Сообщение двигатель внутреннего сгорания кратко: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания реферат по физике

ШКОЛА №9 С УГЛУБЛЁННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА Реферат по физике на тему: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОДГОТОВИЛИ: УЧЕНИКИ КЛАССА ПОД РУКОВОДСТВОМ: Казань 2004. Внутренней энергией обладают все тела – земля, камни, облака. Однако извлечь их внутреннюю энергию довольно трудно, а порой и невозможно. Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно говоря, «горючих» и «горячих» тел. К ним относятся: нефть, уголь, горячие источники вблизи вулканов, теплые морские течения и т.п. Рассмотрим один из примеров использования превращения внутренней энергии названных тел в механическую энергию. Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах. По роду топлива Двигатели внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — на 4-тактные и 2-тактные. По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха — на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием. Существуют: жидкостные и газовые, с внешним (карбюраторные двигатели) и внутренним (дизели) смесеобразованием, поршневые и турбинные, реактивные и комбинированные Двигатели внутреннего сгорания. В Двигателе внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели) зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры. Мощность, экономичность и другие характеристики двигателей постоянно улучшаются, основной принцип действия остаётся неизменным. В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу. Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск, или, иначе говоря, за два оборота коленчатого вала. Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня. Ход поршня S — путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой. Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Верхняя мертвая точка сокращенно обозначается в.м.т., нижняя мертвая точка – н.м.т. Рабочий объем цилиндра Vр — объем, освобождаемый поршнем при движении от в.м.т. до н.м.т. Литраж – рабочий объем всех цилиндров двигателя. Объем камеры сгорания Vc — объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в в.м.т. Полный объем цилиндра Vп — это его рабочий объем плюс объем камеры сгорания. Индикаторная мощность – мощность, развиваемая расширяющимися газами при сгорании топлива в цилиндрах двигателя (без учета потерь). Эффективная мощность – мощность, получаемая на маховике коленчатого вала. Она на 10 – 15% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе и приведение в движение его вспомогательных механизмов и приборов. Литровой мощностью называется наибольшая эффективная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (литража) цилиндрического двигателя. 2 основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. И всё же конструкция Э. Ленуара была лишь прообразом реального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. Достаточно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т.е. Лишь 4% теплоты сгоревшего газа тратилось на полезную работу, а остальные 96% уходили с отработанными газами. Нагревали корпус и т.п. Надёжно работали свечи выпускной золотник, для охлаждения двигателя требовалось очень много воды. В 1862 г. Французский инженер Альфонс Бо Де Роша (1815-1891) предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуществить свою идею Бо Де Роша не сумел. Такой двигатель создал в 1876 г. Служащий из Кёльна (Германия) Николаус Август Отто (1832-1891). Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин. В течение нескольких лет Бенцу и Даймлеру пришлось заниматься усовершенствованием двигателя. В результате при поддержки состоятельных людей Карл Бенц даже построил небольшой завод по производству газовых двигателей. В поисках более эффективных, чем светильный газ, автомобильного топлива Готлиб Даймлер совершив 1881г. Поездку на юг России, где ознакомился с процессами переработки нефти. Один из её продуктов, лёгкий бензин, оказался как раз таким источником энергии, который искал изобретатель: бензин хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает, удобен для транспортировки. В 1883г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать и на газе, и на бензине; все последующие автомобильные двигатели Даймлера были рассчитаны только на жидкое топливо. Переход от газа к бензину позволил в несколько раз увеличить обороты коленчатого вала, доведя его до 900об./мин; почти вдвое возросла удельная мощность двигателя (т.е. приходящаяся на 1 л суммарного-рабочего-объёма его цилиндров). Работа первопроходцев всегда требует энтузиазма и смелости. Награда за их настойчивость становится благодарность потомков. Первая самоходная коляска Бенца с бензиновым мотором была трехколесной. Даймлур начинал с двухколёсного «моторного велосипеда». Изобретения Даймлера и Бенца соотечественники встретили холодно. Благопристойных горожан беспокоил треск бензиновых двигателей; «знатоки» утверждали к тому же, что мотор «безжалостного экипажа» непременно взорвётся. В итоге Даймлеру пришлось испытывать свой автомобиль по ночам на загородных дорогах. А Бенца полиция обязала вперед сообщать свой маршрут места остановок, чтобы привести в готовность пожарные команды. 5 Для того чтобы продемонстрировать безопасность поездок на автомобиле, фрау Берта Бенц тайком от мужа совершила вместе с сыновьями дальний(180км) автомобильный пробег. В этой поездке смелой автомобилистке приходилось прочищать трубу подачи топлива шляпной булавкой и изолировать электрический провод резиновой чулочной подвязкой. Несмотря на явные преимущества двигателя внутреннего сгорания, до конца 19 века паровые и электрические считались более перспективными, чем газовые и бензиновые. В США, например, из выпущенных к 1899г. механических экипажей 40% составлял «паромобили», 38%-«электромобили» и лишь 22%-«бензиномобили». Двигатели внутреннего сгорания обладают нетрадиционной организацией рабочего процесса и сочетают преимущества бензиновых двигателей (высокая удельная мощность, малый удельный вес, высокая частота вращения) и дизелей (высокая экономичность). Высокие удельные параметры такого двигателя с искровым зажиганием обеспечиваются реализацией оптимальных параметров рабочего процесса, к которым относятся: степень сжатия 11-13 и количественно-качественное регулирование мощности, допускающее повышение коэффициента избытка воздуха на частичных нагрузках. Карбюраторный двигатель. Этот двигатель – одна из разновидностей двигателей внутреннего сгорания. Это название подчеркивает, что, во- первых, сгорание топлива происходит внутри двигателя, а во-вторых, существенной его деталью является карбюратор – устройство для смешивания бензина с воздухом в нужных пропорциях. Карбюраторные Двигатели внутреннего сгорания представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем. Остов двигателя — группа неподвижных деталей, являющихся базой для всех остальных механизмов и систем. К остову относятся блок- картер, головка (головки) цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, передняя и задняя крышки блок-картера, а также масляный поддон и ряд мелких деталей. Механизм движения — группа движущихся деталей, воспринимающих давление газов в цилиндрах и преобразующих это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик). Механизм газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска отработавших газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный) вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги и коромысла, открывающие клапаны. Клапаны закрываются клапанными пружинами. Система смазки — система агрегатов и каналов, подводящих смазку к трущимся поверхностям. Масло, находящееся в масляном поддоне, подаётся насосом в фильтр грубой очистки и далее через главный 6 масляный канал в блок-картере под давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням и деталям механизма газораспределения. Смазка цилиндров, толкателей и других деталей производится масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла, вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей. Часть масла отводится по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, откуда сливается обратно в поддон. Система охлаждения может быть жидкостной и воздушной. Жидкостная система состоит из рубашек цилиндров и головок, заполненных охлаждающей жидкостью (водой, антифризом и т. п.), насоса, радиатора, в котором жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, и устройств, регулирующих температуру воды. Воздушное охлаждение осуществляется обдувом цилиндров и головок вентилятором или потоком воздуха (на мотоциклах). Система питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом системы. Система зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняющей рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры. В систему включается распределитель тока высокого напряжения по соответствующим цилиндрам. В одном агрегате с прерывателем находятся конденсатор, улучшающий работу прерывателя, и катушка зажигания, с которой снимается высокое напряжение (12-20 кВ). В то время, когда Двигатели внутреннего сгорания не имели электрического зажигания, применялись запальные калоризаторы. Система пуска состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику, источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления. В функции системы входит вращение вала двигателя для пуска. Система впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя шума на выпуске. Примером карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель, развивающий мощность 55 кВт (75 л.с.) при 4000 об/мин и степени сжатия 6,7. Удельный расход топлива на наиболее экономичном режиме составляет 290 г; (кВт.ч). Наибольшая мощность четырёхтактного карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания 600 кВт (800 л.с.) Дизельный двигатель. В 1892 г. немецкий инженер Р. Дизель получил патент (документ, подтверждающий изобретение) на двигатель, впоследствии названный его фамилией. 7 январе 2002 г. администрация Джорджа Буша отказалась от программы разработки сверхэкономичных автомобилей, оснащенных бензиновыми двигателями (ее начали реализовывать еще при президенте Клинтоне). В штаб-квартире Ford Motor состоялась презентация «национального водородного энергетического графика». По словам министра энергетики США Спенсера Абрахама, выступившего с докладом перед представителями автоконцернов и нефтяных компаний, внедрение новой технологии существенно снизит зависимость страны от импорта нефти с Ближнего Востока, а также решит проблему парниковых газов, вызывающих глобальное потепление климата. Для выработки электроэнергии в двигателях на топливных ячейках используется продукт химической реакции водорода и кислорода. При этом, если применяется абсолютно чистый водород, выхлоп автомобиля состоит из водяного пара. Однако Абрахам вынужден был признать, что новая технология вряд ли получит широкое распространение до конца десятилетия. «Разработка автомобилей будущего (с двигателями) на топливных ячейках сопряжена с многочисленными техническими трудностями», — заявил Абрахам. Одна из главных проблем, по его словам, — как найти безопасный способ хранения водорода в автомобиле. Другая трудность — в том, как организовать сеть доставки водорода, которая функционировала бы по образцу ныне действующей системы поставок бензина на АЗС. Наконец, по словам Абрахама, необходимо найти экономичный способ промышленного производства водорода. Тем не менее еще в мае General Motors представила грузовой пикап, который, по словам представителей компании, стал первым в мире автомобилем с двигателем на топливных ячейках. Он производит электричество из водорода, экстрагированного из бензина. Пикап оборудован топливным процессором, который путем ряда химических реакций превращает бензин с низким содержанием серы в топливо, пригодное для использования в топливных ячейках. Открытие Двигателя внутреннего сгорания оказало большое влияние на развитие многих отраслей промышленности, сельского хозяйства и науки. 10 Список литературы. 1. К.С. Шестопалов Устройство, техническое обслуживание легкового автомобиля. Учебное пособие. Москва. Издательство ДОСААФ. 1990. 2. Двигатели внутреннего сгорания, т. 1-3, Москва.. 1957. 3. Двигатели внутреннего сгорания, Москва. 1968. 4. Физика 8 класс, Москва. Издательство Дрофа. 2002. 5. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001 (2cd). 6. Большой справочник школьника 5-11 классы. Москва. Издательство Дрофа. 2001. 11

