Множество разговоров о развитии электромобилей. Но соответствует ли шумиха реальности?

Согласно недавнему отчету BP о прогнозе энергопотребления, количество электромобилей вырастет с 1,2 миллиона в 2015 году до примерно 100 миллионов к 2035 году (что составляет 6% от общего мирового автопарка).Ожидается, что около четверти этих транспортных средств будут гибридами (PHEV), которые работают на смеси электроэнергии и масла, а три четверти будут чисто аккумуляторными электромобилями (BEV).

Да, это означает значительный рост общего размера мирового автомобильного рынка за рассматриваемый период. Но в процентах от общего числа автомобилей в мире электромобили составляют ничтожно малую долю.

Совершенно очевидно, что традиционный двигатель внутреннего сгорания будет продолжать приводить в действие большинство силовых установок транспортных средств, по крайней мере, в течение следующих двух десятилетий.

Рост электромобилей и их идентификация в общественном сознании как будущее личного транспорта затмевает значительные успехи, достигнутые в технологии внутреннего сгорания.

Ожидается, что к 2035 году средний легковой автомобиль будет проезжать почти 50 миль на (США) галлон по сравнению с менее чем 30 миль на галлон, достигнутым легковыми автомобилями в 2015 году ( цифры из BP’s Energy Outlook 2017 ). Я уверен, вы согласитесь, что это означает быстрый рост эффективности.

Двигатель внутреннего сгорания продолжает развиваться, и многие лидеры отрасли непреклонны в том, что двигатель внутреннего сгорания не уйдет в ближайшее время.

Вице-президент Mercedes-Benz cars Бернхард Хайль твердо уверен, что «всегда будет место для внутреннего сгорания».

Вилко Старк, руководитель отдела продуктов и стратегии Mercedes-Benz, вторит этому убеждению:

«Ни в одном из 300 автомобилей на дорогах еще нет электрического привода, и 99% клиентов по-прежнему выбирают двигатели внутреннего сгорания.”

Тот факт, что лидеры отрасли продолжают вкладывать средства в двигатель внутреннего сгорания, означает, что мы можем ожидать продолжения исследований и разработок по этой технологии, созданной 100 лет назад.

С учетом этих технических разработок и свидетельств растущего интереса к гибридам как среди производителей, так и среди потребителей, возможно, следует задать вопрос не «находится ли двигатель внутреннего сгорания на смертном одре?» , а скорее ». Есть ли будущее у электромобилей с чистой аккумуляторной батареей? »

Преобладающее обоснование электромобилей в значительной степени основано на предположении, что они предлагают личный транспорт с нулевым уровнем выбросов.

Это предположение основано на ошибке. Электроэнергия для питания электромобиля должна откуда-то поступать — и что сторонники электромобилей часто не осознают, так это то, что это электричество в основном поступает из ископаемого топлива. В конце концов, уголь, нефть и природный газ вместе производят более 65% электроэнергии во всем мире.

С учетом этих факторов, возможно, пришло время поставить на стоянку широко распространенное мнение о том, что двигатели внутреннего сгорания «лежат на смертном одре» .Да, двигатели внутреннего сгорания будут продолжать развиваться, чтобы стать более эффективными и менее загрязняющими, но похоже, что они будут приводить в движение автомобили еще долгие годы.

Повысьте эффективность своей рабочей силы с помощью NES Fircroft

NES Fircroft поставляет инновационные кадровые решения для мировой автомобильной промышленности с 1996 года. Чтобы узнать, как мы можем помочь вашему автомобильному бизнесу, поговорите с одним из наших экспертов по подбору персонала в автомобильной отрасли.

Двигатель внутреннего сгорания: Изобретатель и история

Изображение коленчатого вала

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

В то время как ряд ученых и инженеров проложили путь к изобретению двигателя внутреннего сгорания, первый двигатель внутреннего сгорания, который будет производиться на коммерческой основе, был изобретен Жан Жозефом Этьеном Ленуаром .Он родился в 1822 году в Мюсси-ла-Виль, который тогда находился в Люксембурге, но теперь является частью Бельгии. В начале 1850-х годов он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером, экспериментируя с электричеством.

Жан Жозеф Этьен Ленуар

В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который он установил на трехколесную тележку. Хотя он работал достаточно хорошо, он не отличался топливной экономичностью, производил много шума и часто перегревался.Двигатель бы вообще остановился, если бы не охлаждала его водой, а для этого требовался бак, в котором хранилось газообразное топливо.

В 1863 году он построил трехколесный экипаж, работавший на бензине. На демонстрации в Париже карета преодолела расстояние 7 миль примерно за 3 часа, что составляет среднюю скорость 2 мили в час. Совсем не так быстро! Что такого впечатляющего в повозке, чем такая медленная скорость? Что ж, тот факт, что он двигался с помощью двигателя, а не лошади или мула, сделал его настоящим нововведением.Его двигатели на самом деле имели относительно хороший успех, всего было построено около 500, но они явно оставляли место для большого улучшения.

Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил Légion d’honneur , награду за выдающиеся достижения, за достижения в области телеграфии. Несмотря на то, что Ленуар практически изобрел автомобиль, в последние годы жизни он был очень бедным. Он умер во Франции в 1900 году.

