характеристики, бензиновые и дизельные, лучшее масло
Двигатель внутреннего сгорания ВАЗ 21011 объемом 1,3 литра является более современным вариантом первого мотора «копейки». Основное отличие заключается в увеличении диаметра поршня с 76 мм до 79 мм, что позволило увеличить объем и более удачно скомпоновать короткий ход поршня и больший диаметр цилиндра, гарантирующие двигателю высокие обороты, весьма небольшой расход топлива и лучшую динамику. Читать больше проДвигатель ВАЗ 21011 1.3 …
ВАЗ 2101 – это один из первых массовых советских автомобилей, который производился в течение двух десятков лет. Знаменитая «копейка» оснащалась карбюраторным четырехцилиндровым двигателем объемом 1,2 литра. Бензиновый двигатель ВАЗ 2101 зарекомендовал себя как неприхотливый, экономичный и простой в ремонте мотор, который мог работать на 76 бензине и без каких-либо модернизаций продержался на конвейере более 20 лет. Читать больше проДвигатель ВАЗ 2101 1.2 …
Мотор ВАЗ-11194 это младший брат двигателя ВАЗ 21126. Уменьшение рабочего объема до 1.4 литра достигнуто благодаря новому блоку цилиндров с меньшим диаметром цилиндров. Это привело к неоднозначным результатам – потеря и без того низкого крутящего момента на низких и средних оборотах, максимальной мощности почти на 10 л.с. Читать больше проДвигатель ВАЗ 11194 1.4 …
Движок Renault Logan K4M 1,6 л. 102 л.с. не нов, и был много раз модифицирован, его варианты использует производитель Renault еще с 1999 г. для Renault Megane, Renault Clio II, Renault Laguna. Движок развивает идеи K7M серии, с обновленной ГБЦ, с 16 клапанами. Отличается новой головой с парой распредвалов (они облегченные), другими поршнями, гидрокомпенсаторами. Читать больше проДвигатель Renault K4M 1.6 л …
Двигатель ВАЗ 2103 с рабочим объемом 1,5 л представляет собой третье из четырех поколений тольяттинской классики. Он явился наследником моторов 2101 на 1,2 л и 21011 на 1,3 л. А сам мотор 2103 стал основой для создания движка 2106 на 1,6 л. На этом классическая линейка моторов закончилась, уступив место инжектору и переднему приводу. Читать больше проДвигатель ВАЗ 2103 1.5 …
Двигатель ВАЗ 2108 1.3 л являлся базовым для всех моделей семейства. Среди его особенностей следует назвать верхнее расположение распределительного вала, использование ремня в приводе газораспределительного механизма. Заводской ресурс на мотор был установлен из расчета 120 тыс. км до капитального ремонта. Читать больше проДвигатель ВАЗ 2108 1.3 …
Двигатель ВАЗ 21126 1.6 л предназначен для автомобиля ВАЗ 2170 Приора. В основе этого двигателя модель 21124. Целью конструкторов было увеличение надёжности двигателя и повышение его мощности. Двигатель четырехтактный, с распределенным впрыском топлива, рядный, с верхним расположением распределительного вала. Система охлаждения двигателя — жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией жидкости. Двигатель имеет комбинированную систему смазки: под давлением и разбрызгиванием. Читать больше проДвигатель ВАЗ 21126 1.6 …
Главной отличительной чертой всех моделей двигателей на ВАЗ 2114 является то, что на них установлен инжектор. Электронное управление впрыском топлива в зависимости от показаний большого количества различных датчиков, контролирующих самые разные параметры, вплоть до состава выхлопных газов, конечно же способствует сбалансированной и экономичной работе двигателя. Говоря о двигателе, специалисты всегда напоминают о важности механизма охлаждения ВАЗ-2111. Система охлаждения здесь зависит от залитой жидкости, поэтому во избежание перегрева двигателя необходимо следить за уровнем антифриза. Читать больше проДвигатель 2111/2114 …
Двигатель ВАЗ 2130 объемом 1,8 литра устанавливался на автомобили ВАЗ-2120 Надежда, ВАЗ 2121 и ВАЗ-2131 Нива. Мотор ВАЗ-2130 изначально разрабатывался для полноприводного минивэна “Надежда”. За основу взят двигатель 21213, применен новый высокий блок цилиндров под установку коленчатого вала с увеличенным радиусом кривошипа, за счет чего добились увеличения рабочего объема до 1,8 литра. Существуют карбюраторная и инжекторная версии мотора (второй чуть мощнее). Двигатель обладает увеличенным крутящим моментом, по сравнению с 21213-ым мотором, и пик его приходится на более низкие обороты. Читать больше проДвигатель 2130 …
На рестайлинговую модификацию ВАЗ-21213 устанавливался карбюраторный двигатель ВАЗ-21213 с увеличенным до 1690 см³ рабочим объёмом, мощностью 81,9 л.с. при 5100 об/мин и максимальным крутящим моментом 126,1 Н·м при 3000 об/мин. Данный ДВС разрабатывался специально под автомобиль «Нива» ВАЗ-21213. По межцентровому расстоянию цилиндров в 95 мм., его можно отнести к группе ДВС устанавливаемых на заднеприводные автомобили. Располагались они в моторном отделении продольно оси автомобиля. На следующую модификацию ВАЗ-21214 (LADA 4×4) устанавливался двигатель ВАЗ-21214 (1,7 л, 82,8 л.с., 127,5 Н·м) оснащенный центральным впрыском топлива. Читать больше проДвигатель 21213 / 21214 …
До недавнего времени тольяттинская компания «Супер-Авто», являющаяся дочерним предприятием АвтоВАЗа, производила 1,8-литровые силовые агрегаты 21128 путём расточки цилиндров мотора 21126. Новый 28-й мотор имеет рабочий объём 1,8 л, построен на базе 16-клапанного двигателя 21126 и выпускается малыми партиями на заводе «Супер-Авто». Большее значение объёма, чем характерно для базовой конструкции, получено только за счёт использования ШПГ с увеличенной длиной хода. Поршни для этой ШПГ изготовляет концерн Federal-Mogul, а наборы коленчатых валов и шатунов закупают в Италии. Читать больше проДвигатель 21128 …
Двигатель ВАЗ-21127 может применяться для установки на автомобилях Лада Приора, Лада Калина 2 и Лада Гранта. На автомобилях LADA Vesta и LADA Xray данный мотор идет с индексом 21129 (новый блок управления под Евро-5 и адаптацией под КПП от Renault). ДВС ВАЗ-21127 это усовершенствованная модификация 1,6-литрового мотора ВАЗ-21126. Эти ДВС практически не отличаются. Главная особенность заключается в том, что двигатель ВАЗ-21127, в отличие от ВАЗ-21126, оснащен регулируемым впуском (оригинальной системой впуска с резонансной камерой и системой заслонок). Читать больше проДвигатель ВАЗ-21127 …
Маркировка двигателей ВАЗ-2108 была взята по обозначению марки (кроме инжекторной модели). Так, базовой считалась модель с мотором на 1,3 литра, ее и обозначили как ВАЗ-2108. ВАЗ-2108 с 1,1-литровым мотором получили после некоторой переработки базового мотора (уменьшили ход поршня), тем самым повлияв на объем. Двигатель этот выдавал всего 53,9 л.с., а крутящий момент составлял 79 Нм при тех же оборотах мотора. Читать больше проДвигатель ВАЗ 21081 1.1 …
Двигатель ВАЗ 2106 1,6 — четырехтактный, карбюраторный, рядный, с верхним расположением распределительного вала. Система охлаждения двигателя — жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией жидкости. Двигатель имеет комбинированную систему смазки: под давлением и разбрызгиванием. Читать больше проДвигатель ВАЗ 2106 1,6 …
Двигатель Renault-Nissan HR16DE/h5M является логическим продолжением ДВС Renault K4M. Мотор модернизировали, в основном, изменениям подверглись газораспределительный механизм и электронное управление. Также двигатель стал оснащаться цепным приводом ГРМ, новыми распредвалами и двумя топливными форсунками на каждый цилиндр. С двигателя убрали гидрокомпенсаторы (раз в 100 тыс. км регулировка путем подбора толкателей). Система изменения фаз газораспределения сохранилась на впускном валу. Двигатель стал экономичнее своего предшественника, мощнее и более экологичным. Читать больше проДвигатель HR16DE/h5M …
Типы и параметры ДВС
Автомобильные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) обладают множеством показателей – мощность, крутящий момент, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных параметров.
