11Сен

Двигатель внутреннего сгорания это: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу. Циклы работы поршневых двс

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:

1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объеме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь. Тщательно приготовленная рабочая смесь повышает эффективность сгорания топлива, поэтому ее подготовке уделяется большое внимание во всех типах поршневых двигателей.

Количество воздушно-топливной смеси, поступающее в цилиндр за один рабочий цикл, называется свежим зарядом, а продукты сгорания, остающиеся в цилиндре к моменту поступления в него свежего заряда — остаточными газами.

Чтобы повысить эффективность работы двигателя, стремятся увеличить абсолютную величину свежего заряда и его весовую долю в рабочей смеси.

2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объем надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели внутреннего сгорания строятся с возможно большей степенью сжатия, которая в случаях принудительного зажигания смеси достигает значения 10—12, а при использовании принципа самовоспламенения топлива выбирается в пределах 14—22.

3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.

В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввер­тывается в головку цилиндра.

Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.

4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.

5. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объеме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.

Процессы, связанные с подготовкой рабочей смеси к сжиганию ее в цилиндре, а также освобождением цилиндра от продуктов сгора­ния, в одноцилиндровых двигателях осуществляются движением поршня за счет энергии маховика, которую он накапливает в про­цессе рабочего хода.

В многоцилиндровых двигателях вспомогательные ходы каждого из цилиндров выполняются за счет работы других (соседних) цилиндров. Поэтому эти двигатели в принципе могут работать без маховика.

Для удобства изучения рабочий цикл различных двигателей расчленяют на процессы или, наоборот, группируют процессы рабочего цикла с учетом положения поршня относительно мертвых точек в цилиндре. Это позволяет все процессы в поршневых двигателях рассматривать в зависимости от перемещения поршня, что более удобно.

Часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения поршня между двумя смежными мертвыми точками, называется тактом.

Такту, а следовательно, и соответствующему ходу поршня присваивается название процесса, который является основным при данном перемещении поршня между двумя его мертвыми точками (положениями).

В двигателе каждому такту (ходу поршня) соответствуют, например, вполне определенные основные для них процессы: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому в таких двигателях различают такты: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Каждое из этих четырех названий соответственно присваивается ходам поршня.

В любых поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочий цикл складывается из рассмотренных выше пяти процессов по ра­зобранной выше схеме за четыре хода поршня или всего за два хода поршня. В соответствии с этим поршневые двигатели подразделяют на двух- и четырехтактные.

34. Анализ процессов дросселирования газа и пара. Если в трубопроводе на пути движ-я газа или пара встречается местное сужение проходного сечения, то вследствие сопротивления, возник. при таком сужении, давление р2 за местом сужения всегда меньше давления р1 перед ним. Это явл-е, при кот. пар или газ переходит с высокого давления на низкое без совершения внешней работы и без подвода или отвода теплоты, наз. адиабатным дросселированием ли мятием (редуцированием, торможением). Физ. представление о падении давления за местным сопротивлением обусловлено рассеянием энергии потока, расходуемого на преодоление этого местного сопротивления. При дросселировании потеря давления р1

2 тем больше, чем меньше относит. площадь сужения. При отсутсвии теплообмена будем иметь i1-i2=1/2(). В рез-те мятия энтальпия газа до суженного сечения и после него имеет одно и то же знач-е. Различают интегральный температ. эффект дросселирования, когда давление газа изменяется знач-но, и дифференциальный эффект (), когда уменьшение давленя и изменение температуры бесконечно малы. .

Состояние газа, при кот. температ. эффект дросселирования меняет свой знак, наз. точкой инверсии газа, а тем-ра, соответствующая этой точке, наз. температурой инверсии. Тинв=. Изменение тем-ры газа в процессе дросселирования с точки зрения мол.-кин. теории газов объясняется, тем что i1=i2, i=U+pυ, то p2υ2-p1υ1=U1-U2. Разность p2υ2-p1υ1 представляет собой работу по проталкиванию 1 кг газа, а разность U

1-U2 – уменьшение внутр. энергии 1 кг газа, состоящейу реальных газов из суммы кин. и потенц. энергии. Для идеальных газов p2υ2=p1υ1, U1-U2=0. Поскольку при дросселировании p2<p1 υ2> υ1, то у реальных газов потенц. энергия при возрастании объема из-за увеличения расстояния м/у молекулами всегда растет.

36. Закон Ньютона-Рихмана.

q=α*Δt — Тепловой поток (выражается в Вт/м²) на границе тел пропорционален их разности температур. α-коэффициент теплопередачи (Вт/(м2*К)) Зависит от шероховатости поверхности

Количество теплоты отдаваемой от рабочего тела к наружной поверхности стенки прямопропорциональна разности температур между рабочим телом и поверхностью стенки. Δt=tрт-tс, Δt=tс-tрт

37. Теоретический цикл теплового двигателя. Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. 

Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Цикл карно состоит из 2 изотерм и 2 адиабат.

1-2 – обратимое адиабатное расширение при s1=Const. Температура уменьшается от Т1 до Т2. 2-3 – изотермическое сжатие, отвод теплоты q2 к холодному источнику от рабочего тела. 3-4 – обратимое адиабатное сжатие при s2=Const. Температура повышается от Т3 до Т4. 4-1 – изотермическое расширение, подвод теплоты q1 к горячего источника к рабочему телу.

Основы работы двигателей внутреннего сгорания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис 12. Схемы способов распыливания топлива и смесеобразования:

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

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

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

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

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

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

Привод от двигателей внутреннего сгорания

Рис. 1. Схема гидравлической муфты

Рис. 2. Схема гидротрансформатора

К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся: невозможность реверсирования (изменения направления вращения вала) и значительного изменения величины крутящего момента без применения сложных механизмов реверса и коробок скоростей, а также сравнительно малый срок службы. Моторесурс двигателя до капитального ремонта составляет 2000—2500 ч.

Для автоматического регулирования крутящего момента ведомого вала, более надежнбй защиты двигателя от перегрузки и сокращения времени холостых ходов в машинах с двигателем внутреннего сгорания применяют гидротрансформаторы.

Гидротрансформатор состоит из насосного колеса, сидящего на ведущем валу, направляющего аппарата, турбинного колеса, закрепленного на ведомом валу.

Насосное и турбинное колеса и направляющий аппарат турботранс-форматора имеют лопатки определенной формы. Направляющий аппарат увеличивает скорость жидкости, поступающей из насоса в турбину, и меняет ее направление.

При возрастании нагрузки на рабочем органе скорость ведомого вала уменьшается, а крутящий момент вследствие динамического воздействия жидкости, подаваемой насосным колесом, увеличивается. При полном стопорении ведомого вала крутящий момент на нем будет в 2,5 раза больше, чем на ведущем валу; при этом нагрузка на двигатель и скорость вращения его вала почти не изменяются. Крутящие моменты на турбинном и насосном колесах будут равными при примерно одинаковом числе их оборотов. На холостом ходу, когда нагрузка снижается, ведомый вал гидротрансформатора автоматически увеличивает скорость вращения в полтора раза по сравнению со скоростью ведущего вала. При этом время холостых ходов сокращается и, следовательно, повышается производительность машины.

Двигатели внутреннего сгорания находят широкое применение в передвижных строительных машинах. Достоинствами их являются: независимость от внешнего источника энергии, постоянная готовность к работе и небольшой вес, приходящийся на единицу мощности. К недостаткам их относятся: невозможность изменения направления вращения вала двигателя (реверсирования), малая способность к перегрузке, сложность пуска в зимнее время и сравнительно малый срок службы.

Рис. 3. Схема двигателей
а — карбюраторного; б — дизельного

Для привода строительных машин применяют главным образом дизельные двигатели, работающие на соляровом масле или дизельном топливе. Такие двигатели расходуют на 1 л. с. в час на 30—40% меньше топлива, чем карбюраторные (бензиновые), причем это топливо значительно дешевле бензина.

В двигателе внутреннего сгорания тепловая энергия, сюрытая в топливе, преобразуется в пределах 18—37% в механическую энергию вращающегося коленчатого вала. При сгорании топлива в цилиндре двигателя происходит нагревание газов, которые, расширяясь, давят на поршен, передающий усилие/через шатун на коленчатый вал.

В состав двигателя внутреннего сгорания входят:
1) шатунно-кривошипный механизм, передающий усилие на коленчатый вал и преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала
2) распределительный механизм, обеспечивающий своевременное открывание и закрывание всасывающих и выхлопных клапанов;
3) система питания, подающая горючее в цилиндры. Система питания карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак, топливопроводы, фильтры, топливный насос, а также карбюратор, в котором происходит приготовление смеси топлива с воздухом. В систему питания дизельного двигателя кроме бака, топливопроводов, фильтров и подкачивающего насоса входят топливный насос высокого давления и форсунки, через которые дизельное топливо впрыскивается в рабочее пространство цилиндров, заполненное нагретым и сжатым воздухом;
4) система смазки, подающая масло из картера к трущимся поверхностям деталей. В систему смазки входят шестеренный масляный насос, фильтры грубой и тонкой очистки, редукционные клапаны, маслопроводы и контрольные приборы;
5) система охлаждения, обеспечивающая охлаждение наиболее нагретых деталей двигателя. Большинство двигателей имеет жидкостное охлаждение. Цилиндр и головка блока охлаждаются водой, циркулирующей внутри полостей — водяных рубашек. Трущиеся поверхности цилиндров, поршней, коленчатого вала и шатунов охлаждаются маслом системы смазки. В систему охлаждения входят рубашки двигателя, радиатор, шланги и водяной насос. Для лучшего охлаждения воды в радиаторе служит вентилятор;
6) система зажигания горючей смеси в цилиндре карбюраторного двигателя. Дизельные двигатели не имеют системы зажигания, так как топливо в их цилиндрах воспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха. В состав системы зажигания входят свечи, между электродами которых в определенный момент появляется электрическая искра, источник высокого напряжения — 1200 в (магнето или индукционная катушка, прерыватель, распределитель, генератор) и соединяющие их провода.

Двигатели внутреннего сгорания характеризуются номинальной (паспортной) мощностью в лошадиных силах, числом оборотов коленчатого вала в минуту и удельным расходом топлива. Последний определяется делением часового расхода топлива в граммах на развиваемую двигателем (эффективную) мощность в лошадиных силах. Удельный расход топлива имеет размерность г/э. л. с.: ч.

Главными конструктивными параметрами двигателя внутреннего сгорания являются диаметр цилиндра, ход поршня, число оборотов коленчатого вала, рабочий объем цилиндров, степень сжатия, габаритные размеры двигателя и его вес.

Ходом поршня называется расстояние между положениями поршня в верхней мертвой точке (В. М. Т.) и в нижней мертвой точке (Н. М. Т.).

Рабочий объем цилиндра—пространство, освобождаемое в цилиндре при перемещении поршня от В. М. Т. до Н. М. Т. Рабочий объем цилиндра и объем пространства сжатия в сумме образуют полный объем цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему пространства сжатия называется степенью сжатия. Для карбюраторных двигателей обычно она составляет 4,6—6,2, а для дизелей 14—22.

Рис. 4. Схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя

Различают двигатели внутреннего сгорания двухтактные, где рабочий процесс совершается в течение двух ходов поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, и четырехтактные, где рабочий процесс в одном цилиндре повторяется через каждые четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

Рабочий процесс карбюраторного двигателя включает следующие такты: I — впуск, наполнение цилиндра смесью паров бензина и воздуха; II — сжатие горючей омеси и зажигание ее в конце такта сжатия электрической искрой; III — расширение продуктов сгорания горючей смеси; IV — выпуск отработанных газов из цилиндра.

Работа одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, изображенного на рис. 32, происходит в следующем порядке. Поршень движется от В. М. Т. к Н. М. Т. и создает в полости цилиндра разрежение. При этом открывается впускной клапан и горючая смесь из карбюратора по впускной трубе поступает в цилиндр. Давление в цилиндре составляет 0,7—0,95 кГ/см2, температура смеси 80—130 °С. Смесь нагревается от соприкосновения с нагретыми стенками деталей двигателя и смешивается с остатками отработанных газов.

По окончании такта впуска поршень движется от Н. М. Т. к В. М. Т. и сжимает горючую смесь; клапаны при этом закрыты. Величина давления зависит от степени сжатия и достигает 6—9 кГ/см2, температура смеси повышается до 300 °С. Увеличение давления и температуры смеси повышает мощность и экономичность двигателя, но увеличение степени сжатия ограничивается температурой самовоспламенения рабочей смеси и детонацией — горением взрывного характера. Предельное значение степени сжатия выбрано таким, чтобы температура смеси в конце сжатия не достигала температуры самовоспламенения.

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, появляющейся между электродами свечи. Горение смеси сопровождается выделением большого количества тепла, резким повышением температуры до 1800— 2000 °С и давления до 30—40 кГ/см2. Под давлением газов поршень движется вниз и через шатун передает усилие на коленчатый вал, осуществляя рабочий ход. В конце рабочего хода открывается выпускной клапан 6, и отработанные газы по выхлопному трубопроводу через глушитель удаляются в атмосферу. При движении поршня вверх выпускной клапан остается открытым и поршень выталкивает из цилиндра отработанные газы. Давление в цилиндре составляет 1,05— 1,1 кГ/см2, а температура отработанных газов снижается до 700—800°С.

В четырехтактном двигателе только один из четырех тактов является рабочим. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала служит массивный маховик. Более равномерно работают двигатели с числом цилиндров 4—6, выполненных в одном корпусе-блоке.

Своевременное открывание и закрывание клапанов обеспечивается вращающимся распределительным кулачковым валом. Кулачки распределительного вала приподнимают толкатели, которые, смещая вверх клапаны, открывают выпускные или впускные отверстия. Для прижатия клапанов к седлам служат пружины. Шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала. За два оборота коленчатого вала распределительный вал поворачивается один раз. Это нужно для того, чтобы клапаны открывались только один раз за рабочий цикл двигателя.

Процесс работы дизеля отличается от процесса работы карбюраторного двигателя методом образования и воспламенения смеси. Рабочий процесс дизеля включает следующие такты: I — впуск, наполнение цилиндров воздухом; II—сжатие воздуха и впрыск топлива в конце такта сжатия; III — расширение продуктов сгорания горючей смеси; IV — выпуск отработанных газов из цилиндра. Для воспламенения впрыскиваемого в цилиндр дизеля топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. Степень сжатия в дизелях колеблется от 14 до 22; давление составляет 30—40, а при наддуве — 70 кГ/см2 температура воздуха в конце такта сжатия 500—600 °С.

Топливо впрыскивается в цилиндры дизеля через форсунки топливным насосом при давлении (150—200 кГ/см2), значительно большем, чем давление сжатого в цилиндре воздуха. Такое давление обеспечивает лучшее использование калорийности топлива и снижает его расход. Механическое распыление топлива форсунками позволяет применять трудно испаряющиеся, безопасные в пожарном отношении сорта топлива. Дизели не требуют устройств для принудительного воспламенения топлива.