Что случилось после Ленуара?

Изобретателем, который действительно поднял двигатель внутреннего сгорания на новый уровень, был Николаус Отто .Он родился в 1832 году в Хольцхаузене, Германия. Он потерял отца в очень молодом возрасте, и его воспитывала мать, которая планировала, что он получит техническое образование. Хотя он так и не получил желаемого технического образования, его интерес к техническим вопросам остался с ним.

Николаус внес много улучшений в технологию внутреннего сгорания, что сделало конструкцию Ленуара устаревшей. Его конструкция работала на жидком топливе, бензине. В 1864 году он встретил Eugen Langen , который вложил деньги, необходимые для постройки первого двигателя.

В 1867 году он изобрел четырехтактный двигатель внутреннего сгорания . В этом двигателе бензин и воздух втягиваются в цилиндр, толкая поршень назад. Затем поршень движется вперед и сжимает смесь. Эта смесь воспламеняется от искры, вызывая взрыв. Взрыв толкает поршень вперед, обеспечивая мощность и силу. Затем поршень отводится назад, чтобы вытеснить выхлопные газы из цилиндра.

Этот четырехтактный двигатель, также известный как цикл Отто, станет основой двигателей, используемых в автомобилях.Четырехтактный двигатель обеспечивает мощность только за один ход, что в то время казалось инженерам нелогичным. Двигатели Ленуара обеспечивали мощность при каждом такте, но двигатель Отто оказался более экономичным.

История автомобиля

Партнерство Отто и Лангена привело к созданию двигателя, который был настолько популярен, что не мог угнаться за спросом. Ланген собрал гораздо больше капитала и нанял Gottlieb Daimler для управления заводом. Даймлер привез с собой молодого немецкого инженера Вильгельма Майбаха , который работал в тесном сотрудничестве с Отто над разработкой двигателей, которые в конечном итоге будут использоваться в первых автомобилях.

Daimler и Maybach поссорились с Лангеном и Отто и открыли собственное производственное предприятие. Основанная ими компания продолжила строительство первого автомобиля Daimler с четырехтактным двигателем Отто. В 1890 году был продан первый автомобиль Daimler. Хотя многие приписывают изобретение автомобиля Даймлеру, без двигателя Отто автомобиль никогда бы не отправился в путь.

Краткое содержание урока

История коммерческих двигателей внутреннего сгорания началась с Jean Joseph Etienne Lenoir в 1860 году и завершилась автомобилем Daimler тридцать лет спустя.Попутно Nikolaus Otto значительно улучшил двигатель, сделав его пригодным для массового транспорта. Хотя Gottlieb Daimler приходит на ум при мысли об изобретении автомобилей, именно Ленуар и Отто проложили путь к производству автомобилей в том виде, в каком мы их знаем.

Последние достижения в области двигателей внутреннего сгорания — топливо

Фотография любезно предоставлена ​​компанией Ford.

Даже при всей шумихе вокруг гибридов, водородных топливных элементов и многочисленных газовых альтернатив производители оригинального оборудования по-прежнему делают ставку на преимущества постоянно совершенствующегося двигателя внутреннего сгорания (ДВС).Начиная со скромного начала в начале 1800-х годов и заканчивая современными и развитыми кузенами, ICE улучшил не только то, как быстро вы можете добраться из пункта А в пункт Б, но и насколько эффективно это путешествие может быть совершено.

Потребность в топливной эффективности сделала гигантский скачок вперед в середине 1970-х годов во время первого и второго арабских нефтяных эмбарго, когда цены на бензин резко выросли из-за повышения цены на нефть на 400 процентов с 3 до 12 долларов за баррель. С тех пор Detroit Three работали над улучшением двигателя, который продолжает улучшать экономию топлива во время постоянно развивающейся гонки за экологичность.

«Люди склонны забывать, что даже если это может быть гибрид или подключаемый гибрид, все эти автомобили все равно нуждаются в двигателе внутреннего сгорания», — сказал Пол Середински, менеджер по глобальным коммуникациям в области технологий трансмиссии Ford Motor Co. основные причины, по которым Форд так оптимистичен и почему исследования по-прежнему так сильно фокусируются на внутреннем сгорании ».

Самый последний вариант этого исследования, двигатель OEM 2,7 л EcoBoost, будет впервые применен в новом Ford F-150 с алюминиевым корпусом.Автомобиль получит улучшенный расход топлива на галлон не только за счет новой силовой установки, но и за счет облегчения на 700 фунтов, которое приходит с переходом на алюминий — стратегию, которую Середински относил к удовлетворению потребностей клиента в топливной эффективности совершенно другим способом.

Комбинация различных автомобильных технологий — это стратегия, к которой склоняется большинство OEM-производителей, когда дело доходит до повышения расхода топлива на галлон. По словам Роджера Кларка, старшего менеджера энергетического центра GM, инженеры General Motors объединяют стратегии транспортных средств и трансмиссии, чтобы оптимизировать и свести к минимуму ненужные детали.