Содержание статьи
Типы двигателей
Двигатель — устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу. Практически все автомобильные двигатели работают по циклу, состоящему из четырех тактов:
- впуск воздуха или его смеси с топливом;
- сжатие рабочей смеси,
- рабочий ход при сгорании рабочей смеси;
- выпуск отработавших газов.
Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели — бензиновые и дизели.
Бензиновые двигатели имеют принудительное зажигание топливо-воздушной смеси искровыми свечами. Различаются по типу системы питания:
- в карбюраторных смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей снижается из-за низкой экономичности и несоответствия современным экологическим нормам;
- в впрысковых двигателях топливо может подаваться одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра (распределенный впрыск). В них возможно некоторое увеличение максимальной мощности и снижение расхода бензина и токсичности отработавших газов за счет более точной дозировки топлива электронной системой управления двигателем;
- двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания, который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ.
Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия (см. ниже), улучшающей процессы горения топливо-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент (см. ниже) дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе — “тяговиты на низах”).
Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:
- большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузки на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
- большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
- меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты — медленнее набирают обороты.
Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) — в нем ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью — быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограничена, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.
Гибридная силовая установка представляет собой комбинацию поршневого двигателя (как правило, дизеля), электродвигателя, генератора и тяговых (тяговая аккумуляторная батарея, в отличие от стартерной, рассчитана на разряд большими токами (50-100 А) в течение 30-60 минут) аккумуляторных батарей. Работа этой установки происходит в различных режимах в зависимости от характера движения автомобиля. При интенсивном разгоне вместе работают поршневой и электрический двигатели. Во время торможения двигателем за счет энергии замедления генератор заряжает аккумуляторные батареи. При движении в городском цикле может работать только электродвигатель. Все это позволяет, сохраняя (или даже улучшая) динамику разгона, значительно повысить экономичность и снизить выброс вредных веществ.
Компоновка поршневых двигателей
Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека.
Рядный двигательV-образный двигательРядный двигатель (рис. 1, а) — компоновка, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров (2, 3, 4, 5 и 6). Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибраций), но обладает значительной длиной.
V-образный двигатель (рис. 1, б) — цилиндры у него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести- и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.
Оппозитный двигательVR-двигательОппозитный двигатель (рис. 1, в) имеет угол развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок.
VR-двигатель (рис. 1, г) обладает небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата.
W-двигательW-двигательW-двигатель имеет два варианта компоновки — три ряда цилиндров с большим углом развала (рис. 1, д) или как бы две VR-компоновки (рис. 1, е).Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.
Конструктивные параметры двигателей
Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами (рис. 2), практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.
Конструктивные параметры двигателейОбъем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке — крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.
Рабочий объем цилиндра — пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.
Полный объем цилиндра — равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.
Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.
Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.
Показатели двигателей
Силы, действующие в цилиндреПоказателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.
Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.
Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).
Крутящий момент увеличивается с ростом:
- рабочего объема . Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
- давления горящих газов в цилиндрах , которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком. Ошибочно называется “стуком поршневых пальцев”) или ростом нагрузок в дизелях.
Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.
Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).
Двигатели большей мощности производители получают увеличением:
- рабочего объема , что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;
- оборотов коленчатого вала , число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;
- давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.
Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.
Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.
Характеристики двигателей
При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.
Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.
Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.
Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.
Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.
Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
Пунктирной линией на графике показаны более оптимальные характеристики двигателя.
Перспективы развития двигателей внутреннего сгорания
Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) еще далека от заката — такого мнения придерживается достаточно большое количество и специалистов, и простых автолюбителей. И для такого утверждения у них есть все основания. По большому счету, существует только две серьезных претензии к ДВС — прожорливость и вредный выхлоп. Запасы нефти не безграничны, а автомобили являются одними из основных ее потребителей. Выхлопные газы отравляют природу и людей и, накапливаясь в атмосфере, создают парниковый эффект. Парниковый эффект приводит к изменению климата и далее к другим экологическим бедам. Но не будем отвлекаться.С обоими недостатками конструкторы и инженеры за последние десятилетия научились весьма эффективно бороться, доказав, что у ДВС есть еще неиспользованные резервы для развития и совершенствования.
Содержание статьи
Снижение расхода топлива
Существенное снижения расхода топлива было достигнуто благодаря внедрению в конструкцию ряда технических новшеств. Первым шагом стал переход от карбюраторных двигателей к впрысковым. Современные системы впрыска обеспечивают подачу топлива в цилиндры под высоким давлением, в результате чего происходит его тонкое распыление и хорошее смешивание с воздухом. В ходе такта сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания точно дозированными порциями до 5-7 раз. Использование наддува, увеличение числа клапанов, повышение степени сжатия также позволили более полно сжигать рабочую смесь. Оптимизация формы камеры сгорания, днища поршней, применение систем с регулируемыми фазами газораспределения способствовали улучшению процессов смесеобразования. В результате двигатель может работать на более бедных смесях, экономя топливо и снижая выброс вредных веществ.
Широко применяется в современных автомобилях система старт-стоп, дающая заметную экономию топлива в городском режиме движения. Эта система автоматически выключает двигатель при остановке автомобиля. Запуск производится при нажатии на педаль сцепления (в автомобилях с механической коробкой передач) или при отпускании педали тормоза (в автомобилях с автоматической коробкой).
