Двигатель внутреннего сгорания дизель: Дизельные двигатели: виды, принцип работы, преимущества дизельных двигателей

Дизельный двигатель – плюсы и минусы

Двигатель внутреннего сгорания, в котором топливо самовоспламеняется под воздействием горячего воздуха (до 800 градусов Цельсия), предварительно сжатого до определенной величины давления (10-30 мегапаскалей) – это дизельный силовой агрегат (дизель). Его изобретение относится к более позднему сроку, по отношению к бензиновым силовым установкам. Возникла потребность в дизельных двигательных агрегатах в качестве альтернативы бензиновым аналогам, которые обладают низким коэффициентом полезного действия. У дизельных двигателей (ДД) КПД в полтора раза выше, чем у ДВС на бензине. Если использовать технологию турбонаддува, то КПД может достигнуть 50-ти процентов.

Области применения дизельных моторов

Дизельные силовые установки используются в качестве двигателей грузовиков, тракторов, легковых автомобилей, морских, речных судов, железнодорожных локомотивов, электростанций. Применяются ДД в составе установок для выполнения различных технологических процессов.

Классификация дизельных силовых агрегатов

В зависимости от конструктивных особенностей камер сгорания дизельные силовые агрегаты подразделяются на виды. Их три:

1. Разделенная камера сгорания, когда топливо подается предварительно во вспомогательную, вихревую камеру, где и происходит сжатие воздушной массы до оптимальной величины давления. Эта процедура значительно облегчает процесс самовозгорания топлива. Таким образом, воспламененная смесь подается в основную камеру.
2. Неразделенная камера, которая располагается в непосредственной близости к поршню. Такая конструкция обеспечивает экономное расходование топлива, но характеризуется высоким уровням шума при работе агрегата.
3. Предкамера, когда вставная форкамера соединяется тонкими каналами с цилиндрами. Конфигурация и размеры каналов влияют на величину скорости подачи газов, образованных при сгорании дизтоплива. При этом уровень шума и токсичности уменьшается, а рабочий ресурс мотора увеличивается.

В зависимости от числа тактов ДД выпускаются двух и четырехтактные. 4-хтактным силовым установкам отдается предпочтение благодаря большей эффективности.

Дизели в составе системы подачи топлива могут иметь топливный насос высокого давления (ТНВД) или аккумуляторное устройство (блок). При наличии ТНВД секция насоса соединяется с одной форсункой. Когда используется аккумуляторный блок, то форсунки наполняются топливом напрямую, без дополнительных приспособлений.

Дизели могут оборудоваться системой холодного запуска – механизмом предпускового подогрева, который позволяет обеспечить безопасный плавный запуск мотора при низких температурах окружающей среды.

Внедрение технологии турбонаддува позволяет в значительной степени повысить эффективность работы и его мощность. Устанавливается специальное устройство – турбонагнетатель, который обеспечивает требуемый уровень давления для эффективного и более полного сгорания смеси топлива.

Плюсы дизельных двигателей

К преимуществам дизелей относится:

1. Экономичность, которая характеризуется низким расходом топлива, что связана с конструктивными особенностями преобразования дизтоплива в кинетическую энергию. Способствует экономичности дизельных моторов и высокий уровень сжатия топлива, потому что снижается время воспламенения. Тем самым повышается КПД.
2. Надежность. Ее высокий уровень объясняется отсутствием высоковольтной системы зажигания.
3. Возможность сжигания топлива автоматически, не затрачивая при этом дополнительной энергии. Благодаря такой технологии в составе системы зажигания отсутствуют свечи, высоковольтные провода.
4. Низкая стоимость дизтоплива, по сравнению с бензином.
5. Небольшие материальные затраты на техническое обслуживание и ремонт двигательных установок.
6. Безопасность, которая объясняется физико-химическим составом дизельного топлива.
7. Экологичность, поскольку выброс вредных веществ (окиси углерода) незначительный. Это особенно актуально для дизель-генераторов, установленных в закрытых помещениях.
8. Возможность работать на синтетическом топливе (сырая нефть, отработанное, рапсовое, пальмовое масло).
9. Меньшая степень нагрева мотора при работе, что способствует меньшей отдачи тепла в окружающую среду.
10. Продолжительный эксплуатационный срок.

Минусы дизельных двигателей

К недостаткам дизелей относится:

• низкий уровень морозоустойчивости, поскольку при минусовых температурах дизтопливо густеет;
• большой вес мотора из-за массивности некоторых деталей;
• необходимость использования высококачественного топлива, поскольку топливный насос высокого давления весьма чувствителен к составу дизтоплива.

Плюсы значительно превышают недостатки, поэтому дизельные двигатели востребованы во многих отраслях.

Источник – koneks-oil.ru – доставка дизельного топлива по Москве и Московской области

Выбираем мотор: дизель VS бензин

Выбирая авто, так или иначе, сталкиваешься с выбором силового агрегата, это может быть дизельный или бензиновый двигатель, гибридный вариант и появившийся не так давно электродвигатель.

Говорить о лучшей надежности того или иного типа двигателя бессмысленно, т. к. все варианты имеют в своей линейке как хорошие, так и плохие экземпляры с разным количеством цилиндров, расположением и т. д. Выделим характерные для каждого типа черты.

Дизельный двигатель

Ford F-Series с дизельным двигателем

Дизельный двигатель — является поршневым двигателем внутреннего сгорания, в котором топливная смесь самовоспламеняется при сжатии. Первый двигатель был разработан в 1897 году Рудольфом Дизелем, по фамилии которого и закрепилось название данного типа ДВС. Определенные дизельные двигатели способны работать на различных видах топлива, начиная от керосина и заканчивая отработанными растительными маслами, также были варианты, с переменным успехом работавшие на сырой нефти.

Дизельный двигатель

В отличие от бензиновых моторов, дизель не свойственно работать на больших оборотах, т. к. топливо в цилиндрах не успевает догорать, что приводит к выбросу большого количества сажи. Зато на низких оборотах дизель обладает высоким крутящим моментом и хорошей тягой, поэтому их часто можно встретить на грузовиках и автобусах.

Также большим преимуществом дизелей является то, что у них в сравнении с бензиновым двигателем, меньший расход топлива и сопоставим гибридным силовым установкам. Что же касается безопасности то здесь тоже все хорошо, ввиду того, что дизельное топливо не летучее (плохо испаряется и не образует легковоспламеняемых паров), то и вероятность возгорания двигателя существенно ниже, нежели у бензинового.

Из минусов отметим то, что в холодное время года летнее дизельное топливо мутнеет и застывает, проблема решается переходом на зимнее топливо, но все же запуск такого двигателя в мороз сложнее чем бензинового. Также явным минусом является дороговизна ремонта таких моторов, хоть они и обладают большим ресурсом, но поломка практически всегда выходит в круглую сумму. В целом, что касается дизельного двигателя, можно сказать то, что они универсальны и прекрасно себя показали во всех сферах деятельности, начиная от легковых и грузовых автомобилей и заканчивая морскими судами и тепловозами.

Бензиновый двигатель

Dodge Challenger с бензиновым V8

Бензиновый двигатель — также является поршневым двигателем внутреннего сгорания, но имеет большее количество типов устройства, топливная смесь сжимается и далее воспламеняется от искры свечи зажигания. Современные бензиновые двигатели очень требовательны к качеству топлива и если залить низкокачественное, то неизбежны проблемы и следующие за ними поломки авто.

В настоящее время автопроизводители стремятся сделать объем двигателя меньше при этом увеличив мощность за счет турбины или же компрессора, все это делается в угоду экономичности расхода топлива, разумеется такие двигатели не обладают большой надежностью и начинают ломаться после 150 тыс. км. Пробега. Если рассмотреть двигатели с большим объемом и соответственно более большим ресурсом, то столкнемся с тем, что они потребляют много топлива, в противовес чему мы получаем большую мощность и надежность мотора, а, следовательно, и меньший риск капитального ремонта.

Максимальный крутящий момент таких двигателей, как правило достигается на высоких оборотах, в отличии от дизелей и это больше минус нежели плюс, т. к. при высоких оборотах повышается нагрузка на все агрегаты двигателя, а расход топлива увеличивается в 2–3 раза.

Бензиновый двигатель

Тем не менее большая часть автомобилей на дорогах оснащены именно бензиновыми двигателями ввиду исторически сложившихся обстоятельств. Еще до нефтяного кризиса, когда люди не задумывались о расходе топлива, бензиновые двигатели имели более простую конструкцию, были дешевле в производстве, развивали гораздо большую мощность и имели более низкую стоимость ремонта, нежели дизель, именно поэтому сейчас на дорогах автомобилей, работающих на бензине больше.

Гибридный автомобиль

McLaren Senna Reviews

Гибридный автомобиль, почему именно автомобиль, а не двигатель, все потому, что в автомобиле используются два двигателя это как правило бензиновый небольшого объема и электродвигатель. Данный тип сочетает в себе такие преимущества как, дальность хода и возможность быстрой дозаправки свойственные для бензинового двигателя, и экономия топлива в совокупности с крутящим моментом на низких оборотах. Есть и другие плюсы, такие как маленький налог, а если Вы поедите за границу, то в некоторых странах для таких авто предусмотрена бесплатная парковка и отдельная полоса для движения.

Гибридная система

Также гибридные автомобили стоят наравне с полноценными дизельными и бензиновыми, исключения составляют новые авто, также актуальность гибридных и электрических автомобилей на рынке растет с каждым годом. Наиболее распространенная схема работы гибридного автомобиля заключается в том, что работающий бензиновый двигатель, заряжает электрогенератор, а тот в свою очередь аккумуляторную батарею, также батарея может заряжаться при рекуперации тормозной энергии, т. е. в процессе торможения. Из недостатков можно выделить ранние автомобили, которые в холодное время года сталкивались с проблемой низкого заряда батареи, впоследствии эта проблема была частично решена.

Что же касается выбора силового агрегата, то здесь мы советуем придерживаться современных тенденций и учитывать то, что современная экономическая и политическая обстановка в мире нестабильна, как раз-таки по причине нехватки топливных ресурсов, ввиду чего автомобили с двигателем внутреннего сгорания пусть и не спешно, но теряют свою ликвидность, что также подтверждает конъюнктура рынка гибридных и электрических автомобилей приобретшая положительную динамику.

Дизельный двигатель: особенности, преимущества, функции

Современные автолюбители обладают большими запросами к технической комплектации транспортного средства. Наряду с экономичностью и долгим сроком эксплуатации сегодня их интересует и наличие дизельного двигателя. Не секрет, что в последние годы на смену привычным бензиновым моторам пришли усовершенствованные дизельные приборы. Но что же представляет из себя дизельный двигатель, какие отличительные особенности и виды он имеет? Об этом мы и поговорим детальнее в данном материале.

Дизельный двигатель – это мотор внутреннего сгорания, который работает в режиме самостоятельного воспламенения при контакте со средой. Первый дизель появился на свет еще в 1897 году. Тогда процесс его функционирования зависел от применения на практике большого количества сжатого воздуха. В отличие от своего предшественника современный агрегат представляет собой компактный прибор, оказывающий влияние на многие показатели работы автомобиля. От качества и вида выбранного вами прибора зависит как мощность машины, так и ее потенциальный ресурс.

 

Виды современных двигателей: HDI, TDI и SDI моторы

 

Дизельные двигатели классифицируются по нескольким признакам. Для начала разберем, что означает аббревиатура в их названиях:

1. Дизельный двигатель HDI – это собственная разработка крупной автомобильной компанией Peugeot, которая была запатентована еще несколько лет назад. Суть данной технологии сводится к минимизации затрат на техническое обслуживание транспортного средства. Владелец такого мотора может не опасаться возникновения неполадок и проверять состояние своего мотора один раз за 25000-35000 километров пробега. Также при наличии двигателя HDI автолюбитель может не беспокоиться о замене ремней ГРМ. Мотор в состоянии работать даже на холостых оборотах. Сегодня двигатели данной марки пользуются небывалым спросом на рынках многих европейских стран.
2. Дизельный двигатель TDI – устройство, которое впервые было разработано и внедрено на территории всемирно известного концерна Volkswagen. Двигатель изготовлен с учетом механизма равномерного впрыска и системы турбунаддува. Такие показатели позволяют машине достичь еще большей мощности, имея достаточно высокий коэффициент воздействия. Главной особенностью работы мотора является экологичность и полная чистота выхлопа. Изделия легки в ежедневной эксплуатации: они могут работать в различных климатических условиях.
3. Дизельный двигатель SDI считается наиболее экономичным вариантом. Современные системы common rail работают по тому же принципу. Они управляются блоком электронного управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как Fiat разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для разработки массового продукта. Это оказалось большим просчетом Fiat, поскольку новая технология стала очень выгодна, но в то время итальянский концерн не имел финансовых ресурсов для завершения работ. Тем не менее, итальянцы первые применили систему common rail в 1997 году на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI
   

 

Виды дизельных двигателей: особенности конструкции камеры сгорания

 

Также дизельный двигатель можно классифицировать в зависимости от того, какую комплектацию имеет камера внутреннего сгорания. К первому типу можно отнести двигатели, которые имеют совместную камеру. В них приятно заливать топливо через небольшой резервуар, расположенный возле поршня. На сегодняшний день они подверглись процессу усовершенствования за счет открытия двухступенчатого впрыска и внедрения электронного управления работой. Сейчас моторы с одной камерой могут функционировать с мощностью в 4500 и более оборотов в одну минуту.

Второй вид включает такое понятие, как вихрекамерные дизельные двигатели. Они встречаются в комплектации легковых авто, а их особенность заключается в наличии разделенной на несколько частей камеры сгорания. В данном случае процесс подачи топлива разнится. Сначала он поступает во вспомогательную камеру, а потом – в цилиндр.

И, наконец, последний вид двигателей – это предкамерные устройства. Их популярность довольно низка из-за наличия форкамеры – прибора, который соединяет цилиндры с каналами.

