Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля

У каждого из нас есть определенный автомобиль, однако лишь некоторые водители задумываются о том, как устроен двигатель автомобиля.

Нужно понимать также, что полностью знать устройство двигателя автомобиля необходимо лишь специалистам, работающим на СТО.

К примеру, у многих из нас есть различные электронные устройства, но это вовсе не означает, что мы должны понимать, как они устроены. Мы просто пользуемся ими по прямому назначению. Однако с машиной ситуация немного другая.

Все мы понимаем, что появление неполадок в двигателе автомобиля напрямую влияет на наше здоровье и жизнь. От правильной работы силового агрегата нередко зависит качество езды, а также безопасность людей, которые находятся в автомобиле.

По этой причине, рекомендуем уделить внимание изучению данного раздела о том, как работает двигатель автомобиля и из каких узлов он собран.

Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца. В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным. В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни.

1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора. Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата. Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.

2. Поршень, являющийся пустотелым стаканом из металла. На его верхней части расположены «канавки» для поршневых колец.

3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные. Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха. Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.

4. Кривошипно-шатунный механизм. Отвечает за передачу возвратно-поступательной энергии поршневого движения на коленчатый вал двигателя.

Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается.

Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

Именно так работает двигатель автомобиля. Теперь вас не смогут обмануть недобросовестные специалисты, которые возьмутся за ремонт силового агрегата вашей машины.

Конструкция распредвала: устройство и принцип работы

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ…

Воздушный фильтрующий элемент автомобиля

Фильтр воздушный автомобильный – устройство, основной задачей которого является улавливание минеральной пыли, сажи и органических остатков, взвешенных в воздухе, всасываемом мотором…

Система выпуска отработавших газов

Выпускная система (другое наименование — система выпуска отработавших газов, выхлопная система) предназначена для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя, их охлаждения, а также снижения шума и токсичности…

DOHC — газораспределительная система двигателя

DOHC – это вид газораспределительных систем двигателей внутреннего сгорания, его так же называют TwinCam. ..

Система изменения фаз газораспределения

Фазами газораспределения принято считать момент с начала открытия и до конца закрытия впускного или выпускного клапана, относительно положения поршня (верхняя или нижняя мертвая точка), выраженного в градусах угла поворота коленчатого вала…

Принцип работы турбины двигателя

Принцип работы турбины основан на повышении мощности двигателя за счет увеличения количества воздуха, поступающего в цилиндры…

Система турбонаддува — принцип работы турбины

Турбонаддув – способ увеличения мощности двигателя автомобиля за счет увеличения подачи воздуха в цилиндры, не изменяя при этом его (двигателя) объема…

Степень сжатия двигателя, компрессия и октановое число

Под этим термином понимают отношение объема пространства над поршнем в момент, когда он находится в нижней мертвой точке…

Карбюраторный двигатель: принцип работы, устройство и регулировка

Карбюраторный двигатель — один из типов двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. ..

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельные двигатели очень похожи по конструкции на бензиновые двигатели и также работают по двух- или четырехтактному циклу…

Принцип работы гибридного двигателя

Гибридным автомобилем называется механическое транспортное средство, приводимое в движение с помощью гибридной силовой установки.

Роторный двигатель: принцип работы и устройство

Роторный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, устройство которого в корне отличается от обычного поршневого двигателя.

Как работает двигатель Стирлинга

Стирлинг — это устройсво преобразующее тепловую энергию в механическую ну как двигатель, с тем лиш отличием, что эта тепловая энергия приходит к нему из вне, а не производится им непосредственно(как это происходит например в двигателе внутреннего сгорания).

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. ..

Порядок работы цилиндров двигателя у авто

Информация о порядке работы цилиндров двигателя авто непременно понадобится в том случае, если нужно будет подключить высоковольтные провода или трубопроводы в дизельном агрегате…

Принцип работы инжекторного двигателя

Инжекторные двигатели пришли на смену карбюраторным ДВС, так как являются более экономичными и в меньшей степени загрязняют окружающую среду…

Работа двухтактного двигателя

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта…

Принцип работы системы охлаждения двигателя

В данную систему входит несколько элементов: расширительный бачок, термостат, вентилятор, насос, соединительные шланги, датчик температуры, рубашка охлаждения блока цилиндров, охлаждающая жидкость, и, конечно же, радиатор. ..

Как работает двигатель автомобиля без ГРМ

В 2018 году именитый изобретатель Кристиан фон Кёнигсегг сумел доказать всему автомобильному миру, что газораспределительный механизм, основа основ двигателя внутреннего сгорания, – не более чем лишняя дорогая деталь.

Будучи простым шведским мальчишкой, Кёнигсегг разбирал бытовые приборы, надеясь найти способ улучшить их. Говорят, что он первым придумал аудиоплееры с памятью на микросхемах, но в мире, увлеченном компакт-дисками, к нему никто не прислушался. Ему же приписывают идею защелкивающегося замка для напольного ламината. И вновь спустя несколько лет изобретение запатентовал кто-то другой. Правда это или нет, судить не возьмемся. Но сегодня к Кристиану прислушиваются очень внимательно, да и патентное право он выучил назубок.

В 2005 году автомобиль, названный именем Кристиана фон Кёнигсегга, официально стал самым быстрым серийным авто на планете: эксперты Книги рекордов Гиннеcса зафиксировали скорость 388,87 км/ч. Koenigsegg CCXR стал лучшим в мире спорткаром по соотношению массы и мощности. Koenigsegg One:1 лидирует в номинации «лучший разгон», достигая скорости 300 км/ч всего за 11,92 с.

Пока самые эффективные на свете спорткары бьют рекорд за рекордом, их создатель разъезжает на стареньком Saab 9−5, хитро улыбаясь. Под капотом у «старичка» единственный в мире двигатель, у которого нет ни распределительного вала, ни кулачков, ни толкателей клапанов, ни пресловутого ремня ГРМ. И, в отличие от бешеных Koenigsegg, предназначающихся лишь богатым и знаменитым, моторы с индивидуальными приводами клапанов обещают стать первым по-настоящему массовым творением шведского изобретателя.

Меж двух стихий

В головке блока цилиндров испытательного «Сааба», как и положено, трудятся 16 клапанов. Каждый из них приводится отдельным актуатором, и каждый получает команду на открытие или закрытие от компьютера управления двигателем независимо от других.

Актуатор — главное ноу-хау Freevalve, дочерней компании Koenigsegg. Снабдить каждый клапан индивидуальным приводом и управлять ими независимо друг от друга пробовали многие разработчики, среди которых немало автопроизводителей с мировым именем. Наиболее очевидное решение в виде линейных электродвигателей (соленоидов) не приводит к желаемому результату: небольшим моторам не хватает мощности, чтобы разогнать клапаны до нужных скоростей (20 000 открытий и закрытий в минуту), возникают проблемы с охлаждением и надежностью.

Кристиан фон Кёнигсегг не вдается в детали принципа работы своего привода, но с удовольствием объясняет общую концепцию «пневмогидравлоэлектрического актуатора». Открывает клапаны пневматика, а закрывает — гидравлика. И пневматическая, и гидравлическая системы постоянно находятся под давлением и готовы сообщить клапану максимум энергии. Задача электрического привода — лишь вовремя подавать к клапану воздух или масло. Проблема охлаждения и смазки при этом решается сама собой: наиболее нагруженные детали привода обслуживаются соответствующими системами самого ДВС.

Прелесть актуатора Freevalve в том, что он подходит практически для любого автомобильного или мотоциклетного двигателя. Будь то высокооборотный мотор гоночного мотоцикла, раскручивающийся до 16 000 об/мин, или грузовой дизель, тарахтящий на 3500 об/мин, один и тот же привод будет полностью соответствовать их нуждам. Клапан гоночного мотоцикла сделан из легкого сплава, поэтому энергия актуатора с легкостью разгоняет его до больших скоростей. Клапан грузовика крупный и тяжелый, однако и высокие скорости ему не нужны.

На фортепиано коромыслом

«Использовать традиционный распредвал вместо Freevalve — это все равно что играть на фортепиано коромыслом вместо пальцев», — утверждает фон Кёнигсегг. Что за проблемы хочет решить изобретатель, программируя поведение каждого клапана в отдельности? Перечислим их в порядке нарастания интересности.

Самое очевидное: для разных режимов работы двигателя (прежде всего скорости вращения коленвала) существует свой оптимальный состав топливовоздушной смеси, свои правильные моменты открытия и закрытия клапанов. Традиционно эта проблема решается с помощью механизма изменения фаз газораспределения (например, VTEC): весь распределительный вал слегка поворачивается относительно шестерни привода газораспределительного механизма (ГРМ), и все моменты открытия и закрытия клапанов смещаются вперед или назад.

Проблема VTEC заключается в ограниченном количестве режимов, в то время как индивидуально управляемые клапаны позволяют пересматривать оптимальный набор параметров при любом, даже самом малом изменении оборотов. Но главное то, что Freevalve позволяет изменять не только момент, но и продолжительность открытия клапанов.

А что, если нам захочется гибко управлять мощностью двигателя, отключая часть цилиндров? В современных двигателях задача решается с помощью весьма сложного механизма: для каждого клапана предусматривается два кулачка, которые сменяют друг друга, сдвигаясь вдоль распредвала. Один кулачок обеспечивает штатную работу клапана, второй отвечает за работу цилиндра в «режиме ожидания». Клапаны Freevalve позволяют в любой момент включать любую программу для любого цилиндра без каких-либо механических ухищрений.

И все же главная проблема традиционного ГРМ кроется в эллиптической форме кулачка, благодаря которой клапан практически никогда не бывает открыт или закрыт полностью. Вместо этого он всегда или плавно открывается, или плавно закрывается, что снижает его пропускную способность. Мало того, эта особенность приводит к тому, что в определенные моменты впускные и выпускные клапаны оказываются открытыми одновременно, и это отрицательно сказывается на экологических характеристиках двигателя.

Кристиан фон Кёнигсегг демонстрирует кривую открытия клапанов на мониторе специального прибора. Она напоминает прямоугольник: клапан резко открывается, удерживается в открытом состоянии, а затем резко закрывается. Это вам не вечный грустный эллипс традиционного клапана. Особенно интересно, что кривая сохраняет свою угловатость даже на высоких оборотах (до 10 000 об/мин) — актуатору хватает мощности, чтобы открывать и закрывать клапан действительно быстро.

Пожалуй, именно последнее свойство в наибольшей степени поспособствовало тому, что тестовый двигатель со свободными клапанами показал впечатляющие результаты на испытаниях: он выдает на 30% больше крутящего момента, потребляет на 30% меньше топлива и дает 50%-ное сокращение вредных выбросов. 

Долой каноны!

Freevalve — это больше, чем кажется. Во-первых, система может в значительной мере изменить облик автомобиля. Распределительный вал и толкатели клапанов занимают много места в головке блока цилиндров, да и весят немало. Четырехцилиндровый двигатель с Freevalve размерами и весом напоминает трехцилиндровый. Если же учесть, что независимые клапаны дают значительный прирост крутящего момента, то можно и вовсе обойтись двумя цилиндрами. И тогда крохотный моторчик можно будет спрятать хоть под сиденьем.