Реферат: Двигатель внутреннего сгорания

ШКОЛА №9 С УГЛУБЛЁННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА

Реферат по физике на тему:

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ПОДГОТОВИЛИ: УЧЕНИКИ КЛАССА

ПОД РУКОВОДСТВОМ:

Казань 2004.

Внутренней энергией обладают все тела – земля, камни, облака. Однако извлечь их внутреннюю энергию довольно трудно, а порой и невозможно. Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно говоря, «горючих» и «горячих» тел. К ним относятся: нефть, уголь, горячие источники вблизи вулканов, теплые морские течения и т.п. Рассмотрим один из примеров использования превращения внутренней энергии названных тел в механическую энергию. Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.

По роду топлива Двигатели внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — на 4-тактные и 2-тактные. По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха — на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием. Существуют: жидкостные и газовые, с внешним (карбюраторные двигатели) и внутренним (дизели) смесеобразованием, поршневые и турбинные, реактивные и комбинированные Двигатели внутреннего сгорания.

В Двигателе внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели) зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Мощность, экономичность и другие характеристики двигателей постоянно улучшаются, основной принцип действия остаётся неизменным.

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу.

Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск, или, иначе говоря, за два оборота коленчатого вала.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Ход поршня S — путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Верхняя мертвая точка сокращенно обозначается в.м.т., нижняя мертвая точка – н.м.т.

Рабочий объем цилиндра V_р — объем, освобождаемый поршнем при движении от в.м.т. до н.м.т.

Литраж – рабочий объем всех цилиндров двигателя.

Объем камеры сгорания V_c — объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в в.м.т.

Полный объем цилиндра V_п — это его рабочий объем плюс объем камеры сгорания.

Индикаторная мощность – мощность, развиваемая расширяющимися газами при сгорании топлива в цилиндрах двигателя (без учета потерь).

Эффективная мощность – мощность, получаемая на маховике коленчатого вала. Она на 10 – 15% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе и приведение в движение его вспомогательных механизмов и приборов.

Литровой мощностью называется наибольшая эффективная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (литража) цилиндрического двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

Первый такт – впуск. При движении поршня от в.м.т. (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Второй такт – сжатие. Поршень движется вверх, при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси.Смесь сжимается до давления 0,8-2 Мн./м2 (8-20 кгс/см2) температура смеси в конце сжатия составляет 200-400°C.

Третий такт – рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает (за 0,001 – 0,002 с ). При этом происходит выделение большого количества тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем определенный крутящий момент. Таким образом, во время рабочего хода происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу.

Четвертый такт – выпуск. После совершения полезной работы поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе, и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.

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

В целях получения большей мощности и равномерного вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровые. Так, в четырехцилиндровом двигателе за два оборота коленчатого вала получается не один, а четыре рабочих хода.