 

Виды двигателей: необходимость использования насосов

 

После разработки первого насоса, работающего на топливе, специалисты ввели в обиход еще одну классификацию. Исходя из нее, дизельный двигатель бывает двух типов: тот, который использует насосный механизм (ТНВД), и тот, который использует аккумуляторный механизм. Первый вид агрегатов работает за счет соединения отдельно взятой секции насоса с одной форсункой. Второй предполагает отсутствие соединения, как такового. В этом случае топливо передается благодаря насосу во встроенный аккумуляторный блок, который затем обеспечивает полную наполняемость форсунок.

О лаборатории ДВС

Лаборатория испытаний двигателей внутреннего сгорания

Объектом исследований является рабочий процесс дизельного двигателя при работе на различных видах топлива. Целью исследований является определение экономических и экологических показателей дизельного двигателя и их сравнение при работе на дизельном топливе, биоэтаноле, рапсовом масле и других видах топлива, а также создание учебно-научного лабораторного комплекса для проведения исследований и лабораторных занятий со студентамис демонстрацией возможностей использования альтернативных топлив.

Необходимость и актуальность реализации данной работы вызвана необходимостью улучшения качества подготовки работников автомобильного профиля, в частности, инженеров по специальности 190109.65 «Наземные транспортно-технологические средства» и направлению подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Такие дисциплины, как «Автомобильные двигатели», «Автомобили» входят в базовую часть дисциплин специализации и полноценное усвоение знаний, умений навыков и освоение компетенции выпускниками вуза достигается наиболее эффективно в процессе научно-исследовательской работы студентов под руководством учёных – преподавателей вуза.

Повышение качества подготовки специалистов невозможно без проведения со студентами практических занятий по указанным дисциплинам. На этих занятиях появляется возможность лучше представить качественные картины происходящих в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) процессов и явлений, что способствует активизации научно-исследовательской, творческой деятельности студентов. При этом оптимизация эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых на автомобили, позволяет улучшить как экономические, экологические показатели, так и повыситьих ресурси даже безопасность. Во многом эти показатели зависят от совершенства системы питания, вида и качества применяемых топлив. Наиболее перспективным направлением является также и поиск новых, альтернативных видов топлив для автомобильных двигателей и адаптация современных ДВС к таким топливам. В связис этим запланировано расширение лаборатории теории ДВС дополнительным обкаточно-тормозным стендом для испытаний дизелей в соответствиис ГОСТ14846–81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний». При этом по своим функциональным возможностям и наиболее подходящим по цене в качестве нагрузочного устройства выбран стенд КИ-2139Б-ГОСНИТИ,а двигатель – автомобильный дизель Д245.12° C-230Д.

Для измерения содержания нормируемых компонентов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями, не оснащенных системами нейтрализации или оснащенных двухкомпонентными (окислительными) системами нейтрализации, применяют двухканальные газоанализаторы, предназначенные для измерения содержания оксида углерода (СО) и углеводородов (СН) в пересчетена гексан.

Для двигателей, оснащенных трёхкомпонентными системами нейтрализации, используют четырёхканальные газоанализаторы, предназначенные для измерения содержания СО, СН, диоксида углерода (СО₂) и кислорода (О₂). Четырехканальные газоанализаторы могут быть также использованы для проведения измерений на автомобилях,не оснащенных системами нейтрализации или оснащенных двухкомпонентными системами нейтрализации.

Для измерения содержания СО, СН и СО₂ вотработавших газах применяют газоанализаторы непрерывного действия, принцип действия которых основан на инфракрасной спектроскопии, а для измерения содержания О₂ – электрохимический сенсор.

Помещение для лаборатории испытания дизеля выбрано с учетом требований по ограничению шума и загазованностив населенных пунктах. Помещение расположено в изолированном закрытом боксе во дворе учебного корпуса № 3 Чебоксарского политехнического института по адресу: г. Чебоксары,ул. П. Лумумбы, 8.

Лаборатория является подразделением учебно-лабораторной базы автомеханического факультета и предназначена для проведения научных исследований аспирантами и соискателями кафедры, а также проведения лабораторных работ со студентами автомобильного факультета, слушателями курсов ДПО и учащимися подшефных учебных заведений.

Рис. 3.2. Планировка лаборатории:

1 – двигатель Д-245;  2 – двигатель-тормоз;  3 – весы; 4 – реостат;  5 – электрощит; 6 – приборный шкаф; 7 – выпускная система; 8 – зона испытания двигателя ВАЗ-21124;  9 – хранилище топлива.

Mazda создала бензиновый двигатель дизельного цикла

Mazda

Японская автомобильная корпорация Mazda Motor объявила о разработке нового двигателя внутреннего сгорания Skyactive-X, который будет устанавливаться на новые машины с 2019 года. Как сообщает Reuters, новая силовая установка работает по дизельному циклу, но в качестве горючего использует бензин.

В современных автомобилях используются три основных типа двигателей: газовые, бензиновые и дизельные. Вторые имеют наибольшее распространение на легковом транспорте. Во время работы бензинового двигателя в цилиндр подаются воздух и бензин, которые затем сжимаются. Сжатая смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Этот цикл повторяется постоянно.

Дизельный двигатель отличается от бензинового тем, что в нем происходит самовоспламенение топлива при подаче в цилиндр с предварительно сжатым воздухом. Степень сжатия в цилиндрах даже тихоходного дизельного двигателя будет выше, чем в цилиндрах бензинового.

В целом дизельный двигатель по своей конструкции несколько проще бензинового, поскольку в нем отсутствует электрическая цепь свечей зажигания и система управления ими. Дизельный двигатель может работать практически на любом топливе, однако в этом случае его ресурс сократится в разы. Дизельный цикл считается более экономичным, чем бензиновый.

По данным Mazda, новый двигатель Skyactive-X будет на 20-30 процентов экономичнее других бензиновых двигателей в линейке компании. Интерес к новой силовой установке уже проявили автопроизводители Daimler и General Motors.

Следует отметить, что двигатели, работающие по дизельному циклу, рассматриваются в качестве силовых установок для пассажирских вертолетов будущего. В частности, исследования по использованию таких силовых установок проводятся в рамках европейской программы Clean Sky 2.

Предполагается, что вертолетные поршневые двигатели дизельного цикла, работающие на авиационном керосине, будут потреблять меньше топлива. Кроме того, считается, что такие двигатели будут более экологичными. При этом переход на дизельное топливо не рассматривается, поскольку при его сгорании выбрасываются опасные соединения серы и сажа.

Василий Сычёв

Устройство автомобиля: Разговор о дизеле

Почему дизельные двигатели экономичны? За счет чего у них такой большой крутящий момент и низкие максимальные обороты? Попробуем разобраться

История моторов с воспламенением от сжатия началась в конце XIX века. Именно тогда Рудольф Дизель загорелся идеей создания эффективного двигателя, коэффициент полезного действия которого смог бы превысить 10–12%, то есть показатель паровых машин. С конструкцией и принципом работы будущего мотора Дизель определился достаточно быстро – это двигатель внутреннего сгорания с воспламенением топлива от высокой температуры сжимаемого газа. Однако в процессе создания рабочего экземпляра возникли трудности: высокое давление и температура в камере сгорания мотора приводили к прогоранию поршней, поломкам газораспределительного механизма, а иногда и к взрывам. В итоге на доработку и придание агрегату достаточной надежности ушло несколько лет. Но в 1897 году цель наконец была достигнута, огромный 5-тонный двигатель развивал 20 л.с. при 173об/мин и обладал КПД в 26%. Даже перспективный двигатель Отто с принудительным зажиганием обеспечивал всего 20%!

Больше – меньше

Итак, отчего же дизельные моторы получились настолько экономичнее? Тому есть две фундаментальные причины.

Первая заключается в более высокой степени сжатия дизелей – от 13 до 25 против 12 у лучших бензиновых представителей. Эти цифры не стоит недооценивать, ведь от них зависит КПД мотора: чем они выше, тем в большей степени расширяются раскаленные отработавшие газы и, соответственно, тем полнее их тепловая энергия преобразуется в механическую. Если сравнить современные дизельные и бензиновые моторы, то первые способны усвоить 38–50% процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, а вторые – лишь 25–38%.

Возникает вопрос: что мешает поднять степень сжатия бензиновых агрегатов? Мешает детонация, то есть самопроизвольное воспламенение топливно-воздушной смеси от сильного нагрева при излишне большом сжатии. При этом мало того что сгорание происходит не в тот момент, когда нужно, так оно еще и сопровождается чрезвычайно резким нарастанием давления в цилиндре, что приводит к стукам, перегреву и высокой токсичности выхлопа.

В дизеле же поднятие степени сжатия лишь увеличивает надежность воспламенения впрыскиваемого топлива: чем горячее будет воздух в цилиндре, тем быстрее оно испарится и начнется процесс сгорания. Но кроме степени сжатия есть и второе, не менее важное обстоятельство – низкое сопротивление впускной системы дизеля. Ведь в отличие от бензинового мотора ему не требуется «перекрывать кислород» дроссельной заслонкой, управление мощностью осуществляется простым дозированием впрыскиваемого горючего: нужна большая отдача – подаем больше топлива. А уж насколько избыточно количество воздуха в цилиндре, дело десятое, главное, чтобы его хватало для окисления.

С бензиновым мотором такой трюк не пройдет. Если воздуха окажется слишком много (то есть концентрация паров бензина в нем будет очень низкой), то от искры смесь просто не вспыхнет. Вот и приходится ставить на впуске заслонку, регулирующую расход воздуха и, опосредованно, количество подаваемого топлива. Поэтому при небольших нагрузках (например, в пробках), бензиновые автомобили тратят силы на всасывание воздуха сквозь чуть приоткрытую дроссельную заслонку, создавая огромное разряжение во впускном коллекторе. «Дыхание» же дизеля всегда свободно!

Мощность? Момент!

Часто можно слышать, как в оправдание небольшой мощности дизеля приводят впечатляющие цифры его крутящего момента. Цифры эти, конечно, свидетельствуют о совершенстве мотора, но отнюдь не означают, что крутящий момент на колесах бензинового автомобиля окажется меньше! Ведь дизельные двигатели низкооборотные, из-за чего приходится применять более растянутые передаточные отношения в узлах трансмиссии, что и ведет к снижению конечного крутящего момента. Сравним, например, Mercedes E280 и E280CDI. Мотор первого выдает 300Нм, второго – 440Нм, при этом автоматические коробки у них одинаковые, а редукторы разные, с передаточными отношениями 3,27 и 2,47 соответственно. В итоге на первой передаче на колеса бензиновой модели передается 4300 Нм, а дизельной – 4760. То есть вместо изначальной разницы в 1,5 раза остается превосходство всего в 1,1 раза.

Влияние этого фактора на общую экономичность оценить легко, достаточно сравнить расход бензиновых и дизельных моторов в различных режимах движения. Окажется, что наибольшее превосходство дизеля (почти двукратное) проявляется в городском цикле, когда на его стороне и высокая степень сжатия, и низкие потери во впускной системе. В загородном же режиме, на скорости, когда нагрузка на мотор больше, дроссельная заслонка открыта сильнее и бензиновому двигателю становится легче «дышать», у дизеля остается только один козырь – степень сжатия. В результате тает и его преимущество в расходе топлива.

Впрочем, в начале XX века все эти тонкости не особо волновали автопроизводителей. Нефть стоила дешево, и от двигателя требовалась простота конструкции и изготовления, а не экономичность. И дизели с их сложными механизмами подачи топлива пришлись не ко двору. Правда, благодаря большому ресурсу и неприхотливости к качеству горючего эти моторы все же нашли применение в сельской технике и грузовом транспорте. Пригодились они и военным – баки с соляркой не так пожароопасны, как плещущийся за спиной бензин. Первый же легковой автомобиль на тяжелом топливе – Mercedes-Benz 260D – появился лишь в 1936 году, а к 1970-му общее число выпущенных дизельных легковушек едва превысило 100 тыс.

В поисках выхода

Так бы и пылился дизель на задворках отрасли, если бы не подскочившие в 70-х годах цены на нефть. И тогда на пути массовой дизелизации осталась только одна преграда – низкая мощность таких моторов. А от этого, как известно, существуют два средства: расширение диапазона допустимых оборотов коленвала и увеличение крутящего момента.

Но первый вариант оказывается неэффективным, высокие обороты лишь углубляют и без того насущную для дизеля проблему нехватки времени на смесеобразование. Ведь чтобы топливо активно испарялось, оно должно впрыскиваться при температуре воздуха в цилиндре не менее 500 °C, то есть почти в конце такта сжатия. При 5000 об/мин это означает, что на испарение распыленных частиц топлива и дальнейшую химическую подготовку к воспламенению отводится не более одной тысячной секунды!

Не терпит суеты и процесс сгорания. За резким первоначальным всплеском следует растянутый период догорания, продолжающийся уже на такте расширения. А торопить мотор в таких условиях – это в буквальном смысле слова выбрасывать горючее в трубу.

Поэтому сделать дизель мощнее можно лишь за счет увеличения крутящего момента. А для этого нужно развить как можно большее давление в цилиндрах, то есть сжечь больше топлива. Но опять незадача, приготовленная наспех горючая смесь дизеля отличается значительной неравномерностью распределения топлива по объему. Поэтому во время сгорания в смеси может возникать локальная нехватка воздуха, из-за чего часть топлива не сгорает, а разлагается под воздействием высокой температуры.

Вам приходилось видеть, как дизельные автомобили дымят под нагрузкой? Та сажа, что они выбрасывают, и есть продукт крекинга, то есть разложения несгоревшего топлива. Но это лишь визуальный эффект, а есть еще и сугубо практический в виде снижения мощности, увеличения расхода топлива и вредных выбросов.

Как с этим бороться? Можно так плотно заполнять цилиндры воздухом, чтобы его гарантированно хватало для сгорания даже в зонах максимальной концентрации топлива. Однако процесс распыления горючего оказался столь несовершенен, что возросшие требования к объему воздуха не смог удовлетворить и наддув с интеркулером, в результате чего турбодизели проигрывали в крутящем моменте даже атмосферным бензиновым моторам!

Так что задача увеличения мощности дизеля естественно свелась к процессу оптимизации смесеобразования, в котором решающее значение имеет давление впрыска. Разумеется, поначалу топливные насосы не могли им похвастать, приходилось прибегать к различным ухищрениям, улучшающим распыление горючего. Например, воспользоваться завихрением сжимаемого воздуха, как было сделано в вихрекамерных дизелях. Или поделить камеру сгорания на две части и использовать для смесеобразования энергию газа, перетекающего из одной половины камеры в другую вследствие предварительного сгорания части топлива.

