Установка предпусковых подогревателей двигателя — цена с установкой AlarmCar

Предпусковые подогреватели автоотопители

Изобретение предпусковых подогревателей, как и в свое время автокондиционеров, получило достаточно широкий резонанс в водительской среде. Однако, почему-то именно на просторах нашего огромного государства, издавна отличающегося своими суровыми зимами и лютыми морозами, пока эта техника не получила должного распространения.

Обратив внимание на представителей Скандинавии, находящихся в том же климатическом поясе, можно заметить, что у них редко встретишь автомобиль, не содержащий предпусковое устройство. Например, в Швеции каждая автопарковка оборудована столбами, на которых размещены электрические розетки на 220 В. Каждый может подъехать к такой розетке, подсоединиться, активировать таймер и спокойно наслаждаться безмятежным отдыхом в любую погоду.

В России положение пока еще совершенно противоположное. Предпусковые отопители

используют единицы автовладельцев. Подобные обогревательные устройства используются в 2-3% автомобилей. Чтобы немножко сэкономить, водители стараются оснащать свои автомобили всевозможными сигнализациями, позволяющими дистанционный запуск двигателя. Однако, такие устройства редко обеспечивают необходимое состояние автомобиля.

Сравнительные особенности отопителей

Как и в случае с любыми другими устройствами, подключение предпускового подогревателя имеет свои недостатки: оборудование достаточно дорогое и установить его тоже совсем не дешево. Но существенных достоинств у него значительно больше. В первую очередь – это 100% комфортность, хотя вместе с этими удобствами также экономится и время, и здоровье. Далее, можно неплохо сэкономить: не потраченные ежедневно на прогрев литр-два топлива за сезон оборачиваются кругленькой суммой.

Но самое главное преимущество заключается в том, что предпусковой подогрев двигателя значительно увеличивает его ресурс.

Каждый зимний пуск в холодный период и морозы становится для двигателя страшным испытанием. Происходит скатывание топлива на обледеневшую поверхность цилиндра, приводящее к смыванию масляного покрытия и увеличению трения. В результате намного быстрее изнашиваются детали цилиндропоршневого узла.

Загустевшая во время мороза фракция моторного масла становится своеобразным киселем, который подается масляным насосом в головки блока цилиндров и на распредвал. По утверждению специалистов, каждый подобный запуск двигателя сокращает значение его моторесурса на 300-350 км. Определенным плюсом станет такое оборудование и при продаже авто. Если же новому владельцу это окажется безразлично, демонтаж и установка предпусковых подогревателей двигателя на ваше авто проводится некоторыми специализированными автосервисами.

Дизельный предпусковой подогреватель двигателя является наиболее безопасным. Владельцы торговых марок

Eberspacher и Webasto выдвигают сегодня достаточно высокие требования к безопасности своих изделий. Их товары сертифицируются и в Евросоюзе, и в России, имея достаточно высокие параметры защищенности. Для соблюдения гарантий необходимо наличие квалифицированной установки изделий специалистами. Наши работники обучались в компании Эберспехер устанавливать предпусковые подогреватели дизельного двигателя, получили необходимые допуски и сертификаты. Выполнение таких работ ведется 8-15 часов и зависит от модели авто и монтируемого оборудования.

Выпуском наиболее распространенных предпусковых подогревателей Eberspacher уже несколько лет занимается известная компания Eberspacher Hydronic. И хоть трудно найти равных их жидкостным и воздушным моделям устройств, в нашей стране этот бренд получил имя нарицательное, и используется при описаниях всех автономных предпусковых отопителей.

Известный предпусковой подогреватель дизеля Webasto характеризует непревзойденное немецкое качество, неоднократно проверенное временем. Эта торговая марка имеет повышенный спрос уже многие десятилетия. В то же время предпусковые подогреватели начинают приобретать постепенный спрос и у российских водителей. И такой фактор теперь не вызывает удивления, так как к нам завозится все больше зарубежных автомобилей, оборудованных такими системами уже на европейских конвейерах. А их преимущества – налицо!

Установка жидкостных обогревателей Webasto в Воронеже | Автолаб 36 | Webasto

Webasto Thermo Top Evo Comfort+ (5кВт, бензин, 12В)

Webasto Thermo Top Evo Comfort+ (бензин, 12 В) — обновленная модель и логическое продолжение популярного подогревателя TT Evo 5, предназначена для предстартового прогрева двигателя автомобиля в зимний период. Рекомендуется для использования в транспортных средствах с объемом двигателя до 5 литров. Мощность подогревателя двигателя составляет 5.2 кВт, подобная отопительная мощность способна прогреть двигатель до безопасной температуры для запуска в сезон пониженных температур, прогреть салон автомобиля и избавить стекла от снега и наледи.

Комплект Webasto Thermo Pro 50 ECO 24V дизель

Webasto Thermo 50 Pro — предпусковой подогреватель для использования в профессиональном транспорте (грузовике, автобусе, погрузчике, экскаваторе…). Компактный, но при этом мощный подогреватель (мощность 5.2 кВт), способен прогревать двигатель большого объема, а так же поддерживать рабочую температуру двигателя при его использовании. Webasto Thermo 50 Pro позволяет производить предстартовую подготовку двигателя, а так же, при подключении его к салонному отопителю обеспечивать прогрев салона или кабины, избавлять стекла от наледи и снега.

Подогреватель Webasto Thermo Top EVO 4 бензин

Webasto Thermo Top Evo 4 для бензиновых двигателей — это новое поколение предпусковых подогревателей для небольших легковых автомобилей. Данная модель выпущена на замену хорошо зарекомендовавшей себя модели подогревателя Thermo Top E. Webasto Thermo Top Evo 4 (бензин) предназначен для установки на бензиновые автомобили с объемом двигателя менее 2.0 литров. Предпусковой подогреватель Webasto Thermo Top Evo 4 (бензин).

Подогреватель Webasto Thermo Top EVO 4 дизель

Thermo Top Evo 4 (дизель, 12 В) — предпусковой подогреватель двигателя для автомобилей с дизельным двигателем до 1 800 см3 включительно. Предпусковой подогреватель Webasto Thermo Top 4 использует топливо дизель, который забирается из топливного бака автомобиля при помощи собственного топливозаборника и помпы. Подогреватель Webasto Thermo Top 4 подходит для автомобилей с бортовым питанием 12 В.

Подогреватель Webasto Thermo Top EVO 5 бензин

Для автомобилей с объемом двигателя более 2л. рекомендуется устанавливать предпусковой нагреватель нового поколения Webasto Thermo Top Evo 5. Мощность данного подогревателя 5.2 кВт, что позволит без проблем прогреть как двигатель вашего автомобиля, так и салон. Максимальное время беспрерывной работы отопителя — 60 мин. Если Вас интересует прогрев либо только двигателя, либо только салона автомобиля, можно использовать более бюджетный вариант — Webasto Thermo Top Evo 4. Предпусковой подогреватель Webasto Thermo Top Evo 5 (бензин). Режим «Догреватель» актуален для автомобилей с дизельными двигателями высокого КПД

Подогреватель Webasto Thermo Top E дизель

Для дизельных малолитражных автомобилей с объемом двигателя менее 2-х литров рекомендуется использовать предпусковой дизельный подогреватель Webasto Thermo Top E. Данное устройство без проблем прогреет двигатель и салон небольшого автомобиля до нужной температуры даже в сильный мороз. Максимальная мощность дизельного Thermo Top E составляет 4.2 кВт, а максимальная продолжительность непрерывной работы — 60 минут. Webasto Thermo Top E (дизель).

Самолет замерз на взлете – Газета Коммерсантъ № 126 (7088) от 21.07.2021

Как стало известно “Ъ”, в расследовании аварийной посадки пассажирского Ан-28 на лесную поляну в Томской области появилась приоритетная версия. Эксперты полагают, что после взлета с площадки «Кедровый» и набора высоты машина попала в зону высокой влажности и отрицательных температур, что привело к обледенению воздухозаборников обоих ее двигателей и их остановке. Если это предположение подтвердится, пилотам Ан-28, сумевшим мастерски посадить машину в болоте и сохранить таким образом жизни всех находившихся на ее борту, придется объяснить, почему противообледенительная система двигателей не выполнила свою функцию, а вылет в опасных метеоусловиях вообще состоялся.

По данным близкого к расследованию источника “Ъ”, 16 июля Ан-28 авиакомпании ООО «СиЛА» совершил ночной перелет из Томска на площадку «Кедровый», расположенную примерно в 350 км от областного центра, и утром того же дня должен был вернуться. Однако вылет из «Кедрового» пришлось перенести почти на шесть часов вечера. По словам первого заместителя директора «СиЛА» Александра Гениевского, задержка произошла по метеоусловиям. Пояснять, что именно мешало утреннему вылету, господин Гениевский не стал, однако собеседник “Ъ” считает, что в компании опасались именно обледенения.

Согласно метеоданным, 16 июля над Бачкарским районом Томской области повисли плотные кучево-дождевые облака, нижний край которых располагался в 500–800 м, а верхний — в 3000–4000 м от земли. В пределах слоя облачности находилась и так называемая нулевая изотерма — зона перехода температуры воздуха от положительных к отрицательным значениям. Таким образом, Ан-28, который должен был лететь на высоте около 3 км, гарантированно попадал в зону сильного обледенения еще при взлете из «Кедрового», а затем — на эшелоне.

По мнению экспертов, именно лед и стал причиной аварийной посадки самолета в Васюганские болота — обширную территорию в тайге, обводненную рекой Васюган и ее притоками.

Как было установлено расследованием, оба двигателя Ан-28 встали примерно через десять минут после взлета, когда машина находилась на высоте 2800 м. Специалисты полагают, что к этому моменту видимое летчиками и ощутимое ими по потере тяги самолета обледенение поверхностей машины еще не началось, однако наверняка покрылись льдом воздушные винты и воздухозаборники обоих ее двигателей. Образовавшаяся на статорных лопатках входных направляющих аппаратов ледяная корка нарушила поступление воздуха к компрессорам и привела к остановке турбин. Остановить и зафлюгировать двигатели Ан-28, по мнению экспертов, могла и автоматика в случае попадания в воздухозаборники кусков льда, отколовшихся с лопастей воздушных винтов и обтекателей. При этом в любом случае причиной всех проблем были неработающие или включенные слишком поздно противообледенительные системы самолета.

Стоит отметить, что появление ледяной корки на поверхностях самолета регистрируется автоматически — на приборной панели загорается предупреждающая табличка, а все необходимые защитные системы включаются без участия пилотов. При этом автоматика, как полагает производитель самолета, может «опоздать» с принятием решения, поэтому всю ответственность за борьбу с обледенением руководство летной эксплуатации Ан-28 возлагает все же на экипаж.

Согласно этому документу, позаботиться о безопасности пилоты обязаны еще на подходе к зоне возможного обледенения, к которой относят «облачность, туман, морось и снег с дождем» при температуре ниже +5 °С. От них требуется перевести в ручной режим и именно вручную активировать противообледенительные системы двигателей, «крыла и оперения», приемника воздушного давления, отвечающего за показания скорости и барометрической высоты машины, а также установить интенсивный режим обогрева стекол в кабине. Лишь после выхода из зоны возможного обледенения борьбу с ним разрешается доверить автомату.

Производитель Ан-28 указывает, что отбор горячего воздуха на подогрев существенно снижает тягу двигателей, но даже в случае остановки одного из них запрещает отключать противообледенительные системы.

Пилоты в этой ситуации имеют право отказаться от подогрева собственной кабины и салона, но единственный работающий двигатель, согласно руководству, должен обдуваться горячим воздухом даже при «экстренном покидании опасной зоны обледенения».

Стоит отметить, что выдвинутая экспертами версия остановки двигателей Ан-28 не позволяет сейчас дать должную оценку мужеству и профессионализму командира экипажа Анатолия Прыткова и второго пилота Фаруха Хасанова, сумевших посадить на лесной поляне машину, фактически оказавшуюся в режиме планера. Самолет, напомним, приземлился на болотные кочки и перевернулся кверху шасси, но все пятнадцать его пассажиров и три члена экипажа остались живы. Если версия с обледенением подтвердится, пилотам придется сначала объяснять следствию, почему защитные системы самолета не справились с ледяной коркой в воздухозаборниках, а обратный рейс из «Кедрового» в Омск вообще состоялся, несмотря на крайне неблагоприятные метеоусловия.

Напомним, похожий инцидент произошел в Московской области 15 августа 2019 года. Пассажирский Airbus A321 «Уральских авиалиний» после взлета из аэропорта Жуковский столкнулся со стаей чаек, это привело к сбоям в работе двигателей, и летчики благополучно посадили лайнер в кукурузном поле. Уже на следующий после инцидента день командир экипажа Airbus Дамир Юсупов и второй пилот Георгий Мурзин стали Героями России, однако насколько оправданным было их решение об экстренной посадке, до сих пор не ясно. Расследование этого инцидента в Межгосударственном авиакомитете продолжается, а о его результатах за два прошедших года ни разу не сообщалось.

Сергей Машкин

Особенности двигателя TSI в автомобилях Volkswagen

Силовыми агрегатами TSI комплектуются все современные модели Volkswagen. Аббревиатура от Turbo Stratified Injection обозначает двигатель, в котором впрыск топлива происходит непосредственно в цилиндр, а воздух нагнетается двойным турбонаддувом.

В результате эксплуатационные характеристики мотора более высокие, чем у двигателя с обычной турбиной, но из-за этого ему требуется более качественное обслуживание, которое нереально осуществить в кустарных условиях.