Дизели имеют больший вес, чем карбюраторные двигатели такой же мощности, и их запуск в зимнее время более сложен.

Двигатель внутреннего сгорания: устройство, принцип работы

Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Виды двигателей

  • Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
  • Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
  • В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
  • Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
  • Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
  • Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Принцип работы

В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

  1. Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
  2. После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
  3. В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
  4. Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.

Устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.

Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).

Порядок работы

  • При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
  • Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.

Конструкция ДВС

Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.

Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.

Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.

Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.

В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.

Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительные агрегаты

Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.

Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.

Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.

Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.

Тип топлива

Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.

Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.

Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.

Тюнинг

Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.

Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.

Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.

Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель — это «сердце» почти любого автомобиля — 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.

В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.

Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина — это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный «движок» является двигателем внутреннего сгорания — т.е. сгорание бензина происходит внутри него.

Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные — совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.

А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.

Как работает двигатель?

Давайте рассмотрим принцип, лежащий в любом возвратно-поступательном движении двигателя внутреннего сгорания: если Вы поместите небольшое количество высокоэнергичного топлива (например, бензина) в небольшое закрытое пространство и зажжёте его (это топливо), то выделится невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, к примеру, для приведения в движение картофелины. В этом случае энергия преобразуется в движение этой картофелины. Например, если Вы в трубу, у которой один конец плотно закрыт, а другой — открыт, нальёте немного бензина, а затем засунете картофелину и подожжёте бензин, то его взрыв спровоцирует приведение в движение этой картофелины за счёт выдавливания её взрывающимся бензином, таким образом, картофелина подлетит высоко в небо, если Вы направите трубу вверх. Это мы кратко описали принцип действия старинной пушки. Но Вы также можете использовать такую энергию бензина в более интересных целях. Например, если Вы можете создать цикл взрывов бензина в сотни раз в минуту, и если Вы сможете использовать эту энергию в полезных целях, то знайте, что у Вас уже есть ядро ​​для двигателя автомобиля!

Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто — в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:

  1. Такт впуска топлива
  2. Такт сжатия топлива
  3. Такт сгорания топлива
  4. Такт выпуска отработавших газов

Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее «картофельной пушке». Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов — их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!

На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:

A — Распределительный вал
B — Крышка клапанов
C — Выпускной клапан
D — Выхлопное отверстие
E — Головка цилиндра
F — Полость для охлаждающей жидкости
G — Блок двигателя
H — Маслосборник
I — Поддон двигателя
J — Свеча зажигания
K — Впускной клапан
L — Впускное отверстие
M — Поршень
N — Шатун
O — Подшипник шатуна
P — Коленчатый вал

Вот что происходит, когда двигатель проходит свой ​​полный четырёхтактный цикл:

  1. Начальное положение поршня — в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
  2. Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в «западне»), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
  3. Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
  4. После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.

Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.

Более наглядно работу двигателя внутреннего сгорания Вы можете увидеть на двух анимациях ниже:

Как работает двигатель — анимация

Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое «картофельной пушкой», является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.

Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!

Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите — ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:

Типы двигателей

Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:

  • Рядный
  • V-образный
  • Оппозитный

Вот они — все три типа расположения цилиндров в двигателе:

Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.

Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:

Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:

  • Свеча зажигания обеспечивает искру, которая зажигает воздушно-топливную смесь, так, чтобы происходило сгорание. Искра должна произойти в нужное время, чтобы двигатель работал должным образом.
  • Клапаны — впускные и выпускные — также должны открываться в строго нужное время, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить отработавшие газы. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания так, что воздушно-топливная смесь плотно «замурована» в цилиндре.
  • Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.
  • Поршневые кольца. Мы их пока ещё не видели на рисунках, но это довольно часто употребляемая вещь, так как от их износа зависит многое в работе двигателя. Поршневые кольца огибают поршень и упираются во внутреннюю поверхность цилиндра, двигаются вверх/вниз вместе с поршнем и обеспечивают уплотнение между наружным краем поршня и внутренней кромкой цилиндра. Кольца служат двум целям: предотвращают утечку топлива в масляный отстойник во время сжатия и горения и удерживают масло в картере от утечки в область горения, где оно может сгореть из-за невероятно высокой температуры. Большинство автомобилей с такими симптомами как повышенный расход топлива и масла, чёрный дым из глушителя, и с пробегом более 100 тысяч километров, попросту имеют изношенные кольца, которые больше не «запечатывают» поршень должным образом.
  • Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может поворачиваться на обоих концах так, что его угол может меняться в то время как поршень движется и когда коленчатый вал поворачивается.
  • Коленчатый вал крутится за счёт движения поршня.
  • Картер окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество машинного масла, которое собирает на дне отстойника.

А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:

Полный цикл работы двигателя

Далее мы узнаем, что может помешать работе двигателя.

Почему двигатель не работает?

Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится. Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:

  • Плохая топливная смесь
  • Отсутствие сжатия
  • Отсутствие искры

Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная «большая тройка» является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.

Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:

  • У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
  • Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
  • Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
  • В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.

Отсутствие сжатия — если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:

  • Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
  • Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
  • Появилось отверстие в цилиндре.

Отсутствие искры может быть по ряду причин:

  • Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
  • Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
  • Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.

И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:

  • Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
  • Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
  • Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы — выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
  • Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
  • Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.

В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.

Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.

Как работают клапаны?

Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом. Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.

Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками. Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).

Как работает система зажигания?

Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.

Как работает охлаждение?

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники — ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.

Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.

Как работает пусковая система?

Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.

Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер — это всегда довольно мощный и, следовательно, «кушающий» ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:

  • Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
  • Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
  • Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
  • Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.

Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.

Как работает впрыск и смазочная система?

Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.

Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).

Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле — это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.

Система выпуска отработавших газов

Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой ​​автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей ​​выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.

Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора. Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле, фарам, стеклоочистителям, электрическим стеклоподъемникам, приводу сидений, бортовому компьютеру и ещё множеству устройств) посредством проводки автомобиля.

Теперь можно сказать, что Вы знаете всё об основах главных подсистем двигателей!

Расскажем, как работает двигатель внутреннего сгорания, какие неполадки возникают в работе и как продлить его жизненный цикл

Цель работы двигателя — преобразование бензина в движущую силу. Преобразовывается бензин в движущую силу путем сжигания внутри движка. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания.

Запомните две вещи:

1. Есть разные виды двигателей внутреннего сгорания:

  • бензиновый двигатель;
  • дизельный;
  • дизель с турбонаддувом;
  • газовый двигатель.

Различия у них в принципах работы, плюс у каждого свои преимущества и недостатки.

2. Бывают еще двигатели внешнего сгорания. Лучший пример — паровой двигатель парохода. Топливо (уголь, дерево, масло) сгорает вне двигателя, образовывая пар, который и есть движущая сила. Двигатель внутреннего сгорания более эффективен, так как ему нужно меньше топлива на километр пути. К тому же он намного меньше эквивалентного двигателя внешнего сгорания. Это объясняет, почему на улицах сейчас не ездят автомобили с паровыми движками.

Как работает система внутреннего сгорания двигателя

Принцип, лежащий в основе работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания: если вы поместите небольшое количество высокоэнергетического топлива, например бензина, в небольшое замкнутое пространство, и зажжете его, то при сгорании в виде газа высвобождается большое количество энергии. Если создать непрерывный цикл маленьких взрывов, скорость которых будет, например, сто раз в минуту, и пустить получаемую энергию в правильное русло, то получим основу работы двигателя.

Автомобили используют «четырехтактный цикл сгорания» для преобразования бензина в движущую силу четырех колесного автомобиля. Четырехтактный подход также известен как цикл Отто, в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году. К четырем тактам относятся:

  • такт впуска;
  • такт сжатия;
  • такт горения;
  • такт выведения продуктов сгорания.

Поршень двигателя в этой истории главный «работяга». Он своеобразно заменяет картофельный снаряд в картофельной пушке. Поршень соединен с коленчатым валом-шатуном. Как только коленчатый вал начинает вращение, происходит эффект «разряда пушки». Рассмотрим цикл сгорания бензина в цилиндре подробнее.

  • Поршень находится сверху, затем открывается впускной клапан и поршень опускается, при этом движок набирает полный цилиндр воздуха и бензина. Это такт называется тактом впуска. Для начала работы достаточно смешать воздух с небольшой каплей бензина.
  • Затем поршень движется обратно и сжимает смесь воздуха и бензина. Сжатие делает взрыв более мощным.
  • Когда поршень достигает верхней точки, свеча испускает искры, чтобы зажечь бензин. В цилиндре происходит взрыв бензинового заряда, что заставляет поршень опуститься вниз.
  • Как только поршень достигает дна, открывается выхлопной клапан, и продукты сгорания выводятся из цилиндра через выхлопную трубу.

Теперь двигатель готов к следующему такту и цикл повторяется снова и снова.

Теперь рассмотрим составные части автомобильного мотора, работа которых взаимосвязана. Начнем с цилиндров.

Составные части двигателя

Основа двигателя – это цилиндр, в котором вверх-вниз двигается поршень. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Это характерно для большинства газонокосилок, но в автомобильных движках цилиндров четыре, шесть и восемь. В многоцилиндровых моторах цилиндры обычно размещаются тремя способами: а) в один ряд; б) однорядно с наклоном от вертикали; в) V-образным способом; г) плоским способом (горизонтально-оппозитный).

У разных способов расположения цилиндров разные преимущества и недостатки с точки зрения гладкости в работе, производственных издержек и характеристик. Эти преимущества и недостатки делают разные способы расположения цилиндров подходящими для разных видов транспорта.

Свечи зажигания

Свечи зажигания дают искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Искра должна вспыхнуть в нужный момент для безотказной работы двигателя. Если движок начинает работать нестабильно, дергается, слышно что «пыхтит» он сильнее чем обычно, вероятно одна из свечей перестала работать, ее нужно заменить.

Клапаны (см. схему №1)

Впускные и выпускные клапаны открываются, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить продукты сгорания. Обратите внимание, оба клапана закрыты в момент сжатия и сгорания топливной смеси, обеспечивая герметичность камеры сгорания.

Поршень

Поршень – это цилиндрический кусок металла, который движется вверх-вниз внутри цилиндра двигателя.

Поршневые кольца

Поршневые кольца обеспечивают герметичность между скользящим внешним краем поршня и внутренней поверхностью цилиндра. У кольца два назначения:

  • Во время тактов сжатия и сгорания кольца не дают утечь воздушно-топливной смеси и выхлопным газам из камеры сгорания.
  • Кольца не дают моторному маслу попасть в зону сгорания, где оно будет уничтожено.

Если автомобиль начинает «подъедать масло» и приходиться подливать его каждые 1000 километров, значит двигатель автомобиля «устал» и поршневые кольца в нем сильно изношены. Такие кольца пропускают масло в цилиндры, где оно сгорает. По всей видимости, такому двигателю требуется капитальный ремонт.

Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может вращаться в разные стороны и с обоих концов, т.к. и поршень и коленчатый вал находятся в движении.

Коленчатый вал (распределительный вал)

Круговыми движениями коленчатый вал заставляет поршень двигаться вверх-вниз.

Маслосборник

Маслосборник окружает коленчатый вал и содержит определенное количество масла, которое собирается в нижней его части (в масляном поддоне).

Причины неполадок и перебоев в двигателе

Если автомобиль с утра не заводится

Если машина с утра не заводится, этому есть три основных причины:

  • плохая топливная смесь;
  • отсутствие сжатия;
  • отсутствие искры.
Плохая топливная смесь — недостаток поступающего воздуха или бензина

Плохая топливная смесь поступает в движок в следующих случаях:

  • Закончился бензин и в двигатель поступает только воздух. Бензин не воспламеняется, сгорания не происходит.
  • Забиты воздухозаборники, и в движок не поступает воздух, который крайне необходим для такта сгорания.
  • В топливе содержатся примеси (например, вода в бензобаке), которые препятствуют горению топлива. Меняйте бензоколонку.
  • Топливная система подает слишком мало или слишком много топлива в смесь, следовательно, горение не происходит должным образом. Если смеси мало, то слабое воспламенения в цилиндре не может прокрутить цилиндр. Если смеси много, то заливает свечи и они не дают искру.

О «залитых» свечах подробнее: если машина не заводится, а бензонасос не перестает подавать топливо в цилиндры, то бензин не воспламеняется, а наоборот «тушит» свечи зажигания. Свечи с «подмоченной репутацией» нормальной искры для воспламенения смеси не дадут. Если открутив свечу обнаружите, что она «мокрая», сильно пахнет бензином — знайте, свечи «залило». Либо подсушите все 4 свечи, выкрутив их и отнеся в теплое помещение, либо посидите в незаведенной машине с нажатой педалью газа — дроссельная заслонка будет открыта и свечи немного подсохнут от поступающего воздуха.

Отсутствие сжатия

Если топливная смесь не сжимается, так как надо, то и не будет требуемого сгорания для работы машины. Отсутствие сжатия возникает по следующим причинам:

  • Поршневые кольца двигателя изношены, поэтому воздушно-топливная смесь просачивается между стенкой цилиндра и поверхностью поршня.
  • Один из клапанов неплотно закрывается, из-за чего смесь вытекает.
  • В цилиндре есть отверстие.

Часто «дырки» в цилиндре появляются в том месте, где верхушка цилиндра присоединяется к самому цилиндру. Между цилиндром и головкой цилиндра есть тонкая прокладка, которая обеспечивает герметичность конструкции. Если прокладка прохудится, то между головкой цилиндра и самим цилиндром образуются отверстия, через которые образуется утечка смеси.

Отсутствие искры

Искра может быть слабой или вообще отсутствовать в случаях:

  • Если свеча зажигания или провод, идущий к ней, изношены, то искра будет слабой.
  • Если провод перерезан или отсутствует вообще, если система, посылающая искры вниз по проводу не работает, как нужно, то искры не будет.
  • Если искра приходит в цикл слишком рано или слишком поздно, топливо не воспламениться в нужный момент, что повлияет на стабильную работу мотора.

Возможны и другие проблемы с двигателем. Например:

  • Если аккумулятор на авто разряжен, то двигатель не сделает ни одного оборота, а автомобиль не заведется.
  • Если подшипники, которые позволяют свободно вращаться коленчатому валу, изношены, коленчатый вал не провернется, а двигатель не запустится.
  • Если клапаны не будут закрываться или открываться в нужный момент цикла, то работа двигателя будет невозможна.
  • Если в автомобиле закончилось масло, поршни не смогут свободно двигаться в цилиндре, и двигатель застопорится.

В исправно — работающем двигателе описанных проблем быть не может. Если они появились, ждите беды.

Если выяснится, что аккумулятор просто разрядился, почитайте, как правильно «прикурить» от другого автомобиля.