Все эти решения позволяли немного снизить требования к давлению впрыска, но отличались увеличенными тепловыми и гидравлическими потерями вследствие сложной и большой поверхности камеры сгорания. Это, конечно, вело и к ухудшению топливной экономичности моторов. И лишь в начале 90-х годов появились системы, позволившие поднять давление до 1500 бар, что положило конец массовому производству вихрекамерных и предкамерных дизелей, заменив их более экономичными моторами с непосредственным впрыском.

С этого момента и началась увлекательная погоня дизеля за бензиновым конкурентом. Системы питания Сommon Rail, рекордно высокие давления впрыска, сверхбыстрые пьезоэлектрические форсунки, распыляющие топливо до пяти раз за такт. Благодаря всем этим изобретениям ныне дизельные двигатели уже конкурируют с турбированными бензиновыми моторами. Впечатляющий прогресс! 

Автор

Олег Карелов, эксперт по подбору автомобилей AutoTechnic.su

Издание

Автопанорама №9 2015

Принцип работы дизельного двигателя — фото и видео процесса

Дизельным двигателям удалось пройти длительный и успешный путь развития от неэффективных и загрязняющих экологию агрегатов начала двадцатого века, до супер экономных и абсолютно беззвучных, которые сегодня устанавливаются на добрую половину всех выпускаемых автомобилей. Но, несмотря на такие удачные модификации, общий принцип их действия, отличающий дизельные моторы от бензиновых, остался все тем же. Постараемся рассмотреть данную тему подробнее.

В чем основные отличия дизельных двигателей от бензиновых?

Уже видно из самого названия, что дизельные двигатели работают не на бензине, а на дизельном топливе, которое также называют соляркой, ДТ или просто дизелем. Вникать во все подробности химических процессов перегонки нефти мы не будем, скажем только, что и бензин и дизель производят из нефти. Во время перегонки нефть делится на различные фракции:

• газообразные – пропан, бутан, метан;
• нарты (короткие цепочки углеводов) – используются для производства растворителей;
• бензин – взрывоопасная и быстро испаряющая прозрачная жидкость;
• керосин и дизель – жидкости с желтоватым оттенком и более вязкой структурой, чем у бензина.

То есть солярка производится из более тяжелых фракций нефти, ее важнейшим показателем является воспламеняемость, определяемая цетановым числом. Также ДТ характеризуется большим содержанием серы, которое, однако, стараются всеми силами уменьшать, чтобы топливо соответствовало экологическим стандартам.

Как и бензин, дизель делится на разные виды в зависимости от температурных режимов:

• летний;
• зимний;
• арктический.

Стоит также заметить, что дизельное топливо производят не только из нефти, но и из различных растительных масел – пальмового, соевого, рапсового и др., смешанных с техническим спиртом – метанолом.

Однако, заливаемое топливо – это не главное отличие. Если мы посмотрим на бензиновый и дизельный двигатели “в разрезе”, то разницы никакой визуально не заметим – те же поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик и так дальше. Но разница есть и она очень существенная.

Принцип работы дизельного двигателя

В отличие от бензиновых, в дизеле совсем по другому принципу происходит зажигание воздушно-топливной смеси. Если в бензиновых – как в карбюраторных, так и инжекторных – движках сначала происходит приготовление смеси, а затем ее воспламенение с помощью искры от свечи зажигания, то в дизеле в камеру сгорания поршня нагнетается воздух, затем воздух сжимается, разогреваясь до температур 700 градусов, и вот в этот момент в камеру попадает топливо, которое тут же взрывается и толкает поршень вниз.

Дизельные двигатели – четырехтактные. Рассмотрим каждый такт:

1. Такт первый – поршень движется вниз, открывается впускной клапан, тем самым в камеру сгорания попадает воздух;
2. Такт второй – поршень начинает подниматься, воздух начинает под давлением сжиматься и разогреваться, именно в этот момент через форсунку впрыскивается солярка, происходит ее возгорание;
3. Такт третий – рабочий, происходит взрыв, поршень начинает двигаться вниз;
4. Такт четвертый – открывается выпускной клапан и все отработанные газы выходят в выпускной коллектор или в патрубки турбины.

Конечно, все это происходит очень быстро – несколько тысяч оборотов в минуту, требуется очень слаженная работа и подгонка всех узлов – поршней, цилиндров, распределительного вала, шатунов коленвала, а самое главное датчиков – которые в секунду должны передавать на CPU сотни импульсов для мгновенной обработки и вычисления необходимых объемов воздуха и солярки.

Дизельные двигатели выдают больший коэффициент полезного действия, именно поэтому их используют на грузовых авто, комбайнах, тракторах, военной технике и так далее. ДТ более дешевое, но нужно отметить, что сам двигатель обходится дороже в эксплуатации, потому что уровень компрессии здесь почти в два раза выше, чем в бензиновом, соответственно нужны поршни особой конструкции, а все используемые узлы, детали и материалы усиленные, то есть стоят дороже.

Также очень строгие требования предъявляются к системам подачи топлива и отвода отработанных газов. Ни один дизель не сможет работать без качественного и надежного ТНВД – топливного насоса высокого давления. Он обеспечивает корректную подачу топлива на каждую форсунку. Кроме того на дизелях используются турбины – с их помощью отработанные газы используются повторно, тем самым повышая мощность двигателя.

Есть у дизеля и некоторый ряд проблем:

• повышенный шум;
• больше отходов – топливо более маслянистое, поэтому нужно регулярно проводить замену фильтров, следить за выхлопом;
• проблемы со стартом, особенно холодным, используется более мощный стартер, топливо быстро густеет при понижении температуры;
• дорого обходится ремонт, особенно топливной аппаратуры.

Одним словом – каждому свое, дизельные двигатели характеризуются большей мощностью, ассоциируются с мощными внедорожниками и грузовиками. Для простого же горожанина, который ездит на работу – с работы и по выходным выезжает за город, хватит и маломощного бензинового движка.

Видео, на котором показан весь принцип работы дизельного двигателя внутреннего сгорания

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Двигатели внутреннего сгорания — обзор

2.1 Введение

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и реактивные двигатели являются важными силовыми установками для гражданского и военного применения. Эти двигатели — это машины, которые преобразуют тепло, выделяемое при сгорании, в механическую или кинетическую энергию. В настоящее время ДВС и реактивные двигатели по-прежнему работают на ископаемом топливе и в основном полагаются на него. Растущая озабоченность по поводу экологической и энергетической безопасности привлекает внимание к альтернативным видам топлива (AFs). Существует два типа ДВС, а именно двигатели с искровым зажиганием (SI) и двигатели с воспламенением от сжатия (CI), обычно соответствующие бензиновым двигателям и дизельным двигателям.Двигатели SI широко используются в качестве источников энергии для легковых автомобилей и мотоциклов, в то время как двигатели CI в основном используются для грузовиков, кораблей и внедорожников из-за их более высокой энергоэффективности и удельной мощности по сравнению с бензиновыми двигателями [1].

Преобладающие АФ, задействованные в ДВС, охватывают широкий спектр нетрадиционных видов топлива, включая биотопливо, полученное из биомассы, сжиженного нефтяного газа (СНГ), преобразования угля в жидкие углеводороды (CtL) и водорода (H ₂ ). Биотопливо считается более чистым, чем обычное топливо для ДВС, с точки зрения выбросов вредных газов и твердых частиц (ТЧ) [2,3].Хотя все еще существуют некоторые технологические барьеры при использовании H ₂ в ДВС, H ₂ по-прежнему является одним из перспективных видов топлива для будущих двигателей, о котором будет кратко рассказано в разделе 2.2. LPG и CtL обычно получают из ископаемого топлива [4], и они обычно классифицируются как альтернативные виды топлива, но не как биотопливо. В этой главе основное внимание уделяется технологии и производству биотоплива. Сжиженный нефтяной газ и CtL также кратко рассматриваются в разделе 2.2.

Биотопливо, которое в настоящее время применяется в транспортных средствах во всем мире, — это биодизель и биоспирт [5].Биодизель — это кислородсодержащее топливо на основе сложных эфиров, состоящее из длинноцепочечных жирных кислот, полученных из растительных масел (как пищевых, так и несъедобных) или животных жиров, и оно не взрывоопасно, биоразлагаемо, негорючо, возобновляемо и нетоксично. Его можно использовать в дизельном двигателе в качестве альтернативы дизельному топливу без существенной модификации двигателя с такими же или лучшими характеристиками по сравнению с обычным дизельным топливом [6–8]. С другой стороны, биоспирты производятся из ряда сельскохозяйственных культур, таких как картофель, сахарный тростник, зерно, кукуруза, сорго и т. Д.Этанол и бутанол — наиболее часто используемые альтернативные виды топлива в ДВС [9]. Таким образом, биодизель используется для замены дизельного топлива в двигателях CI, тогда как биоспирты используются для смешивания с бензином в двигателях SI. Сообщается, что сжигание биодизеля может привести к заметному снижению выбросов ТЧ из-за присутствия атомов кислорода и более полному сгоранию [10,11].

Пластинки графена выглядят более искаженными и имеют более длинные разделительные расстояния. Кроме того, выбросы NO _x несколько увеличиваются, в то время как выбросы углеводородов (HC) и оксида углерода (CO) уменьшаются по сравнению со сжиганием нефтяного дизельного топлива.Это можно объяснить более высокой температурой камеры сгорания при сжигании биодизеля. Биобутанол и обычные смеси дизельного топлива, по-видимому, способны эффективно снизить выбросы ТЧ, а выбросы NO _x немного ниже, чем при сжигании чистого дизельного топлива. Более высокий уровень смешивания может привести к большему снижению. Аналогичная тенденция наблюдается и при использовании топлива, смешанного с биоэтанолом. Тенденция выбросов углеводородов диаметрально противоположна выбросам NO _x . Однако влияние биоспиртов на выбросы CO все еще остается спорным и требует дальнейшего объяснения [12–14].

Реактивные двигатели можно разделить на четыре типа: турбореактивные, двухконтурные, турбовинтовые и турбовинтовые, работающие на реактивном топливе со строгими стандартами [15]. Альтернативные виды топлива для реактивных двигателей получают из ископаемых источников, таких как уголь и природный газ, экологически чистого сырья растений или животных или других потенциальных углеводородных материалов. Как правило, альтернативные реактивные топлива получают с использованием следующих методов: газификация биомассы, синтез с использованием процесса Фишера-Тропша (F-T) и гидрообработка растительных масел и жиров (гидрообработанные сложные эфиры и жирные кислоты) [16].Синтез F-T, который был предложен и разработан Францем Фишером и Гансом Тропшем в 1925 году [17], включает серию химических реакций и позволяет преобразовывать синтез-газ (CO и H ₂ ) в жидкие углеводороды. Sasol и Shell поставляют коммерчески доступные виды топлива F-T по всему миру. Sasol производит топливо F-T с помощью процесса преобразования угля в жидкость (CtL), а Shell — с помощью процесса преобразования газа в жидкость (GtL).

Большинство альтернативных видов топлива содержат большую долю изопарафинов и нормальных парафинов, не содержат ароматических углеводородов и серы.Более высокое содержание парафинов в альтернативных топливах приводит к более высокому содержанию C и H и, следовательно, к более высокому уровню выбросов CO ₂ и H ₂ O. Для большинства альтернативных видов топлива можно найти сокращение выбросов CO примерно на 20%. Нет существенной разницы в выбросах NO _x , поскольку образование NO _x обычно является тепловым. Выбросы SOx напрямую связаны с содержанием серы в топливе. Ароматические углеводороды являются важными предшественниками сажи. Предыдущие экспериментальные работы показали, что сжигание альтернативных видов топлива может снизить образование сажи на 60–95%, особенно при более низкой мощности [18].

Эта глава демонстрирует классификацию альтернативных видов топлива и знакомит с их характеристиками выбросов по сравнению с обычными видами топлива. Во-первых, альтернативные виды топлива для ДВС и реактивных двигателей будут обсуждаться в разделах 2 и 3, где будут рассмотрены пути производства топлива и сырье. Далее, выбросы газообразных веществ и твердых частиц (ТЧ) от ДВС, работающих на альтернативных видах топлива, будут объяснены в разделах 4 и 5. Наконец, характеристики выбросов газообразных и ТЧ реактивных двигателей будут рассмотрены в разделах 6 и 7.

Какое будущее у двигателя внутреннего сгорания?

С более строгими стандартами выбросов и появлением электрических силовых агрегатов может показаться, что дни двигателей внутреннего сгорания сочтены. Но объяснение инженерной мысли Ведущий Джейсон Фенске считает, что внутреннее сгорание будет продолжаться благодаря новым технологиям.

Fenske довольно оптимистично оценивает долговечность двигателя внутреннего сгорания, как из-за присущего бензину преимущества по плотности энергии над батареями, так и из-за технологий повышения эффективности.В этом видео он более подробно рассматривает некоторые из этих технологий.

Один из вариантов — воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI). Двигатель HCCI сжигает бензин, но использует воспламенение от сжатия, как и дизельный двигатель, а не свечу зажигания. Теоретически это обеспечивает эффективность дизеля без образования сажи и высоких уровней выбросов оксидов азота (NOx). Однако для этого требуется гораздо более точный контроль температуры на впуске, а также момента зажигания.

Феррари 488 GT Modificata

Следующая опция — воспламенение от сжатия с предварительным смешиванием заряда (PCCI).Фенске описал это как «золотую середину» между воспламенением от сжатия дизельного двигателя и HCCI, потому что он впрыскивает немного топлива раньше, чтобы позволить ему смешаться с воздухом в камере сгорания, а затем впрыскивает больше топлива позже. Это обеспечивает больший контроль времени зажигания, чем HCCI, но также может создавать очаги несгоревших побочных продуктов углеводородов, что плохо сказывается на выбросах. По словам Фенске, двигатели PCCI также имеют довольно узкий рабочий диапазон с высоким потенциалом детонации при полностью открытой дроссельной заслонке.