Этот тип двигателя самый популярный среди автомобилей Volkswagen. На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели типа TSI. На  Golf и Jetta кроме TSI устанавливают также MPI. Единственная модель, которая не комплектуется TSI — Туарег.

Каким образом работает двойной турбонаддув?

Для понимания принципа действия двойного турбонаддува стоит рассмотреть, как формируется воздушно-топливная смесь на разных оборотах:

• до 2 400 об/мин работает исключительно механический компрессор, а турбокомпрессор простаивает, поскольку нет необходимости в дополнительной мощности и недостаточно давления выхлопных газов;
• от 2 400 до 3 500 об/мин для нагнетания воздуха подключается турбокомпрессор, но только если электроника регистрирует очень динамичное увеличение потребности в мощности, к примеру, при резком старте с места;
• от 3 500 об/мин и выше заслонка турбокомпрессора полностью открыта и он один работает на нагнетание воздуха.

В результате такого комплексного подхода становится возможным тонкое изменение мощности двигателя в большом диапазоне оборотов. Практически отсутствует «турбояма», которая характерна для силовых агрегатов с классической турбиной. В механическом нагнетателе используется редуктор, благодаря которому скорость вращения компрессора достигает 17 500 об/мин для наиболее эффективного давления в системе подачи воздуха.

Особенности охлаждения моторов TSI

Здесь применяется система охлаждения из двух контуров: один для головки блока цилиндров, а второй для самого блока. Количество охлаждающей жидкости в 2 раза больше в головке цилиндров, чтобы быстрее выполнялся прогрев и снижалась вероятность её перегрева, поскольку она изначально нагревается более интенсивно, чем блок цилиндров. Дополнительно система оснащена двумя термостатами, которые срабатывают при температуре в 80 и 95 °C.

Для охлаждения турбины используется еще более интересная схема. Дополнительный водяной насос с электроприводом охлаждает её в течение еще 15 мин. после остановки двигателя. В результате сложный механизм никогда не перегревается, что увеличивает его ресурс.

Недостатки технологии

Наибольшим минусом этих двигателей является их относительно плохой прогрев в холодное время года. Классическая схема разогрева на холостых оборотах в минусовую температуру малоэффективна — вам придётся долго ожидать тепла из дефлектора отопителя. В такую погоду на рабочую температуру мотор выходит достаточно долго даже при езде. К сожалению, такая плата за отменные рабочие параметры этих силовых агрегатов.

Рекомендации по эксплуатации

Любая вещь, созданная человеком, рано или поздно придёт в негодность и даже такие качественные двигатели не вечны. Однако если вы будете использовать качественные расходники и уделите пристальное внимание на состояние цепи ГРМ, то детище немецких инженеров не будет расстраивать вас форс-мажорными поломками в течение многих десятков тысяч километров.

Нюанс с долгим прогревом можно просто решить. Достаточно установить автономный предпусковой подогреватель мотора. Ведь такие приспособления уже не первое десятилетие используются в грузовиках и в нашем случае они помогут вам не мёрзнуть во время коротких зимних поездок.

Подогреватель двигателя 220В: устройство и установка

Автономный подогреватель, установленный на ДВС, сокращает время прогрева до нескольких минут. Многие автовладельцы скептически отнесутся к такой перспективе. Однако на практике установить подогреватель намного проще и эффективнее, чем ждать 10-15 минут в холодной машине.

Установка подогревателя для двигателя 220В воздействует не на сам движок, а на антифриз, значительно увеличивая его температуру. Это происходит за счет вольфрамовой спирали и специального блока.

Предпусковой подогреватель двигателя 220В, подсоединенный под движок, работает не постоянно, а только до тех пор, пока двигатель не наберет свою рабочую температуру. Затем, при помощи датчика, он отключается, и мотор продолжает работу в обычном режиме.

Владельцы дизельного движка по достоинству оценят установку подогрева двигателя от 220В, так как этому типу мотора намного сложнее работать при низких температурах. Но и на бензиновый автомобиль поставить подогрев может быть настолько же удобно, как и для дизеля.

Еще одним значительным плюсом, ради которого стоит подключить подогреватель, является экономия бензина и дизтоплива, а также быстрый обогрев всего салона, что очень актуально для владельцев кожаных сидений.

Известные виды устройств

Изготовить предпусковой подогреватель двигателя своими руками вполне возможно при наличии некоторых навыков и умений. Но для начала необходимо разобраться, какими они бывают в серийном производстве.

Подогреватель топлива существует двух видов:

• автономный;
• электрический.

Установка электрического подогревателя считается более простой. Он имеет небольшую стоимость, и монтаж его очень прост. В его основе лежит особый блок, который подогревает агрегат. Работает правильно подключенный подогрев двигателя от 220 В. В комплекте с ним часто находится:

• аккумулятор;
• система дистанционного управления;
• термодатчик и таймер.

Схема установки электрического подогревателя двигателя очень проста, поэтому использовать ее может каждый автовладелец. Главным минусом можно считать лишь количество потребляемой энергии, которое достаточно высоко для такого устройства.

Автономный предпусковой подогрев двигателя, изготовленный своими руками установить намного труднее. Его система сложнее, стоимость выше. Они включаются при помощи кнопки, не требуют наличия сети электропитания. Установленный автономный подогрев работает от топливной системы или от специального бензинового бачка.

В основе работы лежит принцип рециркуляции воздуха, который позволяет завести двигатель и быстро начать движение вне зависимости от погодных условий и сети электропитания. Устройство прогревает антифриз, который затем поднимается, поступает в радиатор, вновь охлаждается и возвращается в нагреватель.

Так жидкость циркулирует до тез пор, пока не прогреет всю систему, и та не достигнет рабочей температуры. Автономный подогрев, подключаемый к системе охлаждения, можно установить в любое место, что свободно под капотом авто. А также он быстро осуществляет обогрев салона.

Монтаж и установка устройства

Перспектива не ждать морозным утром лишние минуты пока прогреется движок, кажется очень заманчивой для автолюбителей. Многие автомобилисты на этом этапе зададутся вопросом, существует ли самодельный подогрев. И как установить подогрев двигателя своими силами?

Чтобы понять, как сделать предпусковой подогреватель двигателя, для начала придется смириться, что работать он будет от электричества. Следовательно, наличие розетки на парковке будет одним из условий эксплуатации.

Итак, подогреватель двигателя 220В собранный своими руками будет состоять из ТЭНа, арматуры и нескольких фиттингов. ТЭН необходимо подсоединить к малому кругу системы охлаждения и снабдить его насосом, чтобы при выключенном двигателе жидкость могла циркулировать.

Установка предпускового подогревателя двигателя имеет достаточно простую инструкцию, а для большего удобства в интернете существуют видеоролики, пошагово объясняющие ход действия.

Первое, что потребуется для сбора и установки подогревателя — тройник для дюймовой трубы стандартного образца. Его можно приобрести в любом магазине по продаже сантехники, там же можно купить и ТЭН, который также потребуется, чтобы собрать свой агрегат. Лучшим вариантом станет ТЭН с уже встроенным термостатом на 1,5 кВт.

Тэн устанавливается в торец тройника, а на другой конец монтируется десятисантиметровая труба. Она необходима для более быстрого подогрева системы. На свободный выход и конец трубы устанавливаются заглушки для дальнейшего подключения шлангов.

Теперь полученную деталь подключаем к системе циркуляции ОЖ в автомобиле. Для этого нужно найти место разрыва шланга снизу, где осуществляется выход к печке, и встроить самодельное устройство. К контактам ТЭНа подключается провод подходящего сечения, и на этом первый этап можно считать успешно завершенным.

Далее следует подключение насоса, с помощью которого и будет циркулировать жидкость. Проще всего будет использовать насос от Газели, так как он является универсальным и имеет достаточно доступную стоимость. Его подключают перед нагревателем при помощи разомкнутого реле к сети авто или обычной розетке.

Это основные пункты, по которым производится установка подогрева двигателя.

Опасность непроверенных систем

Если у Вас нет абсолютно никаких навыков для выполнения подобной работы, лучшим вариантом станет приобретение уже готового устройства. Как подключить подогрев в этом случае расскажет инструкция, которая прилагается к агрегату.

При самостоятельном вмешательстве в систему двигателя внутреннего сгорания и цикла его охлаждения, есть риск повредить некоторые элементы в том случае, если о внутреннем строении автомобиля Вам известно понаслышке.

Если же желание разобраться и самостоятельно выполнить все работы слишком велико, то следует заручиться помощью. Обычно опытный автомобилист может разобраться в той части системы, где производится установка подогрева и подскажет расположение необходимых деталей.

Самым простым в использовании, но при этом самым функциональным считается устройство для дизельных двигателей ПЖД. Стоит он скромно, а работает эффективно. Поддерживает ручной и автоматический запуск, работает с тосолом и антифризом, на среднем режиме мощности потребляет меньше литра топлива за час работы.

ПЖД способен выдерживать температуры до −45 градусов. Установить его самостоятельно можно при помощи инструкции или же обратившись в ближайший автосервис, где эту работу выполнят за несколько минут.

Помните, что любое вмешательство во внутреннее строение автомобиля должно быть квалифицированным.

Прежде чем задаваться вопросом, как установить предпусковой подогреватель двигателя в зимний сезон, проконсультируйтесь с мастером. Опытный специалист поможет определить, какая модель лучше всего подойдет именно для Вашего авто, модели, года выпуска и пробега, или же вовсе не стоит ставить подогрев.

Каждый автомобиль уникален. И не факт, что подогреватель, который замечательно подходит на машину соседа, так же хорошо будет сокращать время прогревания двигателя другого транспортного средства. Всегда стоит полагаться только на авторитетное мнение специалиста.

цена на дизель и грузовые автомобили

Зима без забот

Российский производитель подогревателей двигателей,
зарядных устройств АКБ и пусковых проводов

Подбор подогревателя по типу ТС

Каталог товаров

Моментальный подбор подогревателя

Марка автомобиля

Загрузка марок автомобилей…

Не выбрано{{ item.label }} Модель автомобиля

Выбор модели доступен после выбора марки

Загрузка списка моделей

Не выбрано{{ item.label }} Двигатель

Выбор двигателя доступен после выбора модели

Загрузка списка двигателей

Не выбрано{{ item.label }}

Каждый подогреватель укомплектован монтажным комплектом, инструкцией по установке. Установку можете произвести самостоятельно или на СТО.

Продукция сертифицирована. Гарантия 2 года. Производим с 2008 года.

Покупка и доставка

Купить можно как на сайте, так и у наших представителей в Вашем городе. Оплата картой или при получении. Доставка по всей России.

Подходящие подогреватели

Идет подгрузка подходящих подогревателей…

Универсальные подогреватели

Идет подгрузка универсальных подогревателей…

Товары не найдены

Электрические подогреватели двигателя «СТАРТ» компании ООО «ТюменьАвтоДеталь» – устройства для гарантированного запуска двигателя зимой с питанием от сети 220В:

— недорогие и надёжные, в сравнении с автономными;

— простые в установке и использовании; 

— не разряжают аккумулятор и не расходуют топливо автомобиля;

— снижают вероятность поломок при «холодном» запуске.

Широкий модельный ряд подогревателей двигателя (СТАРТ-ТУРБО, СТАРТ- М, СТАРТ- КЛАССИК, СТАРТ-МИНИ и т. д.) позволяет подобрать их практически на любой легковой, грузовой автомобиль и спецтехнику. Отдельные модели оснащены помпой для более быстрого и равномерного прогрева двигателя. Все подогреватели комплектуются модельным или универсальным монтажным комплектом, отдельные модели оснащены помпой для более быстрого и равномерного прогрева двигателя. Подогреватели изготавливаются на собственном производстве в России с 2008 года, вся продукция сертифицирована и имеет гарантию 2 года.

Рекуперация отходящего тепла

Рекуперация отходящего тепла

Hannu Jääskeläinen

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

Реферат : Рекуперация отходящего тепла — это использование тепловой энергии, которая в противном случае передавалась бы в окружающую среду для выполнения полезной функции. Примеры двигателей внутреннего сгорания включают использование охлаждающей жидкости двигателя для обогрева кабины, турбонаддув для увеличения удельной мощности, нижние циклы для получения дополнительной работы от выхлопных газов или встроенный выпускной коллектор для облегчения прогрева двигателя.

WHR в двигателях внутреннего сгорания

Рекуперация отходящего тепла (WHR) — это использование тепловой энергии, которая в противном случае передавалась бы в окружающую среду для выполнения полезной функции. Во многих случаях WHR позволяет избежать или уменьшить потребность в дополнительном вводе топливной энергии, которая в противном случае потребовалась бы для достижения этой функции. Примеры двигателей внутреннего сгорания:

• Использование охлаждающей жидкости двигателя для обогрева кабины
• Турбонаддув для увеличения удельной мощности
• Нижние циклы для получения дополнительной работы от выхлопных газов
• Встроенный выпускной коллектор для облегчения прогрева двигателя

Основные пути отвода тепла в двигателе внутреннего сгорания, которые являются потенциальными кандидатами на WHR, включают горячие выхлопные газы, выходящие из выхлопной трубы, радиатор охлаждающей жидкости двигателя, а также охладители EGR и наддувочного воздуха.

Во многих случаях цель WHR — произвести дополнительную работу. Источники тепла более высокого качества позволяют преобразовать большую часть отработанного тепла в работу. «Качество» конкретного источника тепла для целей WHR в значительной степени зависит от его температуры. Чем выше температура среды, тем выше ее энтропия, что позволяет преобразовать большую часть тепла в полезную работу (т.е. эффективность выше или выше эксергия). Например, можно ожидать, что система WHR, приводимая в действие теплом от охладителя EGR в контуре EGR высокого давления, будет иметь более высокий КПД, чем аналогичная система, рекуперирующая тепло из выхлопных газов выхлопной трубы.