«Отличные примеры технологий, которые повышают эффективность транспортного средства, включают добавленные трансмиссии (например, 6-ступенчатую вместо 4-ступенчатой), снижающие рабочую скорость двигателя, позволяющие более низкие числовые передаточные числа осей и, во многих случаях, повышающие производительность и возможности», — сказал Кларк. . Он добавил в список регулируемое фазирование кулачков, прямой впрыск топлива, снижение нагрузки на агрегаты двигателя, электроусилитель руля, улучшенную аэродинамику автомобиля, повышенную герметичность охлаждающего воздушного потока и снижение сопротивления качению шин.

GM также уделяет повышенное внимание тому, что он называет средствами управления «возможного типа». Например, использование технологии старт / стоп для остановки двигателя на холостом ходу и плавного его перезапуска при отпускании тормоза, а также усовершенствованная зарядка аккумулятора, которая помогает заряжать аккумулятор за счет регенерированной кинетической энергии транспортного средства.

Крис Коулэнд, директор по развитию и разработке силовых агрегатов SRT в Chrysler, оптимизация существующих технологий сгорания, термодинамики и замены бензина, а также улучшение механических процессов повысит общую эффективность ДВС.

«С точки зрения горения мы добавляем технологии, которые позволяют нам работать с максимально близким к стехиометрическому соотношению воздух / топливо без необходимости обогащения топлива для регулирования температуры выхлопных газов», — сказал Коулэнд. «Примером такой технологии являются интегрированные выпускные коллекторы, используемые в двигателе Pentastar».

Масляные насосы с регулируемым рабочим объемом, по словам Коулэнда, также позволяют адаптировать мощность насоса к потребностям двигателя, а не создавать давление и затем рециркулировать избыточную жидкость.

Проектирование с заботой об окружающей среде

Хотя рекуперация тормозной мощности — это то, что большинство водителей относится к определенным типам гибридных автомобилей, некоторые производители оригинального оборудования добавляют ее и к автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, в том числе BMW. В рамках технологической платформы EfficientDynamics автопроизводителя регенерация энергии торможения была добавлена ​​как в бензиновые, так и в дизельные автомобили BMW.

«Аккумулятор транспортного средства заряжается, когда транспортное средство движется по инерции или замедляется. Состояние заряда аккумулятора постоянно контролируется, и генератор отключается в любое время, когда аккумулятор имеет достаточный заряд и транспортное средство ускоряется», — пояснил Джулиан Аргуэльес. Представитель BMW в Северной Америке по продуктам и технологиям.

Но, что касается BMW, гибридные и электрические автомобили, такие как бензиновые и дизельные, имеют особые области применения, от которых они больше всего выигрывают.

«Ни одна технология не является лучшим решением для всех пользователей. Насколько городской пользователь получит выгоду от рекуперативного торможения и движения только на электричестве, усовершенствованный бензиновый или дизельный ДВС — лучший вариант для пригородных и загородных поездок», — сказал Аргуэльес. «Хороший менеджер автопарка должен выбирать лучший автомобиль для каждого случая применения, затраты на топливо или, скорее, затраты на электроэнергию должны быть тщательно проанализированы.«

Другие европейские автопроизводители также используют «зеленый» вариант при обновлении своего взгляда на ДВС. Mercedes-Benz убежден, что не существует единого решения для трансмиссии будущего, но что оно будет включать сочетание различных технологий, включая альтернативные виды топлива, такие как смеси этанола.

«Все наши бензиновые двигатели могут работать на топливе E-25, и на отдельных рынках, где уже есть спрос, мы поддерживаем E-85 или E-100», — сказал Бернхард Хайль, вице-президент группы продуктов трансмиссии для легковых автомобилей Mercedes. -Benz Cars Development, Daimler AG.«Наши дизельные двигатели поддерживают биодизельное топливо с максимальной долей смеси 5 процентов на объем. Мы поддерживаем передовые биотоплива второго поколения, такие как гидроочищенные растительные масла и BTL (топливо, полученное путем газификации биомассы и синтеза), которое можно использовать для увеличения скорости смешивания. до 25 процентов ».

Существуют и другие, более механические, технологии, которые также улучшают экономию топлива в линейке автомобилей OEM, включая снижение трения всех компонентов (основной двигатель, коробка передач и трансмиссия), более высокий разброс передаточного числа, уменьшение габаритов в сочетании с повышением эффективности доработки турбонаддува и системы сгорания.Хайль также видит постоянный потенциал дизельного двигателя.

«В 2013 году Национальный исследовательский совет (NRC) спросил Daimler, какие возможности экономии топлива можно определить при использовании дизельных двигателей в стандартном автомобиле и маломощном грузовике. На основе сравнительных автомобилей, предоставленных NRC, топливо Можно выделить около 20% экономии для стандартного автомобиля и около 25% для легкового грузовика », — добавил Хайль.

Подходя к нему с точки зрения флота

Для менеджеров автопарка улучшения ICE могут быть их лучшим другом, особенно когда речь идет о снижении затрат и улучшении перепродажи, что для многих является их двумя высшими приоритетами.