Наконец, у нас есть воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI).При этом используются два вида топлива: топливо с низкой реактивностью (например, бензин), которое впрыскивается через порт, и топливо с высокой реактивностью (например, дизельное топливо), которое впрыскивается напрямую. «Реакционная способность» относится к тенденции топлива воспламеняться при сжатии. По словам Фенске, этот метод приводит к значительному повышению эффективности, но по-прежнему с довольно высокими выбросами. Сложность использования двух видов топлива также может сделать его коммерчески не пусковым.

Эти альтернативные конструкции двигателей внутреннего сгорания могут быть еще не готовы к использованию, но автопроизводители стремятся выжать каждую каплю эффективности из сегодняшних бензиновых двигателей, используя более совершенные технологии, такие как прямой впрыск.Фенске также осветил еще одну возможную будущую технологию внутреннего сгорания — входное зажигание — в другом видео, которое также стоит посмотреть.

Дизельный двигатель внутреннего сгорания Измерение выбросов для смесей биодизеля на основе метанола и этанола

В последнее время появился интерес к использованию возобновляемого и альтернативного топлива, которое регулируется Европейским союзом, который в настоящее время устанавливает нижний предел в 7% по объему смеси биодизельного топлива в дизельном топливе. Физические характеристики биодизеля, а также процентное содержание смеси биодизеля в дизельном топливе, влияют на поток в форсунке форсунки, характеристики распыления, получаемую воздушно-топливную смесь и, следовательно, на качество сгорания и выбросы, а также на общую производительность двигателя.В настоящем исследовании два различных типа чистого биодизельного топлива, а именно биодизель на основе метанола и биодизель на основе этанола, были произведены в лаборатории Университета Фредерика путем химической обработки сырья. Два биодизельных топлива использовались для смешивания чистого дизельного топлива в различных процентах. Смеси использовались для измерений выбросов дыма дизельным двигателем внутреннего сгорания при увеличении частоты вращения двигателя и для повышения температуры двигателя. В результате экспериментальных исследований было обнаружено, что смеси биодизельного топлива на основе этанола приводят к более высоким выбросам дыма, чем чистое дизельное топливо, тогда как выбросы дыма смесей биодизельного топлива на основе метанола ниже по сравнению с чистым дизельным топливом.

1. Введение

В последнее время Европейский Союз (ЕС) проявляет интерес к использованию возобновляемых и альтернативных видов топлива, что регулируется Директивой 2009/30 / EC. Для использования смесей биодизельного топлива в настоящее время установлен нижний предел в 7% по объему смеси биодизельного топлива в дизельном топливе. Характеристики биодизельного топлива, которое может использоваться для смешивания дизельного топлива, определены европейским стандартом EN 14214 [1]. Физические свойства биодизеля влияют на смеси дизельного топлива, а диапазон плотности, вязкости и температуры вспышки биодизеля указан в EN 14214.Однако другие физические свойства дизельных смесей, включая коэффициент поверхностного натяжения, давление паров топлива, точку кипения и скрытую теплоту испарения, также влияют на характеристики распыления впрыскиваемого топлива, результирующее смешивание воздуха и топлива, сгорание и выбросы дизельные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), а также общие характеристики двигателя.

Биодизель в основном производится из масличных культур и другого сырья [2]. Биодизельное топливо может быть произведено из семян рапса путем холодного прессования / экстракции и переэтерификации, известное как метиловый эфир жирной кислоты (FAME) [3], и известно как биотопливо первого поколения.Для биодизельного топлива второго поколения, известного как гидроочищенное биодизельное топливо, используются технологии гидроочистки растительных масел и материалов животного жира [3].

Тип биодизельного топлива и физические свойства топлива, а также результирующие физические свойства различных смесей биодизеля в дизельном топливе считаются очень важными, но были изучены в ограниченном количестве предыдущих экспериментальных и вычислительных исследований. Физические свойства биодизеля, включая плотность, динамическую вязкость и коэффициент поверхностного натяжения, были исследованы, среди прочего, в [4].В атмосферных условиях плотность биодизеля по сравнению с чистым дизельным топливом примерно на 5-10% выше, а вязкость биодизеля при 40 ° C почти вдвое выше, чем вязкость чистого дизельного топлива. Ограниченные данные были опубликованы для коэффициента поверхностного натяжения, который колеблется от 0,025 до 0,03 Н / м для биодизеля, в то время как для дизельного топлива колеблется приблизительно от 0,02 до 0,025 Н / м. Однако различное сырье, а также различные процессы производства биодизеля приводят к различным физическим свойствам производимого биодизеля.Настоящая работа направлена ​​на изучение влияния различных сырьевых материалов, а именно, метанола и этанола, используемых для производства биодизельного топлива, чтобы различить их влияние на выхлопные газы и характеристики двигателя.

Опубликованные экспериментальные и вычислительные исследования касались внутреннего потока дизельного инжектора, явлений кавитации и возникающих в результате брызг для биодизельного топлива. Полученные аэрозоли из дизельного топлива и смесей биодизеля были экспериментально исследованы, в частности, в [5, 6].Было обнаружено, что угол конуса распыления уменьшается, а проникновение распыления увеличивается с увеличением процентного содержания биодизеля. Вычислительные исследования распыления были выполнены, среди прочего, в [7], и было обнаружено, что угол конуса распыления уменьшается, а проникновение распыления увеличивается, когда процент смешивания биодизельного топлива увеличивается.

В опубликованных экспериментах изучалось влияние различных типов смесей биодизеля на сгорание, выбросы выхлопных газов и характеристики дизельного ДВС (см. [8–11]).Ананд и др. [8] использовали недисперсный инфракрасный анализатор (NDIR) (AVL DiGas 444), газоанализатор и дымомер (AVL437) и измерили выбросы смесей отработанного метилового эфира кулинарного масла из B10 (10% биодизеля в дизельном топливе по объему) в В80 в одноцилиндровом дизельном двигателе. Установлено, что при использовании смесей биотоплива удельный расход топлива увеличился, выбросы CO, CO ₂ и HC уменьшились, дымность уменьшилась, а выброс NO немного увеличился [8]. Guido et al.[9] использовали дымомер (AVL415S) и изучили влияние смесей биодизеля B20, B50 и B100 на выбросы 2-литрового четырехцилиндрового дизельного двигателя General Motors. Также было обнаружено, что количество выделяемого дыма уменьшается с увеличением процентного содержания биодизельных смесей [9]. Наби и Хустад [10] применили гравиметрический метод и исследовали 20% -ную по объему смесь биодизеля ятрофа в дизельном шестицилиндровом двигателе с прямым впрыском с турбонаддувом и обнаружили, что дымность уменьшалась при использовании смешанного топлива.Zhang et al. [11] использовали портативный анализатор выхлопных газов (FGA-4100) вместе с измерителем дымности (AVL 439) и исследовали характеристики горения и выбросов биодизельных смесей метилового эфира сои в одноцилиндровом двигателе с прямым впрыском при различных нагрузках и постоянных условиях. скорость. Было обнаружено, что непрозрачность дыма уменьшается с увеличением процентного содержания биодизельных смесей [11]. В недавнем исследовании [12] было изучено влияние увеличения процентного содержания биодизеля на дым, выделяемый двигателем, использующим газоанализатор, описанный в настоящем исследовании.Было обнаружено, что количество выделяемого дыма уменьшается с увеличением количества биодизельных смесей, что согласуется с другими опубликованными исследованиями.

Однако для лучшего понимания качества биодизеля и различных эффектов биодизеля на выбросы и производительность ДВС необходимо провести дальнейшие экспериментальные исследования, сопровождаемые вычислительными исследованиями. В частности, необходимо оценить влияние различных видов биодизельного топлива.

В настоящем исследовании экспериментально исследуются автомобильные дизельные двигатели внутреннего сгорания, работающие на смесях двух различных типов биодизельного топлива, а именно, на основе метанола и на основе этанола, обозначенных MB и EB, соответственно, в дизельном топливе.Выявлено влияние различных типов смесей биодизеля на выбросы ДВС. На основании результатов экспериментов и обсуждения сделаны выводы и предложения относительно адаптации биодизеля в ДВС. Во-первых, представлена ​​экспериментальная установка, используемая для измерения выбросов, включая подробности производства двух различных типов биодизельного топлива, которые использовались для смешивания чистого дизельного топлива в увеличивающихся процентных долях. Затем обсуждаются экспериментальные результаты и выводы настоящего исследования.

2. Экспериментальная установка

Экспериментальная установка, используемая для измерений, включает дизельный двигатель внутреннего сгорания, на котором проверялись тестовые топлива и измерялись выбросы выхлопных газов, анализатор выхлопных газов, который использовался для измерений, лабораторное производство два типа биодизеля и приготовление смесей с различным процентным содержанием.

2.1. Дизельный двигатель внутреннего сгорания

Дизельный ДВС, используемый для измерения выбросов чистого дизельного топлива (Евродизель) и различных смесей биодизеля в Евродизеле, показан на Рисунке 1.Дизельный ДВС производства Mitsubishi установлен на специальной противоударной раме. Это четырехцилиндровый двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр (2 впускных и 2 выпускных клапана) с системой непосредственного впрыска топлива, оснащенный турбонагнетателем. Технические характеристики двигателя приведены в таблице 1.

Описание Детали Код двигателя 4D68 Тип двигателя Рядный 4 цилиндра, дизельный двигатель с турбонаддувом Рабочий объем (см 3 ) 1998 Диаметр цилиндра (мм) 82.7 Ход (мм) 93 Степень сжатия 22,4

2.2. Газоанализатор и процедура эксперимента

Газоанализатор, который использовался для измерений выбросов выхлопных газов дизельного ДВС, показан на рисунке 2. Испытательные топлива различных смесей двух различных типов биодизельного топлива в дизельном топливе использовались для заправки дизельного топлива. ЛЕД.Модель газоанализатора — CARTEC CET 2000 [13], и она имеет различные датчики и датчики для измерения выбросов выхлопных газов и контроля скорости двигателя в оборотах в минуту (об / мин).

Газоанализатор может измерять выбросы бензинового ДВС и выбросы дизельного ДВС [13]. Абсорбционный метод с использованием измерителя мутности (дымомера) используется для выбросов дизельных двигателей ([13, ​​14]). Для дизельного ДВС измеренное количество выделяемого дыма выражается коэффициентом затемнения света (CLO), который аналогичен массовой концентрации несгоревших частиц углерода, содержащихся в выхлопных газах.Соответствующие значения дымности в виде массовой концентрации CLO указаны производителем в таблицах. Измерение CLO как функции частоты вращения и температуры двигателя используется при представлении результатов экспериментов.

2.3. Производство биодизельного топлива на основе метанола и приготовление смесей с чистым дизельным топливом

Биодизельное топливо на основе метанола производилось в Лаборатории обработки материалов Университета Фредерика и использовалось для приготовления смесей биодизеля в обычном дизельном топливе.Производство биодизеля и приготовление смесей с обычным дизельным топливом описаны ниже.

Сырье: кукурузное масло, метанол и гидроксид натрия (NaOH) ([15, 16]). На каждый 1 литр кукурузного масла использовали 250 мл метанола и 3,5 г NaOH. Процесс производства включает нагревание кукурузного масла примерно до 50–60 ° C и добавление метанола с растворенным NaOH при постоянном перемешивании в течение примерно 20 минут. Смесь оставляли на ночь для разделения жидкой фазы.Биодизель — это более легкая жидкая фаза, тогда как более тяжелая жидкость — это биоотходы, содержащие глицерин и другие побочные продукты (в основном, NaOH и влагу). Биологические отходы были слиты путем слива, а биодизельное топливо было оставлено в контейнере, как показано на рисунке 3.

Смеси биодизельного топлива на основе метанола и обычного дизельного топлива были приготовлены в лаборатории ICE путем смешивания произведенного биодизельного топлива на основе метанола с различными видами дизельного топлива. процентное отношение к обычному дизельному топливу, полученному на местном рынке [17], продается как «Евродизель.В качестве топлива для испытаний использовался чистый евродизель, обозначенный как «дизельное топливо», и 25, 50 и 75% объема биодизельного топлива на основе метанола в общем объеме смешанного дизельного топлива, обозначенного «MB25, MB50» и «MB75», соответственно.

2.4. Производство биодизельного топлива на основе этанола и приготовление смесей с чистым дизельным топливом

Биодизельное топливо на основе этанола также производилось в Лаборатории обработки материалов Университета Фредерика и использовалось для приготовления смесей биодизельного топлива на основе этанола в обычном дизельном топливе.Для производства биодизельного топлива на основе этанола вместо метанола использовался этанол. На каждый литр кукурузного масла было использовано 350 мл этанола и такое же количество NaOH. Обработка биодизельного топлива на основе этанола привела к увеличению количества производимых биоотходов, как показано на Рисунке 4.

Биодизельные биотходы на основе этанола, изображенные на Рисунке 4, были толще и отличались по цвету от биологических отходов биодизельного топлива на основе метанола на рисунке 3. Таким образом, процесс производства биодизельного топлива на основе этанола требовал промывки биодизеля водой и инфильтрации, чтобы улучшить производство и качество производимого биодизеля.

Смеси биодизельного топлива на основе этанола и обычного дизельного топлива были приготовлены в лаборатории ICE путем смешивания произведенного биодизельного топлива на основе этанола в различных процентах с Евродизелем. В качестве топлива для испытаний использовался чистый евродизель, обозначаемый словом «дизельное топливо», и 10 и 25% объема биодизельного топлива на основе этанола в общем объеме смешанного дизельного топлива, обозначаемого «EB10» и «EB25» соответственно.

3. Результаты экспериментов и обсуждение

Измерения выбросов выхлопных газов проводились для увеличения оборотов двигателя от холостого хода до полного открытия дроссельной заслонки.Измерения начинались с двигателя при атмосферной температуре и регистрировались при повышении температуры двигателя до полного прогрева. Для измерения выбросов выхлопных газов, которые были произведены из испытанных топлив, оборотов двигателя, температуры смазочного масла (соответствующей эволюции прогрева двигателя) и выделяемого дыма, выраженного с помощью CLO в (м ^-1 ) были зарегистрированы для температуры смазочного масла примерно 40, 60, 80, 90 и 95 ° C при частоте вращения двигателя 1000, 2000, 3000 и 3500 оборотов в минуту (об / мин).

