асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Можно ли буксировать электромобили? Зависит от типа двигателя. Да, бывают разные. Если вы только собираетесь покупать электрокар, то знайте: до полной разрядки его лучше не доводить. И вот почему

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания допускают буксировку. Если у вас механическая коробка передач, то это самое простое дело: ставите нейтраль в коробке передач или выжимаете сцепление – и ваш мотор оказывается физически отключен от колес, а машина превращается в обычную телегу: тяни не хочу.

С автоматами чуть сложнее, в них полного разрыва связи между колесами и мотором не предусмотрено. Но и они в режиме N позволяют буксировать машину на короткие расстояния и с невысокой скоростью.

Однако в инструкциях к электромобилям вы прочтете, что буксировка или не допускается вовсе, или, как в случае с современными моделями Tesla, допускается со скоростью не более 5 км/ч на расстояние не более 10 метров: иными словами, вы в праве только оттолкать сломанную машину на обочину.

А может ли быть иначе? Да, старые модели Tesla такое позволяли. Как и GM EV1 – легенда электрокаров 90-х годов прошлого века. Так в чем же дело? В типе электрических двигателей. Или, если уж говорить совсем правильно, электрических машин, так как в электромобилях эти устройства служат не только двигателями, но и генераторами. И на современных типах электрокаров встречается три типа таких устройств. Но для начала немного истории.

В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей в своей статье впервые описал основные принципы преобразования электроэнергии в движение. Фарадей уже знал, что электрический ток, проходя через проволоку, создает магнитное поле. Закрученный в катушку, такой провод становится электромагнитом.

Он также знал, что противоположные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые – отталкиваются. В электромагнитах же полярность зависит от направления движения тока, то есть ее можно быстро менять. И вот что придумал Фарадей. Берем магнит, который движется к другому. В последний момент полярность меняется, но рядом расположен третий магнит, к которому можно тянуться. Затем четвертый, пятый. Эти разнополярные магниты выстроены в линию. И если ее закольцевать, движение будет идти по кругу до тех пор, пока сквозь электромагниты идет ток и пока его направление не перестает меняться.

Чтобы понять, как это действует, представьте, что у вас в руках два школьных магнита в форме подковы или буквы U – помните, были такие. Если их повернуть друг к другу взаимоотталкивающимися полюсами, то они будут стремиться сделать полуоборот, чтобы снова друг к другу притянуться. А теперь представьте, что их полюса постоянно меняются местами: тогда они станут вертеться друг относительно друга. Это и есть электродвигатель.

Так впервые был описан принцип действия всех электромоторов в целом и самого древнего в частности: того, который работает от постоянного тока и использует с одной стороны постоянные магниты из намагниченного сплава, а с другой – переменные электромагниты. Это наш первый герой: мотор-генератор постоянного тока на перманентных магнитах.

Изобретения Фарадея были развиты его полседователями, в частности изобретателем электрической лампочки Томасом Эдисоном. Эдисон усовершенствовал генераторы постоянного тока и стал пионером в электрификации Нью-Йорка. В 1884 году на пороге его кабинета появился молодой сербский инженер. Звали иммигранта Никола Тесла.

Тесла предложил улучшить конструкцию Эдисона и попросил за работу 50 тысяч долларов – баснословная в те времена сумма. По легенде Эдисон согласился, но когда Тесла действительно существенно улучшил существующую модель, любимец Америки просто кинул безвестного сербского эмигранта.

Тесла рассердился и отправился к главному конкуренту, адепту переменного тока Джорджу Вестингаузу. Так началась «Война токов», окончательно проигранная постоянным током только в 2007 году, когда Нью-Йорк последним из городов перешел на ток переменный.

Генераторы Эдисона вырабатывали электричество с напряжением, близким к потребительскому: 100-200 вольт. Это удобно для домов, но его сложно передавать на большие расстояния из-за сопротивления проводов. Тут было два решения: увеличивать диаметр кабелей или повышать напряжение. Первый вариант позволял делать линии длинной 1,5 километра. Да, совсем немного. Второй вариант был невозможен из-за отсутствия в те годы эффективных способов повышения напряжения постоянного тока.

Однако еще в 1876 году русский ученый Павел Яблочков изобрел трансформатор, меняющий напряжение переменного тока. Подача энергии на большие расстояния перестала быть проблемой.

Но была другая проблема. Лампочкам Эдисона все равно от какого тока питаться: постоянного или переменного. А вот с электродвигателями сложнее: они в те годы требовали только постоянного. В 1888 году Тесла запатентовал в США асинхронный электрический двигатель переменного тока. Он же изобрел и синхронный генератор, впоследствии использованный и как двигатель. Это второй и третий герои нашей статьи.

Так поговорим же о них поподробнее

Если в детстве вам доводилось разбирать игрушечные электрические машинки, то вы должны помнить устройство их простейших двигателей. Для остальных напомним. Все применяемые в электромобилях моторы состоят из двух частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

В игрушечных машинах на статоре стоят постоянные магниты, а на роторе – электрические переменные. При вращении на них через специальные щетки подается постоянный ток от батареек, и их последовательное включение и обеспечивает движение.

Похожая конструкция встречается практически у всех электромобилей. С одним отличием: на роторе там стоят постоянные магниты, а на статоре, напротив, электрические и переменные. Так в том числе можно избавиться от щеток: одного из немногих элементов электродвигателя, который подвержен износу.

Преимущество моторов на постоянных машинах в том, что они легкие, компактные, мощные, эффективные, работают от вырабатываемого аккумуляторами постоянного тока… так, стоп! А какие недостатки?

Недостаток прост. Таким моторам не хватает тяги. Так перейдем же к асинхронным инверсионным моторам переменного тока.

Бородатый анекдот про умирающего мастера заваривать чай, который делился своим секретом словами «не жалейте заварки» – это прям притча про компанию Tesla. Вопреки расхожему мнению, ее основал не Илон Маск (он позже стал главным инвестором и владельцем), а Мартин Эберхард и его партнер Марк Тарпенинг.

Эти двое придумали немыслимое. Создать не тихоходный, эффективный и относительно дешевый электрокар, а дорогой, быстрый и клевый. Маск же первым идею оценил и быстро прибрал ее к рукам.

Имя компании Tesla не случайно. Одной из ее технических революций стало использование асинхронного двигателя без постоянных магнитов, работающего на переменном токе – того самого, который изобрел Никола Тесла. Эта конструкция дороже как сама по себе, так и благодаря необходимости в установке преобразователя постоянного тока от батареи в переменный для электродвигателя. Успешное решение данной задачи и стало первым из множества теперь уже легендарных прорывов «Теслы».

Благодаря мощному асинхронному мотору электрокары Tesla с самого начала были очень динамичным, что стало ключевой причиной роста их популярности. В таком моторе переменный ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле. Оно вызывает индукцию в роторе, заставляя его вращаться чуть медленнее, чем вращение самого поля – поэтому двигатель и называется асинхронным. Если скорости вращения синхронизируются, поле перестает создавать в роторе индукцию, и он начинает замедляться, рассинхронизируясь обратно. Важно заметить, что собственно на ротор никакого электричества напрямую не подается.

Итак, есть еще третий тип электрического двигателя, который встречается в современных электромобилях: синхронный на электромагнитах. Он похож по устройству на двигатели с постоянными магнитами на роторе, только эти магниты – электрические. На них подается постоянный ток, так что полярность магнитов ротора остается неизменной. А вот полярность магнитов статора, напротив, меняется, что и обеспечивает вращение.

Такие синхронные моторы на электромагнитах славятся своей способностью обеспечивать стабильность оборотов и ставятся, обычно, на всякие установки вроде насосов. А еще… на электрокар Renault Zoe. Зачем? Честно сказать, найти быстрый ответ на этот вопрос не получилось. Можем лишь предположить, что это связано с лучшей способностью такого двигателя служить генератором, рекуперируя энергию торможения. Мотор на Zoe не самый мощный, а мощным генератором он быть обязан.

Так что же лучше? Большинство автоконцернов выбирает моторы на постоянных магнитах: они эффективнее. Tesla в первые годы настаивала на асинхронных моторах. Но потом… сделала ставку на двух моторную полнопривродную схему, в которой асинхронный мотор обеспечивает динамику, а двигатель на постоянных магнитах гарантирует низкий расход энергии при небольших нагрузках. И только Renault… ну вы поняли.

А теперь о том, что ждет нас дальше. При буксировке даже обесточенный двигатель на постоянных магнитах тут же начинает работать как генератор, что чревато перегревом и возгоранием энергосистемы электромобиля. В синхронных моторах Renault оставшейся магнетизм в роторе также способен вызвать индукцию в катушках статора, ну и пошло поехало – генерация тока, перегрев, пожар.

И только асинхронные двигатели, когда их статоры не под напряжением, не являются генераторами: их можно буксировать.

Так вот, современная тенденция такова. Моторы на постоянных магнитах становятся все мощнее и тяговитее, оставаясь самыми эффективными. Производители постепенно переходят на них. Но придумать, как машины с ними безопасно буксировать инженерам еще предстоит. Пока они декларируют принцип «Наши электромобили не ломаются и в буксировке не нуждаются». Но звучит не больно убедительно.

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
2. Возникает вращающий момент.
3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

• Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
• Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
• Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

• Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
• Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
• Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

• По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
• По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
• По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

• Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
• Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
• Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
• Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
• У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
• Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
• Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
• Малый уровень шума.
• В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
• Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

• Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

• Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

• Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

• Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
• Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
• Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
• Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Ведущий производитель электромоторов для HDD нацелился на тяговые двигатели для электромобилей

На днях японская компания Nidec назвала себя «Теслой» среди производителей двигателей для электромобилей. По словам руководителя Nidec, всё больше и больше компаний нуждаются в совершенных электродвигателях для электрического транспорта. Компания Nidec как никто разбирается в электродвигателях и готовится начать выпускать сравнительно недорогие и качественные электродвигатели.

Пример автомобильного тягового электродвигателя Nidec (изображение компании)

Имя компании Nidec стало широко известно около десяти лет назад, когда очередное наводнение в Таиланде затопило заводы производителей жёстких дисков, а заодно и заводы Nidec, на которых собирались электродвигатели для жёстких дисков. Тогда выяснилось, что свыше 70 % электродвигателей для HDD выпускает именно эта японская компания, что не отменяет того факта, что у неё это очень хорошо получается. Поэтому действительно можно ожидать, что электродвигатели для электромобилей она тоже сможет выпускать на очень высоком уровне качества по адекватной цене.

Важно отметить, что Nidec, вопреки современным тенденциям, не боится инвестировать в Китай. В частности, недавно она открыла в Китае новый центр разработок. Более того, основными потребителями тяговых двигателей Nidec для электромобилей сегодня являются китайские компании. По словам производителя, свыше 10 из её 15 клиентов во всём мире ― это китайцы.

Компания Nidec собирается конкурировать с соперниками не только инновациями и качеством двигателей, но также и ценой. Она обещает в два раза снизить себестоимость производства электродвигателей для электромобилей и уже добилась 30-процентного снижения себестоимости. В конечном итоге Nidec собирается выпускать электродвигатели, которые будут существенно дешевле конкурирующих предложений без ухудшения эксплуатационных характеристик.

Пандемия коронавируса SARS-CoV-2 сократила спрос на электродвигатели для электромобилей, что затронуло Nidec так же, как и других производителей, но она обещает достойно выйти из кризиса. «Производство автомобилей прекратилось. Но тенденция к электрификации продолжается. Все больше и больше компаний хотят производить электромобили», ― заявил глава компании Шигенобу Нагамори (Shigenobu Nagamori).

«Мы как Tesla в бизнесе электромоторов для автомобилей», ― сказал Нагамори. Отметив, что Tesla недавно обогнала Toyota Motor по капитализации и стала самым дорогим автопроизводителем в мире, он пояснил: «Это потому что инвесторы ожидают перехода на электромобили. Мы должны подготовиться к радикальному сдвигу».

Впрочем, пандемия даже помогла Nidec. Удалённая работа увеличила спрос на ноутбуки и электродвигатели для систем охлаждения мобильных ПК. Также стали востребованы электродвигатели для масок медицинского назначения. Эти направления позволяют Nidec в целом неплохо оценивать выручку в текущем финансовом году, хотя она прогнозируется на пару процентов меньше, чем в прошлом.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Оборудование для электромобиля

Описание

 

Комплект силового электропривода (СЭ) электромобиля состоит из тягового электродвигателя, управляющего его работой тягового преобразователя, бортового зарядного устройства, выполняющего также роль вспомогательного инвертора, DC/DC преобразователя для питания бортовой сети.

Состав оборудования

​

Тяговый преобразователь ТП80-200

​

Параметры тягового преобразователя:

​

      —   Тип……………………………………………….Трехфазный двухуровневый инвертер напряжения на IGBT транзисторах

      —   Номинальная мощность…………………………………………………………………………………………30 кВт

      —   Максимальная мощность*………………………………………………………………………………………80 кВт

      —   Номинальное напряжение питания (от АКБ)……………………………………………………………192 В

      —   Ток максимальный…………………………………………………………………………………………………..365 А

      —   Климатическое исполнение……………………………………………. ……………………………………..“У”, категория 2

      —   Температура эксплуатации………………………………………………………………………………………от минус 40 до плюс 40 °С

      —   Номинальная частота вых. напряжения……………………………………………………………………50 Гц

      —   Максимальная частота вых. напряжения…………………………………………………………………166 Гц

      —   Масса………………………………………………………………………………………………………………………15 кг

      —   Габариты………………………………………………………………………………………………………………….413x262x207

      —   Исполнение……………………………………………………………………………………………………………. IP54

      —   Способ охлаждения………………………………………………………………………………………………. Жидкостное

      —   Расход охлаждающей жидкости……………………………………………………………………………… не более 11 л/мин

      —   Падение давления охлаждающей жидкости………………………………………………………………0,2 бар

      —   Способ управления АД…………………………………………………………………………………………… Векторное управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

Тяговый электродвигатель AFMT 30/80.

 

Параметры тягового двигателя:

​

      —   Тип двигателя………………………………………………………………… Асинхронный с короткозамкнутым ротором

      —   Номинальная мощность…………………………………………………..30 кВт

      —   Максимальная мощность *……………………………………………….80

      —   Входное напряжение……………………………………………………….3 фазы 140 В

      —   Номинальный момент………………………………………………………288 Нм

      —   Максимальный момент…………………………………………………….600 Нм

      —   Номинальная скорость…………………………………………………….1000 Об/мин

      —   Максимальная скорость……………………………………………………5000 Об/мин

      —   Система охлаждения………………………………………………………..Жидкостная

      —   Расход охлаждающей жидкости…………………………………………не более 15 л/мин

      —   Падение давления охлаждающей жидкости……………………….0,2 бар

      —   Масса………………………………………………………………………………214 кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

Бортовое зарядное устройство+вспомогательный инвертор ПЗ 16/200.

 

      Зарядное устройство ПЗ 16/200 (в дальнейшем «изделие») обеспечивает заряд тяговой батареи от сети 220/380 В, формирование сети 220/380 В для питания потребителей через Подкузовную розетку ПЗ 16/200, а также обеспечивает питанием вспомогательный привод насосов гидроусилителя руля и вакуумных тормозов при передвижении транспортного средства.

 

Параметры бортового зарядного устройства:

​

      —   Тип зарядного устройства…………………………………………….на IGBT транзисторах без гальванической развязки от сети

      —   Номинальное напряжение питания…………………………………………………………………~3ф, 380 В/~1ф, 220 В

      —   Номинальная мощность зарядного устройства от сети ~3ф, 380В…………………….12 кВт

      —   Номинальная мощность зарядного устройства от сети ~1ф, 220В……………………..3,5 кВт

      —   Выходное напряжение питания батареи………………………………………………………….=160-240 В

      —   Выходной ток заряда батареи …………………………………………………………………………40 А

      —   Выходное напряжение для питания DC/DC………………………………………………………400-600 В

      —   Выходной ток питания DC/DC………………………………………………………………………….3 А

      —   Способ охлаждения………………………………………………………………………………………..Жидкостное

      —   Расход охлаждающей жидкости……………………………………………………………………….не более 3 л/мин

      —   Падение давления охлаждающей жидкости……………………………………………………..0,2 бар

 

Зарядное устройство (ЗУ) во время движения обеспечивает питанием вспомогательный электродвигатель со следующими параметрами:

​

      —   Номинальная мощность………………………………………………………………………………….2,4 кВт

      —   Номинальное напряжение питания………………………………………………………………….=160-240 В

      —   Выходное напряжение…………………………………………………………………………………….~3 ф,  220/380 В

 

Зарядное устройство во время стоянки обеспечивает питанием от АКБ потребителей со следующими параметрами

(при отсутствии заряда АКБ):

​

      —   Номинальное выходное напряжение………………………………………………………………..~3 ф, 380 В/~1ф, 220 В

      —   Номинальная выходная мощность ~3ф, 380В…………………………………………………..10 кВт

      —   Номинальная выходная мощность ~1ф, 220В……………………………………………………3 кВт

      —   Перегрузочная способность……………………………………………………………………………..120 % в течении одной минуты

      —   Режим работы нейтрали…………………………………………………………………………………..IT (изолированный)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

​

     

 

DC/DC преобразователь ППН 1.0/200/12

 

     DC/DC ППН 1.0/200/12 обеспечивает питанием потребители 12 В, а так же обеспечивает заряд аккумулятора автомобиля.

    Электропитание изделия осуществляется от питающей распределительной сети постоянным напряжением 600 В, а так же постоянным напряжением 12 В от свинцово-кислотного аккумулятора для питания внутренних цепей.

 

       Параметры DC/DC преобразователя:

​

      —   Тип зарядного устройства………………….с гальванической развязкой от тяговой батареи и ЗУ    

      —   Входное напряжение……………………………………………………….=500-600 В

      —   Выходное напряжение…………………………………………………….14 В

      —   Мощность……………………………………………………………………….1 кВт

      —   Способ охлаждения…………………………………………………………Жидкостное

      —   Степень защит………………………………………………………………..IP54

      —   Рабочий диапазон температур эксплуатации…………………….от минус 40 до +50 ˚С

      —   Относительная влажность воздуха……………………………………95 %

      —   Габаритные размеры……………………………………………………….500×217×135 мм

      —    Вес………………………………………………………………………………..8 кг

Цифровые сигнальные процессоры Analog Devices воспроизводят звук двигателей снаружи и внутри электромобилей и гибридных авто

Analog Devices, Inc. (ADI) представила встраиваемую систему, предназначенную для генерации звука двигателя для электромобилей и гибридных автомобилей. Цифровой сигнальный процессор ADSP-BF706 и встроенное программное обеспечение Electric Vehicle Warning Sound System (EVWSS) позволяют производителям автомобилей в Северной Америке и других регионах мира соблюдать планируемые к утверждению в будущем правила безопасности, которые обязывают электромобили и гибридные авто генерировать звук при езде на малой скорости.

• Посетите страницу продуктов EVWSS, загрузите техническую документацию, закажите образцы и отладочные платы: www.analog.com/ru/evwss
• Загрузите встроенное программное обеспечение EVWSS, отправив запрос на http://www.analog.com/srf. Пожалуйста, укажите EVWSS.2.0.0 в поле дополнительных комментариев, которое имеется в форме запроса данного программного обеспечения.