Отработанное тепло от теплового двигателя или электростанции отводится в окружающую среду либо через теплообменник, либо непосредственно за счет выброса горячей рабочей жидкости. В двигателе внутреннего сгорания используются оба из них: горячий выхлопной газ, рабочая жидкость двигателя, выбрасывается непосредственно в окружающую среду, а теплообменники используются для отвода тепла в окружающую среду от охлаждающей жидкости двигателя, охладителя системы рециркуляции отработавших газов, охладителя наддувочного воздуха и масляный радиатор.

На рисунке 1 показаны основные пути отвода тепла в дизельном двигателе большой мощности, которые являются потенциальными кандидатами на утилизацию отработанного тепла [3706] .Полезность этих источников тепла для целей WHR зависит от:

• их температура,
• количество тепла, доступное от каждого источника и
• количество тепла от каждого источника, которое может быть восстановлено.

Рисунок 1 . Основные источники тепловых потерь ДВС

На рис. 2 более подробно показана температура различных потоков отвода тепла, показанных на рис. 1, для тяжелого дизельного двигателя в зависимости от мощности двигателя.Данные были собраны при частоте вращения двигателя 53 и условиях нагрузки, и изменения в рециркуляции отработавших газов и температуры выхлопных газов представляют собой эффекты скорости / нагрузки, не улавливаемые влиянием мощности двигателя [3709] .

Рисунок 2 . Температура различных потоков отходящего тепла в дизельном двигателе большой мощности

Двигатель: 2011 12,8 л Mack MP8-505C 505 л.с. (377 кВт) при 1800 об / мин / 1810 фут-фунт (2454 Нм) при 1100 об / мин. Выбросы EPA 2010. ВД EGR / DOC-DPF-SCR.

На рисунке 3 показана доля энергии топлива, производящей тормозную работу, и теряется через различные потоки отходящего тепла для трех режимов мощности двигателя, показанного на рисунке 2.Также показаны более подробные сведения о потоках отходов, которые доступны для WHR, включая долю тепла выхлопных газов, остающегося в выхлопном газе после системы дополнительной обработки, и количество тепла, переданного от охладителя EGR к охлаждающей жидкости двигателя [3709] . Таблица 1 суммирует энергию и первое приближение эксергии — на основе фактора Карно — различных источников отходящего тепла для двух рабочих условий, показанных на рисунке 3 ( эксергия представляет собой объем работы, который теоретически может быть произведен из поток энергии).

Рисунок 3 . Доля топливной энергии, потерянной через потоки отработанного тепла на Рисунке 2

Таблица 1
Энергия и эксергия источников отходящего тепла для двух рабочих условий на Рисунке 3 при температуре отвода тепла 36 ° C

Мощность двигателя, кВт		136	348
EGR	Температура, ° C	500	600
	Тепло, кВт	21	51
	Exergy, кВт	13	33
Выхлоп, пост SCR	Температура, ° C	400	400
	Тепло, кВт	64	187
	Exergy, кВт	35	101
Охладитель наддувочного воздуха	Температура, ° C	100	200
	Тепло, кВт	14	68
	Exergy, кВт	2	24
Охлаждающая жидкость двигателя (без тепла EGR)	Температура, ° C	90	90
	Тепло, кВт	21	34
	Exergy, кВт	3	5
Всего	Тепло, кВт	122	340
	Exergy, кВт	53	163

Отработанное тепло охладителя системы рециркуляции ОГ представляет собой тепло с самой высокой доступной температурой и, следовательно, имеет высокий приоритет для WHR.Более 60% отработанного тепла EGR доступно в виде эксергии. В приложениях без высокоэффективных систем SCR скорость потока EGR может быть выше, а рекуперация тепла из системы EGR более значительной [3711] . Выхлопные газы после SCR также важны, и, учитывая, что поток выхлопных газов обычно намного выше, чем поток EGR, представляет собой значительные потоки энергии и эксергии. Около 50% тепла выхлопных газов доступно в виде эксергии и, следовательно, также является приоритетом для WHR. Охлаждение наддувочного воздуха и охлаждающая жидкость двигателя имеют значительно более низкие температуры и представляют собой тепло относительно низкого качества.Однако при более высоких нагрузках наддувочный воздух все еще содержит значительное количество эксергии.

Некоторые из важных технологий, которые используются и / или разрабатываются для WHR, приведены в Таблице 2.

Таблица 2
Технологии WHR для двигателей внутреннего сгорания

WHR Technology	Принцип работы	Статус
Теплообменники	Прямая передача тепла между двумя средами.	Коммерческий (например, обогрев кабины с использованием охлаждающей жидкости двигателя и тепла выхлопных газов).
Турбо-компаундирование	Преобразование тепла выхлопных газов в механическую или электрическую энергию с помощью турбины с приводом от выхлопных газов.	Механическое турбонагнетание — коммерческая технология.
Нижний цикл	Термодинамический цикл, такой как цикл Ренкина или Брайтона, который включает в себя рекуперацию тепла и отвод через рабочую жидкость (воздух, пар или органическую жидкость) для рекуперации отработанного тепла и привода турбины для производства механических или электрическая энергия.	Реклама для больших стационарных и судовых двигателей. Рабочие прототипы цикла Ренкина и органического цикла Ренкина, разработанные несколькими производителями двигателей для тяжелых условий эксплуатации (например, в рамках программы DOE SuperTruck США). Системы WHR цикла Брайтона менее развиты, чем системы, основанные на цикле Ренкина.
Термоэлектрические генераторы	Твердотельные устройства, которые преобразуют тепло непосредственно в электрическую энергию посредством эффекта Зеебека.	Коммерческое применение для обогрева и охлаждения автомобильных сидений.В разработке для двигателя WHR.
Термохимическая рекуперация	Используйте отходящее тепло для проведения парового риформинга топлива для увеличения его LHV.	В разработке.
Термоакустическое преобразование	Технология на основе цикла Стирлинга, работающая на высокой частоте для преобразования пульсаций давления в рабочей жидкости в электрическую энергию.	В разработке.

###

Цикл Отто — обзор

13.18 Цикл Отто

Циклы внешнего сгорания газа Стерлинга и Эрикссона были первоначально разработаны для борьбы с опасными котлами высокого давления первых паровых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания Ленуара был проще, меньше по размеру и использовал более удобное топливо, чем любой из этих двигателей, но имел очень низкий тепловой КПД. Брайтону удалось повысить тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания, обеспечив процесс сжатия перед сгоранием с использованием двухпоршневой техники Стирлинга и Эрикссона с отдельной камерой сгорания.Но конечной целью разработки коммерческих двигателей внутреннего сгорания было объединить все основные процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения (мощности) и выпуска в одном поршневом цилиндре. Это было окончательно достигнуто в 1876 году немецким инженером Николаусом Августом Отто (1832–1891). Основные элементы модели ASC цикла Отто показаны на рисунке 13.48. Он состоит из двух изохорных процессов и двух изоэнтропических процессов.

Рисунок 13.48. Стандартный цикл воздуха Отто.

После нескольких лет экспериментов Отто наконец построил успешный двигатель внутреннего сгорания, который позволил всем основным процессам протекать в пределах одного поршневого цилиндра. Для завершения термодинамического цикла двигателя Отто требовалось четыре хода поршня и два оборота коленчатого вала, но он работал плавно, был относительно тихим и очень надежным и эффективным. Двигатель Отто имел немедленный успех, и к 1886 году было продано более 30 000 экземпляров. Они стали первым серьезным конкурентом паровой машины на рынке двигателей малого и среднего размера.

Первоначально двигатель Отто использовал осветительный газ (метан) в качестве топлива, но к 1885 году многие двигатели с циклом Отто уже были преобразованы в двигатели, работающие на жидких углеводородах (бензине). Разработка гениального карбюратора с плавающей подачей для испарения жидкого топлива в 1892 году немцем Вильгельмом Майбахом (1847–1929) ознаменовала начало автомобильной эры. Немецкому инженеру Карлу Фридриху Бенцу (1844–1929) обычно приписывают создание в 1885 году первого практичного автомобиля с низкооборотным двигателем цикла Отто, работающим на жидком углеводородном топливе.Он использовал тепло выхлопных газов двигателя для испарения топлива перед его подачей в двигатель.

Кто изобрел цикл «Отто»?

Николаус Отто не знал, что четырехтактный двигатель внутреннего сгорания был запатентован в 1860-х годах французским инженером Альфонсом Эженом Бо де Роша (1815–1893). Однако Рошас на самом деле не строил и не тестировал двигатель, который он запатентовал. Поскольку Отто был первым, кто фактически сконструировал и эксплуатировал двигатель, цикл назван в его честь, а не в честь Роша.

В 1878 году шотландский инженер Дугальд Клерк (1854–1932) разработал двухтактную версию цикла Отто, производящую один оборот коленчатого вала за термодинамический цикл (это было похоже на двигатель Ленуара, но с предварительным сжатием).В 1891 году Клерк продолжил разработку концепции наддува двигателя внутреннего сгорания. Это увеличило тепловой КПД двигателя за счет дальнейшего сжатия индукционного заряда перед зажиганием.

Хотя двухтактный двигатель Клерка по своей природе был менее экономичен, чем четырехтактный двигатель Отто, он давал более равномерную выходную мощность (что важно только для одно- или двухцилиндровых двигателей) и имел почти вдвое большую мощность по сравнению с массой. передаточное отношение двигателя Отто. Двухтактный двигатель с циклом Отто (он никогда не стал известен как цикл Клерка) стал успешным в качестве небольшого и легкого двигателя для лодок, газонокосилок, пил и т. Д.

Тепловой КПД цикла Отто определяется как

(ηT) Otto = (W˙out) netQ˙H = Q˙H− | Q˙L | Q˙H = 1− | Q˙L | Q˙ H

, где из рисунка 13.48 | Q˙L | = m˙ (u2s − u3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s).

Тогда термический КПД Otto hot ASC составляет

(ηT) Ottohot ASC = 1 − u2s − u3u1 − u4s

Для Otto hot ASC , таблица C.16a или C.16b в термодинамических таблицах для сопровождения современной инженерной термодинамики используются для определения значений удельных внутренних энергий.Поскольку процессы с 1 по 2 с и с 3 по 4 с являются изоэнтропическими, мы используем столбцы v _r в этих таблицах, чтобы найти

v3v4s = vr3vr4 = v2sv1 = vr2vr1 = CR

, где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия. Если температура и давление на входе ( T ₃ и p ₃ ) известны, мы можем найти u ₃ и v _{r 3} из таблицы.Затем, если мы знаем степень сжатия (CR), мы можем найти

vr4 = vr3CR и vr2 = vr1 × CR

Теперь мы можем найти u _{4 s} и T _{4 s} из таблиц. Однако, чтобы найти u ₁ , T ₁ , u _2s и T _2s , нам нужно знать больше информации о системе. Следовательно, теплота сгорания ( Q _H / м = Q˙H / m˙), максимальное давление ( p ₁ ) или максимальная температура ( T ₁ ) в цикле обычно дается полный анализ.

Для Otto холодный ASC ,

| Q˙L | = m˙ (u2s − u3) = m˙cv (T2s − T3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s) = m˙cv (T1 − T4s).

Тогда

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T2s − T3T1 − T4s = 1− (T3T4s) (T2s / T3−1T1 / T4s − 1)

Процесс с 1 по 2 с и процесс 3 по 4 с являются изэнтропическими, поэтому

T1 / T2s = T4s / T3 = (v1 / v2s) 1 − k = (v4s / v3) 1 − k = (p1 / p2s) (k − 1) / k = ( p4s / p3) (k − 1) / k

Поскольку T1 / T4s = T2s / T3,

(13.30) (ηT) Ottocold ASC = 1 − T3 / T4s = 1 − PR (1 − k) / k = 1 − CR1 − k

, где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия, а PR = p4s / p3 — степень изоэнтропического давления.

Поскольку T3 = TL, но T4s T ₁ и T ₃ ). Поскольку цикл Отто требует процесса сгорания с постоянным объемом, он может эффективно осуществляться только в пределах поршневого цилиндра или другого устройства с фиксированным объемом с помощью почти мгновенного процесса быстрого сгорания.

Пример 13.14

Изэнтропическая степень сжатия новой бензинового двигателя с циклом Отто газонокосилки составляет 8.00 до 1, а температура входящего воздуха составляет T ₃ = 70,0 ° F при давлении p ₃ = 14,7 фунт / кв. Определить

а.

Температура воздуха в конце такта изоэнтропического сжатия T _{4 с} .

б.

Давление в конце такта изоэнтропического сжатия перед воспламенением p _{4 s} .

с.

Тепловой КПД двигателя Otto cold ASC.

Решение

a.

Степень изоэнтропического сжатия для двигателя с циклом Отто определяется как

CR = v3v4s = (T3T4s) 11 − k

, откуда мы получаем

T4s = T3CR1 − k = T3 × CRk − 1 = (70,0 + 459,67 R ) (8,00) 0,40 = 1220 R

б.

Для цикла Отто изоэнтропическое давление и степени сжатия связаны соотношением PR = CR ^k , где PR = p4s / p3 и CR = v ₃ / v _{4 s} .Тогда

p4s = p3CRk = (14,7 фунтов на кв. Дюйм) (8,00) 1,40 = 270. psia

c.