Рабочий цикл карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000-7000 об/мин) . Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 об/мин и более . Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18 : 1) или обогащенной смеси (12 : 1) . Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания. Регулирование мощности карбюраторного Д. в. с. осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [ 1-4 кг/квт ( 0,75-3 кг/л. с.)]. Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях. При увеличении диаметра цилиндра карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания возрастает склонность двигателя к детонации, поэтому карбюраторные Двигатели не делают с большими диаметрами цилиндров (как правило, не более

150 мм ). Мотоциклетные карбюраторные двухтактные и четырёхтактные Двигатели внутреннего сгорания имеют мощность от 3,5 до 45 кВт (от 5 до 60 л. с.) . Авиационные поршневые двигатели с непосредственным впрыском бензина и искровым зажиганием развивают до 1100 кВт (1500 л. с.) и более.

Создали двигатель внутреннего сгорания в середине 19 века, когда на транспорте безраздельно царствовала паровая машина. В то время для освещения улиц стали применять светильный газ. Свойство нового топлива натолкнула изобретателей на мысль, что поршень в цилиндре может перемещать не пар, а газовая смесь. На вопрос о том, как воспламенить эту смесь помогло ответить ещё одно техническое достижение – индукционная катушка получения электрической искры.

Первый двигатель, работавший светильном газе, изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светильного газа (горючие газы в основном метан и водород) и воздуха. Конструкция имела все основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. И всё же конструкция Э. Ленуара была лишь прообразом реального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. Достаточно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т.е. Лишь 4% теплоты сгоревшего газа тратилось на полезную работу, а остальные

96% уходили с отработанными газами. Нагревали корпус и т.п. Надёжно работали свечи выпускной золотник, для охлаждения двигателя требовалось очень много воды. В 1862 г. Французский инженер Альфонс Бо Де Роша (1815-1891) предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуществить свою идею Бо Де Роша не сумел. Такой двигатель создал в 1876 г. Служащий из Кёльна (Германия) Николаус Август Отто (1832-1891) . Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин.

В течение нескольких лет Бенцу и Даймлеру пришлось заниматься усовершенствованием двигателя. В результате при поддержки состоятельных людей Карл Бенц даже построил небольшой завод по производству газовых двигателей. В поисках более эффективных, чем светильный газ, автомобильного топлива

Готлиб Даймлер совершив 1881г . Поездку на юг России, где ознакомился с процессами переработки нефти. Один из её продуктов, лёгкий бензин, оказался как раз таким источником энергии, который искал изобретатель: бензин хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает, удобен для транспортировки.

В 1883г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать и на газе, и на бензине; все последующие автомобильные двигатели Даймлера были рассчитаны только на жидкое топливо. Переход от газа к бензину позволил в несколько раз увеличить обороты коленчатого вала, доведя его до 900об./мин ; почти вдвое возросла удельная мощность двигателя (т.е. приходящаяся на 1 л суммарного-рабочего-объёма его цилиндров). Работа первопроходцев всегда требует энтузиазма и смелости. Награда за их настойчивость становится благодарность потомков. Первая самоходная коляска Бенца с бензиновым мотором была трехколесной. Даймлур начинал с двухколёсного «моторного велосипеда».

Изобретения Даймлера и Бенца соотечественники встретили холодно. Благопристойных горожан беспокоил треск бензиновых двигателей; «знатоки» утверждали к тому же, что мотор «безжалостного экипажа» непременно взорвётся. В итоге Даймлеру пришлось испытывать свой автомобиль по ночам на загородных дорогах. А Бенца полиция обязала вперед сообщать свой маршрут места остановок, чтобы привести в готовность пожарные команды.

Для того чтобы продемонстрировать безопасность поездок на автомобиле, фрау Берта Бенц тайком от мужа совершила вместе с сыновьями дальний(180км) автомобильный пробег. В этой поездке смелой автомобилистке приходилось прочищать трубу подачи топлива шляпной булавкой и изолировать электрический провод резиновой чулочной подвязкой.

Несмотря на явные преимущества двигателя внутреннего сгорания, до конца 19 века паровые и электрические считались более перспективными, чем газовые и бензиновые. В США, например, из выпущенных к 1899г . механических экипажей 40% составлял «паромобили», 38% -«электромобили» и лишь 22% -«бензиномобили».

Двигатели внутреннего сгорания обладают нетрадиционной организацией рабочего процесса и сочетают преимущества бензиновых двигателей (высокая удельная мощность, малый удельный вес, высокая частота вращения) и дизелей (высокая экономичность). Высокие удельные параметры такого двигателя с искровым зажиганием обеспечиваются реализацией оптимальных параметров рабочего процесса, к которым относятся: степень сжатия 11-13 и количественно-качественное регулирование мощности, допускающее повышение коэффициента избытка воздуха на частичных нагрузках.

Карбюраторный двигатель. Этот двигатель – одна из разновидностей двигателей внутреннего сгорания. Это название подчеркивает, что, во-первых, сгорание топлива происходит внутри двигателя, а во-вторых, существенной его деталью является карбюратор – устройство для смешивания бензина с воздухом в нужных пропорциях.

Карбюраторные Двигатели внутреннего сгорания представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примером карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга» . Это четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель, развивающий мощность 55 кВт (75 л.с.) при 4000 об/мин и степени сжатия 6,7. Удельный расход топлива на наиболее экономичном режиме составляет 290 г; (кВт.ч).

Наибольшая мощность четырёхтактного карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания 600 кВт (800 л.с.)

Дизельный двигатель. В 1892 г. немецкий инженер Р. Дизель получил патент (документ, подтверждающий изобретение) на двигатель, впоследствии названный его фамилией.

Рудольф Дизель (18 марта 1858, Париж — 29 сентября 1913, пролив Ла-Манш)

Родился в немецкой семье, эмигрировавшей во Францию. В 1870 из-за начавшейся Франко-прусской войны всю семью выслали в Англию. Для получения образования Рудольфа родители отправили в Германию, сначала в Аугсбурге, а затем в Мюнхене в Высшую техническую школу, которую он окончил с отличием. Большой удачей для него стало покровительство известного инженера Карла фон Линде, устроившего Дизеля в 1880 на работу в парижское отделение своей фирмы. Долгие годы Рудольф работал над созданием двигателя, в котором воздух должен сжимался таким образом, чтобы при соединении его с топливом создавалась бы необходимая для воспламенения температура. В 1890 Дизеля перевели в берлинское отделение фирмы. Здесь он представил расчеты и теоретическое обоснование своей идеи и в 1892 получил патент. В 1897 был продемонстрирован двигатель мощностью 25 л.с. Высокоэффективный двигатель заинтересовал фирму Круппа, машиностроительные заводы Аугсбурга и многих других. К Рудольфу Дизелю пришел коммерческий успех, но через некоторое время лицензионные отчисления (ройялти) прекратились из-за конструкторских просчетов, устраненных уже другими изобретателями. Рудольф Дизель погиб, видимо, во время крушения почтового парохода «Дрезден» в проливе Ла-Манш (по другой версии, покончил жизнь самоубийством из-за финансовых неудач).