Система рекуперации энергии торможения, впервые появившаяся на гибридных автомобилях, постепенно перекочевала и на обычные. Кинетическая энергия замедляющегося автомобиля, которая раньше растрачивалась на нагрев деталей тормозной системы, сейчас преобразуется в электрическую и используется для подзарядки аккумулятора. Расход топлива снижается до 3%.
Важным обстоятельством является то, что улучшение технических характеристик двигателей происходит при неуклонном снижении их объема. Например, фольксвагеновский мотор 1,4 TSI, признанный лучшим двигателем 2010 года, при объеме 1390 куб.см развивает мощность до 178 л.с. То есть, с каждого литра снимается 127 л.с.! Удельный расход топлива за прошедшие 20-30 лет был снижен почти в два раза. А раз снижается потребление топлива, соответственно снижается и выброс вредных веществ, да и запасы нефти можно растянуть на больший срок.
Очистка выхлопных газов
Все вышеперечисленные меры снижают вредные выбросы, так сказать косвенно, за счет улучшения технических характеристик. Но есть ряд систем, назначение которых – непосредственно уменьшать количество вредных веществ в выхлопных газах.
Прежде всего это, конечно же, каталитический нейтрализатор и система рециркуляции выхлопных газов EGR. В нейтрализаторе вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, вступают в химическую реакцию с веществами, нанесенными на его соты. В результате реакции вредные вещества разлагаются на безвредные составляющие.
Система EGR (Exhaust Gas Recirculation) имеет более «узкую» направленность. Она предназначена для снижения содержания оксидов азота в выхлопных газах на режимах прогрева и резкого ускорения, когда двигатель работает на обогащенной смеси. Принцип работы системы состоит в перенаправлении части выхлопных газов обратно в цилиндры. Это вызывает снижение температуры горения и, соответственно, концентрации оксидов азота.
При работе двигателя не все выхлопные газы попадают в выпускную систему. Часть их прорывается в картер. Для предотвращения попадания в атмосферу используется система вентиляции картера. Пары бензина так же, как и выхлопные газы, содержат вредные для человека вещества. Поэтому на автомобилях устанавливается система поглощения паров бензина.
Все вышеперечисленные системы универсальны, то есть используются как на бензиновых моторах, так и на дизельных. Однако выхлопные газы дизеля отличаются повышенной концентрацией оксидов азота и сажи. Поэтому в выпускной системе дизелей дополнительно устанавливается сажевый фильтр. В некоторых конструкциях может использоваться система SCR (Selective catalytic reduction) или, в вольном русском переводе, впрыск мочевины. Принцип работы: водный раствор мочевины впрыскивается в выхлопную систему перед катализатором. В результате химической реакции почти половина высокотоксичных оксидов азота превращается в обычный безвредный азот.
К слову говоря, успехи в совершенствовании дизельных моторов впечатляют. Не будем далеко ходить за примерами. Взгляните на таблицу: в ней представлены победители двух самых престижных мировых наград World Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года в мире) и Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года).
| Год | World Green Car of the Year | Green Car of the Year |
|---|---|---|
| 2006 | Honda Civic Hybrid (гибрид) | Mercury Mariner Hybrid (гибрид) |
| 2007 | Mercedes-Benz E320 Bluetec (дизель) | Toyota Camry Hybrid (гибрид) |
| 2008 | BMW 118d with Efficient Dynamics (дизель) | Chevrolet Tahoe Hybrid (гибрид) |
| 2009 | Honda FCX (топливные элементы) | Volkswagen Jetta TDI Clean Diese (дизель) |
| 2010 | Volkswagen Polo BlueMotion (дизель) | Audi A3 TDI Clean Diesel (дизель) |
| 2011 | Chevrolet Volt (гибрид) | Chevrolet Volt (гибрид) |
| 2012 | Mercedes S250 CDI BlueEfficiency (дизель) | Honda Civic Natural Gas (газ) |
| 2013 | Tesla Model S (электромобиль) | Ford Fusion (бензин EcoBoost) |
| 2014 | BMW i3 (электромобиль) | Honda Accord (бензин, гибрид) |
Видите? В одном конкурсе четыре раза побеждали дизели, в другом – дважды.
Перспективы ДВС
Суммируя сказанное можно утверждать, что в ближайшие десятилетия мы будем сосуществовать с двигателями внутреннего сгорания. Для этого есть весомые технические и экономические причины. Отлаженность технологии производства ДВС обеспечивает их сравнительно низкую стоимость. Совершенствование рабочего процесса позволило получить высокие характеристики и снизить вредные выбросы.
Рост продаж «зеленых» автомобилей во многом стимулирован правительственной поддержкой. Как только государство свертывает программу скидок на экологичные автомобили, спрос на них стремительно падает.
Многочисленные попытки создать достойную альтернативу ДВС пока не увенчались успехом. Если же даже принципиально новый двигатель вскоре появится, то для его внедрения в серийное производство понадобятся громадные капиталовложения и длительный промежуток времени.
Что выбрать: бензин или дизель?
Этот вопрос вызывает нескончаемые споры в среде автомобилистов. В помощь им специалисты Bosch разработали наглядную схему, демонстрирующую преимущества обеих типов ДВС и условия, при которых тот или иной из них предпочтительнее.
Дизельный автомобиль потребляет до 25% меньше топлива и меньше загрязняет окружающую среду, зато бензиновый имеет меньшую стоимость, его страхование и эксплуатация обходятся дешевле. Однако если годовой пробег превышает 15000 километров, покупать дизель выгоднее.
Выбор подходящего типа двигателя зависит также от класса автомобиля. Современные бензиновые силовые агрегаты весьма эффективны в компактных автомобилях, а нынешние дизеля позволяют достигать низкого расхода топлива и дают удовольствие от вождения в больших универсалах. Бензиновые моторы обеспечивают завидную приемистость и динамику «горячим» спортивным автомобилям, а высокий крутящий момент дизелей как нельзя кстати подходит большим внедорожникам.
Двигатель. Классификация, механизмы и системы ДВС
На современных тракторах и автомобилях в основном применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Внутри этих двигателей сгорает горючая смесь (смесь топлива с воздухом в определенных соотношениях и количествах). Часть выделяющейся при этом теплоты преобразуется в механическую работу.
Классификация двигателей
Поршневые двигатели классифицируют по следующим признакам:
- по способу воспламенения горючей смеси — от сжатия (дизели) и от электрической искры
- по способу смесеобразования — с внешним (карбюраторные и газовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием
- по способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные;
- по виду применяемого топлива — работающие на жидком (бензин или дизельное топливо), газообразном (сжатый или сжиженный газ) топливе и многотопливные
- по числу цилиндров — одно- и многоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, шестицилиндровые и т.д.)
- по расположению цилиндров — однорядные, или линейные (цилиндры расположены в один ряд), и двухрядные, или V-образные (один ряд цилиндров размещен под углом к другому)
На тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют четырехтактные многоцилиндровые дизели, на автомобилях легковых, малой и средней грузоподъемности — четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели, а также двигатели, работающие на сжатом и сжиженном газе.