Сначала описываются экспериментальные результаты выбросов чистых дизельных смесей, затем представлены выбросы смесей биодизельного топлива на основе метанола, а затем экспериментальные результаты выбросов смесей биодизельного топлива на основе этанола. Наконец, выбросы смесей биодизельного топлива на основе метанола и этанола сравниваются с выбросами чистого биодизельного топлива и обсуждаются.

3.1. Результаты выбросов чистого биодизеля

Измерения выбросов дизельного ДВС для чистого дизельного топлива при температуре двигателя приблизительно 40, 60, 80, 90 и 95 ° C при увеличении частоты вращения двигателя представлены на рисунке 5.Можно видеть, что выделяемый дым немного уменьшается с минимальным значением при 2000 об / мин и значительно увеличивается, когда частота вращения двигателя превышает 3000 об / мин для всех температур двигателя.

Как показано на Рисунке 5, максимальное количество выделяемого дыма возникает при работе холодного двигателя на максимальной скорости двигателя, что показывает, что нет достаточного времени для подготовки воздушно-топливной смеси и завершения сгорания. .

3.2. Результаты выбросов смесей биодизельного топлива на основе метанола

Измерения для смеси биодизельного топлива на основе метанола MB25 показаны на Рисунке 6.При всех температурах двигателя количество выделяемого дыма слегка увеличивается в линейном направлении с увеличением частоты вращения двигателя до 3000 об / мин. После этого также можно видеть, что на максимальной скорости скорость увеличения количества дыма увеличивается и что максимальное количество дыма выделяется при работе холодного двигателя. Наблюдаемые тенденции аналогичны тенденциям для чистого дизельного топлива, поэтому работа двигателя в соответствии с выбросами не ухудшается.

Измерения дыма со смесями биодизельного топлива на основе метанола для тестовых топлив MB25, MB50 и MB75 сравниваются с дымом, выделяемым чистым дизельным топливом, на Рисунке 7.На рисунке 7 показано влияние частоты вращения двигателя на работу холодного двигателя для различных видов топлива для испытаний. Можно заметить, что дымность немного уменьшается с 1000 до 2000 об / мин для всех испытуемых видов топлива, кроме MB75, а затем выделяемый дым немного увеличивается до 3000 об / мин. При оборотах двигателя более 3000 об / мин количество дыма значительно увеличивается. Различия между количеством выделяемого дыма для дизельного топлива, MB25 и MB50 невелики, в то время как меньшее количество выделяемого дыма имеет место для MB75, что показывает, что увеличение процента смешивания биодизельного топлива на основе метанола снижает количество дыма для всех обороты двигателя.Следовательно, при работе холодного двигателя использование повышенного процента биодизеля считается полезным для работы двигателя.

Измерения дыма со смесями биодизельного топлива на основе метанола для тестовых топлив дизельного топлива, MB25, MB50 и MB75 для работы горячего двигателя для увеличения скорости вращения двигателя сравниваются на Рисунке 8. Рисунок 8 показывает, что дым немного увеличивается от 1000 до 3000 об / мин для всех тестируемых видов топлива. Для оборотов двигателя выше 3000 об / мин скорость увеличения количества дыма выше, чем скорость для скоростей ниже 3000 об / мин.Различия между количеством выделяемого дыма для всех тестовых топлив незначительны для диапазона скоростей от 1000 до 3000 об / мин, а для более высоких оборотов двигателя выделяемый дым уменьшается примерно на 20%, когда процент смешивания увеличивается с 0 до 75%. .

Таким образом, тенденция, наблюдаемая на Рисунке 8, аналогична в отношении уровней выделяемого количества дыма при высоких оборотах двигателя, и увеличение процента смешивания биодизельного топлива на основе метанола может улучшить характеристики двигателя.Очевидно, что при работе горячего двигателя использование повышенного процентного содержания биодизеля в смеси улучшает смешивание воздуха и топлива и качество сгорания, особенно при высоких оборотах двигателя.

В целом, из рисунков 5, 6, 7 и 8 можно заметить, что тенденции выбросов дыма довольно похожи для чистого дизельного топлива, MB25, MB50 и MB75. Однако наибольшее количество дыма выделяется, когда двигатель холодный и работает на максимальной скорости с чистым дизельным топливом, а наименьшее количество дыма выделяется, когда двигатель горячий и работает на низких оборотах двигателя, когда топливная смесь имеет максимальную процент смешивания биодизельного топлива на основе метанола.

3.3. Результаты выбросов смесей биодизельного топлива на основе этанола

Измерения для смеси биодизельного топлива на основе этанола EB25 показаны на рисунке 9. Для всех температур двигателя количество выделяемого дыма почти одинаково для скоростей двигателя до 3000 об / мин и для более высоких температур двигателя. чем 60 ° C. При 3000 об / мин количество дыма резко увеличивается, и максимальное количество дыма выделяется при работе холодного двигателя. Это показывает, что работа двигателя ухудшается, когда двигатель холодный и работает со смесями биодизельного топлива на основе этанола даже при низком процентном содержании.Это можно объяснить различными физическими свойствами биодизельного топлива на основе этанола, которые приводят к плохому смешиванию воздуха с топливом, испарению и неполному сгоранию. Тестовые измерения проводились с тестовыми топливами с более высоким процентным содержанием, чем 25% смесей биодизельного топлива на основе этанола, что привело к нестабильной работе двигателя, когда возникали вибрации и сильный шум.

Измерения дыма при использовании смесей биодизельного топлива на основе этанола для тестовых видов топлива EB10 и EB25 сравниваются с дымом, выделяемым чистым дизельным топливом на Рисунке 10.На рис. 10 показано влияние скорости вращения двигателя на работу холодного двигателя для трех тестовых видов топлива при увеличении процентного содержания биодизельного топлива на основе этанола. Можно заметить, что количество дыма почти постоянно в диапазоне от 1000 до 2000 об / мин для всех тестируемых видов топлива. Однако при более высоких оборотах двигателя количество дыма от EB25 резко возрастает. Различия между количеством выделяемого дыма для дизельного топлива и тестового топлива EB10 незначительны, что позволяет предположить, что биодизельное топливо на основе этанола можно использовать без снижения производительности двигателя.Однако запрещено использовать биодизельное топливо на основе этанола при увеличении процентного содержания смеси в смесях, так как работа двигателя резко ухудшается.

Измерения дыма со смесями биодизельного топлива на основе этанола для тестовых топлив дизельного топлива, EB10 и EB25 для работы горячего двигателя при увеличивающихся оборотах двигателя представлены на рисунке 11. Рисунок 11 показывает, что дым немного увеличивается в диапазоне скоростей От 1000 до 3000 об / мин для всех тестируемых видов топлива. При оборотах двигателя выше 3000 об / мин количество выделяемого дыма резко увеличивается для EB10 и EB25, в то время как для дизельного топлива дымность увеличивается примерно на 20%.Различия между количеством выделяемого дыма для всех тестовых видов топлива пренебрежимо малы для диапазона скоростей от 1000 до 3000 об / мин, а для более высоких оборотов двигателя выделяемый дым увеличивается при увеличении процента смешения.

Тенденция, наблюдаемая на Рисунке 11 в отношении увеличения дымности с увеличением скорости вращения двигателя при работе горячего двигателя, аналогична тенденции, показанной на Рисунке 10, в отношении уровней выделяемого количества дыма. Однако на высоких оборотах двигателя увеличение процентного содержания биодизельного топлива на основе этанола резко увеличивает количество выделяемого дыма, и это более очевидно во время работы горячего двигателя.Таким образом, как для холодного, так и для горячего двигателя увеличение процентного содержания биодизельного топлива на основе этанола в смеси влияет на смешивание воздуха и топлива и качество сгорания, особенно при высоких оборотах двигателя.

В целом, из рисунков 9, 10 и 11 следует, что EB25 и топливо с более высоким процентом смешивания не должны использоваться для смешивания дизельного топлива.

3.4. Сравнение выбросов смесей биодизельного топлива на основе метанола и этанола

Сравнение измерений выбросов дыма от дизельного ДВС для чистого дизельного топлива, испытательного топлива MB25 и EB25 при температуре двигателя приблизительно 40, 60, 80, 90 и 95 ° C при низких, средних и высоких оборотах двигателя.

На рисунке 12 показаны результаты низких оборотов двигателя, и видно, что количество дыма колеблется и уровни низкие для всех тестовых видов топлива. Однако наименьшее количество дыма образуется при использовании биодизельного топлива на основе метанола, а максимальное количество дыма выделяется при использовании смеси биодизельного топлива на основе этанола. Можно видеть, что использование биодизеля на основе метанола снижает количество дыма по сравнению с дизельным топливом и EB25 при низких температурах двигателя, тогда как использование смеси биодизеля на основе этанола увеличивает количество дыма по сравнению с дизельным топливом и смесью биодизельного топлива на основе метанола при горячем двигателе. .

На Рисунке 13 сравнивается количество выделяемого дыма для чистого дизельного топлива, испытательного топлива MB25 и EB25 при средних оборотах двигателя. Различия невелики, но очевидно, что EB25 приводит к большему количеству дыма при работе холодного двигателя. Однако в условиях горячего двигателя уровень выделяемого дыма практически одинаков для всех тестируемых видов топлива.

Увеличение оборотов двигателя до высоких уровней приводит к аналогичным тенденциям для выбросов дыма от дизельного топлива и MB25, как показано на рисунках 14 и 15.Первая тенденция заключается в том, что для дизельного топлива и тестового топлива MB25 выделяемый дым немного уменьшается при повышении температуры двигателя. Вторая тенденция заключается в том, что количество выделяемого дыма для EB25 уменьшается при повышении температуры двигателя, что показывает, что смешивание воздуха и топлива, испарение и качество сгорания улучшаются. Это можно объяснить улучшенными физическими свойствами смеси биотоплива на основе этанола при нагреве в цилиндре дизельного ДВС.

4.Выводы и рекомендации

Для увеличения процента смешивания смесей биодизельного топлива на основе метанола наибольшее количество дыма выделяется, когда двигатель холодный и работает на максимальной скорости с чистым дизельным топливом, а наименьшее количество дыма выделяется, когда двигатель работает. горячий и работает на низких оборотах двигателя, когда топливная смесь имеет максимальный процент смешивания биодизельного топлива на основе метанола. Рекомендуется адаптация смесей на основе метанола, поскольку они уменьшают дымность.

При более высоких оборотах двигателя выделяемый дым увеличивается при увеличении процента смешивания для смесей биодизельного топлива на основе этанола.Тем не менее, смеси биодизельного топлива на основе этанола с низким процентом смешивания могут использоваться, но требуют дальнейшего изучения. Однако смеси с более высоким процентом смешивания не следует использовать для смешивания дизельного топлива. Рекомендуется проверить предварительный нагрев смесей биодизельного топлива на основе этанола при увеличении процентного содержания смеси.

Для смесей биодизельного топлива на основе метанола и смесей биодизельного топлива на основе этанола необходимо провести дальнейшие исследования качества выбросов NO _x , а также влияния смешанного дизельного топлива на тепловой КПД двигателя и тормозную мощность.Кроме того, следует использовать другие типы дизельных двигателей, включая двигатели без наддува, для исследования влияния смесей биодизеля на характеристики двигателя и выбросы.

Физические свойства биодизельного топлива, включая биодизельное топливо на основе метанола и биодизельное топливо на основе этанола, и полученные смеси должны быть исследованы экспериментально и с помощью вычислений, чтобы связать и количественно оценить влияние их физических свойств на выбросы дизельного двигателя и общую производительность двигателя. .

Будущее двигателей внутреннего сгорания

Карлос Гон, генеральный директор Nissan и Renault, заявил, что к 2020 году на автомобили с батарейным питанием будет приходиться 10 процентов мировых продаж новых автомобилей. Г-н Гон, конечно, планирует представить как минимум четыре электромобиля в следующем году. три года. Однако независимые аналитики, такие как Тим Уркхарт из IHS Global Insight, полагают, что в 2020 году автомобили с батарейным питанием будут составлять менее одного процента от общего числа новых автомобилей.

Дело в том, что электромобили сегодня непомерно дороги — одна батарея в электромобиле может стоить 20 000 долларов — и останется таковой в течение некоторого времени. Более того, электромобили не зарекомендовали себя в реальных условиях. Если автопроизводители сделают ставку на эту технологию в своем будущем, они сделают это очень постепенно. Даже с оптимистической точки зрения Гона, двигатели внутреннего сгорания (ДВС) будут установлены в 90% автомобилей 2020 года. Коэй Сага, руководитель передовых технологий Toyota (включая электромобили), идет дальше: «На мой взгляд, я думаю, что мы никогда не откажемся от двигателя внутреннего сгорания.”

Но они не будут теми же двигателями внутреннего сгорания, которые используются сегодня в транспортных средствах. Поскольку федеральные стандарты экономии топлива ужесточатся на 35 процентов в течение следующих пяти лет, эффективность ИС должна резко повыситься — в противном случае мы все будем вынуждены использовать экономичные боксы.

Поговорив с ключевыми инженерами по силовым агрегатам и некоторыми независимыми изобретателями, мы изучили некоторые из технологий, которые могут повысить эффективность.

Распыление топлива непосредственно в камеры сгорания бензинового двигателя вместо его впускных отверстий — не новая идея — ее использовал немецкий истребитель ME109 времен Второй мировой войны.Mitsubishi Galant для японского рынка был первым автомобилем, в котором в 1996 году был совмещен прямой впрыск с инжекторами с компьютерным управлением. Прямой впрыск (DI) стоит дороже, чем впрыск через порт, потому что топливо распыляется под давлением 1500–3000 фунтов на квадратный дюйм, а не 50–100 фунтов на квадратный дюйм, и форсунки должны выдерживать давление и высокую температуру сгорания.