Решение ADI включает в себя полностью законченный аппаратный и программный эталонный проект. Его можно масштабировать как до высокопроизводительных приложений с использованием ADSP-BF706, так и до приложений начального уровня на основе цифрового аудиопроцессора ADAU1450. ADSP-BF706 также может использоваться для создания звука двигателя в салоне автомобиля, чтобы повысить удобство вождения для владельцев транспортных средств. ADSP-BF706 использует четырехканальную память с интерфейсом Quad SPI, обеспечивающую быстрый и простой доступ к хранящимся аудиофайлам, применяемым для создания звука двигателя. При этом может быть организован одновременный доступ к 24 файлам формата WAV, что значительно лучше по сравнению со стандартными продуктами, которые обычно могут организовать доступ только к пяти файлам.

Интегрированная среда разработки (IDE) Sigma Studio от ADI позволяет OEM-производителям с помощью графического интерфейса изменять параметры звука при использовании ADAU1450. Это позволяет инженерам звуковоспроизводящего оборудования с минимальным опытом программирования оптимизировать характеристики звука и сократить время разработки. Новая версия Sigma Studio, поддерживающая ADSP-BF706, будет выпущена в этом году. Помимо этого для ADSP-BF706 будет доступен недорогой программный стек интерфейса CAN, что поможет заказчикам ускорить разработку прототипов автомобильного оборудования.

Характеристики и особенности ADSP-BF706

• Ядро Blackfin+ с рабочей частотой до 400 МГц
  • Две 16-битных или одна 32-битная операции умножения с накоплением (MAC) за один машинный цикл
  • 16-битная комплексная операция MAC и многие другие усовершенствования набора инструкций
  • Набор команд, совместимый с процессорами Blackfin предыдущего поколения
• Внутренняя память
  • 136 кбайт СОЗУ (SRAM) первого уровня (L1) с битами чётности (64 кбайт памяти инструкций, 64 кбайт памяти данных, 8 кбайт кеш-память)
  • 1 Мбайт СОЗУ второго уровня (L2) с кодом коррекции ошибок (ECC)
  • 512 кбайт ПЗУ второго уровня
• Основные периферийные модули

Цена и доступность компонентов

 

Компонент	Серийное производство	Цена за штуку при заказе от 1000 штук	Корпус
ADSP-BF706	В производстве	$8.38	88-выводной LFCSP
ADAU1450	В производстве	$4.22	72-выводной LFCSP

Сравнение характеристик электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания — РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

Интерес к электромобилям в последние годы превращается в стойкую тенденцию не только на фоне бурного развития технологий, но и благодаря заверениям автомобилестроительных корпораций в высокой степени экологичности такого транспорта. Как заверяют современные производители электромобилей, главным преимуществом является высокая экологичность, поскольку отсутствуют выхлопы, не используются нефтепродукты, антифризы, масла — как моторные, так и трансмиссионные. Несомненно, с таким доводом можно согласиться, однако многие эксперты призывают быть рациональными в данном вопросе и учитывать все факторы, влияющие на экологию на всем жизненном цикле электромобиля.

Александр Павлов, заведующий кафедрой «Двигатели внутреннего сгорания» Ярославского государственного технического университета, кандидат технических наук, рассказывает, почему электротранспорт не исключает загрязнение атмосферы: «Многие из средств массовой информации слышали — жизнь легкового и грузового автомобиля с ДВС фактически прекращается. Анонсируется, что к 2030 году в странах ЕС продажи автомобилей с ДВС будут запрещены. Активно продвигается тема электромобилей. Однако в данной теме не все так просто и век двигателя внутреннего сгорания далеко еще не исчерпан.

Чтобы разобраться в этом вопросе, следует обратиться к схеме распределения энергии от двигателя до колес обычного легкового автомобиля. Схема легкового автомобиля с механической трансмиссией состоит из источника энергии, которым является ДВС, сцепления, коробки переменных передач, главной передачи и колес. У электромобиля источник энергии — аккумуляторная батарея, система БМС — менеджер батареи, который управляет зарядкой и разрядкой, контроллер, который управляет электродвигателем, сам электродвигатель, главная передача и колеса. КПД фрикционной передачи сцепления порядка 0,95, КПД коробки передач порядка 0,92, КПД главной передачи также — 0,9 . Перемножив эти значения, КПД передачи от двигателя к колесам составит порядка 0,76. Если перемножить все КПД устройств преобразования энергии электромобиля, мы получим всего порядка 0,56 КПД передачи энергии в электромобиле.

Говоря про экологический аспект, внедрением электромобиля нагрузка по выбросам просто перераспределяется: она уходит с дороги и концентрируется близ электростанций. Тем не менее, экологический ущерб будет осуществляться, в том числе при производстве и утилизации батарей. Для производства литий-ионных батарей требуется добыча редко-земельных металлов, требуется затратить энергию на их обработку. Экологический ущерб при производстве аккумуляторных батарей также необходимо учитывать, хотя многие популяризаторы электромобилей об этом умалчивают. Срок службы батареи при активном ее использовании составляет 7 лет, а далее ее необходимо утилизировать. Страны запада надеются продавать уже почти отработанные батареи в менее развитые страны, чьей головной болью и станет их утилизация. Необходимо относиться критически к таким нововведениям. В 2018 году в Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте НАМИ под руководством Владимира Федоровича Кутенева, профессора, выпускника кафедры двигателей внутреннего сгорания Ярославского технологического института, была выполнена научная работа, в которой доказывается, что износ покрышек, асфальтобетонного покрытия и износ тормозных механизмов по выбросам твердых частиц равносилен выбросам твердых частиц дизельным двигателем. Поэтому, про полную экологичность электромобилей следует забыть и относиться к этому критически, воспринимая информацию к сведению».

Несмотря на уверенные заверения ряда исследователей о существовании проблем для окружающей среды, связанных с использованием электромобилей, споры в научной сфере относительно последствий производства и работы электротранспорта не прекращаются. Против внедрения автомобилей на электрической тяге в целом пока не выступают ни учёное сообщество, ни власти государств. В силу дороговизны и несовершенства технических характеристик электромобилей единственным их преимуществом перед автомобилями с двигателем внутреннего сгорания является отсутствие загрязняющих выхлопов. Очевидно, что если явных экологических преимуществ электромоторов перед двигателями внутреннего сгорания не окажется, то они не смогут остаться долго на пике тренда и утратят шанс вытеснить бензиновые двигатели. 

Читайте далее:

какие они бывают (electric motor)

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?
Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».

Двигатель постоянного тока (ДПТ)

С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.
Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810 кВт и напряжением 1500 В. 

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5 МВт). В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.
Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ.

Универсальный коллекторный двигатель

Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.
Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.
Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.

Асинхронный электродвигатель

Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.
Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.
Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.
Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.

Синхронный электродвигатель

Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности. Все эти машины выполнялись с контактными кольцами, о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм. И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.
Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т.п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.

Вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением (ВИД СВ, SRM)

У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:
Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):

Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.
Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.
Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.

Вентильно-индукторный двигатель с независимым возбуждением (ВИД НВ)

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.
На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).
Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.
Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).
С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.
Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

Заключение: какой же электродвигатель самый лучший?

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.
Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.
Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т.е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.
Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60 кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60 кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10 км/ч привод должен развивать свои 60 кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150 км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60 км/ч.
Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:
Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60 кВт, а 540 кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60 кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540 кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.
Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540 кВт вместо 60 кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.
Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30 км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.
Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?
К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.
Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540 кВт, а 300 кВт. Зона ослабления поля в Тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100 кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300 кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.
А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.
Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.
А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.
Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?
Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…
Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

Как работают гибридные электромобили?

Гибридные электромобили приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, который использует энергию, запасенную в батареях. Гибридный электромобиль нельзя подключить для зарядки аккумулятора. Вместо этого аккумулятор заряжается за счет рекуперативного торможения и от двигателя внутреннего сгорания. Дополнительная мощность, обеспечиваемая электродвигателем, потенциально может позволить использовать двигатель меньшего размера. Аккумулятор также может питать вспомогательные нагрузки и снижать холостой ход двигателя при остановке.Вместе эти особенности приводят к лучшей экономии топлива без ущерба для производительности. Узнайте больше о гибридных электромобилях.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты гибридного электромобиля

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электрическим приводом вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора, а также обеспечивает питание аксессуаров транспортного средства.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и зарядки вспомогательной батареи.

Электрический генератор: Вырабатывает электричество от вращающихся колес во время торможения, передавая эту энергию обратно в блок тяговых аккумуляторов. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Тяговый электродвигатель: Используя питание от тягового аккумулятора, этот электродвигатель приводит в движение колеса транспортного средства. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы из двигателя через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. .

Контроллер силовой электроники: Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Тяговый аккумулятор: Накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Как работают электромобили? | Объяснение электрических двигателей

Если вы хотите понять, как работают электромобили, или электромобили, и в чем разница между гибридными и чисто электрическими автомобилями, то читайте дальше.

Как работает электродвигатель?

Электромобили работают, подключаясь к зарядной точке и получая электроэнергию из сети. Они хранят электричество в аккумуляторных батареях, которые приводят в действие электродвигатель, который вращает колеса.Электромобили ускоряются быстрее, чем автомобили с традиционными топливными двигателями, поэтому им легче управлять.

Как работает зарядка?

Вы можете зарядить электромобиль, подключив его к общественной зарядной станции или к домашнему зарядному устройству. В Великобритании есть множество зарядных станций, чтобы оставаться полностью заряженными, пока вы в пути. Но чтобы получить лучшую сделку для домашней зарядки, важно выбрать правильный тариф на электроэнергию для электромобилей, чтобы вы могли тратить меньше денег на зарядку и больше экономить на своих счетах.

Каков их ассортимент?

Как далеко вы можете проехать с полной зарядкой, зависит от автомобиля. У каждой модели разный диапазон, размер батареи и эффективность. Идеальный электромобиль для вас — это тот, который вы можете использовать в обычных поездках, не останавливаясь и не заряжаясь на полпути. Изучите наши варианты лизинга электромобилей.

Какие типы электромобилей существуют?

Есть несколько различных типов электромобилей (EV).Некоторые работают исключительно на электричестве, это называется чистыми электромобилями. А некоторые могут работать на бензине или дизельном топливе, это называется гибридными электромобилями.

• Электрический подключаемый модуль — это означает, что автомобиль работает исключительно на электричестве и получает всю свою мощность, когда он подключен к сети для зарядки. Им не нужен бензин или дизельное топливо для работы, поэтому они не производят никаких выбросов, как традиционные автомобили.
• Подключаемый гибрид — Они в основном работают на электричестве, но также имеют традиционный топливный двигатель, поэтому вы также можете использовать бензин или дизельное топливо.Если у вас закончится заряд, автомобиль перейдет на использование топлива. Когда они работают на топливе, эти автомобили будут производить выбросы, но когда они работают на электричестве, они не будут. Подключаемые гибриды могут быть подключены к источнику электричества для подзарядки их батареи.
• Гибридно-электрические — Они работают в основном на топливе, таком как бензин или дизельное топливо, но также имеют электрическую батарею, которая заряжается за счет рекуперативного торможения. Они позволяют переключаться между использованием топливного двигателя и режимом «EV» одним нажатием кнопки.Эти автомобили нельзя подключить к источнику электричества, и они используют бензин или дизельное топливо для получения энергии.

Какие внутренние части у электромобиля?

У электромобилей

на 90% меньше движущихся частей, чем у автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Вот разбивка частей, которые обеспечивают движение электромобиля:

• Электрический двигатель / мотор — Обеспечивает вращение колес. Это может быть тип DC / AC, однако чаще встречаются двигатели переменного тока.
• Инвертор — Преобразует электрический ток в форме постоянного тока (DC) в переменный ток (AC).
• Трансмиссия — электромобили имеют односкоростную трансмиссию, которая передает мощность от двигателя на колеса.
• Батареи — Накопите электроэнергию, необходимую для работы электромобиля. Чем выше мощность батареи, тем выше диапазон.
• Зарядка — Подключите к розетке или зарядному устройству электромобиля для зарядки аккумулятора.

Аккумуляторы для электромобилей — объяснение емкости и кВтч

Киловатт (кВт) — это единица мощности (сколько энергии требуется устройству для работы). Киловатт-час (кВтч) — это единица измерения энергии (показывает, сколько энергии было использовано), т.е.грамм. 100-ваттная лампочка потребляет 0,1 киловатта каждый час. В среднем дом потребляет 3 100 кВтч энергии в год. Электромобиль потребляет в среднем 2000 кВтч энергии в год.

При обкатке традиционного автомобиля кинетическая энергия обычно расходуется напрасно. Однако в электромобиле торможение преобразует и накапливает тепловую энергию от теплового трения тормозных колодок и шин и повторно использует ее для питания автомобиля. Это называется рекуперативным торможением, и это очень умно!

Зарядка электромобиля

Как заряжать электромобиль?

Электромобиль можно зарядить, подключив его к розетке или подключив к зарядному устройству.В Великобритании есть множество зарядных станций, чтобы оставаться полностью заряженными, пока вы в пути. Есть три типа зарядных устройств:

• Трехконтактный штекер — стандартный трехконтактный штекер, который можно подключить к любой розетке на 13 ампер.
• Socketed — точка зарядки, к которой можно подключить кабель типа 1 или типа 2.
• На привязи — точка зарядки с кабелем, подключенным к разъему типа 1 или типа 2.

Сколько времени занимает зарядка электромобиля?

Существует также три скорости зарядки электромобилей:

• Медленная — обычно до 3 кВт.Часто используется для зарядки ночью или на рабочем месте. Время зарядки: 8-10 часов.
• Fast — обычно мощностью 7 кВт или 22 кВт. Обычно устанавливаются на автостоянках, в супермаркетах, развлекательных центрах и в домах с парковкой во дворе. Время зарядки: 3-4 часа.
• Rapid — обычно от 43 кВт. Совместим только с электромобилями с возможностью быстрой зарядки. Время зарядки: 30-60 минут.

Зарядка в разные сезоны

Погода влияет на то, сколько энергии потребляет ваш электромобиль.У вас есть больший диапазон летом и меньший диапазон зимой.

Зарядка в пути

Не забудьте загрузить приложение Zap-Map, чтобы найти ближайшую зарядную станцию, когда вы в пути.

Как далеко вы можете путешествовать на одной полной зарядке?

Диапазон электромобилей зависит от емкости аккумулятора (кВтч). Чем выше мощность аккумулятора электромобиля, больше мощности, тем дальше вы путешествуете. Вот примеры того, как далеко уйдет заряд некоторых электромобилей:

• Volkswagen e-Golf — дальность действия: 125 миль — эквивалент поездки из Бристоля в национальный парк Сноудония.
• Hyundai Kona Electric — дальность полета: 250 миль — эквивалентно поездке из Лондона в Озерный край.
• Jaguar I-Pace — дальность действия: 220 миль — эквивалентно поездке из Эдинбурга в Бирмингем

Узнайте, у каких автомобилей самый большой запас хода.

Здесь начинается новая эра путешествий. Вы готовы?

S ee наши предложения по лизингу электромобилей.

Выходная мощность двигателя электромобиля

Что означает выходная мощность двигателя автомобиля?

В физике выходная мощность относится к количеству энергии, доставленной в течение заданного периода времени.Применительно к автомобильной промышленности это означает количество механической энергии, производимой двигателем, опять же в течение заданного периода времени. Это влияет на ускорение, тяговое усилие автомобиля (вес, который он может перемещать) и его способность подниматься в гору.

Будь то двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель, выходная мощность механической энергии определяется произведением скорости вращения (измеряется в оборотах в минуту) и крутящего момента. Выраженный в Ньютон-метрах (Нм) крутящий момент описывает тяговую мощность двигателя.

Это объясняет тот факт, что два двигателя с одинаковой выходной мощностью могут вести себя по-разному и ощущаться водителем по-разному. Спортивный автомобиль демонстрирует характеристики, которые не могут сравниться с характеристиками большого грузовика, даже если они оба одинаково мощны с точки зрения мощности двигателя!

Как рассчитывается выходная мощность двигателя электромобиля ?

Производители не могут просто заявить мощность двигателя: она измеряется в процессе тестирования, что иллюстрируется изменениями крутящего момента в зависимости от скорости вращения.Значение, используемое производителями автомобилей, обычно относится к максимальной измеренной выходной мощности. Выражается в ваттах (Вт) и, в более общем смысле, в киловаттах (кВт).

Как найти выходную мощность двигателя электромобиля

Когда говорят об электрической системе, такой как в электромобиле, механическая мощность, выражаемая в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) или лошадиных силах (PS), вычисляется путем умножения скорости (об / мин) на крутящий момент, вращательное эквивалент линейной силы, измеряемой в фунт-футах (фунт-фут) или ньютон-метрах (Нм).Но прежде чем приступить к каким-либо долгим вычислениям, быстрый поиск в Интернете приведет к появлению ряда веб-сайтов, на которых вы просто вводите скорость и крутящий момент вашего электромобиля, чтобы рассчитать его выходную мощность в киловаттах. Или вы можете посмотреть руководство по эксплуатации вашего автомобиля.

Как киловатты (кВт) соотносятся с лошадиными силами (PS)?

«Лошадиная сила» исторически относится к выходной мощности автомобильного двигателя и восходит к концу девятнадцатого века. Это способ выразить выходную мощность более буквально, приравняв ее к рабочей нагрузке, которую люди могут понять.Таким образом, мощность в лошадиных силах, иногда обозначаемая аббревиатурой PS (немецкое «Pferdestärke»), означает мощность, производимую лошадью, чтобы поднять 75-килограммовый груз на один метр на высоту за одну секунду. По метрической системе это примерно 736 Вт.

.

Таким образом, мощность двигателя электромобиля может быть взаимозаменяемо выражена в кВт или л.с. Например, двигатель R135 в ZOE выдает мощность двигателя 100 кВт или 135 л.с. — отсюда и название! Его крутящий момент теперь улучшен до 245 Нм по сравнению с 225 Нм у двигателя ZOE R110, выпущенного в 2018 году, чтобы сделать электромобиль более динамичным в ситуациях, когда требуется ускорение, например, при проезде или выезде на шоссе.

Какие факторы определяют выходную мощность электромобиля?

Роль двигателя — создавать механическую энергию из другой формы энергии. Таким образом, его выходная мощность определяется максимальной способностью преобразования энергии. В случае электромобиля его выходная мощность зависит от размера двигателя (его объема) и мощности входящего тока.

Что такое «полезная» энергия, выделяемая электродвигателем?

Выходная мощность также является результатом урожайности, т.е.е. соотношение количества поступающей поставляемой электроэнергии к исходящей доставленной механической энергии.

Не вся энергия, вырабатываемая электросетью или зарядной станцией, в конечном итоге используется для питания двигателя. Его можно потерять из-за тепла или трения по пути. Другими словами, механическая энергия, фактически используемая двигателем, является «полезной» энергией. Разделив фактическую выходную мощность электродвигателя на идеальную выходную мощность (равную начальной потребляемой мощности), вы получите механический КПД двигателя.

Итак, для электромобиля расчет «полезной» энергии можно найти, разделив выходную мощность (скорость x крутящий момент) на входную и выразив результат в процентах. Это иначе известно как формула эффективности r = P / C, где P — количество полезной продукции («продукта»), произведенной на количество C («стоимость») потребленных ресурсов.