Основные механизмы и системы двигателя
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из:
- корпусных деталей
- кривошипно-шатунного механизма
- газораспределительного механизма
- системы питания
- системы охлаждения
- смазочной системы
- системы зажигания и пуска
- регулятора частоты вращения
Устройство четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя показано на рисунке:
Рисунок. Устройство одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя:
1 — шестерни приводи распределительного вала; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4 — пружина; 5 — выпускная труба; 6 — впускная труба; 7 — карбюратор; 8 — выпускной клапан; 9 — провод к свече; 10 — искровая зажигательная свеча; 11 — впускной клапан; 12 — головка цилиндра; 13 — цилиндр: 14 — водяная рубашка; 15 — поршень; 16 — поршневой палец; 17 — шатун; 18 — маховик; 19 — коленчатый вал; 20 — резервуар для масла (поддон картера).
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и наоборот.
Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для своевременного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в определенные промежутки времени.
Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателях) или наполнения цилиндра воздухом и подачи в него топлива под высоким давлением (в дизеле). Кроме того, эта система отводит наружу выхлопные газы.
Система охлаждения необходима для поддержания оптимального теплового режима двигателя. Вещество, отводящее от деталей двигателя избыток теплоты, — теплоноситель может быть жидкостью или воздухом.
Смазочная система предназначена для подвода смазочного материала (моторного масла) к поверхностям трения с целью их разделения, охлаждения, защиты от коррозии и вымывания продуктов изнашивания.
Система зажигания служит для своевременного зажигания рабочей смеси электрической искрой в цилиндрах карбюраторного и газового двигателей.
Система пуска — это комплекс взаимодействующих механизмов и систем, обеспечивающих устойчивое начало протекания рабочего цикла в цилиндрах двигателя.
Регулятор частоты вращения — это автоматически действующий механизм, предназначенный для изменения подачи топлива или горючей смеси в зависимости от нагрузки двигателя.
У дизеля в отличие от карбюраторного и газового двигателей нет системы зажигания и в системе питания вместо карбюратора или смесителя установлена топливная аппаратура (топливный насос высокого давления, топливопроводы высокого давления и форсунки).
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 68
Двигатель внутреннего сгорания – универсальный силовой агрегат, используемый практически во всех видах современного транспорта. Три луча заключенные в окружность, слова «На земле, на воде и в небе» — товарный знак и девиз компании Мерседес Бенц, одного из ведущих производителей дизельных и бензиновых двигателей. Устройство двигателя, история его создания, основные виды и перспективы развития – вот краткое содержание данного материала.
Немного истории
Принцип превращения возвратно-поступательного движения во вращательное, посредством использования кривошипно-шатунного механизма известен с 1769 года, когда француз Николя Жозеф Кюньо показал миру первый паровой автомобиль. В качестве рабочего тела двигатель использовал водяной пар, был маломощным и извергал клубы черного, дурнопахнущего дыма. Подобные агрегаты использовались в качестве силовых установок на заводах, фабриках, пароходах и поездах, компактные же модели существовали в виде технического курьеза.
Все изменилось в тот момент, когда в поисках новых источников энергии человечество обратило свой взор на органическую жидкость — нефть. В стремлении повысить энергетические характеристики данного продукта, ученные и исследователи, проводя опыты по перегонке и дистилляции, получили неизвестное доселе вещество – бензин. Эта прозрачная жидкость с желтоватым оттенком сгорала без образования копоти и сажи, выделяя намного большее, чем сырая нефть, количество тепловой энергии.
Примерно в то же время Этьен Ленуар сконструировал первый газовый двигатель внутреннего сгорания, работавший по двухтактной схеме, и запатентовал его в 1880 году.
В 1885 году немецкий инженер Готтлиб Даймлер, в сотрудничестве с предпринимателем Вильгельмом Майбахом, разработал компактный бензиновый двигатель, уже через год нашедший свое применение в первых моделях автомобилей. Рудольф Дизель, работая в направлении повышения эффективности ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в 1897 году предложил принципиально новую схему воспламенения топлива. Воспламенение в двигателе, названном в честь великого конструктора и изобретателя, происходит за счет нагревания рабочего тела при сжатии.
А в 1903 году братья Райт подняли в воздух свой первый самолет, оснащенный бензиновым двигателем Райт-Тейлор, с примитивной инжекторной схемой подачи топлива.
Как это работает
Общее устройство двигателя и основные принципы его работы станут понятны при изучении одноцилиндровой двухтактной модели.
Такой ДВС состоит из:
- камеры сгорания;
- поршня, соединенного с коленвалом посредством кривошипно-шатунного механизма;
- системы подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси;
- клапана для удаления продуктов горения (выхлопных газов).
При пуске двигателя поршень начинает путь от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней (НМТ), за счет поворота коленвала. Достигнув нижней точки, он меняет направление движения к ВМТ, одновременно с чем проводится подача топливно-воздушной смеси в камеру сгорания. Движущийся поршень сжимает ТВС, при достижении верхней мертвой точки система электронного зажигания воспламеняет смесь. Стремительно расширяясь, горящие пары бензина отбрасывают поршень в нижнюю мертвую точку. Пройдя определенную часть пути, он открывает выхлопной клапан, через который раскаленные газы покидают камеру сгорания. Пройдя нижнюю точку, поршень меняет направление движения к ВМТ. За это время коленвал совершил один оборот.
Данные пояснения станут более понятными при просмотре видео о работе двигателя внутреннего сгорания.
Два такта
Основным недостатком двухтактной схемы, в которой роль газораспределительного элемента играет поршень, является потеря рабочего вещества в момент удаления выхлопных газов. А система принудительной продувки и повышенные требования к термостойкости выхлопного клапана приводят к увеличению цены двигателя. В противном случае добиться высокой мощности и долговечности силового агрегата не представляется возможным. Основная сфера применения подобных двигателей – мопеды и недорогие мотоциклы, лодочные моторы и бензокосилки.
Четыре такта
Описанных недостатков лишены четырехтактные ДВС, используемые в более «серьезной» технике. Каждая фаза работы такого двигателя (впуск смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск отработанных газов), осуществляется при помощи газораспределительного механизма.
Разделение фаз работы ДВС очень условно. Инерционность отработавших газов, возникновение локальных вихрей и обратных потоков в зоне выхлопного клапана приводит к взаимному перекрыванию во времени процессов впрыска топливной смеси и удаления продуктов горения. Как результат, рабочее тело в камере сгорания загрязняется отработанными газами, вследствие чего меняются параметры горения ТВС, уменьшается теплоотдача, падает мощность.
Проблема была успешно решена путем механической синхронизации работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. Проще говоря, впрыск топливно-воздушной смеси в камеру сгорания произойдет только после полного удаления отработанных газов и закрытия выхлопного клапана.