Уравнение (13.30) дает тепловой КПД холодного ASC Отто как

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T3T4s = 1 − PR1 − kk = 1 − CR1 − k = 1− (8,00) 1−1,40 = 0,565 = 56,5%

Упражнения

40.

Если газонокосилка в примере 13.14 остается на улице в холодный день, когда температура T ₃ понижается с 70,0 ° F до 30,0 ° F, определите новую температура в конце такта изоэнтропического сжатия.Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : T _{4 s} = 1130 R.

41.

Если зазор на газонокосилке в Примере 13.14 уменьшен таким образом, что степень сжатия увеличится с 8,00 до 8,50 до 1, определите новое давление в конце такта изоэнтропического сжатия. Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : p _{4 s} = 294.1 фунт / кв. Дюйм.

42.

Если максимальная температура в цикле ( T _{4 с} ) составляет 2400 R, определите тепловой КПД этого двигателя для цикла Отто hot ASC . Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : ( η _T ) _{Otto hot ASC} = 52,8%.

Фактическая диаграмма «давление-объем» для двигателя, работающего в газовом или паросиловом цикле, называется индикаторной диаграммой , ¹⁰ , а замкнутая площадь равна чистой реверсивной работе, производимой внутри двигателя. среднее эффективное давление (МПа) поршневого двигателя — это среднее эффективное давление , действующее на поршень во время его перемещения. обозначает (или обратимый) рабочий выход (WI) из поршня — это чистая положительная площадь, ограниченная индикаторной диаграммой, как показано на рисунке 13.49, и равна произведению mep и смещения поршня, V̶2− V̶1 = π4 (Диаметр отверстия) 2 (Ход), или

(13,31) (WI) out = mep (V̶2 − V̶1)

Рисунок 13.49. Соотношение среднего эффективного давления (mep) и индикаторной диаграммы.

указывает выходную мощность (Вт˙I) — это чистая (реверсивная) мощность, развиваемая внутри всех камер сгорания двигателя, содержащего n цилиндров, и составляет

(13,32) (Вт˙I) вне = mep (n) (V̶2 − V̶1) (N / C)

, где N — частота вращения двигателя, а C — количество оборотов коленчатого вала на рабочий ход ( C = 1 для двух -тактный цикл и C = 2 для четырехтактного цикла).Фактическая выходная мощность двигателя , измеренная динамометром, называется выходной мощностью тормоза (Вт˙Б), а разница между указанной мощностью и мощностью торможения известна как мощность трения (т. Е. Мощность рассеивается на внутреннем трении двигателя) W˙F, или

(W˙I) out = (W˙B) out + W˙F

, следовательно, механический КПД двигателя η _м просто ( см. таблицу 13.2)

(13,33) ηm = W˙actualW˙reversible = (W˙B) out (W˙I) out = 1 − W˙F (W˙I) out

Из уравнения.(13.31) можно записать

mep = (WI) out / (V̶2 − V̶1) = ((WI) out / ma) / v2 − v1 = [(W˙I) out / m˙a] / (v2 −v1)

, где m _a и m˙a — масса воздуха в цилиндре и массовый расход воздуха в цилиндре, соответственно. ASC (т.е. реверсивный или указанный, см. Таблицу 13.2) тепловой КПД любого двигателя внутреннего или внешнего сгорания теперь можно записать как

(ηT) ASC = (W˙out) reversibleQ˙in = (W˙1) outQ˙fuel = (W˙1) out / m˙aQ˙fuel / m˙a

, где Q˙in = Q˙fuel — теплотворная способность топлива.Объединение этих уравнений дает

mep = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙a) v2 − v1 = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙fuel) (A / F) (v2 − v1)

где A / F = m˙a / m˙fuel — соотношение воздух-топливо в двигателе. Теперь

v2 − v1 = v1 (v2 / v1−1) = RT1 (CR − 1) / p1

, поэтому уравнение. (13.32) становится

(13.34) (W˙1) out = (ηT) ASC (Q˙ / m˙) топливо (DNp1 / C) (A / F) (RT1) (CR − 1)

где D = n (V̶2 − V̶1) = π4 (Диаметр цилиндра) 2 × (Ход) × (Количество цилиндров) — общий рабочий объем поршня двигателя. Уравнение (13.34) позволяет нам определить выходную мощность идеального двигателя внутреннего сгорания без трения, и, когда доступны фактические данные динамометрических испытаний, уравнение.(13.33) позволяет определить механический КПД двигателя.

Пример 13.15

Шестицилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто имеет полный рабочий объем 260, ³ и степень сжатия от 9,00 до 1. Он работает на бензине с удельной теплотворной способностью 20,0 × 10 ³ БТЕ / фунт-метр и представляет собой впрыскиваемое топливо с массовым соотношением воздух-топливо от 16,0 до 1. Во время динамометрического испытания давление и температура на впуске оказались равными 8,00 psia и 60.0 ° F, в то время как двигатель выдавал 85,0 л. С. На торможении при 4000 об / мин. Для холодного ASC Отто с k = 1,40 определите

a.

Холодный ASC тепловой КПД двигателя.

б.

Максимальное давление и температура цикла.

с.

Указанная выходная мощность двигателя.

г.

Механический КПД двигателя.

e.

Фактический тепловой КПД двигателя.

Решение

a.

Из уравнения. (13.30), используя k = 1,40 для холодного ASC,

(ηT) Ottocold ASC = 1 − CR1 − k = 1−9,00−0,40 = 0,585 = 58,5%

b.

Из рисунка 13.48 a ,

Q˙H = Q˙fuel = (m˙cv) a (T1 − T4s) = m˙fuel (A / F) (cv) a (T1 − T4s)

и

T1 = Tmax = T4s + (Q˙ / m˙) топливо (A / F) масса (cv) a

Поскольку процесс с 3 по 4 с является изоэнтропическим, уравнение. (7.38) дает

T4s = T3CRk − 1 = (60,0 + 459.67) (9,00) 0,40 = 1250 R

Тогда

Tmax = 20,0 × 103 Btu / lbm топлива (16,0 lbm air / lbm fuel) [0,172 Btu / (lbm air · R)] + 1250 R = 8520 R

Поскольку процесс 4 с до 1 изохорический, уравнение состояния идеального газа дает

pmax = p1 = p4s (T1 / T4s)

и, поскольку процесс 3–4 с изоэнтропен,

T4s / T3 (p4s / p3) (k − 1) / k

или

p4s = p3 (T4s / T3) k / (k − 1) = (8,00 psia) (1250 R520 R) 1,40 / 0,40 = 172 psia

, тогда

pmax = (172 фунтов на кв. дюйм) [(8520 R) / 1250 R] = 1170 фунтов на квадратный дюйм

c.

Уравнение (13.34) дает указанную мощность как

| W˙I | out = (0,585) (20,0 × 103 БТЕ / фунт) (260 дюймов3 / об) (4000 об / мин) (1170 фунт-сила / дюйм2) / 2 (16,0) [0,0685 БТЕ / (фунт · м · R)] (8520 R) (9,00-1) (12 дюймов / фут) (60 с / мин) = (132,00 ft (lbf / s) (1 л.с. 550 фут · фунт-сила / с) = 241 л.с.

d.

Уравнение (13.33) дает механический КПД двигателя как

ηm = (W˙B) out (W˙I) out = 85,0 л.с. 241 л.с. = 0,353 = 35,3%

e.

Наконец, фактический тепловой КПД двигателя может быть определен по формулам.(7,5) и (13,33) как

(ηT) Ottoactual = (WB) outQ˙fuel = (ηm) (W˙I) outQ˙fuel = (ηm) (ηT) Ottocold ASC = (0,353) (0,585 ) = 0,207 = 20,7%

Упражнения

43.

Если у двигателя с циклом Отто, описанного в примере 13.15, степень сжатия увеличится до 10,0: 1, какой будет его новый тепловой КПД холодного ASC? Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : ( η _T ) _{Отто холодный ASC} = 60.2%.

44.

Найдите p _max и T _max для двигателя с циклом Отто, описанного в примере 13.15, когда степень сжатия уменьшена с 9,00 до 8,00 до 1. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. . Ответ : p _max = 1040 psia и T _max = 8460 R.

45.

Определите указанную в примере 13.15 мощность в лошадиных силах, если рабочий объем двигателя увеличился с 260.в ³ до 300. в ³ . Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : (W˙I) _из = 280. л.с.

46.

Определите механический КПД двигателя цикла Отто в Примере 13.15, если фактическая тормозная мощность составляет 88,0 л.с. вместо 85,0 л.с. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : η _м = 36,3%.

Предыдущий пример показывает, что анализ холодного ASC Отто обычно предсказывает термический КПД, который намного превышает фактический тепловой КПД.Типичные двигатели с циклом Отто IC имеют фактический рабочий тепловой КПД в диапазоне 15-25%. Большая разница между тепловым КПД холодного АСК (который содержит по крайней мере один изоэнтропический процесс) и фактическим тепловым КПД обусловлена ​​влиянием второго закона термодинамики за счет большого количества тепловых и механических необратимостей, присущих этому типу поршневого поршня. -цилиндровый двигатель. Для повышения фактического теплового КПД необходимо уменьшить тепловые потери при сгорании и количество движущихся частей в двигателе.

Какой двигатель внутреннего сгорания самый маленький?

Модель авиадвигателя Cox Tee Dee .010 (рис. 13.50) имеет самый маленький двигатель внутреннего сгорания, когда-либо выпускавшийся в производство. Этот удивительный маленький двигатель весит чуть меньше унции и работает со скоростью 30 000 об / мин. Топливо представляет собой 10–20% касторового масла плюс 20–30% нитрометана, смешанного с метанолом. С отверстием 0,237 дюйма (6,02 мм) и ходом 0,226 дюйма (5,74 мм) он имеет выходную мощность около 5 Вт.

Рисунок 13.50. Двигатель Cox Tee.

Повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания

Дайте двигателю поработать на обедненной смеси, то есть используйте избыток воздуха. Хорошо известно, что работа на обедненной смеси повышает эффективность. Раньше в крейсерских условиях двигатели всегда работали на обедненной смеси с избытком воздуха около 15% — это было экономично. Так что же это изменить? Проблема заключается в трехкомпонентном катализаторе (CO, UHC, NOx), который используется в выхлопных газах двигателя. Это работает, только если соотношение воздух / топливо в двигателе (по массе) стехиометрическое (химически правильное). Для бензина это соотношение 14.6: 1. Компьютер двигателя, действуя совместно с датчиком воздушного потока двигателя, электронными топливными форсунками и датчиком кислорода в выхлопных газах, поддерживает стехиометрическое соотношение на протяжении большей части вашего вождения. Только при таком соотношении катализатор может одновременно окислять CO и UHC (до CO ₂ и H ₂ O) и химически восстанавливать NOx (до N ₂ ). (UHC = несгоревшие углеводороды.) Человечеству нужен катализатор обедненного NOx. Тогда мы могли бы повысить эффективность и оставаться чистыми!

Также необходимы способы улучшения воспламеняемости обедненной смеси в бензиновых двигателях.То есть способность сжигать реальную бедную смесь ограничена топливом. Если смесь бензина с воздухом слишком бедная, пламя не будет иметь достаточной скорости, чтобы пройти через цилиндр за время, разрешенное частотой вращения двигателя, которую хочет водитель, или пламя даже не запустит пропуски зажигания в цилиндре, и тогда катализатор будет окислить огромное количество UHC и, следовательно, может перегреться (что может означать, что вам придется покупать новый катализатор).

Фон:

Первый курс термодинамики может научить эффективности цикла Отто (который является идеальным циклом, используемым для моделирования бензинового двигателя с искровым зажиганием).Такой курс выведет следующее уравнение для эффективности цикла Отто:

ч

= 1 1 / r _v ^г-1

Степень сжатия двигателя r _v . Собственно, это соотношение объемов. Это отношение объема в цилиндре, когда поршень находится внизу цилиндра, к объему в цилиндре, когда поршень находится в его верхнем положении: r _v = V _внизу / V _вверху .

Большинство автомобильных двигателей имеют степень сжатия от 9 до 10.5 диапазон. Отметим: чем выше степень сжатия, тем выше КПД! Параметр g представляет собой отношение удельной теплоемкости, т. Е. Удельной теплоемкости при постоянном давлении и удельной теплоемкости при постоянном объеме. На практике чем выше g, тем выше КПД. Такой газ, как гелий или аргон, состоящий только из атомов, имеет максимально возможное значение g — 1,67. С другой стороны, комнатный воздух, состоящий в основном из молекул O ₂ и N ₂ , имеет г 1,4. Топливный пар имеет на g меньше, чем воздух.Смесь воздуха и паров бензина, вводимая в двигатель, имеет g около 1,35. Поскольку эта смесь сжимается и нагревается во время такта сжатия, ее g падает примерно до 1,33. При сгорании (когда поршень находится около своего верхнего положения) топливо окисляется до CO ₂ (и некоторого количества CO) и H ₂ O, и g падает дальше. Он падает в диапазоне 1,20–1,25. Общий эффективный g для всего цикла для использования в приведенном выше уравнении эффективности составляет примерно 1,27 .

Практическое правило: чем сложнее молекулы, тем меньше g.Нижний предел равен 1. Атомы аргона и гелия только перемещаются, то есть они движутся по прямой траектории, пока не встретят другой атом. Молекулы комнатного воздуха перемещаются и вращаются (около двух своих осей). Горячий воздух начинает вибрировать (как два ядра, соединенных пружиной). Молекулы паров топлива имеют много возможностей вибрировать даже при комнатной температуре. Продукты сгорания вибрируют. Тем не менее, только трансляция молекул ТОЛКАЕТ на поршень. Другие режимы молекулярного движения ничего не делают для толкания поршня.Таким образом, когда g падает (что указывает на усиление вибрации молекул), h падает. Бедный двигатель (то есть двигатель с избыточным воздухом) имеет более холодный процесс сгорания и больше воздуха по сравнению с топливом, чем типичный двигатель с химически правильной смесью. Таким образом, его g больше, а h больше.