Цель состоит в том, чтобы уменьшить эти потери выходной мощности для достижения максимальной энергоэффективности. Таким образом, большая часть энергии, хранящейся в аккумуляторе, используется для увеличения запаса хода электромобиля.В этом отношении ZOE работает особенно хорошо. Имея запас хода по WLTP * в 395 км благодаря аккумулятору емкостью 52 кВтч, он предлагает одно из лучших соотношений на рынке электромобилей во всех сегментах вместе взятых.

Выходная мощность, потребление и диапазон

При этом максимальная выходная мощность не влияет напрямую на запас хода электромобиля, так как стиль вождения оказывает наибольшее влияние на потребление энергии двигателем. Следовательно, речь идет не о самом эффективном двигателе электромобиля, а о самом эффективном поведении при вождении.Например, резкое ускорение будет означать скачок потребления электроэнергии. Периоды высокоскоростной езды также значительно расходуют заряд аккумулятора. Чем выше скорость, тем больше энергии требуется для ее поддержания.

И наоборот, расслабленное вождение снижает мгновенный расход и делает рекуперативное торможение более эффективным. Это принцип экологического вождения, который является одним из лучших способов увеличить запас хода электромобиля.

Как работает мотор электромобиля

Типы электродвигателей

В автомобильной промышленности существуют два типа двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные.Когда дело доходит до электромобиля, у синхронных и асинхронных двигателей есть свои сильные стороны — один не обязательно «лучше» другого.

Двигатели синхронные и асинхронные

Асинхронный двигатель, также называемый асинхронным двигателем, основан на статоре с электрическим приводом для создания вращающегося магнитного поля. Это влечет ротор в бесконечную погоню, как если бы он безуспешно пытался догнать магнитное поле. Асинхронный двигатель часто используется в электромобилях, которые в основном используются для движения на повышенных скоростях в течение длительных периодов времени.

В синхронном двигателе ротор сам действует как электромагнит, активно участвуя в создании магнитного поля. Таким образом, его скорость вращения прямо пропорциональна частоте тока, который питает двигатель. Это делает синхронный двигатель идеальным для городского движения, которое обычно требует регулярной остановки и запуска на низких скоростях.

Как синхронные, так и асинхронные двигатели работают в обратном порядке, что означает, что они могут преобразовывать механическую энергию в электричество во время замедления.Это принцип рекуперативного торможения, который исходит от генератора.

Детали электродвигателей

Давайте теперь подробнее рассмотрим некоторые из различных частей двигателя электромобиля: от магнитов электродвигателей или синхронных двигателей с внешним возбуждением (EESM) до силового агрегата в целом.

Постоянные магниты

В некоторых синхронных двигателях в качестве ротора используется двигатель с постоянными магнитами.Эти постоянные магниты встроены в стальной ротор, создавая постоянное магнитное поле. Преимущество постоянного электромотора в том, что он работает без источника питания, но требует использования металлов или сплавов, таких как неодим или диспрозий. Эти «редкоземельные элементы» являются ферромагнитными, что означает, что они могут быть намагничены, чтобы стать постоянными магнитами. Они используются в различных промышленных целях: от ветряных генераторов, аккумуляторных инструментов и наушников до велосипедных динамо-машин и… тяговых двигателей для некоторых электромобилей!

Проблема в том, что цены на эти «редкие земли» очень волатильны.Несмотря на свое название, на самом деле они не обязательно такие редкие, но встречаются почти исключительно в Китае, который, следовательно, имеет квазимонополию на их производство, продажу и распространение. Это объясняет, почему производители упорно трудятся над поиском альтернативных решений для двигателей электромобилей.

Синхронные двигатели с внешним возбуждением

Одно из этих решений, которое Renault использовало для New ZOE, включает сборку магнита электродвигателя из медной катушки. Это требует более сложного производственного процесса, но позволяет избежать проблем с питанием, сохраняя при этом отличное соотношение между массой двигателя и передаваемым крутящим моментом.

Гийом Фори, руководитель отдела проектирования завода Renault Cléon во Франции, дает представление о сложности и изобретательности двигателя New ZOE: «Производство EESM требует специальных процессов намотки катушек и пропитки. Ограничения ожидаемых характеристик продукта, цель снижения отношения веса к мощности и высокая скорость производства требуют от нас эффективного использования самых современных технологий для выполнения этих процессов ».

Трансмиссия электрическая

В электромобиле двигатель, состоящий из ротора и статора, является частью более крупного блока, электрической трансмиссии, ансамбля, который заставляет электродвигатель работать.

Также в этом устройстве силовой электронный контроллер (PEC) объединяет всю силовую электронику, отвечающую за управление питанием двигателя и зарядку аккумулятора. Наконец, он включает в себя редукторный двигатель, часть, отвечающую за регулировку крутящего момента и скорости вращения, передаваемых двигателем на колеса.

Вместе эти элементы обеспечивают плавную и эффективную работу электродвигателя. И результат? Ваш электромобиль бесшумный, надежный, менее дорогой и приятный в управлении!

Авторские права: Pagecran

Есть ли у электромобилей двигатели?

У электромобиля меньше движущихся частей, чем у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.У него есть одна движущаяся часть, двигатель, тогда как у автомобиля с бензиновым двигателем есть сотни движущихся частей. Это критически важные компоненты электромобиля, а именно: аккумулятор, порт зарядки, преобразователь постоянного / постоянного тока, тяговый электродвигатель, бортовое зарядное устройство, контроллер силовой электроники, тепловая система, блок тяговых аккумуляторных батарей и трансмиссия.

Меньшее количество движущихся частей в электромобиле приводит к еще одному важному отличию. Электромобиль требует меньше периодического обслуживания и более надежен.Автомобиль с бензиновым двигателем требует разнообразного обслуживания, от частой замены масла, замены фильтров, периодических настроек и ремонта выхлопной системы до менее частой замены компонентов, таких как водяной насос, топливный насос, генератор и т. Д.

АККУМУЛЯТОР

Он дает электричество для питания всего транспортного средства, сохраняя электроэнергию, необходимую для работы вашего электромобиля. Чем выше мощность батареи, тем выше диапазон.

ПОРТ ЗАРЯДКИ

Он позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания и заряжать аккумулятор.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ DC / DC

Он преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока более низкого напряжения, которая необходима для работы транспортного средства и подзарядки аккумулятора.

ТЯГОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Он приводит в движение колеса вашего автомобиля, используя энергию аккумуляторной батареи электромобиля.

БОРТОВОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

Устройство, встроенное в автомобиль, которое преобразует мощность переменного тока от зарядного устройства в мощность постоянного тока и сохраняет ее в аккумуляторной батарее. Он также проверяет характеристики батареи, такие как температура, ток и напряжение.

КОНТРОЛЛЕР ЭЛЕКТРОНИКИ ПИТАНИЯ

Он контролирует поток электроэнергии от аккумуляторной батареи электромобиля. Он контролирует скорость электродвигателя и крутящий момент.

ТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА (ОХЛАЖДЕНИЕ)

Он поддерживает надлежащий температурный диапазон двигателя, силовой электроники, электродвигателя и других компонентов.

ТЯГОВАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

Он накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.

ТРАНСМИССИЯ

Он передает механическую энергию от тягового электродвигателя для приведения в движение колес.

Объяснение электрических и гибридных электромобилей | Справочник по зеленым автомобилям

Электромобили (EV) имеют аккумулятор вместо бензобака и электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания.Подключаемые гибридные электромобили (PHEV) представляют собой комбинацию бензиновых и электромобилей, поэтому они имеют аккумулятор, электродвигатель, бензобак и двигатель внутреннего сгорания. В качестве источников топлива PHEV используют как бензин, так и электричество. Подробнее о PHEV.

Посмотрите видео, чтобы узнать, как работают электромобили и различные типы подключаемых гибридных электромобилей.

Наличие

электромобилей и PHEV теперь доступны в нескольких классах автомобилей. В настоящее время на рынке представлено около 40 моделей EV и PHEV, и в ближайшие годы ожидается выпуск новых моделей.Посетите fueleconomy.gov для получения полного списка вариантов. Не все модели доступны во всех 50 штатах.

Выбросы

EV не производят выхлопных газов. Хотя зарядка аккумулятора может увеличить загрязнение на электростанции, общие выбросы, связанные с вождением электромобилей, обычно меньше, чем выбросы бензиновых автомобилей, особенно если электричество вырабатывается из возобновляемых источников энергии, таких как ветер.

PHEV производят выбросы из выхлопной трубы, когда бензин используется в качестве источника топлива.

Чтобы оценить выбросы парниковых газов, связанные с зарядкой и вождением электрического или гибридного электромобиля, где вы живете, посетите наш Калькулятор выбросов парниковых газов для электромобилей и PHEV.

Запас хода

Количество миль, которое преодолеет электромобиль, прежде чем потребуется подзарядка аккумулятора, часто меньше, чем расстояние, которое ваш бензиновый автомобиль может проехать до заправки, но обычно этого достаточно для удовлетворения повседневных потребностей среднего человека за рулем.Экономия топлива электромобиля указывается в милях на галлон бензинового эквивалента (MPGe). Думайте об этом как о MPG, но вместо того, чтобы представлять мили на галлон топлива транспортного средства, он представляет количество миль, которое транспортное средство может проехать, используя количество электроэнергии с таким же энергосодержанием, как галлон бензина. Это позволяет сравнивать электромобиль с бензиновым автомобилем, даже если электричество не расходуется и не сжигается в галлонах.

PHEV обычно имеют запас хода, сопоставимый с бензиновыми автомобилями.PHEV имеют два значения экономии топлива: одно для случая, когда транспортное средство работает в основном на электричестве (указано в MPGe), и одно для того, когда транспортное средство работает только на бензине (указано как MPG).

Найдите запас хода и время зарядки для электромобилей и PHEV на этикетке «Экономия топлива и экология» или на fueleconomy.gov

Примечание. Оценки EPA, включая диапазон электромобилей, предназначены для использования в качестве общего ориентира для потребителей при сравнении транспортных средств. Точно так же, как «ваш пробег может отличаться» для бензиновых автомобилей, ваш запас хода будет отличаться для электромобилей.В частности, такие факторы, как холодная погода, использование аксессуаров (таких как кондиционер) и высокая скорость вождения, могут значительно снизить запас хода вашего автомобиля.

Узнайте больше о максимальном увеличении запаса хода электромобилей

Подробнее о этикетке экономии топлива

Зарядка

В зависимости от того, как далеко вы едете каждый день, вы сможете удовлетворить все свои потребности в вождении, подключившись к сети дома. Большинство электромобилей можно заряжать от стандартной розетки на 120 В. Чтобы зарядить автомобиль быстрее, вы можете установить специальную розетку на 240 В или систему зарядки.Вы также можете подключиться к сети на своем рабочем месте или на одной из постоянно растущих общественных зарядных станций.

Еще немного о PHEV. . .

Некоторые PHEV работают исключительно или почти исключительно на электричестве до тех пор, пока аккумулятор почти не разрядится. Затем в двигателе сжигается бензин, чтобы обеспечить дополнительную мощность. Другие PHEV — иногда называемые PHEV «смешанного режима» — используют вместе бензин и электричество для питания транспортного средства, пока аккумулятор заряжен.

GM, Volvo, газовые автомобили Jaguar Ditch

ЗАКРЫТЬ

Хотят ли люди их или нет, автопроизводители выпускают несколько новых моделей электромобилей.Последнее предложение поступило от General Motors, которая представляет компактный внедорожник Chevrolet Bolt. (14 февраля) AP Domestic

После многих лет вялого внедрения электромобили готовы к резкому увеличению продаж, появлению новых продуктов и инвестиций, которые в конечном итоге могут сделать бензиновый двигатель делом прошлого.

Не ищите ничего, кроме Уолл-стрит, где инвесторы испытывают головокружение о перспективах признанных автопроизводителей, предлагающих полные линейки электромобилей, таких как General Motors, и о шансах таких стартапов, как Lucid Motors и Rivian, которые обещают появление революционных электромобилей.

В последние недели GM, Volvo и Jaguar объявили об обязательствах по поэтапному отказу от газовых транспортных средств в течение следующих 15, 10 и пяти лет. Модельный ряд Tesla всегда был полностью электрическим.

Кроме того, приход администрации Байдена и сената, контролируемого демократами, вселяет в сторонников электромобилей надежду на новый раунд налоговых льгот для стимулирования покупки электромобилей.

Consumer Reports Лучшие выборы: Это лучшие новые автомобили, грузовики и внедорожники 2021 года

Хотите новый автомобиль ?: Приготовьтесь заплатить более 40 000 долларов, поскольку цены продолжают расти

«Электромобиль наступает золотой век », — сказал аналитик Wedbush Securities Дэн Айвз в исследовательской записке, отметив, что усовершенствование аккумуляторных технологий, налоговые льготы и более доступные модели могут привести к резкому росту спроса.

Безусловно, по данным Cox Automotive, владеющей Kelley Blue Book и Autotrader, продажи электромобилей по-прежнему составляют лишь небольшую долю от общей автомобильной промышленности, составляя лишь около 2% доли рынка в 2020 году. Но ожидается, что эта цифра удвоится до 4% в 2021 году, сказала исполнительный аналитик Cox Мишель Кребс.

Она предупредила, что обязательства автопроизводителей по переходу на электромобили могут быть «мягкими», то есть подверженными изменениям в будущем, если продажи пойдут не так хорошо.

«Мы должны помнить, что это намерения», — сказал Кребс.«Есть вещи, которые могут помешать этим намерениям».

Автозапуск

Показать миниатюры

Показать подписи

Последний слайдСледующий слайд

Есть еще много признаков того, что бензиновый двигатель никуда не денется в ближайшее время, в том числе сохраняющиеся опасения по поводу запаса заряда аккумуляторной батареи электромобиля, стоимости и доступности общественного автомобиля зарядные устройства.

Но интерес к электромобилям растет. Согласно данным опроса, предоставленного USA TODAY перед его более широкой публикацией сайтом CarGurus, около 52% владельцев автомобилей говорят, что они, вероятно, будут владеть электромобилем в течение следующих 10 лет, по сравнению с 34% в 2018 году.

Tesla Model Y на дороге. (Фото: Tesla Motors)

Какие факторы будут определять темпы революции электромобилей? Вот на что обращать внимание:

Как быстро упадут цены на электромобили?

Это может быть наиболее важным фактором. Хотя автопроизводители снизили стоимость разработки аккумуляторов, это остается основной причиной, по которой у электромобилей более высокие цены, чем у бензиновых: часто в диапазоне высоких пятизначных чисел.

Седан Tesla Model S и внедорожник Model X могут легко превысить 100 000 долларов.Новые автомобили Lucid также легко перейдут на территорию с шестизначными цифрами.

Самый доступный автомобиль Tesla — это компактный автомобиль Model 3. Хотя цена менялась несколько раз, обычно трудно получить менее 40000 долларов.

Но даже электромобили от других производителей по-прежнему имеют более высокую цену, чем аналогичные бензиновые автомобили. Стоимость электромобиля Chevrolet Bolt начинается примерно с 36 500 долларов, что примерно на 10 000 долларов больше, чем у бензиновых автомобилей аналогичного размера от основных брендов.

Может ли техническое обслуживание и экономия топлива компенсировать разницу?

Хотя цены остаются высокими, сторонники электромобилей говорят, что они часто компенсируют это экономией денег владельцев на газе и техническом обслуживании.Электромобили состоят из меньшего количества деталей, не используют много газа и не требуют замены масла.

По данным AAA, владение компактным электромобилем в среднем стоит примерно на 600 долларов дороже, чем владение бензиновым, хотя стоимость значительно варьируется в зависимости от цен на электроэнергию и использования.

Салина, штат Канзас, семья (lr) Сары Сперлок, Джулианы Браун, Джоэл Сперлок и Джиллиан Браун позируют с продавцом Уэсом Адельманом перед подключаемым гибридным электромобилем Chrysler Pacifica, который они купили у Morlan Chrysler Dodge Jeep Ram в Мыс Жирардо, штат Миссури.(Фото: Джоэл Сперлок)

Джоэл Сперлок, житель Салины, штат Канзас, и его семья владеют полуэлектрическим автомобилем Chevrolet Volt и подключаемым гибридом Chrysler Pacifica. Оба его автомобиля могут проехать десятки миль на электричестве, прежде чем использовать бензин.

Но в 2020 году, когда пандемия ограничивала возможности для путешествий, Сперлок сказал, что проехал 11000 миль на своем Volt, не используя ни капли бензина. Ему также нравится мгновенная тяга, которую дает электромобиль.

«Люди, которые этот объект никогда не водили», — сказал он.«Тогда войдите, они бьют его, и он отрывает им голову».

Хватит ли зарядных устройств для электромобилей?

Согласно исследованию CarGurus, единственным наиболее влиятельным фактором, который может убедить американцев покупать электромобиль, является наличие зарядных станций в их районе.

«Реальные ограничения» электромобилей, включая ограниченный диапазон и необходимость заранее стратегически спланировать маршрут в более длительных поездках, являются существенными недостатками, — сказал Том Райан, поверенный из округа Юнион, штат Нью-Джерси. и работает на Манхэттене.

Райан сказал, что он по-прежнему «немного скептически относится» к электромобилям. Его семья в настоящее время рассматривает возможность замены своих бензиновых автомобилей Honda Civic и Volvo XC70, но он не думает, что электромобили подходят для их образа жизни на данный момент.

«Это требует большого планирования, и я не думаю, что инфраструктура там есть», — сказал он. «Я не уверен, что это широко доступно здесь».

Будут ли автопроизводители производить электромобили, которые нужны американцам?

Автомобили, работающие на газе, уже много лет теряют популярность, и автопроизводители прекращают выпуск таких автомобилей, как Honda Fit, Chevrolet Cruze и Ford Focus.На их место внедорожники вроде Honda Passport, Chevrolet Blazer и Ford Bronco.

Тем не менее, очень немногие автопроизводители предлагают электрические внедорожники. Большинство по-прежнему автомобили.

Исследование CarGurus показало, что «электрические внедорожники и кроссоверы, скорее всего, будут рассматриваться (покупателями), но немногие из них доступны на рынке сегодня», — сказала Мэдисон Гросс, директор по потребительскому анализу CarGurus.

К немногим относятся кроссоверы, такие как Tesla Model Y и Hyundai Kona EV. Но впереди еще больше, в том числе внедорожник GMC Hummer, Rivian R1S и Ford Mustang Mach-E.

Сегодня три самых популярных автомобиля в Америке — это бензиновые пикапы производства Ford, Chevrolet и Ram. Но на подходе и электрические пикапы, в том числе Tesla Cybertruck, электрический Ford F-150 и пикап GMC Hummer.

Помогут ли налоговые льготы для электромобилей?

Давно установленная федеральная налоговая льгота для электромобилей составляет до 7500 долларов, но ее больше нельзя использовать для покупки автомобилей, произведенных Tesla или GM, поскольку они превысили свои ограничения.

Но несколько законопроектов, внесенных демократами в Конгресс после вступления в должность президента Джо Байдена, повысили бы ограничения, предоставив дополнительные стимулы, которые могли бы поднять рынок электромобилей.

«При новой администрации и в свете нового состава Конгресса США мы думаем, что будет принято федеральное законодательство, которое принесет пользу электромобилям», — сказал аналитик CFRA Research Гаррет Нельсон в исследовательской записке.