Система позволяет в любой момент перевести двигатель на экзотический цикл работы, хоть Миллера, как на Mazda, хоть Аткинсона, как на Prius. Чего уж скромничать: при желании мотор может в мгновение ока стать двухтактным, почти двукратно нарастив мощность! Фон Кёнигсегг мечтает об автомобилях с двумя топливными баками и системами питания: для бензина и дизеля. Для перехода на биотопливо гибкость настроек также актуальна.

Но самая интересная фантазия изобретателя — это пневматический гибрид. Используя специальную конфигурацию клапанов, можно превратить ДВС в компрессор, который при торможении будет закачивать воздух в баллон, аккумулируя давление. Затем сжатый воздух можно нагнетать в цилиндры, разгоняя автомобиль, или использовать в качестве мощного аналога турбонаддува, кратковременно увеличивая мощность двигателя.

Пожалуй, самое неожиданное свойство двигателя с независимыми клапанами — надежность. Каждый водитель боится обрыва ремня ГРМ: если поршень «догонит» клапаны, то же самое произойдет и во всех остальных цилиндрах. Дорогостоящая головка блока цилиндров, а вместе с ней и поршни, и, возможно, шатуны с коленчатым валом окажутся серьезно повреждены.

А с Freevalve все просто: нет ГРМ — нет и проблем! Если же один цилиндр вдруг «стуканет» — все остальные останутся целы и невредимы.

Как работает двигатель автомобиля

Вы здесь

Главная | Как работает автомобильный двигатель

Словарь определяет двигатель как машину с движущимися частями, которая преобразует мощность в движение. Таким образом, когда мы рассматриваем работу автомобильного двигателя, мы можем игнорировать многие дополнительные детали (водяной насос, генератор переменного тока, стартер и т. д.), которые многие люди также считают частью двигателя.

Они существуют в том смысле, что помогают продлить срок службы двигателя автомобиля, но не участвуют напрямую в производстве энергии.

Как автомобильный двигатель вырабатывает энергию?

Серия хорошо контролируемых взрывов толкает вниз поршни (они выглядят как перевернутые кружки), прикрепленные к металлическим стержням, называемым шатунами. Эти стержни прикреплены к гораздо большему и чрезвычайно прочному металлическому куску в нижней части двигателя, который расположен под прямым углом к ​​ним. Он называется коленчатый вал.

Движение поршней и шатунов вверх и вниз преобразуется во вращательное движение за счет вращения коленчатого вала. С коленчатым валом связано все что угодно, включая коробку передач и трансмиссию.

Что вызывает взрывы?

В большинстве двигателей они вызваны свечами зажигания (по одной на поршень, но иногда и по две). Когда через них проходит электрический заряд, они генерируют искру, которая воспламеняет смесь топлива и воздуха.

Все это происходит в камере сгорания, небольшом пространстве между верхней частью поршня и цилиндром. Цилиндр — это то, в чем поршень движется вверх и вниз. Двигатели часто называют по количеству цилиндров, которые у них есть. Четырехцилиндровый двигатель с расположением цилиндров в линию является наиболее распространенным.

Горячие газы, образующиеся при воспламенении топливно-воздушной смеси от свечи зажигания, быстро расширяются внутри камеры сгорания, толкая поршень вниз по цилиндру.

В дизельном двигателе нет свечей зажигания. Вместо этого взрыв вызывается тем, что поршень сжимает воздух в камере сгорания до такой степени, что он становится очень горячим. В этот момент в него впрыскивается дизельное топливо, которое самовозгорается, вызывая взрыв, который снова заставляет поршень опускаться.

Как воздух и топливо попадают в камеру сгорания?

В верхней части камеры сгорания (фактически в верхней части цилиндра) установлены, в зависимости от типа двигателя, два или четыре клапана. Это тонкие диски из обработанного металла с отходящим от них стержнем. Когда они находятся в закрытом положении, они плотно прилегают к верхней части камеры сгорания.

В двигателе с четырьмя клапанами на цилиндр (что становится все более распространенным расположением) два из них являются впускными клапанами, которые пропускают воздух в камеру сгорания, а два других являются выпускными клапанами, поскольку они позволяют выходить горячим газам. Топливо вводится форсункой, установленной в верхней части камеры сгорания, которая впрыскивает его так же, как поступает воздух.

Что приводит в действие клапаны?

Стержни клапанов высовываются из цилиндра, чтобы вступить в контакт с чем-то, называемым распределительным валом. Если двигатель имеет четыре клапана на цилиндр (как в большинстве современных двигателей), он будет иметь два распределительных вала. Они лежат рядом друг с другом в верхней части цилиндров.

Каждый распределительный вал управляет двумя клапанами на цилиндр. По длине распределительного вала и в разных точках его окружности расположены небольшие закругленные выступы, называемые выступами. Это лепестки, с которыми соприкасаются стержни клапанов.

Распределительные валы имеют на одном конце небольшой шкив, вокруг которого проходит зубчатый резиновый ремень или цепь. Другой конец ремня или цепи проходит вокруг шкива на конце коленчатого вала в нижней части двигателя. На нем есть крышка, поэтому вы его не видите, и натяжитель, который удерживает его в натянутом состоянии.

По мере того, как поршни двигаются вверх и вниз и вращают коленчатый вал, ремень или цепь также вращаются. Это движение поворачивает распределительные валы, в результате чего кулачки по их длине на мгновение нажимают на штоки клапанов, открывая впускные и выпускные клапаны в камере сгорания в заранее определенной последовательности.

Клапаны открываются не все сразу, а в шахматном порядке из-за расположения лепестков. Когда каждый лепесток отворачивается от штока, пружина поднимает открытый клапан обратно в закрытое положение.

Что делают поршни, пока все это происходит?

Мы оставили поршни напоследок, но на самом деле они являются сердцем всего процесса. Автомобильный двигатель работает по так называемому четырехтактному циклу сгорания. Этот принцип был изобретен немецким инженером Николаусом Отто в 1876 году, поэтому его также называют циклом Отто.

Цикл начинается, когда поршень находится в верхней точке своего хода. В двигателе с четырьмя клапанами на цилиндр кулачки распределительного вала открывают впускные клапаны.

Когда поршень начинает двигаться обратно вниз по цилиндру, он всасывает воздух через открытые впускные отверстия в пространство между ним и верхней частью цилиндра.

Это такт впуска. При этом небольшое количество топлива впрыскивается форсункой в ​​пространство.

Как только поршень достигает нижней точки, он снова поднимается вверх, сжимая при этом воздушно-топливную смесь в камере сгорания.

Как только свеча зажигания достигает верхней мертвой точки (называемой верхней мертвой точкой) и точки максимального сжатия, вырабатывается искра, вызывающая детонацию топливной смеси.

При этом поршень снова опускается. Когда он снова достигает нижней точки своего хода, выпускные клапаны открываются, позволяя горячим газам выйти, и весь цикл начинается снова.

Что делает коленчатый вал?

Важен для бесперебойной работы двигателя. Он устроен таким образом, что поршни, которые крепятся к нему шатунами, поднимаются и опускаются не все одновременно, а в шахматном порядке.

Таким образом, каждый поршень находится в разных точках четырехтактного цикла, что обеспечивает плавное вращение всех частей двигателя. Коленчатый вал также очень прочный, потому что в противном случае поршни могли бы оторваться и вырваться из двигателя.

Теги: 

Образование

Руководство для начинающих

Рекомендуется для вас

Последние советы и руководства

2005 Общие проблемы Mini

24 января 2023 г.

Обзор: Как использовать сканер OBD-II для проверки световых кодов двигателя — Какие типы сканеров существуют?

18 января 2023 г.

Советы Марка: Как починить скрипучие тормоза

22 декабря 2022 г.

2011 Chevrolet Equinox Общие проблемы

18 декабря 2022

Руководство по поводу того, как работает ваш автомобиль.

1. Автомобильный двигатель представляет собой тепловой двигатель, преобразующий энергию сжигания бензина в механическую работу.
2. Плохая топливная смесь, отсутствие компрессии или искры являются основными причинами проблем с двигателем автомобиля.
3. Основными четырьмя процессами, определяющими работу двигателя, являются такт впуска, такт сжатия, такт сгорания и такт выпуска.

Вы когда-нибудь останавливались и думали: «Как он на самом деле это делает?» Автомобиль может быть одним из самых сложных механизмов. Вы можете быть удивлены, узнав, что автомобили на самом деле довольно сложные механизмы. У них есть набор различных механизмов, деталей и процессов, работающих вместе, чтобы вы могли перемещаться из одного места в другое!

Если у вас еще нет электромобиля в качестве повседневного транспорта, вы можете узнать, как работает автомобильный двигатель.

Что такое автомобильный двигатель?

Известный как двигатель внутреннего сгорания, это тип теплового двигателя, который преобразует энергию от сжигания бензина в механическую работу или крутящий момент. Крутящий момент — это то, что заставляет автомобиль двигаться, приложенный к его колесам.

В тот момент, когда вы нажимаете на педаль газа, двигатель вашего автомобиля посылает сигнал на все четыре колеса. Результирующий крутящий момент от этих сигналов поворачивает их и приводит в движение! Двигатели приводятся в действие за счет толкания и вытягивания поршней внутри металлических трубок, называемых цилиндрами. В большинстве автомобилей в двигателе обычно имеется от двух до двенадцати цилиндров, при этом каждый поршень движется вверх и вниз в своем цилиндре.

Откуда берется мощность двигателя?

Сгорание — это волшебство, которое заставляет вашу машину двигаться. Каждый раз, когда топливо сгорает в двигателе, оно создает давление и энергию, которая приводит в действие поршни нашего автомобиля вверху, чтобы они выполняли свою обязанность по нажатию на шестерни под ними.

Двигатели внутреннего сгорания, используемые сегодня, почти все четырехтактные. Четырехтактный подход — умное изобретение, названное в честь его создателя Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году.

Четыре удара:

1. Такт впуска
2. Такт сжатия
3. Такт сгорания
4. Такт выпуска

Система впуска двигателя всасывает окружающий воздух во время такта впуска. Клапаны открываются, чтобы позволить это движение, подобное шприцу, которое помогает давить на землю и сжимать кислород в энергию, которая может быть сожжена топливом. Когда поршень достигает своего нижнего положения, впускные клапаны закрываются и блокируют любые выходящие выхлопные газы. Движение поршня вверх сжимает всасываемый заряд.

Четыре такта четырехтактного двигателя

Шатун — это то, что соединяет поршень с коленчатым валом, и, поскольку он вращается по кругу, это приводит к сбросу пушки». Вот что происходит, когда двигатель проходит свой цикл:

Такт впуска

Когда поршень начинает движение вверх, впускной клапан открывается, поршень начинает двигаться вниз и впускает цилиндр, полный воздуха с бензином. Все, что нужно для этого удара, — это подмешивание небольшого количества бензина в воздух.

Такт сжатия

Когда поршень движется вверх и сжимает эту топливно-воздушную смесь, происходит более мощный взрыв.

Такт сгорания

Когда поршень достигает максимальной высоты хода, происходит взрыв, когда свеча зажигания посылает свой электрический заряд через бензин для воспламенения, в результате чего поршень движется вниз.

Такт выпуска

Когда поршень достигает своего нижнего положения, он открывается, и выхлопные газы покидают цилиндр и выходят в выхлопную трубу через выпускной клапан.