Клапанный механизм двигателя и система зажигания

Разберем процессы происходящие в двигателе отдельно. Начнем с клапанного механизма, который состоит из клапанов и механизмов, открывающих и закрывающих проход топливным отходам. Система открытия и закрытия клапанов называется валом. На распределительном валу есть выступы, которые и двигают клапаны вверх и вниз.

Двигатели, в которых вал размещен над клапанами (бывает, что вал размещают внизу), имеют кулачки распредвала, которые регулируют порядок работы цилидров (см. схему №2). Кулачки вала воздействуют на клапаны напрямую или через очень короткие связующие звенья. Эта система настроена так, что клапаны синхронизированы с поршнями. Многие высокоэффективные двигатели имеют по четыре клапана на один цилиндр – два на вход воздуха и два на выход для продуктов сгорания, и такие механизмы требуют два распределительных вала на один блок цилиндров.

Система зажигания создает высоковольтный заряд и передает его на свечи зажигания через провода. Сначала заряд поступает в распределитель, который легко найти под капотом большинства легковых автомобилей. В центр распределителя подключен один провод, а из него выходит четыре, шесть или восемь других бронепроводов, в зависимости от количества цилиндров в двигателе. Эти провода посылают заряд на каждую свечу зажигания. Работа двигателя настроена так, что за один раз только один цилиндр получает заряд от распределителя, что гарантирует максимально плавную работу мотора.

Давайте подумаем, как заводится двигатель, как остывает и как в нем проходит циркуляция воздуха.

Система зажигания двигателя, охлаждения и набора воздуха

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует вокруг цилиндров по специальным проходам, потом для охлаждения, она поступает в радиатор. В редких случаях двигатели автомобиля оснащены воздушной системой. Это делает двигатели легче, но охлаждение при этом менее эффективное. Двигатели с воздушной системой охлаждения, имеют меньший срок службы и меньшую производительность.

Существуют автомобильные двигателя с наддувом. Это когда воздух проходит через воздушные фильтры и попадает прямо в цилиндры. Наддув ставят в атмосферных движках. Для увеличения производительности некоторые двигатели оснащены турбонаддувом. Через турбонаддув воздух, который поступает в двигатель, уже находится под давлением, следовательно, в цилиндр втискивается больше воздушно-топливной смеси. За счет турбонаддува увеличивается мощь движка.

Повышение производительности автомобиля – это круто, но что же происходит, когда вы проворачиваете ключ в замке зажигания и запускаете автомобиль? Система зажигания состоит из электромотора, или стартера, и соленоида (реле стартера). Когда поворачивается ключ в замке зажигания, стартер вращает двигатель на несколько оборотов, чтобы начался процесс сгорания топлива. Чем мощнее мотор, тем сильнее нужен аккумулятор, чтобы дать ему толчок. Так как запуск двигателя требует много энергии, сотни ампер должны поступить в стартер для его запуска. Соленоид или реле стартера, это тот самый переключатель, который справляется с таким мощным потоком электричества. Когда вы проворачиваете ключ зажигания, соленоид активируется и запускает стартер.

Разберем подсистемы автомобильного мотора, отвечающие за то, что поступает в движок (масло, бензин) и за то, что из него выходит (выхлопные газы).

Смазочные жидкости двигателя, топливная, выхлопная и электрические системы

Каким образом бензин приводит в действие цилиндры? Топливная система двигателя выкачивает бензин из бензобака и смешивает его с воздухом так, чтобы в цилиндр поступила правильная воздушно-бензиновая смесь. Топливо подается тремя распространенными способами: смесеобразованием, впрыском через топливный порт и прямым впрыском.

При смесеобразовании карбюратор добавляет бензин в воздух, как только воздух попадает в двигатель.

В инжекторном движке топливо впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо через впускной клапан (впрыск через топливный порт), либо напрямую в цилиндр. Называется «прямой впрыск».

Масло также играет важную роль в двигателе. Смазочная система не допускает трения жестких стальных частей друг об друга — запчасти не изнашиваются, стальная стружка внутри двигателя не летает. Поршни и подшипники – позволяющие свободно вращаться коленчатому и распределительному валу – основные части, требующие смазки в системе. В большинстве автомобилей, масло засасывается через масляный насос из маслосборника, проходит через фильтр, чтобы очиститься от песка и выработки механизмов мотора, затем, под высоким давлением впрыскивается в подшипники и на стенки цилиндра. Затем масло стекает в маслосборник, и цикл повторяется снова.

Теперь вы знаете больше о том, что поступает в двигатель автомобиля. Но давайте поговорим и том, что выходит из него. Выхлопная система крайне проста и состоит из выхлопной трубы и глушителя. Если бы не было глушителя, в салоне автомобиля были бы слышны все мини-взрывы, происходящие в двигателе. Глушитель гасит звук, а выхлопная труба выводит продукты сгорания из автомобиля.

Электрическая система автомобиля, запускающая машину

Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора переменного тока. Генератор переменного тока подключен проводами к двигателю и вырабатывает электроэнергию, необходимую для подзарядки аккумулятора. В незаведенной машине при повороте ключа зажигания за питание всех систем отвечает аккумулятор. В заведенной — генератор. Аккумулятор нужен только, чтобы запустить электрическую систему машины, дальше в работу вступает генератор, который вырабатывает энергию за счет работы двигателя. Аккумулятор в это время заряжается от генератора и «отдыхает». Подробнее об аккумуляторах здесь.

Как увеличить производительность двигателя и улучшить его работу

Любой двигатель можно заставить работать лучше. Работа автопроизводителей над увеличением мощности движка и одновременным уменьшением расхода топлива, не прекращается ни на секунду.

Увеличение объема двигателя. Чем больше объем двигателя, тем больше его мощность, т.к. за каждый оборот двигатель сжигает больше топлива. Увеличение объема двигателя происходит за счет увеличения либо объема цилиндров, либо их количества. Сейчас 12 цилиндров – это предел.

Увеличение степени сжатия. До определенного момента, увеличение степени сжатия смеси увеличивает получаемую энергию. Однако, чем больше сжимается воздушно-топливная смесь, тем выше вероятность того, что она воспламенится раньше, чем свеча зажигания даст искру. Чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность преждевременного воспламенения. Поэтому высокопроизводительные автомобили нужно заправлять высокооктановым бензином, так как двигатели таких машин используют очень высокий коэффициент сжатия для получения большей мощности.

Большее наполнение цилиндра. Если в цилиндр втиснуть больше воздуха и топлива, то на выходе получается больше энергии. Турбонаддувы и наддувы нагнетают давление воздуха и эффективно втискивают его в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха. Сжатие воздуха повышает его температуру. Тем не менее, хотелось бы иметь как можно более холодный воздух в цилиндре, т.к. чем выше температура воздуха, тем больше он расширяется при горении. Поэтому многие системы турбонаддува и наддува имеют интеркулер. Интеркулер – это радиатор, через который проходит сжатый воздух и охлаждается, прежде чем попасть в цилиндр.

Сделать меньшим вес деталей. Чем легче запчасти двигателя, тем лучше он работает. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он тратит энергию на остановку. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет. Двигатель из углеродного волокна еще не придумали, но как делают этот материал, читайте тут на Zap-Online.ru.

Впрыск топлива. Система впрыска очень точно дозирует топливо поступающее в каждый цилиндр, повышая производительность двигателя и экономя топливо.

Теперь вы знаете, как работает двигатель автомобиля, а также причины его основных неполадок и перебоев. Если остались вопросы или есть замечания по изложенному материалу, добро пожаловать в комментарии.

Источник Источник http://dvigatels.ru/uhod/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya.html
Источник Источник http://howcarworks.ru/%D0%B2%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%B5%D1%82-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C
Источник Источник Источник http://zap-online.ru/info/avtonovosti/kak-rabotaet-dvigatel-avtomobilya-takzhe-osnovnye-prichiny-nepoladok-i-pereboev-v

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (далее по тексту — «Д. в. с.») — это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

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

В 1880-х годах изобретатель и конструктор в области воздухоплавания Огнеслав Степанович Костович в России[en] построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель, работая над повышением эффективности Д. в. с., предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Усовершенствование этого двигателя внутреннего сгорания на заводе Л. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель») в 1898 — 1899 годах позволило применить в качестве топлива нефть. В результате этого Д. в. с. стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем.

3 апреля в 1885 года Готтлиб Даймлер, будучи немецким инженером, конструктором и промышленником получил патент на одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением.

В 1901 году в Соединенных Штатах Америки[en] был разработан первый трактор с двигателем внутреннего сгорания. Дальнейшее развитие автомобильных Д. в. с. позволило братьям Орвилл и Уилберу Райт построить первый самолёт с Д. в. с., начавший свои полёты в 1903 году. В том же 1903 русские инженеры установили Д. в. с. на судне «Вандал», создав первый теплоход. В 1924 году по проекту Я. М. Гаккеля в Ленинграде был создан первый удовлетворяющий практическим требованиям поездной тепловоз.

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

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

Рис. 1. Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя

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

Рис. 2. Схема работы 2-тактного карбюраторного Д. в. с. с кривошипно-камерной продувкой: вверху — сжатие и наполнение кривошипной камеры; внизу — продувка и выпуск; 1 — свеча зажигания; 2 — поршень; 3 — продувочное окно; 4 — выпускное окно; 5 — кривошипная камера; 6 — карбюратор; 7 — впускное окно; 8 — головка цилиндра; 9 — цилиндр.

Рабочий цикл карбюраторного двигателя внутреннего сгорания может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000 — 7000 об/мин). Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 об/мин и более. Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18:1) или обогащенной смеси (12:1). Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания.

Регулирование мощности карбюраторного Д. в. с. осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [1-4 кг/квт (0,75-3 кг/л. с.)]. Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях. При увеличении диаметра цилиндра карбюраторного Д. в. с. возрастает склонность двигателя к детонации, поэтому карбюраторные двигатели внутреннего сгорания не делают с большими диаметрами цилиндров (как правило, не более 150 мм). Примером карбюраторного Д. в. с. может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это 4-цилиндровый 4-тактный двигатель, развивающий мощность 55 квт (75 л. с.) при 4000 об/мин и степени сжатия 6,7. Удельный расход топлива на наиболее экономичном режиме составляет 290 г (квт.ч).

Наибольшая мощность 4-тактного карбюраторного Д. в. с. 600 квт (800 л. с.). Мотоциклетные карбюраторные 2-тактные и 4-тактные Д. в. с. имеют мощность от 3,5 до 45 квт (от 5 до 60 л. с.). Авиационные поршневые двигатели с непосредственным впрыском бензина и искровым зажиганием развивают до 1100 квт (1500 л. с.) и более.

Карбюраторные Д. в. с. представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.

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

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

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

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

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

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

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

Система пуска состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику, источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления. В функции системы входит вращение вала двигателя для пуска.

Система впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя шума на выпуске.

Газовые двигатели внутреннего сгорания работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ, генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические газы, канализационные газы и пр. Применяются как 4-тактные, так и 2-тактныс газовые Д. в. с.

По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели разделяются на: Д. в. с. с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; двигатели с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива, воспламеняющегося от сжатия; Д. в. с. с внутренним смесеобразованием и искровым зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т. п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта (см. Газобаллонный автомобиль).

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

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

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций (см., например, Ванкеля двигатель). Можно наметить также такие тенденции в развитии Д. в. с., как постепенное замещение карбюраторных Д. в. с. дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей (См. многотопливный двигатель), увеличение частоты вращения и др.

Подробнее о двигателях внутреннего сгорания читайте[en] в литературе:

  • Двигатели внутреннего сгорания, т. 1 — 3, Москва. 1957 — 62;
  • Двигатели внутреннего сгорания, М., 1968. (Д. Н. Вырубов, В. П. Алексеев).

Двигатели внутреннего сгорания — Справочник химика 21

    Необходимость поиска специальных добавок подобного назначения определяется прежде всего тем, что известные антифрикционные присадки не эффективны при высоких рабочих температурах, характерных, в частности, для двигателей внутреннего сгорания, а широко используемые в моторных маслах противоизносные присадки, например дитиофосфаты цинка, не проявляют антифрикционных свойств. [c.264]
    Под химической коррозией подразумевается прямое взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента среды протекают в одном акте. Такая кор-ро ия протекает по реакциям, подчиняющимся законам химической кинетики гетерогенных реакций. Примерами химической коррозии являются газовая коррозия выпускного тракта двигателей внутреннего сгорания (под действием отработавших газов) и лопаток турбин газотурбинного двигателя, а также коррозия металлов в топливной системе двигателей (за счет взаимодействия с находящимися в топливах сероводородом и меркаптанами). В результате окисления масла в поршневых двигателях могут образовываться агрессивные органические вещества, вызывающие химическую коррозию вкладышей подшипников [291]. Можно привести и другие примеры. Однако доля химической коррозии в общем объеме коррозионного разрушения металлов относительно мала, основную роль играет электрохимическая коррозия, протекающая, как правило, со значительно большей скоростью, чем химическая. [c.279]

    В процессе работы нефтяные масла под действием кислорода воздуха и повышенных температур окисляются, претерпевая при этом в течение времени более или менее заметные изменения. Окисление масел приводит к появлению в них кислот, способных при известных условиях вызывать коррозию деталей двигателей и механизмов. Помимо кислот в результате окисления образуются растворимые и не растворимые в маслах смолистые вещества и продукты их конденсации и полимеризации, которые, отлагаясь в маслопроводах, нарушают циркуляцию масел и загрязняют двигатели и механизмы либо оказывают отрицательное влияние на другие свойства масел (например, понижают диэлектрическую прочность трансформаторного масла). Многие масла (например, масла для двигателей внутреннего сгорания, для паровых машин) в зоне высоких температур подвергаются дополнительно термическому разложению, что в конечном счете приводит к нагарообразованию. [c.212]

    Переработка углеводородных газов может быть направлена на получение других ценных продуктов — фенола, этилового спирта и т. п. В отдельных районах смеси пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций в сжиженном виде используются в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания и в быту для газовых плит (сжиженный газ из баллонов).  [c.63]


    Еще более важным источником органических продуктов является каменный уголь, хотя в век двигателей внутреннего сгорания мы обычно забываем о нем. Русский химик Владимир Николаевич Ипатьев (1867—1952) на рубеже веков начал исследовать сложные углеводороды, содержащиеся в нефти и каменноугольном дегте, и, в частности, изучать их реакции, идущие прн высоких температурах. Немецкий химик Фридрих Карл Рудольф Бергиус (1884—1949), используя данные Ипатьева, разработал в 1912 г. практические способы обработки каменного угля и нефти водородом с целью получения бензина. [c.136]