«Пока еще слишком рано предсказывать, какую форму может принять этот закон, экологически чистая энергия и электромобили были одними из центральных элементов предвыборной платформы президента Байдена, поскольку он предлагал новые налоговые льготы, государственные закупки и другие меры в интересах электромобилей.«

Могут ли стартапы электромобилей конкурировать?

В последние годы несколько стартапов по производству электромобилей начали давать большие обещания. Среди них:

• Lucid, возглавляемый генеральным директором Питером Роулинсоном, бывшим главным инженером Tesla Компания Model S. Lucid пообещала поставить электрический седан Lucid Air в 2021 году с одним из вариантов по цене от 139 000 долларов США и стоимостью более 500 миль на зарядку, что является высоким показателем в отрасли. Компания готова выйти на биржу в конце этого года и оценивается в 24 миллиарда долларов.

В интервью Роулинсон сказал, что технология Lucid «мирового класса» и способна конкурировать с лучшими в бизнесе, которым, по его словам, в настоящее время является его бывший работодатель Tesla.

• Rivian, которая готова начать продажи электрического внедорожника и электрического пикапа в конце этого года. Компания, получившая инвестиции от таких компаний, как Ford и Amazon, с 2019 года привлекла 8 миллиардов долларов.

Rivian, которая будет производить свои первые автомобили на бывшем заводе Mitsubishi в Иллинойсе, как ожидается, проведет IPO с оценкой в ​​50 долларов. млрд. позже в этом году, по данным Bloomberg.

• Фискер, Лордстаун и Боллинджер. Все три этих стартапа также обещают блестящие новые электромобили, построенные с нуля в ближайшие годы.

Не слишком ли много инвесторов для электромобилей?

Интерес инвесторов к электромобилям резко возрос в начале 2021 года, поскольку они стремились извлечь выгоду из будущего транспорта. Акции Tesla ненадолго превысили 900 долларов, что в три раза больше по сравнению с сентябрем, а затем упали ниже 700 долларов в последние недели.

Генеральный директор Volvo Хокан Самуэльссон сказал в интервью, что интерес инвесторов к компаниям, производящим электромобили, возможно, «стал чрезмерным».«

Но« я думаю, это показывает, что финансовый сектор и инвесторы действительно верят, что автомобильный рынок будет электрическим », — сказал Самуэльссон.« Так что я думаю, что это обнадеживает ».

С такой высокой оценкой Lucid, несмотря на то, что никогда не продавал ни одной машины , отраслевые обозреватели внимательно следят за тем, выполняет ли компания свои обещания, включая новаторское сочетание электродвигателей и инверторной технологии.

Прибытие Lucid Air недавно было отложено с первой половины 2021 года на вторую половину, но Роулинсон сказал эта задержка была связана с проблемами качества, вызванными задержками поставщиков, связанными с COVID-19.Он утверждал, что автомобили Lucid станут примером сущности качества.

«У нас есть капитал. Это одноразовая сделка, позволяющая создать настоящий высококачественный продукт», — сказал он.

Lucid, по его словам, не будет делать тех же ошибок, которые Tesla допустила в начале сборки Model 3, когда генеральный директор Илон Маск признал, что компания слишком много инвестировала в автоматизированное оборудование.

устройство, принцип действия, достоинства и недостатки

Бензиновый двигатель – разновидность двигателей внутреннего сгорания, в которых в качестве топлива используется бензин. Воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляется при помощи электрической искры. Области применения бензиновых двигателей: транспортные средства, строительная, коммунальная и садовая техника, генераторы электрического тока.

Общее устройство и принцип действия бензинового двигателя

В устройство бензомотора входят:

• Блок цилиндров. Это самая массивная часть бензомотора. Выполняется из чугуна или более легкого сплава на основе алюминия. Снизу блок цилиндров закрыт блоком коренных крышек, а в его верхней части установлена головка блока цилиндров. По количеству цилиндров блоки могут быть одно- или многоцилиндровыми.
• Поршни. В цилиндрах движутся поршни, получающие энергию, которая выделяется при сгорании топливно-воздушной смеси в специальной камере. Поршни движутся по цилиндрам с большой скоростью, поэтому при изготовлении этих деталей требуется высокая точность и их взаимная подгонка по размерам.
• Коленвал. Поршень присоединен к шатуну, который крепится к коленвалу. Оба соединения являются скользящими, что позволяет этим деталям двигаться друг относительно друга. Поршни посредством шатунов приводят в движение коленвал.
• Маховик. Жестко закреплен на валу. С его помощью осуществляется первичный запуск двигателя, при котором зубья стартера и зубья маховика взаимозацепляются, благодаря чему начинается вращение вала.
• Дроссельная заслонка. Регулирует количество топливно-воздушной смеси, которая подается в камеру сгорания.

По способу осуществления рабочего цикла различают двухтактные и четырехтактные моторы:

• Двухтактные. Их используют в случаях, когда на первом месте стоит не высокая мощность и эффективность, а небольшой размер двигателя. Двухтактные бензомоторы устанавливают на мотоциклах, небольших автомобилях, малогабаритной садовой и строительной технике.
• Четырехтактные. Это наиболее распространенный тип бензодвигателей, используемый для установки в большинстве транспортных средств.

Карбюраторные и инжекторные бензиновые двигатели – основные характеристики

Традиционный вариант – приготовление топливно-воздушной смеси в карбюраторе, в котором бензин смешивается с воздушным потоком за счет искусственной конвекции. В инжекторных агрегатах топливо впрыскивают через форсунки в поток воздуха.

Инжекторный способ, осуществляемый в комплексе с бортовым компьютером, обеспечивает высокую точность дозирования бензина. Применение новой технологии позволило создать легкий и компактный двухтактный двигатель, аналогичный по экономичности четырехтактному карбюраторному мотору. Инжекторные бензиновые моторы соответствуют новым требованиям экологических стандартов к чистоте выхлопных газов.

Преимущества и недостатки универсальных бензиновых двигателей

Основные плюсы бензомотора, по сравнению с дизелем:

• удобство эксплуатации, отсутствие необходимости в использовании сезонного топлива;
• более низкий уровень шума;
• более высокий экологический стандарт;
• возможность достичь большей мощности при меньшем объеме двигателя.

Бензиновые моторы проигрывают дизельным агрегатам по нескольким характеристикам, среди которых:

• меньший крутящий момент;
• более высокое потребление топлива;
• более высокая пожароопасность из-за легкого возгорания бензина.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания: принцип работы

В основе принципа работы любого двигателя внутреннего сгорания лежит воспламенение небольшого количества топлива, обязательно высокоэнергетического, в небольшом замкнутом пространстве. При этом выделяется большое количество энергии, в виде теплового расширения нагретых газов. Так как давление под поршнем равно нормальному атмосферному, а компрессия в цилиндре намного превышает его, то под действием разницы давлений поршень совершает движение.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания: принцип работы

Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания постоянно производил полезную механическую энергию, камеру сгорания цилиндра необходимо циклично заполнять новыми дозами воздушно-топливной смеси. В результате, поршень приводит в действие коленчатый вал, который и придает движение колесам автомобиля.

Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания бензина, почти полностью преобразовывается в полезную. Цикл Отто, так называется подобный принцип, по имени Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания (1867 год).

Схема работы бензинового двигателя внутреннего сгорания:

— такт впуска;

— такт сжатия;

— рабочий такт;

— такт выпуска.

Главным элементом двигателя внутреннего сгорания является поршень, который связан шатуном с коленчатым валом. Так называемый, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня в радиальное движение коленвала.

Ниже более подробно расписан рабочий цикл бензинового двигателя:

1. Такт впуска

Поршень опускается из верхней крайней точки в нижнюю крайнюю точку, при этом кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, и через него воздушно-топливная смесь поступает из карбюратора в камеру сгорания цилиндра. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается.

2. Такт сжатия

Поршень возвращается из нижней мертвой точки в верхнюю, сжимая топливную смесь. При этом существенно увеличивается температура смеси. Когда поршень доходит до верхней крайней точки, свеча зажигания воспламеняет сжатую рабочую смесь.

3. Рабочий такт

Воспламененная горючая смесь сгорает при высокой температуре, образовавшиеся газы моментально расширяются и толкают поршень вниз. Впускной и выпускной клапаны, во время этого такта, закрыты.

4. Такт выпуска

Коленвал продолжает вращаться по инерции, поршень идет в верхнюю мертвую точку. В то же время открывается клапан выпуска, и поршень вытесняет отработанные газы в выхлопную трубу. Когда он достигает верхней крайней точки, выпуск закрывается.

Следующий такт необязательно должен начинаться после окончания предыдущего. Такая ситуация, когда одновременно открыты оба клапана (впуска и выпуска), называется перекрытием клапанов. Это необходимо для эффективного наполнения цилиндра воздушно-топливным соединением, а также для более результативной очистки цилиндров от выхлопных газов. После этого рабочий цикл повторяется.

 

Отличительной особенностью двигателя внутреннего сгорания является то, что поршень двигается прямолинейно, а движение, осуществляющееся при сгорании топливной смеси, — вращательное. Линейный ход поршней преобразовывается в поворотное движение, необходимое для работы колес автомобиля, при помощи коленчатого вала.

Ниже рассмотрены основные элементы двигателя, которые принимают участие в преобразовании тепловой энергии в механическую.

1. Свеча зажигания

Искровая свеча вырабатывает электрическую искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Для равномерной и бесперебойной работы поршня искра должна появляться в заданный момент времени.

2. Клапаны

Выпускные и впускные клапаны закрываются и открываются в заданный момент, впуская воздух в цилиндр и выпуская отработанные газы. Во время процесса горения топливной смеси оба клапана закрыты. Клапан выпуска открывается до достижения поршня крайней нижней точки и остается открытым до прохождения поршня к верхней крайней точке. К этому моменту впускной уже будет открыт.

3. Поршень

Образующиеся во время сгорания топливной смеси горячие газы выдавливают поршень, передавая энергию через шатун и палец коленвалу. Для сохранения компрессии в цилиндрах на поршень устанавливаются уплотняющие кольца, изготовленные из высокопрочного чугуна. Для повышения износостойкости поршневые кольца покрываются тонким слоем пористого хрома. К основным характеристикам колец относятся следующие показатели: высота, наружный диаметр, радиальная толщина, форма разреза в стыке и упругость. Внешний диаметр поршневого кольца должен соответствовать внутреннему диаметру цилиндра. В настоящее время применяются узкие кольца (высотой — 1,5-2 мм) и широкие (высотой — 2,5-3 мм). Первые более надежны при частом движении поршня. Радиальная толщина увеличивается с возрастанием диаметра цилиндра. Износ поршневых колец происходит, в среднем, через каждые 3 тысячи километров пробега.

4. Шатун

Шатун соединяет коленчатый вал с поршнем. Вращение шатуна является двухсторонним, это нужно для того, чтобы его угол мог изменяться в зависимости от местоположения поршня, обеспечивая движение коленвала. Обычно шатуны бывают стальными, иногда — алюминиевыми.

5. Коленчатый вал

Поворот коленчатого вала осуществляется вследствие вертикального хода поршня. Коленвал приводит в движение колеса автомобиля.

 

Современные двигатели внутреннего сгорания делятся на два типа: карбюраторные и инжекторные.

В карбюраторном двигателе процесс приготовления воздушно-топливной смеси происходит в специальном устройстве — карбюраторе. В нем, используя аэродинамическую силу, горючее смешивается с воздушным потоком, засасываемым двигателем.

В инжекторном типе двигателя топливо впрыскивается под давлением в поток воздуха при помощи специальных форсунок. Дозировка горючего происходит при помощи электронного блока управления, который открывает форсунку электрическими импульсами. В двигателях устаревшей конструкции, этот процесс происходит с использованием специфической механической системы. Последний тип почти полностью вытеснил устаревшие карбюраторные силовые агрегаты. Это произошло из-за современных экологических стандартов, которые устанавливают высокие нормы чистоты выхлопных газов. Что повлекло за собой внедрение новых эффективных нейтрализаторов выхлопа (каталитических конвертеров или катализаторов). Такие системы нейтрализации требуют постоянного состава отработанных газов, который могут обеспечить только инжекторные системы впрыска топлива, контролируемые электронным блоком управления. Нормальная работа катализатора обеспечивается исключительно при соблюдении стабильного состава выхлопных газов. Необходимостью этого является то, что он требует содержания определенных пропорций кислорода в отработанных газах. Для соблюдения подобных условий в таких системах катализации обязательно устанавливается кислородный датчик (лямбда-зонд), который анализирует процент содержания кислорода в выхлопных газах и контролирует точность пропорций оксида азота, несгоревших остатков топлива и углеводородов.

 

Основными вспомогательными системами являются:

Система зажигания. Отвечает за поджигание топливной смеси в нужный момент. Она бывает контактной, бесконтактной и микропроцессорной. Система контактного типа состоит из распределителя-прерывателя, катушки, выключателя зажигания и свечей. Бесконтактная система аналогична предыдущей, только вместо прерывателя стоит индукционный датчик. Управление системой зажигания микропроцессорного типа осуществляется специальным компьютерным блоком, в ее состав входит датчик положения коленвала, коммутатор, блок управления зажиганием, катушки, датчик температуры двигателя и свечи. В двигателях с инжекторной системой к ней добавляется еще датчик положения дроссельной заслонки и термоанемометрический датчик массового расхода воздуха.

Система запуска двигателя. Состоит из специального электромотора (стартера), подключенного к аккумулятору, или механического стартера, использующего физические усилия человека. Применение этой системы объясняется тем, что для запуска рабочего цикла двигателя необходимо, чтобы коленчатый вал произвел хотя бы один оборот.

Система выпуска выхлопных газов. Обеспечивает своевременное удаление продуктов горения топливной смеси из цилиндров. Включает в себя выпускной коллектор, катализатор и глушитель.

Система приготовления воздушно-топливной смеси. Предназначена для приготовления и впрыска смеси горючего с воздухом, в камеру сгорания цилиндров двигателя. Может быть карбюраторной или инжекторной.

Система охлаждения. Современная система состоит из вентилятора, радиатора, термостата, расширительного бачка, жидкостного насоса, датчика температуры, рубашки и головки охлаждения блока цилиндров. Предназначена для создания и поддержания приемлемого температурного режима работы ДВС. Обеспечивает отвод тепла от цилиндров клапанной системы и поршневой группы. Может быть воздушной, жидкостной или гибридной.

Система смазки. Состоит из масляного фильтра, маслонасоса с маслоприемником, каналов в блоке и головках цилиндров для впрыска масла под высоким давлением, поддона картера. Предназначена для подачи автомобильного масла с целью уменьшения трения и охлаждения, к взаимодействующим деталям двигателя. Также циркуляция масла смывает нагар и продукты механического износа.

Источник: Авто Релиз.ру.

Устройство двигателя: схема, строение и принцип работы ДВС

На чтение 10 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано 17 ноября 2018 Обновлено 20 июля 2019

Практически все современные автомобили оснащены двигателем внутреннего сгорания, имеющим аббревиатуру ДВС. Несмотря на постоянный прогресс и сегодняшнее стремление автомобильных концернов отказаться от моторов, работающих на нефтепродуктах в пользу более экологичной электроэнергии, львиная доля машин ездит на бензине или дизельном топливе.

Основными принципом ДВС является то, что топливная смесь воспламеняется непосредственно внутри агрегата, а не вне его (как, к примеру, в тепловозах или устаревших паровозах). Такой способ имеет относительно большой коэффициент полезного действия. К тому же, если говорить об альтернативных моторах на электрической тяге, то двигатели внутреннего сгорания обладает рядом неоспоримых преимуществ.

• большой запас хода на одном баке;
• быстрая заправка;
• согласно прогнозам, уже через несколько лет энергосистемы развитых стран не будут в силах погасить потребность в электроэнергии из-за большого количества электрокаров, что может привести к коллапсу.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

Непосредственно ДВС отличаются по своему устройству. Все моторы можно разделить на несколько самых популярных категорий в зависимости от принципа работы:

Бензиновые

Наиболее распространенная категория. Работает на главных продуктах нефтепереработки. Основным элементом в таком моторе является цилиндро-поршневая группа или ЦПГ, куда входит: коленвал, шатун, поршень, поршневые кольца и сложный газораспределительный механизм, который обеспечивает своевременное наполнение и продувку цилиндра.

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания подразделяются на два типа в зависимости от системы питания:

1. карбюраторные. Устаревшая в условиях современной реальности модель. Здесь формирование топливно-воздушной смеси осуществляется в карбюраторе, а пропорцию воздуха и бензина определяет набор жиклеров. После этого карбюратор подает ТВС в камеру сгорания. Недостатками такого принципа питания является повышенное потребление топлива и прихотливость всей системы. К тому же она сильно зависит от погоды, температуры и прочих условий.
2. инжекторные или впрысковые. Принципы работы двигателя с инжектором кардинально противоположны. Здесь смесь впрыскивается непосредственно во впускной коллектор через форсунки, а затем разбавляется нужным количеством воздуха. За исправную работу отвечает электронный блок управления, который самостоятельно высчитывает нужные пропорции.

Дизельные

Устройство двигателя, работающего на дизеле, кардинально отличается от бензинового агрегата. Поджог смеси здесь происходит не благодаря свечам зажигания, дающим искру в определенный момент, а из-за высокой степени сжатия в камере сгорания. Данная технология имеет свои плюсы (больший КПД, меньшие потери мощности из-за большой высоты над уровнем моря, высокий крутящий момент) и минусы (прихотливость ТНВД к качеству топлива, большие выбросы СО2 и сажи).

Роторно-поршневые двигатели Ванкеля

Данный агрегат имеет поршень в виде ротора и три камеры сгорания, к каждой из которых подведена свеча зажигания. Теоретически ротор, движущийся по планетарной траектории, каждый такт совершает рабочий ход. Это позволяет существенно повысить КПД и увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. На практике это сказывается гораздо меньшим ресурсом. На сегодняшний день только автомобильная компания Mazda делает такие агрегаты.

Газотурбинные

Принцип работы ДВС такого типа заключается в том, что тепловая энергия переходит в механическую, а сам процесс обеспечивает вращение ротора, приводящего в движения вал турбины. Подобные технологии используются в авиационном строительстве.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Любой поршневой ДВС (самые распространенные в современных реалиях) имеет обязательный набор деталей. К таким частям относится:

1. Блок цилиндров, внутри которого двигаются поршни и происходит сам процесс;
2. ЦПГ: цилиндр, поршни, поршневые кольца;
3. Кривошипно-шатунный механизм. К нему относится коленвал, шатун, «пальцы» и стопорные кольца;
4. ГРМ. Механизм с клапанами, распределительными валами или «лепестками» (для 2-х тактных двигателей), который обеспечивает корректную подачу топлива в нужный момент;
5. Cистемы впуска. О них говорилось выше – к ней относятся карбюраторы, воздушные фильтры, инжекторы, топливный насос, форсунки;
6. Системы выпуска. Удаляет отработанные газы из камеры сгорания, а также снижает шумность выхлопа;

Принцип работы ДВС

В зависимости от своего устройства, двигатели можно разделить на четырехтактные и двухтактные. Такт – есть движение поршня от своего нижнего положения (мертвая точка НМТ) до верхнего положения (мертвая точка ВМТ). За один цикл двигатель успевает наполнить камеры сгорания топливом, сжать и поджечь его, а также очистить их. Современные ДВС делают это за два или четыре такта.