Подставьте g = 1,27 в приведенное выше уравнение эффективности, предположите, что r _v = 10, и вы получите h = 0,46. Умножьте это примерно на 0,75, чтобы учесть эффекты реального цикла (например, время, необходимое для горения, потери тепла в охлаждающую жидкость и выпускные клапаны, которые открываются до того, как поршень полностью достигнет нижнего положения), и вы получите h = 0.35. Это эффективность (указанная выше) использования химической энергии топлива для толкания поршней. Умножьте это на механический КПД двигателя, который учитывает механическое трение в двигателе и работу по перекачке воздуха (и топлива), которую необходимо выполнить, и вы получите конечный или общий КПД двигателя. Конечно, механический КПД зависит от условий вождения. Чем выше частота вращения двигателя, тем больше потери на трение. Чем больше закрыта дроссельная заслонка (т. Е. Чем дальше вы снимаете ногу с педали), тем выше насосные потери.Для типичного вождения в США общий КПД двигателя составляет около 20%. Обратите внимание, ваша педаль на самом деле не педаль газа, это педаль воздуха! Добавьте к этому механические потери на трение трансмиссии и реальной оси (или потери на трение трансмиссии) и утечку некоторых основных принадлежностей, и вы получите 15% -ный коэффициент расхода топлива на колеса для типичного автомобиля, эксплуатируемого в США.

Более высокая степень сжатия. Здесь мы ограничены самовоспламенением детонации бензина. То есть, если компрессия бензинового двигателя выше примерно 10.5, если октановое число топлива не является высоким, происходит детонационное сгорание. Это раздражает, и если оно будет продолжаться, может произойти повреждение двигателя. Таким образом, эффективность бензиновых двигателей ограничена из-за неспособности топлива плавно сгорать в двигателях с высокой степенью сжатия.

Однако это ограничение не распространяется на дизельный двигатель. Он работает с высокой степенью сжатия. Отчасти этим объясняется его высокая эффективность. Он также работает на обедненной смеси, и его перекачивающая работа невысока, что еще больше увеличивает его эффективность по сравнению с бензиновым двигателем.Человечеству нужны тихие, бездымные дизели без запаха!

Нам нужны новые циклы для практического использования. Примером может служить цикл Аткинсона. Он имеет меньшую степень сжатия, чем степень расширения. Это означает, что T _C уменьшается, поскольку сгоревший газ охлаждается по мере расширения, что делает цикл эффективным. Мы выбрасываем меньше тепла через выхлоп.

Запустите двигатель в оптимальных условиях, что означает низкое трение (умеренные обороты двигателя) и низкую насосную работу (воздушный дроссель более открыт).Попробуйте приблизиться к КПД «толкания поршней» в 35%. Это уже происходит в некоторых стационарных поршневых двигателях, например, в больших тихоходных поршневых двигателях, используемых на компрессорных станциях трубопроводов. Кроме того, это важная характеристика двигателей, используемых в гибридных бензиново-электрических транспортных средствах. Пусть бензиновый двигатель в гибридной бензиново-электрической силовой установке работает только с хорошим открытием дроссельной заслонки и скромными оборотами. Пример одного типа коммерчески доступного гибридного двигателя («параллельного» типа) можно найти по адресу:

Глава 3d — Первый закон — Закрытые системы

Глава 3d — Первый закон — Закрытые системы — Циклические двигатели Отто (обновлено 4 / 22/12)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

г) Цикл Отто стандарта воздуха (искровое зажигание) Двигатель

The Air Стандартный цикл Отто — идеальный цикл для Искрового зажигания (SI) двигатели внутреннего сгорания, впервые предложенные Николаус Отто более 130 лет назад, и который в настоящее время используется чаще всего автомобили.Следующая ссылка на Kruse Технологическое партнерство представляет Описание четырехтактного двигателя Операция цикла Отто , включая короткую история Николауса Отто. И снова у нас отличная анимация производство Matt Keveney представляет как четырехтактный и двухтактный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием операция

Анализ цикла Отто очень похож на цикл дизельного двигателя, который мы проанализировали в предыдущей версии . Раздел .Мы воспользуемся идеалом «стандартное» допущение в нашем анализе. Таким образом, рабочий жидкость — это фиксированная масса воздуха, совершающего полный цикл, который трактуется во всем как идеальный газ. Все процессы идеальны, сгорание заменяется добавлением тепла к воздуху, а выхлоп — заменен процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух в начальное состояние.

Самое существенное отличие идеального Цикл Отто и идеальный дизельный цикл — это метод зажигания топливно-воздушная смесь.Напомним, что в идеальном дизельном цикле чрезвычайно высокая степень сжатия (около 18: 1) позволяет воздуху достигать температура воспламенения топлива. Затем впрыскивается топливо так, чтобы процесс воспламенения происходит при постоянном давлении. В идеале Отто цикл: топливно-воздушная смесь вводится во время такта впуска и сжат до гораздо более низкой степени сжатия (около 8: 1) и является затем воспламеняется от искры. Возгорание приводит к внезапному скачку давление, в то время как объем остается практически постоянным.В продолжение цикла, включая расширение и выхлоп процессы практически идентичны идеальным дизельным двигателям. цикл. Мы считаем удобным разработать аналитический подход идеальный цикл Отто через следующую решенную задачу:

Решенная задача 3.7 — An идеальный двигатель с воздушным стандартным циклом Отто имеет степень сжатия 8. При начало процесса сжатия рабочая жидкость на 100 кПа, 27 ° C (300 K) и 800 кДж / кг тепла во время процесс добавления тепла с постоянным объемом.Аккуратно нарисуйте давление-объем [ P-v ] диаграмму для этого цикла, и используя значения удельной теплоемкости воздуха при типичная средняя температура цикла 900K определяет:

• а) температура и давление воздуха в конце каждого процесса

• б) сеть производительность / цикл [кДж / кг], и

• c) тепловой КПД [η _th ] этого цикла двигателя.

Подход к решению:

Первым шагом является построение диаграммы P-v полный цикл, включая всю необходимую информацию.Мы замечаем что ни объем, ни масса не указаны, поэтому диаграмма и решение будет в конкретных количествах.

Мы предполагаем, что топливно-воздушная смесь представлена чистый воздух. Соответствующие уравнения состояния, внутренней энергии и адиабатический процесс для воздуха:

Напомним из предыдущего раздела, что номинальная Значения удельной теплоемкости, используемые для воздуха при 300K, составляют C _v = 0,717 кДж / кг · K ,, и k = 1,4. Однако все они функции температуры, а также с чрезвычайно высокой температурой диапазон, испытанный в двигателях внутреннего сгорания, можно получить существенные ошибки.В этой задаче мы используем типичный средний цикл температура 900К взята из таблицы Удельная Теплоемкости воздуха .

Теперь мы проходим все четыре процесса, чтобы определить температуру и давление в конце каждого процесса, как а также о проделанной работе и тепле, передаваемом во время каждого процесса.

Обратите внимание, что давление P ₄ (а также P ₂ выше) также можно оценить из уравнения адиабатического процесса.Мы делаем это ниже в качестве проверки действительности, но мы находим это больше По возможности удобно использовать уравнение состояния идеального газа. Любой метод удовлетворителен.

Мы продолжаем последний процесс определения отклонено тепло:

Обратите внимание, что мы применили уравнение энергии к все четыре процесса, позволяющие нам два альтернативных способа оценки «чистая производительность за цикл» и термический КПД, следующим образом:

Обратите внимание, что при использовании постоянных значений удельной теплоемкости более цикла мы можем определить тепловой КПД непосредственно из коэффициент удельных теплоемкостей k по формуле:

где r — степень сжатия

Quick Quiz: Использование тепла и уравнения энергии работы, полученные выше, выводят это соотношение

Задача 3.8 — Это является расширением Решенной задачи 3.7, в котором мы хотим использовать во всех четырех процессах номинальная стандартная удельная теплоемкость значения емкости для воздуха при 300К. Используя значения C _v = 0,717 кДж / кг · К и k = 1,4, определите:

• а) температура и давление воздуха в конце каждого процесса [P ₂ = 1838 кПа, Т ₂ = 689К, Т ₃ = 1805K, P ₃ = 4815 кПа, P ₄ = 262 кПа, Т ₄ = 786 КБ]

• б) сеть выход / цикл [451.5 кДж / кг], и

• c) тепловой КПД этого цикла двигателя. [η _th = 56%]

______________________________________________________________________________________

Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Соединенные Штаты Лицензия

Газовые двигатели | INNIO Jenbacher | 0,3-10 МВт

Газовые двигатели Jenbacher

INNIO доступны в версии 0.Диапазон электрической мощности 3-10,0 МВт для отдельной генераторной установки. Газовые двигатели Jenbacher известны своей надежной работой в сложных условиях и с трудными топливными газами. Газовые двигатели Jenbacher производятся в городе Йенбах, Австрия, в Тироле. Газовый двигатель Jenbacher разработан для работы исключительно на разных типах газа и для разных типов применений. Jenbacher является лидером в области инноваций в области газовых двигателей за последние 50 лет, разработав следующие разработки:

• Философия управления LEANOX
• Первый в мире 20-цилиндровый газовый двигатель
• Первый в мире 24-цилиндровый газовый двигатель
• Первый в мире газовый двигатель с двойным турбонаддувом
• Высокоэффективная концепция 4-й серии
• Программное обеспечение для удаленного мониторинга и диагностики MyPlant®

Такой акцент на газообразном топливе обеспечивает высочайший уровень эффективности и надежности генераторов на рынке.Двигатель был разработан в вариантах, которые подходят для широкого спектра различных применений, включая природный газ, биогаз, газы из угольных пластов и попутный нефтяной газ. За более чем пятидесятилетний опыт работы в сфере газовых двигателей по всему миру были установлены тысячи двигателей Jenbacher.

Диапазон электрической мощности

Генераторы с газовым двигателем охватывают диапазон электрической мощности от 249 до 10 000 кВт:

Готовность к работе с водородом

В качестве ключевого фактора и неотъемлемой части перехода на нулевое энергопотребление INNIO Jenbacher представила линейку двигателей «Ready for h3».Газовые двигатели Jenbacher Type-4 теперь доступны как двигатели «Ready for h3», способные работать на 100% водороде

С 2022 года все другие газовые двигатели INNIO Jenbacher будут предлагаться с опцией «Ready for h3», способной работать с содержанием водорода до 25% в трубопроводном газе и с возможностью быстрого перевода с природного газа на 100%. водородная операция.

Основы газового двигателя

На изображении ниже показаны основы стационарного газового двигателя и генератора, используемых для производства энергии.Он состоит из четырех основных компонентов — двигателя, работающего на разных газах. Как только газ сгорает в цилиндрах двигателя, сила поворачивает коленчатый вал двигателя. Коленчатый вал вращает генератор переменного тока, что приводит к выработке электроэнергии. Тепло от процесса сгорания выделяется из цилиндров. Его необходимо либо рекуперировать и использовать в комбинированной конфигурации теплоэнергии, либо рассеивать через радиаторы сброса, расположенные рядом с двигателем. Наконец, что немаловажно, существуют передовые системы управления, обеспечивающие надежную работу генератора.

Производство энергии

Газовые двигатели Jenbacher могут быть сконфигурированы для производства:

Газовые двигатели обычно применяются в качестве стационарных установок непрерывной выработки электроэнергии, но могут также работать в качестве пиковых установок и в теплицах для удовлетворения колебаний местного спроса или предложения на электроэнергию. Они могут производить электроэнергию параллельно с местной электросетью, в автономном режиме или для выработки электроэнергии в отдаленных районах.

Энергетический баланс газового двигателя

Эффективность и надежность

КПД до 49.9% двигателей Jenbacher обеспечивают исключительную экономию топлива и одновременно высочайшие экологические характеристики. Двигатели также доказали свою высокую надежность и долговечность во всех областях применения, особенно при использовании для природного и биологического газа. Генераторы Jenbacher известны своей способностью постоянно обеспечивать номинальную мощность даже при переменных газовых условиях.

Запатентованная система управления сжиганием обедненной смеси LEANOX®, установленная на всех двигателях Jenbacher, гарантирует правильное соотношение воздух / топливо во всех рабочих условиях, чтобы минимизировать выбросы выхлопных газов при сохранении стабильной работы.В сочетании с системой LEANOX® смеситель газа Jenbacher уравновешивает колебания теплотворной способности, которые возникают в основном при применении биологических газов. Двигатели Jenbacher известны не только тем, что могут работать на газах с чрезвычайно низкой теплотворной способностью, низким метановым числом и, следовательно, степенью детонации, но и на газах с очень высокой теплотворной способностью.

Возможные источники газа варьируются от газа с низкой теплотворной способностью, производимого в сталелитейном производстве, химической промышленности, древесного газа и пиролизного газа, полученного в результате разложения веществ под действием тепла (газификация), свалочного газа, газа сточных вод, природного газа, пропана и бутана, которые имеют очень высокую высокая теплотворная способность.Одно из наиболее важных свойств при использовании газа в двигателе — это стойкость к детонации, рассчитываемая в соответствии с «метановым числом». Чистый метан с высокой детонационной стойкостью имеет метановое число 100. В отличие от него, бутан имеет число 10, а водород 0, который находится внизу шкалы и, следовательно, имеет низкую стойкость к детонации. Высокая эффективность двигателей Jenbacher становится особенно полезной при использовании в ТЭЦ (комбинированное производство тепла и электроэнергии) или в системах с тремя поколениями, таких как схемы централизованного теплоснабжения, больницы, университеты или промышленные предприятия.При возрастающем давлении со стороны правительства на компании и организации с целью уменьшения их углеродного следа эффективность и отдача энергии от ТЭЦ и установок тригенерации оказались наиболее предпочтительными энергоресурсами.