Теперь двигатель готов к следующему циклу, поэтому он всасывает еще одну порцию воздуха и газа.

Различные типы двигателей

Однако между двигателями внутреннего сгорания, представленными на современном рынке, есть некоторые важные различия. Двигатели с циклом Аткинсона, как и все системы двигателей внутреннего сгорания, имеют свои ограничения. Одним из способов решения этой проблемы является изменение фаз газораспределения впускных клапанов, но менее мощных двигателей.

И турбонаддув, и наддув предназначены для увеличения количества воздуха, которое можно накачать в двигатель. Это заставит его работать быстрее, что, в свою очередь, означает, что для сжигания доступно больше топлива, а это означает более высокую выходную мощность!

По сравнению с обоими типами двигателей, дизельные двигатели могут делать все это без свечей зажигания.

Откуда вы знаете, что проблема с двигателем?

Однажды утром вы выходите на улицу, и как только вы поворачиваете ключ, ваш двигатель не заводится. Что может быть не так? Теперь, когда мы знаем, как работает двигатель, давайте рассмотрим некоторые возможные причины этой проблемы.

Есть три вещи, которые могут произойти, когда двигатель вашего автомобиля работает неправильно. Плохая топливная смесь, отсутствие компрессии или искры. Конечно, есть тысячи мелких проблем, которые могут привести к неправильной работе двигателя, но это «большая тройка».

Проблема может заключаться в том, что в топливе есть примеси (например, вода), которые мешают его горению. Более того, если сжатого воздуха или топлива будет недостаточно, то процесс горения перестанет работать как надо. Кроме того, будет проблема с искрой, возникающей либо слишком рано, либо поздно в цикле, что приведет к тому, что она вообще не загорится.

Другие факторы, которые могут повлиять на работу двигателя:

• Когда автомобильный аккумулятор разряжен
• Двигатель не запустится, если изношены подшипники, которые его допускают.

Двигатель с вариатором что это такое

• Главная
• трансмиссия автомобиля
• …

У меня много статей про автоматические коробки передач (особенно сильно я люблю обычную АКПП). Однако второй по распространению я считаю вариатор или CVT, достаточно много автомобилей выпускается именно с такой трансмиссией. Когда вы выбираете новую машину (или даже Б/У) перед вами обязательно встанет такой выбор что брать — вариаторную трансмиссию, гидротрансформаторную или роботизированную? Если обычный «автомат» изучен «вдоль и поперек» (если возникают проблемы, то они все известны), с роботом тоже все понятно (пока не стоит в его сторону смотреть). То вот третий тип вроде и надежный, но мало кто знает, что это такое, какой принцип его работы, основные плюсы и минусы. То есть это такая «темная лошадка». Сегодня я постараюсь простым языком раскрыть тему, рассказать чего стоит бояться, а чего нет …

Проблемы этой автоматической трансмиссии очень схожи с обычной «гидротрасформаторной» не смотря на различность конструкций (мы уже их сравнивали в этой статье). В конце я постараюсь вам рассказать в видео версии как продлить ей срок службы, чтобы она ходила долго и без проблем. Однако для начала определение

Вариатор – что это такое, принцип работы, плюсы и минусы

В одной из прошлых статей мы подробно поговорили про роботизированные коробки передач с двойным сцеплением , сегодня предлагаем поближе познакомиться с таким типом трансмиссий, как вариатор. Т.к. все чаще можно встретить автомобили оснащенные бесступенчатой коробкой и понятное дело, что автолюбителей, перед покупкой автомобиля интересует вопрос надежности, ремонтопригодности и принцип работы данного вида трансмиссии. Мы постараемся подробно ответить на все интересующие вопросы исходя из нашего многолетнего опыта и информации полученной с форумов на которых владельцы обсуждали самые распространенные проблемы и делились опытом их решения.

Минусы вариатора

Несмотря на такое большое количество достоинств, вариатор не лишен и недостатков. Одна из проблем – неспособность работать с более современными мощными двигателями, поэтому вариаторы и начали распространяться преимущественно в автомобилях компактного и среднего класса. Однако нельзя не отметить, что создаются и такие вариаторы, которые способны на большее. Например, клиноременный вариатор с цепью Multitronic успешно работает на Audi A4 2.0 TFSI, мощность двигателя которого составляет 200 лс. А внедорожник Nissan Murano с двигателем V6 на 3,5 литра, развивающим 234 лс, оснащается клиноременным вариатором X-Tronic. Это чуть ли не самая крупная и тяжеловесная модель, на которую устанавливается вариатор. И при современном развитии технологий это, скорее всего, еще не предел. Еще одним недостатком вариаторов является их дорогостоящее обслуживание и ремонт, а также потребность в специальной трансмиссионной жидкости, которая тоже обходится недешево. Для работающего на ремне вариатора замена ремня требуется каждые 100-150 тысяч км пробега. Замена масла на вариаторе может производиться чуть реже, чем в коробках-автомат (раз в 40-50 тысяч км), но и стоит оно гораздо дороже. Несмотря на указанные минусы, вариаторы все-таки приобретают все большую популярность, причем стоимость их ниже, чем хороших автоматических коробок. Благодаря тому, что в вариаторе число передач не ограничено, двигатель получает возможность работать на самых благоприятных для него режимах, будь то необходимость сильного и резкого разгона или неспешность при спокойном движении. Поэтому модели, оснащенные бесступенчатыми автоматическими коробками передач, считаются высокоэкономичными и в то же время обладающими высокой динамикой.

Стоит также отметить, что в последние годы идет тенденция к увеличению количества передач в коробках-автомат. Новейшие модели автоматических трансмиссий для легковых автомобилей насчитывают уже 8 и даже 9 ступеней. Такие меры принимаются как раз для достижения максимально возможной топливной выгоды и динамики разгона. Не исключено, что в ближайшем будущем начнут появляться АКПП с десятью, а то и с двенадцатью ступенями. Но все же вариаторы уже давно занимают то место в автомобильном мире, куда обычным автоматическим коробкам передач с их планетарными передачами-переключателями не добраться никогда. Потому что количество передач, имеющихся у вариатора, сосчитать просто невозможно.

Что такое вариатор и принцип его работы

Прежде чем говорить о плюсах и минусах такого типа кпп, нужно понять что это такое и как он работает. Данный вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую коробку передач с плавным изменением передаточного числа, в заданном диапазоне. Впервые CVT (Continuously Variable Transmission, что в переводе – постоянно изменяющаяся трансмиссия) на автомобилях стали устанавливать в 50-х гадах, это были легковушки марки DAF. Одной из первых моделей на которой испытали работу клиноременного вариатора стал автомобиль DAF 600.

Массово устанавливаться на автомобили CTV, стала относительно недавно. В редких случаях бесступенчатую трансмиссию можно встретить на автомобилях Chrysler, Fiat, Mini, Peugeot, Opel, Mitsubishi. Куда чаще она встречается на:

• Nissan
  – Xtronic и Hyper;
• Audi
  – Multitronic;
• Subaru
  – Lineartronic ;
• Mercedes-Benz
  – Autotronic;
• Honda
  – Multimatic;
• Ford
  – Ecotronic и Durashift CVT;
• Toyota
  – Multidrive.

Почти все вышеуказанные кпп объединяет общий принцип работы. Главной задачей трансмиссии является плавное изменение передаточного числа («бесконечное» количество передач) это влияет в лучшую сторону на плавность разгона и позволило значительно снизить расход топлива, по сравнению со стандартным АКПП.

Стоит отметить, что первые бесступенчатые трансмиссии славились своей ненадежностью, а именно обрывом ремня.

На сегодняшний день можно выделить два основных типа

:

На большинстве современных бесступенчатых трансмиссиях используется гибкий клиновидный толкающий ремень из нескольких стальных лент и связанных с ними фасонных пластин в виде «бабочки». Появление металлического клиновидного ремня позволило широко использовать вариатор на автомобилях, так как он мог передавать значительный крутящий момент. Еще один вариант замены ремня, это использование цепи ( клиноцепные

), такой метод применяется на автомобилях марки Audi и Subaru. Металлическая цепь состоит из тонких пластин соединенных осями, это позволяет обеспечивать лучшую гибкость. На таком типе CTV крутящий момент передается торцевой поверхностью цепи при ее точечном контакте с коническими дисками, в отличие от клиноременной бесступенчатой трансмиссии.. В местах контакта возникают высокие напряжения, поэтому диски изготавливают из высокопрочной стали.

Такой вид бесступенчатой коробки передач чаще всего встречается на автомобилях марки Nissan. Его основным отличием от клиноременного, является наличие конусовидных дисков и роликов. Ведущий диск присоединен к двигателю, в то время, как ведомый к трансмиссии. Расположенные между валами ролики совершают передвижения в вертикальном направлении и вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси. Передача крутящего момента осуществляется только силами трения между тороидными поверхностями дисков и роликами.

Принцип работы вариатора

Среди вариаторов есть много типов, в зависимости от устройства. Это и цепные, клиноременные и тороидальные, но встречаются и другие виды привода. Самый распространенный среди них тип вариатора — клиноременный со шкивами переменного диаметра, о котором и пойдет речь далее.

Чтобы было немного понятнее, как устроен такой вариатор, можно представить себе две одинаковые трубки, расположенные параллельно и недалеко друг от друга. Если стянуть их резинкой и начать крутить одну из них, то сразу будет раскручиваться и другая, причем скорость их будет одинаковая. Однако если трубки будут разного диаметра, то соотношение скоростей будет совсем другое – более широкая трубка будет крутиться медленнее.

Принцип работы вариатора такой же, только диаметр таких вот цилиндров у него постоянно изменяется. Он состоит из двух шкивов, каждый из которых представляет собой пару конусов, расположенных вершинами друг к другу. Между этими шкивами зажат специальный клиновый ремень. Каждая пара конусов, двигаясь в направлении друг к другу и обратно, изменяет рабочий диаметр шкивов. Когда конусы будут раздвигаться, ремень, обращенный к ним ребрами, будет проваливаться в середину шкива и огибать его по меньшему радиусу. При движении конусов друг к другу радиус получится, наоборот, больший. Управляет шкивами обычно гидравлическая система, которая строго синхронизирует сближение конусов одного шкива и расхождение конусов другого. Один из шкивов расположен на ведущем валу, идущем от двигателя, а второй – на ведомом, идущем к колесам. Благодаря этому возможно наладить изменение передаточного отношения в очень широком диапазоне. Для обеспечения возможности совершения автомобилем заднего хода в коробке-вариаторе предусмотрен специальный узел, который меняет направление вращения выходного вала. Этим узлом может являться, например, планетарная передача.

Основные проблемы с которыми могут столкнуться владельцы автомобилей с вариатором

При всем обилие достоинств, у CVT трансмиссий есть свои существенные минусы и особенности. При должной эксплуатации и своевременном обслуживании, коробки ходят по 150 000 – 200 000 км, не доставляя особых проблем своим владельцам. Если Вы являетесь первым собственником, то боятся вам нечего т.к. гарантия позволяет быть полностью уверенным, что в случае неисправности КПП будет починена. А вот покупая автомобиль на вторичном рынке нужно быть внимательным и лучше всего перед покупкой пройти диагностику.