В цилиндры двигателя Дизеля попадает не смесь бензина и воздуха, как в карбюраторных двигателях, а только воздух. Поршень, сжимая этот воздух, совершает над ним работу и, согласно первому закону термодинамики, внутренняя энергия воздуха возрастает. Подобно опыту с «воздушным огнивом» температура в цилиндре возрастает настолько, что впрыскиваемое туда топливо сразу же самовоспламеняется. Образующиеся при этом газы выталкивают поршень обратно, осуществляя рабочий ход. Следовательно, работа двигателя Дизеля также состоит из четырех тактов. Дизельные двигатели, или попросту, дизели, могут работать на менее качественном, а, значит, на более дешевом топливе, чем карбюраторные двигатели. Дизели также способны развивать большую мощность. Кроме того, КПД дизелей достигает 35-40 % , что заметно выше, чем КПД карбюраторных двигателей: 25-30 %.

Газовые Двигатели работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ, генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические газы, канализационные газы и пр. Применяются как четырёхтактные, так и двухтактные газовые Двигатели внутреннего сгорания. По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели разделяются на: Двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; Двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива, воспламеняющегося от сжатия; Двигатели внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием и искровым зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т. п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта

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

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

Совершенствование Двигателей внутреннего сгорания идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций . Можно наметить также такие тенденции в развитии Двигателей внутреннего сгорания, как постепенное замещение карбюраторных Двигателей дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей, увеличение частоты вращения и другими улучшениями в конструкции. Над совершенствование двигателя внутреннего сгорания работали и продолжают работать многие учёные, инженеры, испытатели.

Вот некоторые интересные новости развития Двигателей внутреннего сгорания.

Министр энергетики США Спенсер Абрахам представил топ-менеджерам американских автоконцернов доклад о «национальном водородном энергетическом графике». Авторы программы предлагают постепенно развертывать производство водородных двигателей вместо традиционных двигателей внутреннего сгорания. По их замыслу, это позволило бы снизить зависимость США от импорта нефти.

Около года назад Министерство энергетики США вместе с ведущими американскими автоконцернами и нефтяными компаниями начало реализовывать программу по разработке и производству автомобильных двигателей на основе водородных топливных ячеек. В январе 2002 г. администрация Джорджа Буша отказалась от программы разработки сверхэкономичных автомобилей, оснащенных бензиновыми двигателями (ее начали реализовывать еще при президенте Клинтоне).

В штаб-квартире Ford Motor состоялась презентация «национального водородного энергетического графика». По словам министра энергетики США Спенсера Абрахама, выступившего с докладом перед представителями автоконцернов и нефтяных компаний, внедрение новой технологии существенно снизит зависимость страны от импорта нефти с Ближнего Востока, а также решит проблему парниковых газов, вызывающих глобальное потепление климата.

Для выработки электроэнергии в двигателях на топливных ячейках используется продукт химической реакции водорода и кислорода. При этом, если применяется абсолютно чистый водород, выхлоп автомобиля состоит из водяного пара.

Однако Абрахам вынужден был признать, что новая технология вряд ли получит широкое распространение до конца десятилетия. «Разработка автомобилей будущего (с двигателями) на топливных ячейках сопряжена с многочисленными техническими трудностями», — заявил Абрахам. Одна из главных проблем, по его словам, — как найти безопасный способ хранения водорода в автомобиле. Другая трудность — в том, как организовать сеть доставки водорода, которая функционировала бы по образцу ныне действующей системы поставок бензина на АЗС. Наконец, по словам Абрахама, необходимо найти экономичный способ промышленного производства водорода.

Тем не менее еще в мае General Motors представила грузовой пикап, который, по словам представителей компании, стал первым в мире автомобилем с двигателем на топливных ячейках. Он производит электричество из водорода, экстрагированного из бензина. Пикап оборудован топливным процессором, который путем ряда химических реакций превращает бензин с низким содержанием серы в топливо, пригодное для использования в топливных ячейках.

Открытие Двигателя внутреннего сгорания оказало большое влияние

на развитие многих отраслей промышленности, сельского хозяйства

и науки.

Список литературы .

К.С. Шестопалов Устройство, техническое обслуживание легкового автомобиля. Учебное пособие. Москва. Издательство ДОСААФ. 1990.
Двигатели внутреннего сгорания, т. 1-3, Москва.. 1957.
Двигатели внутреннего сгорания, Москва. 1968.
Физика 8 класс, Москва. Издательство Дрофа. 2002.
Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001 (2cd).
Большой справочник школьника 5-11 классы. Москва. Издательство Дрофа. 2001.

Циклы двигателей внутреннего сгорания | Рабочие циклы д.в.с.

Здравствуйте! Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловая машина, в которой подвод теплоты к рабочему телу осуществляется за счет сжигания топлива внутри самого двигателя. Рабочим телом в таких двигателях является на первом этапе воздух или смесь воздуха с легковоспламеняемым топливом, а на втором этапе — продукты сгорания.В поршневых двигателях внутреннего сгорания подвод теплоты происходит непосредственно в цилиндре в процессе сгорания топлива. Эти двигатели имеют сравнительно высокую экономичность, малые габариты и вес, приходящийся на единицу мощности, и поэтому в основном применяются в качестве транспортных двигателей: в авиации, автомобильном, водном и железнодорожном транспорте. Кроме того, они используются в стационарных энергетических установках малой мощности.

Недостатком поршневых двигателей является необходимость применения кривошипного механизма, предназначенного для преобразования поступательного движения поршня во вращательное. Наличие несбалансированных масс в кривошипном механизме при увеличении числа оборотов приводит к возникновению больших механических нагрузок. Поэтому мощные двигатели внутреннего сгорания выполняются тихоходными, что увеличивает их габариты и вес.

Различные требования, предъявляемые к двигателям внутреннего сгорания в зависимости от их назначения, привели к созданию самых разнообразных типов этих двигателей. Однако с термодинамической точки зрения их можно классифицировать по характеру процессов. Циклы, которые применяются в двигателях, можно подразделить на следующие три вида:

1) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме;

2) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении;

3) смешанный цикл, в котором теплота подводится при постоянном объеме и при постоянном давлении.