Здесь вы найдете самую свежую информацию и информационные бюллетени о продукции компании INNIO Jenbacher.

Honda Civic Si — Трансмиссия

Впервые в истории Civic Si на Civic Si Coupe и Si Sedan установлен усовершенствованный двигатель с турбонаддувом.Усовершенствованная версия 1,5-литрового 16-клапанного силового агрегата с прямым впрыском DOHC с турбонаддувом, который используется в двигателях EX-T, EX-L и Touring Civics, новый двигатель Si повышает производительность по нескольким направлениям. Он рассчитан на 205 л.с. при 5700 об / мин и предлагает впечатляющие 192 фунт-фут. крутящего момента между 2100 и 5000 об / мин. Это увеличение на 31 л.с. и 25 фунт-фут. крутящего момента, по сравнению с другими 1,5-литровыми моделями Civic с турбонаддувом.

Новый Si также знаменует собой смелый сдвиг в стратегии по сравнению с предыдущим поколением Civic Si 2015 года.Благодаря уменьшению рабочего объема на 36 процентов по сравнению с атмосферным 2,4-литровым двигателем, который приводил в действие предыдущий Si, новый 1,5-литровый двигатель легче, компактнее и эффективнее. С помощью сложной системы турбонаддува с электронным управлением и промежуточным охлаждением новый Si предлагает те же пиковые 205 лошадиных сил, что и его предшественник, но на более низких, гораздо более быстро доступных оборотах. Что еще более важно, новый двигатель с турбонаддувом предлагает решающее преимущество в максимальном крутящем моменте по сравнению с гораздо более широким диапазоном оборотов.В результате получилась очень отзывчивая трансмиссия, которая продвигает миссию Si по увлекательности вождения.

Конечно, кое-что в новом Si не изменилось. Он по-прежнему предлагается исключительно с 6-ступенчатой ​​механической коробкой передач для максимального контроля водителя и тактильной связи, хотя совершенно новая коробка передач предлагает плавное переключение передач и измененные передаточные числа, чтобы соответствовать мощности нового двигателя с турбонаддувом. А чтобы помочь довести мощность до земли, как и раньше, в стандартную комплектацию входит винтовой передний дифференциал повышенного трения.

Двигатель Civic Si соответствует требованиям по выбросам EPA Tier3 / Bin125 и CARB LEV 3 / ULEV125. Новый, более эффективный двигатель и трансмиссия, наряду с улучшенной аэродинамикой и значительным снижением сопротивления движению, приводят к значительному увеличению производительности и топливной экономичности по сравнению с 2,4-литровым Civic Si предыдущего поколения (2015 г.). Рейтинги EPA по экономии топлива ¹ выше по всем направлениям:

• +6 миль на галлон Городской (+ 27%)
• +7 миль на галлон по шоссе (+ 23%)
• +7 миль на галлон в смешанном цикле (+ 28%)

Основные технические характеристики и функции трансмиссии

С турбонаддувом 1.5-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель с прямым впрыском DOHC *

• Двойная переменная синхронизация (VTC)
• Низкоинерционный турбонагнетатель Mono Scroll с электронным перепускным клапаном *
• Прямой впрыск (DI) с компьютерным управлением с топливными форсунками с несколькими отверстиями *
• Степень сжатия 10,3: 1
• Облегченный стальной коленчатый вал высокой жесткости
• Дроссельная заслонка Drive-by-Wire
Система
• Maintenance Minder ™ оптимизирует интервалы обслуживания
• Интервал настройки 100000 +/- миль
• 205 л.с. при 5700 об / мин (чистая SAE)
• 192 фунт-фут.крутящий момент при 2100-5000 об / мин (сеть SAE)
• Неэтилированное рекомендованное топливо высшего качества

Рейтинг выбросов / экономии топлива

• EPA Tier3 / Bin125 и CARB LEV 3 / ULEV125 Соответствие выбросам
• Рейтинги по экономии топлива Агентства по охране окружающей среды США (город / шоссе / в сочетании)

Трансмиссия / Трансмиссия

• 6-ступенчатая МКПП
• Цилиндрический дифференциал повышенного трения
• * Первый для Civic Si

Архитектура и характеристики двигателя
С турбонаддувом 1.5-литровый рядный 4-цилиндровый
Новый 1,5-литровый двигатель DOHC Civic Si является первым двигателем с турбонаддувом, который когда-либо предлагался в модели Si. Тесно связанный с 1,5-литровым двигателем с турбонаддувом, доступным в Civic EX-T Coupe и Sedan 2017 года, силовая установка Si существенно модернизирована, чтобы обеспечить увеличение мощности на 31 л.с. и 25 фунт-фут. крутящего момента. С прямым впрыском, малоинерционной высокопроизводительной турбонаддувом с турбонаддувом, электрическим перепускным клапаном и двойным регулируемым клапаном времени (VTC) силовая установка Civic Si с турбонаддувом развивает мощность и крутящий момент гораздо более мощного двигателя.

1,5-литровый двигатель с турбонаддувом и интеркулер

По сравнению со значительно более мощным 2,4-литровым двигателем без наддува, который был стандартным для Civic Si предыдущего поколения (модельный год 2015), двигатель Si 2017 года развивает такую ​​же пиковую мощность (205 л.с.), но при гораздо меньшей и более доступной об / мин (5700 об / мин против 7000 об / мин). Новый Si также развивает 18 фунт-фут. более высокий пиковый крутящий момент (192) и обеспечивает его в гораздо большем диапазоне оборотов двигателя. В новом Si максимальный крутящий момент достигается всего при 2100 об / мин, что составляет менее половины частоты вращения двигателя (4400 об / мин) по сравнению с предыдущим поколением 2.4-х литровый двигатель.

Специально разработанная для непосредственного впрыска и турбонаддува, силовая установка Si обеспечивает очень высокий выходной крутящий момент от 2100 до 5000 об / мин, чтобы максимизировать отзывчивость и ускорение без необходимости в высоких оборотах двигателя. Высоко доступная подача мощности Si — ключевая особенность его мгновенной подачи мощности и удовольствия от вождения.

1,5-литровый двигатель Si с турбонаддувом разработан для работы на неэтилированном топливе высшего качества и имеет мощность 205 лошадиных сил при 5700 об / мин и вес 192 фунта.крутящий момент в диапазоне от 2100 до 5000 об / мин (чистая SAE). Civic Si оценивается EPA в 28/38/32 миль на галлон ¹ .

Блок цилиндров и коленчатый вал

Новая 1,5-литровая рядная четверка Civic Si имеет легкий литой под давлением алюминиевый блок с отдельными усиленными крышками коренных подшипников для минимизации веса. Гильзы цилиндров из чугуна обеспечивают длительный срок службы. Каждая шейка коленчатого вала из легкой кованой стали подвергнута микрополировке для уменьшения внутреннего трения.

Поршни и шатуны
Поршни 1,5-литрового двигателя помогают поддерживать стабильное сгорание и способствуют повышению эффективности за счет «полых» коронок. Легкие поршни имеют тщательно оптимизированную конструкцию юбки для сведения к минимуму возвратно-поступательного движения, что минимизирует вибрацию и повышает эффективность работы. Поршни охлаждаются сдвоенными масляными форсунками, направленными на нижнюю часть днища каждого поршня. Охлаждающий канал, расположенный по окружности каждого поршня, помогает обеспечить превосходную термостойкость.Поршневые кольца с ионным покрытием помогают снизить трение и повысить эффективность работы. Легкие, высокопрочные стальные шатуны выковываются в виде одной детали путем термической ковки, а затем «разделяются трещины», чтобы создать более легкий и прочный стержень с оптимально подогнанной крышкой подшипника.

Головка блока цилиндров и клапанный механизм
Четырехцилиндровый двигатель Civic Si с турбонаддувом с прямым впрыском топлива имеет облегченную головку блока цилиндров DOHC, изготовленную из литого под давлением алюминиевого сплава. Выпускной канал, отлитый непосредственно в головку блока цилиндров, исключает необходимость в традиционном отдельном выпускном коллекторе.По сравнению с другими 1,5-литровыми двигателями Civic с турбонаддувом, которые имеют степень сжатия 10,6: 1, Civic Si имеет пониженное соотношение 10,3: 1, что позволяет ему надежно работать при более высоком максимальном давлении наддува 20,3 фунтов на квадратный дюйм (16,5 фунтов на квадратный дюйм на Civic EX. -Т).

Бесшумная цепь с низким коэффициентом трения приводит в движение два верхних кулачка и четыре клапана на цилиндр. Кулачковый привод не требует обслуживания в течение всего срока службы двигателя. Для дальнейшего снижения веса используются полые тонкостенные распределительные валы.

Для повышения топливной экономичности, выбросов и мощности в турбодвигателе используются выхлопные клапаны, заполненные натрием.Полая камера внутри клапана содержит натрий, который охлаждается охлаждающей рубашкой выхлопного отверстия. Когда камера приближается к головке клапана, натрий помогает охладить весь клапан. Поскольку клапан имеет внутреннее охлаждение, ему не нужна обогащенная топливная смесь, которая обычно использовалась в турбодвигателях для охлаждения выпускного клапана. Полученная более бедная смесь снижает выбросы, увеличивает топливную экономичность и помогает увеличить мощность.

В головке блока цилиндров установлены свечи зажигания M12 меньшего размера, по сравнению с более распространенными M14, для экономии места и веса.Головка также включает многоотверстные топливные форсунки прямого впрыска с малым диаметром отверстия. Прямой впрыск под более высоким давлением оптимизирует распыление топлива, обеспечивая более эффективное сгорание. Чтобы обеспечить впускной заряд с высоким крутящим моментом, который еще больше увеличивает эффективность сгорания, и впускной канал, и головка поршня имеют особую конструкцию.

Двигатель Civic Si с турбонаддувом оснащен системой регулировки фаз газораспределения (VTC), которая может независимо изменять синхронизацию впускных и выпускных распредвалов.Благодаря изменяемой фазе газораспределения двигателя с турбонаддувом ее можно оптимизировать в соответствии с условиями движения. При малых нагрузках перекрытие клапанов может быть увеличено для снижения насосных потерь и повышения топливной экономичности. Когда частота вращения двигателя низкая, а нагрузка двигателя велика, например, при начальном ускорении, степень перекрытия увеличивается, чтобы усилить эффект продувки, что улучшает крутящий момент и отзывчивость. Когда частота вращения двигателя высока и нагрузка на двигатель также высока, например, во время разгона с полностью открытой дроссельной заслонкой, степень перекрытия клапанов уменьшается, чтобы увеличить мощность двигателя за счет улучшения как впуска, так и продувки.

Система прямого впрыска
Система прямого впрыска позволяет увеличить крутящий момент во всем рабочем диапазоне двигателя наряду с более высокой топливной экономичностью. Система оснащена компактным насосом с прямым впрыском под высоким давлением, который обеспечивает высокий расход топлива и подавление пульсаций, а регулируемое регулирование давления оптимизирует работу инжектора. Форсунка с несколькими отверстиями подает топливо непосредственно в каждый цилиндр (а не во впускной канал, как в традиционных конструкциях с впрыском топлива), что обеспечивает более эффективное сгорание.

Форсунки с несколькими отверстиями могут создавать идеальную стехиометрическую топливно-воздушную смесь в цилиндрах для хорошего контроля выбросов. Теоретически в стехиометрической смеси достаточно воздуха, чтобы полностью сжечь имеющееся топливо. В зависимости от условий эксплуатации система прямого впрыска меняет свою функцию для достижения наилучших характеристик. При запуске холодного двигателя топливо впрыскивается в цилиндры на такте сжатия. Это создает эффект слабого расслоения заряда, который улучшает запуск двигателя и снижает выбросы выхлопных газов до достижения нормальной рабочей температуры.

Когда двигатель полностью прогрет, топливо впрыскивается во время такта впуска для максимальной мощности и топливной экономичности. Это помогает создать более однородную топливно-воздушную смесь в цилиндре, чему способствует конструкция впускного канала с высоким вихрем. Это улучшает объемный КПД, а охлаждающий эффект поступающего топлива улучшает антидетонационные характеристики.

Низкоинерционная моноспиральная турбонагнетатель с большим расходом и электронным перепускным клапаном

Турбокомпрессор Civic Si с выделенными путями «горячего» и «холодного» потока воздуха

В двигателе Civic Si с турбонаддувом используется уникальный высокопроизводительный турбонагнетатель, обеспечивающий максимальную скорость отклика.Конструкция корпуса Mono scroll помогает увеличить турбонаддув даже при относительно небольших открытиях дроссельной заслонки и низких оборотах. Перепускная заслонка с электрическим приводом позволяет точно контролировать давление наддува. Благодаря более низкой степени сжатия максимальное давление наддува Civic Si было увеличено до 20,3 фунтов на квадратный дюйм (с 16,5 фунтов на квадратный дюйм в Civic EX-T), что существенно увеличило максимальную мощность и крутящий момент.