Но данная система управления газораспределением так же имеет свои недостатки. Оптимальный режим работы двигателя (минимальный расход топлива и максимальная мощность), может быть достигнут в достаточно узком диапазоне оборотов коленвала.
Развитие вычислительной техники и внедрение электронных блоков управления дало возможность успешно разрешить и эту задачу. Система электромагнитного управления работой клапанов ДВС позволяет на лету, в зависимости от режима работы, выбирать оптимальный режим газораспределения. Анимированные схемы и специализированные видео облегчат понимание этого процесса.
На основании видео не сложно сделать вывод, что современный автомобиль это огромное количество всевозможных датчиков.
Виды ДВС
Общее устройство двигателя остается неизменным достаточно долгое время. Основные различия касаются видов используемого топлива, систем приготовления топливно-воздушной смеси и схем ее воспламенения.
Рассмотрим три основных типа:
- бензиновые карбюраторные;
- бензиновые инжекторные;
- дизельные.
Бензиновые карбюраторные ДВС
Приготовление гомогенной (однородной по своему составу), топливно-воздушной смеси происходит путем распыления жидкого топлива в воздушном потоке, интенсивность которого регулируется степенью поворота дроссельной заслонки. Все операции по приготовлению смеси проводятся за пределами камеры сгорания двигателя. Преимуществами карбюраторного двигателя является возможность регулировки состава топливной смеси «на коленке», простота обслуживания и ремонта, относительная дешевизна конструкции. Основной недостаток – повышенный расход топлива.
Историческая справка. Первый двигатель данного типа сконструировал и запатентовал в 1888 году российский изобретатель Огнеслав Костович. Оппозитная система горизонтально расположенных и двигающихся навстречу друг другу поршней, до сих пор успешно используется при создании двигателей внутреннего сгорания. Самым известным автомобилем, в котором использовался ДВС данной конструкции, является Фольксваген Жук.
Бензиновые инжекторные ДВС
Приготовление ТВС осуществляется в камере сгорания двигателя, путем распыления топлива инжекторными форсунками. Управление впрыском осуществляется электронным блоком или бортовым компьютером автомобиля. Мгновенная реакция управляющей системы на изменение режима работы двигателя обеспечивает стабильность работы и оптимальный расход топлива. Недостатком считается сложность конструкции, профилактика и наладка возможны только на специализированных станциях технического обслуживания.
Дизельные ДВС
Приготовление топливно-воздушной смеси происходит непосредственно в камере сгорания двигателя. По окончании цикла сжатия воздуха, находящегося в цилиндре, форсунка проводит впрыск топлива. Воспламенение происходит за счет контакта с перегретым в процессе сжатия атмосферным воздухом. Всего лишь 20 лет назад низкооборотистые дизеля использовались в качестве силовых агрегатов специальной техники. Появление технологии турбонагнетания открыло им дорогу в мир легковых автомобилей.
Пути дальнейшего развития ДВС
Конструкторская мысль никогда не стоит на месте. Основные направления дальнейшего развития и усовершенствования двигателей внутреннего сгорания – повышение экономичности и минимизация вредных для экологии веществ в составе выхлопных газов. Применение слоистых топливных смесей, конструирование комбинированных и гибридных ДВС – лишь первые этапы долгого пути.
Мне нравится1Не нравитсяЧто еще стоит почитать
Двигатель внутреннего сгорания — урок. Физика, 8 класс.
Обрати внимание!
Двигатель внутреннего сгорания — распространённый вид теплового двигателя, который работает на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или горючем газе.
Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень \( 3\), соединённый при помощи шатуна \(4\) с коленчатым валом \(5\).
Два клапана, впускной \(1\) и выпускной \(2\), при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты.
Через клапан \(1\) в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется при помощи свечи \(6\), а через клапан \(2\) выпускаются отработавшие газы.
Топливо в нём сгорает прямо в цилинде.
Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками.
Расстояние, проходимое поршнем между мёртвыми точками, называют ходом поршня.
Такие двигатели называют четырёхтактными, т.к. рабочий цикл происходит за четыре хода или такта: впуск (а), сжатие (б), рабочий ход (в) и выпуск (г).
1 такт (впуск) — при такте впуска поршень от верхней мёртвой точки перемещается к нижней мёртвой точке. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Т.е. поршень всасывает горючую смесь.
2 такт (сжатие) — при такте сжатия поршень от нижней мёртвой точки перемещается к верхней мёртвой точке. Поршень движется вверх. Оба клапана плотно закрыты, и поэтому рабочая смесь сжимается. При сжатии температура смеси и давление повышаются.
3 такт (рабочий ход) — рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. А т.к. впускной и выпускной клапаны всё ещё закрыты, то расширяющимся газам остаётся только один единственный выход — давить на подвижный поршень. Поршень под действием этого давления начинает перемещаться к нижней мёртвой точке, создаётся крутящий момент.
4 такт (выпуск) — при движении поршня от нижней мёртвой точки к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан (впускной всё ещё закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.
После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, всё повторяется.
Для того чтобы вращение вала было более равномерным, двигатель обычно делают многоцилиндровым: 2-, 3-, 4-, 6-, 8-цилиндровым и т.д.
Источники:
http://webmyoffice.ru/media/files/99/dvigatel-moto-2.jpg
http://usauto.ucoz.ru/news/bilet_6/2011-04-26-4
http://autooboz.info/wp-content/uploads/2007/09/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya2.jpg
http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-2.jpg
http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-3.jpg
Интеллектуальное использование двигателей внутреннего сгорания в гибридных электромобилях
1. Введение
С начала 1900-х годов бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания представляли собой наиболее успешные автомобильные силовые системы, несмотря на их низкую эффективность, проблемы с выбросами и растущую стоимость топлива . Их главное преимущество перед газовыми двигателями и аккумуляторными электромобилями (BEV) — это очень высокая плотность энергии жидкого топлива, которая позволяет использовать большие запасы топлива с небольшими (и легкими) резервуарами, а также безопасными и быстрыми процессами заправки.Более того, бензин и дизельное топливо имеют налаженную инфраструктуру распределения, которую сложно и очень дорого воспроизвести для других источников энергии.
Экологические проблемы, энергетические кризисы, озабоченность по поводу пикового потребления нефти и ожидаемого увеличения количества автомобилей в развивающихся странах в конечном итоге стимулировали исследования альтернативных источников энергии. Однако они все еще не могут выйти на рынок из-за ряда технологических ограничений.
Главный недостаток БЭВ — аккумуляторы.Они по-прежнему слишком дороги, слишком громоздки и тяжелые (из-за низкой плотности энергии). Кроме того, они имеют неудовлетворительный жизненный цикл и требуют длительной перезарядки. Транспортные средства, использующие топливные элементы (FCV) с очень чистой системой преобразования топлива, имеют еще больший технологический недостаток. Они добавляют к проблемам BEV использование очень легкого газообразного топлива, которое имеет серьезные ограничения с точки зрения процесса производства, системы хранения, безопасности и инфраструктуры распределения. Таким образом, они не должны рассматриваться как жизнеспособный способ экологической мобильности в ближайшем будущем (German, 2003).