    Определить, в каком объемном отношении должны смешиваться в двигателе внутреннего сгорания пары бензина с воздухом для полного сгорания бензина и какой объем воздуха (при н. у.) расходуется на полное сгорание бензина массой 1 г, если допустить, что он сос опт нз смеси изомерных гептанов. [c.235]

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

    Главный источник этих загрязнителей — выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, химические продукты неполного сгорания нефтяного и газового топлива. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности одним из источников выбросов углеводородов в атмосферу являются открытые [c.24]

    Применение высокооктановых бензинов представляет-большой народнохозяйственный интерес, так как повышает коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания и удлиняет срок их службы. [c.190]

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

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

    Наиболее трудной и многоплановой оказалась проблема рационального применения топлив и масел в двигателях внутреннего сгорания, что связано со сложностью протекающих в двигателях процессов физико-химических превращений топлив и масел. Объективно появилось в сущности новое направление в науке и технике — теория и практика рационального применения топлив, масел, смазок и специальных жидкостей. В начале 60-х годов по предложению советского ученого К. К. Папок и инженера В. В. Никитина это направление было решено назвать химмотологией — производным от слов химия , мотор и логия (наука) [7]. [c.6]

    Кроме того, существуют такие виды коррозии, как контактная (прн контакте металлов с разным потенциалом) щелевая (в узких зазорах и щелях) под напряжением (при действии внешних и внутренних сил) биологическая (под действием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов) коррозия при трении двух поверхностей в коррозионной среде, определяющая коррозионно-механический износ деталей двигателей и механизмов, а также ее разновидность — фреттинг-коррозия (при колебательных перемещениях двух поверхностей друг относительно друга в условиях воздействия коррозионной среды) газовая (в контакте с агрессивными газами, например коррозия тарелок выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания, его выпускной трубы и глушителя, лопаток турбины и камеры сгорания газотурбинного двигателя) атмосферная (в естественных условиях хранения, транспортирования и эксплуатации техники и оборудования). [c.281]


    Основные узлы трения авиационных поршневых двигателей являются самыми напряженными из всех типов двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, в поршневом двигателе масло выполняет функцию уплотнителя между камерой сгорания и картером двигателя, следовательно, оно соприкасается с зоной горения горючей смеси. Это делает условия работы масла в двигателе весьма тяжелыми. [c.177]

    Высокий коэффициент использования топлива, непрерывность действия и другие преимущества открывают перед топливными элементами перспективы широкого применения. Уже сейчас используются топливные элементы в спутниках и космических кораблях, а также для военных целей. Очень заманчиво применение топливных элементов вместо двигателей внутреннего сгорания на транспорте и т. д. [c.224]

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

    В процессе работы двигателей внутреннего сгорания их узлы и детали загрязняются различными отложениями. Процесс образования отложений связан с термоокислительными превращениями продуктов неполного сгорания топлива и компонентов масла. Эти превращения протекают как в объеме масла, так и в его тонком слое на нагретой металлической поверхности [221, 222]. Характер отложений в значительной степени зависит от конструкции двигателей и температуры. [c.210]

    Наибольшее распространение среди тепловых двигателей получили двигатели внутреннего сгорания. В этих двигателях ос — новные процессы — сжигание топлива, выделение теплоты и ее преобразование в механическую работу — происходят непосредственно внутри двигателя. Такие двигатели используют во всех видах транспорта автомобильном, железнодорожном, водном и авиационном, а также в сельскохозяйственном производстве, в строительстве и в других отраслях народного хозяйства. [c.100]

    Ни один из приведенных методов не позволяет определить абсолютные параметры трения и износа или подобрать масло для конкретного применения в двигателях внутреннего сгорания, но дает возможность сравнивать качество применяемых присадок в определенных рабочих условиях (малые скорости скольжения и высокие нагрузки). Определение смазывающих свойств моторных масел возможно только при проведении испытаний на реальных двигателях. [c.57]

    Сжиженные газы являются топливом с очень широким диапазоном применения — отопление бытовых и коммунальных помещений, сушка, резка, сварка металлов, топливо для двигателей внутреннего сгорания и т, д. Кроме того, в зависимости от своего состава сл иженные газы могут служить сырьем для производства различных химических продуктов и синтетических материалов. [c.202]

    Негативное влияние химических токсических веществ на экологическую обстановку в регионах с развитой индустрией может быть ослаблено химическими методами эффективная очистка выбросов, разработка биологически разлагаемых ПАВ и химических продуктов, топлив для двигателей внутреннего сгорания с пониженным содержанием ароматических углеводородов и тетраэтилсвинца. [c.8]

    Д а в ы д о в П. И., Большаков Г. Ф. Научно-техническое совещание по борьбе с коррозией деталей двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок при применении топлива с повышенным содержанием серы и ванадия. ГосИНТИ, М., 1960, стр. 59. [c.152]

    Химмотологическая система, представленная на рис. 1.1, носит общий, универсальный характер и отражает сущность химмотологии именно во взаимосвязи и взаимодействии всех трех звеньев системы заключен основной смысл этой новой отрасли науки и техники. Применительно к поршневым двигателям внутреннего сгорания химмотологическая система может быть пред-ставлена в виде четырехзвенной схемы (рис. 1.2), как это предложил в свое время К. К- Папок. В таком виде более наглядно выделяется роль топлива в указанной системе. Известно, что в последнее время именно топливо, его качество и ресурсы стали определяющими факторами при конструировании новых двигателей. [c.9]

    Химмотология как теория и практика рационального применения топлив, масел, смазок и специальных жидкостей в технике возникла и развивается как объективная реальность и необходимость на базе общего научно-технического прогресса в нашей стране и за рубежом и, в частности, на основе непрерывно ускоряющегося развития техники. Химмотология развивалась вместе с техникой, так как создание уже первых двигателей внутреннего сгорания и соответствующих механизмов потребовало решения многих достаточно сложных инженерно-технических и научных задач по правильному выбору и рациональному применению топлив и смазочных материалов в технике. На сегодняшний день бесспорным является факт существования и большой практической значимости этой самостоятельной отрасли науки и техники. [c.7]

    Наиболее теплонапряженный режим работы наблюдается у масел в двигателях внутреннего сгорания и в газотурбинных двигателях. Современные двигатели внутреннего сгорания при работе на форсированном режиме в зоне верхнего поршневого кольца могут иметь температуру выше 250 °С. Еще более высокие температуры отмечаются в зоне тюльпанов клапанов, продувочных и выхлопных окон, на днище поршня и некоторых поверхностях камеры сгорания [94]. [c.72]

    В поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) тепловая энергия преобразуется в механическую в результате работы расширения газообразных продуктов сгорания топлива в ци- [c.146]

    Как указывалось в разделе 2.3, основными продуктами окислительной полимеризации ,оо масла, определяющими образо- 5 вание отложений на деталях двигателя внутреннего сгорания, являются гидроксикислоты и ас-  [c.211]

    С ростом теплонапряженности двигателя внутреннего сгорания возрастает рабочая температура масла как в объеме, так [c.219]

    Кумол, до 1942 г., изготовлявшийся в лабораториях в ничтожных количествах, с этого времени внезапно превратился в один из важнейших продуктов нефтехимии. Его получение вначале оправдывалось чисто военными целями. Бензол, имеющий температуру замерзания +6°, мог добавляться к авиационным бензинам лишь в очень ограниченном количестве. Кумол с температурой замерзания —96° дтожно добавлять в значительно большем количестве, не рискуя закупоркой бензопроводов при низких температурах. Антидетонационные свойства кумола при применении в двигателях внутреннего сгорания такие же, как и бензола. [c.227]

    Метилмеркаитан применяется для получения метионина (реакцией с акролеином) и как добавка к топливу для двигателей внутреннего сгорания. Этилмеркаитан применяется как одорант в природном газе. [c.274]

    Процесс получения смесей окиси углерода и водорода частичным окислением природного газа (метана), поставляющий исходный продукт для проведения синтеза по Фишеру — Тропшу, в промышленном масштабе, играет в настоящее время очень большую роль з обеспечении двигателей внутреннего сгорания горючим эта роль в будущем может стать решающей. Подробности об этом процессе сообщаются ниже. Реакция протекает по уравнению [c.439]

    Конструкции современных двигателей внутреннего сгорания ставят перед нефтяной промыш.пенностью вопрос не только о количестве бензина, но и об его качестве. Бензин с высоким октановым числом повышает коэффициент полезного действия, сохраняет и удлиняет работоспособность двигателя, поэтому повышение антидетонациоиных свойств бензина имеет практический интерес. [c.183]

    В потреблении нефтепродуктов около 50 % в настоящее время сосгавляют мо торные топлива. Ежегодно в мире потребляется около 1,5 млрд. т моторных топлив, сжигаемых в миллионах двигателей внутреннего сгорания (ДВС), установлонных на автомобильных, железнодорожных и авиационных транспортных машинах, на реч — ны с и морских судах, сельскохозяйственной, строительной и воен — ной технике и т.д. В настоящее время возможности для удовлетво — per ИЯ потребностей в топливах за счет увеличения объемов нефте — [c.271]

    Эти изменения в структуре потребления нефти обусловлены опережаюш,им развитием за последние годы транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, по сравнению с развитием энергетики, то есть превышением темпов моторизации, по сравнению с темпами электрификации. Так, за десятилетие суммарная 1УОШ,ность автомобильных двигателей в мире увеличилась в 1,5 раза к превышала в середине 80 —х годов мощность всех электростанций в 8 раз. [c.282]

    Для предупреждения аварий во взрывоопасных производствах, кроме двух источников питания от энергосистемы, предусмотренных правилами для питания технологических противоаварийных блокировок, систем защиты производства и аварийного освещения, следует предусматривать дополнительный третий автономный и надежный источник электроэнергии. В качестве такого источника электроэнергии применяют генераторы с двигателями внутреннего сгорания, находящиеся в постоянной готовности, паровые турбины и аккумуляторные батареи с соответствующей аппаратурой, преобразующей постоянный ток в переменный. [c.11]

    С появлением поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) возникло много специфических вопросов их конструирования и эксплуатации, связанных не только с трением и износом металлов, но и с особенностями горения топлива и поведения масла в двигателе в частности, появились проблемы бездетона-ционного горения бензинов в двигателях, лако- и нагарообразо- [c.7]

    Температура масла в системах смазки в ряде случаев остается во время работы относительно невысокой в системе смазки паровых турбин 45—70 °С, в трансформаторах 60—90 °С, в картере двигателей внутреннего сгорания не выше 150 °С [80]. В связи с этим скорость окисления масел в этих системах сравнительно невелика, и соответственно срок бессменной службы масел может быть значительным, достигая, например, в турби- не 15—25 тыс. ч. [c.70]

    Питтинг начинается с того, что в поверхностных слоях металла образуются тонкие волосяные трещины, прогрессирующие по мере приложения циклической нагрузки. Со временем под влиянием различных факторов указанные трещины способству-ют отслаиванию металла с поверхности с образованием оспин (язвин, ямок) и-образной или любой другой формы диаметром преимущественно от 0,2 до 2 мм. В свою очередь, отслаивание металла с поверхности трения происходит через ряд последовательных стадий микрониттинг, видимый питтинг и прогрессивное разрушение. Питтинг относится к специфическим видам повреждаемости, который проявляется, как правило, на зубьях шестерен в окрестностях окружности зацепления, на шариках и роликах подшипников качения, на толкателях в системе ме-. ханизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания и др. В результате питтинга наблюдаются повышение шума и вибрации, резкое увеличение коэффициента трения и, как следствие этого, выход рабочего узла из строя. [c.251]


Двигатель внутреннего сгорания

Реферат на тему:

Двигатель внутреннего сгорания


План:


    Введение

  • 1 Типы ДВС

  • 2 Бензиновые

    • 2.1 Бензиновые карбюраторные

    • 2.2 Бензиновые инжекторные

  • 3 Дизельные

  • 4 Газовые

  • 5 Газодизельные

  • 6 Роторно-поршневой

  • 7 Циклы работы поршневых ДВС

  • 8 Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС

  • 9 Источники и примечания

Введение


Рядный четырёхцилиндровый двигатель внутреннего сгорания

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС относятся к относительно несовершенному типу тепловых машин (громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, относительно небольшой ресурс, необходимость охлаждения и смазки, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, сложная система зажигания, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего и т.д.), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы), ДВС очень широко распространены, — например, на транспорте.

1. Типы ДВС


Поршневой ДВС

Роторный ДВС

Газотурбинный ДВС


  • Поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где химическая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма.

ДВС классифицируют: а) По назначению — делятся на транспортные, стационарные и специальные. б) По роду применяемого топлива — легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо). в) По способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее у дизельного ДВС. г) По способу воспламенения либо искра либо сжатие. д) По числу и расположению цилиндров разделяют рядные, вертикальные, оппозитные, V-образные и W-образные двигатели.

2. Бензиновые

2.1. Бензиновые карбюраторные


Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушной смеси в этом случае — её гомогенизированность.

2.2. Бензиновые инжекторные


Также, существует способ смесеобразования путём впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих форсунок (инжектор). Существуют системы одноточечного и распределённого впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осушествляется плунжерно — рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных же системах смесеобразование осуществляется под управлением электронного блока управления (ЭБУ) впрыском, управляющим электрическими бензиновыми вентилями.

3. Дизельные


Специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу же сгорает) непосредственно в цилиндре по мере впрыска порции топлива. Воспламенение смеси происходит под действием высокой температуры воздуха, подвергшегося сжатию в цилиндре.

4. Газовые


Двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:

  • смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

  • сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.

  • генераторный газ — газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твёрдого топлива используются:

    • уголь

    • торф

    • древесина

5. Газодизельные


Двухтактный цикл

Схема работы четырёхтактного двигателя, цикл Отто
1. впуск
2. сжатие
3. рабочий ход
4. выпуск

Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.

6. Роторно-поршневой


  • Комбинированный двигатель внутреннего сгорания — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно-поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув).

  • RCV — двигатель внутреннего сгорания, система газораспределения которого реализована за счёт вращения цилиндра. Цилиндр совершает вращательное движение попеременно проходя впускной и выпускной патрубок, поршень при этом совершает возвратно-поступательные движения.

7. Циклы работы поршневых ДВС


Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:

1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объёме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь. Тщательно приготовленная рабочая смесь повышает эффективность сгорания топлива, поэтому её подготовке уделяется большое внимание во всех типах поршневых двигателей.

Количество воздушно-топливной смеси, поступающее в цилиндр за один рабочий цикл, называется свежим зарядом, а продукты сгорания, остающиеся в цилиндре к моменту поступления в него свежего заряда — остаточными газами.

Чтобы повысить эффективность работы двигателя, стремятся увеличить абсолютную величину свежего заряда и его весовую долю в рабочей смеси.

2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объём надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели внутреннего сгорания строятся с возможно большей степенью сжатия, которая в случаях принудительного зажигания смеси достигает значения 10—12, а при использовании принципа самовоспламенения топлива выбирается в пределах 14—22.