Недостатками можно считать:

• дорогостоящий ремонт
  , как и в случае с DSG мало кто может перебрать или отремонтировать изношенные детали на профессиональном уровне. Отсюда и получается, что мастера своего дела за работу берут ощутимые денежные средства.
• замена масла
  каждые 30 000 – 40 000 км. Хоть производители и рекомендуют производить замену масла раз в 80 000 км, на самом деле столь большой интервал может сказаться с негативной стороны, особенно если автомобиль покупался с пробегом свыше 120 000 км.
• данный тип кпп не любит рваный стиль езды и резких ускорений с места
  , поэтому если вы любитель активного передвижения, то лучше присмотреться к покупки автомобиля с иной коробкой;
• многих пересевших с классической автоматической трансмиссии, где чувствуется переключение передач, по началу раздражает сама работа и исходящий шум
  , что обусловлено спецификой работы данной трансмиссии. Хотя современные вариаторы обучены имитировать переключение передач;
• перегрев
  , обо этом стоит помнить при движении на высоких скоростях продолжительное время. При частом возникновении ошибки Slow Down стоит промыть радиатор, в случае если это не помогло то прибегнуть к радикальным мерам и установить дополнительный радиатор вариатора.

Какой можно сделать вывод? Вариаторы плотно вошли в нашу жизнь, некоторые японские производители автомобилей отказались от использования классических автоматических коробок переключения передач и полностью перешли на бесступенчатые трансмиссии CVT. Прогресс не стоит на месте и ежегодно ведутся работы по усовершенствованию, в результате чего, мы можем наблюдать более быстрый разгон, чем авто с АКПП, меньший расход топлива и более плавный ход. В пример можно привести автомобиль Tesla – автомобиль будущего на котором установлен электродвигатель и вариатор. Автомобильные эксперты предполагают, что через несколько лет эра классических автоматов с гидротрансформатором, канет в лету и останется два вектора развития – бесступенчатые и роботизированные трансмиссии.

Уважаемые друзья, одно из направлений моей деятельности это инвестирование с международной компанией TRUST INVESTING,
минимальный сумма для участия составляет 15$,ориентировочная доходность 20% в месяц, кто также интересуется, хочет заниматься данной деятельностью, пишите мне в Telegram: @gennadiyy (name Геннадий Филиппов). Всё подробно расскажу и покажу (в том числе по skype свой рабочий стол, свою статистику), плюс моё сопровождение на всём пути.
После регистрации добавляем в закрытый чат вTelegram: TRUST INVESTING RUSSIA

Источник

Как это работает

Вполне закономерный вопрос. Прежде чем покупать себе автомобиль вроде Хонда Фит или Митсубиси Аутлендер, где предлагается вариатор, хочется узнать, как пользоваться такой трансмиссией. Для этого следует знать принцип работы.

Коробка считается бесступенчатой. Но по факту передаточные числа между шкивами меняются, просто это происходит чрезвычайно плавно. Отсюда и отсутствует возможность отчетливо уловить границу при переходе.

Чтобы включить передачу для движения вперед, диаметры 2 шкивов нужно выровнять, сделать их одинаковыми. Увеличив при этом диаметр ведомого элемента, оставив ведущий в прежнем положении, включается так называемая понижающая передача. На ней машина с CVT трогается с места. Для повышения скорости шкивы, а точнее их диаметры, меняются в обратном направлении, то есть ведомый начинает вращаться быстрее ведущего.

По сути, именно на этом основана работа такого типа трансмиссии. А если вас интересует секвентальная КПП, вот вам ссылка на интересный материал о ней.

Сцепление

Поскольку это не АКПП, на CVT имеется функция сцепления. По мере модернизации вариатора, производители применяли различные механизмы и системы.

Можно выделить несколько основных:

Смотрите также

Спойлер это что, где купить и как установить своими руками

• Центробежные автоматические. Такие типы сцепления актуальны для мотоциклов и скутеров;
• Электромагнитные решения с электронным управлением;
• Многодисковые муфты. Подобный принцип имеет гидротрансформатор автоматической коробки;
• Многодисковое мокрое сцепление. Блокирует дифференциалы, и интеллектуально подключает режим полного привода. Аналог мокрого сцепления, используемого на DSG;
• Гидротрансформаторы.

За счет гидротрансформатора снижается нагрузка на вариаторную трансмиссию при старте машины с места. Переход на такие механизмы позволили автомобилям с CVT относительно нормально эксплуатироваться в режиме бездорожья.

Но все же если у вас авто с вариаторной коробкой, покорять на ней бездорожье все же не стоит. Такие машины созданы для города, а не для сафари. Хотя использование CVT на снегоходе себя оправдывает. Там цепной механизм проявляет себя с лучшей стороны. А если в вашем распоряжении

Задний ход

Оба вала, то есть ведомый и ведущий, вращаются в том же направлении, что и коленвал мотора автомобиля.

Тут возникла необходимость найти решение для обеспечения включения заднего хода. Оптимальным выходом из сложившейся ситуации стал планетарный редуктор. При блокировании солнечной и коренной рабочей шестерни, входной вал начинает вращаться в одинаковом направлении вместе с входными шкивом. Он, в свою очередь, соединяется с водилом.

Заблокировав лишь коренные коробочные шестерни, водило совместно с входным шкивом начнут двигаться в обратном направлении. В сети можно найти полезные видео, на которых отображается вся суть планетарных редукторов.

Что такое вариатор: его устройство и принцип работы

Как и все прочие трансмиссии, механизм cvt в машине преобразует поступающий от мотора к колесам крутящий момент, но отличие вариатора от «автомата» заключается в бесступенчатой передаче момента. Расположенные друг напротив друга конусные шкивы, один из которых ведущий, а другой – ведомый, объединены выполненным из металла ремнем или цепью и имеют подвижную конструкцию.

Определив, что такое вариатор на автомобиле, легко понять технологию его функционирования. Принцип работы состоит в положении ведущего шкива: в предельно раздвинутом состоянии ремень движется по малому диаметру, соответствующему низшей скорости. И наоборот, сдвинутый шкив дает ремню совершать наибольший диаметр, обеспечивая высокую передачу, аналогичную пятой и выше. Таким образом, перемена толщины обоих валов избавляет от необходимости переключения передач.

Конструкция устройства выглядит следующим образом

:

• «нейтралка» или технология мгновенного направления крутящего момента и разъединения силового двигателя с трансмиссией. Она выполняется в виде электромагнитного сцепления, автоматического центробежного, многодискового, а также в форме гидротрансформатора. Сейчас производители предпочитают последний из перечисленных вариантов для своих моделей с коробкой передач cvt;
• сам вариатор;
• реверсный механизм;
• внешняя исполнительная.

Такую схему вариаторной коробки используют все автомобильные производители, делая различия лишь по дизайну оформления и обозначению.

Устройство

Конструкция коробки вариаторного типа довольно сложная. Вариатор является ее составной частью.

Потому можно сказать, что эти КПП состоят из:

Смотрите также

Нужен ли техосмотр на прицеп: разбираемся в вопросе подробнее

• маховика;
• демпфера крутильных колебаний;
• фрикциона заднего хода;
• промежуточной передачи;
• вариатора;
• электронного блока управления;
• гидравлического блока;
• фрикциона для переднего хода;
• планетарного механизма.

В настоящее время можно встретить разные виды вариаторов. Но все же статистика наглядно показывает, что впереди планеты всей тороидный и клиноременной тип.

У клиноременного преимуществ больше, а потому он заметно популярнее. Но про тороидный тип все равно сказать стоит. Вообще вариаторы являются бесступенчатыми КПП. Суть заключается в том, что коэффициенты передачи на ведомые и ведущие диски изменяются очень плавно с помощью силы трения промежуточных тел. Ими выступают ролики или ремни, к примеру.

Особенности тороидного вариатора в том, что здесь ролик сжимается парой колес, имеющих тороидную, то есть сферическую поверхность. Одно колесо ведущее, а второе выступает ведомым. Главными специалистами по таким КПП выступает компания Ниссан. Потому если и брать машину с таким CVT, то именно от этого японского автопроизводителя.

У клиноременного типа все несколько иначе. Здесь механизм включает в себя ремень, входные и выходные специальные шкивы, рабочие механизмы для изменения диаметра коробочного шкива в рабочей области ремня. Изначально использовали резиновые не особо прочные ремни. Но опыт показал, что они крайне ненадежные. Потому автопроизводители перешли на металлические элементы и цепи. Крутящий момент в клиномеренных устройствах передается с помощью пары трения боковой части рабочего ремня. Это и есть рабочая поверхность коробочного шкива.

Цепь же специально контактирует с конусными рабочими внутренними поверхностями шкивов через свою торцевую часть.

Цепные CVT более гибкие и характеризуются меньшими механическими потерями при трении. Чтобы сами конусы не изнашивались, при их изготовлении обязательно используются высокопрочные сплавы.

Стоит обсудить еще некоторые важные моменты относительно вариаторных коробок передач.

Виды вариаторов

Разработчики предоставляют несколько разновидностей коробки cvt:

1. Цепной и клиноременный

Клиноременное исполнение более востребовано за счет простой конструкции – двух раздвижных шкивов из металлических дисков и помещенного между ними ремня клинообразной формы. Радиусы шкивов меняются синхронно, мягко регулируя передаточное отношение.

Когда ремень заменяется наборной конструкцией из работающих на сжатие металлических пластин или цепью из того же материала, действующей на растяжение, такой тип называется цепным. На основании тестов и отзывов эксперты отмечают, что самые надежные цепные механизмы принадлежат Audi, тогда как у конкурентов они не выдерживают испытания значительными нагрузками, приводящими ремень в негодность.

В силу такой специфики данный вид устанавливают на легковые машины, не использующие прицеп, мотороллеры, снегоходы и прочую легкую технику, не испытывающую перегрузок.

В таких конструкциях шкивы заменены дисками конусообразной формы, а вместо ремня установлены ролики, способные передавать больший крутящий момент. Все элементы выполняются из высокопрочной стали, улучшающей надежность изделия, но и удораживающей его.

Достоинства и недостатки вариаторной трансмиссии

Коробка вариатор имеет плюсы и минусы, с которыми следует ознакомиться владельцу перед выбором себе автомобиля. Главное преимущество состоит в возможности предоставить непрерывное изменение крутящего момента, улучшающее динамику и экономящее топливо.

Среди прочих достоинств эксперты и водители отмечают:

• избавление от рывков при запуске двигателя, более плавный ход;
• избавление от необходимости в переключении скоростей;
• экономия времени на разгон;
• функция блокировки расхода топлива свыше установленной нормы;
• легкий вес, снижающий расход топлива;
• облегчение управления машиной за счет двух педалей;
• снижение шума при движении;
• экологичность;
• легкое преодоление подъемов без прекращения работы двигателя.

Среди наиболее часто встречающихся нареканий:

• несовместимость с мощными моторами;
• быстрый износ ремня при больших нагрузках и регулярном движении на высоких оборотах;
• дорогостоящее техобслуживание и ремонт;
• требовательность к качеству масла и периоду замены фильтров.

Хотя вариатор сейчас является единственной КПП, способной бесступенчато менять передаточное отношение, ряд ограничений и нюансов не позволяет считать его наилучшим решением для любого автомобиля.

Разница между КПП вариатором и АКПП

Какая трансмиссия лучше и надежнее, каковы отличительные черты вариатора от АКПП, ключевые характеристики двух популярных механизмов?