Большой промежуточный охладитель с низким ограничением подачи воздуха расположен низко в передней части автомобиля, где он получает беспрепятственный поток воздуха, когда автомобиль находится в движении.Всасываемый воздух проходит от воздушного фильтра к турбокомпрессору, затем к промежуточному охладителю, а затем к впускным отверстиям двигателя. Интеркулер помогает снизить температуру воздуха, поступающего в двигатель, делая его более плотным и повышающим производительность. Для уменьшения веса турбо-система снабжена жесткими и легкими впускными трубами из полимерного композитного материала, по которым всасываемый воздух поступает в промежуточный охладитель и выходит из него.

Технология снижения трения
В двигателе Civic Si используются технологии снижения трения, разработанные для повышения эффективности двигателя.Наружные юбки легких алюминиевых поршней имеют покрытие с низким коэффициентом трения, нанесенное уникальным узором. В результате снижается общее трение при движении поршней в отверстиях цилиндров. Плато-хонингование дополнительно снижает уровень трения между поршнями и цилиндрами, создавая сверхгладкую поверхность. Плато-хонингование — это двухэтапный процесс обработки, в котором используются два процесса шлифования вместо более обычного процесса одиночного хонингования. Это также улучшает характеристики долговременного износа двигателя.Масло с низкой вязкостью (0W-20) также снижает трение. Другими факторами, способствующими повышению общей эффективности работы, являются специальный двухступенчатый предохранительный клапан масляного насоса, масляные уплотнения с низким коэффициентом трения, специальная конструкция поршневых колец с низким сопротивлением, кулачковая цепь с низким коэффициентом трения и легкий коленчатый вал.

Система дроссельной заслонки Drive-by-Wire
Система дроссельной заслонки Drive-by-Wire Civic Si заменяет обычный трос дроссельной заслонки на интеллектуальную электронику, которая «соединяет» педаль акселератора с дроссельной заслонкой внутри корпуса дроссельной заслонки.Результат — меньше беспорядка под капотом и меньший вес, а также более быстрое и точное срабатывание дроссельной заслонки. Кроме того, специально запрограммированный коэффициент усиления между педалью дроссельной заслонки и двигателем обеспечивает улучшенную управляемость и оптимизированный отклик двигателя в соответствии с конкретными условиями движения.

Система дроссельной заслонки

Honda Drive-by-Wire оценивает текущие условия движения, отслеживая положение педали газа, положение дроссельной заслонки, частоту вращения двигателя (об / мин) и скорость движения. Эта информация используется для определения чувствительности управления дроссельной заслонкой, которая придает педали газа Civic Si предсказуемое и отзывчивое ощущение, соответствующее ожиданиям водителя.

Когда переключатель режимов движения Civic Si расположен на центральной консоли, водитель может выбирать между НОРМАЛЬНЫМ и СПОРТИВНЫМ режимами. В режиме SPORT система дроссельной заслонки Si Drive-by-Wire имеет более агрессивный профиль, ориентированный на динамичное вождение.

Контроль выбросов
Двигатель Civic Si соответствует жестким стандартам выбросов EPA Tier3 / Bin125 и CARB LEV 3 / ULEV125 и сертифицирован для этого уровня выбросов на пробеге 150 000 миль.

100 000 +/- миль Интервалы настройки
Силовая установка Civic Si не требует планового технического обслуживания на протяжении 100 000 +/- миль или более, кроме периодических проверок и нормальной замены жидкости и фильтров. Первая настройка включает осмотр водяного насоса, регулировку клапана и установку новых свечей зажигания.

Система Maintenance Minder ™
Чтобы исключить ненужные остановки для обслуживания и обеспечить надлежащее обслуживание автомобиля, Civic Si имеет систему Maintenance Minder ™, которая постоянно контролирует рабочее состояние автомобиля.Когда требуется техническое обслуживание, водитель получает уведомление с помощью сообщения на информационном интерфейсе водителя (DII). (См. Дополнительную информацию в разделе «Интерьер».)

6-ступенчатая механическая коробка передач
В соответствии с традициями водителей-энтузиастов Si, доступна только одна трансмиссия — 6-ступенчатая механическая коробка передач с быстрым переключением (6MT). Устройство обеспечивает плавное и точное переключение передач и высокую эффективность. По сравнению с тесно связанной 6-ступенчатой ​​механической коробкой передач, предлагаемой в Civic EX-T, трансмиссия Si имеет более жесткие кронштейны для крепления, что соответствует более высокой мощности и крутящему моменту двигателя.Усовершенствования рычага переключения передач и механизма селектора обеспечивают точное и плавное переключение рычага переключения передач при уменьшении хода на 10 процентов.

6-ступенчатая механическая трансмиссия Civic 10-го поколения была тщательно спроектирована для обеспечения современных характеристик и переключения передач с уменьшенным внутренним трением, более жесткими внутренними допусками и улучшенными синхронизаторами. Трансмиссия также имеет более жесткий алюминиевый внешний корпус, шарикоподшипники большей грузоподъемности, более жесткие валы шестерен и больший крутящий момент по сравнению с предыдущей трансмиссией Civic Si.Винтовой механизм заднего хода с постоянным зацеплением значительно снижает уровень шума при выборе заднего хода. Функция блокировки заднего хода предотвращает случайное переключение коробки передач на задний ход во время движения автомобиля вперед.

Сравнение передаточного числа механической коробки передач

Передаточное число (X: 1)	2015 Civic Si 2.4L	2017 Civic EX-T 1.5 л с турбонаддувом	2017 Civic Si 1,5 л с турбонаддувом
1-й	3,267	3.643	3.643
2-я	2,040	2,080	2.080
3-я	1.429	1,361	1,361
4-я	1,073	1.024	1.024
5-я	0.830	0,830	0,830
6-я	0,647	0,686	0,686
Реверс	3,583	3.673	3.673
Окончательное передаточное число	4,760	4,105	4,105

Сравнение характеристик трансмиссии

Элемент	2015 Civic Si 2.4L	2017 Civic EX-T 1.5 л с турбонаддувом	2017 Civic Si 1,5 л с турбонаддувом
Тип двигателя	Л-4	L-4 с турбонаддувом	L-4 с турбонаддувом
Рабочий объем (куб. См)	2354	1498	1498
л.с. при об / мин (сеть SAE)	205 @ 7000	174 @ 5500	205 @ 5700
Крутящий момент (фунт-фут при об / мин, чистая по SAE)	174 @ 4400	167 @ 1800-5500	192 @ 2100-5000
Диаметр цилиндра и ход поршня (мм)	87.0 х 99,0	73 х 89,5	73 х 89,5
Степень сжатия	11,0: 1	10,6: 1	10,3: 1
Максимальное давление наддува (фунт / кв. Дюйм)	–	16.5	20,3
Впрыск топлива	Порт	Прямой	Прямой
Программируемый впрыск топлива (PGM-FI)	•	–	–
Клапанный	16-клапанный DOHC i-VTEC®	16-клапанный DOHC с VTC	16-клапанный DOHC с VTC
Электропроводная система дроссельной заслонки	•	•	•
Малоинерционный турбокомпрессор MONO		•	•
Регулируемый подъем впускного клапана	•	–	–
Регулируемый кулачок впускного / выпускного клапанов	•	•	•
Трансмиссия	6МТ	вариатор / 6МТ	6МТ
Цилиндрический дифференциал повышенного трения	•	–	•
Привод передних колес	•	•	•
100 тыс. +/- миль без плановой настройки	•	•	•

Показатели экономии топлива и выбросов

Рейтинги	2015 Civic Si 2.4Л	2017 Civic EX-T 1,5 л с турбонаддувом	2017 Civic Si 1,5 л с турбонаддувом
Рейтинги экономии топлива EPA 1 (город / шоссе / комбинированный)	22/31/25 (6 месяцев)	31/42/35 (6МТ)	28/38/32 (6МТ)
Рекомендуемое топливо	Премиум неэтилированный	Обычный неэтилированный	Премиум неэтилированный
Рейтинг выбросов CARB	УЛЕВ-2	LEV3-ULEV125 / LEV3-SULEV30	ЛЕВ3-УЛЕВ125

(все данные см. В разделе «Технические характеристики и функции».)

¹ На основе рейтингов EPA по экономии топлива 2017 года. Используйте только для сравнения. Ваш пробег будет варьироваться в зависимости от того, как вы водите и обслуживаете свой автомобиль, условий вождения и других факторов.

Соотношение воздух-топливо, лямбда и характеристики двигателя — x-engineer.org

Тепловые двигатели используют топливо и кислород (из воздуха) для производства энергии путем сгорания. Чтобы гарантировать процесс сгорания, в камеру сгорания необходимо подавать определенное количество топлива и воздуха.Полное сгорание происходит, когда все топливо сгорает, в выхлопных газах не будет несгоревшего количества топлива. Соотношение воздух-топливо (AF или AFR) — это соотношение между массой воздуха м _a и массой топлива м _f , используемой двигателем при работе:

\ [\ bbox [# FFFF9D ] {AFR = \ frac {m_a} {m_f}} \ tag {1} \]

Обратное соотношение называется топливно-воздушным соотношением (FA или FAR) и рассчитывается как:

\ [FAR = \ frac {m_f} {m_a} = \ frac {1} {AFR} \ tag {1} \]

Идеальное (теоретическое) соотношение воздух-топливо для полного сгорания называется стехиометрическим соотношением воздух-топливо .Для бензинового (бензинового) двигателя стехиометрическое соотношение воздух-топливо составляет около 14,7: 1. Это означает, что для полного сжигания 1 кг топлива нам необходимо 14,7 кг воздуха. Возгорание возможно даже в том случае, если AFR отличается от стехиометрического. Для процесса сгорания в бензиновом двигателе минимальное значение AFR составляет около 6: 1, а максимальное может достигать 20: 1.

Когда соотношение воздух-топливо выше стехиометрического, топливно-воздушная смесь называется обедненной .Когда воздушно-топливное соотношение ниже стехиометрического, воздушно-топливная смесь называется богатая . Например, для бензинового двигателя AFR 16,5: 1 — обедненный, а 13,7: 1 — богатый.

В таблице ниже мы можем увидеть стехиометрическое соотношение воздух-топливо для нескольких видов ископаемого топлива.

Топливо	Химическая формула	AFR
Метанол	CH 3 OH	6.47: 1
Этанол	C 2 H 5 OH	9: 1
Бутанол	C 4 H 9 OH	11,2: 1
Дизель	C 12 H 23	14,5: 1
Бензин	C 8 H 18	14,7: 1
Пропан	C 3 H 8	15.67: 1
Метан	CH 4	17,19: 1
Водород	H 2	34,3: 1

Источник: wikipedia.org

Например, Чтобы полностью сжечь 1 кг этанола, нам нужно 9 кг воздуха, а чтобы сжечь 1 кг дизельного топлива, нам нужно 14,5 кг воздуха.

Двигатели с искровым зажиганием (SI) обычно работают на бензине (бензине). AFR двигателей SI варьируется в диапазоне от 12: 1 (богатая) до 20: 1 (бедная), в зависимости от условий эксплуатации двигателя (температура, скорость, нагрузка и т. Д.).). Современные двигатели внутреннего сгорания работают в максимально возможной степени со стехиометрическим AFR (в основном по причинам доочистки газа). В таблице ниже вы можете увидеть пример AFR двигателя SI, функцию частоты вращения и крутящего момента двигателя.

Изображение: Пример функции воздушно-топливного отношения (AFR) частоты вращения и крутящего момента двигателя

Компрессионное зажигание (CI) Двигатели обычно работают на дизельном топливе. Из-за характера процесса сгорания двигатели CI всегда работают на обедненных смесях с AFR от 18: 1 до 70: 1.Основное отличие от двигателей SI заключается в том, что двигатели CI работают на слоистых (неоднородных) воздушно-топливных смесях, а двигатели SI работают на гомогенных смесях (в случае двигателей с распределенным впрыском).

Приведенная выше таблица вводится в скрипт Scilab и создается контурный график.

 EngSpd_rpm_X = [500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500];
EngTq_Nm_Y = [10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140];
EngAFR_rat_Z = [14 14,7 16.4 17,5 19,8 19,8 18,8 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1;
                14 14,7 14,7 16,4 16,4 16,4 16,5 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8;
                14 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 15,7 15,7 15,3 14,9 14,9 14,9;
                14,2 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 13,9 13,3 13,3 13,3;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,5 12,9 12,9 12,9;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,3 13,3 12,6 12,1 11,8;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14.7 14,7 14,7 13,6 12,9 12,2 11,8 11,3;
                14,1 14,2 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 13,3 12,5 11,9 11,4 10,9;
                13,4 13,4 13,8 14,3 14,3 14,7 14,7 13,6 13,1 12,2 11,5 11,1 10,7;
                13,4 13,4 13,4 13,4 13,4 13,6 13,6 12,1 12,1 11,6 11,2 10,8 10,5;
                13,4 13,4 13,4 13,4 13,1 13,1 13,1 11,8 11,8 11,2 10,7 10,5 10,3;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11,6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11.6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11,6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2];
контур (EngSpd_rpm_X, EngTq_Nm_Y, EngAFR_rat_Z ', 30)
xgrid ()
xlabel ('Скорость двигателя [об / мин]')
ylabel ('Крутящий момент двигателя [Нм]')
название ('x-engineer.org')
 

Выполнение приведенных выше инструкций Scilab сгенерирует следующий контурный график:

Изображение: контурный график воздух-топливо с помощью Scilab

Как вычисляется стехиометрическое соотношение воздух-топливо

Чтобы понять, как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо , нам нужно посмотреть на процесс сгорания топлива.Сжигание — это в основном химическая реакция (называемая окислением ), в которой топливо смешивается с кислородом и производит углекислый газ (CO ₂ ), воду (H ₂ O) и энергию (тепло). Учтите, что для протекания реакции окисления необходима энергия активации (искра или высокая температура). Кроме того, результирующая реакция сильно экзотермична (с выделением тепла).