3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.

В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввер­тывается в головку цилиндра.

Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.

4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.

5. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объёме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.

Процессы, связанные с подготовкой рабочей смеси к сжиганию её в цилиндре, а также освобождением цилиндра от продуктов сгора­ния, в одноцилиндровых двигателях осуществляются движением поршня за счёт энергии маховика, которую он накапливает в про­цессе рабочего хода.

В многоцилиндровых двигателях вспомогательные ходы каждого из цилиндров выполняются за счёт работы других (соседних) цилиндров. Поэтому эти двигатели в принципе могут работать без маховика.

Для удобства изучения рабочий цикл различных двигателей расчленяют на процессы или, наоборот, группируют процессы рабочего цикла с учетом положения поршня относительно мертвых точек в цилиндре. Это позволяет все процессы в поршневых двигателях рассматривать в зависимости от перемещения поршня, что более удобно.

Часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения поршня между двумя смежными мертвыми точками, называется тактом.

Такту, а следовательно, и соответствующему ходу поршня присваивается название процесса, который является основным при данном перемещении поршня между двумя его мертвыми точками (положениями).

В двигателе каждому такту (ходу поршня) соответствуют, например, вполне определённые основные для них процессы: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому в таких двигателях различают такты: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Каждое из этих четырёх названий соответственно присваивается ходам поршня.

В любых поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочий цикл складывается из рассмотренных выше пяти процессов по ра­зобранной выше схеме за четыре хода поршня или всего за два хода поршня. В соответствии с этим поршневые двигатели подразделяют на двух- и четырёхтактные.[1]

8. Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС


Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.

Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

9. Источники и примечания


1. Принцип работы поршневых двигателей

Все о двигателе внутреннего сгорания

Подписаться
Подкасты Apple | Подкасты Google | Spotify | Amazon
Castbox | Прошивальщик | Подкаст Республика | RSS | Патреон


Стенограмма подкаста

Одной из технологий, которые помогли создать современный мир, является двигатель внутреннего сгорания. Без него мир сегодня был бы совсем другим.

Однако это не была технология, которая выглядела полностью сформированной. Он разрабатывался постепенно более века. Чтобы довести его до уровня жизнеспособности для использования в транспортных средствах, потребовалось множество инноваций.

Узнайте больше о двигателе внутреннего сгорания, о том, как он был разработан, и обо всех проблемах, которые необходимо было решить, в этом выпуске Everything Everywhere Daily.


Этот выпуск спонсируется Audible.com.

Моя сегодняшняя рекомендация по аудиокниге — Приехали ли мы? Американские автомобили: прошлое, настоящее и беспилотный Дэн Альберт

В крестовых походах против автомобилей нет ничего нового.Его появление вызвало боевые действия за уличное пространство, в которых массы были настроены против миллионеров, терроризирующих пешеходов. Когда массы обзавелись собственными автомобилями, они тоже полюбили вождение.

Во время Второй мировой войны Вашингтон национализировал Детройт, и послевоенные американцы восприняли машину и страну как одно целое. Затем последовали энвайронментализм 1960-х и энергетический кризис 1970-х.

Многие предсказывали и даже приветствовали гибель автомобиля. Но многие другие встали на его защиту.Они приняли культуру водителей грузовиков и обратились к радиостанциям Citizen Band, требуя достаточно бензина, чтобы держать свои большие лодки на плаву. С 1980-х годов автомобильная культура восторжествовала, и теперь мы проезжаем больше миль, чем когда-либо прежде.

Вы можете получить бесплатную месячную пробную версию Audible и 2 бесплатных аудиокниг, перейдя на сайт audibletrial.com/EverythingEverywhere или щелкнув ссылку в примечаниях к шоу.


Я думаю, что хорошее место для начала этого обсуждения — определение двигателя. Двигатель — это то, что превращает сгорание в работу.Он отличается от двигателя, преобразующего электричество в работу. Хотя эти термины часто используются как синонимы, моторы и двигатели — это очень разные вещи.

Первыми двигателями были паровые машины. Паровая машина была основана на создании тепла через дерево, уголь или другое горючее вещество и кипящую воду. Затем пар вращал турбину, которая вращала кривошип, который мог работать.

Ключом к созданию паровой машины было создание тепла для кипячения воды.То, что сжигалось для создания тепла, зависело от того, что было доступным и дешевым.

Двигатель внутреннего сгорания работает иначе. Двигатель внутреннего сгорания основан на сгорании топлива и последующем расширении образующегося горячего газа. Горение должно быть заключено в пространство, чтобы улавливать давление расширяющегося газа, или, другими словами, оно должно быть внутренним.

По этой причине двигатель внутреннего сгорания спроектировать гораздо сложнее, чем паровой.Основы паровой машины были впервые построены в Древней Греции. Однако двигатель внутреннего сгорания не был разработан до второй половины XIX века.

Первый двигатель внутреннего сгорания был разработан бельгийским инженером Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром в 1859 году. Его двигатель был довольно грубым, поскольку представлял собой паровой двигатель, который был преобразован для сжигания угольного газа.

Создателем современного двигателя внутреннего сгорания считается немецкий инженер Николаус Отто, который определил цикл Отто в 1877 году и построил первый многоходовой двигатель.


Что такое цикл Отто? Цикл Отто описывает четырехступенчатый процесс сжигания топлива в двигателе.

Я кратко объясню это здесь, потому что это основа всего будущего. Так работает типичный четырехтактный двигатель в большинстве автомобилей мира. Существуют вариации этого процесса, и в более мелких двигателях, таких как газонокосилки, используется двухтактный процесс. Но для целей этого эпизода я собираюсь поговорить о четырехтактном процессе.

Все это происходит в цилиндре с подвижным поршнем в нижней части цилиндра, с воздухозаборниками и воздухозаборниками, а также выпускным отверстием наверху, которое можно включать и выключать.

Первый ход называется тактом впуска. Здесь поршень будет тянуть вниз, создавая всасывание, которое втягивает топливно-воздушную смесь через открытый впускной клапан.

Второй ход — это ход сжатия. Теперь, когда цилиндр заполнен топливно-воздушной смесью, впускной клапан закрывается, и поршень перемещается вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. На этом этапе все клапаны закрыты.

Третий ход — такт сгорания. Искра воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь в цилиндре, создавая небольшой взрыв, и сила взрыва толкает цилиндр обратно вниз.

Четвертый такт — такт выпуска. В этом такте поршень поднимается вверх по цилиндру, выталкивая выхлоп из выпускного клапана.

Поршень, который толкается вверх и вниз, соединен с другими поршнями через коленчатый вал, который гарантирует, что, когда один поршень опускается, другой поршень поднимается. Вот почему в двигателях всегда будет четное количество поршней и цилиндров. Большинство современных автомобилей имеют 6- или 8-цилиндровые двигатели, но есть небольшие автомобили с 4-мя цилиндрами и некоторые мощные высококлассные автомобили, которые могут иметь даже 10 или 12 цилиндров.

Коленчатый вал, соединяющий поршни, также является движущей силой любой работы, которая должна выполняться двигателем. В случае с автомобилем это будет трансмиссия.

Все, что я только что описал, не обязательно так сложно понять, по крайней мере теоретически. Однако на практике это создает массу проблем.

Если вы вспомните мой эпизод об электромобилях, паровые и электрические автомобили были на самом деле так же популярны, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания, примерно до 1910 года.Что в конечном итоге сделало автомобили с двигателями внутреннего сгорания доминирующими, так это решение многих связанных с ними проблем.

Итак, исходя из того, что я только что описал для четырехтактного цикла, давайте рассмотрим все инженерные проблемы, которые необходимо решить.

Первый — это топливно-воздушная смесь, которая поступает в цилиндр. Нельзя просто залить в баллон кучу сжиженного бензина. Жидкости плохо сжимаются. Его нужно опустить в туман и смешать с воздухом.Раньше это делалось с помощью устройства, известного как карбюратор. Процесс смешения воздуха и топлива называется карбюрацией. Сегодня большинство автомобилей будет делать то же самое, что и устройство, называемое топливным инжектором.

Воздух должен выходить извне двигателя. Кроме того, воздух должен быть чистым, поэтому для удаления твердых частиц требуется воздушный фильтр. По этой же причине автомобиль будет глохнуть, если он находится под водой. У некоторых специальных транспортных средств есть трубка, которая помещает воздухозаборник над крышей, чтобы они могли пересекать реки.

Как только топливно-воздушная смесь окажется в цилиндре, ее необходимо поджечь. Это делается с помощью свечи зажигания, которая позволяет электричеству создавать искру между зазором в верхней части свечи. Искра должна быть синхронизирована с максимальным сжатием топливовоздушной смеси.

Поршень и цилиндр сделаны из металла, и металлы не трются друг о друга. Это означает, что вам нужна какая-то смазка между поршнем и цилиндром, в который входит моторное масло.Без моторного масла трение между поршнем и цилиндром привело бы к их застреванию и заклиниванию всего двигателя.

В такте выпуска должны быть удалены отходы сгорания, и они должны куда-то уйти. Это все, что касается выхлопной трубы. В некоторых автомобилях есть каталитический нейтрализатор, который преобразует определенные токсичные газы.

Ход сгорания представляет собой небольшой взрыв, а взрывы — шумные. Автомобили могут быть довольно шумными, но они будут создавать гораздо больше шума без устройства для уменьшения звука, называемого глушителем.Если вы когда-либо водили машину без глушителя, вы знаете, насколько громкой может быть машина. Глушитель — это, по сути, акустическое устройство.

Цикл — это процесс, который повторяется снова и снова. Вопрос в том, как начинается цикл? В действительно старых автомобилях был кривошип, который нужно было физически повернуть, чтобы запустить цикл. В конце концов, это было заменено на электродвигатель, названный стартером.

Электрический стартер, как и свеча зажигания, требует наличия электрической системы, обеспечивающей работу двигателя.Для этого требуется аккумулятор для хранения электричества, а также генератор для производства электричества. Механическая энергия двигателя используется для выработки электроэнергии. В современных автомобилях это называется генератором переменного тока, потому что он создает переменный ток.

Итак, это объясняет поступление топлива и воздуха, выход выхлопных газов и смазку поршня и цилиндров. Однако есть еще одна огромная проблема.

Двигатели внутреннего сгорания на самом деле очень неэффективны. Эффективность определяется как то, сколько энергии топлива передается в движение.Наиболее эффективные двигатели внутреннего сгорания имеют КПД всего 40%, а большинство автомобилей могут иметь КПД около 20%.

Если только 20% энергии топлива преобразуется в работу, куда уходит остальное? Он превращается в тепло.

Тепло — огромная проблема. Тепло заставляет металл расширяться, что на самом деле не очень хорошо, если есть движущиеся части, и это может привести к растрескиванию и деформации металла. Если вы когда-либо клали руку на двигатель или рядом с ним после того, как остановили машину, вы имеете представление о том, насколько сильно он может нагреться.

Готовить еду можно буквально на двигателе. В сети есть много видеороликов, на которых люди готовят пищу, завернутую в фольгу, на двигателе автомобиля. Если вы когда-либо оказывались в ситуации, подобной отключению электричества, и у вас нет средств для приготовления пищи, это неэффективный, но эффективный способ приготовления.

Это означает, что в двигатель должна быть встроена система охлаждения.

В большинстве двигателей через камеры в блоке двигателя проходит жидкость, отводящая тепло. Затем жидкость проходит через устройство, называемое радиатором, который имеет большую площадь поверхности, и воздух обдувается радиатором для охлаждения жидкости.


Для всей системы охлаждения двигателя требуется жидкость, насос для перемещения жидкости, трубки и шланги для подачи жидкости и, наконец, ремни для работы вентилятора.

Все, что я только что рассмотрел, необходимо для работы двигателя. Если выйдет из строя смазка, воздухозаборник, охлаждение, впрыск топлива или электрическая система, все это просто остановится. Если вы достаточно долго владеете автомобилем, велика вероятность, что одна или несколько из этих вещей вышли из строя.

Чем больше вы думаете обо всей системе, она действительно кажется устройством Руба Голдберга … и я даже не разбирался в других жизненно важных системах автомобиля, таких как трансмиссия, тормоза и подвеска.

Тем не менее, за десятилетия инженеры очень хорошо научились заставлять все работать. Все эти части двигателя работали должным образом и вместе, что сделало возможным создание автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.


Ассоциированными продюсерами Everything Everywhere Daily являются Тор Томсен и Питер Беннетт.

Сегодняшний обзор предоставлен слушателем Ambiverbal на Apple Podcasts в США. Пишут:

Гэри добился успеха

In Everything Everywhere Daily, Гэри преследует то, что для него наиболее важно… и, к счастью, также большое количество людей, интересующихся жизнью в мире, как исторической, так и современной. Избавившись от ненужного жира, Гэри создал питательный и содержательный подкаст, который можно употреблять каждый день всего за несколько минут.Пять звезд.

Спасибо, Амбивербал! Вы будете рады узнать, что Everything Everywhere является частью сбалансированной медиа-диеты. Он содержит 100% рекомендуемой суточной нормы фактов и информации.

Помните, что если вы оставите отзыв или зададите вопрос, вы тоже можете прочитать его на шоу.

различных тактов: двигатели внутреннего сгорания по-прежнему доставляют

Предсказания относительно прекращения существования двигателя внутреннего сгорания (ДВС) имеют долгую историю.Постоянно растущее количество гибридных и полностью электрических транспортных средств на дорогах, так сказать, только подлило масла в огонь. Но в то время как скептики пытались решить, сколько еще лет осталось ICE, инженеры и провидцы из нескольких разных компаний искали способы продлить его жизнь в будущем. Они достигли этого, полностью переосмыслив, как работает ICE и как он выглядит.

В этой статье мы рассмотрим новые технологии, разработанные этими компаниями.Простые рядные или V-образные поршневые двигатели в эту группу однозначно не входят. Остается только догадываться, сколько (или вообще какие-либо) из этих дизайнов когда-либо попадут в серийный автомобиль, который вы увидите в своем магазине. А пока интересно посмотреть, как далеко вы можете зайти с воздухом, небольшим количеством топлива и большой изобретательностью.

EcoMotors International ( www.ecomotors.com ) разработала двигатель с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC), который будет работать на различных видах топлива, включая бензин, дизельное топливо и этанол.Оригинальная конструкция двигателя OPOC имеет долгую историю, восходящую к первому десятилетию прошлого века, когда на нем устанавливались французские легковые автомобили Gobron-Brillié. Позднее эта конструкция использовалась в двигателях подводных лодок и локомотивов Fairbanks Morse, двигателях Grey Marine и Detroit Diesel, а также в двигателях немецких самолетов Junker во время Второй мировой войны.