Но у DI есть ключевое преимущество: за счет впрыска топлива непосредственно в цилиндр во время такта сжатия охлаждающий эффект испаряющегося топлива не исчезает до того, как загорится свеча зажигания.В результате двигатель становится более устойчивым к детонации — преждевременному и почти взрывному сгоранию топлива, производящему стук и удары по поршням под действием давления и тепла — и, следовательно, может работать с более высокой степенью сжатия — около 12: 1. вместо 10,5: 1. Одно это улучшает экономию топлива на два-три процента.

Кроме того, DI предлагает возможность сгорания обедненной смеси, поскольку топливная струя может быть ориентирована таким образом, чтобы рядом со свечой зажигания всегда была горючая смесь.Это может дать на пять процентов больше эффективности.

Некоторые европейские автопроизводители уже используют эту стратегию экономии топлива. К сожалению, обедненное сжигание вызывает более высокие выбросы NOx (оксидов азота) из выхлопной трубы, что противоречит более жестким ограничениям Америки. Катализаторам, которые могут решить эту проблему, не нравится высокое содержание серы в американском бензине. Новые катализаторы обещают снизить выбросы. Между тем, к 2020 году можно ожидать, что прямой впрыск станет универсальным.

Современные двигатели достигают уровней мощности, о которых мы могли только мечтать 20 лет назад.Обратной стороной является то, что во время рутинной езды большинство двигателей бездельничают, а двигатели мощностью 300 л.с. неэффективны, когда они выкладывают только 30 лошадок, необходимых для того, чтобы протолкнуть средний седан по шоссе. Когда дроссельная заслонка двигателя приоткрыта, во впускном коллекторе создается сильный вакуум. Во время такта впуска, поскольку поршни всасывают против этого вакуума, снижается эффективность.

Классическое решение этой проблемы — сделать двигатель меньше. Маленький двигатель работает тяжелее, работает с меньшим вакуумом и, следовательно, более эффективен.Но маленькие двигатели вырабатывают меньше мощности, чем большие.

Чтобы обеспечить мощность большого двигателя при экономии топлива для малого двигателя, многие компании обращаются к двигателям меньшего размера с турбонагнетателями, прямым впрыском топлива и регулируемыми фазами газораспределения. Эти три технологии работают вместе, принося общую пользу.

Нагнетание дополнительного воздуха в камеры сгорания двигателя с помощью турбонагнетателя определенно увеличивает мощность; производители автомобилей занимаются этим годами. Но в прошлом, чтобы избежать опасной детонации, двигатели с турбонаддувом нуждались в более низких степенях сжатия, что снижало эффективность.

Как мы видели, прямой впрыск топлива помогает решить эту проблему за счет охлаждения всасываемого заряда для минимизации детонации. Во-вторых, если изменение фаз газораспределения увеличивает время, когда впускной и выпускной клапаны открыты, турбонагнетатель может продувать свежий воздух через цилиндр, чтобы полностью удалить горячие газы, оставшиеся от предыдущего цикла сгорания. А поскольку форсунки впрыскивают топливо только после закрытия клапанов, никакое из него не выходит через выпускной клапан.

Первым двигателем в Америке со всеми этими тремя элементами была база 2.0-литровый четырехцилиндровый в Audi A4 2006 года. У него была степень сжатия 10,5: 1 — такая же высокая, как у многих атмосферных двигателей — несмотря на пиковое давление наддува 11,6 фунтов на квадратный дюйм. Он производил 200 лошадиных сил и 207 Нм крутящего момента.

Система Ford EcoBoost — это не что иное, как прямой впрыск и турбонаддув. Дэн Капп, директор Ford по разработке передовых силовых агрегатов, говорит, что эта технология будет распространена на легковые и грузовые автомобили компании. «Ничто другое не дает улучшения топливной эффективности, выражаемой двузначными числами, по разумной цене.”

В будущем Ford рассчитывает заменить свой 5,4-литровый V-8 на 3,5-литровый EcoBoost V-6; его 3,5-литровый V-6 с 2,2-литровым рядным четырехцилиндровым двигателем EcoBoost; и его 2,5-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель с 1,6-литровым рядным четырехцилиндровым двигателем EcoBoost. При каждом уменьшении габаритов пиковая мощность должна быть одинаковой, крутящий момент на низких оборотах должен быть примерно на 30 процентов больше, а экономия топлива должна быть на 10-20 процентов выше. Единственным недостатком будет дополнительная плата в размере 1000 долларов или около того к цене автомобилей с DI-turbo для оплаты дополнительного оборудования.

BMW, Mercedes, Toyota и Volkswagen планируют аналогичные двигатели, в некоторых из которых вместо турбонагнетателей используются нагнетатели. Турбонаддув с прямым впрыском будет продолжать расширяться.

Позже в этом десятилетии мы увидим второе поколение этих двигателей, использующих более высокое давление наддува. Это позволит дополнительно уменьшить габариты двигателя и повысить эффективность на 10 процентов.

Чтобы это произошло, потребуется рециркуляция охлажденных выхлопных газов для контроля детонации и ступенчатые турбины или турбины с изменяемой геометрией, чтобы ограничить обычную задержку.Эти технологии уже используются в дизельных двигателях, но более высокие температуры выхлопных газов газовых двигателей создают проблемы с долговечностью, которые необходимо решить, прежде чем автопроизводители смогут внедрить эти технологии.

Еще один способ повысить эффективность большого двигателя — отключить некоторые из его цилиндров. Поскольку дроссельная заслонка должна открываться дальше, чтобы получить ту же мощность от остальных цилиндров, разрежение во впускном коллекторе снижается, а эффективность повышается.

В реальных условиях вождения это может привести к экономии топлива на пять процентов при довольно низких затратах. Эта технология особенно рентабельна для двухклапанных двигателей с толкателем, поэтому мы видели переменный рабочий объем на двигателях GM и Chrysler V-8.

Honda использует переменный рабочий объем на своих 24-клапанных двигателях V-6, но дополнительное оборудование для закрытия множества клапанов увеличивает стоимость. Более того, отключение некоторых цилиндров на V-6 создает больше проблем с вибрацией и шумом, чем с V-8, потому что V-6 имеют более грубые импульсы срабатывания и более плохой внутренний баланс.Активные опоры двигателя и регулируемые впускные коллекторы, необходимые для решения этих проблем, увеличивают дополнительные расходы.

Простейшая реализация системы изменения фаз газораспределения началась около 25 лет назад, с использованием двухпозиционного опережения или замедления впускного или выпускного распредвала двигателя, чтобы лучше соответствовать условиям работы двигателя. Сегодня большинство двигателей DOHC с четырьмя клапанами на цилиндр имеют бесступенчатую регулировку фаз как на впускном, так и на выпускном распредвалах.

Около 20 лет назад компания Honda представила более сложный подход со своей системой VTEC, которая переключалась между двумя (а позже и тремя) отдельными наборами кулачков — одним для работы на высокой скорости, а другим — для низкой. VTEC также может просто отключить один из двух впускных клапанов цилиндра при небольших нагрузках. В 2001 году BMW пошла еще дальше, выпустив систему Valvetronic, которая может непрерывно изменять ход открытия впускных клапанов для оптимизации мощности и эффективности двигателя. Кроме того, такое обширное управление впускными клапанами служит для замены дроссельной заслонки, что устраняет вакуум и, следовательно, снижает насосные потери.

Хотя они обеспечивают повышение эффективности, системы с переменным подъемом сложны и дороги. Продолжаются разработки чисто электронных систем, которые могли бы заменить распредвалы и просто открывать и закрывать клапаны двигателя в соответствии с компьютером. Но электронные механизмы открытия клапана также дороги и потребляют значительную мощность. Вице-президент GM Powertrain Дэн Хэнкок предполагает, что двухступенчатый механизм подъема клапана может обеспечить 90 процентов преимуществ полностью регулируемого подъема. Более того, Капп из Ford говорит, что преимущества переменного подъема клапана ограничены в сочетании с EcoBoost (DI turbo).

С другой стороны, BMW со своим последним 3,0-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с прямым впрыском и одинарным турбонаддувом (N55), заменяющим твин-турбо (N54) во всей линейке, сделала именно это, добавив Valvetronic в свой DI- турбо-комплектация. В сочетании с переходом от шестиступенчатой ​​автоматической коробки передач к восьмиступенчатой, это изменение, как говорят, дает на 10 процентов больше миль на галлон.

Возможно, ответом будет система Fiat Multiair, конструкция с регулируемым подъемом и гидравлическим приводом, которая намного менее сложна, чем механические системы, такие как системы BMW.Ожидайте скоро увидеть Multiair на будущих автомобилях Chrysler.

Эта технология, сокращенно HCCI, по сути, представляет собой комбинацию принципов работы газового двигателя и дизеля. Когда требуется высокая мощность, двигатель HCCI работает как обычный бензиновый двигатель, при этом сгорание инициируется свечой зажигания. При более скромных нагрузках он работает больше как дизель, сгорание которого инициируется просто давлением и теплотой сжатия.

В дизельном двигателе сгорание начинается, когда топливо впрыскивается поршнем в верхней части такта сжатия, и сгорание регулируется скоростью впрыска топлива. Однако с HCCI топливо уже впрыскивается и смешивается с воздухом до начала такта сжатия.

Поскольку только сжатие инициирует сгорание, это больше серьезный удар, чем даже резкий рабочий ход дизеля. Благодаря тому, что двигатель достаточно крепкий, чтобы избежать разрыва, HCCI по крайней мере такой же тяжелый, как дизель.Ключевым моментом является достижение достаточного управления сгоранием, чтобы цикл HCCI можно было использовать в максимально широком диапазоне скоростей и нагрузок, чтобы извлечь выгоду из эффективности.

Один из способов расширить режим HCCI — использовать переменную степень сжатия, что Mercedes сделала на своем экспериментальном двигателе Dies-Otto. Но другие инженеры, такие как Хэнкок из GM, хотели бы избежать этой проблемы. «Чтобы заставить HCCI работать, нам нужен очень хороший контроль над процессом сгорания с более быстрым компьютером управления двигателем и обратной связью по давлению сгорания.”

Все это звучит сложно, но выигрыш может заключаться в 20-процентном улучшении экономии топлива без улавливателей твердых частиц и катализаторов NOx, которые необходимы дизелям. Этого достаточно, чтобы поддержать интерес крупных игроков. Хэнкок предполагает, что HCCI может поступить в производство к концу этого десятилетия, возможно, как эффективный двигатель для подключаемого гибрида, потому что ему нужно только работать в небольшом диапазоне оборотов для питания генератора.

Выключение двигателя при остановке на светофоре определенно может сэкономить топливо.Компьютер управления двигателем легко запрограммировать так, чтобы он останавливал двигатель, когда скорость автомобиля упадет до нуля, и перезапускал его, когда водитель убирал ногу с педали тормоза. Стартер и аккумулятор могут нуждаться в усилении, чтобы выдерживать более частое использование, но это не техническая проблема.

Mazda придумала более простой метод выполнения подвига «стоп-старт». В своей системе, называемой i-stop, компьютер останавливает двигатель, когда один из поршней проходит только верхнюю точку такта сжатия.Для повторного запуска в цилиндр впрыскивается топливо, зажигается свеча зажигания, и двигатель мгновенно снова запускается.

К сожалению, хотя эти системы могут сэкономить до пяти процентов расхода топлива в городских условиях, испытательные циклы Агентства по охране окружающей среды демонстрируют только 1 процентную выгоду из-за ограниченного времени простоя. В результате большинство производителей не хотят вкладывать средства в технологию, которая не очень помогает им в достижении целей CAFE, независимо от реальной выгоды.

Одним из недостатков этанола на основе кукурузы является то, что современные двигатели с гибким топливом обычно не используют в полной мере преимущества E85 с октановым числом 95.Но легко представить себе двигатель с турбонаддувом DI второго поколения, который работает с более высоким давлением наддува при сжигании E85. Такой двигатель мог бы быть в два раза меньше нынешней безнаддувной силовой установки с существенно более высокой экономией топлива. А когда заправлялся чистым бензином, компьютер просто уменьшал наддув. Двигатель потерял бы некоторую мощность, но без ущерба для долговечности или топливной экономичности.

Более радикальный способ использовать более высокое октановое число этанола — это «система повышения концентрации этанола» (EBS), над которой работают несколько профессоров Массачусетского технологического института, а также Нил Ресслер, бывший главный технический директор Ford.

Идея проста. Начните с двигателя DI-turbo и добавьте к нему обычную систему впрыска топлива. Затем добавьте второй, небольшой топливный бак и залейте в него E85. При умеренных нагрузках двигатель работает на бензине и левом впрыске. Но когда вы требуете большей мощности и появляется наддув, система DI вводит E85. E85 не только имеет более высокое октановое число, чем бензин, но и обладает более сильным охлаждающим эффектом. Это обеспечивает безопасную работу наддува выше 20 фунтов на квадратный дюйм.

Форд проявил серьезный интерес к проекту.Для пикапов 5,0-литровый двигатель EBS с двойным турбонаддувом может заменить 6,7-литровый дизель в грузовике Super Duty. Он будет развивать такую ​​же мощность и крутящий момент, обеспечивать такую ​​же топливную экономичность и дешевле в изготовлении, поскольку не требует какой-либо дорогостоящей дополнительной обработки выхлопных газов дизеля.

При нормальном использовании расход E85 составляет менее 10 процентов от расхода бензина. Таким образом, вы экономите много газа, потребляя лишь небольшое количество этанола. Двигатель EBS кажется технически исправным и уже прошел предварительные испытания.Мы ожидаем, что в ближайшие пять лет он в той или иной форме попадет в производство.

Новые творческие концепции двигателей — пруд пруди. Наш технический директор обычно хранит толстый файл с надписью «сумасшедшие двигатели». Большинство из них даже не достигают стадии прототипа. И даже те, которые построены, обычно гаснут из-за проблем, связанных с долговечностью, сложностью конструкции или эффективностью. Лишь немногие, кто преодолеет этот этап, сталкиваются с тяжелой битвой с автопроизводителями, которые вложили миллиарды в создание обычных двигателей, доказавших свою надежность и производительность.