Принцип работы двухтактного ДВС

Особенностью такого мотора стало то, что весь рабочий цикл происходит всего за два движения поршня. При движении вверх создается разреженное давление, которое засасывает топливную смесь в камеру сгорания. Вблизи ВМТ поршень перекрывает впускной канал, а свеча зажигания поджигает топливо. Вторым тактом следует рабочий ход и продувка. Выпускной канал открывается после прохождения части пути вниз и обеспечивает выход отработанных газов. После этого процесс возобновляется по новой.

Теоретически, преимуществом такого мотора более высокая удельная мощность. Это логично, ведь сгорание топлива и рабочий такт происходит в два раза чаще. Соответственно, мощность такого двигателя может быть в два раза больше. Но эта конструкция имеет массу проблем. Из-за больших потерь при продувке, большого расхода топлива, а также сложностей в расчетах и «норовистой» работе двигателя, эта технология сегодня используется только на малокубатурной технике.

Интересно, что полвека назад активно велись разработки дизельного двухтактного ДВС. Процесс работы практически не отличался от бензинового аналога. Однако, несмотря на преимущества такого мотора, от него отказались из-за ряда недостатков.

Основным минусом стал огромный перерасход масла. Из-за комбинированной системы смазки топливо попадало в камеру сгорания вместе с маслом, которое потом попросту выгорало или удалялось через выпускную систему. Большие тепловые нагрузки также требовали более громоздкой системы охлаждения, что увеличивало габариты мотора. Третьим минусом стал большой расход воздуха, который вел к преждевременному износу воздушных фильтров.

Четырёхтактный ДВС

Мотор, где рабочий цикл занимает четыре хода поршня, называется четырехтактным двигателем.

1. Первый такт – впуск. Поршень двигается из верхней мертвой точки. В этот момент ГРМ открывает впускной клапан, через который топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания. В случае с карбюраторными агрегатами поступление может осуществляться за счет разрежения, а инжекторные двигателя впрыскивают топливо под давлением.
2. Второй такт – сжатие. Далее поршень движется из нижней мертвой точки вверх. К этому моменту впускной клапан закрыт, а смесь постепенно сжимается в полости камеры сгорания. Рабочая температура поднимается до отметки 400 градусов.
3. Третий такт – рабочий ход поршня. В ВМТ свеча зажигания (или большая степень сжатия, если речь идет о дизеле) поджигает топливо и толкает поршень с коленчатым валом вниз. Это основной такт во всем цикле работы двигателя.
4. Четвертый такт – выпуск. Поршень снова движется вверх, выпускной клапан открывается, а из камеры сгорания удаляются отработанные газы.

Дополнительные системы ДВС

Независимо от того, из чего состоит двигатель, у него должны быть вспомогательные системы, которые способны обеспечить его исправную работу. К примеру, клапаны должны открываться в нужное время, в камеры поступать нужное количество топлива в определенной пропорции, вовремя подаваться искра и т. д. Ниже рассмотрены основные части, способствующие корректной работе.

Система зажигания

Эта система отвечает за электрическую часть в вопросе воспламенения топлива. К основным элементам относится:

• Элемент питания. Основным источником питания является аккумулятор. Он обеспечивает вращение стартера на выключенном двигателе. После этого в работу включается генератор, который питает двигатель, а также подзаряжает саму аккумуляторную батарею через реле зарядки.
• Катушка зажигания. Устройство, которое передает одномоментный заряд непосредственно на свечу зажигания. В современных автомобилях количество катушек равносильно количеству цилиндров, которые работают в двигателе.
• Коммутатор или распределитель зажигания. Специальной «умное» электронное устройство, которое определяет момент подачи искры.
• Свеча зажигания. Важный элемент в бензиновом ДВС, который обеспечивает своевременное воспламенение топливно-воздушной смеси. Продвинутые двигатели имеют по две свечи на цилиндр.

Впускная система

Смесь должна вовремя поступать в камеры сгорания. За этот процесс отвечает впускная система. К ней относится:

• Воздухозаборник. Патрубок, специально выведенный в место, недоступное для воды, пыли или грязи. Через него осуществляется забор воздуха, который потом попадает в двигатель;
• Воздушный фильтр. Сменная деталь, которая обеспечивает очистку воздуха от грязи и исключает попадание посторонних материалов в камеру сгорания. Как правило, современные автомобили обладают сменными фильтрами из плотной бумаги или промасленного поролона. На более архаичных моторах встречаются масляные воздушные фильтры.
• Дроссель. Специальная заслонка, которая регулирует количество воздуха, попадающего в впускной коллектор. На современной технике действует посредством электроники. Сначала водитель нажимает на педаль газа, а потом электронная система обрабатывает сигнал и следует команде.
• Впускной коллектор. Патрубок, который распределяет топливно-воздушную смесь по различным цилиндрам. Вспомогательными элементами в этой системе являются впускные заслонки и усилители.

Топливная систем

Принцип работы любого ДВС подразумевает своевременное поступление топлива и ее бесперебойную подачу. В комплекс также входит несколько основных элементов:

• Топливный бак. Резервуар, где хранится топливо. Как правило, располагается в максимально безопасном месте, вдали от мотора и сделан из негорючего материала (ударопрочный пластик). В нижней его части установлен бензонасос, который осуществляет забор топлива.
• Топливопровод. Система шлангов, ведущая от топливного бака непосредственно к двигателю внутреннего сгорания.
• Прибор образования смеси. Устройство, где смешиваются топливо и воздух. Об этом пункте уже упоминалось выше – за эту функцию может отвечать карбюратор или инжектор. Основным требованием является синхронная и своевременная подача.
• Головное устройство в инжекторных двигателях, которое определяет качество, количество и пропорции образования смеси.

Выхлопная система

В ходе того, как работает двигатель внутреннего сгорания, образуются выхлопные газы, которые необходимо выводить из мотора. Для правильной работы эта система обязана иметь следующие элементы:

• Выпускной коллектор. Устройство из тугоплавкого металла с высокой устойчивостью к температурам. Именно в него первоначально поступают выхлопные газы из двигателя.
• Приемная труба или штаны. Деталь, обеспечивающая транспортировку выхлопных газов далее по тракту.
• Резонатор. Устройство, снижающее скорость движения выхлопных газов и погашение их температуры.
• Катализатор. Предмет для очистки газов от СО2 или сажевых частиц. Здесь же располагается лямда-зонд.
• Глушитель. «Банка», имеющая ряд внутренних элементов, предназначенных для многократного изменения направления выхлопных газов. Это приводит к снижению их шумности.

Система смазки

Работа двигателя внутреннего сгорания будет совсем недолгой, если детали не будут обеспечиваться смазкой. Во всей технике используется специальное высокотемпературное масло, обладающее собственными характеристиками вязкости в зависимости от режимов эксплуатации мотора. Ко всему, масло предотвращает перегрев, обеспечивает удаление нагара и появление коррозии.

Для поддержания исправности системы предназначены следующие элементы:

• Поддон картера. Именно сюда заливается масло. Это основной резервуар для хранения. Контролировать уровень можно при помощи специального щупа.
•  Масляный насос. Находится вблизи нижней точки поддона. Обеспечивает циркуляцию жидкости по всему мотору через специальные каналы и его возвращение обратно в картер.
•  Масляный фильтр. Гарантирует очистку жидкости от пыли, металлической стружки и прочих абразивных веществ, попадающих в масло.
•  Радиатор. Обеспечивает эффективное охлаждение до положенных температур.

Система охлаждения

Еще один элемент, который необходим для мощных двигателей внутреннего сгорания. Он обеспечивает охлаждение деталей и исключает возможность перегрева. Состоит из следующих деталей:

• Радиатор. Специальный элемент, имеющий «сотовую» структуру. Является отличным теплообменником и эффективно отдает тепло, гарантируя охлаждение антифриза.
• Вентилятор. Дополнительный элемент, дующий на радиатор. Включается тогда, когда естественный поток набегающего воздуха уже не может обеспечить эффективное отведение тепла.
• Помпа. Насос, который помогает жидкости циркулировать по большому или малому кругу системы (в зависимости от ситуации).
• Термостат. Клапан, который открывает заслонку, пуская жидкость по нужному кругу. Работает совместно с датчиком температуры движка и охлаждающей жидкости.

Заключение

Первый двигатель внутреннего сгорания появился еще очень давно – почти полтора столетия назад. С тех пор было сделано огромное количество разных нововведений или интересных технических решений, которые порой меняли вид мотора до неузнаваемости. Но общий принцип работы двигателя внутреннего сгорания оставался прежним. И даже сейчас, в эпоху борьбы за экологию и постоянно ужесточающийся норм по выбросу СО2, электромобили все еще не в силах составить серьезную конкуренцию машинам с ДВС. Бензиновые автомобили и сейчас живее всех живых, а мы живем в золотую эпоху автомобилестроения.

Ну а для тех, кто готов погрузиться в тему еще глубже, у нас есть отличное видео:

Бензиновые двигатели: виды, принцип работы, преимущества бензиновых двигателей

Бензиновые двигательные агрегаты представляют собой особую разновидность двигателей внутреннего сгорания. В них изначально сжатая топливовоздушная смесь поджигается электроискрой, что приводит к ее воспламенению и расширению.

Практически все крупные автопроизводители (и модели, представленные в ГК Favorit Motors — не исключение) сегодня оснащают часть моделей (или комплектаций одной модели) именно двигателями, работающим на бензине класса А-92 или А-95.

Двигательная установка, потребляющая бензиновое топливо, состоит из следующих компонентов:

• искровые свечи зажигания;
• цилиндры;
• клапаны;
• поршень;
• шатун;
• коленвал.

Основным узлом бензинового двигателя является блок цилиндров с поршнями. Количество цилиндров зависит от модификации двигателя, их может быть четыре, шесть, восемь и более. Поршень, находящийся в каждом цилиндре, через шатун присоединяется к коленчатому валу. Сверху блок цилиндров закрыт головкой, в ней расположены впускные и выпускные клапаны – по паре на каждый цилиндр. Через них осуществляется подача топливовоздушной смеси и отвод отработанных газов.

Искровая свеча зажигания отвечает за воспламенение горючей смеси. При сгорании газы расширяются и приводят поршень вместе с головкой шатуна в поступательное движение «вверх-вниз». А головка шатуна, прикрепленная к коленвалу, осуществляет при этом вращательные движения по часовой стрелке.

Коленвал проворачивается на 360 градусов за два хода поршня в цилиндре (вверх и вниз). К коленвалу жестко крепится маховик, а к нему корзина сцепления – через нее крутящий момент мотора передается на коробку передач.

Мощностью бензинового двигателя управляют при помощи специальной дроссельной заслонки (дросселя). Дроссель регулирует подачу воздуха в цилиндры и образование воздушно-топливной смеси.

В старых автомобилях управление заслонкой осуществляется при помощи педали газа. А вот современные бензиновые силовые агрегаты – это высокотехнологичные механизмы, работой которых «руководит» электронный блок управления (в народе известный, как «мозги»). Дроссельная заслонка в таких авто изменяет свое положение при помощи электромотора, которым управляет электронный блок. А в педальном блоке имеется потенциометр, который изменяет силу сопротивления в зависимости от силы нажатия на педаль газа и посылает соответствующий сигнал на блок управления двигателем.

Особенности бензиновых двигателей

Автомобили, оснащенные бензиновыми силовыми агрегатами, имеют множество достоинств:

• отменные динамические характеристики;
• устойчивость к низким температурам;
• низкий уровень вибраций и шума;
• экономичность обслуживания;
• долговечность моторов.

При одном и том же объеме мощность бензинового двигателя будет, как правило, выше, чем у дизельного мотора. Поэтому авто, работающее на бензине, станет отличным выбором для тех, кто любит чувствовать себя королем автострады. Кстати, недаром спорткары в подавляющем большинстве оснащаются именно бензиновыми моторами.

Бензиновые агрегаты дешевле в обслуживании, чем дизельные моторы. Периодичность ТО у них реже, чем у дизелей. И, кроме того, расходные материалы стоят дешевле.

Силовые агрегаты, работающие на бензине, менее требовательны к качеству топлива, чем дизели. Конечно, от низкокачественного горючего ухудшится динамика, но авто будет ехать. В худшем случае, придется через некоторое время чистить форсунки.

К особенностям современных бензиновых двигателей можно отнести еще и установку электропривода для повышения/понижения мощности вместо классического тросика на педали. Эта опция устанавливается практически на все модели с круиз-контролем и позволяет распределять топливо в оптимальном варианте.

Современная история бензиновых двигателей

Бензиновые двигатели нового поколения отличаются большим разнообразием – от самых простых до мощнейших. На моделях — как новых, так и б/у, — представленных в автосалоне ГК Favorit Motors, можно встретить силовые агрегаты различного объема и мощности, работающие на бензине. Каждый из них основывается на выработке механической энергии посредством поглощения топливовоздушной смеси.

Стоит заметить, что мощность и объем силового агрегата могут значительно различаться в зависимости от того, какие цели ставил перед собой завод-изготовитель. К примеру, Kia Venga оснащена бензиновым двигателем 1.4 литра мощностью в 90 лошадиных сил. Для городского компактного хэтчбэка этой мощности вполне хватит, чтобы владелец авто уверенно чувствовал себя на дорогах мегаполиса. А дорогостоящий Chevrolet Corvette имеет очень мощный силовой агрегат в 466 л.с., объемом 6.2 литра. Это позволяет ему не только брать быстрый старт, но и быть лидером на трассах.

Подборка б/у автомобилей Chevrolet

Как сохранить работоспособность бензинового двигателя при многолетней эксплуатации?

Надежность и износостойкость бензинового агрегата практически во всех случаях определяются применяемыми на производстве технологиями. Однако не все зависит от производителя.

Автовладелец должен внимательно следить за состоянием двигателя:

• своевременно проводить техническое обслуживание;
• контролировать качество потребляемого бензина и заливаемых в мотор расходных материалов;
• выбирать умеренный стиль езды;
• выполнять профилактические работы, предупреждающие появление дефектов.

Внешне неисправности бензинового силового агрегата могут проявляться следующим образом:

• появление посторонних звуков и вибрации;
• ухудшение динамических характеристик;
• увеличение расхода топлива;
• повышенный расход масла;
• быстрое падение уровня охлаждающей жидкости;
• изменение цвета выхлопа;
• неустойчивая работа;
• отказ запуска.

Сегодня в интернете достаточно информации, чтобы автолюбитель получил минимальные знания о своем двигателе и мог своевременно замечать начавшиеся неполадки. Разумеется, самостоятельно производить ремонтные работы не рекомендуется, так как можно только усугубить положение. Вне зависимости от того способа, по которому образуется топливовоздушная смесь (то есть карбюраторный двигатель или инжекторный), можно быстро и без ущерба для своего кошелька выполнить диагностику и ремонт руками профессионалов.

Никаких проблем с проведением диагностики и ремонта бензинового двигателя не возникнет, если обратиться в ГК Favorit Motors. Специалисты компании обладают необходимым опытом работы, а также сертификацией, подтверждающий уровень их компетенции. Доверив нам автомобиль, можно не беспокоиться о грамотности и качестве любой проводимой операции — от стандартной диагностики до сложных ремонтных работ на двигателе. Все работы выполняются в строгом соответствии с регламентом производителей.

В зависимости от типа повреждений, после проведения диагностических работ выбирается методика ремонта или корректировки текущих настроек в двигателе. Как уже было сказано, бензиновые двигатели изначально обладают более простым устройством, чем дизельные, а потому восстановительные работы не затянутся надолго и не обернутся большими затратами.

Услуги, предоставляемые ГК Favorit Motors, полностью соответствуют золотому правилу «цена-качество», благодаря чему можно провести необходимые работы выгодно и в максимально короткий срок.

---

Как устроен двигатель автомобиля? Особенности деталей поршневой группы, принцип работы и строение

 
Сегодня мы узнаем, как устроен бензиновый и дизельный двигатель внутреннего сгорания автомобиля, какими особенностями обладает мотор, из каких ключевых деталей поршневой группы состоит, а также, как работает современный силовой агрегат.
{banner_adsensetext}
В устройстве двигателя автомобиля ключевым элементом является поршень. Он представляет собой стальной пустотелый стакан. Сферическое дно, которое называется головкой, расположенное вверху, а «юбка» — это та направляющая часть, которая имеет насечки для закрепления поршневых колец. К миру моды данная юбка не имеет никакого отношения, поэтому не нужно спрашивать, от какого она дизайнера. В свою очередь, поршневые кольца нужны для того, чтобы обеспечивать герметичность, иначе топливная смесь бы опускалась под поршень. Чем герметичнее надпоршневое пространство, тем лучше контролируется движение топливной или топливно-воздушной смеси.


Вы наверняка уже знаете, что именно газы сгорания, сильно толкая поршень, приводят в движение целую цепь механических реакций. Поэтому продолжим дальше. В юбке поршня имеется палец с закрепленной верхней частью шатуна. Шатун в устройстве двигателя автомобиля передает усилие на коленчатый вал от поршня и перемещает поршень во время подготовительного такта. Шатун вращает коленчатый вал, а тот, в свою очередь, передает крутящий момент на трансмиссию.

Вращение ведущих колес достигается за счет передачи крутящего момента с трансмиссии через систему шестерен. Сам шатун состоит из верхней и нижней головок и соединяющего их стержня. Верхняя совершает возвратно-поступательное движение вместе с поршнем, а нижняя совершает круговое движение с шатунной шейкой коленвала.

Кстати, постоянной проблемой производителей является следующее: как сделать прочный и легкий шатун. Если он будет легким, тогда будет не таким прочным, как нужно. А использование легких и прочных материалов приведет к увеличению стоимости мотора.

{banner_reczagyand}
Изучая устройство двигателя внутреннего сгорания, нельзя обойти без внимания коленчатый вал. Не углубляясь в технические нюансы, о нем следует знать следующее:
— Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршня в круговое.

— Радиус кривошипа — это один из основных показателей качества мотора. Регулируя этот радиус, можно увеличить скорость вращения и максимальную мощность мотора, или же придать больший крутящий момент на низких оборотах, увеличив при этом экономичность.

— Шатунные, и коренные шейки вращаются в подшипниках скольжения, и лишь немногочисленные модели коленвалов вращаются в подшипниках качения.

— На конце коленчатого вала устанавливается маховик, который имеет зубчатый венец. Он нужен для непосредственного участия в запуске двигателя от стартера.

Почему коленчатый вал, поршни в цилиндрах и маховик ключевые компоненты двигателя?
А теперь представьте себе: топливно-воздушная смесь, или воздух, если речь идет о дизельных двигателях, скапливается в цилиндрах двигателя и постоянно уменьшает эффективность работы двигателя. Поэтому устройство двигателя автомобиля предполагает наличие газораспределительного механизма (ГРМ — цепной или ременной). Это как раз тот случай, о котором говорят: «Если бы этого не было, тогда это стоило бы придумать». Данный механизм необходим для своевременного и максимально полного удаления из цилиндров двигателя отработанных газов. К тому же газораспределительный механизм нужен еще и для того, чтобы цилиндры хорошо заполнялись воздухом или смесью.