Двигатель EcoMotors OPOC — это двухтактный, горизонтально-оппозитный, двухконтурный, четырехпоршневой двигатель. В каждом отверстии цилиндра находится по два поршня. Внутренний набор поршней прикреплен непосредственно к коленчатому валу, и они работают почти так же, как и в традиционном поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением.Внешний набор поршней прикреплен к коленчатому валу с помощью длинных титановых шатунов, которые прикреплены к подшипнику в задней части каждого поршня. Наружные поршни отражают движение внутренних поршней, двигаясь к коленчатому валу, когда внутренние поршни удаляются от него.

Впуск и выпуск осуществляется аналогично обычному двухтактному дизельному двигателю — внешний нагнетатель воздуха (нагнетатель или турбонагнетатель) нагнетает воздух в цилиндр через отверстия на одной стороне гильзы цилиндра.Когда поршни двигаются, порты закрываются, и воздух сжимается между двумя сходящимися поршнями. Топливо впрыскивается напрямую, и смесь может воспламеняться от искры или воспламенения от сжатия, в зависимости от используемого топлива. Выхлоп удаляется через отверстия на другой стороне отверстия цилиндра, когда они открываются в конце хода поршня.

Поскольку событие сгорания происходит в середине отверстия цилиндра между двумя подвижными поршнями, существует большая площадь поверхности, на которую влияет давление сгорания.Следовательно, большая часть энергии, выделяемой при сгорании, преобразуется в механическую силу. В результате получается двигатель, удельная мощность которого выше, чем у традиционного двигателя (более одной лошадиных сил на фунт веса двигателя).

Эта конструктивная конфигурация также устраняет необходимость в компонентах головки блока цилиндров и клапанного механизма обычных двигателей, предлагая компактную и простую конструкцию основного двигателя. Фактически, деталей на 50% меньше, чем на обычном двигателе. Благодаря возвратно-поступательному действию поршней все силы двигателя противодействуют друг другу, что снижает уровень шума и вибрации.

Если требуется больше мощности, можно соединить вместе дополнительные модули, а затем по желанию разделить их с помощью электронного механизма сцепления. Эта функция переменного рабочего объема позволяет удвоить выходную мощность, когда это необходимо для более крупных транспортных средств, а затем отключать, когда она больше не нужна, чтобы обеспечить значительную экономию топлива. Производитель заявляет о семействе двигателей, которые легче, эффективнее и экономичнее обычных двигателей, с меньшими выбросами выхлопных газов.

Pinnacle Engines ( www.pinnacle-engines.com ) применил другой подход к конструкции двигателя с оппозитными поршнями (OP). Парные поршни, обращенные друг к другу внутри общих цилиндров, по-прежнему используются, но вместо одного коленчатого вала используется два. Они находятся снаружи горизонтально расположенного двигателя и синхронно движут парные поршни навстречу друг другу. Два коленчатых вала соединены друг с другом, чтобы все было синхронизировано.

Как и двигатель EcoMotors OPOC, конструкция OP компании Pinnacle Engines не требует головки блока цилиндров или клапанного механизма.И, как и многое другое в автомобильной промышленности, если вы посмотрите достаточно далеко, вы обнаружите, что эта конструкция была опробована и раньше (авиационные двигатели времен Второй мировой войны).

Отличие состоит в том, что компания взяла эту четырехтактную архитектуру с искровым зажиганием (SI) с оппозитным поршнем, гильзой и клапаном и добавила так называемый цикл Кливза, названный в честь Монти Кливза, основателя и главного технического директора компании. Управление золотниковым клапаном двигателя позволяет двигателю обеспечивать сгорание по циклу Отто (сгорание с постоянным объемом) или по дизельному циклу (сгорание с постоянным давлением), в зависимости от условий эксплуатации и имеющегося топлива.

Помимо устранения необходимости в обычном клапанном редукторе, требуется половина общего количества компонентов системы зажигания и впрыска по сравнению с обычным оппозитным двигателем, поскольку два поршня имеют общий канал. Модульная конструкция двигателя легко масштабируется в зависимости от требуемой выходной мощности.

Считается, что конструкция совместима с большинством видов топлива, включая бензин, дизельное топливо, природный газ, пропан и их заменители биотоплива (например, этанол). По словам производителя, дополнительного повышения эффективности можно достичь за счет включения регулируемых фаз газораспределения, механизма переменной степени сжатия, прямого впрыска и турбонаддува.Компания заявляет о повышении топливной эффективности от 30% до 50%. Также утверждается, что за счет точного управления тепловым циклом сокращаются выбросы выхлопных газов.

Компания Achates Power ( www.achatespower.com ) разработала двухтактный дизельный двигатель с оппозитными поршнями, в котором используются два поршневых поршня на цилиндр. Как и другие конструкции с оппозитными поршнями, двигатель Achates Power не требует головок цилиндров, которые являются основным источником тепловых потерь в обычных двигателях.Порты в стенках цилиндров двигателя заменяют тарельчатые клапаны и клапанные механизмы, создающие трение, в обычных двигателях. Впускные отверстия на одном конце цилиндра и выпускные отверстия на другом активируются движением поршня и обеспечивают эффективное удаление воздуха.

Компания утверждает, что ее собственная конструкция цилиндра и поршня позволяет повысить эффективность сгорания и потребление масла, чтобы соответствовать самым строгим нормам по выбросам. Утверждается, что в сочетании с преимуществом теплового КПД, присущим двигателям с оппозитными поршнями, его конструкция обеспечивает значительное снижение расхода топлива по сравнению с обычными четырехтактными двигателями с воспламенением от сжатия.Использование двухтактного воспламенения от сжатия позволит использовать возобновляемые виды топлива второго поколения, полученные из соевых бобов, биомассы, водорослей и других источников.

Группа компаний Scuderi ( www.scuderigroup.com ) разработала двигатель, использующий конструкцию с разделенным циклом, которая разделяет четыре такта цикла сгорания между двумя цилиндрами. Один цилиндр обрабатывает такты впуска и сжатия (цилиндр компрессора), а другой отвечает за такты мощности и выпуска (цилиндр расширителя).

За счет разделения четырех тактов между двумя цилиндрами двигатель может производить один цикл сгорания на один оборот коленчатого вала, как и двухтактный двигатель. Кроме того, отделив цилиндр сжатия от силового цилиндра, можно уменьшить размер цилиндра компрессора, чтобы исключить некоторую отрицательную работу такта сжатия. Мощность двигателя — это разница между положительной работой, производимой рабочим ходом, и отрицательной работой, потребляемой в течение остальной части цикла.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов нагнетает максимальный объем воздуха в цилиндр компрессора. После дальнейшего сжатия поршнем компрессора воздух передается между парными цилиндрами через переходной канал. Полностью регулируемые переключающие клапаны, открывающиеся наружу, регулируют поток сжатого воздуха из первого цилиндра во второй. В нужное время топливо может впрыскиваться напрямую в цилиндр детандера или впрыскиваться в наддувочный воздух во время передачи в цилиндр детандера через переходной канал.

Поскольку сжатый воздух передается в цилиндр детандера из переходного канала, звуковой поток и высокая турбулентность улучшают смешивание топлива с воздухом и способствуют стабильному, надежному сгоранию. Результирующая скорость пламени необычайно высокая, с продолжительностью горения от 10% до 90% при угле поворота коленвала всего 12 °. Чрезвычайно быстрое сгорание и поздняя подача топлива обеспечивают высокую характеристику предотвращения детонации, а быстрое расширение во время сгорания снижает выбросы NOX — значительно ниже уровня обычного двигателя — без использования рециркуляции выхлопных газов (EGR).

Цикл Миллера был первоначально разработан для увеличения теплового КПД четырехтактного двигателя с наддувом за счет уменьшения такта сжатия по сравнению с тактом расширения. Это было достигнуто за счет использования стратегии фаз газораспределения, которая закрывала впускной клапан раньше, чем поршень достиг своей нижней мертвой точки (НМТ). Стратегия раннего выбора времени эффективно сократила ход сжатия без сокращения хода расширения.

Однако из-за преждевременного закрытия впускного клапана событие клапана не может быть оптимально рассчитано по времени для обеспечения максимальной объемной эффективности, и часть доступного рабочего объема не может быть использована.Кроме того, при преждевременном закрытии клапана событие клапана происходит, когда скорость поршня и скорость воздуха высоки, как и связанные с этим насосные потери.

Вместо смещения момента закрытия впускного клапана (IVC) расширенное расширение в двигателе с разделенным циклом Scuderi достигается за счет уменьшения фиксированного рабочего объема цилиндра компрессора по сравнению с фиксированным рабочим объемом цилиндра расширителя. Путем дифференцирования размеров цилиндров IVC синхронизируется с периодом низкой скорости поршня, когда можно достичь оптимального состояния захваченной массы и избежать насосных потерь.

В двигателе с разделенным циклом Scuderi также используется резервуар для сжатого воздуха, в котором накапливается энергия сжатого воздуха, вырабатываемая цилиндром компрессора в периоды низкой нагрузки, и используется ее для выработки энергии в периоды высокой нагрузки. Эта технология может использоваться для уменьшения размера и веса двигателя, увеличения удельной мощности и крутящего момента, а также снижения расхода топлива и выбросов.

По словам производителя, в отличие от любой другой технологии поршневого ДВС, технология разделения цикла двигателя Scuderi отделяет процессы сжатия от процессов расширения (сгорания), обеспечивая сжатие независимо от расширения и расширение независимо от сжатия.Когда процессы разделены, энергия, произведенная одним процессом, может храниться до тех пор, пока не понадобится другому. Электроэнергия доступна, когда она нужна, или накапливается, когда она не нужна.

В режиме зажигания и зарядки цилиндры компрессора и расширителя включены, а резервуар для хранения воздуха пополняется во время работы цилиндра расширителя. Воздух поступает в резервуар для хранения воздуха и расширительный цилиндр.

В режиме воздушного расширителя и зажигания цилиндр компрессора отключен, и воздух под высоким давлением для зажигания выпускается из резервуара для хранения воздуха без потока воздуха в цилиндр компрессора или из него.

В режиме воздушного компрессора цилиндр детандера отключен, и цилиндр компрессора перезаряжает резервуар для хранения воздуха во время работы на спуске, торможении и замедлении. Воздух поступает в резервуар для хранения воздуха без впрыска топлива или зажигания.

В режиме воздушного расширителя цилиндр компрессора отключен, и воздух под высоким давлением выпускается из резервуара для хранения воздуха для питания двигателя без впрыска топлива или зажигания.

Дойл роторный двигатель ( www.doylerotary.com ) спроектировал и построил (как следует из названия) роторный двигатель. Но двигатель Дойла не похож на роторные двигатели Ванкеля, которые использовались во многих автомобилях Mazda на протяжении многих лет. Скорее, это разновидность радиального двигателя, как на многих винтовых самолетах прошлого. Радиальный двигатель является обычным в том смысле, что коленчатый вал вращается, а цилиндры остаются неподвижными. Обратное верно для роторного двигателя. Коленчатый вал зафиксирован, а картер и цилиндры вращаются вокруг него.Роторы этой конструкции использовались в бипланах Gnome во время Первой мировой войны. Они также приводили в движение автомобили Adams-Farwell, которые производились в относительно небольших количествах в период с 1905 по 1912 год.

Двигатель Doyle берет эту конструкцию роторного двигателя и буквально переворачивает ее с ног на голову. В обычном роторном двигателе верхняя часть поршней обращена наружу, а шатуны соединены с центральным коленчатым валом. Каждый цилиндр имеет свою головку блока цилиндров, впускные и выпускные клапаны и систему зажигания.В двигателе Дойла верхние части поршней обращены к центру двигателя. Шатуны направлены наружу и прикреплены к внешнему корпусу. Внешний корпус, поршни и цилиндры вращаются вокруг центральной камеры сгорания на эксцентрике. При вращении корпуса цилиндра эксцентрик заставляет поршни подниматься и опускаться для выработки энергии.

Чтобы усложнить задачу, двигатель Дойла также является конструкцией с разделенным циклом. Есть два набора поршней: один отвечает за впуск и сжатие, другой — за мощность и выпуск.Казалось бы, это приводит к большому количеству вращающегося металла, но компания утверждает, что вращательная масса на самом деле будет меньше, чем у обычного двигателя аналогичной мощности, поскольку внешний корпус изготовлен из алюминия.

Двигатель Doyle не имеет впускных и выпускных клапанов. Порт на обращенном внутрь конце цилиндров позволяет газу поступать в цилиндры и выходить из них, а также в центральную камеру сгорания, которая является общей для всех цилиндров. Одиночная свеча зажигания управляет зажиганием. Верхняя часть роторного двигателя Mazda и уплотнения ротора используются для уплотнения вращающихся частей.

Эта конструкция может быть применена к двигателям различного размера и рабочего объема. Дойл построил прототип двигателя с 12 цилиндрами и рабочим объемом 4,2 л. Парные комплекты цилиндров и поршней также могут быть собраны вместе для производства более крупных двигателей. Дойл совсем недавно уменьшил количество цилиндров, чтобы создать 6-цилиндровый прототип.

В обычном четырехтактном двигателе каждый поршень обеспечивает рабочий ход один раз за каждые два оборота коленчатого вала. Конструкция с разделенным циклом Дойла делает его четырехтактным двигателем, в котором каждый силовой поршень производит рабочий ход при каждом обороте коленчатого вала.Таким образом, на 12-цилиндровом прототипе на оборот приходится шесть тактов. Компания назвала это циклом Дойля.

Как и следовало ожидать, компания заявляет о нескольких преимуществах его дизайна. Конструкция с разделенным циклом позволяет одному ряду поршней выполнять такты впуска и сжатия (IC), в то время как другой ряд выполняет такты мощности и выпуска (PE). Эти два ряда разделяет центральная камера сгорания. Такая компоновка означает, что поршни и цилиндры IC могут быть сконструированы иначе, чем со стороны PE.Нет необходимости вести огонь до достижения верхней мертвой точки (ВМТ), поэтому топливо может гореть дольше и более полно в камере сгорания.

В обычном двигателе каждая камера сгорания горит немного иначе, чем другие. Это связано с различиями в рабочих температурах и длине всасывания и выхлопа. В двигателе Дойла каждый цилиндр использует одну и ту же камеру сгорания. Это увеличивает согласованность мощности между каждым цилиндром, что приводит к более плавной работе двигателя и постоянным характеристикам износа каждого компонента.

Отсутствие клапанного механизма означает меньшие потери энергии из-за трения. Кроме того, в отличие от обычных клапанов, порты в двигателе Дойла открываются и закрываются мгновенно. Это позволяет каналу оставаться открытым дольше и оставаться при полном потоке намного дольше, чем в обычном клапанном агрегате. Это преимущество наиболее заметно при более высоких оборотах, когда эффективность обычных клапанных механизмов начинает падать. Устранение клапанного механизма также позволяет избавиться примерно от сотни движущихся частей и исключает возможность вздутия прокладок головки блока цилиндров, трещин в головках цилиндров, износа распределительных валов, погнутых или опущенных клапанов или обрыва ремня привода ГРМ.