Цикл с подводом теплоты в процессе при постоянном объеме.

Особенностью двигателей, работающих по этому циклу, является внешнее приготовление рабочей смеси, которая затем подается в цилиндр, где сжимается и воспламеняется от электрической искры, причем сгорание происходит очень быстро и процесс можно рассматривать как происходящий при постоянном объеме. Так как внешнее смесеобразование осуществляется при низкой температуре, двигатель может работать только на легких топливах, которые хорошо смешиваются с воздухом. Такой двигатель впервые был построен в 1876 г. немецким изобретателем Отто и работал на газовой смеси.

Теоретический цикл с подводом теплоты при υ = const состоит из двух адиабат и двух изохор (рис. 2). В процессе 1—2 происходит адиабатное сжатие рабочей смеси, которая в точке 2 воспламеняется с помощью электрической искры и сгорает в процессе 2—3 при постоянном объеме. В процессе 3—4 адиабатного расширения продуктов сгорания топлива происходит перемещение поршня и производится работа расширения. В точке 4 открывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает до атмосферного pa.

При этом часть отработавших продуктов сгорания покидает полость цилиндра. В дальнейшем в результате возвратно-поступательного движения поршня выталкиваются остатки продуктов сгорания и всасывается следующая порция рабочей смеси. На теоретической диаграмме (рис. 2) эти процессы совпадают с изобарой ра, однако условно их совмещают с изохорным процессом 4—1, в котором отводится количество теплоты q2, фактически уносимой вместе с удаляемыми газами.

Реальные циклы двигателей внутреннего сгорания заметно отличаются от теоретических, поэтому при теоретическом анализе вводятся также и другие допущения. В качестве рабочего тела при исследовании циклов двигателей внутреннего сгорания принимается идеальный газ, количество и свойства которого неизменны (в действительности они изменяются в результате сгорания распыленного топлива).

Процессы сжатия и расширения не являются адиабатными, потому что в реальном двигателе существует трение и происходит теплообмен между стенками цилиндра и газом. Процесс 2—3 в действительности также отличается от изохорного из-за перемещения поршня за время горения топлива. Вследствие развития всех процессов во времени определенные точки перехода от одного процесса к другому (точки 1, 2, 3 и 4) в реальных циклах отсутствуют, и процессы сменяют друг друга постепенно (рис. 1).

Однако при термодинамическом анализе циклов двигателей внутреннего сгорания эти отклонения от идеальных условий не учитываются, что существенно упрощает теоретическое исследование циклов.

В соответствии с формулой

термический к. п. д. цикла с подводом теплоты при постоянном объеме возрастает с увеличением степени сжатия ε, которая равна отношению υ1/υ2 (рис.2) и показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси при ее сжатии. Однако величина ε ограничивается температурой самовоспламенения рабочей смеси.

Если в процессе адиабатного сжатия 1—2 температура в цилиндре превысит температуру самовоспламенения, то рабочая смесь воспламенится преждевременно, что не только снизит экономичность двигателя, но и приведет к весьма опасным перегрузкам. Поэтому степень сжатия в двигателях со сгоранием при υ = const не превышает ε = 6—9 (выбирается в зависимости от свойств топлива).

Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении.

В двигателях, работающих по этому циклу, сжатию подвергается не рабочая смесь, а воздух, температура которого в конце процесса сжатия (точка 2 на рис. 3) превышает температуру самовоспламенения топлива и составляет 600—800° С. Благодаря этому подаваемое в цилиндр распыленное жидкое топливо, смешиваясь с воздухом, самовоспламеняется и горит, причем подача топлива регулируется таким образом, чтобы горение шло при постоянном давлении (изобара 2—3). Распыливание подаваемого в цилиндр топлива производится сжатым воздухом (давление 5—9 МПа), поступающим из специального компрессора (такие двигатели часто называют компрессорными). В процессе 3—4 происходит адиабатное расширение продуктов сгорания, а процесс 4—1 аналогичен такому же в цикле со сгоранием при υ=const. Этот цикл был впервые предложен и осуществлен Дизелем.

Ввиду того что сжатию подвергается только воздух, преждевременное воспламенение (детонация) топлива исключается, двигатели работают с большими степенями сжатия (порядка 15—20) и имеют большой к. п. д. Так как образование горючей смеси происходит при высокой температуре, в этих двигателях сжигаются более тяжелые виды топлива.

Недостатком этих двигателей является наличие компрессора высокого давления, снижающего надежность, а также усложняющего конструкцию и потребляющего некоторую часть мощности двигателя. Поэтому они в настоящее время вытеснены бескомпрессорными двигателями, в которых распыливание топлива осуществляется топливным насосом.

Смешанный цикл.

Двигатели, работающие по смешанному циклу, являются более совершенными по сравнению с двигателями с изобарным сгоранием, так как у них отсутствует компрессор. Первый патент на бескомпрессорный двигатель высокого давления был выдан в 1901 г. русскому инженеру Г. В. Тринклеру. Однако эти двигатели получили широкое распространение значительно позже, когда удалось осуществить тонкое распыливание топлива с помощью топливного насоса и форсунок специальной конструкции. В настоящее время по смешанному циклу работают преимущественно транспортные двигатели, в которых используется тяжелое топливо.

В смешанном цикле, как и в цикле с изобарным сгоранием, сжатию подвергается воздух. Топливо подается в цилиндр с помощью насоса в конце сжатия (точка 2 на рис. 4) при давлении 30—150 МПа и вследствие высокой температуры воздуха самовоспламеняется. Подача топлива под большим давлением создает благоприятные условия для хорошего распиливания и перемешивания его с воздухом, что обеспечивает достаточно полное сгорание топлива и повышение экономичности двигателя. Процесс горения идет сначала при постоянном объеме (изохора 2—3), а затем при постоянном давлении (изобара 3—3′).

Сравнение циклов.

Как уже отмечалось раньше, сравнение экономичности двигателей целесообразно проводить с помощью Ts-диаграммы, так как эта диаграмма позволяет по соответствующим площадям определить количество теплоты. На рис. 5 выполнено сравнение рассмотренных выше циклов двигателей при одинаковом количестве отводимой теплоты q2, которой соответствует площадь 1—4—b—a—1, и одинаковых максимальных параметрах цикла в точке 3.

Степень сжатия для цикла со сгоранием топлива при p = const (определяется положением точки 2″ в конце адиабатного сжатия воздуха) больше, чем для цикла со сгоранием при υ = const (точка 2). Это соответствует действительным условиям работы двигателей, так как отличительной особенностью и преимуществом двигателей с подводом тепла при р = const является возможность использования больших степеней сжатия.