Одной из немногих перспективных концепций двигателей является двухтактный OPOC от EcoMotors. OPOC означает «оппозитный поршень и оппозитный цилиндр». Чтобы визуализировать двигатель, начните с горизонтально расположенного четырехцилиндрового двигателя, такого как Subaru Legacy. Затем выдвиньте цилиндры и потеряйте головки цилиндров, чтобы освободить место для второго набора поршней в каждом цилиндре, которые движутся противоположно обычным поршням. Длинные шатуны передают движение этих дополнительных поршней на коленчатый вал.

Как и в обычном двухтактном двигателе, дыхание происходит через отверстия по бокам цилиндров. Но в двигателе OPOC впускные и выпускные каналы находятся на противоположных концах цилиндров. Когда поршни двигаются, выхлопные газы открываются до того, как воздухозаборники и турбокомпрессоры продувают воздух через цилиндры, чтобы вытолкнуть выхлопные газы и заполнить их чистым воздухом. Поскольку для этого двигателю требуется положительное давление, турбонагнетатели оснащены электродвигателями, которые приводят их в действие на низких оборотах, когда энергия выхлопных газов низкая.

Хотя первые двигатели OPOC являются дизельными, концепция также может работать на бензине. В любом случае форсунка прямого подачи топлива находится в середине цилиндра, где две головки поршня почти встречаются, и именно там свеча зажигания будет в газовой версии.

Если замысел OPOC кажется радикальным, его поддерживают солидные люди. Конструктором двигателя является Петер Хофбауэр, бывший главный инженер Volkswagen. Генеральный директор EcoÂMotors — Дон Ранкл, бывший топ-менеджер Delphi and GM.Президентом является Джон Колетти, легендарный бывший руководитель подразделения SVT компании Ford. А выдающийся производитель выхлопных газов Алекс Борла входит в совет директоров. Большая часть финансирования компании поступает от Винода Хосла, мегаинвестора Кремниевой долины.

К настоящему времени прототипы двигателя OPOC показали на 12-15% более высокий КПД, чем обычные поршневые двигатели, в первую очередь из-за отсутствия головок цилиндров, устраняя большую поверхность, через которую тепло сгорания передается охлаждающей жидкости, и отсутствие клапанного механизма, который снижает трение примерно на 40 процентов.

Кроме того, поскольку каждый двухцилиндровый и четырехпоршневой модуль идеально сбалансирован, в четырехцилиндровой версии двигателя можно полностью разъединить одну пару цилиндров при небольших нагрузках. Это не только снижает насосные потери, но и полностью исключает трение из-за неисправного цилиндра, повышая топливную экономичность еще на 15 процентов.

На данный момент Колетти утверждает, что очевидных проблем нет: «Выбросы выглядят хорошо, как и потребление масла.Меня ничего не беспокоит ». Ранкл добавляет, что из-за меньшего количества деталей — без головок или клапанного механизма — двигатель должен быть на 20 процентов дешевле в производстве, чем современный V-6. «Мы работаем над двумя семействами двигателей. EM100d — это дизельный двигатель со 100-миллиметровым диаметром цилиндра, развивающий 325 лошадиных сил, а EM65ff — с диаметром цилиндра 65 мм и мощностью около 75 лошадиных сил в двухцилиндровом варианте на бензине ».

Двигатель находится в нескольких годах от производства. Для небольшой растущей компании без огромных вложений в обычные двигатели — например, китайские или индийские — двигатель OPOC является привлекательным.Военный контракт также проложит путь к приемлемости для гражданского населения.

Как уже упоминалось, возможность изменить степень сжатия работающего двигателя поможет заставить работать HCCI. Большинство таких схем включают в себя какое-то изменение либо хода поршня двигателя, либо расстояния от коленчатого вала до камеры сгорания. Оба подхода механически проблематичны. Умные инженеры Lotus придумали более простой способ изменить компрессию двигателя.Они создали головку блока цилиндров с подвижной частью — они называют ее шайбой — которая может выходить в камеру сгорания. При полностью втянутой шайбе степень сжатия составляет 10: 1. Когда он продлен в головку, он уменьшает объем камеры сгорания, тем самым увеличивая соотношение до 40: 1. Для этой шайбы есть место, потому что двигатель, который Lotus называет «Всеядным», является двухтактным без каких-либо клапанов. Вместо этого впускной и выпускной потоки проходят через отверстия в стенках цилиндров. Впрыск топлива происходит непосредственно в цилиндр с помощью пневматической системы, разработанной Orbital для другого двухтактного двигателя, над которым компания работает около 30 лет.Lotus утверждает, что двигатель Omnivore может широко работать в режиме HCCI и обеспечивает 10-процентный прирост топливной эффективности по сравнению с нынешними бензиновыми двигателями DI. Благодаря переменной степени сжатия он также может работать на различных видах топлива, отсюда и его название. На данный момент двигатель представляет собой только одноцилиндровый исследовательский проект. Умно, но будет ли оно продвигаться дальше — неизвестно.

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.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель внутреннего сгорания отличается от цикла Отто с бензиновым двигателем тем, что для воспламенения топлива используется более высокая степень сжатия топлива, чем свеча зажигания («воспламенение от сжатия», а не «искровое зажигание»).

Стандартный цикл дизельного двигателя

В дизельном двигателе воздух сжимается адиабатически со степенью сжатия обычно от 15 до 20.Это сжатие повышает температуру до температуры воспламенения топливной смеси, которая образуется при впрыске топлива при сжатии воздуха. Идеальный стандартный цикл по воздуху моделируется как обратимое адиабатическое сжатие, за которым следует процесс горения при постоянном давлении, затем адиабатическое расширение как рабочий ход и изоволюметрический выхлоп. Новый заряд воздуха всасывается в конце выхлопа, как показано процессами a-e-a на диаграмме.

Поскольку такты сжатия и мощности этого идеализированного цикла являются адиабатическими, эффективность может быть рассчитана на основе процессов постоянного давления и постоянного объема.Энергия на входе и выходе, а также КПД могут быть рассчитаны исходя из температуры и удельной теплоемкости:

Эту эффективность удобно выразить через степень сжатия r _C = V ₁ / V ₂ и степень расширения r _E = V ₁ / V ₃ . КПД можно записать

, и это можно преобразовать в форму

Для авиационного стандартного двигателя с γ = 1.4, степень сжатия r _C = 15 и степень расширения r _E = 5, это дает идеальный КПД дизеля 56%.

Дизельный цикл зависит от того, является ли эта температура достаточно высокой для воспламенения топлива при его впрыске.

* фунт / кв. Дюйм — манометрическое давление в фунтах на квадратный дюйм. Обычные манометры в США измеряют превышение в фунтах на квадратный дюйм атмосферного давления.

Девять стран заявили, что запретят двигатели внутреннего сгорания — Quartz

Двигатель внутреннего сгорания, похоже, находится на последнем этапе.За последние несколько лет более девяти стран и десятка городов или штатов объявили о том, что СМИ назвали «запретами». Мэр Копенгагена Фрэнк Дженсен хочет, чтобы в городе прекратили выпуск новых дизельных автомобилей, начиная со следующего года. В декабре прошлого года Париж, Мадрид, Афины и Мехико заявили, что они откажутся от дизельных автомобилей и фургонов к 2025 году. Норвегия откажется от обычных автомобилей к 2025 году, за ней следуют Франция и Великобритания в 2040 и 2050 годах соответственно.

Тем не менее, несмотря на все эти обязательства, ни одна страна не приняла закон, запрещающий что-либо.«Буквально нет ни одного запрета на книги в нормативной лексике, который мог бы применяться на любом автомобильном рынке в мире», — сказал по телефону Ник Лютси, директор Международного совета по чистому транспорту (ICCT). Это не делает их бессмысленными. Политики, большинство из которых уйдут с поста к моменту вступления в силу каких-либо запретов, не могут связать своим преемникам руки на десятилетия вперед. Например, президент США Трамп уже пытается лишить Калифорнии полномочий в соответствии с Законом о чистом воздухе устанавливать свои собственные стандарты загрязнения и требования к электромобилям.В случае успеха Трамп отменит законопроекты, подобные предложенному в прошлом году законодательным собранием штата о прекращении производства и регистрации новых бензиновых автомобилей в Калифорнии к 2040 году.

Но риторика призывает автопроизводителей подготовиться, как только технология будет готова. «Эти правительства сигнализируют миру, что им необходимо перейти на автомобили с нулевым уровнем выбросов, чтобы достичь своих целей в области климата и качества воздуха», — говорит он. «Все их модели [выбросов] говорят об одном и том же: они не могут достичь своих целей в области климата и выбросов в кратчайшие сроки без транспортных средств с нулевым уровнем выбросов.”

Даже без конкретных законов страны полагаются на кнут и пряник. Большинство так называемых «запретов» на двигатели внутреннего сгорания на самом деле являются ограничениями на продажу новых автомобилей с дизельным двигателем, наряду с финансовыми стимулами или штрафами для ускорения продаж электромобилей и транспортных средств на альтернативном топливе в ближайшие годы. Европейские страны проводят самую агрессивную политику, чтобы склонить чашу весов против бензина и дизельного топлива. Норвегия, где в 2017 году 52% продаж новых автомобилей приходилось на электромобили, дарит покупателям электромобилей тысячи долларов в виде льгот, таких как бесплатная или субсидируемая парковка, дорожные сборы и зарядка, а также щедрые налоговые льготы.В Великобритании, где покупатели также получают налоговые льготы на экологически чистые автомобили, Лондон расширяет «зону сверхнизких выбросов», вводя ежедневную плату в размере 12,50 фунтов стерлингов (16,39 доллара США) за автомобили, которые считаются слишком загрязняющими (обычно это обычные автомобили, зарегистрированные после 2005 года). Эти стандарты вступят в силу в апреле следующего года и со временем будут ужесточаться.

В другом месте заявления, в лучшем случае, обнадеживающие, сказал Лютси. По его словам, большинство из них сводится к «звуковым фрагментам, цитатам из служителей, ответам на вопросы СМИ после выступлений и общей публикации в Интернете».Задача Индии по выпуску полностью электрических транспортных средств к 2030 году зависит от снижения затрат. Китай просто начал «соответствующие исследования» для определения графика поэтапного отказа от двигателей внутреннего сгорания. Даже канцлер Германии Ангела Меркель, которая назвала постепенный отказ Великобритании и Франции от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2040 году «правильным подходом», отказалась назвать дату.

Эффект распространяется на автомобильную промышленность, несмотря на это. В последние два года автопроизводители поспешили развернуть планы по электрификации своих автомобилей.Daimler потратит 11,7 миллиарда долларов на строительство 10 полностью электрических и 40 гибридных моделей с планами электрифицировать всю свою линейку, сообщает Reuters. Volkswagen AG планирует электрифицировать свои 300 или около того моделей к 2030 году. Ford заявляет, что делает все возможное для электромобилей, в то время как GM добавляет еще две электрические модели наряду с Chevy Bolt, в конечном итоге полностью отказавшись от двигателя внутреннего сгорания. Китайская компания Volvo выпускает электрические модели только с 2019 года.

Тем не менее, пройдут десятилетия, прежде чем эти новые автомобили смогут вытеснить свои традиционные аналоги.Автопроизводители должны проектировать новые автомобили, расчищать существующие запасы и ждать, пока автопарк обновится, пока водители обменивают старые автомобили (в США это около 11 лет). По оценкам FleetCarma, на то, чтобы соответствовать новому закону, требуется около 18 лет, чтобы всего половина автомобилей на дорогах соответствовала требованиям. Поскольку средний автомобиль дольше находится в обращении, автомобили, покупаемые сегодня, легко столкнутся с предлагаемыми запретами в некоторых странах.

Отвращение политиков к двигателям внутреннего сгорания, возможно, уже снижает рыночную долю дизельных автомобилей и их стоимость при перепродаже.Хотя мошенничество Volkswagen с загрязнением является одним из факторов, запрет на дизельное топливо, похоже, дает эффект. ICCT сообщает, что доля новых регистраций дизельного топлива упала на 8% с 2015 года во Франции, Германии, Италии, Испании и Великобритании. В Великобритании и Германии дизельные автомобили потеряли от 6% до 17% от своей стоимости при перепродаже в первой половине 2017 года. Многие ожидают, что тот же сценарий вскоре поразит и бензиновые автомобили.

Изменения в городах и таких странах, как Норвегия, будут происходить относительно быстро, но глобальная траектория будет медленной и устойчивой.Не раньше 2025 года или около того средняя стоимость электромобиля упадет ниже, чем у бензинового или дизельного автомобиля (в большинстве случаев уже намного дешевле эксплуатировать электромобиль). Однако когда это произойдет, политики смогут свободно принимать законы, которые они обещали, когда будет готова доступная технология для замены двигателей внутреннего сгорания.

Quartz рассмотрел все объявления, ограничивающие использование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания по всему миру. Ни один из них не означал юридических запретов, но большинство из них устанавливали цели и сроки поэтапного отказа от дизельных, а затем бензиновых двигателей в период с 2025 по 2050 год.Краткое содержание каждого объявления приведено ниже.