«Менеджер автопарка должен смотреть на общую картину не только реальной экономии топлива, но и дальности пробега, затрат на техническое обслуживание и амортизации», — сказал Дэйв Коулман, менеджер по автомобилестроению Mazda. «Вы должны привести свой выбор автомобиля в соответствие с реалиями вашего автопарка. Вот почему дальнейшее совершенствование нашего мастерства в области двигателей внутреннего сгорания, несомненно, является разумным шагом в обозримом будущем».

Когда Mazda решила заново изобрести свою версию ДВС, она обратила внимание на две основные области: получение большего количества энергии, высвобождаемой при сжигании топлива, и обеспечение передачи всей этой мощности на колеса.

«Самый простой способ сделать это — повысить степень сжатия и бороться с паразитными потерями в каждой части автомобиля», — сказал Коулман.

В то время как Toyota планирует предложить менеджерам автопарков многогранное предложение по автомобилям, которое затем можно будет использовать в их регионах, чтобы максимально использовать местные источники энергии и эксплуатационные требования к автомобилям, производитель оригинального оборудования также видит преимущества продолжения разработки ДВС.

«Менеджеры автопарков могут воспользоваться преимуществами новейших технологий ICE с более поздними моделями автопарка», — сказал Дэвид Ли, старший администратор по обучению и развитию продуктов Toyota.«Эти автомобили более эффективны, чем их предшественники, что может помочь компенсировать надбавку к стоимости перехода на гибридные автомобили, электромобили или парки автомобилей, работающих на сжатом природном газе».

Кларк из GM советует менеджерам автопарков учитывать их типичные профили использования, пытаясь получить максимальную выгоду от новых технологий ICE.

«Если их использование связано с интенсивным движением по городу с большим количеством остановок, то ДВС с запуском / остановкой может быть хорошим решением», — сказал Кларк. «Если они часто буксируют тяжелые грузы, особенно на скоростях по шоссе, то вариант с дизельным двигателем будет отличным выбором.«

По-прежнему лидирует

Хотя альтернативные виды топлива, такие как сжатый природный газ, пропановый автогаз и чисто аккумуляторная электрическая энергия, неуклонно продвигаются на рынке транспортных средств, большинство OEM-производителей по-прежнему делают ставку на надежность и эффективность, которые идут вместе с 100-процентным двигателем ICE. плюс-годовая технология.

«ДВС по-прежнему является наиболее эффективной формой выработки движущей силы для легкового автомобиля в соотношении, например, КПД к стоимости производства, КПД к массе и КПД к объему упаковки», — сказал Коулэнд из Chrysler.«Кроме того, современные двигатели требуют минимального планового обслуживания в течение срока службы, превышающего 150 000 миль, и работают на широко доступных источниках топлива».

Ли из Toyota согласился, сославшись на то, что в настоящее время «нет единого мнения о том, что единственная трансмиссия является панацеей от проблемы».

Но, по словам Середински из Ford, работа по дальнейшему повышению топливной эффективности ложится не только на плечи производителей оригинального оборудования.

«Последние 30 лет на производителях лежит бремя улучшения трансмиссии, но мы рассматриваем это как системный подход.Это не может быть только производитель; Это должно быть регулирование и виды топлива, которые используются для повышения октанового числа », — сказал он.

Почему бы нам просто не запустить двигатели внутреннего сгорания на водороде?

Мы знаем, что нам нужно найти замену ископаемому топливу. Автопроизводители прилагают все усилия, чтобы найти решение этой дилеммы. Похоже, что большинство из этих решений связано с избавлением от наших любимых двигателей внутреннего сгорания. Но не могли бы мы просто перепроектировать типичный поршневой двигатель, чтобы он работал на чем-то более чистом, например, на водороде?

Если бы это было так просто.Как объясняет Джейсон Фенске из Engineering Explained, вы можете сконструировать поршневой двигатель, работающий на водороде. Это было бы не очень хорошо.

Водород — заманчивое альтернативное топливо. При правильном сжигании выделяется только водяной пар. Уже в этом месяце Fenske изучает возможности водорода в нескольких видеороликах, как в качестве топлива для поршневых двигателей, так и для роторных двигателей.

Есть две основные проблемы с водородным двигателем внутреннего сгорания. Во-первых, водород не такой энергоемкий, как другие виды топлива, а это означает, что вам нужно много его, чтобы выполнить небольшую работу.Добавьте к этому присущую поршневому двигателю неэффективность (в лучшем случае вы превращаете только около 30 процентов энергии топлива в поступательное движение), и вы получите рецепт разочарования.

Вторая проблема? Когда вы сжигаете водород, вы получаете другие выбросы, помимо водяного пара. В основном, вы получаете NOx, токсичные выбросы, лежащие в основе скандала с мошенничеством с дизельными двигателями Volkswagen. Если вы ищете чистую альтернативу бензину, выбросы водорода NOx исключают его из эксплуатации.