В первую очередь, следует обратить внимание на экономическую составляющую конкурентов:

• КПП вариатор требует более частой замены масла, которое должно быть высокого качества;
• Расход топлива выше у автоматического «собрата»;
• Сервисные и ремонтные работы на cvt оцениваются в разы дороже, чем у АКПП;
• Общая эксплуатация и устройство mcvt является более сложным и требующим внимания механизмом;
• Несмотря на дорогостоящее обслуживание, сам по себе вариатор в машине стоит дешевле.

Для оценки надежности обе коробки прошли испытания бездорожьем, необходимостью буксировки, повышенными скоростями и даже спортивным стилем езды. В данных условиях вариатор сильно проигрывает сопернику, не выдерживая больших нагрузок. Он идеален для спокойного вождения, без резких маневров и ускорений, без которых устройство прослужит долго и бесперебойно.

Зато вариатор лидирует с точки зрения комфорта, обеспечивая плавный, избавленный от провалов разгон, едва слышный по нарастающему гулу силового агрегата. Кроме того, он быстрее набирает обороты и за счет облегченного управления подойдет для начинающих водителей, обладая способностью не реагировать на манеру вождения и не глохнуть.

Если водитель не знает, как определить, вариатор или «автомат» установлен в его машине, на помощь придет техническая документация, где для первой трансмиссии будет стоять обозначение CVT, а для второй – АТ.

Также в процессе езды при установке вариаторной технологии автомобилист не ощутит разгона и переключения передач, тогда как работа «автомата» слышна, чувствительна и наглядно отражается на показаниях тахометра.

Срок службы вариатора

Каждое устройство имеет индивидуальный срок службы, зависящий от конкретной автомобильной модели и специфики эксплуатации. Так, для кроссверов Nissan производителем регламентирована замена ремня через 100 000 км побега, тогда как Mitsubishi Outlander способен преодолеть до 200 000 км.

Чтобы продлить эксплуатационный период вариатора, владельцу надо соблюдать лишь два правила: в указанные производителем сроки менять масло как минимум каждые 60 000 км и избегать перегрузок и бездорожья.

Стоит ли бояться вариатора при покупке машины с пробегом?

Отвечает

Сергей Федоров

эксперт

Вариатор или CVT (Continuously Variable Transmission, дословно – бесступенчатая трансмиссия) представляет собой сравнительно простое по принципу работы устройство. В основе его конструкции два шкива, способные изменять свой диаметр, соединенные между собой прочным металлическим ремнем. В зависимости от того, какие обороты надо получить на выходном валу, варьируется и диаметр обоих шкивов – с возрастанием скорости соединенный с двигателем маховик в поперечнике увеличивается, а ведомый – уменьшается. При торможении или сбрасывании темпа движения происходят обратные действия.

У таких коробок много преимуществ перед традиционными автоматическими коробками передач. Они компактнее и легче благодаря своей конструкции, обеспечивают автомобилю более плавный разгон, а также заметно дешевле «автоматов». Однако есть и довольно серьезные минусы. Вариаторы способны передавать ограниченный крутящий момент, что существенно сужает сферу их применения в автомобилестроении. Они отличаются не самым высоким ресурсом основных узлов – шкивов и толкающего ремня, а также довольно дороги в обслуживании и ремонте. К тому же они боятся резких стартов «на холодную» и даже непродолжительного буксования в грязи или в снегу. Именно поэтому их опасается большинство автолюбителей.

Однако при этом подобные коробки передач уже давно нашли широкое применение в мототехнике – практически все скутеры, квадроциклы и снегоходы выпускаются сегодня исключительно с вариаторами. Они прижились здесь и чувствуют себя очень комфортно. Все логично. Момент у мотоциклетных двигателей довольно скромный, поэтому и вариатор работает с определенным запасом. По крайней мере, его ресурса вполне достаточно для надежной работы в дуэте с их силовыми агрегатами.

Другое дело – автомобильные многоцилиндровые моторы, с которыми бесступенчатая трансмиссия уживается не так мирно, как с мотоциклетными. На данный момент еще не решена основная проблема – пока нет таких материалов, которые обеспечили бы достойный срок службы толкающему ремню и шкивам-маховикам. Хотя автопроизводители очень активно работают в этом направлении. Из этого списка можно выделить основных игроков на мировом рынке: это компании Audi, Nissan и Mitsubishi, а также Subaru и Honda. Хотя немецкая фирма с 2016 года уже не применяет подобную трансмиссию для своих моделей. А жаль. Ведь на легковушки «Ауди» эти коробки ставились с середины 90-х.

На сегодняшний день активно используют вариаторы в основном японские компании. Причем наибольшего успеха добились Mitsubishi и Honda. Подводя итог, можно сказать, что вариатора на подержанных машинах можно не бояться только в том случае, если автомобиль с небольшим пробегом, а диагностика выявила полную работоспособность бесступенчатой трансмиссии.

Причем приоритет здесь можно отдать легковым моделям и кроссоверам от Honda. Компания сегодня довела конструкцию своего вариатора «до ума», увеличив его ресурс до 250 000 км. Неплохие бесступенчатые трансмиссии устанавливаются также на Mitsubishi и Subaru.

Но если авто из вторых рук с CVT будет технически изношенным, да еще и с солидным пробегом, от такого предложения лучше отказаться. В данном случае вариатор будет тем котом в мешке, от которого надо вовремя откреститься.

Была ли статья полезной?

• 10
• 1

Мопед Wiki — Армейский мопед

Этот артикул относится к трансмиссии с вариатором. Чтобы узнать о ветке мопедной армии, см. Вариаторы .

Вариатор является элементом бесступенчатой ​​трансмиссии, обычно используемой на мопедах и других транспортных средствах с небольшим двигателем. Мопеды Motobecane, Peugeot, Derbi, Vespa, Minarelli и Honda предлагали как минимум одну модель с вариоматической трансмиссией.

Работа вариатора

В вариоматических трансмиссиях используются центробежные массы для уменьшения передаточного числа двигателя при увеличении частоты вращения двигателя. Это позволяет вариатору поддерживать оптимальную эффективность двигателя, набирая скорость относительно земли или меняя скорость на подъем в гору. Эффективность в этом случае может быть топливной экономичностью, снижающей расход топлива и выбросы вредных веществ, или энергоэффективностью, позволяющей двигателю развивать максимальную мощность в широком диапазоне скоростей.

Поскольку вариатор поддерживает вращение двигателя с постоянными оборотами в широком диапазоне скоростей автомобиля, вращение рукоятки дроссельной заслонки заставит мопед двигаться быстрее, но не изменит звук, исходящий от двигателя, так сильно, как обычные двухступенчатые или одноступенчатые скорость. Это сбивает с толку некоторых райдеров и создает ошибочное впечатление о недостатке мощности.

Бренды вариаторов

Mobymatic от Motobecane

Motobecane выпустили свою первую и единственную трансмиссию на базе вариатора Mobymatic в 1957, через год после изобретения вариатора голландцем Хуубом Ван Доорном, еще до появления первого автомобиля с вариатором.

Mobymatic состоит из шкива переменного размера, приводимого в движение двумя-четырьмя утяжеленными шарикоподшипниками, связанными с двухфункциональным автоматическим сцеплением. Шкив вариатора вращает шкив фиксированного диаметра, прикрепленный к цепи главной передачи.

Трансмиссия Mobymatic входила в стандартную комплектацию моделей Motobecane вплоть до их последнего серийного производства в начале 2000-х годов. Единственная разница между ранними моделями и более поздними выпусками заключалась в отказе от деревянного ключа.

Хотя это и не лучшая конструкция с точки зрения настраиваемости или работы сцепления, это была недорогая рабочая лошадка, не требующая обслуживания в течение всего срока службы двигателя, кроме регулярной подачи смазки через пресс-масленку каждые несколько сотен миль.

Motobecane Руководство по разборке вариатора.

Вариатор Vespa

Вариатор Vespa устанавливался на все модели мопедов класса «люкс»: Bravo, Grande, Vespa Si и даже на топовую версию экономичной модели Vespa Ciao Deluxe. Этот привод отличается от Mobymatic разделением механизмов сцепления и вариатора, использованием двойных регулируемых шкивов и полным отказом от конечной цепной передачи. Вариатор приводится в движение кривошипом двигателя с помощью регулируемого шкива, приводимого в действие роликовым грузом. Ремень натягивается между двигателем и задним колесом, где находится сцепление и пружинный шкив. Пружинный шкив удерживает ремень в натянутом состоянии, требуя, чтобы два шкива двигались относительно друг друга, как это делают французские шкивы. Vespa также имеет коробку передач внутри ступицы заднего колеса, где мощность вариатора понижается передаточным числом главной передачи, а затем подается на колесо.

В вариаторе Vespa используется пять роликовых грузов. Отсутствие симметрии в этой конструкции означает, что производительность вариатора нельзя изменить, убрав вес. однако некоторые модели поставлялись с шестью или восемью вариаторами веса.

Вариатор Honda

Honda скопировала дизайн своего вариатора и, возможно, всего своего мопеда PA50 с Vespa Bravo. Они используют одинаковую функциональность с некоторыми техническими различиями.

Съемник сцепления для Honda TRX 500 Rubicon отделит задний кулачковый ролик вариатора Hobbit от неподвижной ведущей поверхности — Не требуется разбивания или других оскорбительных методов — Спасибо «smallbikewithmotor» за понимание этого

Вариатор Derbi

Есть 6 весовых вариаторов и 3 весовых вариатора для Derbi (6 весов совместимы с Honda Hobbit). Существуют также вариаторы производительности, такие как вариатор TJT. Чтобы лучше понять функции двойных вариаторов и контрпружин, прочитайте следующую ссылку. http://www.apriliaforum.com/forums/showthread.php?t=8960

Вариатор Peugeot

Вариаторная система Peugeot, используемая на большинстве моделей мопедов Peugeot (особенно не 102SP) очень похож на тот, что используется Motobecane, хотя системы не являются взаимозаменяемыми. Центробежный вариатор со встроенным сцеплением соединен с большим шкивом фиксированного диаметра, прикрепленным к цепи главной передачи. Натяжение ремня поддерживается постоянным за счет того, что весь двигатель вращается вниз на опорах по мере увеличения скорости, а пружина возвращает его в исходное положение при уменьшении.

базовая функция вариатора прочтите это или кто-нибудь прикрепите его к нашей вики http://www.apriliaforum.com/forums/showthread.php?t=8960

Настройка вариатора

См. Настройка вариатора

Мопед Wiki — Армейский мопед

Этот артикул относится к трансмиссии с вариатором. Чтобы узнать о ветке мопедной армии, см. Вариаторы .

Вариатор является элементом бесступенчатой ​​трансмиссии, обычно используемой на мопедах и других транспортных средствах с небольшим двигателем. Мопеды Motobecane, Peugeot, Derbi, Vespa, Minarelli и Honda предлагали как минимум одну модель с вариоматической трансмиссией.

Работа вариатора

В вариоматических трансмиссиях используются центробежные массы для уменьшения передаточного числа двигателя при увеличении частоты вращения двигателя. Это позволяет вариатору поддерживать оптимальную эффективность двигателя, набирая скорость относительно земли или меняя скорость на подъем в гору. Эффективность в этом случае может быть топливной экономичностью, снижающей расход топлива и выбросы вредных веществ, или энергоэффективностью, позволяющей двигателю развивать максимальную мощность в широком диапазоне скоростей.