В принципе, на заполняемость цилиндров оказывают влияние и воздуховоды, и воздушный фильтр, впускной коллектор и так далее. Но ключевую роль играют впускные клапаны. И если вам не дают покоя подвиги вальяжных парней из «Форсажа», то пользуйтесь турбонаддувом или механическим нагнетателем. Так как расчет значения фактического коэффициента наполнения цилиндра для многих может показаться слишком сложным, то лучше будет сказать, что литровая мощность зависит от того, сколько топливно-воздушной смеси попадет за раз в цилиндр. Еще проще говоря, тюнинг газораспределительного механизма и впускного тракта — это очень здорово.

Чтобы ваши знания о том, каково устройство двигателя внутреннего сгорания, были более полными, мы должны обязательно упомянуть о воздушном фильтре. Необходимый в конструкции двигателя, он прост в эксплуатации. Но это не значит, что стоит им пренебрегать. Ведь если горючая смесь должна содержать по массе почти в двадцать раз больше воздуха, то получающаяся в результате движения твердая взвесь будет ухудшать технические характеристики двигателя, действуя на него подобно абразиву. А чтобы этого не случилось, необходимо устройство для очистки воздуха. На данный момент различают шесть групп воздухоочистителей.

Видео: «Как работает современный 4-ех тактный двигатель внутреннего сгорания?«
В заключении добавим, что по причине экологической чистоты и более удобной эксплуатации, все чаще в устройстве двигателя внутреннего сгорания появляются специальные воздухоочистители со сменными сухими элементами. Таким образом, нужно запомнить, что при своевременной замене фильтров (масляного и воздушного), мы облегчаем жизнь не только силовому агрегате, но спасаем экологию от вредных выбросов.
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ. ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШИ НОВОСТИ. ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.

Общее устройство и работа двигателя

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — самый распространенный тип двигателя легкового автомобиля. Работа двигателя этого типа основана на свойстве газов расширяться при нагревании. Источником теплоты в двигателе является смесь топлива с воздухом (горючая смесь).

Двигатели внутреннего сгорания бывают двух типов: бензиновые и дизельные. В бензиновом двигателе горючая смесь (бензина с воздухом) воспламеняется внутри цилиндра от искры, образующейся на свече зажигания 3 (рис. 3). В дизельном двигателе горючая смесь (дизельного топлива с воздухом) воспламеняется от сжатия, а свечи зажигания не применяются. На обоих типах двигателей давление образующейся при сгорании горючей смеси газов повышается и передается на поршень 7. Поршень перемещается вниз и через шатун 8 действует на коленчатый вал 11, принуждая его вращаться. Для сглаживания рывков и более равномерного вращения коленчатого вала на его торце устанавливается массивный маховик 9.

Рис.3. Схема одноцилиндрового двигателя.

Рассмотрим основные понятия о ДВС и принцип его работы.

В каждом цилиндре 2 (рис. 4) установлен поршень 1. Крайнее верхнее его положение называется верхней мертвой точкой (ВМТ), крайнее нижнее — нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. За один ход поршня коленчатый вал повернется на половину оборота.

Рис.4. Схема цилиндра

Камера сгорания (сжатия) — это пространство между головкой блока цилиндров и поршнем при его нахождении в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигател — это рабочий объем всех цилиндров двигателя. Его выражают в литрах, поэтому нередко называют литражом двигателя.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.

Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. Степень сжатия у бензинового двигателя равна 8…10, у изельного — 20… 30.

От степени сжатия следует отличать компрессию.

Компрессия — это давление в цилиндре в конце такта сжатия характеризует техническое состояние (степень изношенности) двигателя. Если компрессия больше или численно равна степени сжатия, состояние двигателя можно считать нормальным.

Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу двигатель совершает в единицу времени. Мощность измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с), при этом одна лошадиная сила приблизительно равна 0,74 кВт.

Крутящий момент двигателя численно равен произведению силы, действующей на поршень во время расширения газов в цилиндре, на плечо ее действия (радиус кривошипа — расстояние от оси коренной шейки до оси шатунной шейки коленчатого вала). Крутящий момент определяет силу тяги на колесах автомобиля: чем больше крутящий момент, тем лучше динамика разгона автомобиля.

Максимальные мощность и крутящий момент развиваются двигателем при определенных частотах вращения коленчатого вала (указаны в технической характеристике каждого автомобиля).

Такт — процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, рабочий цикл которого происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным независимо от количества цилиндров.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Он протекает в одном цилиндре в такой последовательности (рис. 5):

Рис.5. Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рис.6. Схема работы четырехцилиндрового двигателя

1 -й такт — впуск. При движении поршня 3 вниз в цилиндре образуется разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан 1 в цилиндр из системы питания поступает горючая смесь (смесь топлива с воздухом). Вместе с остаточными газами в цилиндре горючая смесь образует рабочую смесь и занимает полный объем цилиндра;

2-й такт — сжатие. Поршень под действием коленчатого вала и шатуна перемещается вверх. Оба клапана закрыты, и рабочая смесь сжимается до объема камеры сгорания;

3-й такт — рабочий ход, или расширение. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра, которая воспламеняет рабочую смесь (в дизельном двигателе рабочая смесь самовоспламеняется). Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал;

4-й такт — выпуск. Поршень перемещается вверх, и через открывшийся выпускной клапан 4 выходят наружу из цилиндра отработавшие газы.

При последующем ходе поршня вниз цилиндр вновь заполняется рабочей смесью, и цикл повторяется.

Как правило, двигатель имеет несколько цилиндров. На отечественных автомобилях обычно устанавливают четырехцилиндровые двигатели (на автомобилях «Ока» —двухцилиндровый). В многоцилиндровых двигателях такты работы цилиндров следуют друг за другом в определенной последовательности. Чередование рабочих ходов или одноименных тактов в цилиндрах многоцилиндровых двигателей в определенной последовательности называется порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров в четырехцилиндровом двигателе чаще всего принят I —3—4—2 или реже I —2—4—3, где цифры соответствуют номерам цилиндров, начиная с передней части двигателя. Схема на рис. 6 характеризует такты, происходящие в цилиндрах во время первого полуоборота коленчатого вала. Порядок работы двигателя необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к свечам при установке момента зажигания и для последовательности регулировки тепловых зазоров в клапанах.

В действительности любой реальный двигатель гораздо сложнее упрощенной схемы, представленной на рис. 3. Рассмотрим типовые элементы конструкции двигателя и принципы их работы.

Oдноцилиндровый ДВС

Описание устройства простейшего двигателя

Чтобы сразу не смущать сложными терминами и громоздкими определениями, сначала рассмотрим простейший одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на бензине, устройство которого представлено на рисунке 4. 1.

Состоит этот двигатель из блока с цилиндрическим отверстием внутри – гильзой цилиндра. В гильзе находится поршень, соединенный через шатун с коленчатым валом. Коленчатый вал, в свою очередь, связан с распределительным валом через цепь (эта связь постоянна и передаточное отношение (О том, что такое «передаточное отношение», будет рассказано в главе 5 «Трансмиссия») составляет 1 к 2, то есть распределительный вал делает один оборот за два оборота коленчатого вала).

Рисунок 4.1 Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания.

Рисунок 4.2 Разрез бензинового двигателя внутреннего сгорания.

Рисунок 4.4 Двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.

Распределительный вал вместе с клапанами расположен в головке блока цилиндров, которая установлена соответственно на блок цилиндров.

Теперь разложим все по частям.

Блок цилиндра — литая деталь из чугуна или из алюминиевого сплава. Блок цилиндров образует картер. По сути, это корпус, внутри которого находятся основные элементы кривошипно-шатунного механизма (о котором речь пойдет ниже). Этот корпус имеет двойные стенки (именуемые рубашкой блока). В полостях между стенками течет охлаждающая жидкость, если двигатель с жидкостным охлаждением. Если двигатель с воздушным охлаждением, то блок имеет одну стенку с многочисленными ребрами для отвода тепла, как показано на рисунке 4.3.

В блоке имеются гильза и масляные каналы для подвода смазки к трущимся деталям. Рабочая поверхность гильзы, с которой соприкасается поршень, называется зеркалом цилиндра.

Поршень имеет вид перевернутого стакана, обычно отлит из алюминиевого сплава. В цилиндр поршень устанавливается с очень небольшим зазором (обычно сотые доли миллиметра). Чтобы газы, образовавшиеся при сгорании топлива, через этот зазор не прорвались в картер блока цилиндров, поршень уплотнен кольцами. Обычно устанавливают два компрессионных кольца (они воспринимают основную нагрузку при перемещении поршня) и одно маслосъемное (оно состоит из нескольких элементов), необходимое для снятия со стенок цилиндра моторного масла. Поршень, шарнирно, то есть через палец соединен с верхней головкой шатуна, а шатун, в свою очередь, шарнирно соединен с коленчатым валом. Шатун вместе с коленчатым валом и называют кривошипно-шатунным механизмом. Благодаря шатуну поступательное движение поршня вверх и вниз преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Примечание
Уважаемый читатель может подумать, что пропустил целый раздел, ведь на рисунке 4.1 отсутствует и палец, и верхняя головка шатуна, но это не так — вышеприведенное описание дано для общего представления о двигателе внутреннего сгорания, а вот устройство каждого из элементов подробно рассмотрено в разделе 4.7 «Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм».

Головка блока цилиндра — по сути, это корпус (обычно из алюминиевого сплава), в котором, в зависимости от конструкции (Слова «в зависимости от конструкции» означают, что не всегда распределительный вал или валы располагают в головке блока. Об этом подробнее будет рассказано в главе 4. 6 «Головка блока цилиндров»), находится распределительный вал (или валы), а также клапаны – впускной и выпускной. Распределительный вал и клапаны называют газораспределительным механизмом (ГРМ). Распределительный вал необходим для своевременного открытия впускных и выпускных клапанов. Клапаны плотно прилегают к головке блока цилиндра и прижимаются с помощью клапанных пружин.

Вот и весь четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Сложного ничего нет.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Четырехтактным двигатель называется потому, что полный рабочий процесс разбит на четыре промежутка – такта. Из этих тактов только один рабочий, то есть тот, во время которого происходит перемещение поршня под действием газов, выделяющихся при сгорании топливовоздушной смеси. Каждый такт приходится (приблизительно) на один полуоборот коленчатого вала.

Примечание
Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее положение поршня в верхней части цилиндра.
Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее положение поршня в нижней части цилиндра.
Расстояние от ВМТ до НМТ называется ходом поршня.

Наверняка, у каждого в детстве был велосипед. И, если спускала шина, то ее необходимо было подкачать насосом. Так вот, хотя и отдаленно, но этот насос для накачивания шин напоминает нам наш одноцилиндровый двигатель. Внутри цилиндрического корпуса насоса тоже есть клапаны и так же двигается поршень. Когда вы тяните ручку поршня на себя, через клапан в корпусе всасывается воздух, когда двигаете поршень вниз — клапан на впуске закрывается и воздух выходит через клапан на выпуске в трубку, попадая в шину колеса велосипеда. Теперь мысленно представим перевернутый насос, у которого мы начали перемещать поршень вниз, набирая при этом внутрь корпуса воздух, так же мысленно закрываем выпускное отверстие, например, пальцем, и начинаем перемещать поршень насоса вверх – воздух при этом начнет сжиматься, так как деваться ему некуда. Доведя поршень насоса до упора, мы возьми и подожги засыпанный до начала этого действа порох в корпусе. Сгорая, этот порох будет выделять большое количество газа, который, в свою очередь, повысит давление внутри корпуса и начнет перемещать поршень, только уже без нашего участия – самостоятельно. Когда порох полностью выгорит, а поршень дойдет до самой нижней точки, мы откроем выпускное отверстие, и начнем снова перемещать поршень вверх, выталкивая из корпуса насоса уже отработавшие свое газы. Вытолкнув продукты горения наружу, мы снова закрываем пальцем выпускное отверстие насоса и начинаем повторять все вышеперечисленное в той же последовательности. Вот так же приблизительно работает любой четырехтактный бензиновый двигатель. Поместите корпус насоса в блок, клапаны установите в головку, которую в свою очередь смонтируйте на блок, а поршень соедините через шатун с коленвалом и получите наш простейший одноцилиндровый двигатель.

Есть такое понятие, как «рабочий цикл». Это совокупность процессов, происходящих последовательно в цилиндре двигателя при вращении коленчатого вала на два полных оборота (720^o). Рабочий цикл состоит из тактов.

Примечание
Читая далее описание процессов, вспомните о насосе, который был описан перед этим.

Собственно, ничего сложного. Практически все четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, использующие в качестве топлива бензин, работают по такому принципу.

Первый такт. Впуск воздуха, смешанного с топливом

Коленвал, вращаясь, перемещает поршень вниз из ВМТ. В этот момент открыт впускной клапан, через него в цилиндр всасывается воздух вперемешку с распыленным топливом (в виде очень мелких капелек). Далее поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается

Второй такт. Сжатие

Коленвал продолжает вращаться, а поршень начинает от НМТ перемещаться вверх, сжимая при этом топливовоздушную смесь, дополнительно более тщательно смешивая топливо с воздухом, чтобы смесь была максимально однородная. Оба клапана закрыты

Третий такт. Рабочий ход

Поршень в ВМТ, в камере сгорания сжатая и нагретая до высокой температуры смесь, в этот момент возникает разряд между электродами свечи, который поджигает топливо. Сгорая, топливовоздушная смесь выделяет газы, которые, к слову, разогреты до 800 градусов Цельсия, создается высокое давление, под действием которого поршень перемещается вниз, толкая коленчатый вал. Весь процесс протекает до НМТ

Четвертый такт. Выпуск

Газы свое дело сделали, теперь от них необходимо избавиться, чтобы подготовить цилиндр для следующей порции топливовоздушной смеси. После НМТ, открывается выпускной клапан, поршень под действием силы инерции поднимается вверх, выталкивая отработанные газы. После того, как поршень достигнет ВМТ и будут удалены все отработанные газы, весь процесс повторится заново.

Бензиновый двигатель — Energy Education

Движущаяся диаграмма рядного четырехцилиндрового двигателя. Поршни серого цвета, коленвал зеленого цвета, блок прозрачный. ^[1]

Бензиновый двигатель — это тип теплового двигателя, в частности двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине. Эти двигатели являются наиболее распространенным средством передвижения автомобилей. В то время как турбины могут приводиться в действие бензином, бензиновый двигатель относится конкретно к бензиновым двигателям с поршневым приводом.

Бензиновые двигатели во многом являются причиной того, почему мир извлекает так много нефти из-под земли для переработки в нефтепродукты, такие как бензин.Во всем мире на транспорт приходится примерно 18% нашего потребления первичной энергии, а на бензин — чуть меньше половины этого объема. ^[2] Это означает, что бензиновые двигатели используют примерно 8% всей первичной энергии в мире.

Анатомия двигателя

Блок

Блок — это основа двигателя. Это большой металлический блок, обычно из алюминия или стали (в Формуле 1 используется магниевый сплав), с прорезанными в нем отверстиями для цилиндров.

Цилиндры

Цилиндры двигателя — это то место, где выполняется работа.Топливо впрыскивается в цилиндры, где оно воспламеняется свечами зажигания, что приводит в движение поршни, выполняя работу.

Поршни

Поршни — это устройства, которые скользят вверх и вниз внутри цилиндров. Их работа состоит в том, чтобы вставлять и выдвигаться вместе с коленчатым валом, чтобы заставить горящий бензин работать.

Свечи зажигания

Свеча зажигания предназначена для воспламенения топлива внутри цилиндра. Быстрое расширение топлива из-за выделяемого тепла воздействует на поршень, отодвигая его от свечи зажигания.

Распредвал

основная статья

Распределительный вал — это устройство, которое управляет синхронизацией двигателя. Работа распределительного вала — регулировать, когда топливо впускается в двигатель, а когда выпускается выхлоп.

Форсунки

Топливная форсунка предназначена для распыления топлива. Это означает превращение жидкого топлива в туман, что резко увеличивает площадь его поверхности. Это позволяет топливу сгорать быстрее, давая больший импульс поршню.

Коленчатый вал

основной артикул

Коленчатый вал — это клей, который соединяет части двигателя. Его цель — превратить линейное (вверх и вниз) движение поршней во вращательное движение. Один конец коленчатого вала прикреплен к распределительному валу с помощью зубчатого ремня. Другой конец подключен к маховику, который регулирует мощность, выходящую из двигателя, что-то вроде устройства защиты от перенапряжения для вашего компьютера.

Маховик

Маховик — это устройство управления мощностью двигателя.Он связан со сцеплением, которое соединено с трансмиссией. Чтобы узнать больше о том, как двигатель передает свою мощность на колеса, щелкните здесь.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Бензиновый двигатель | Британника

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой.Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

V-образный двигатель

Поперечный разрез V-образного двигателя.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей.В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневым двигателям возвратно-поступательного действия. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности, чем в двухтактном цикле ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Как работают бензиновые автомобили?

Бензиновые и дизельные автомобили похожи. Оба они используют двигатели внутреннего сгорания. В автомобилях с бензиновым двигателем обычно используется двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, а не системы с воспламенением от сжатия, используемые в автомобилях с дизельным двигателем. В системе с искровым зажиганием топливо впрыскивается в камеру сгорания и смешивается с воздухом.Топливно-воздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. Хотя бензин является наиболее распространенным транспортным топливом, существуют альтернативные варианты топлива, в которых используются аналогичные компоненты и системы двигателя. Узнайте об альтернативных вариантах топлива.

Изображение в высоком разрешении

Основные компоненты бензинового автомобиля

Батарея: Батарея обеспечивает электричество для запуска двигателя и электроники / аксессуаров силового автомобиля.

Электронный блок управления (ЕСМ): ЕСМ управляет топливной смесью, опережением зажигания и системой выбросов; следит за работой автомобиля; предохраняет двигатель от злоупотреблений; а также обнаруживает и устраняет проблемы.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы из двигателя через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Система впрыска топлива: Эта система подает топливо в камеры сгорания двигателя для воспламенения.

Топливопровод: Металлическая трубка или гибкий шланг (или их комбинация) подает топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя.

Топливный насос: Насос, перекачивающий топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя по топливопроводу.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. .

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Вот как работает двигатель вашего автомобиля

Для большинства людей автомобиль — это вещь, которую они заправляют бензином, который перемещает их из точки А в точку Б. Но вы когда-нибудь задумывались, как на самом деле делает это? Что заставляет его двигаться? Если вы еще не выбрали электромобиль в качестве повседневного водителя, магия в том, как сводится к двигателю внутреннего сгорания — той штуке, которая шумит под капотом. Но как именно работает двигатель?

В частности, двигатель внутреннего сгорания является тепловым двигателем в том смысле, что он преобразует энергию тепла горящего бензина в механическую работу или крутящий момент.Этот крутящий момент применяется к колесам, чтобы заставить машину двигаться. И если вы не водите старинный двухтактный Saab (который звучит как старая бензопила и изрыгает масляный дым из выхлопных газов), ваш двигатель работает по одним и тем же основным принципам, независимо от того, управляете ли вы Ford или Ferrari.