Ответ? Используйте водород в топливном элементе для выработки электроэнергии. Топливные элементы намного эффективнее двигателей внутреннего сгорания, а водородный топливный элемент имеет более чистые выбросы, чем водородный двигатель внутреннего сгорания. Чтобы узнать больше, посмотрите полное видео Фенске ниже.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Почему для борьбы с глобальным изменением климата с точки зрения транспорта все еще необходима разработка двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются основными силовыми установками на автомобильном транспорте. В середине 2017 года Серрано [1] сослался на невозможность их замены силовой установкой в ​​большинстве автомобилей.В настоящее время это утверждение верно даже при рассмотрении наилучшего сценария роста полностью электрических и гибридных автомобилей. Аргументы, поддерживающие эту позицию, включают растущий спрос на транспорт, активное развитие более чистых и эффективных двигателей внутреннего сгорания [2,3], доступность ископаемого топлива и высокую удельную энергию упомянутого обычного топлива. В целом, похоже, есть веские аргументы в поддержку среднесрочной и долгосрочной жизнеспособности ДВС как преобладающей электростанции для автомобильного транспорта.Однако за последние несколько лет ситуация кардинально изменилась. СМИ и другие участники рынка заявляют о смерти ICE в среднесрочной перспективе [4]. Политики из нескольких стран G7, таких как Франция, Испания и Великобритания, объявили о запрете ICE на своих рынках [5], в некоторых случаях, еще в 2040 году. Крупные города, такие как Лондон, Париж, Мадрид и другие. В Берлине также рассматривают возможность жестких ограничений для автомобилей с ДВС. Какой анализ можно сделать из этой новой ситуации?

2.В чем проблема с электромобилями?

Какой должна быть альтернатива нынешнему ДВС в средне- и долгосрочной перспективе? Комбинируя маятниковый эффект общественного мнения с отличным маркетингом новых участников в секторе легковых автомобилей, средства массовой информации преподносят коктейль путаницы. В конце концов, можно спросить, было ли использование обычных двигательных систем более 120 лет правильным путем. Как такая старая концепция может быть новаторской? Как ДВС может быть мощным и технологически продвинутым в сжигании ископаемого топлива? Без раздумий приходит простой, но ошибочный вывод: будем приветствовать «новые электродвигатели и аккумуляторы» в автомобилях с нулевым уровнем выбросов!

Плохая новость в том, что энергия не создается и не разрушается, а только трансформируется.Электродвигатели и аккумуляторы не новые, не чистые и в целом небезупречные. Можно сразу выделить две актуальные проблемы.

Первая проблема заключается в том, что движение транспортного средства связано с преобразованием энергии, а электродвигатель использует не первичный источник энергии, а вектор энергии. Хотя общественное мнение имеет четкое представление о том, как некоторые процессы, такие как трение, могут отрицательно влиять на транспортные приложения, понимание влияния второго закона термодинамики ограничено.Проблема в том, что электричество должно производиться, чаще всего из невозобновляемых источников энергии, что составляет около 60% потерь энергии, а затем транспортироваться, что добавляет 20% дополнительных потерь. К сожалению, возобновляемые источники составляют лишь 10% глобального энергобаланса, как показано на Рисунке 1 [12], без среднесрочного прогноза значительного роста.

В некоторых странах, таких как США, Китай, Россия, Польша, Южная Корея или Германия, ископаемое топливо, включая значительную долю угля, остается крупнейшим источником энергии в качестве сырья для производства электроэнергии.Согласно первому подходу, единственной страной «большой восьмерки», имеющей реальные альтернативы технологиям, излучающим CO ₂ , является Франция из-за ее неизменной приверженности ядерной энергии. Следовательно, при нынешней структуре энергопотребления и с анализом полного жизненного цикла, так называемым анализом от колыбели до могилы, альтернатива электродвигателям не устранит глобальные выбросы CO ₂ .

Относительно этой проблемы, Рисунок 2 [13], который берет данные от колыбели до могилы, анализ, разработанный JEC, совместным исследовательским центром и EUCAR-CONCAWE [13], эффективно показывает, как с европейским производством электроэнергии сочетается переход на батареи. электромобили (BEV) сократят, но не устранят выбросы CO ₂ .Сокращение потребления электроэнергии в ЕС оценивается в 40 гCO ₂ / км (с 210 до 170 гCO ₂ / км) при полном переходе от ДВС к БЭВ. Однако в Европейском союзе доля возобновляемых и гидравлических источников энергии составляет 35% [12], а в мире — всего 10% (Рисунок 1). Если кто-то думает, что выбросы CO ₂ являются глобальной проблемой, энергетическая политика в этом отношении не может считаться региональной. Совсем недавно, в апреле 2019 года, международные СМИ повторили недавнее исследование, проведенное немецким IFO (Институтом центра экономических исследований). , CESifo GmbH), проведенного Sinn et al.[15], который подсчитал, что Tesla Class 3 выделяет от 156 до 180 г CO2 ₂ / км в течение своего срока службы с использованием немецкого энергобаланса. В результате уровень выбросов CO ₂ составляет от 11% до 28% больше, чем у современных дизельных двигателей E6d Temp. Кроме того, анализ жизненного цикла полной электрификации автомобильного транспорта показывает, что газообразные выбросы будут перемещаться только из городов в окрестности крупных тепловых электростанций и производственных центров, как указывает Мессаги [16].К сожалению, глобальное потепление невозможно перенести, а атмосферные явления не знают границ, как неоднократно демонстрировали кислотные дожди и облака из твердых частиц (PM 2,5), как показано на Рисунке 3 [17]. Подводя итог, можно сказать, что при сочетании массовой электрификации автомобильного транспорта и нынешней глобальной структуры энергопотребления максимальная выгода заключается в перемещении выбрасываемого CO ₂ . Поскольку до 2030 года не предвидится никаких существенных изменений в существующей структуре электроснабжения, электрификацию транспорта как четкое решение проблемы изменения климата следует отложить [17].Вторая проблема электромобилей связана с необходимостью хранения электроэнергии. Проще говоря, электричество должно вырабатываться по мере потребления. Конечно, можно прибегнуть к батареям в качестве решения для хранения электроэнергии, хотя и не в значительных количествах для применения на автомобильном транспорте. Как и ICE, батарейки — это старая хорошо известная концепция. Кроме того, батареи также содержат вредные химические соединения. Несмотря на прогрессивные улучшения, аккумуляторные батареи являются совершенно незрелой технологией в том диапазоне мощности и энергии, который требуется для большинства приложений автомобильного транспорта, где нет конкурентов успешным гибким жидким видам топлива [18].При разработке аккумуляторов необходимо решить четыре проблемы:

▪

Время зарядки аккумулятора неприемлемо велико для многих пользователей [19].

▪

Плотность энергии неприемлемо низка с реальной автономией ниже 250 км для компактных транспортных средств [20] и около 300 км для спортивных городских транспортных средств (внедорожников) [21].

▪

Срок службы аккумуляторов ограничен и меньше срока службы автомобиля. Несколько исследований [22,23] показывают этот факт и обсуждают риски и затраты, связанные с их переработкой или утилизацией надлежащим образом.

▪

Поставка сырья для производства, такого как никель, литий, кобальт, медь и марганец, среди прочего, является возникающим препятствием, поскольку они быстро достигают высоких цен и приобретают все большее значение в геополитических стратегиях. По словам Сары Мэриссел, глобального менеджера по поставкам металлов для Tesla [24], основная проблема в настоящее время заключается в поставках кобальта, который необходим для анода литий-ионных батарей; Tesla Model X требует 7 кг на автомобиль, а Tesla Model 3 — около 4.5 кг [25]. Этот минерал добывается в основном в Демократической Республике Конго, где права человека нарушаются детским трудом, а шахты отличаются, в частности, плохими условиями безопасности [26]. Затем кобальт попадает на международные рынки, и его происхождение размывается из-за низкой прослеживаемости производственной цепочки. Наконец, она в основном обрабатывается в Китае, что демонстрирует потенциал этой технологии для дальнейшего экономического стресса и неопределенности. Какова будет стоимость этих материалов, переработанных в западных странах с соблюдением стандартов безопасности, окружающей среды и здравоохранения ЕС? Это было бы, наверное, непомерно.

4. Что улучшает ожидания от ДВС нового поколения?