Заявлены также более низкие выбросы NOX и углеводородов, в первую очередь благодаря конструкции двигателя с разделенным циклом. В обычном двигателе температуры перед воспламенением высоки, потому что свежий воздух, всасываемый во время такта впуска, попадает в цилиндр, который только что выпустил чрезвычайно горячие газы. Пиковые температуры увеличиваются по мере увеличения угла опережения зажигания. Срабатывание до ВМТ приводит к тому, что поршень сжимает только что воспламенившуюся смесь. Сжатие воздуха увеличивает температуру сгорания.NOX возникает из-за того, что температура сгорания остается очень высокой в ​​течение длительного времени.

В двигателе Дойла свежий воздух вводится в относительно холодный цилиндр, не отвечающий за сгорание. Это приводит к более низким температурам предварительного воспламенения. Затем свежий воздух сжимается и передается в центральную камеру сгорания, где впрыскивается топливо и смесь воспламеняется. Сжигание после ВМТ снижает пиковые температуры сгорания.

Выбросы углеводородов возникают в результате выхода несгоревшего топлива из двигателя через выхлопные газы.Двигатель Дойла позволяет топливу сгорать в камере сгорания, а затем в силовых цилиндрах. Считается, что увеличение времени горения снижает количество несгоревшего топлива (углеводородов), выходящего из двигателя.

Ни одна из рассмотренных нами конструкций двигателей не может быть классифицирована как «нормальная» в общепринятом смысле этого слова. Но дальнейшее уводит нас еще дальше от уже пройденного пути проектирования двигателей внутреннего сгорания. С таким названием, как Grail Engine Technologies (www.grailengine.com), можно с уверенностью предположить, что все будет интересно.

Двигатель Grail представляет собой двухтактную конструкцию, состоящую из одного выпускного клапана, трех свечей зажигания и инжектора прямого впрыска топлива, расположенных в верхней части цилиндра. Единственный впускной клапан расположен внутри поршня. В камере предварительного сжатия находится односторонний пластинчатый клапан. Всасываемый воздух проходит через вентиляционные отверстия к поршню, через картер, впускные отверстия поршня, а затем через поршневой клапан.

Сжатие происходит в воздушной коробке пластинчатого клапана, камере предварительного сжатия, вентиляционных отверстиях поршня, впускных отверстиях поршня и картере. Когда поршень движется вверх, под ним создается вакуум. Свежий воздух поступает через коробку всасываемого воздуха через односторонний пластинчатый клапан и заполняет внешнюю камеру предварительного сжатия, отверстия для выпуска воздуха к поршню и впускные отверстия поршня свежим воздухом.

Сжатие происходит внутри цилиндра при движении поршня вверх. В ВМТ происходит прямой впрыск с последующим однократным или многократным зажиганием.Это заставляет поршень опускаться в цилиндр, сжимая воздух в картере двигателя, внешней камере предварительного сжатия, вентиляционных отверстиях и впускных отверстиях поршня.

Непосредственно перед BDC выпускной клапан открывается с помощью стандартного кулачкового / толкательного механизма или электромеханического управления клапаном. Выхлопные газы выходят через отверстие выпускного клапана в верхней части цилиндра. Сжатый свежий воздух поступает в цилиндр через поршневой клапан, который вытесняет окончательный выхлоп. Когда поршень проходит мимо НМТ, выпускной клапан и поршневой клапан закрываются, и цикл повторяется.

Регулировка давления во внешней камере предварительного сжатия с помощью серводвигателя или его эквивалента позволяет контролировать объемный КПД двигателя в диапазоне оборотов двигателя.

Компания заявляет о двух других разработках в области конструкции двигателей. Первый известен как принудительное полуоднородное заряженное воспламенение от сжатия (FS-HCCI). Второй — цикл Грааля, который представляет собой комбинацию одного типа воспламенения или воспламенения от сжатия с однородным зарядом, которое одновременно работает в цикле Миллера.По заявлению компании, двигатель Grail потенциально может стать первым двухтактным двигателем, не имеющим перекрестного загрязнения топлива и масла. Это приводит к снижению выбросов, но при этом обеспечивает большую мощность и крутящий момент при меньшем расходе топлива по сравнению с более крупными двигателями.

Перекрестное загрязнение в двухтактном двигателе с прямым впрыском происходит, когда поршень и кольца перемещаются через впускные и выпускные отверстия стенки цилиндра. Масло, смазывающее поршень, стенку цилиндра и кольца, поступает на выпуск и впуск камеры сгорания.Если количество масла в этой области уменьшается для поддержания выбросов, а также вакуумирования цилиндра для чистого сгорания, это может привести к преждевременному износу и / или высокому выбросу твердых частиц. Grail утверждает, что его двигатель не страдает от этих проблем.

Я оставил, наверное, самую необычную конструкцию двигателя напоследок. Сферический двигатель Hüttlin ( www.innomot.org ) использует некоторые из ранее обсуждавшихся технологий — например, оппозитные поршни — но отличается от других конструкций почти во всех других отношениях.Hüttlin Kugelmotor (сферический двигатель) назван в честь его изобретателя, доктора Герберта Хюттлина, который работал над этим и другими двигателями более 20 лет.

Описание очень нетрадиционного движка Hüttlin словами — настоящая проблема, и, вероятно, именно поэтому веб-сайт компании в значительной степени полагается на так много анимаций, чтобы рассказать свою историю. В этой конструкции энергия сгорания, генерируемая во время рабочего такта, напрямую преобразуется во вращательное движение. В конструкции нет обычного коленчатого вала.

Алюминиевый сферический корпус содержит поршневой ротор, вращающийся в двух роликовых подшипниках с большим кольцом. Ротор снабжен изогнутыми цилиндрическими камерами для установки двух пар поршней, расположенных напротив друг друга. Для каждой поршневой пары используются два полых направляющих шарика. Эти шарики катятся по обеим направляющим поверхностям изогнутого элемента, который расположен в ортогональном продольно центрированном положении на оси системы и прочно прикреплен к корпусу. Когда поршни и узел камеры сгорания вращаются, направляющие шарики направляют поршни через возвратно-поступательное качающееся движение четырехтактного двигателя Отто.

Компания видит широкий спектр применения этого двигателя. Несколько конфигураций уже были разработаны и испытаны, в том числе гибридный генератор с расширением диапазона, электродвигатель и компрессор в едином корпусе, а также домашний источник энергии, который можно комбинировать с солнечными и тепловыми коллекторами. Его также можно использовать в сочетании с ветряной турбиной для производства электроэнергии и сжатого воздуха.

Конфигурация гибридного расширителя диапазона особенно интригует. Двигатель можно использовать для выработки электроэнергии для электромобиля, чтобы пополнить его батареи, когда они разрядятся.Соединение двигателя непосредственно с трансмиссией транспортного средства позволило бы при необходимости использовать дополнительную тягу, а также рекуперативное торможение для дальнейшего пополнения заряда аккумуляторных батарей. Если функция сгорания двигателя отключена, его компрессия, которая в противном случае не использовалась, также могла бы способствовать торможению автомобиля.

Все компании, создавшие уникальные конструкции двигателей, описанные в этом отчете, считают, что у них есть все необходимое, чтобы произвести революцию в транспортной отрасли. Поскольку ни одна из этих новых технологий не включает способность заглядывать в будущее, нам, вероятно, придется подождать еще несколько лет, чтобы выяснить, верны ли какие-либо из них.Независимо от результата, приятно видеть, сколько разных методов можно использовать для достижения одних и тех же целей.

Скачать PDF

FEV: успешная разработка эффективных водородных двигателей внутреннего сгорания с низким уровнем выбросов — пресс-релиз FEV

29. Апрель 2021 г.

Основываясь на 40-летнем опыте в области двигателей внутреннего сгорания, FEV набирает обороты в разработке водородных двигателей внутреннего сгорания — надежного и экономичного варианта для транспортировки с нулевым выбросом CO2.Его можно относительно просто внедрить в существующую производственную инфраструктуру. Источник: FEV Group

Аахен, Германия, апрель 2021 г. — Опираясь на 40-летний опыт работы в этой области, FEV — ведущий мировой поставщик инженерных решений — набирает обороты в разработке водородных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). С тех пор, как в июле 2020 года ЕС инициировал «Европейский альянс по чистому водороду», водородный ДВС все чаще находится в центре внимания дискуссий транспортного сектора о решениях для двигателей с нулевым уровнем выбросов.Продолжающиеся дискуссии о сокращении выбросов CO2 более чем на 30% для грузовых автомобилей и на 50% для легковых автомобилей до 2030 года по сравнению с отправной точкой 2019 года добавляют дополнительное давление к развитию технологий с нулевым уровнем выбросов.

«Водородный двигатель внутреннего сгорания — надежный и экономичный вариант для транспортировки с нулевым выбросом CO2. По словам профессора Стефана Пишингера, президента и генерального директора FEV Group, его можно относительно просто внедрить в существующую производственную инфраструктуру и предложить потенциал для существующих автомобилей.«Тем не менее, из-за своих специфических химических свойств, таких как широкие пределы воспламеняемости и короткая задержка воспламенения, водород создает некоторые проблемы для разработки двигателей внутреннего сгорания, с которыми FEV успешно справляется».

Новая конструкция системы подачи водородного топлива
Для соответствия существующим требованиям безопасности и из-за необходимости безопасного постоянного давления перед форсункой водород создает уникальную потребность в конструкции топливных рамп, питающих двигатель.«FEV приобрела глубокие ноу-хау с точки зрения конструкции топливных рамп без колебаний давления с использованием нашего многоцилиндрового исследовательского двигателя», — сказал Пишингер. «Эти знания уже были успешно переданы в текущие проекты клиентов, независимо от системы впрыска — портовый топливный или прямой впрыск водорода».

Приготовление смеси для систем прямого впрыска
Помимо подачи водорода по магистрали, впуск через форсунки, а также процесс смешивания с всасываемым воздухом требует глубокого понимания динамики жидкости и взаимодействия.

«Совершенно необходимо обеспечить оптимальную однородность смеси, что в конечном итоге приводит к низким уровням выбросов NOx в сочетании с высочайшим КПД двигателя», — сказал Пишингер. «В FEV мы используем хорошо зарекомендовавший себя процесс 3D CFD (расчет движения заряда). Чтобы изучить уникальное поведение водорода в процессе инжекции и смешивания, в сотрудничестве с RWTH Aachen University был проведен широкий спектр оптических исследований в камерах инжекции под давлением. Таким образом, мы получили беспрецедентное понимание процесса впрыска и смешивания водорода с другими газами.”

Результаты экспериментов в сочетании с хорошо зарекомендовавшими себя знаниями FEV о генерации заряда-движения позволяют компании оптимизировать взаимодействие впрыска топлива и конструкции движения заряда для обеспечения максимально возможной однородности смеси.

Водород требует регулировки системы зажигания
Широкий предел воспламеняемости и низкая необходимая энергия зажигания предъявляют строгие требования к конструкции системы зажигания. Ключевым моментом является подавление любых непреднамеренных разрядов.Кроме того, высокие температуры пламени приводят к повышенному износу электродов и обращают внимание на максимально возможную управляемость подаваемой энергии зажигания.

«Вот почему мы решили тесно сотрудничать с основными поставщиками систем зажигания и производителями свечей зажигания на ранних этапах процесса», — сказал Пишингер. «Мы стремимся к оптимизации поведения этих ключевых компонентов, особенно для двигателей внутреннего сгорания на водороде, посредством обширных исследований двигателей и испытаний на долговечность.”

Улучшенная вентиляция картера противодействует накоплению h3
Низкая плотность водорода может привести к накоплению водорода внутри картера двигателя, что приведет к превышению нижнего предела взрываемости. В сочетании с вышеупомянутой необходимой низкой энергией зажигания этот эффект может привести к серьезному повреждению двигателя.

«Благодаря нашим обширным исследовательским и испытательным возможностям, нам удалось найти решения для устранения этого риска, который относится ко всем двигателям, которые мы когда-либо поставляли клиентам», — сказал Пишингер.

Оптимизированная переходная характеристика и низкие выбросы NOx
Чтобы компенсировать задержку переходной характеристики, имеющуюся при работе с постоянным соотношением воздух-топливо, интеллектуальные функции управления двигателем сочетают управляемость двигателя с наименьшими выбросами NOx. Поэтому FEV использует свой прототип быстрого управления для разработки программного обеспечения, специально предназначенного для водородных ДВС, с максимальной эффективностью по времени. Чтобы управлять h3-ICE в полной автаркии без базового блока управления двигателем, компания поставляет даже аппаратное и программное обеспечение для полного управления.

Повышение устойчивости к преждевременному воспламенению
Прерывание зажигания — одна из основных проблем, ограничивающих возможности двигателей внутреннего сгорания на водороде в достижении высоких уровней среднего эффективного давления в тормозной системе (BMEP), подобных дизельным. Среди прочего, преждевременное возгорание может быть вызвано горячими поверхностями или неконтролируемым попаданием смазочного масла в камеру сгорания.

«Используя наши глубокие знания о двигателях с искровым зажиганием с высоким усилением, с одной стороны, и большой опыт работы с коммерческими двигателями, работающими на природном газе, с другой, мы успешно разработали общую компоновку камеры сгорания и сопряжения с поршневыми гильзами, адаптированную к двигателям h3», — сказал Пишингер.«Добавьте правильный состав смазочного масла, и вы получите надежный, эффективный двигатель с низким уровнем выбросов».

Имея семь испытательных стендов для водородных двигателей внутреннего сгорания, FEV может эксплуатировать каждый двигатель в режиме 24/7.

О компании FEV
FEV — ведущий независимый международный поставщик услуг по разработке оборудования и программного обеспечения для транспортных средств и силовых агрегатов. В спектр компетенций входит разработка и тестирование инновационных решений вплоть до серийного производства, а также все сопутствующие консалтинговые услуги.Спектр услуг по разработке транспортных средств включает проектирование кузова и шасси, включая точную настройку общих характеристик транспортного средства, таких как поведение при вождении и NVH. FEV также разрабатывает инновационные системы освещения и решения для автономного вождения и связи. Деятельность по электрификации трансмиссий распространяется на мощные аккумуляторные системы, электронные машины и инверторы. Кроме того, FEV разрабатывает высокоэффективные бензиновые и дизельные двигатели, трансмиссии, EDU, а также системы топливных элементов и облегчает их интеграцию в автомобили, подходящие для омологации.Альтернативные виды топлива — это еще одна область развития.

Портфель услуг дополняется специализированными испытательными стендами и измерительной техникой, а также программными решениями, которые позволяют эффективно переносить основные этапы разработки вышеупомянутых разработок с дороги на испытательный стенд или моделирование.