Двигатели имеют поршни, которые перемещаются вверх и вниз внутри металлических трубок, называемых цилиндрами. Представьте, что вы едете на велосипеде: ваши ноги двигаются вверх и вниз, чтобы крутить педали. Поршни соединены стержнями (они похожи на ваши голени) с коленчатым валом, и они перемещаются вверх и вниз, чтобы вращать коленчатый вал двигателя, так же, как ваши ноги вращают велосипед, который, в свою очередь, приводит в действие ведущее колесо велосипеда или ведущие колеса автомобиля. .В зависимости от автомобиля в двигателе обычно бывает от двух до 12 цилиндров, в каждом из которых поршень перемещается вверх и вниз.

Откуда исходит мощность двигателя

Эти поршни двигаются вверх и вниз — это тысячи крошечных контролируемых взрывов, происходящих каждую минуту, создаваемых смешиванием топлива с кислородом и воспламенением смеси. Каждый раз, когда топливо воспламеняется, называется тактом сгорания или силовым ходом. Тепло и расширяющиеся газы от этого мини-взрыва толкают поршень вниз в цилиндре.

Почти все современные двигатели внутреннего сгорания (для простоты, мы сосредоточимся здесь на бензиновых силовых установках) относятся к четырехтактным. Помимо такта сгорания, который толкает поршень вниз из верхней части цилиндра, есть еще три хода: впуск, сжатие и выпуск.

Двигателям необходим воздух (а именно кислород) для сжигания топлива. Во время такта впуска клапаны открываются, позволяя поршню действовать как шприц, когда он движется вниз, втягивая окружающий воздух через систему впуска двигателя.Когда поршень достигает нижней точки своего хода, впускные клапаны закрываются, эффективно герметизируя цилиндр для такта сжатия, который находится в направлении, противоположном такту впуска. Движение поршня вверх сжимает всасываемый заряд.

Четыре такта четырехтактного двигателя

Getty Images

В современных двигателях бензин впрыскивается непосредственно в цилиндры в верхней части такта сжатия.(Другие двигатели предварительно смешивают воздух и топливо во время такта впуска.) В любом случае, непосредственно перед тем, как поршень достигнет верхней точки своего хода, известной как верхняя мертвая точка, свечи зажигания воспламеняют смесь воздуха и топлива.

Возникающее в результате расширение горячих горящих газов толкает поршень в противоположном направлении (вниз) во время такта сгорания. Это ход, при котором колеса вашего автомобиля крутятся, как когда вы нажимаете на педали велосипеда. Когда такт сгорания достигает нижней мертвой точки, выпускные клапаны открываются, позволяя газам сгорания откачиваться из двигателя (как шприц, выталкивающий воздух), когда поршень снова поднимается.Когда выхлоп выходит — он проходит через выхлопную систему автомобиля перед выходом из задней части автомобиля — выхлопные клапаны закрываются в верхней мертвой точке, и весь процесс начинается снова.

Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

В многоцилиндровом автомобильном двигателе циклы отдельных цилиндров смещены друг относительно друга и равномерно распределены, так что такты сгорания не происходят одновременно, а двигатель является максимально сбалансированным и плавным.

Getty Images

Но не все двигатели одинаковы. Они бывают разных форм и размеров. В большинстве автомобильных двигателей цилиндры расположены по прямой линии, например, в рядном четырехцилиндровом двигателе, или объединены два ряда рядных цилиндров в виде V-образной формы, как в V-6 или V-8. Двигатели также классифицируются по размеру или рабочему объему, который представляет собой совокупный объем цилиндров двигателя.

Различные типы двигателей

Конечно, существуют исключения и незначительные различия среди двигателей внутреннего сгорания, представленных на рынке.Например, двигатели с циклом Аткинсона изменяют фазы газораспределения, чтобы сделать двигатель более эффективным, но менее мощным. Турбонаддув и наддув, сгруппированные вместе под опциями принудительной индукции, нагнетают дополнительный воздух в двигатель, что увеличивает доступный кислород и, следовательно, количество топлива, которое можно сжечь, что приводит к увеличению мощности, когда вы этого хотите, и большей эффективности, когда вы надеваете не нужна сила. Все это дизельные двигатели обходятся без свечей зажигания. Но независимо от двигателя, если он относится к типу двигателей внутреннего сгорания, основы его работы остаются неизменными.И теперь вы их знаете.

Пора провести весеннюю уборку? Попробуйте продукты Meguiar, которые мы используем в нашем автопарке

Средство для мытья рук и воск Meguiar’s Ultimate

Ultimate Quik Detailer от Meguiar

Полотенце из микрофибры Meguiar’s Water Magnet

Детальщик интерьера Meguiar’s Ultimate

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

Бензиновый двигатель

— обзор

6.5 Проблемы, связанные со смазкой бензиновых двигателей

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

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

6.7. Сравнение удельной мощности, PFI и TGDI.

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

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

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

6.9. Масляные отложения до и после промывки растворителем.

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

6.10.Динамометрические испытания двигателей PFI и TGDI.

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

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

Контроль выбросов двигателя

Контроль выбросов двигателя

Вт.Адди Маевски, Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : Увеличение количества дизельных двигателей привело к необходимости контролировать выбросы твердых частиц и NOx из дизельного топлива. Первоначальный прогресс в борьбе с выбросами дизельного топлива был достигнут за счет технологий двигателей, включая изменения в конструкции камеры сгорания, улучшенные топливные системы, охлаждение наддувочного воздуха и особое внимание к расходу смазочного масла.Нормы выбросов, введенные в период 2005-2010 годов, дополнительно требуют использования методов нейтрализации выхлопных газов на новых дизельных двигателях. Эти методы включают дизельные фильтры твердых частиц, катализаторы СКВ с мочевиной и адсорберы NOx.

Введение

Выбросы загрязняющих веществ

В современных двигателях внутреннего сгорания за образование и сокращение загрязняющих веществ отвечают две основные системы:

• система сгорания и
• выхлоп система доочистки .

Система сгорания включает камеру сгорания, ее форму и характеристики, такие как состав заряда, движение заряда и распределение топлива. Здесь образуются такие загрязнители, как NOx, CO и PM, а также происходит неполное окисление топлива. На то, что происходит в системе сгорания, сильно влияют другие системы двигателя, такие как система управления впускным зарядом и система впрыска топлива. Фактически, основная цель этих вторичных систем — влиять на то, что происходит во время процесса сгорания.Доступны многочисленные варианты ограничения образования загрязняющих веществ в системе сгорания. Как только выхлопные газы покидают систему сгорания, их состав по существу замораживается до тех пор, пока не попадет в систему доочистки выхлопных газов (ATS, также сокращенно EAT или EATS), где может быть реализовано дальнейшее сокращение загрязняющих веществ, а также там, где вторичные выбросы, такие как N ₂ O, Могут происходить NO ₂ и NH ₃ .

Система доочистки состоит из каталитических реакторов, которые стремятся еще больше снизить количество загрязняющих веществ.В некоторых случаях, например, в двигателях со стехиометрическим искровым зажиганием (SI), одного трехкомпонентного катализатора (TWC) достаточно для достижения очень значительного сокращения выбросов загрязняющих веществ. В других случаях, таких как дизельные двигатели, работающие на обедненной смеси, требуется ряд каталитических устройств. Вторичные системы необходимы для обеспечения правильной работы АВР. К ним относятся: контроль состава выхлопных газов посредством управления стехиометрией выхлопных газов или подача дополнительных реагентов, которые обычно отсутствуют в выхлопных газах или отсутствуют в достаточном количестве (например,g., мочевина, дополнительные углеводороды, дополнительный воздух или O ₂ ), регулирование температуры для обеспечения работы катализаторов в пределах требуемого температурного окна, системы, обеспечивающие удаление загрязняющих веществ и загрязняющих веществ, которые могут накапливаться (регенерация фильтров, управление серой, мочевина отложений,) и систем для сведения к минимуму образования вторичных загрязнителей, таких как катализатор проскальзывания аммиака (ASC).

Было бы ошибкой рассматривать систему сгорания и АВР как отдельные системы.Чтобы максимизировать их эффективность, требуется высокая степень интеграции. Классическим примером является соотношение воздух-топливо (AFR) в двигателях SI, где требуется очень высокий уровень точности управления для обеспечения максимальной производительности TWC. Управление температурным режимом ATS может осуществляться с помощью регулировок в двигателе, чтобы повлиять на температуру выхлопных газов, выходящих из цилиндра. В некоторых случаях дополнительное топливо, необходимое для ATS (например, для управления температурным режимом), может подаваться с помощью топливных форсунок двигателя.

Важно понимать, что целью оптимизации двигателя не является минимизация выбросов загрязняющих веществ из системы сгорания или максимальное сокращение выбросов загрязняющих веществ в ATS. Скорее цель состоит в том, чтобы достичь целевого уровня выбросов от всей системы. Целевой показатель обычно значительно ниже нормативного предела, чтобы учесть изменчивость производства. Это может потребовать увеличения выбросов некоторых загрязняющих веществ из системы сжигания, если показатели ATS достаточно высоки, чтобы все же обеспечить достижение проектных целей.Например, выбросы NOx из двигателей, оснащенных катализатором SCR мочевины, могут увеличиваться для минимизации выбросов парниковых газов (из-за компромисса NOx-BSFC), если достигается высокая конверсия NOx в катализаторе SCR.

Горюче-смазочные материалы являются важным «партнером» в комбинированной системе двигателя и дополнительной обработки. Низкий уровень выбросов в течение срока службы двигателя будет невозможен, если загрязняющие вещества топлива, такие как сера и некоторые неорганические минералы, не будут доведены до очень низкого уровня.

Контроль выбросов от используемых двигателей

Вышеупомянутые технологии, обсуждаемые далее в следующих разделах, применимы к новым (OEM) двигателям внутреннего сгорания.Некоторые из этих технологий могут также использоваться для уменьшения выбросов и / или повышения эффективности существующих двигателей. Также существует группа технологий, разработанных специально для используемых приложений, которые обычно не используются в новых двигателях. Эти технологии более подробно обсуждаются в разделе «Контроль выбросов от используемых двигателей

».

Выбросы парниковых газов и экономия топлива

Пределы выбросов парниковых газов и стандарты топливной эффективности создали возможности для внедрения широкого спектра технологий в двигатели и транспортные средства.В поисках повышения топливной экономичности основное внимание уделяется как минимум трем ключевым направлениям:

КПД трансмиссии
• ,
• автомобильной техники и
• эксплуатационных параметров.

Поскольку эффективность трансмиссии напрямую влияет на расход топлива, это очевидный выбор для повышения эффективности использования топлива. Важные подходы включают повышение эффективности двигателя, рекуперацию кинетической энергии (например, за счет рекуперативного торможения), рекуперацию отработанного тепла и сокращение паразитных потерь от вспомогательных устройств, таких как насосы.Среди автомобильных технологий улучшенная аэродинамика и снижение трения качения — два очевидных фактора, влияющих на экономию топлива. Другие факторы включают вес автомобиля и мощность, используемую вспомогательным оборудованием, не связанным с трансмиссией, таким как кондиционер. И последнее, но не менее важное: рабочие параметры транспортного средства, такие как режим движения и выбор маршрута, также могут быть использованы для получения значительных улучшений в экономии топлива [1376] . Эти технологии обсуждались в разделе «Технологии повышения эффективности».

Технологии контроля выбросов

Варианты контроля выбросов можно сгруппировать в три категории: (1) методы проектирования двигателей, (2) технологии, связанные с топливом и смазочными материалами, и (3) доочистка выхлопных газов.Каждый из этих подходов можно разделить на подкатегории, как показано в следующих таблицах. Кроме того, технологии интеграции и управления трансмиссией играют очень важную роль в сокращении выбросов и повышении эффективности двигателя и транспортного средства. Некоторые из методов, обсуждаемых ниже, реализованы в современных движках, другие, которые все еще находятся в стадии разработки, перспективны для будущих приложений.

Таблица 1
Технологии проектирования двигателей для снижения выбросов

Технология	Воздействие на выбросы	Значимость
Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия
Впрыск топлива	Возможности значительно расширились.Значительные улучшения в технологии впрыска начались в 1990-х годах с повсеместного внедрения систем, способных изменять время впрыска за счет использования электронного управления. Двигатели с системой рециркуляции ОГ предъявляют самые высокие требования к давлению впрыска топлива. В легковых автомобилях используются самые сложные стратегии многократного впрыска.
Время впрыска	В основном используется для ограничения выбросов NOx	Время впрыска влияет на фазировку сгорания; замедление фазирования горения можно использовать для ограничения выбросов NOx.
Давление впрыска	В основном используется для ограничения выбросов сажи (ТЧ)	Более высокое давление впрыска может снизить выбросы сажи; особенно важно в сочетании с технологиями контроля NOx, такими как EGR, которые в противном случае увеличили бы выбросы сажи.
множественный впрыск	Различный	Стратегии множественного впрыска были разработаны для снижения выбросов NOx, сажи, HC и CO.
Рециркуляция выхлопных газов (EGR)	В дизельных двигателях основное применение — контроль выбросов NOx.	Обычно используется во многих дизельных двигателях малой и большой мощности.Подача системы рециркуляции ОГ под высоким давлением может привести к снижению расхода топлива из-за более высоких насосных потерь. Система рециркуляции ОГ низкого давления имеет меньшие насосные потери, но ее труднее контролировать во время переходной работы. Могут потребоваться другие меры для ограничения потенциального увеличения количества сажи и, возможно, HC и CO.
Повышение уровня всасывания	Первичное воздействие на выбросы заключается в снижении образования сажи (ТЧ). Также важно для повышения эффективности.	Более высокое давление на впуске увеличивает соотношение воздух / топливо для данного количества впрыскиваемого топлива и снижает образование сажи.Может быть важной мерой для компенсации нежелательного снижения производительности и увеличения выбросов с помощью таких мер контроля NOx, как EGR. Часто сопровождается улучшенными возможностями охлаждения всасываемого заряда. Позволяет уменьшить размер двигателя для повышения эффективности. Вызывает проблемы, такие как отставание турбокомпрессора, которые могут потребовать комплексных решений.
Управление температурой на впуске	Наиболее прямое влияние на выбросы NOx. Также может снизить выбросы сажи.	Повышенное давление наддува и / или EGR может повысить температуру впускного коллектора.Для ограничения температуры всасываемого заряда и сведения к минимуму связанных с ним увеличения выбросов NOx, уменьшения воздушно-топливного отношения и потерь удельной мощности необходимы улучшения охлаждающей способности впускного заряда.
Конструкция камеры сгорания	Важная мера по борьбе с сажей	Изменения конструкции камеры сгорания обычно используются для компенсации увеличения выбросов сажи, когда принимаются меры по ограничению выбросов NOx. Во многих случаях усовершенствования улучшают перемешивание на поздних стадиях процесса сгорания, чтобы улучшить выгорание сажи.
Двигатели с принудительным зажиганием (SI)
Впрыск топлива	Расход топлива и выбросы твердых частиц	Переход от впрыска через порт к непосредственному впрыску бензина (GDI) был вызван уменьшением габаритов двигателя для соответствия расходу топлива и CO 2 требований. Двигатели GDI имеют более высокую тенденцию к выбросу мелких частиц, что может быть частично компенсировано усовершенствованием конструкции системы впрыска топлива.
Повышение давления на впуске	Расход топлива	Фактор уменьшения габаритов двигателя и снижения расхода топлива и выбросов CO 2 .
Переменное срабатывание клапана	Разное	Некоторые примеры включают: регулировка фаз газораспределения — важная мера для уменьшения количества углеводородов при холодном запуске. Регулируемый подъем клапана обеспечивает работу без дроссельной заслонки и повышает эффективность. Деактивация цилиндра снижает насосные потери при частичной нагрузке и повышает эффективность. Регулируемые фазы газораспределения позволяют работать по циклу Миллера для снижения насосных потерь.
Сжигание обедненной смеси	Расход топлива	Сжигание обедненной смеси может снизить насосные потери, теплопередачу и улучшить характеристики рабочей жидкости для повышения эффективности.Вводит необходимость в дорогостоящих технологиях доочистки NOx.
Сгорание	Расход топлива	Передовые концепции сгорания могут повысить эффективность за счет более быстрого сгорания и снижения тепловых потерь.
EGR	Одно время использовалось для ограничения выбросов NOx. Современные подходы в основном направлены на снижение расхода топлива.	В двигателях SI система рециркуляции отработавших газов является альтернативой обогащению топлива при высоких нагрузках для снижения склонности к детонации и снижения температуры выхлопных газов при высокой мощности.В условиях частичной нагрузки это может снизить насосные потери.

Таблица 2
Топливно-смазочные технологии

Технология	Воздействие на выбросы	Значимость
Смазочное масло	Важно для снижения расхода топлива	Смазочные материалы с низкой вязкостью важны для снижения расхода топлива / CO требует 2 изменений, но уровень износа двигателя не увеличивается.Ограничение содержания каталитических ядов (например, серы, неорганической золы, фосфора) является ключевым фактором обеспечения долговечности и эффективности технологий каталитического контроля выбросов выхлопных газов.
Альтернативные виды топлива	Первичное воздействие — жизненный цикл CO 2 выбросов	Ограниченные критерии потенциал сокращения выбросов от современных двигателей с полным диапазоном доочистки NOx и PM. Некоторое влияние на критерии загрязняющих веществ (PM, NOx, SOx) возможно в приложениях без дополнительной обработки (например,г., морской). В некоторых случаях более низкие эксплуатационные расходы являются основным соображением (например, природный газ). Спрос часто может определяться государственными стимулами или предписаниями.
Присадки к топливу	Разные	Небольшой прямой выброс вредных веществ при использовании современных двигателей и высококачественного топлива. Важно поддерживать долгосрочную стабильную работу технологий контроля выбросов. Например, цетановые добавки помогают обеспечить постоянное и надежное качество воспламенения современного дизельного топлива для обеспечения надежных и предсказуемых характеристик; присадки для чистоты форсунок и смазывающие присадки предназначены для поддержания чистоты компонентов системы впрыска топлива и уменьшения износа, чтобы обеспечить долговечность и стабильную работу систем впрыска топлива; В некоторых системах сажевых фильтров используются топливные присадки, способствующие регенерации сажевых фильтров.