Гибридные электромобили характеризуются наличием двух различных типологий систем хранения энергии: обычно аккумулятор и бак для бензина или дизельного топлива. HEV не имеют ограничений по дальности по сравнению с обычными транспортными средствами и используют существующую инфраструктуру распределения. Основными преимуществами HEV являются: гибкость в выборе рабочей точки двигателя, которая позволяет двигателю работать в области высокого КПД, и возможность уменьшения размера ДВС и, таким образом, получения более высокого среднего КПД.Кроме того, двигатель можно выключить, когда транспортное средство остановлено (например, на светофоре) или когда запрос мощности очень низкий (снижение потерь холостого хода).
PHEV можно рассматривать либо как BEV, которые могут работать в гибридном режиме при низком уровне заряда (SOC) батарей, либо как HEV с батареями, которые можно заряжать от электросети. Для них характерно использование гораздо большей аккумуляторной батареи по сравнению со стандартными HEV. Размер батареи влияет на полный электрический диапазон (AER), важный конструктивный параметр PHEV, который определяется как количество миль, которое автомобиль может пробежать в чисто электрическом режиме в цикле UDDS.Транспортное средство классифицируется как PHEVXY, если его AER составляет XY миль.
PHEV требуют меньшего количества заправок на заправке, чем обычные автомобили, и имеют преимущество перед HEV в том, что они заряжаются дома.
BEV, HEV и PHEV также могут частично восстанавливать энергию тормозов путем инвертирования потока энергии от батарей к колесам через электрическую машину.
Simpson, 2006 представил сравнение затрат (затраты на приобретение транспортных средств и затраты на энергию) и преимуществ (снижение потребления бензина) PHEV по сравнению с HEV и обычными транспортными средствами.На основе своей модели Симпсон обнаружил, что PHEV могут снизить потребление бензина на автомобиль. В частности, сокращение потребления бензина более чем на 45% может быть достигнуто с использованием конструкций PHEV20 или выше (т. Е. Транспортных средств, содержащих достаточно полезной энергии, хранящейся в их батарее, чтобы проехать более 20 миль (32 км) в цикле UDDS в электрическом режиме в соответствии с к предыдущему определению AER).
В исследовании Simpson, 2006 было подчеркнуто, что с экономической точки зрения PHEV могут стать конкурентоспособной технологией, если стоимость бензина будет продолжать расти, а стоимость батарей будет снижаться.
Из-за различных характеристик нескольких источников энергии экономия топлива и воздействие гибридных автомобилей на окружающую среду в основном зависят от правильной стратегии управления мощностью. Конкретная операционная стратегия, используемая в этом типе транспортных средств, значительно влияет на характеристики компонентов и ценность технологии PHEV (Gonder et al. 2007).
Вообще говоря, воздействие экологичного транспортного средства на окружающую среду должно определяться методом «от скважины к колесу» (WTW).С точки зрения «танка на колесо» (TTW), BEV или PHEV, работающие в электрическом режиме, не производят ни загрязняющих веществ, ни парниковых газов, тогда как выбросы загрязняющих веществ и CO 2 в процессах WTW зависят от первичного источник и технология, используемая для выработки электроэнергии в сети. Выбросы CO 2 FCV от скважины до колеса могут быть такими же, как и у автомобиля с дизельным двигателем, если он использует водород, произведенный из невозобновляемых источников энергии (Guzzella and Sciaretta, 2007).
В гибридном транспортном средстве локальные выбросы CO 2 и загрязняющих веществ сильно зависят от стратегии управления, используемой для ДВС, что становится основной проблемой как для HEV, так и для PHEV.
2. Классификация гибридных транспортных средств
Гибридные электрические транспортные средства можно классифицировать в соответствии с их архитектурой, режимом разряда / перезарядки батарей и уровнем гибридизации.
Что касается архитектуры, HEV называются «параллельными», когда они используют бензиновый или дизельный двигатель, механически соединенный с электродвигателем на том же валу, чтобы удовлетворить запрос мощности на колесах.Параллельный HEV может работать в пяти режимах работы (Guzzella et al, 2007): усилитель мощности (электродвигатель передает дополнительный крутящий момент на вал, когда запрос превышает доступный крутящий момент двигателя), подзарядка батареи (часть мощность двигателя используется для подзарядки аккумуляторов), электрического режима (двигатель выключен), обычного транспортного средства (электрический двигатель выключен) и рекуперативного торможения.
В «серийном» гибриде запрос мощности полностью удовлетворяется электродвигателем.Электрический ток двигателя — это алгебраическая сумма формы тока аккумуляторов и тока, производимого генератором с приводом от двигателя. Последовательный HEV может работать в четырех режимах (то же самое, что и в параллельном автомобиле, кроме обычного режима, поскольку двигатель не подключен к валу).
Комбинированный гибрид, который может работать как в параллельном, так и в последовательном режиме, также был разработан и представлен на автомобильном рынке.
Традиционно серийные HEV игнорировались в научной литературе, поскольку они менее эффективны, чем параллельные HEV, и требуют большего дополнительного веса.Более того, их управление энергопотреблением считалось тривиальным: достаточно было простого двухпозиционного управления двигателем. Тем не менее, растущий интерес к сменным автомобилям дал новый импульс исследованиям передовых стратегий управления для серийных архитектур.
Существует два возможных способа регулирования энергоменеджмента гибридных автомобилей с батареями. Первый (режим разряда, CD) принимает аккумуляторы полностью разряженными во время миссии. В этом режиме SOC батареи может увеличиваться или уменьшаться во времени, но имеет тенденцию уменьшаться по ходу миссии.Этот подход можно рассмотреть только для автомобилей с подзарядкой от сети. Второй (режим поддержания заряда, CS) пытается поддерживать аккумулятор всегда заряженным, чтобы не влиять на автономность автомобиля. SOC может увеличиваться или уменьшаться во времени, но имеет тенденцию к разрыву основной постоянной во время миссии (для последовательных и параллельных HEV, что невозможно для BEV).
PHEV обычно работают в режиме CD без использования механизма до достижения заранее назначенной нижней границы SOC, затем принимается стратегия CS. Другая возможность — постепенно разряжать аккумулятор на протяжении поездки, как в так называемом смешанном режиме , управление (Tulpule et al., 2009).
Это делает PHEV более сложным, более зависимым от информации о трафике и маршруте и более эффективным, чем стандартная серия HEV.
Еще одна важная классификация гибридов — это степень гибридизации. Micro-Hybrids очень похожи на обычные автомобили, от этого они отличаются наличием немного большей батареи и немного более мощного электродвигателя, чем
Tracking The Demise Of The Internal Combustion Engine
Время ограничено для старого доброго двигателя внутреннего сгорания.Поскольку правительственные чиновники и автопроизводители поощряют альтернативы силовым установкам, бензиновые двигатели вскоре могут стать всего лишь воспоминанием о том, как я вернулся в прошлое.