Поскольку вариатор поддерживает вращение двигателя с постоянными оборотами в широком диапазоне скоростей автомобиля, вращение рукоятки дроссельной заслонки заставит мопед двигаться быстрее, но не изменит звук, исходящий от двигателя, так сильно, как обычные двухступенчатые или одноступенчатые скорость. Это сбивает с толку некоторых райдеров и создает ошибочное впечатление о недостатке мощности.

Бренды вариаторов

Mobymatic от Motobecane

Motobecane выпустили свою первую и единственную трансмиссию на базе вариатора Mobymatic в 1957, через год после изобретения вариатора голландцем Хуубом Ван Доорном, еще до появления первого автомобиля с вариатором.

Mobymatic состоит из шкива переменного размера, приводимого в движение двумя-четырьмя утяжеленными шарикоподшипниками, связанными с двухфункциональным автоматическим сцеплением. Шкив вариатора вращает шкив фиксированного диаметра, прикрепленный к цепи главной передачи.

Трансмиссия Mobymatic входила в стандартную комплектацию моделей Motobecane вплоть до их последнего серийного производства в начале 2000-х годов. Единственная разница между ранними моделями и более поздними выпусками заключалась в отказе от деревянного ключа.

Хотя это и не лучшая конструкция с точки зрения настраиваемости или работы сцепления, это была недорогая рабочая лошадка, не требующая обслуживания в течение всего срока службы двигателя, кроме регулярной подачи смазки через пресс-масленку каждые несколько сотен миль.

Motobecane Руководство по разборке вариатора.

Вариатор Vespa

Вариатор Vespa устанавливался на все модели мопедов класса «люкс»: Bravo, Grande, Vespa Si и даже на топовую версию экономичной модели Vespa Ciao Deluxe. Этот привод отличается от Mobymatic разделением механизмов сцепления и вариатора, использованием двойных регулируемых шкивов и полным отказом от конечной цепной передачи. Вариатор приводится в движение кривошипом двигателя с помощью регулируемого шкива, приводимого в действие роликовым грузом. Ремень натягивается между двигателем и задним колесом, где находится сцепление и пружинный шкив. Пружинный шкив удерживает ремень в натянутом состоянии, требуя, чтобы два шкива двигались относительно друг друга, как это делают французские шкивы. Vespa также имеет коробку передач внутри ступицы заднего колеса, где мощность вариатора понижается передаточным числом главной передачи, а затем подается на колесо.

В вариаторе Vespa используется пять роликовых грузов. Отсутствие симметрии в этой конструкции означает, что производительность вариатора нельзя изменить, убрав вес. однако некоторые модели поставлялись с шестью или восемью вариаторами веса.

Вариатор Honda

Honda скопировала дизайн своего вариатора и, возможно, всего своего мопеда PA50 с Vespa Bravo. Они используют одинаковую функциональность с некоторыми техническими различиями.

Съемник сцепления для Honda TRX 500 Rubicon отделит задний кулачковый ролик вариатора Hobbit от неподвижной ведущей поверхности — Не требуется разбивания или других оскорбительных методов — Спасибо «smallbikewithmotor» за понимание этого

Вариатор Derbi

Есть 6 весовых вариаторов и 3 весовых вариатора для Derbi (6 весов совместимы с Honda Hobbit). Существуют также вариаторы производительности, такие как вариатор TJT. Чтобы лучше понять функции двойных вариаторов и контрпружин, прочитайте следующую ссылку. http://www.apriliaforum.com/forums/showthread.php?t=8960

Вариатор Peugeot

Вариаторная система Peugeot, используемая на большинстве моделей мопедов Peugeot (особенно не 102SP) очень похож на тот, что используется Motobecane, хотя системы не являются взаимозаменяемыми.

Принцип работы водородного двигателя для автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания уже давно является далеко не единственным силовым агрегатом, который устанавливается на автомобили: альтернативой ему в последнее время всё чаще становятся моторы, использующие в качестве движущей силы электричество, и водородные установки. Именно о последнем механизме и пойдет речь ниже.

Краткая история создания

Двигатель на водороде был создан в начале XIX века усилиями французского изобретателя. Спустя 35 лет в Англии был оформлен официальный патент на подобный агрегат, а в 1852 году немецкие инженеры доработали устройство, сделав возможной его работу на воздушно-водородной смеси.

Особое распространение моторы на водороде приобрели в годы ВОВ, когда бензин оказался в большом дефиците. Затем интерес к данному виду топлива поутих до топливного кризиса, случившегося в 70-е годы.

В последнее же время за развитие экологически безопасного топлива ратуют защитники природы и просто люди, неравнодушные к дальнейшей судьбе планеты и будущих поколений.

Принцип работы водородного двигателя

Функционирование двигателя на водородном топливе отличается от действия двигателя внутреннего сгорания, прежде всего, особенностями подачи и воспламенения смеси топлива, но принцип работы остаётся таким же.

Бензин горит медленно, а в случае с водородом время впрыска сдвигается к моменту возвращения поршня к крайнему положению, давление же может быть низким.

Водородный двигатель в идеальных условиях и вовсе способен работать без поступления воздуха: в камере сгорания останется после сжатия пар, который снова станет водой (это обеспечит радиатор). Однако на практике добиться этого сложно, т. к. на авто придётся устанавливать электролизер (специальное устройство, отделяющее водород от воды с целью осуществления реакции с кислородом).

Водородные топливные элементы

Эти устройства напоминают традиционные аккумуляторы с более высоким КПД, достигающим 45%.

В корпус помещается мембрана, проводящая исключительно протоны и разделяющая две камеры (анодную и катодную): в первую поступает водород, во вторую – кислород. Электроды покрываются катализатором (в его качестве часто применяют платину), при воздействии которого начинается процесс потери электронов водородом.

Протоны, проходящие в тот же период времени в катодную камеру, соединяются с приходящими извне электронами, что происходит опять же вследствие наличия катализатора.

Устройство водородного двигателя внутреннего сгорания

Такой движок практически ничем не отличается от пропанового агрегата, поэтому часто владельцы таких машин просто перенастраивают двигатели (но это и приводит к снижению КПД).

Как работает машина с водородным двигателем? В ней установлен генератор: внутри него протекает реакция окисления водорода, в конце которой получаются азот, пар и электрический ток (углекислый газ в продуктах распада отсутствует).

Автомобиль с таким силовым агрегатом можно сравнить с электрокаром, но с более компактным аккумулятором. На рабочий режим элемент выходит спустя пару минут после запуска, а вот на прогрев до рабочей температуры может уйти и час (на точное время влияет температура окружающей среды). Появляется вода, а электроны из анодной камеры попадают в электрическую цепь, подключенную к движку. Иными словами, получается ток, питающий автомобильный водородный двигатель.

Минусы водородного мотора

Водородные двигатели для автомобилей при всех плюсах не лишены недостатков:

1. Высокая стоимость, на которую влияют, во-первых, электрический генератор, во-вторых, необходимые для эксплуатации авто баки из углепластика.
2. Низкая энергетическая эффективность. У электромобиля КПД равняется 70%, у водородного топлива – 30%, если же водород получать из нефти, этот показатель увеличится примерно в 2 раза, но тогда появится углекислый газ.
3. Малое количество заправок. Если в Европе они хотя бы есть, то в России такие заправочные станции в принципе отсутствуют.
4. Необходимость периодической проверки баллонов, заправленных водородом, в целях безопасности.
5. Увеличение веса машины и, как следствие, ухудшение маневренности.

Безусловно, защита окружающей среды имеет огромное значение, но пока что автолюбители не готовы жертвовать собственным комфортом и деньгами ради экологии.

Видео о том как работает водородный двигатель

Технология водородных топливных элементов | Knauf Automotive

инновации, Автомобильные аккумуляторные батареи, Автомобили на водороде 14 декабря 2021

Технология водородных топливных элементов может оказаться самым экономически эффективным вариантом автомобильной энергетики на сегодняшний день. Что такое водородный топливный элемент и как он работает?

В ближайшем будущем водородные топливные элементы могут широко использоваться в автомобилях. Это решение имеет множество преимуществ, и есть много признаков того, что автомобили на водородном топливе будут становиться все более популярными. В то же время важно помнить, что водородные топливные элементы, как и любая другая технология, имеют определенные ограничения. Но сначала стоит узнать, как выглядит система такого типа и как она может обеспечивать энергией двигатель автомобиля.

Функция топливного элемента – независимо от его типа – заключается в выработке электроэнергии за счет окисления подаваемого на него топлива. Работа водородных топливных элементов, однако, полностью отличается от работы гальванических элементов, к которым относятся батареи и аккумуляторы. В отличие от этих типов компонентов, топливные элементы не нуждаются в подзарядке и могут начать работать практически сразу после подачи топлива.

Водородные топливные элементы – наиболее широко используемый вариант. Электроды погружены в электролит и используют водород (на аноде) и кислород (на катоде). Это, помимо прочего, устраняет вредные вещества, образующиеся в процессе сгорания топлива – вместо них в окружающую среду выбрасывается только пар.

См. подробнее: Как уменьшить углеродный след в автомобильном секторе?

Как работает водородный топливный элемент?

Благодаря использованию водорода, процесс сгорания топлива не изменяет химический состав электролитов или электродов. Это еще один важный аспект, касающийся различий между топливными и гальваническими элементами. Батареи основаны на реакциях, которые могут привести к изменению используемых веществ – отсюда необходимость зарядки, которая включает в себя обратные процессы.

Принцип работы водородного топливного элемента довольно прост: водород высвобождает электроны, которые затем реагируют с кислородом для производства электроэнергии, оставляя в качестве побочного продукта реакции только пар. В некоторых элементах вместо чистого водорода используются соединения, содержащие большое количество водорода, такие как метан или метанол – в этих случаях эффективность немного ниже, а в процессе сгорания также образуется небольшое количество углекислого газа.

Области применения водородных топливных элементов

Водородные топливные элементы находят довольно широкое применение в различных отраслях:

• энергетические технологии – для обеспечения энергией мест, где невозможен свободный доступ к электросети;
• строительство автономных роботов,
• системы аварийного энергоснабжения,
• космические технологии – корабли и зонды,
• автомобильная промышленность.

Последний пункт, в частности, заслуживает внимания. Двигатели на водородных топливных элементах – это решение, которое принимает все большее число производителей автомобилей. Уже есть несколько моделей от ведущих брендов с таким приводом – эффективность водородных топливных элементов довольно высока, что позволяет использовать их даже в автобусах.

См. подробнее: Амортизаторы для автомобильных баков для хранения водорода

Водородные автомобили – технология, инфраструктура и другие факторы, влияющие на их внедрение

Хотя технология как водородных топливных элементов, так и водородных двигателей в настоящее время достаточно развита, мы все еще довольно далеки от широкомасштабного внедрения этого типа технологий. Однако их количество неуклонно растет, а растущая популярность является результатом сочетания нескольких важных факторов. Среди прочего стоит обратить внимание на действующие нормы – Европейский Союз, совместно с другими организациями, в настоящее время уделяет большое внимание экологичности дорожного движения, поддерживает инициативы, связанные с альтернативными видами топлива, и проясняет юридические вопросы, связанные с электромобильностью.