Поэтому целесообразно сопоставить двигатели при одинаковых максимальных давлениях и температурах (точка 3 на рис. 2—4), поскольку эти параметры определяют величину механических и термических напряжений, а следовательно, и конструктивные особенности двигателей.При одинаковых максимальных параметрах в цикле 1—2″— 3—4—1 (рис. 5) с подводом теплоты при p = const работа, равная площади цикла, больше работы в цикле 1—2—3—4—1 с подводом теплоты при υ=const. Так как количество отводимой теплоты q2, которой соответствует площадь 1—4—b—а—1, в обоих циклах одинаково, то термический к. п. д. в условиях одинаковых максимальных параметров для цикла с подводом теплоты при p = const выше.

Термический к. п. д. смешанного цикла 1—2’—3’—3 —4—1 имеет среднее значение между термическими коэффициентами полезного действия рассмотренных циклов. В действительности для смешанного цикла и цикла Дизеля оптимальная степень сжатия одинакова и составляет ε = 16—18, поэтому бескомпрессорные двигатели работают при более высоких максимальных параметрах (точка 3 на рис. 5 расположена выше) и, следовательно, являются наиболее экономичными. Исп. литература: 1) Теплоэнергетика и теплотехника, Общие вопросы, Справочник под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина, Москва, «Энергия», 1980. 2)Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,»Вышейшая школа», 1976.

реферат на тему двигателя внутреннего сгорания

Большинство людей не замечают то что скрыто от глаз но учёные это видят и стараются улучшить то что мы имеем. Один из самых распространенных двигателей – двигатель внутреннего сгорания. Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т.д., во всём мире насчитывается сотни миллионы таких двигателей. Существует два вида двигателей внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные. Дизель относится к более экономичным тепловым двигателям (КПД достигает 44%), он работает на дешевых видах топлива. Сконструированы и собраны двигатели мощностью до 30 000 КВт. Дизели используются главным образом на судах, тепловозах, тракторах, грузовиках (в последнее время стали выпускать легковые машины на дизелях), передвижных электростанциях. Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован бельгийским изобретателем Этьеном Ленуаром (1822—1900) в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигательБензиновые ДВС работают на жидком горючем (бензине, керосине и т.п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах). Проектируют двигатели где горючим будет водород. 2.5 ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВС Дизельные – другой тип двигателей внутреннего сгорания. Воспламенение в его цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно, сжатый 6 поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры. Этим он отличается от бензинового топлива внутреннего сгорания, в котором используется особое устройство для воспламенения топлива. Первый дизельный двигатель был собран в 1897 г. немецким инженером Р. Дизелем и получил название от его имени. Основная часть ДВС – один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.2.6 2.6 ОТЛИЧИЯ ДВС БЕНЗИНОВОГО ОТ ДИЗЕЛЬНОГО Конструктивно дизель мало чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. Принцип действия дизеля тот же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан – форсунка. Назначение её — в определённые фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны , топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя. Казалось бы не заметный и ненужный механизм а без него не едет автомобиль. Так же и в жизни те без кого не обойтись не получает должной славы всё достается корпусу и если бы я не начал копаться в этой информации я бы не узнал кто такой Рудольф Дизель.

Двигатели внутреннего сгорания (3) (Реферат)

Доклад на тему:

Двигатели внутреннего сгорания.

Доклад подготовил:

ученик ___^класса

школы № ___

Ф.И.О.

г. Нижний Новгород 2002 год.

Один из самых распространенных двигателей – двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные и т.д., во всём мире насчитывается сотни миллионы таких двигателей. Существует два вида двигателей внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные.

Бензиновые ДВС работают на жидком горючем (бензине, керосине и т.п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах). Проектируют двигатели где горючим будет водород.

Основная часть ДВС – один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.

Внутри цилиндра движется поршень – металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем – пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт движения поршня коленчатому валу.

Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов – впускной, подаётся горючая смесь, через другой – выпускной, удаляются продукты сгорания. В верхней части цилиндра помещается свеча – приспособление для зажигания горючей смеси посредством электрической искры.

Наибольшее распространение получил четырёхтактный двигатель. Рассмотрим его работу. 1-ый такт – впуск (всасывание). Поршень, двигаясь вниз, засасывает горючую смесь. 2-ой такт – сжатие. Впускной клапан закрывается, поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-ий такт – рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения, смесь поджигается электрической искрой свечи, сила давления газов раскалённых продуктов горения – толкает поршень вниз. Движение поршня передаётся коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым производится полезная работа. Произведя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до атмосферного. 4-ый такт – выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.

Из четырёх тактов двигателя только один, третий, — рабочий. Поэтому двигатель снабжают моховиком, инерционным двигателем, запасающим энергию, за счёт которой коленчатый вал вращается в течении остальных тактов. Отметим, что одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах для более равномерной работы ставят 4, 6, 8 и более цилиндров на общем валу. Двигатели с цилиндрами, установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют их главным образом в авиации.

Дизельные – другой тип двигателей внутреннего сгорания. Воспламенение в его цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно, сжатый поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры. Этим он отличается от бензинового топлива внутреннего сгорания, в котором используется особое устройство для воспламенения топлива.

Первый дизельный двигатель был собран в 1897 г. немецким инженером Р. Дизелем и получил название от его имени.

Конструктивно дизель мало чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что у него есть цилиндр, поршень клапаны. И принцип действия дизеля тот же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан – форсунка. Назначение её — в определённые фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны , топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя.

Пусть начальным положением будет верхняя мёртвая точка. При движении поршня вниз (1-ый такт) открывается впускной клапан, через который засасывается воздух. Впускной клапан при обратном ходе поршня закрывается и в продолжении всего 2-го такта остаётся закрытым.

В цилиндре дизеля происходит сжатие воздуха (в бензиновом двигателе внутреннего сгорания на этой фазе сжимается горючая смесь). Степень сжатия в дизелях в 2-2,5 раза больше, вследствие чего температура воздуха в конце сжатия поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. В момент подхода поршня в верхнюю мёртвую точку начинается подача топлива из форсунки. Попадая в горячий воздух, мелко распыленное топливо самовозгорается. Сгорание топлива (3-ем такте) происходит не сразу, как в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, а постепенно, в продолжении некоторой части хода поршня вниз, объем пространства в цилиндре, где топливо сгорает, увеличивается. Поэтому давление газов во время работы форсунки остаётся постоянным.

Когда поршень возвращается в нижнюю мёртвую точку, открывается впускной клапан, и давление газов сразу падает, после чего заканчивается 4-ый такт, поршень возвращается в верхнюю мёртвую точку. Далее цикл повторяется.