Хотя некоторые автопроизводители, такие как Volvo и Jaguar, пообещали гибридизировать или электрифицировать все будущие автомобили, подавляющее большинство новых автомобилей в мире по-прежнему продается с традиционными бензиновыми и дизельными двигателями. Но — и это большое но — многие города, штаты и страны хотят запретить все новые автомобили, работающие на бензине или дизельном топливе.Вот исчерпывающая разбивка по всем географическим районам, где планируется предотвратить продажу новых автомобилей, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Китай — 2030 год
Будучи крупнейшим автомобильным рынком в мире, Китай может оказать большое влияние на мировую автомобильную промышленность. Хотя никакого конкретного графика не установлено, агентство Associated Press сообщило, что «ведутся исследования по составлению графика прекращения производства и продажи традиционных транспортных средств на энергии».Тем временем Китай поставил перед собой цель увеличить продажи гибридных и электромобилей. К 2020 году правительственные чиновники хотят установить пять миллионов зарядных устройств, а к 2030 году — 80 миллионов. Предполагается, что эта улучшенная инфраструктура поможет стране достичь своей цели по созданию «транспортных средств на новой энергии», на долю которых к 2030 году будет приходиться 40 процентов продаж автомобилей.
Нидерланды — 2030
Как вы можете видеть, продажи электромобилей в 2016 году немного снизились после истечения срока действия льгот в декабре 2015 года.
Не так много лет назад в Нидерландах был хороший старт с внедрением электромобилей благодаря некоторым симпатичным людям. сильные стимулы покупать технологию вместо бензина…. к сожалению, это решение было сочтено слишком дорогостоящим, и эти стимулы исчезли в 2015 году вместе с продажами электромобилей.
Теперь страна перегруппировалась, и у нее есть новый план — просто полностью запретить продажу всех бензиновых и дизельных фургонов в 2030 году через политику нулевых выбросов. Сделка сделана.
Калифорния — TBD
Это прогрессивное государство имеет цель сократить выбросы углекислого газа на 80 процентов до 2050 года. Частью этого плана, конечно же, может быть отказ от новых бензиновых или дизельных автомобилей. Председатель совета по воздушным ресурсам штата Калифорния Мэри Николс сообщила агентству Bloomberg News, что губернатора штата заставили принять более агрессивные меры по охране окружающей среды, причем эта мысль была такова: «Почему это может сделать Китай, а не Калифорния».«В настоящее время рассматривается вопрос о запрете ICE, но конкретных правил нет.
Соединенное Королевство — 2040
Как и в Калифорнии, британские чиновники хотят принять решительные меры для улучшения качества воздуха в стране. В отличие от Калифорнии, Великобритания планирует запретить все новые автомобили и фургоны с бензиновым и дизельным двигателем к 2040 году. Хотя новые автомобили с традиционными двигателями не будут продаваться, нынешние владельцы автомобилей, работающих на невозобновляемых источниках энергии, по-прежнему смогут водить свои машины.Шотландия намерена ввести такой же запрет еще раньше, к 2032 году.
Норвегия — 2025 год
Suck it non-plug-in автомобили!
2025: год, когда Норвегия хочет, чтобы прекратила продажу ДВС — это скоро.
Согласно CNN Money , 40 процентов всех автомобилей, проданных там в 2016 году, были гибридными или электромобилями, число которых почти достигло 50% в сентябре — аномально высокая доля рынка по сравнению с другими странами.После 2025 года планируется продавать только автомобили с нулевым уровнем выбросов.
Франция — 2040
Чтобы помочь в борьбе с глобальным потеплением, Николя Юло, министр по вопросам экологии и солидарности Франции, намеревается к 2040 году прекратить продажу автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем. Гибриды и электромобили вместе составляют всего четыре процента продаж новых автомобилей в России. страна 2016 — так что похоже, что перед французскими чиновниками стоит большая задача (хотя в 2017 году количество подключаемых модулей выросло примерно на 50%, вплоть до 1.8% доли рынка) … с другой стороны, 2040 год не так уж и близок, поэтому у них более чем достаточно времени, чтобы его увидеть.
Германия / ЕС — подлежит уточнению
В отличие от других европейских стран, указанных выше, Германия пока не хочет назначать дату прекращения производства газового двигателя. Но канцлер Ангела Меркель сообщила немецкому журналу SUPERillu , что Европе необходимо в конечном итоге отказаться от бензиновых и дизельных двигателей.
Канцлер намерен сотрудничать с автопроизводителями, чтобы обеспечить «плавный переход» к электрифицированному будущему, и будет поощрять их к внедрению новых технологий, чтобы держать под контролем загрязнение окружающей среды.
С этой целью ЕС намерен ввести новую сильную систему «углеродного кредита» (отчасти похожую на Калифорнию), которая будет намного более жесткой для автопроизводителей, начиная с 2020 года. К 2030 году новая программа потребует выбросов CO2. снижено на 25-35% для автомобилей и на 30-40% для фургонов, при этом руководящий орган выделит около евро 800 миллионов (944 миллиона долларов) , чтобы помочь радикально расширить инфраструктуру зарядки
Индия — 2030 год
Индия, где расположены одни из самых загрязненных городов мира, намерена принять решительные меры для предотвращения дальнейшего загрязнения. CNN Money заявила, что чиновники Нью-Дели хотят, чтобы электромобили продавались в стране только к 2030 году.
Тем не менее, Анил Кумар Джайн, правительственный советник по вопросам энергетики, сказал, что на данный момент это только «желанная цель» … и Индия серьезно упала на заре создания этого поколения подключаемых автомобилей, поставив своих автопроизводителей, которые должны были быть в состоянии конкурировать сильно, но в невыгодном положении.
Париж, Мехико, Мадрид и Афины — 2025 год
В 2016 году мэры этих четырех столиц подписали глобальную петицию о запрете дизельных автомобилей на улицах к 2025 году.Городские власти надеются, что это побудит автопроизводителей меньше полагаться на бензин и дизельное топливо. Официальное законодательство все еще находится в разработке.