ICE выбрасывает твердые частицы, газообразные загрязнители и CO ₂ на местном уровне. Это принято, поскольку принято считать, что электромобили — нет. Если предположить, что обе части являются отличными аргументами в пользу замены ДВС, что бы произошло, если бы ситуация была противоположной? В анализе жизненного цикла ни производство батарей, ни производство электроэнергии не свободны от выбросов CO ₂ и загрязняющих веществ [15].Выработка электроэнергии вызывает гораздо большие выбросы CO ₂ , чем синтез жидкого ископаемого топлива, как показано на Рисунке 2, поскольку это энергетический вектор, который труднее получить и транспортировать. Аналогичным образом можно сказать, что производство ДВС генерирует выбросы CO ₂ , хотя и меньше, чем в случае батарей и электродвигателей [46,47], как также показано на рисунке 2. Что может сделать ДВС для повышения качества воздуха? Мы можем утверждать, что современные дизельные двигатели Euro 6d Temp могут очищать воздух от твердых частиц и смога в сильно загрязненных районах, таких как ситуации, упомянутые в Китае [48].Фильтры твердых частиц современных двигателей внутреннего сгорания снижают уровень PM10 ниже среднего атмосферного значения, как показано на Рисунке 4 [49]. Если объединить данные на рисунках 3 и 4, преимущества ДВС с фильтрами твердых частиц в таких странах, как Польша, где почти 50% их энергобаланса зависит исключительно от угля [12], очевидны. Технология доступна, и исследования направлены на то, чтобы позволить следующему поколению ДВС действовать в качестве очистителей загрязнителей воздуха в крупных городах, источником загрязнения которых является не только дорожное движение старых ДВС.Этого не могут сделать электродвигатели с батареями. Новый дизельный двигатель Euro 6d Temp выбрасывает на 80% меньше NOx, чем предусмотрено стандартом. Это означает, что они очищают воздух от выбросов из других источников [50]. Эффективная энергетическая политика необходима для обновления транспортных парков по всему миру, как это обосновано в [51] для случая Европы, и для продвижения во всех странах таких же стандартов выбросов для ДВС, как в Соединенных Штатах, Японии или Европе. Обсуждение должно быть сосредоточено не на типе технологий, а на наличии на улицах самых современных их версий.Другой важный факт, касающийся ДВС, заключается в том, что вклад транспорта в глобальные выбросы ПГП (потенциал глобального потепления) исторически оставался на уровне 11%. Как показано на Рисунке 5, разработанном на основе данных Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) [52], все остальное делают промышленность, сельское хозяйство, добыча ресурсов, переработка отходов, бытовое и коммерческое потребление. Таким образом, массовое изменение электромобилей во всем мире будет означать возможное сокращение количества выбросов CO ₂ во всем мире на 11% при условии использования полностью свободных от CO ₂ источников энергии для заряда батарей BEV.Однако только 10% мирового потребления энергии не содержит CO ₂ [12], а это означает, что в лучшем случае сокращение составит 10% от 11%. Даже ранее рассчитанные 1,1% не могут быть полностью достижимы при анализе жизненного цикла, как показано на Рисунке 2. В очень долгосрочной перспективе можно утверждать, что электромобили существенно снизят выбросы CO ₂ , если электричество будет поступать исключительно из возобновляемых источников. или ядерные источники. Как видно на Рисунке 6, несмотря на большой разброс данных в источниках [13,15,16,18], этот сценарий далек от реализации сегодня в большинстве стран Европейского Союза.Принимая во внимание такие страны, как Германия или Испания, где около 35% возобновляемых источников энергии, средний эквивалент выбросов CO ₂ немного лучше, чем у дизелей E6d Temp 2019 года. Если мы сделаем экстраполяцию в будущее, в центральном сценарии нам потребуется увеличить сочетание возобновляемых источников энергии более чем на 60%, чтобы иметь такое же конкурентное преимущество перед технологиями сжигания, основанными на воспламенении от сжатия (CI) в выбросах CO ₂ [ 15,18]. Даже если мы достигнем 100% возобновляемой энергии, у электромобилей никогда не будет нулевых выбросов эквивалента CO ₂ , если рассматривать жизненный цикл, а не только местное использование.Если представить себе, что 60% возобновляемых источников энергии в структуре энергобаланса были средне-долгосрочным стандартом, сможет ли ICE так хорошо справиться? Ответ — да, и даже лучше, если мы будем использовать синтетическое топливо из улавливания и использования атмосферного CO ₂ (CCU) [53]. Уже существует несколько проектов НИОКР в Швейцарии, Германии и Канаде, ориентированных на CCU. Это системы, способные преобразовывать CO ₂ , взятый непосредственно из воздуха, в жидкое топливо, называемое «топливо PtX» (электронное топливо, включая электронное дизельное топливо).Это осуществляется путем гидрирования CO ₂ с использованием h3, полученного электролизом из возобновляемых источников [54]. Существуют также проекты по перекачке уловленного CO ₂ с электростанций в нефтяные скважины и последующему преобразованию его в нейтральную нефть с точки зрения CO ₂ . В других исследованиях используются транспортные средства, улавливающие CO ₂ , как собственные выбросы CO ₂ , так и атмосферный CO ₂ , для выработки на борту нейтрального топлива CO ₂ [55]. Таким образом, автономный CCU может даже способствовать снижению атмосферного CO ₂ .Если бы топливо, используемое в этих машинах для улавливания CO ₂ , было в основном биотопливом [56], как в случае Бразилии, это было бы эффективным способом удаления CO ₂ из атмосферы. Однако развитие этой технологии зависит от эффективного использования энергии выхлопных газов ДВС [57]. В заключение, если требуется смена парадигмы, наиболее эффективным решением могут стать транспортные средства, действующие как захватчики CO ₂ для создания экономики замкнутого цикла CO ₂ .Они устранят остальные 90% CO ₂ , которые транспорт не производит [57]. Это возможность, которую BEV не могут предложить. Государственное финансирование и усилия правительства должны способствовать исследованиям, направленным на сокращение выбросов загрязняющих веществ, а не выбирать победителей на неопределенное будущее. Прямые субсидии какой-либо отрасли или технологии и запрещение других без достаточных научно доказанных аргументов — это метод оценки риска, который никогда не был успешным. Похоже, что европейские власти наконец начали прислушиваться к ученым и инженерам, которые заявляют о потенциальной возможности очистки воздуха от загрязнения воздуха в городах системами очистки от ДВС последнего поколения [58,59], и это объясняет факты ситуации [ 60,61,62].В мае 2019 года Бундестаг Германии предложил запретить использование дизельных двигателей Euro 6d Temp в городах Германии, даже если они выбрасывают менее 270 мг NOx / км (модернизация), что ожидается в Верховном суде Германии. [63]. Во Франции изучается, что дизельные двигатели Euro 6d Temp будут иметь максимальную экологическую оценку после того, как будет обнаружено, что они настолько же или чище, чем бензиновые двигатели [64]. В целом, продвижение исследовательской деятельности в области любой технологии, независимо от области исследований, всегда приносило огромную пользу будущим поколениям и обычно было самым дешевым путем для развития общества.