Дизель относится к более экономичным тепловым двигателям (КПД достигает 44%), он работает на дешевых видах топлива. Сконструированы и собраны двигатели мощностью до 30 000 КВт. Дизели используются главным образом на судах, тепловозах, тракторах, грузовиках (в последнее время стали выпускать легковые машины на дизелях), передвижных электростанциях.

Список литературы:

Энциклопедический словарь юного техника 1988 г.

Б.В. Зубков, С.В. Чумаков.

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ — Принцип работы и устройство

Двигатели внутреннего сгорания

Принципы работы и классификация

Двигатель внутреннего сгорания – это наиболее распространенный источник энергии для транспортных средств. Этот двигатель вырабатывает мощность за счет преобразования химической энергии топлива в теплоту, которая затем преобразуется в механическую работу.

Преобразование химической энергии в теплоту осуществляется при сгорании топлива, а последующий переход теплоты в механическую работу осуществляется за счет внутренней энергии рабочего тела, которое, расширяясь, выполняет работу.

В качестве рабочих тел в двигателе внутреннего сгорания используются газы, давление которых возрастает за счет сжатия.

Таблица 1. Классификация двигателей внутреннего сгорания

Топлива – а это в основном смеси углеводородов – требуют для своего сгорания присутствие кислорода; нужное количество кислорода поступает вместе со входящим воздухом.

Если сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, этот процесс называется внутренним сгоранием. Здесь продукты сгорания сами используются в качестве рабочего тела.

Если же процесс сгорания происходит вне цилиндра, то он называется внешним сгоранием.

Постоянное получение механической работы возможно циклически (поршневой двигатель ) или непрерывно (газотурбинный двигатель), рабочий процесс при этом состоит из сжатия рабочего тела, подвода к нему теплоты, совершения работы за счет его расширения и возврата в исходное состояние.

Если рабочее тело изменяется при получении им теплоты, например, когда часть его выполняет роль окислителя, то восстановление первоначального состояния рабочего тела возможно только путем его замены.

Подобный процесс называется незамкнутым циклом и характеризуется циклическим газообменом (выпуском продуктов сгорания и впуском свежего заряда). Внутреннее сгорание всегда требует применения незамкнутого цикла.

При реализации процесса внешнего сгорания рабочее тело остается химически неизменным и может поэтому возвращаться в свое исходное состояние путем выполнения требуемых операций (охлаждение, конденсация). Это позволяет использовать замкнутый цикл работы.

Кроме основных характеристик процесса (незамкнутый/замкнутый циклы) и типов сгорания (циклический/непрерывный) процессы сгорания в двигателе внутреннего сгорания классифицируются по способам приготовления рабочей смеси и применяемым методам ее воспламенения.

При внешнем смесеобразовании рабочая смесь приготавливается вне камеры сгорания. При этом в камере сгорания вначале присутствует, главным образом, гомогенная топливовоздушная смесь, и поэтому этот процесс можно отнести к процессу образования гомогенной смеси.

При внутреннем смесеобразовании топливо вводится непосредственно в камеру сгорания. Чем позже происходит сгорание, тем большей гетерогенностью на момент начала сгорания будет обладать топливовоздушная смесь, поэтому внутреннее смесеобразование часто называется процессом образования гетерогенной смеси.

Принудительное воспламенение осуществляется электрической искрой от свечи зажигания. При самовоспламенении рабочая смесь загорается из-за нагрева вследствие ее сжатия. Также самовоспламенение может происходить при впрыскивании топлива в такую высокотемпературную воздушную среду, которая вызывает его испарение и воспламенение.

Мой блог находят по следующим фразам

Автор темы: АвтоЗащитник

Двигатель внутреннего сгорания

Определение 1

Двигатель внутреннего сгорания — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере двигателя.

Первый двигатель внутреннего сгорания (коммерчески успешный) был создан Этьеном Ленуар около $1859$ г. и первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в $1876$ году Николаусом Отто.

Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются для приведения в движение транспортных средств — (автомобилей, мотоциклов, судов, локомотивов, самолетов) и других мобильных машин.

Применение

Поршневые двигатели являются на сегодняшний день наиболее распространенным источником питания для наземных и водных транспортных средств, в том числе автомобилей, мотоциклов, кораблей и в меньшей степени, локомотивов (некоторые из них электрические, но большинство используют дизельные двигатели). Роторные двигатели конструкции Ванкеля используются в некоторых автомобилях, самолетах и мотоциклах.

Там, где требуются очень высокие соотношения мощности к весу, двигатели внутреннего сгорания используются в виде турбин внутреннего сгорания или двигателей Ванкеля.

Классификация

Есть несколько возможных способов классификации двигателей внутреннего сгорания.

Поршневые:

По количеству ударов

Двухтактный двигатель;
Четырехтактный двигатель (с циклом Отто)
Шеститактный двигатель

По типу розжига

Двигатель с воспламенением от сжатия;
Двигатель с искровым зажиганием (обычно встречаются в бензиновых двигателях)

Роторные:

Следующие типы реактивных двигателей также типы газовых турбин:

турбореактивный
турбовентиляторный
турбовинтовой

Запуск (стартер)

Стартер является электродвигателем, пневматическим двигателем, гидравлическим двигателем, двигателем внутреннего сгорания, используемый для вращения двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы инициировать работу двигателя под его собственной силой.

Двигатели внутреннего сгорания должны иметь циклы, с которых начинается запуск. В поршневых двигателях это достигается путем поворота коленчатого вала, который запускает циклы пуска, сжатия, сгорания и выхлопа.

Готовые работы на аналогичную тему

Замечание 1

Наиболее часто встречающиеся способы запуска ДВС сегодня это с помощью электрического двигателя.

Другой способ запуска является использование сжатого воздуха, который прокачивают в некоторых цилиндрах двигателя, для того, чтобы запустить его.

Турбинные двигатели часто запускаются с помощью электромотора.

Загрязнение воздуха

Двигатели внутреннего сгорания, такие как поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят выбросы в воздух, из-за неполного сгорания углеродистого топлива. Основные производные процесса являются диоксид углерода СО2, вода и сажа – ее также называют твердой частицей. Следствия от вдыхания частиц были изучены в организме человека и животных, и включают в себя астму, рак легких, сердечно — сосудистые проблемы, и преждевременную смерть. Есть, однако, некоторые дополнительные продукты процесса горения, которые включают оксиды азота и серы, а также некоторые несгоревшие углеводороды, которые зависят от условий эксплуатации.