Одним из решающих преимуществ в повседневной эксплуатации водородного автомобиля является широкая доступность этого элемента – его можно найти практически везде, что позволяет свести затраты к минимуму. Один «бак» в новейших водородных автомобилях позволяет проехать даже более 700 км, что является значительным преимуществом перед другими электромобилями.

См. подробнее: Виды электромобилей против развития электромобильности – в чем преимущества автомобилей HEV, PHEV, FCEEV?

Однако в настоящее время серьезным препятствием является отсутствие доступной инфраструктуры для снабжения автомобилей водородом. В Польше первая станция такого типа была создана всего несколько месяцев назад, а во всей Европе их количество оценивается чуть более чем в 200. Однако существует множество проектов, которые предполагают строительство новых водородных заправочных станций в ближайшие годы.

Как заправлять водородный автомобиль?

С точки зрения водителя, процесс заправки выглядит так же, как и в случае с автомобилем, работающим на топливе. Однако есть несколько важных отличий: водород на заправочных станциях обычно измеряется в килограммах, а не в литрах. Кроме того, заправка водородного автомобиля требует тщательного контроля скорости насоса, поскольку слишком быстрая заправка автомобиля может привести к опасно высокой температуре. Время зарядки нового водородного автомобиля на обычной станции составляет около 3 минут.

Цены на водородные автомобили

В настоящее время водородные автомобили довольно дороги – цены на модели, доступные в Польше, составляют около 65 000 евро. Однако с развитием инфраструктуры и ростом популярности альтернативных видов топлива эти цифры будут постепенно снижаться, как и в случае с другими электромобилями. Важную роль здесь могут сыграть правовые нормы Европейского союза и государств-членов – уже сейчас во многих местах водители могут рассчитывать на льготы, связанные с использованием этого типа автомобилей.

Водородные топливные элементы – преимущества и недостатки

Конструкция водородных топливных элементов относительно проста, как и принцип их работы – благодаря этому химическая энергия может быть преобразована в электричество очень быстро и легко. При этом риск возникновения сбоев и неполадок очень низок. Огромным преимуществом использования этого типа топливных элементов является их нейтральное воздействие на окружающую среду. Побочным продуктом сжигания водорода является только пар, в отличие от ряда вредных веществ, образующихся при использовании твердого топлива. Более того, водородный топливный элемент также создает низкий уровень шума. Технология водородных топливных элементов также обеспечивает эффективную работу в течение длительного времени и возможность больших мгновенных перегрузок. Один элемент вырабатывает ток очень низкого напряжения (от 0,5 до 1 В), но они могут быть объединены практически в любом количестве, что обеспечивает значительную масштабируемость и широкое применение.

Недостатком водородных топливных элементов является довольно высокая стоимость материалов, используемых для производства катализаторов. Кроме того, эффективность систем такого типа ниже, чем при хранении энергии в аккумуляторах. Процесс производства водорода также требует определенных затрат энергии. Несмотря на это, считается, что водород имеет значительный потенциал в качестве источника энергии как для автомобилей, так и для стационарных установок. Следует, однако, помнить, что водородные топливные элементы — это технология, которая все еще находится на стадии разработки, но значение компаний в этом секторе постоянно растет.

Современные решения для электромобильности с Knauf

Постоянно развивающаяся технология водородной энергетики становится все более популярной. По этой причине имеет смысл обратиться к решениям, которые будут хорошо работать на этом быстрорастущем рынке. В современных элементах используются компоненты из вспененного EPP, которые обеспечивают эффективную теплоизоляцию в сочетании с защитой от ударов и повреждений. Одним из ведущих производителей таких деталей является компания Knauf Industries, которая также предлагает ряд других инновационных решений для электромобилей.

Заправка не только топливными элементами

Составные части

Джейсон Морган — директор по контенту компании Fleet Equipment.

У нас есть ответ на вопрос, что важнее: технология трансмиссии или инфраструктура, которая питает (или заряжает) ее? Электрические грузовики начали использоваться для ближнемагистральных перевозок, а для их поддержки развернута инфраструктура для зарядки электромобилей. OEM-производители и автопарки стимулируют изменение электромобилей на арене аккумуляторных электромобилей, и это, вероятно, верно и для водородной арены.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Водород в настоящее время находится в том же опасном положении, что и электрические грузовики с аккумуляторными батареями около трех лет назад. Разработка водородных силовых агрегатов ведется за закрытыми дверями, и интерес клиентов автопарка к ним растет. Это первые дни в цикле внедрения — цикле, который Cummins стремится ускорить и сократить с помощью своего водородного двигателя внутреннего сгорания X15H, 15-литровой водородной силовой установки, которая является одним из самых удивительных дополнений к топливно-независимой серии X Cummins. портфолио.

«Поскольку мы работаем над обезуглероживанием, нам нужны решения, и водородный двигатель — это практичное решение», — начал Джим Небергалл, генеральный директор Cummins Hydrogen Engine Business. «Это топливо с нулевым содержанием углерода, которое приводит к значительному сокращению выбросов парниковых газов, но это также самая дешевая технология использования топлива с нулевым содержанием углерода».

Помните, мы не говорим о трансмиссии на топливных элементах. Этот двигатель имеет много общего с хорошо известным дизельным двигателем Cummins X15. Вот несколько быстрых пунктов, которые подчеркивают сходство X15H с его дизельным аналогом:

• Прямой впрыск, искровое зажигание;

• Номинальная мощность, которая совпадает (хотя бы частично) с дизельным двигателем X15; и

• Общие компоненты для блока цилиндров, кривошипа и точек крепления (и это лишь некоторые из них).

— Очень знакомо, — подтвердил Небергалл. «Методы технического обслуживания очень распространены. Изменений X15 в X15H не так много. Мы работаем на рынке, не склонном к риску. У нас не склонная к риску отрасль. X15H не несет большого риска. Cummins может сделать двигатель, работающий на любом топливе. Водород оказался отличным топливом с нулевым содержанием углерода, и многие клиенты переходят на него в качестве конечного топлива».

«Последнее топливо» — звучит неплохо, но Небергалл знает, что впереди долгий водородный путь. Маркером первой мили на этом пути является поиск правильного приложения, которое будет способствовать внедрению. Cummins в качестве основной цели выделяет дальнемагистральные маршруты протяженностью 300 миль и более. Очевидно, что это удовлетворяет потребность в обезуглероживании, поскольку аккумуляторные электрические грузовики работают на расстоянии около 250 миль, но есть и другое потенциальное решение для этого приложения. Природный газ является очевидным (и растущим) претендентом на то, чтобы бросить вызов дизельному топливу в краткосрочной перспективе, но по-прежнему производит выбросы (которые можно компенсировать, если вы используете возобновляемый природный газ, но это уже другая история). Конечно, водородный двигатель также производит выбросы NOx.

«Но это будет намного меньше выбросов, производимых сегодняшними дизелями», — сказал Небергалл. «Примерно на 75% ниже. Очень низкий уровень NOx, но NOx все равно будет».

Nebergall молчал о конкретных показателях выбросов и о том, как он может сравниться с двигателем X15N, работающим на природном газе, но пообещал, что более подробная информация будет предоставлена, когда двигатель будет ближе к запуску.

Преимущество водородного двигателя заключается в переходе на новое топливо. В то время как автопарки будут чувствовать себя комфортно, имея сходство X15H с дизельным X15, некоторые отличия X15H помогут им перейти к водородному будущему. Возьмем, к примеру, систему хранения топлива.

«Бортовые баки цилиндров для водородных топливных систем X15H точно такие же, как и для автомобиля на топливных элементах», — сказал Небергалл. «Это хорошо для производителя оригинального оборудования, потому что теперь у них есть инженерная работа, которую нужно решить. Таким образом, они могут интегрировать его один раз для двигателя, и он работает с топливным элементом».

Думайте об этом как о маленьком шаге к обезуглероживанию, с точки зрения оборудования, и о гигантском скачке вперед к внедрению нового источника топлива для дальнемагистральных перевозок. Тем не менее возникает вопрос: сохранится ли водородный двигатель после того, как водородный топливный элемент закрепится на рынке?

Небергалл посмотрел в свой хрустальный шар:

«Мы не знаем, что нас ждет в будущем, но мы разработали двигатели для работы во многих условиях окружающей среды — при экстремально низких температурах окружающей среды или в экстремальных условиях эксплуатации, где много пыли и мусора. Что касается топливных элементов, нам нужно посмотреть, как они себя ведут, когда на улице минус 40 градусов и из выхлопной трубы течет вода. С двигателем об этом можно не беспокоиться. Есть различия. Я не знаю, что одно решение когда-либо будет 100%. Думаю, в будущем найдется место и для того, и для другого».

В краткосрочной перспективе у автопарков появляется все больше возможностей для достижения целей устойчивого развития. Нажмите ниже, чтобы прочитать больше историй из нашей серии статей о Cummins и узнать, как они распределяют свою стратегию разработки двигателей:

Как Cummins представляет себе будущее энергетики (и что это означает для ее бизнеса по производству двигателей)

Удельная мощность дизельного топлива (и его влияние на обезуглероживание)

Двигатели, работающие на природном газе, в настоящее время: потенциально готовы к росту

Водород на долгом пути

Исследования и разработки в области использования водорода и топливных элементов для различных применений продолжают расширяться. Несмотря на то, что в настоящее время в секторе автомобильных дорог ведется большая работа, особенно в связи с тем, что водород рассматривается как лучшая альтернатива для дальних перевозок, в отрасли внедорожных транспортных средств также предпринимаются усилия по развитию.

В июле 2020 года JCB объявила о разработке экскаватора с водородным двигателем. Прототип 20-тонного экскаватора 220X оснащен водородным топливным элементом и проходит испытания на испытательном полигоне компании. «JCB будет продолжать развивать и совершенствовать эту технологию, проводя расширенные испытания нашего прототипа машины, и мы продолжим оставаться в авангарде технологий, предназначенных для построения будущего с нулевым выбросом углерода», — заявил лорд Бэмфорд, председатель JCB, в пресс-релизе компании. выпуск о прототипе машины.

Производитель строительной техники SANY объявил в марте 2021 года, что с его производственной линии сошли два автомобиля на водородных топливных элементах: самосвал и автобетоносмеситель. Компания заявила, что основными преимуществами использования водорода является отсутствие производимых выбросов — тепло и водяной пар являются единственными выбросами от водорода.

Дополнительные преимущества, по словам SANY, эти новые транспортные средства обеспечивают повышенную мощность благодаря высокомощным блокам топливных элементов, используемым в сочетании с приводным двигателем с большим крутящим моментом и коробкой передач AMT. Возможны и более длинные расстояния за счет использования водородных баллонов общей емкостью 1680 л (443,8 галлона), которые обеспечивают запас хода более 500 км (310,7 миль).

Компания Cummins Inc. также работает над совершенствованием технологий производства водорода и топливных элементов. В ноябре компания провела День водорода, чтобы обозначить свои текущие и будущие инициативы в этой области. Председатель и главный исполнительный директор Том Лайнбаргер сказал, что у Cummins есть «невероятная возможность продолжать строить сильный бизнес в области производства водорода и технологий топливных элементов, способствуя снижению выбросов и защите нашей планеты».