Юрисдикция	Что ограничено?	Источник
Копенгаген, Дания	Запрет ввоза новых дизельных автомобилей в столицу Дании	Мэр Копенгагена заявил в прошлом году, что он введет закон, запрещающий дизельные автомобили, зарегистрированные после 2018 года. «Это не право человека — загрязнять воздух для других. Вот почему необходимо постепенно отказываться от дизельных автомобилей », — сказал он датской газете Politiken
Рим, Италия	Запрет дизельных автомобилей из центра города к 2024 году	Мэр Вирджиния Рагги объявил о плане запретить дизельные автомобили в центре города к 2024 году. .«Если мы хотим серьезно вмешаться, мы должны набраться смелости и принять решительные меры», — написала она 27 февраля на своей странице в Facebook.
Норвегия	Целевой показатель отсутствия продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем к 2025 г.	В 2016 году норвежские политики согласились с амбициозной целью поэтапного отказа от всех обычных автомобилей: «Существует соглашение о нулевом объеме новых ископаемых бензиновые автомобили продаются с 2025 года. Нет прямого запрета, но требуются решительные действия », — написал в Твиттере тогдашний министр окружающей среды и изменения климата Норвегии Видар Хельгесен в 2016 году.Сегодня почти 40% всех продаваемых в Норвегии автомобилей — электрические или гибридные.
Афины, Париж, Мадрид, Мехико	Окончание использования всех дизельных автомобилей к 2025 году	На конференции 2016 года руководители города обязались «прекратить использование всех дизельных автомобилей и грузовиков к середине 2015 года. следующее десятилетие »и стимулировать электромобили, водородные и гибридные автомобили.
Париж	Запрет на дизельное топливо в городе к 2025 году. Запрет на все автомобили внутреннего сгорания к 2030 году.	Париж пообещал запретить дизельные двигатели к 2025 году и постепенно отказаться от всех автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к 2030 году. «Речь идет о долгосрочном планировании со стратегией сокращения выбросов парниковых газов», — сказал Кристоф Найдовски, глава Парижской транспортной политики. в октябре 2017 года. «Транспорт является одним из основных производителей парниковых газов … поэтому мы планируем отказаться от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания или автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2030 году».
Индия	К 2030 году не будет новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем (если экономично)	В 2017 году правительство Индии объявило о «амбиции, согласно которой к 2030 году все автомобили, продаваемые в Индии, могут быть электрическими.«План энергетического ведомства будет зависеть от того, насколько сильно упадут затраты на электромобили, чтобы сделать его экономичным.
Ирландия	Никаких новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем к 2030 г.	В стране запретят продажу всех автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем к 2030 г. Такие города, как Дублин, обязаны покупать электрические автобусы только после 2018 г.
Израиль	Запрет на ввоз всех автомобилей с бензиновым и дизельным топливом к 2030 году. Разрешены только автомобили на природном газе и электромобили.	Министр энергетики Юваль Стейниц заявил на конференции в феврале прошлого года, что «с 2030 года Государство Израиль будет создавать альтернативы и больше не будет разрешать импорт автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе. … Мы намерены достичь ситуации, при которой промышленность Израиля будет основана на природном газе, и, что наиболее важно, транспортировка в Израиле будет основана на природном газе или электричестве ».
Брюссель, Бельгия	Запрет дизельного топлива в бельгийской столице к 2030 году	Правительство Брюсселя согласилось ввести запрет на дизельное топливо в столице Бельгии к 2030 году.Ограничения на бензиновые автомобили рассматриваются.
Нидерланды	Все автомобили без выбросов к 2030 году	В октябре 2017 года в соглашении голландской парламентской коалиции было заявлено, что «цель состоит в том, чтобы все новые автомобили не имели выбросов к 2030 году. Поэтапная отмена налоговых льгот для нулевых выбросов. автомобили будут приведены в соответствие с этими амбициями ». (стр. 39, документ на голландском языке)
Франция	К 2030 году не будут продаваться новые автомобили с бензиновым или дизельным двигателем	Климатический план правительства Франции на 2017 год обещает «вывести с рынка автомобили с выбросами парниковых газов к 2040 году: прекращение продаж бензиновых или дизельных автомобилей будет стимулировать производителей автомобилей к инновациям и лидерству на этом рынке.»
Соединенное Королевство	К 2040 году не будет продаж обычных бензиновых и дизельных легковых автомобилей и фургонов. Снизить до нуля выбросы от транспортных средств в стране к 2050 году.	Правительство Великобритании обязалось прекратить продажи новых обычных бензиновых и дизельных автомобилей и фургонов. 2040. Вместо полного запрета бензиновых и дизельных транспортных средств, он заявляет (платный доступ), что «большинство» новых автомобилей и фургонов, проданных к 2040 году, должны иметь нулевые выбросы, и все они должны иметь нулевые выбросы (например, гибриды).К 2050 году Великобритания заявляет, что сократит выбросы от транспортных средств практически до нуля к 2050 году, и к 2050 году «почти все автомобили и фургоны» будут без выбросов. Парламент Шотландии объявил о более амбициозных планах по поэтапному отказу от бензиновых и дизельных автомобилей к 2032 году. Тайвань	Никаких новых неэлектрических мотоциклов к 2035 году и четырехколесных транспортных средств к 2040 году	Согласно плану Управления по охране окружающей среды страны, к 2035 и 2040 годам будут запрещены все продажи неэлектрических мотоциклов и четырехколесных транспортных средств соответственно.
Китай	Дата прекращения использования двигателей внутреннего сгорания не указана	Китай разрабатывает долгосрочный план по поэтапному отказу от двигателей внутреннего сгорания, сообщил Синь Гобинь, правительственный чиновник из Министерства промышленности и информационных технологий. «Некоторые страны установили график, когда прекратить производство и продажу традиционных топливных автомобилей», — сказал он китайским государственным СМИ в сентябре прошлого года, отметив, что министерство начало «соответствующее исследование», чтобы завершить график.«Эти меры, безусловно, внесут глубокие изменения в развитие нашей автомобильной промышленности». Эксперты ожидают (платный доступ), что страна введет запрет на поэтапный отказ наряду с контролем за выбросами углерода, который ожидается примерно в 2030 году.
Германия	Ожидается запрет на продажу новых дизельных автомобилей. Рассмотрение запрета на все двигатели внутреннего сгорания к 2040 году по аналогии с Великобританией и Францией.	Германия не установила сроки, но канцлер Ангела Меркель заявила в августе 2017 года, что страна должна в конечном итоге присоединиться к другим европейским странам, запрещающим новые дизельные автомобили.Она назвала планы Великобритании и Франции по поэтапному отказу от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2040 году «правильным подходом», добавив: «Я не хочу называть точный год». Немецкие города уже настаивают на введении собственных запретов на дизельное топливо.
Штаты США: Калифорния, Коннектикут, Мэриленд, Массачусетс, Нью-Йорк, Орегон, Род-Айленд и Вермонт. Канадские провинции: Квебек	Снизить до нуля выбросы от транспортных средств в стране к 2050 году.	«Мы будем стремиться к тому, чтобы все продажи легковых автомобилей в нашей юрисдикции проходили как можно быстрее и не позднее 2050 года.”

Типы генераторов и двигателей и их промышленное применение

Что такое дизельный двигатель?

Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания; более конкретно, это двигатель с воспламенением от сжатия. Топливо в дизельном двигателе воспламеняется путем внезапного воздействия на него высокой температуры и давления сжатого газа, содержащего кислород (обычно атмосферного воздуха), а не от отдельного источника энергии зажигания (например, свечи зажигания).Этот процесс известен как дизельный цикл по имени Рудольфа Дизеля, который изобрел его в 1892 году. Хотя традиционные дизельные двигатели-генераторы могут не вписываться в наше определение «альтернативных источников энергии», они по-прежнему являются ценным дополнением к удаленным источникам энергии или сети. вверх по системе.

Типы дизельных двигателей

Есть два класса дизельных двигателей: двухтактные и четырехтактные. Большинство дизельных двигателей обычно используют четырехтактный цикл, а некоторые более крупные двигатели работают по двухтактному циклу.Обычно ряды цилиндров используются в количестве, кратном двум, хотя можно использовать любое количество цилиндров, если нагрузка на коленчатый вал уравновешена для предотвращения чрезмерной вибрации.
Генераторные установки вырабатывают одно- или трехфазное питание. Большинству домовладельцев требуется однофазное питание, тогда как для промышленных или коммерческих приложений обычно требуется трехфазное питание. Дизельные двигатели-генераторы рекомендуются из-за их долговечности и более низких эксплуатационных расходов. Современные дизельные двигатели работают бесшумно и, как правило, требуют гораздо меньшего обслуживания, чем газовые агрегаты сопоставимого размера (природный газ или пропан).

Дизельные двигатели-генераторы — коммерческое / промышленное применение

Дизель-генераторы предназначены для удовлетворения потребностей малого и среднего бизнеса, помимо интенсивного использования в промышленности. Генератор — это революционный продукт, который обеспечивает доступ к чистой и доступной резервной энергии для миллионов предприятий, домов и малых предприятий. В наши дни снижение стоимости резервного питания и упрощение установки генераторов становится нормой.

Предприятия теряют деньги, когда закрываются во время отключения электроэнергии. Учитывая влияние значительной потери доходов, экономия от инвестиций в резервное питание является убедительной. Чтобы проиллюстрировать эту мысль: если розничный бизнес в среднем составляет 1000 долларов в час на кассе, потеря дохода во время длительного простоя будет очень высокой, не говоря уже о стоимости простоя сотрудников в течение этого времени. Однако дизельные генераторы исключают риск отключения электроэнергии. Добавьте к этому преимущества открытости, в то время как конкуренты без резервного питания отключены, и анализ затрат и выгод выглядит еще лучше.Инвестиции в генераторы — это простой способ сохранить доходы, обеспечить безопасность, избежать потерь и защитить прибыль.

Большинство современных генераторов спроектированы для удовлетворения потребностей в аварийном электроснабжении. Эти агрегаты непрерывно контролируют электрический ток и автоматически запускаются в случае прерывания подачи электроэнергии и отключаются при возврате коммунального обслуживания. В отраслях промышленности во время критических процессов генераторы могут по желанию обеспечивать аварийным питанием все жизненно важные и выбранные нагрузки. Это качество приводит к широкому использованию дизельных генераторов в развлекательных, жилых, коммерческих, коммуникационных и промышленных целях.Сегодня большинству современных больниц, пятизвездочных отелей, центров аутсорсинга бизнес-процессов, производственных предприятий, телекоммуникационных организаций, коммерческих зданий, центров обработки данных, аварийных служб, крупных промышленных предприятий и горнодобывающих компаний требуется бесперебойное электроснабжение и резервное дизельное топливо. двигатели-генераторы.

В дороге:

Подавляющее большинство современных тяжелых дорожных транспортных средств, таких как грузовики и автобусы, корабли, поезда дальнего следования, крупномасштабные портативные электрогенераторы, а также большинство сельскохозяйственных и горнодобывающих машин имеют дизельные двигатели.Однако в некоторых странах они не так популярны в легковых автомобилях, поскольку они тяжелее, шумнее, имеют рабочие характеристики, которые замедляют ускорение. В целом они также дороже бензиновых автомобилей. Современные дизельные двигатели прошли долгий путь, и теперь, когда в транспортных средствах используются системы прямого впрыска с турбонаддувом, трудно заметить разницу между дизельными и бензиновыми двигателями.

В некоторых странах, где налоговые ставки делают дизельное топливо намного дешевле бензина, очень популярны дизельные автомобили.Новые разработки значительно сократили различия между бензиновыми и дизельными автомобилями в этих областях. Дизельная лаборатория BMW в Австрии считается мировым лидером в разработке автомобильных дизельных двигателей. После долгого периода, когда в модельном ряду было относительно мало дизельных автомобилей, Mercedes Benz вернулся к дизельным автомобилям в 21 веке с упором на высокую производительность.

В сельскохозяйственной сфере тракторы, ирригационные насосы, молотилки и другое оборудование работают преимущественно на дизельном топливе.Строительство — еще один сектор, который сильно зависит от дизельной энергии. Все бетоноукладчики, скреперы, катки, траншеекопатели и экскаваторы работают на дизельном топливе.

В воздухе:

Некоторые самолеты использовали дизельные двигатели с конца 1930-х годов. Новые автомобильные дизельные двигатели имеют соотношение мощности и веса, сравнимое с древними конструкциями с искровым зажиганием, и имеют гораздо более высокую топливную экономичность.Использование в них электронного зажигания, впрыска топлива и сложных систем управления двигателем также делает их намного проще в эксплуатации, чем массовые авиационные двигатели с искровым зажиганием. Стоимость дизельного топлива по сравнению с бензином вызвала значительный интерес к малым самолетам авиации общего назначения с дизельными двигателями, и несколько производителей недавно начали продавать дизельные двигатели для этой цели.

На воде:

Высокоскоростные двигатели используются в тракторах, грузовиках, яхтах, автобусах, легковых автомобилях, компрессорах, генераторах и насосах.Самые большие дизельные двигатели используются для питания кораблей и лайнеров в открытом море. Эти огромные двигатели имеют выходную мощность до 90 000 кВт, вращаются со скоростью от 60 до 100 об / мин и имеют высоту 15 метров.

Под землей:

Горнодобывающая промышленность и добыча полезных ископаемых во всем мире в значительной степени полагаются на дизельную энергию для использования природных ресурсов, таких как агрегаты, драгоценные металлы, железная руда, нефть, газ и уголь. Экскаваторы и буровые установки с дизельным двигателем выкапывают эти продукты и загружают их в огромные карьерные самосвалы или на конвейерные ленты, которые также работают на том же топливе.В целом на дизельное топливо приходится 72 процента энергии, потребляемой горнодобывающим сектором.

Как на открытых, так и на подземных горных работах используется дизельное оборудование для извлечения материалов и погрузки грузовиков. Самым крупным дизельным оборудованием с резиновыми колесами, используемым в горнодобывающей промышленности, являются огромные внедорожники с двигателями мощностью более 2500 лошадиных сил, способными перевозить более 300 тонн груза. Эти гигантские грузовики, катящиеся по земле, просто зрелище.

В больницах

Аварийные резервные генераторы необходимы в любом крупном медицинском учреждении.Из-за критического характера работы, которую выполняют эти учреждения, и положения, в котором находятся их пациенты, перебои в подаче электроэнергии просто недопустимы. В течение многих лет как военные, так и государственные больницы полагались на промышленные генераторные установки, которые брали на себя работу всякий раз, когда отключалось электричество, будь то локальный сбой или крупное стихийное бедствие, такое как ураган или наводнение.

За центрами обработки данных

Компьютеры — это сердце современной индустрии.Когда серверы и системы выходят из строя, связь может быть потеряна, бизнес прекращается, данные теряются, рабочие сидят без дела, и почти все останавливается. По этой причине почти все коммуникационные и телекоммуникационные компании любого профиля обращаются к дизельным генераторам в качестве основного варианта резервного питания. Поскольку надежность их услуг затрагивает очень многих людей, у них действительно нет другого выбора, кроме как иметь надежный вариант резервного питания как для своего бизнеса, так и для клиентов, которых они обслуживают.

Сводка

Дизель используется в большинстве промышленных секторов, поскольку он обеспечивает большую мощность на единицу топлива, а его более низкая летучесть делает его более безопасным в обращении.

No related posts.