\ [\ text {Топливо} + \ text {Кислород} \ xrightarrow [высокая \ text {} температура \ text {(CI)}] {искра \ text {(SI)}} \ text {Углекислый газ} + \ text {Water} + \ text {Energy} \]

Пример 1.

Для лучшего понимания давайте посмотрим на реакцию окисления метана . Это довольно распространенная химическая реакция, поскольку метан является основным компонентом природного газа (примерно 94%).

Шаг 1 . Запишите химическую реакцию (окисление)

\ [CH_4 + O_2 \ rightarrow CO_2 + H_2O \]

Шаг 2 . Сбалансируйте уравнение

\ [CH_4 + {\ color {Red} 2} \ cdot O_2 \ rightarrow CO_2 + {\ color {Red} 2} \ cdot H_2O \]

Шаг 3 .Запишите стандартный атомный вес для каждого атома.

\ [\ begin {split}
\ text {Hydrogen} & = 1.008 \ text {amu} \\
\ text {Carbon} & = 12.011 \ text {amu} \\
\ text {Oxygen} & = 15.999 \ text {amu}
\ end {split} \]

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, равную 1 моль метана, состоящему из 1 атома углерода и 4 атомов водорода.

\ [m_f = 12.011 + 4 \ cdot 1.008 = 16.043 \ text {g} \]

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, состоящую из 2 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

\ [m_o = 2 \ cdot 15.999 \ cdot 2 = 63.996 \ text {g} \]

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, который содержит расчетную массу кислорода, принимая во внимание, что воздух содержит около 21% кислорода.

\ [m_a = \ frac {100} {21} \ cdot m_o = \ frac {100} {21} \ cdot 63.996 = 304.743 \ text {g} \]

Шаг 7 . Рассчитайте соотношение воздух-топливо с помощью уравнения (1)

\ [AFR = \ frac {m_a} {m_f} = \ frac {304.743} {16.043} = 18.995 \]

Расчетная AFR для метана не совсем такая, как указано в литература.Разница может быть связана с тем, что в нашем примере мы сделали несколько предположений (воздух содержит только 21% кислорода, продуктами сгорания являются только углекислый газ и вода).

Пример 2.

Тот же метод можно применить для сжигания бензина. Учитывая, что бензин состоит из изооктана (C ₈ H ₁₈ ), рассчитайте стехиометрическое соотношение воздух-топливо для бензина .

Шаг 1 . Запишите химическую реакцию (окисление)

\ [C_ {8} H_ {18} + O_2 \ rightarrow CO_2 + H_2O \]

Шаг 2 .Сбалансируйте уравнение

\ [C_ {8} H_ {18} + {\ color {Red} {12.5}} \ cdot O_2 \ rightarrow {\ color {Red} 8} \ cdot CO_2 + {\ color {Red} 9} \ cdot H_2O \]

Шаг 3 . Запишите стандартный атомный вес для каждого атома.

\ [\ begin {split}
\ text {Hydrogen} & = 1.008 \ text {amu} \\
\ text {Carbon} & = 12.011 \ text {amu} \\
\ text {Oxygen} & = 15.999 \ text {amu}
\ end {split} \]

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, равную 1 моль изооктана, состоящему из 8 атомов углерода и 18 атомов водорода.

\ [m_f = 8 \ cdot 12.011 + 18 \ cdot 1.008 = 114.232 \ text {g} \]

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, которая состоит из 12,5 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

\ [m_o = 12,5 \ cdot 15,999 \ cdot 2 = 399,975 \ text {g} \]

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, который содержит расчетную массу кислорода, принимая во внимание, что воздух содержит около 21% кислорода.

\ [m_a = \ frac {100} {21} \ cdot m_o = \ frac {100} {21} \ cdot 399.975 = 1904.643 \ text {g} \]

Шаг 7 . Рассчитайте соотношение воздух-топливо с помощью уравнения (1)

\ [AFR = \ frac {m_a} {m_f} = \ frac {1904.643} {114.232} = 16.673 \]

Опять же, рассчитанное стехиметрическое соотношение воздух-топливо для бензина равно немного отличается от приведенного в литературе. Таким образом, результат приемлем, поскольку мы сделали множество предположений (бензин содержит только изооктан, воздух содержит только кислород в пропорции 21%, единственными продуктами сгорания являются углекислый газ и вода, сгорание идеальное).

Коэффициент эквивалентности воздушно-топливного отношения — лямбда

Мы видели, что такое стехиометрическое (идеальное) соотношение воздух-топливо и как рассчитать его. На самом деле двигатели внутреннего сгорания работают не с идеальным AFR, а с близкими к нему значениями. Таким образом, у нас будет идеальный и реальный АСО на воздушном топливе. Соотношение между фактическим соотношением воздух-топливо (AFR _{, фактическое} ) и идеальным / стехиометрическим соотношением воздух-топливо (AFR _{, идеальное} ) называется эквивалентным соотношением воздух-топливо или лямбда (λ).

\ [\ bbox [# FFFF9D] {\ lambda = \ frac {AFR_ {actual}} {AFR_ {ideal}}} \ tag {3} \]

Например, идеальное соотношение воздух-топливо для бензина (бензин ) двигатель 14,7: 1. Если фактический / реальный AFR равен 13,5, лямбда-коэффициент эквивалентности будет:

\ [\ lambda = \ frac {13.5} {14.7} = 0,92 \]

В зависимости от значения лямбда двигателю предлагается работать с бережливым двигателем. , стехиометрическая или богатая топливовоздушная смесь.

Фактор эквивалентности	Тип топливовоздушной смеси	Описание
λ <1.00	Rich	Недостаточно воздуха для полного сжигания топлива; после сгорания в выхлопных газах остается несгоревшее топливо
λ = 1,00	Стехиометрический (идеальный)	Масса воздуха точна для полного сгорания топлива; после сгорания в выхлопе нет избытка кислорода и несгоревшего топлива
λ> 1,00	Бедная	Кислорода больше, чем требуется для полного сжигания топлива; после сгорания в выхлопных газах присутствует избыток кислорода

В зависимости от типа топлива (бензин или дизельное топливо) и типа впрыска (прямой или непрямой) двигатель внутреннего сгорания может работать с обедненным, стехиометрическим или богатым воздухом -топливные смеси.

Изображение: 3-цилиндровый бензиновый двигатель Ecoboost с прямым впрыском (лямбда-карта)
Кредит: Ford

Например, 3-цилиндровый двигатель Ford Ecoboost работает со стехиометрическим соотношением воздух-топливо для холостых и средних оборотов двигателя и полного диапазона нагрузок. и с богатой топливовоздушной смесью на высоких оборотах и ​​нагрузках. Причина, по которой он работает на богатой смеси при высоких оборотах двигателя и нагрузке, — охлаждения двигателя . Дополнительное топливо (которое останется несгоревшим) впрыскивается для поглощения тепла (за счет испарения), таким образом снижая температуру в камере сгорания.

Изображение: Дизельный двигатель (лямбда-карта)
Кредит: wtz.de

Двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) постоянно работает на бедной топливовоздушной смеси , значение коэффициента эквивалентности (λ) зависит от рабочая точка двигателя (частота вращения и крутящий момент). Причина этого — принцип работы дизельного двигателя: управление нагрузкой не через массу воздуха (которая всегда в избытке), а через массу топлива (время впрыска).

Помните, что коэффициент стехиометрической эквивалентности (λ = 1.00) означает соотношение воздух-топливо 14,7: 1 для бензиновых двигателей и 14,5: 1 для дизельных двигателей.

Влияние воздушно-топливного отношения на характеристики двигателя

Характеристики двигателя с точки зрения мощности и расхода топлива в значительной степени зависят от воздушно-топливного отношения. Для бензинового двигателя наименьший расход топлива достигается при обедненном AFR. Основная причина в том, что имеется достаточно кислорода, чтобы полностью сжечь все топливо, что переводится в механическую работу. С другой стороны, максимальная мощность получается на богатых топливовоздушных смесях.Как объяснялось ранее, подача большего количества топлива в цилиндр при высокой нагрузке и скорости двигателя охлаждает камеру сгорания (за счет испарения топлива и поглощения тепла), что позволяет двигателю создавать максимальный крутящий момент двигателя, а значит, максимальную мощность.

Изображение: мощность двигателя и функция расхода топлива воздушно-топливного отношения (лямбда)

На рисунке выше мы видим, что мы не можем получить максимальную мощность двигателя и самый низкий расход топлива при том же соотношении воздух-топливо. . Самый низкий расход топлива (лучшая экономия топлива) достигается при использовании обедненных топливовоздушных смесей с AFR 15.4: 1 и коэффициент эквивалентности (λ) 1,05. Максимальная мощность двигателя достигается при использовании богатых топливовоздушных смесей с AFR 12,6: 1 и коэффициентом эквивалентности (λ) 0,86. При стехиометрической топливовоздушной смеси (λ = 1) существует компромисс между максимальной мощностью двигателя и минимальным расходом топлива.

Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) всегда работают на обедненных топливовоздушных смесях (λ> 1,00). Большинство современных дизельных двигателей работают с λ от 1,65 до 1,10. Максимальный КПД (наименьший расход топлива) достигается около λ = 1.65. Увеличение количества топлива выше этого значения (до 1,10) приведет к образованию большего количества сажи (несгоревших частиц топлива).

Р. Дуглас провел интересное исследование двухтактных двигателей. В своей докторской диссертации «Исследования замкнутого цикла двухтактного двигателя » Р. Дуглас дает математическое выражение функции коэффициента эквивалентности (λ) полноты сгорания (η _λ ).

Для искрового зажигания (бензиновый двигатель) с коэффициентом эквивалентности от 0.3; сюжет (lmbd_g, eff_lmbd_g, ‘b’, ‘LineWidth’, 2) держать сюжет (lmbd_d, eff_lmbd_d, ‘r’, ‘LineWidth’, 2) xgrid () xlabel (‘$ \ lambda \ text {[-]} $’) ylabel (‘$ \ eta _ {\ lambda} \ text {[-]} $’) название (‘x-engineer.org’) легенда (‘бензин’, ‘дизель’, 4)

При выполнении приведенных выше инструкций Scilab выводится следующее графическое окно.

Изображение: Функция эффективности сгорания от коэффициента эквивалентности

Как вы можете видеть, двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) при стехиометрическом соотношении воздух-топливо имеет очень низкую эффективность сгорания.Наилучшая полнота сгорания достигается при λ = 2,00 для дизельных двигателей и λ = 1,12 для двигателей с искровым зажиганием (бензиновых).

Калькулятор соотношения воздух-топливо (лямбда)

Наблюдение : КПД сгорания рассчитывается только для дизельного и бензинового (бензинового) топлива с использованием уравнений (4) и (5). Для других видов топлива расчет эффективности сгорания недоступен (NA).

Влияние воздушно-топливного отношения на выбросы выхлопных газов двигателя

Выбросы выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания сильно зависят от воздушно-топливного отношения (коэффициента эквивалентности).Основные выбросы выхлопных газов в ДВС сведены в таблицу ниже.

Выбросы выхлопных газов	Описание
CO	монооксид углерода
HC	гидроуглерод
NOx	оксиды азота
несгоревшее топливо частицы

Для бензиновых двигателей на выбросы CO, HC и NOx в выхлопных газах сильно влияет соотношение воздух-топливо .CO и HC образуются в основном из богатой топливовоздушной смеси, а NOx — из бедных. Итак, не существует фиксированной воздушно-топливной смеси, для которой мы можем получить минимум для всех выбросов выхлопных газов.

Изображение: функция эффективности катализатора бензинового двигателя в соотношении воздух-топливо

Трехкомпонентный катализатор (TWC), используемый для бензиновых двигателей, имеет наивысшую эффективность, когда двигатель работает в узком диапазоне около стехиометрического отношения воздух-топливо. TWC преобразует от 50… 90% углеводородов до 90… 99% окиси углерода и окислов азота, когда двигатель работает с λ = 1.00.

Лямбда-регулирование сгорания с обратной связью

Чтобы соответствовать требованиям по выбросам выхлопных газов, для двигателей внутреннего сгорания (особенно бензиновых) критически важно иметь точное управление соотношением воздух-топливо. Таким образом, все современные двигатели внутреннего сгорания имеют замкнутый контур управления воздушно-топливным соотношением (лямбда) .

Изображение: Лямбда-регулирование с обратной связью двигателя внутреннего сгорания (бензиновые двигатели)

1. датчик массового расхода воздуха
2. первичный катализатор
3. вторичный катализатор
4. топливная форсунка
5. верхний лямбда-зонд
6. нижний лямбда-датчик (кислород) датчик
7. контур подачи топлива
8. впускной коллектор
9. выпускной коллектор

Критическим компонентом для работы системы является лямбда-зонд .Этот датчик измеряет уровень молекул кислорода в выхлопных газах и отправляет информацию в электронный блок управления двигателем (ЭБУ). На основании значения показания кислородного датчика ЭБУ бензинового двигателя регулирует уровень массы топлива, чтобы поддерживать соотношение воздух-топливо около стехиметрического уровня (λ = 1,00).

Например (бензиновые двигатели), если уровень молекул кислорода выше порогового значения для стехиметрического уровня (следовательно, у нас бедная смесь), при следующем цикле впрыска количество впрыскиваемого топлива будет увеличено, чтобы использовать избыток воздуха.