PPT — Презентация PowerPoint для тестирования двигателей внутреннего сгорания, скачать бесплатно
Тестирование двигателей внутреннего сгорания Kanit Wattanavichien
Что такое I.C. Двигатель Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) • Характеристики двигателя внутреннего сгорания: «Состав рабочего тела изменяется во время прохождения через двигатель.При сгорании выделяется энергия, а добавленное тепло частично превращается в работу ». • строго говоря, это описание включает не только поршневые двигатели, но и газовые турбины. В этой главе мы будем рассматривать только: • «поршневые двигатели внутреннего сгорания» или RICE
A IR Топливная форсунка Продукты сгорания воздуха Впускной ход Сжатие Ход Мощность Ход Выпускной ход Базовая операция четырехтактного двигателя:
Прямой впрыск Покоящаяся камера Прямой впрыск, завихрение форсунки с несколькими отверстиями в камере Завихрение форсунки с одним отверстием прямого впрыска в камере Вихревой форкамеры с непрямым впрыском
Геометрия двигателя Vd = Степень сжатия rc = Vc — Vd Vc
Индикаторная диаграмма двигателя и диаграмма синхронизации клапанов Перекрытие клапанов
PV-диаграмма двигателя
Cl Индикация двигателя и Pv-диаграмма
Проверка двигателя • Часть A • Двигатель B • Энергетический баланс двигателя и двигателя nce • Часть C • Измерение давления в цилиндре
Крутящий момент и мощность Крутящий момент измеряется на выходном валу с помощью динамометра.b Сила F Ротор статора N Тензодатчик Крутящий момент, развиваемый двигателем, равен T:
b Сила F Ротор статора N Весоизмерительный датчик Крутящий момент и мощность крутящего момента измеряются на выходном валу с помощью динамометра. Крутящий момент, развиваемый двигателем, равен T: мощность, передаваемая двигателем, вращающимся со скоростью N и поглощаемая динамометром, равна: Примечание: w — угловая скорость вала в рад / с
Типичный крутящий момент и кривая мощности
Крутящий момент — это мера способности двигателя выполнять работу, а мощность — скорость, с которой выполняется работа. Термин мощность торможения используется для обозначения того, что мощность измеряется на выходном валу, это полезная мощность, передаваемая двигателем на нагрузку.Тормозная мощность меньше мощности, вырабатываемой газом в цилиндрах из-за механического трения и паразитных нагрузок (масляный насос, компрессор кондиционера и т. Д.). Мощность, производимая в цилиндре, называется указанной мощностью.
Указанная работа за цикл Зная данные о давлении в цилиндре в течение рабочего цикла двигателя, можно рассчитать работу, выполняемую газом на поршне. Эти данные обычно выражаются как P vs V. Указанная работа за цикл определяется как WA> 0 WB <0 Мощность W> 0 Сжатие Вт <0 Вт выхлопа <0 Вт всасывание> 0
Работа за цикл Полная указанная работа за цикл — чистая работа, передаваемая поршню только за такты сжатия и расширения: Wi, g = область A + область C (> 0) Работа насоса — чистая работа, переданная газу за такты впуска и выпуска: Wp = область B + область C (<0) Чистая указанная работа за цикл - работа, выполненная за все такты: Wi, n = Wi, g - Wp = (область A + область C) - (являются a B - область C) = область A - область B
Указанная мощность • Указанная мощность: • где N — частота вращения коленчатого вала в об / с • nR — количество оборотов кривошипа за цикл • = 2 для 4-тактного двигателя • = 1 для 2-тактного двигателя • Мощность может быть увеличена за счет увеличения: • объема двигателя, Vd • степени сжатия, rc • частоты вращения двигателя, N
Указанная работа при частичном дросселе При WOT давление на впускном клапане давление чуть ниже атмосферного, однако при частичном дросселировании давление намного ниже атмосферного Пинта Следовательно, при частичном дросселировании работа насоса (область B + C) может быть значительной по сравнению с полной указанной работой (область A + C)
Указанная работа с наддувом Двигатели с нагнетателем или турбонагнетателем могут иметь давление на входе выше, чем давление на выходе, что дает положительную работу насоса Pint Wi, n = область A + область B Наддувы увеличивают чистую указанную работу, но являются паразитными lo ad, поскольку они приводятся в движение коленчатым валом
Механический КПД Часть мощности, генерируемой в цилиндре, используется для преодоления трения двигателя и для закачки газа в двигатель и из него.Термин «мощность трения» используется для обобщенного описания этих потерь мощности, так что: Мощность трения может быть измерена при приводе двигателя в движение. Механический КПД определяется как:
Механический КПД (2) • Механический КПД зависит от положения дроссельной заслонки, конструкции двигателя • и частоты вращения двигателя. • Типичные значения для автомобильных двигателей при WOT: • 90% при 2000 об / мин и 75% при максимальной скорости. • Дросселирование увеличивает работу насоса и, таким образом, снижает мощность торможения • поэтому механический КПД падает и приближается к нулю на холостом ходу.• Мощность зависит от скорости, но крутящий момент «не зависит» от частоты вращения двигателя
Зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения двигателя Номинальная тормозная мощность Существует максимум зависимости тормозной мощности от частоты вращения двигателя, который называется номинальной тормозной мощностью (RBP). На более высоких скоростях тормозная мощность уменьшается, так как сила трения становится значительной по сравнению с указанной мощностью 1 кВт = 1,341 л.с. • Существует максимум зависимости крутящего момента от скорости, называемый максимальным тормозным моментом (MBT). • Тормозной момент падает: • на более низких скоростях происходит потеря тепла • на более высоких скоростях становится труднее • проглотить полный заряд воздуха.Максимальный тормозной момент
Показанное среднее эффективное давление (IMEP) imep — это фиктивное постоянное давление, которое будет производить ту же работу за цикл, если оно воздействует на поршень во время рабочего хода. imep не зависит от частоты вращения двигателя, точно так же, как imep крутящего момента является лучшим параметром, чем крутящий момент, для сравнения двигателей по конструкции и мощности, поскольку он не зависит от частоты вращения двигателя N и объема двигателя Vd. Среднее эффективное давление в тормозной системе (bmep) определяется как:
Максимальный bmep для двигателей хорошей конструкции хорошо известен: Четырехтактные двигатели: двигатели SI: 850-1050 кПа * Двигатели CI: 700-900 кПа Двигатели SI с турбонаддувом : 1250-1700 кПа Двигатели CI с турбонаддувом: 1000–1200 кПа Двухтактные двигатели: стандартные двигатели CI, сопоставимые по bmep с четырехтактными Большие медленные двигатели CI: 1600 кПа * Значения даны при максимальном тормозном моменте при WOT. Примечание: при номинальном (максимальном) тормозе мощность: bmep на 10–15% меньше. Можно использовать значение bmep выше максимального в расчетах конструкции для оценки рабочего объема двигателя, необходимого для обеспечения заданного крутящего момента или мощности при заданной скорости.
Максимальный BMEP • Максимальный bmep достигается при WOT при определенной частоте вращения двигателя • Закрытие дроссельной заслонки уменьшает bmep • Для данного рабочего объема более высокий максимальный bmep означает больший крутящий момент • Для данного крутящего момента более высокий максимум bmep означает меньший двигатель. • Более высокий максимальный bmep означает более высокие нагрузки и температуры в • двигателе, следовательно, более короткий срок службы двигателя или более громоздкий двигатель. • Для одного и того же bmep 2-тактный двигатель имеет почти вдвое большую мощность, чем 4-тактный
Типичные характеристики двигателя легкового автомобиля 1998 года
Лишь некоторая часть энергии топлива доступна на валу двигателя .
Распределение энергии