Таблица 3
Технологии доочистки выхлопных газов

Технология	Воздействие на выбросы	Значимость
Компрессионное зажигание (Дизель) Двигатели
Катализатор окисления дизельного топлива (DOC)	Высокая степень конверсии углеводородов / СО в умеренное . Окисление NO до NO 2 повышает эффективность систем SCR / DPF.	Широко используется в автомобилях Euro 2/3 и некоторых дизельных двигателях US 1994 и более поздних версий для тяжелых и средних нагрузок. В современных двигателях используется в качестве вспомогательного катализатора в системах нейтрализации SCR / DPF (NO 2 поколение , контроль проскальзывания аммиака).
Катализаторы окисления частиц	Снижение выбросов ТЧ до ~ 50%	Ограниченное коммерческое применение в отдельных (оборудованных системой рециркуляции выхлопных газов) двигателях тяжелых грузовиков Евро IV, а также в некоторых двигателях малой и внедорожной техники.
Дизельные сажевые фильтры (DPF)	90% + сокращение выбросов ТЧ	Основная технология, используемая на всех дизельных двигателях малой грузоподъемности Евро 5 и США Tier 2 и более поздних версиях; во всех двигателях большой мощности US2007 и Euro VI и более поздних; во всех внедорожных двигателях Stage V; в программах модернизации по всему миру.
Катализаторы мочевины-SCR	90% + снижение выбросов NOx	Основная технология, используемая в двигателях US2010, Euro V и более поздних версиях для тяжелых условий эксплуатации; в легких дизельных транспортных средствах США Tier 2 и Euro 5/6 и более поздних версий; в внедорожных, морских и стационарных двигателях.
Катализаторы адсорбера NOx	Снижение NOx до ~ 70-90%, в зависимости от ездового цикла	Используется в качестве автономного катализатора снижения NOx в некоторых легких транспортных средствах США Tier 2 и Euro 5/6. Используется в качестве катализатора снижения выбросов NOx при холодном запуске на некоторых автомобилях стандарта Евро 6 с системой SCR.
Катализаторы обедненных NOx (HC-SCR)	Потенциал снижения NOx ~ 10-20% в пассивных системах, до 50% в активных системах	Ограниченное коммерческое применение OEM и модернизация коммерческого применения, в основном в 2000-х годах.
Двигатели с принудительным зажиганием (SI)
Катализатор окисления (OC)	90% + сокращение выбросов HC и CO	Используется в старых бензиновых автомобилях (примерно 1980-1990).
Трехкомпонентный катализатор (TWC)	90% + сокращение выбросов NOx, HC и CO	Самая важная технология контроля выбросов бензиновых двигателей. Широко используется в двигателях со стехиометрической системой SI по всему миру.
Катализаторы адсорбера NOx	~ 70-90% снижение NOx	Используется в легких транспортных средствах с прямым впрыском бензина (GDI) с обедненным сжиганием (послойной загрузкой), которые были распространены в Европе в 2000-х годах.
Бензиновые сажевые фильтры (GPF)	~ 90% сокращение выбросов по нормативам	Расширение использования в легких транспортных средствах класса GDI стандарта Euro 6. Ожидается, что в Китае будут широко использоваться 6 легковых автомобилей.

Таблица 4
Технологии управления, диагностики и трансмиссии

Технология	Воздействие на выбросы	Значимость
Гибридизация	В первую очередь для снижения расхода топлива	Гибридизация с аккумуляторным электроприводом может позволить двигателю работать дольше в регионах с более высокой тепловой эффективностью и меньшими точки низкой эффективности, такие как холостой ход и низкая нагрузка.Повышение эффективности электродвигателя позволяет использовать технологии повышения эффективности, которые в противном случае были бы непрактичными из-за отрицательного воздействия на производительность.
Диагностика	OBD обеспечивает долгосрочное соответствие требованиям по выбросам.	Предназначен для обнаружения неисправностей, которые могут привести к увеличению выбросов при сертификационном испытании за пределы определенного порогового значения.
Органы управления	Электронные органы управления обеспечивают точный контроль за многочисленными выбросами, а компоненты управления трансмиссией могут поддерживаться в течение всего срока службы автомобиля.Возможны изменения в условиях окружающей среды, системная интеграция и эффекты старения системы.	Элементы управления дизельным двигателем включают в себя: управление рециркуляцией отработавших газов, управление давлением наддува на впуске, управление синхронизацией впрыска топлива и управление сгоранием. Средства управления системой дополнительной обработки включают: дозирование мочевины, управление температурой для обеспечения высокой эффективности сокращения выбросов, контроль регенерации для обеспечения регулярного удаления накопленных материалов, таких как отложения сажи, серы и мочевины. Интегрированное управление системой: некоторые функции управления требуют строго интегрированного подхода для обеспечения совместной работы двигателя и системы нейтрализации выхлопных газов.Примеры включают в себя адсорбер-катализатор NOx, который требует регулярного обогащения воздушно-топливного отношения двигателя для удаления накопленных NOx; регулировка параметров двигателя, таких как время впрыска топлива, для повышения температуры выхлопных газов для поддержания высокого КПД системы нейтрализации выхлопных газов; и регенерация DPF, которая может потребовать строгого контроля работы двигателя, чтобы избежать повреждения DPF.
		Элементы управления двигателем SI включают в себя: управление соотношением воздух / топливо, управление синхронизацией зажигания, управление скоростью холостого хода. Средства управления системой последующей обработки включают: управление температурным режимом для обеспечения быстрого прогрева и высокой эффективности снижения выбросов; и управление соотношением воздух / топливо для обеспечения максимального преобразования TWC. Интегрированное управление системой: необходимость точного управления соотношением воздух / топливо обусловлена ​​очень узким окном отношения воздух / топливо, где в TWC возможна высокая конверсия NOx, HC и CO.

###

Газовые и дизельные двигатели: в чем разница?

1) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

2) Для получения информации о результатах программы и другой информации посетите сайт www.uti.edu/disclosures.

3) Приблизительно 8000 из 8400 выпускников UTI в 2019 году были готовы к трудоустройству. На момент составления отчета приблизительно 6700 человек были трудоустроены в течение одного года после даты выпуска, что составляет в общей сложности 84%. В эту ставку не включены выпускники, недоступные для работы по причине продолжения образования, военной службы, здоровья, заключения, смерти или статуса иностранного студента.В ставку включены выпускники, прошедшие специализированные программы повышения квалификации и занятые на должностях. которые были получены до или во время обучения по ИМП, где основные должностные обязанности после окончания учебы соответствуют образовательным и учебным целям программы. UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

5) Программы UTI готовят выпускников к карьере в различных отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь, для специалистов по автомобилям, дизельным двигателям, ремонту после столкновений, мотоциклам и морским техникам.Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от в качестве технического специалиста, например: специалист по запчастям, специалист по обслуживанию, изготовитель, лакокрасочный отдел и владелец / оператор магазина. UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

6) Достижения выпускников ИТИ могут различаться. Индивидуальные обстоятельства и заработная плата зависят от личных качеств и экономических факторов. Опыт работы, отраслевые сертификаты, местонахождение работодателя и его программы компенсации влияют на заработную плату.ИМП образовательное учреждение и не может гарантировать работу или заработную плату.

7) Для завершения некоторых программ может потребоваться более одного года.

10) Финансовая помощь и стипендии доступны тем, кто соответствует требованиям. Награды различаются в зависимости от конкретных условий, критериев и состояния.

11) См. Подробную информацию о программе, где указаны требования и условия, которые могут применяться.

12) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозы занятости (2016-2026), www.bls.gov, просмотрено 24 октября 2017 г. Прогнозируемое количество годовых вакансии по классификации должностей: Автомеханики и механики — 75 900; Специалисты по механике автобусов и грузовиков и по дизельным двигателям — 28 300 человек; Ремонтники кузовов и связанных с ними автомобилей, 17 200. Вакансии включают вакансии в связи с ростом и чистые замены.

14) Программы поощрения и соответствие критериям для сотрудников остаются на усмотрение работодателя и доступны в определенных местах. Могут применяться особые условия.Поговорите с потенциальными работодателями, чтобы узнать больше о программах, доступных в вашем районе.

15) Оплачиваемые производителем программы повышения квалификации проводятся UTI от имени производителей, которые определяют критерии и условия приемки. Эти программы не являются частью аккредитации UTI. Программы доступны в некоторых регионах.

16) Не все программы аккредитованы ASE Education Foundation.

20) Льготы VA могут быть доступны не на всех территориях университетского городка.

21) GI Bill® является зарегистрированным товарным знаком U.S. Департамент по делам ветеранов (VA). Более подробная информация о льготах на образование, предлагаемых VA, доступна на официальном веб-сайте правительства США.

22) Грант «Приветствие за служение» доступен всем ветеранам, имеющим право на участие, на всех кампусах. Программа «Желтая лента» одобрена в наших кампусах в Эйвондейле, Далласе / Форт-Уэрте, Лонг-Бич, Орландо, Ранчо Кукамонга и Сакраменто.

24) Технический институт NASCAR готовит выпускников к работе в качестве технических специалистов по обслуживанию автомобилей начального уровня.Выпускники, которые выбирают специальные дисциплины NASCAR, также могут иметь возможности трудоустройства в отраслях, связанных с гонками. Из тех выпускников 2019 года, которые взяли факультативы, примерно 20% нашли возможности, связанные с гонками. Общий уровень занятости в NASCAR Tech в 2019 году составил 84%.

25) Расчетная годовая средняя заработная плата для специалистов по обслуживанию автомобилей и механиков в Службе занятости и заработной платы Бюро статистики труда США, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве автомобильных техников.Некоторые выпускники UTI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например, сервисный писатель, смог. инспектор и менеджер по запасным частям. Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих в качестве техников автомобильного сервиса и механиков в штате Массачусетс (49-3023) составляет от 29 050 до 45 980 долларов (данные по Массачусетсу, данные за май 2018 г., просмотр за 10 сентября 2020 г.). Информация о зарплате в Северной Каролине: The U.S. Согласно оценке Министерства труда США, средняя почасовая оплата в размере 50% квалифицированных автомобильных техников в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 19,52 доллара США. Бюро статистики труда не публикует данные начального уровня. данные о зарплате. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 13,84 и 10,60 долларов соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. и Механика, просмотр 14 сентября 2020 года.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

26) Расчетная годовая средняя заработная плата сварщиков, резчиков, паяльщиков и паяльщиков в Бюро трудовой статистики США по занятости и заработной плате, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников-сварщиков. Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от технических специалистов, например, сертифицированный инспектор и контроль качества.Информация о заработной плате в штате Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих сварщиками, резчиками, паяльщиками и брейзерами в штате Массачусетс (51-4121), составляет от 33 490 до 48 630 долларов. (Массачусетс: трудовые ресурсы и развитие рабочей силы, данные за май 2018 г., просмотр за 10 сентября 2020 г.). Зарплата в Северной Каролине информация: Министерство труда США оценивает почасовую заработную плату в среднем 50% для квалифицированных сварщиков в Северной Каролине, опубликованную в мае 2019 года, и составляет 19 долларов.77. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-е и 10-й процентиль почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 16,59 и 14,03 доллара соответственно. (Бюро статистики труда, Министерство труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. Сварщики, резаки, паяльщики и брейзеры, просмотрено в сентябре 14, 2020.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

27) Не включает время, необходимое для прохождения 18-недельной квалификационной программы предварительных требований плюс дополнительные 12 или 24 недели обучения, зависящего от производителя, в зависимости от производителя.

28) Расчетная годовая средняя заработная плата специалистов по ремонту кузовов автомобилей и связанных с ними ремонтов в Бюро трудовой статистики США по вопросам занятости и заработной платы, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников по ремонту после столкновений. Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от технических, например оценщик, оценщик. и инспектор. Информация о заработной плате для Содружества Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих в качестве ремонтников автомобилей и связанных с ними (49-3021) в Содружестве Массачусетс, составляет от 31 360 до 34 590 долларов. (Массачусетс: трудовые ресурсы и развитие рабочей силы, данные за май 2018 г., просмотр за 10 сентября 2020 г.).Зарплата в Северной Каролине информация: Департамент труда США оценивает почасовую заработную плату в размере 50% для квалифицированных специалистов по борьбе с авариями в Северной Каролине, опубликованную в мае 2019 года, и составляет 21,76 доллара США. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Тем не мение, 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 16,31 и 12,63 доллара соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2018 г. 14 сентября 2020.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

29) Расчетная годовая средняя зарплата механиков автобусов и грузовиков и специалистов по дизельным двигателям в разделе «Занятость и заработная плата» Бюро статистики труда США, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников по дизельным двигателям . Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от дизельных. техник по грузовикам, например техник по обслуживанию, техник по локомотиву и техник по морскому дизелю.Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих в качестве механиков автобусов и грузовиков. и специалистов по дизельным двигателям (49-3031) в штате Массачусетс составляет от 29 730 до 47 690 долларов США (Массачусетс, штат Массачусетс, данные за май 2018 г., просмотрено 10 сентября 2020 г.). Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата в размере 50% для квалифицированных дизельных техников в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 22 доллара.04. Бюро статистики труда. не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 18,05 и 15,42 доллара соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2018. Механики автобусов и грузовиков и специалисты по дизельным двигателям, просмотр 14 сентября 2020 г.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать трудоустройство или заработную плату.

30) Расчетная средняя годовая зарплата механиков мотоциклистов в США.С. Занятость и заработная плата Бюро статистики труда, май 2019 г. Программы MMI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников мотоциклов. Некоторые выпускники MMI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например, сервисный писатель, оборудование. обслуживание и запчасти. Информация о заработной плате для Содружества Массачусетс: Средняя годовая заработная плата начального уровня для лиц, занятых в качестве механиков мотоциклов (49-3052) в Содружестве Массачусетса, составляет 28 700 долларов США (данные по развитию трудовых ресурсов штата Массачусетс, май 2018 г., просмотр на 10 сентября 2020 г.) .Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата составляет 50% в среднем для Стоимость квалифицированных специалистов по мотоциклам в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 16,92 доллара. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 13,18 и 10,69 долларов. соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г., Motorcycle Mechanics, просмотр 14 сентября 2020 г.)) MMI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

31) Расчетная годовая средняя заработная плата механиков моторных лодок и техников по обслуживанию в Службе занятости и заработной платы Бюро статистики труда США, май 2019 г. Программы MMI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве морских техников. Некоторые выпускники MMI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических специалистов, например, в сфере обслуживания оборудования, инспектор и помощник по запчастям.Информация о заработной плате для Содружества Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих в качестве механиков моторных лодок и техников по обслуживанию (49-3051) в Содружестве Массачусетса. составляет от 31 280 до 43 390 долларов (данные за май 2018 г., Массачусетс, США, 10 сентября 2020 г.). Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата в среднем 50% для квалифицированного морского техника в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 18 долларов.56. Бюро статистики труда не публикует данные начального уровня. данные о зарплате. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 14,92 доллара и 10,82 доллара соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. Специалисты по обслуживанию, просмотр 2 сентября 2020 г.) MMI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

34) Расчетная годовая средняя заработная плата операторов компьютерных инструментов с числовым программным управлением в США.С. Занятость и заработная плата Бюро статистики труда, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников по обработке с ЧПУ. Некоторые выпускники UTI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например, оператор ЧПУ, подмастерье. слесарь-механик и инспектор обработанных деталей. Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средняя годовая заработная плата начального уровня для лиц, работающих в качестве операторов станков с компьютерным управлением, металла и пластика (51-4011) в Содружестве штата Массачусетс составляет 36 740 долларов (данные за май 2018 г., данные за май 2018 г., данные за 10 сентября, штат Массачусетс, 2020).Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата в среднем 50% для квалифицированных станков с ЧПУ в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 18,52 доллара. Бюро статистики труда не публикует данные начального уровня. данные о зарплате. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 15,39 и 13,30 долларов соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. Операторы инструмента, просмотр 14 сентября 2020 г.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

37) Курсы Power & Performance не предлагаются в Техническом институте NASCAR. UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату. Информацию о результатах программы и другую информацию можно найти на сайте www.uti.edu/disclosures.

38) Бюро статистики труда США прогнозирует, что общая занятость в каждой из следующих профессий к 2029 году составит: Техники и механики автомобильного сервиса, 728 800; Сварщики, резаки, паяльщики и паяльщики — 452 500 человек; Автобусы и грузовики и специалисты по дизельным двигателям — 290 800 человек; Ремонтники кузовов автомобилей и сопутствующие товары — 159 900; и операторы инструментов с ЧПУ, 141 700.См. Таблицу 1.2 Занятость в разбивке по профессиям, 2019 г. и прогноз на 2029 г. Бюро статистики труда США, www.bls.gov, дата просмотра — 3 июня 2021 г.

41) Для специалистов по обслуживанию автомобилей и механиков Бюро статистики труда США прогнозирует в среднем 61 700 вакансий в год в период с 2019 по 2029 год. включают вакансии, связанные с ростом и чистым замещением. См. Таблицу 1.10 Профильные увольнения и вакансии, прогнозируемые на 2019-29 годы, Бюро статистики труда США, www.bls.gov, просмотрено 3 июня 2021 года.

42) Для сварщиков, резчиков, паяльщиков и брейзеров Бюро статистики труда США прогнозирует в среднем 43 400 вакансий в год в период с 2019 по 2029 год. Вакансии включают вакансии в связи с ростом и чистым замещением. См. Таблицу 1.10 Разделения и вакансии по профессиям, прогноз на 2019-29 годы, Бюро статистики труда США, www.bls.gov, дата просмотра 3 июня 2021 года.

43) Для механиков автобусов и грузовиков и специалистов по дизельным двигателям, Бюро труда США Статистика прогнозирует, что в период с 2019 по 2029 год в среднем будет открываться 24 500 вакансий в год.Вакансии включают вакансии, связанные с ростом и чистым замещением. См. Таблицу 1.10 Профильные увольнения и вакансии, прогнозируемые на 2019-29 годы, Бюро статистики труда США, www.bls.gov, просмотрено 3 июня 2021 года.

44) Для кузовных и связанных с ними ремонтников Бюро статистики труда США прогнозирует в среднем 13 600 вакансий в период с 2019 по 2029 год. В число вакансий входят вакансии, связанные с ростом и чистым замещением. См. Таблицу 1.10 Профессиональные разделения и вакансии, прогнозируемые на 2019-29 гг., U.S. Bureau of Labor Statistics, www.bls.gov, дата просмотра — 3 июня 2021 г.

45) Для операторов компьютерных инструментов с числовым программным управлением Бюро статистики труда США прогнозирует в среднем 11 800 вакансий в год в период с 2019 по 2029 год. Работа вакансии включают вакансии, связанные с ростом и чистым замещением. См. Таблицу 1.10 Профильные увольнения и вакансии, прогнозируемые на 2019-29 годы, Бюро статистики труда США, www.bls.gov, просмотрено 3 июня 2021 года.

46) Студенты должны поддерживать минимум 3.5 GPA и 95% посещаемости.

47) Бюро статистики труда США прогнозирует, что к 2029 году общая занятость специалистов по обслуживанию автомобилей и механиков составит 728 800 человек. См. Таблицу 1.2 Занятость в разбивке по профессиям, 2019 г. и прогноз на 2029 г. Бюро статистики труда США, www.bls.gov, дата просмотра — 3 июня 2021 г.

48) Бюро статистики труда США прогнозирует, что к 2029 г. общая численность механиков автобусов и грузовиков и специалистов по дизельным двигателям составит 290 800 человек. См. Таблицу 1.2 Занятость с разбивкой по роду занятий, 2019 г. и прогноз на 2029 г., Бюро статистики труда США, www.bls.gov, просмотрено 3 июня 2021 г.

49) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозы занятости (2019-2029), www.bls.gov, просмотрено в сентябре 8, 2020. Планируемое общее количество ремонтов кузовов и связанных с ними автомобилей к 2029 году составит 159 900 человек.

50) Бюро статистики труда США прогнозирует, что общая занятость сварщиков, резчиков, паяльщиков и паяльщиков к 2029 году составит 452 500 человек.См. Таблицу 1.2 Занятость в разбивке по профессиям, 2019 г. и прогноз на 2029 г. Бюро статистики труда США, www.bls.gov, просмотрено 3 июня 2021 г.

51) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозы занятости (2019-2029), www.bls.gov, просмотрено в сентябре 8, 2020. Планируемое общее количество операторов инструмента с ЧПУ к 2029 году составит 141 700 человек.

Универсальный технический институт штата Иллинойс, Inc. одобрен Отделом частного бизнеса и профессиональных школ Совета по высшему образованию штата Иллинойс.

.