В настоящее время в FEV Group работает 6300 высококвалифицированных специалистов в ориентированных на клиента центрах разработки в более чем 40 точках на пяти континентах.

Hyundai прекращает разработку двигателей внутреннего сгорания навсегда

Ранее в этом году в сети ходили слухи и слухи о том, что руководители Hyundai прекращают разработку двигателей внутреннего сгорания, и в этом месяце похоже, что это были не просто слухи. .

Посмотреть все 10 фото

Перетасовка колоды

Согласно данным Business Korea и The Korea Economic Daily , несколько недель назад в исследовательском институте Намьянга произошла коренная реорганизация, которая принесет некоторые существенные изменения.А именно, команда Powertrain была преобразована в команду разработчиков электрификации, которая будет вникать во все аспекты электромобилей, включая исследования и разработки будущих продуктов Hyundai.

Кроме того, был закрыт Центр разработки двигателей, а его место занял Центр разработки аккумуляторов. Его миссия состоит в том, чтобы с этого момента сосредоточиться исключительно на электрификации.

Посмотреть все 10 фотографий

Больше смешивания и согласования в встряске привело к тому, что Интегрированная группа разработки продуктов объединила свои усилия с командой управления проектами, в результате чего будет осуществляться контроль массового производства, проектирования и многого другого на всех уровнях автомобилестроения.В Исследовательском институте Намьянг, где работает 12000 сотрудников, занимающихся исследованиями и разработками, изменения коснулись большей части персонала.

Посмотреть все 10 фото

Начало работы

Последняя серия шагов Hyundai по направлению к полностью электрифицированному будущему не должна шокировать, поскольку мы недавно сообщали о выпуске Ioniq 5 в 2021 году и грядущем внедорожнике Ioniq 7, который постепенно приближается к производству. Официальная реорганизация может вызвать удивление, по крайней мере, у тех, кто не примирился с идеей мира без двигателей внутреннего сгорания в местных представительствах.С другой стороны, нынешняя линейка двигателей внутреннего сгорания Hyundai является усовершенствованной и может служить автопарку в течение длительного времени, что делает потребность в новых разработках менее критичной при переходе на электромобили.

Просмотреть все 10 фотографий

До 2022 года осталось всего несколько дней, поэтому у Hyundai колоссальные новогодние планы. В обозримом будущем группа обещает представлять новую модель электромобиля каждый год.

Электромобили и двигатели внутреннего сгорания: нам нужны оба

Из того, что вы читаете и слышите, вы можете подумать, что конец внутреннего сгорания неизбежен.

Джон Купер, генеральный директор FuelsEurope и Concawe

. Это не так. И вот почему:

Несмотря на ажиотаж, большинство людей не водят электромобили. Даже в Европе, где существует острая социальная и экономическая нагрузка, направленная на сокращение выбросов, только 0,15% транспортных средств на дорогах работают от аккумуляторных батарей.

И даже они не могут претендовать на звание транспортных средств с нулевым уровнем выбросов, потому что не вся электроэнергия одинакова, когда дело касается изменения климата. Например, если сеть получает электроэнергию от объекта, работающего на угле, выбросы у источника значительно выше, чем если бы электростанция работала на природном газе.Истинное воздействие электромобилей на окружающую среду также должно учитывать полный срок службы батареи, включая производство и переработку. Когда вы это делаете, в некоторых случаях вообще не происходит экономии парниковых газов.

Другой важный расчет — это стоимость.

В то время как цены на аккумуляторы снижаются, звучат призывы к более быстрому повышению доступности электромобилей за счет увеличения субсидий. Приведем еще один европейский пример: в большинстве стран уже существуют льготы на сумму не менее 10 000 евро на машину 1 , в дополнение к бесплатной парковке и ежедневным освобождению от некоторых сборов за проезд.В результате общественные затраты на выбросы парниковых газов составляют не менее 1000 евро за тонну по сравнению с нынешней ценой на выбросы углерода при сжигании угля около 4 евро за тонну. Это реально?

При текущих размерах субсидий ежегодные затраты на использование батарей 250 миллионов автомобилей в Европе составят ошеломляющие 2,5 триллиона евро. Это в 15 раз превышает бюджет ЕС.

Это также сильно повлияет на семейный бюджет.

Потребители электромобилей по-прежнему очень мало привлекают внимание, поскольку водители не считают их жизнеспособным вариантом с точки зрения удобства или стоимости.Хотя больший запас хода и больше точек зарядки, безусловно, помогут, многие семьи просто не могут позволить себе более высокую закупочную цену электромобиля. Вместо этого они будут покупать подержанные автомобили с традиционными двигателями и платить более высокие налоги для перекрестного субсидирования своих более зажиточных соседей.

Является ли это социально устойчивым?

Совершенствование ДВС

Сегодняшние основные средства передвижения — автомобили с двигателями внутреннего сгорания — также могут быть завтрашними.Это связано с некоторыми существенными улучшениями, некоторые из которых уже внедряются.

Новые модели уже более эффективны и в то же время соответствуют строгим требованиям к качеству воздуха.

Топливо тоже становится лучше. Новые смеси, содержащие экологически чистые возобновляемые виды топлива, сокращают выбросы парниковых газов. При наличии правильной политики также возможны дальнейшие технологии для улучшения топлива.

Существует также потенциал более широкой гибридизации, сочетающей использование обычных видов топлива и электричества в одном транспортном средстве.Это может привести к появлению в высшей степени практичных транспортных средств с более низкими выбросами парниковых газов в реальных условиях, что позволяет избежать недостатков — лишнего веса, выбросов углерода при полном цикле и более высокой потребительской стоимости — легковых и грузовых автомобилей с полным приводом от аккумуляторных батарей.

Несмотря на то, что существующие правила позволили ввести настоящие правила, существует опасность того, что слишком большой акцент на электрификации автомобилей может задушить будущие технологические усовершенствования, которые пойдут на пользу как потребителям, так и климату.

Достижение целей ООН по парниковым газам очень важно.Но в то же время нам нужна прозрачность и справедливое сравнение всех технологий, чтобы найти наилучшие способы сделать это. Это включает в себя использование потенциала двигателя внутреннего сгорания. Это привело нас туда, где мы находимся сегодня. Это может привести нас туда, где мы хотим быть завтра.

Чтобы узнать больше, посетите https://www.fuelseurope.eu/

[1] Грант на покупку около 5000 евро / автомобиль + освобождение от акциза на топливо или дорожного налога около 5000 евро


О компании John

Джон Купер — генеральный директор FuelsEurope и Concawe.Он имеет степень бакалавра инженерии Кембриджского университета и возглавляет Совет промышленных консультантов инженерного факультета Кембриджского университета.

Двигатель внутреннего сгорания продолжает совершенствоваться по мере роста ажиотажа в отношении электромобилей

Это может быть рассвет эры электромобилей, но 2018 год стал феноменальным годом для скромного двигателя внутреннего сгорания.

Среди наиболее заметных достижений: General Motors выпустила полноразмерные пикапы, которые могут работать всего с двумя цилиндрами, Mercedes-Benz представила свой первый новый рядный шестицилиндровый двигатель за более чем 20 лет, а Nissan Motor Co.выпустила первый в отрасли двигатель с переменным сжатием, который уникальным образом сочетает в себе экономию топлива и мощность. Между тем поставщики бешеными темпами разрабатывают технологии экономии топлива.

«Бензиновые двигатели будут оставаться очень и очень актуальными в течение долгого времени, — сказал Эд Ким, вице-президент по отраслевому анализу AutoPacific. «Потому что даже с этим толчком к электрификации, точка, в которой мы доберемся до полного парка аккумуляторных электрических батарей по всей стране, очень далека».

Несмотря на ажиотаж, вызванный Tesla, даже самые оптимистичные прогнозы требуют, чтобы на полные электромобили приходилось только около 8 процентов от общего объема потребления.Рынок С. к 2025. Сегодня они составляют менее 2 процентов.

Чтобы обслуживать остальные 90 с небольшим процентов покупателей, автопроизводители вкладывают средства в новые архитектуры двигателей и технологии, которые увеличивают мощность, сокращают выбросы и повышают эффективность. Toyota Motor Corp., например, планирует заменить почти все свои двигатели в период с настоящего момента до 2023 года, и в ближайшие три года планируется выпустить 17 версий из девяти новых двигателей. Fiat Chrysler Automobiles работает над 3,0-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с турбонаддувом, который может заменить некоторые V-8; он, вероятно, начнет появляться в автомобилях Jeep примерно в 2020 году.

«Я бы не увидел прекращения работы двигателей внутреннего сгорания на горизонте», — сказал в интервью Automotive News генеральный директор Volkswagen Герберт Дисс. «Мы все еще работаем над следующим поколением бензиновых двигателей. Они станут более экономичными. У нас будут 48-вольтовые системы Start-Stop и мягкие гибридные системы. Там еще предстоит много улучшений. с другой стороны, улучшение — поколение двигателя за поколением двигателя — будет уменьшено, потому что здесь не намного больше [эффективности].Низко висящие плоды исчезли ».

Двигатель внутреннего сгорания« никуда не денется », говорят автопроизводители — EURACTIV.com

В то время как автопроизводители заняты разработкой планов по выпуску электромобилей, существующий автопарк будет продолжать полагаться на традиционные виды топлива в течение многих лет, заявляют представители отрасли, выступая в пользу биотоплива для сокращения выбросов CO2 в краткосрочной перспективе.

В рамках своей Зеленой сделки, обнародованной в декабре 2019 года, Европейский Союз поставил самые амбициозные климатические цели любой крупной экономической державы — полную декарбонизацию до нулевых выбросов к 2050 году.

Поскольку транспорт составляет четверть выбросов углерода в ЕС, по оценкам Европейской комиссии, для достижения цели 2050 года потребуется сокращение в этом секторе на 90%.

Для автомобильного транспорта это потребует масштабного перехода к электромобилям, и европейские автопроизводители наконец-то выпустят модели электромобилей в большом количестве за последний год.

Но автопроизводители говорят, что не забыли полностью о биотопливе.

«Мы очень заинтересованы в этом, потому что двигатель внутреннего сгорания никуда не денется», — сказал Пол Гриннинг из Европейской ассоциации производителей автомобилей (ACEA).

И хотя производители используют электромобили, они также сохраняют интерес к биотопливу, потому что они могут помочь декарбонизировать существующий автопарк, сказал он на онлайн-мероприятии EURACTIV на прошлой неделе.

«Есть возможность значительно сократить общие выбросы автомобильного транспорта, предлагая решения для старых и новых транспортных средств», — сказал он.

Зеленая сделка ЕС по настройке автомобилей на выбросы CO2

Согласно новому Зеленому соглашению ЕС, обнародованному в среду (11 декабря), Европейская комиссия пересмотрит стандарты выбросов углекислого газа в автомобилях и перейдет к автомобилям с нулевым уровнем выбросов в 2030-х годах.Любой другой вид транспорта может ожидать внимания и в ближайшие пять лет.

Частично причина того, что биотопливо вышло из употребления, — это бурная авантюра в области регулирования, которую они пережили за последнее десятилетие. ЕС скорректировал свою политику, чтобы ограничить использование биотоплива из сельскохозяйственных культур на транспорте после того, как были высказаны опасения по поводу целей ЕС в отношении возобновляемых источников топлива, ведущих к вырубке лесов за рубежом — процессу, известному как косвенное изменение землепользования (ILUC).

И хотя новое биотопливо второго поколения разрабатывается, оно еще не доступно в достаточных объемах, что вызывает неопределенность в отрасли.Эта неопределенность была усилена формулировками в недавнем климатическом плане Комиссии на 2030 год, в котором говорилось о поэтапном отказе от двигателя внутреннего сгорания, в котором используется биотопливо.

Итак, «зеленая сделка» ЕС направлена ​​на увеличение использования биотоплива?

«Да, биотопливо является частью топливного баланса сегодня и останется важной его частью в следующие годы», — сказал Александр Пако, руководитель отдела автомобильного транспорта Управления по климату Европейской комиссии.

«Когда мы смотрим на нашу аналитическую работу, лежащую в основе целевого плана по климату, мы видим, что биотопливо, а также более широко возобновляемые низкоуглеродные виды топлива будут играть определенную роль», — сказал он на онлайн-мероприятии EURACTIV.

Но Джон Купер, директор ассоциации нефтепереработчиков Fuels Europe, обеспокоен тем, что текущая направленность политики ЕС в отношении декарбонизации транспорта (средние ограничения на выбросы CO2 в парке) ставит биотопливо в невыгодное положение.

«Вы не можете назвать это постановление технологически нейтральным, потому что это, по сути, ограничение на выбросы из выхлопной трубы», — сказал он. «Если выбросы транспортного средства происходят где-то еще, в производстве или энергии транспортного средства, они не регулируются», — отмечает он.

Промышленность жалуется на то, что электромобили получают искусственное усиление за счет действующих правил ЕС, потому что они не производят выбросы из выхлопной трубы.На самом деле, они говорят, что электромобили могут иметь много вредных выбросов в зависимости от структуры электроэнергии в стране, в которой они работают.

В то время как биотопливо подвергалось строгим нормативным требованиям в последние годы, истинное влияние электромобилей на жизненный цикл до сих пор не до конца изучено, и пока нет гарантии устойчивости того, как они производятся, заряжаются и утилизируются.

«Совершенно очевидно, что на данный момент нет серебряного решения проблемы декарбонизации», — сказала Даша Мамриллова, менеджер по делам ЕС компании Envien, производящей биотопливо.«Нам необходимо наилучшим образом использовать все решения, и особенно решения, которые работают сегодня и доказали свою устойчивость, включая биотопливо».

Тем не менее, среди аудитории был некоторый скептицизм по поводу того, действительно ли законодательная реформа ЕС решила проблему ILUC. Один участник, например, спросил, измеряются ли эффекты землепользования для биотоплива второго поколения.

Но, по словам Мамриллова, нет необходимости возобновлять дебаты по ILUC. «Что действительно нужно производителям биотоплива, так это стабильность и последовательность политики для поощрения увеличения инвестиций в технологические инновации», — сказала она.

Пако сказал, что Комиссия также выступает за целостный подход к сокращению выбросов на транспорте и осознает озабоченность по поводу действующего законодательства, ограничивающего стимулирование использования возобновляемых источников топлива.

«Некоторые призывают к принятию единого закона, который касался бы как выбросов выхлопных газов, так и способов производства и использования топлива», — сказал Пако, добавив, что Комиссия рассмотрит эту возможность, когда в 2021 году будут пересмотрены законы ЕС по климату и энергетике.

Но он отметил, что до сих пор национальные правительства предпочитали рассматривать эти две вещи по отдельности, создавая четко дифференцированные обязанности для производителей транспортных средств и производителей топлива.