Двигатели внутреннего сгорания в строительной технике

Благодаря современным строительным машинам работа с ними может осуществляться эффективно, комфортно и безопасно. В зависимости от назначения оборудования в них устанавливаются различные типы приводов. Однако чаще всего преобладают двигатели внутреннего сгорания, которые отличаются большой мощностью и полной мобильностью. Пользователи могут выбирать между легкими и простыми бензиновыми двигателями и прочными и мощными дизельными двигателями. Также оба двигателя доступны с двух- и четырехтактными двигателями.В чем разница между ними? У всех двигателей много в наличии, но есть и различия между ними.

Бензиновый двигатель — простой и легкий

Первый двигатель с искровым зажиганием — именно так можно сказать о бензиновом двигателе — был создан в 1878-79 гг. Принцип его работы прост. Топливо сжигается с помощью электрической искры, которая генерируется свечой зажигания. Следовательно, для правильной работы бензинового двигателя необходимы электричество и подходящий вид легковоспламеняющегося топлива.В настоящее время наиболее распространенным является неэтилированный бензин.

Самым значительным преимуществом бензинового двигателя является его простая конструкция и небольшой вес. Вот почему этот тип привода в основном используется в небольших и портативных инструментах, таких как электрорезы . Эксплуатационные расходы бензиновых двигателей относительно низкие, а тип используемого топлива означает, что они также без проблем работают при низких температурах. Кроме того, они намного быстрее достигают рабочей температуры, поэтому готовы к высокоскоростной работе.

Недостатком бензиновых двигателей является, безусловно, примерно на 30% больший расход топлива по сравнению с дизельными двигателями. Часто их срок службы намного короче. Также существует опасность неконтролируемого возгорания топлива при заправке, хранении и транспортировке. Поэтому эксплуатация техники с бензиновыми двигателями требует безусловного соблюдения необходимых правил безопасности.

Двигатель Diesl — прочный и долговечный

Дизельный двигатель , фактически дизельный двигатель, был создан несколько позже бензинового двигателя.В отличие от бензинового двигателя воспламенение топливно-воздушной смеси происходит автоматически из-за высокого давления и температуры в камере сгорания. Таким образом, нет необходимости использовать свечи зажигания, а на их место устанавливаются специальные свечи накаливания. Они запускаются автоматически непосредственно перед запуском двигателя, чтобы повысить температуру в камере сгорания и, таким образом, облегчить воспламенение топлива. В дизельных двигателях в качестве топлива чаще всего используется дизельное топливо.

Дизельный двигатель имеет несколько огромных преимуществ, которые, к сожалению, уравновешиваются столь же значительными недостатками.Во-первых, двигатели с воспламенением от сжатия генерируют гораздо более высокий крутящий момент и, следовательно, могут работать при гораздо более высоких нагрузках. Дополнительным преимуществом дизельного двигателя является более низкий расход топлива по сравнению с бензиновым двигателем. Также эти двигатели отличаются более значительной долговечностью.

К сожалению, несмотря на такие отличные характеристики и долговечность, дизельные двигатели имеют свои недостатки. Во-первых, это большой вес, который ограничивает использование дизельного двигателя в небольших и портативных устройствах.Из-за более высоких производственных затрат машины с дизельными двигателями дороже своих бензиновых аналогов. Эти двигатели также более шумны и чувствительны к качеству используемого масла. Несовершенство дизеля особенно проявляется зимой. Его время прогрева до рабочей температуры больше, а запуск при низких температурах может быть трудным, а иногда даже невозможным.

2-тактные и 4-тактные двигатели — разница

Бензиновые и дизельные двигатели бывают двух- и четырехтактными.Разница, как следует из названия, заключается в количестве циклов, которые попадают в рабочий цикл с одним двигателем. В двухтактном двигателе работа ограничена только двумя циклами: сжатием и технологическим процессом. Благодаря этому двухтактные двигатели отличаются легким запуском и высокой мощностью и крутящим моментом на высоких оборотах. Достоинством этих двигателей также является возможность работать в любом положении. По этой причине они часто устанавливаются, в частности, на бензопилы . Однако их недостатком является сильное сгорание, необходимость смазки снаружи маслом, высокие выбросы и шумная работа.

В четырехтактном двигателе полный цикл двигателя состоит из четырех тактов: всасывания, сжатия, работы и выпуска. В результате сгорание становится намного чище, что напрямую влияет на количество и качество выхлопных газов. Четырехтактный двигатель также означает меньший расход топлива и более плавную работу на холостом ходу. К сожалению, у них более сложная система питания, поэтому они должны работать на как можно более ровной поверхности. В зависимости от типа оборудования производители разрешают работать с ними на уклонах до 20-30 °.

Двигатели внутреннего сгорания в строительной технике

Все генераторы оснащены двигателями внутреннего сгорания. Для небольших моделей используются бензиновые двигатели. Небольшой вес помогает при транспортировке этого оборудования, а наличие бензина облегчает запуск при низких температурах. Более крупные и стационарные агрегаты оснащены дизельными двигателями. Благодаря этому они могут генерировать больше энергии из того же количества топлива, что и бензиновые двигатели. Они также более прочные, но в то же время более дорогие.

Компакторы грунта также чаще всего оснащаются двигателями внутреннего сгорания.