ПОДРОБНЕЕ: Cummins представляет концепцию водородной технологии

Во время мероприятия он сказал, что Cummins считает, что водород будет играть ключевую роль в усилиях по обезуглероживанию из-за множества преимуществ, которые он предлагает, таких как легкость, простота хранения и способность обеспечивать высокую энергию на единицу массы. «Он предлагает способы обезуглероживания энергоемких отраслей, таких как перевозки на большие расстояния, судоходство и промышленные процессы», — сказал Лайнбаргер.

Компания JCB проводит испытания своего водородного 20-тонного экскаватора на испытательном полигоне в карьере. JCB

Технологии и приложения расширяются

По словам Cummins, есть три ключевые области, на которых компания сосредоточила свои усилия по разработке водорода и топливных элементов:

• производство зеленого водорода
• управление и транспортировка водорода
• применение водородных топливных элементов.

У компании есть несколько текущих проектов, связанных с этими направлениями развития. В настоящее время Cummins имеет более 2000 установок топливных элементов для различных применений на дорогах и вне дорог, в том числе коммерческие грузовики в Норвегии с ASKO, крупным оптовым продавцом продуктов в регионе. Другие демонстрационные проекты Cummins с дополнительной технологией топливных элементов также будут реализованы в различных регионах, поскольку отрасли стремятся познакомиться с этой технологией. Компания Cummins сосредоточила свои усилия по разработке водорода на трех направлениях, включая технологию электролиза для производства водорода. Cummins Inc.

Cummins также недавно объявила об этом, а Air Liquide завершила строительство и ввод в эксплуатацию крупнейшего в мире электролизера с протонообменной мембраной, который используется для производства водорода. Он питается от возобновляемых источников энергии и производит до 8,2 тонн низкоуглеродистого водорода в день в Беканкуре, Квебек.

«Мы рассматриваем аккумуляторную электроэнергию и водородные топливные элементы как дополняющие друг друга технологии в составе силовых агрегатов с нулевым уровнем выбросов», — говорит Джереми Харсин, бизнес-директор Cummins Off-Highway. «Не существует универсального решения, подходящего для всех».

Водород имеет смысл для более крупного оборудования с высоким коэффициентом использования и потребности в энергии из-за ограничений инфраструктуры зарядки и размера необходимых батарей, а также их более высокой стоимости. Длительное время перезарядки, необходимое для более крупного оборудования, также может быть сдерживающим фактором. «Для более тяжелых рабочих циклов топливные элементы обеспечат большую гибкость и более высокую загрузку машины. Они хорошо подходят для тяжелых грузов и длительных рабочих смен с быстрой заправкой и отсутствием выбросов углекислого газа», — объясняет Харсин. «Электричество больше подходит для компактного оборудования, особенно используемого в аренде».

Водород обладает большей энергоемкостью по сравнению с дизельным топливом или природным газом. Один килограмм водорода имеет общую энергетическую эквивалентность примерно 3 кг или 1 галлону дизельного топлива. Таким образом, по сравнению с дизельным топливом или природным газом, водород сможет проехать такое же расстояние, используя меньше топлива.

«Внедрение топливных элементов будет происходить постепенно в течение следующих 5-10 лет, поскольку они станут не только экологически, но и операционно-экономически выгодными для OEM-производителей и операторов», — говорит Харсин.

DEUTZ также рассматривает водород как выгодную технологию для тяжелых условий эксплуатации. В нем отмечается, что возможности быстрой дозаправки позволяют более эффективно использовать углекислый газ (CO ₂ ) в режиме свободной эксплуатации и снизить общую стоимость владения для конечных пользователей.

В настоящее время компания разрабатывает водородный двигатель на базе своего промышленного двигателя TCD7.8, известного как 7.8TCH. Доктор — Инж. Маркус Швадерлапп, , старший вице-президент по исследованиям и разработкам в DEUTZ, говорит, что к концу 2021 года компания планирует ввести в эксплуатацию водородный генератор в качестве демонстратора технологии водородного двигателя для пилотного клиента.

В этом приложении водородный генератор сможет обеспечить электроэнергию без CO ₂ в пиковые периоды спроса на энергию, а также для удаленного энергоснабжения, например, для строительных площадок с электрическими машинами, говорит Швадерлапп.

DEUTZ также видит потенциал для замены дизельного двигателя в локомотивах и других устройствах. «Мы видим водородные двигатели во всех мобильных машинах, где требуется высокая производительность в сочетании с высокой степенью автономности», — говорит Швадерлапп.

Компания также оценивает разработку топливных элементов, но считает, что водородный двигатель ближе к индустриализации для внедорожных приложений.

ПОДРОБНЕЕ: Варианты топлива продолжают развиваться потенциал водорода

В марте 2021 года компания Westport Fuel Systems Inc. объявила об успешном запуске и первых испытаниях сверхмощного двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде, с системой прямого впрыска под высоким давлением (HPDI) 2.0. Предварительные испытания показали, что двигатель, работающий на водороде, может обеспечить сгорание и эффективность, сравнимые с топливными элементами, в тяжелых условиях эксплуатации.

«Возможность OEM-производителей и других сторон избежать новых и значительных инвестиций, которые потребуются для разработки и производства топливных элементов, электродвигателей и аккумуляторов, связанных с предложением продуктов для электромобилей на топливных элементах для дальних перевозок большой мощности, при этом используя налаженные поставки. производственных цепей, производственных инвестиций и инфраструктуры, а также экономии за счет масштаба — это невероятно увлекательно», — сказал Скотт Бейкер, вице-президент по инженерным вопросам Westport Fuel Systems, в пресс-релизе компании, в котором объявляются результаты первоначальных испытаний.

Компания считает, что эта технология может быть полезна для большегрузных грузовиков и других приложений с высокой нагрузкой, таких как горнодобывающая промышленность, судоходство и железнодорожный транспорт.

В мае компания Daimler Trucks объявила о начале тщательных испытаний последней версии своего грузовика Mercedes-Benz Genh3, прототипа автомобиля на водородных топливных элементах. По словам компании, серия испытаний будет очень требовательной к автомобилю и компонентам и будет сосредоточена на непрерывной эксплуатации, различных погодных и дорожных условиях, а также различных маневрах вождения.

Целью Daimler в области технологии топливных элементов является достижение дальности до 1000 км (621,4 мили) и более без остановок для дозаправки. Компания хочет, чтобы ее грузовик на топливных элементах имел аналогичные или лучшие характеристики по сравнению с дизельными аналогами, а это означает, что он может обеспечить такой же запас хода и долговечность. Daimler заявляет, что проведет такие же строгие испытания грузовика, как и грузовики с дизельным двигателем.

Genh3 был разработан с нуля и включает в себя совершенно новые компоненты — систему топливных элементов, полностью электрическую трансмиссию и сопутствующие системы, — сообщает компания. Особое внимание будет уделено им во время испытаний, поскольку вес и положение новых компонентов в грузовике влияют на его управляемость, что может влиять на силы и вибрации, ощущаемые транспортным средством и оператором.

Daimler использует баллоны с газообразным водородом во время испытаний Genh3. Тем не менее, компания считает, что жидкий водород является лучшим вариантом из-за его более высокой плотности энергии по отношению к объему, чем газообразный водород. Daimler говорит, что это приводит к использованию меньших и более легких резервуаров, потому что давление ниже, что позволяет грузовикам перевозить больше груза. В этих баках также можно перевозить больше водорода, что обеспечивает большую дальность полета.

Компания разрабатывает технологию резервуаров с жидким водородом и планирует создать новый прототип системы к концу 2021 года. Затем она проведет испытания с использованием резервуаров с жидким водородом, что позволит продемонстрировать использование как газообразных, так и жидких вариантов.

Грузовик Mercedes-Benz Genh3 был разработан с нуля и оснащен совершенно новыми компонентами. Daimler AG

Какие проблемы еще предстоит решить?

Производство, хранение и инфраструктура водорода являются одними из ключевых задач, стоящих перед рынком в настоящее время, говорит Швадерлапп. Как и Daimler, DEUTZ считает использование жидкого водорода наиболее выгодным. Он также отмечает необходимость разработки интеллектуальных решений для упаковки систем хранения водорода в транспортные средства.

«Бортовое хранилище — важнейший компонент водородной энергетики, — говорит Харсин. Он объясняет, что водород должен быть сжат в ограниченном пространстве путем сжатия или сжижения, чтобы хранить достаточно для удовлетворения требований рабочего цикла. Таким образом, Cummins инвестирует в технологии хранения. Недавно компания объявила о создании совместного предприятия с NPROXX для производства резервуаров для хранения водорода и сжатого природного газа.

Харсин также отмечает сложность, а также способность Cummins решать проблемы интеграции, настройки и усовершенствования взаимодействия между топливными элементами, батареями, силовым агрегатом и хранилищем топлива. «Понимание и адаптация общей системы трансмиссии будет иметь решающее значение в будущем. Это касается каждого компонента, который преобразует мощность двигателя в движение, и является областью, в которой Cummins может использовать наш глубокий опыт и понимание всех взаимодействующих компонентов и различных требований к работе, необходимых для обслуживания различных секторов». «Для более тяжелых рабочих циклов топливные элементы обеспечат большую гибкость и более эффективное использование машин», — говорит Джереми Харсин из Cummins. Cummins Inc.

Инфраструктура также останется проблемой. Даже несмотря на то, что в настоящее время существует множество проектов по увеличению заправки водородом, для их разработки потребуются время и ресурсы. Харсин говорит, что внедрение водорода, вероятно, начнется на рынках, где заправка может производиться централизованно, например, на домашних базах или вблизи крупных водородных центров, где есть доступ к доступной возобновляемой энергии.

Стоимость также является препятствием, которое необходимо преодолеть. Харсин говорит, что стоимость топливных элементов и водорода, по прогнозам, останется выше стоимости двигателей внутреннего сгорания в течение как минимум 5-10 лет. Однако он говорит, что экологические инициативы, продвигаемые корпорациями или правительствами, могут ускорить переход на водород. Клиенты автопарка, эксплуатирующие муниципальную технику или оборудование в аэропортах, распределительных центрах и портах, также могут оказать давление на OEM-производителей, чтобы они предлагали водородные решения, поскольку они стремятся сократить свои выбросы.

«Электроэнергия от аккумуляторов будет изо всех сил пытаться удовлетворить потребность в рабочем цикле для всех приложений, особенно для более крупных», — говорит Харсин. «Водород может предложить решение, которое эффективно выполняет работу при соблюдении требований нулевого уровня выбросов».

В целом, по его словам, водородные решения должны иметь общую стоимость владения, конкурентоспособную с двигателями внутреннего сгорания. «Мы должны постоянно совершенствовать конструкции электролизеров и топливных элементов, чтобы повысить уровень эффективности и снизить затраты за счет масштабирования».

Подобно аккумуляторной технологии, увеличение объемов будет способствовать масштабированию и со временем поможет снизить затраты. «Поскольку производство водорода, его распространение, производство оборудования и компонентов продолжается, стоимость, по прогнозам, снизится в течение следующего десятилетия для широкого спектра применений, что сделает водород конкурентоспособным по сравнению с аналогами двигателей внутреннего сгорания», — говорит Харсин.