Не все топливо полностью израсходуется в процессе сгорания. Небольшое количество топлива, присутствует после сгорания, а некоторое вступает в реакцию с образованием кислородсодержащих соединений, таких как формальдегид или ацетальдегид. Неполное сгорание обычно возникает в результате недостатка кислорода для достижения идеального стехиометрического соотношения.

Угольное топливо содержит серу и примесь, которое в конечном счете производит монооксид и диоксид серы, который содержится в выхлопных газах, что способствует кислотным дождям.

Эффективность холодного запуска двигателя внутреннего сгорания: обзор проблемы, причин и возможных решений

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.03.002Получить права и содержание

Основные моменты

•: источники IC анализируется и оценивается эффективность холодного запуска двигателя.
•: Возможные решения рассматриваются вместе, а выгода оценивается количественно.
•: Обсуждаются возможные конфликты между различными подсистемами двигателя.
•: При холодном пуске наблюдается снижение расхода топлива до 7%.
•: Наблюдается сокращение выбросов до 40% при холодном пуске.

Реферат

Законодательство о выбросах транспортных средств продолжает ужесточаться, чтобы свести к минимуму воздействие двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду. Одной из областей, вызывающих серьезную озабоченность в этом отношении, является холодный запуск; тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания значительно ниже при холодном пуске, чем при достижении автомобилем устойчивых температур из-за неоптимальных температур смазочного материала и компонентов.Стремление к тепловому КПД (как двигателя внутреннего сгорания, так и транспортного средства в целом) привело к испытаниям множества решений для оценки их достоинств и влияния на другие системы транспортного средства на этапе прогрева (и при необходимости внедряются. ). Общая цель этих подходов — уменьшить потери энергии, чтобы системы и компоненты достигли предполагаемого диапазона рабочих температур как можно скорее после запуска двигателя. В случае с двигателем это в первую очередь касается системы смазки.Вязкость смазочного материала очень чувствительна к температуре, а повышенная вязкость при низких температурах приводит к более высоким потерям на трение и перекачивание, чем можно было бы наблюдать при заданной рабочей температуре. Подходы, используемые для решения этой проблемы, включают использование материалов с фазовым переходом (для снижения скорости охлаждения в течение периода после работы двигателя) [1], [2] и использование термобарьерных покрытий в попытке изолировать цилиндр. растачивать и предотвращать потерю тепла (таким образом увеличивая количество энергии, используемой для работы тормоза [3]).Также был опробован ряд системных изменений, включая отводные системы в смазочном контуре для снижения тепловых потерь. Здесь представлен критический обзор исследований в области управления температурным режимом транспортного средства на этапе холодного запуска, который был продиктован желанием улучшить как двигатель, так и общий КПД двигателя транспортного средства. Обзор включает в себя как разработки системы, так и вопросы выбора материалов, а также роль, которую эти две области должны сыграть в решении этой критической проблемы.

Ключевые слова

Энергоэффективность

Холодный запуск двигателя

Экономия топлива

Смазка

Изоляция

Материалы фазового перехода

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Ссылки на статьи

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Обзор технологии прямого впрыска водорода в двигатели внутреннего сгорания: на пути к безуглеродному сгоранию

2. Свойства водорода и их значение для использования в двигателе внутреннего сгорания

Водород обладает уникальными физическими и химическими свойствами по сравнению с обычным ископаемым топливом, широко используемым в транспортный сектор, а именно сжатый природный газ (КПГ), бензин и дизельное топливо, как показано в Таблице 1 [4,27,40,41,42].Характеристики двигателя с этими видами топлива в различных режимах двигателя обычно сравнивают с водородом и будут обсуждаться на протяжении всего исследования. Одним из многих преимуществ использования водорода в ДВС в качестве чистого альтернативного топлива является нулевое содержание углерода. Это означает, что выбросы углерода, в основном CO, CO ₂ и сажи, могут быть устранены, в результате чего NO _x останется единственным вредным побочным продуктом сгорания. Обладая высокой удельной плотностью энергии, водород может обеспечивать почти в три раза больше энергии по массе по сравнению с другими ископаемыми видами топлива, что отражается в его более низкой теплотворной способности.

Тем не менее, существует ряд недостатков, связанных с очень низкой плотностью водорода (т.е. низким объемным энергосодержанием (МДж / м ³)). При атмосферном давлении и 273 К плотность водорода на порядок меньше плотности природного газа из-за очень низкой молекулярной массы водорода. Низкая температура кипения предполагает, что сжатый водород будет наиболее распространенным вариантом хранения. Это представляет собой серьезную проблему для внедрения водородных ДВС в дорожные системы из-за ограниченного пространства транспортного средства.Повышение давления хранения требуется для увеличения плотности водорода и, следовательно, объемного энергосодержания. Например, водород при давлении 350 бар (т. Е. Текущее стандартное давление подачи для заправки водородом) и 273 К может увеличить плотность газа до ∼31 кг / м ³ или объемное энергосодержание до ∼3700 МДж / м ³ .

При самой высокой температуре самовоспламенения и октановом числе по исследовательскому методу (RON ≥ 130) [43] по сравнению с обычными видами топлива стойкость водорода к детонации должна быть высокой.Однако его минимальная энергия воспламенения в воздухе при стехиометрии на порядок меньше, чем у углеводородного топлива, что указывает на то, что водород может легко воспламеняться от горячих точек или остатков в камере сгорания. Это может привести к преждевременному воспламенению топлива, которое характеризуется сгоранием во время такта сжатия до предполагаемого воспламенения. Это приводит к потере контроля фаз сгорания, детонации и, возможно, механическому отказу двигателя. Следует отметить, что общий эффект предварительного зажигания и детонации практически неразличим [27], поскольку преждевременное зажигание обычно приводит к детонации.Однако основные причины этих двух явлений очень разные. Предыдущее исследование [44] показало, что моторное октановое число (MON) водорода намного меньше, чем его RON, по сравнению с типичным снижением на 8–10 пунктов для бензинового топлива; хотя точное значение водородного MON не было ясно. Тем не менее, MON считается более точным показателем детонационной стойкости в конструкции водородных двигателей [43]. Это объясняет частые сообщения о детонации в водородных двигателях. Дальность гашения водорода мала по сравнению с обычным углеводородным топливом.Следовательно, можно ожидать более высоких температурных градиентов у стенок камеры сгорания, что приведет к увеличению тепловых потерь при сгорании. Когда водород используется в двигателях PFI, короткое расстояние гашения наряду с высокой скоростью ламинарного пламени в воздухе подразумевает повышенную склонность к обратному воспламенению пламени во впускной коллектор. Эта проблема может быть решена путем изменения геометрии двигателя, уменьшения объема щели, перенастройки условий работы двигателя и полного удаления аномального разряда и остаточной электроэнергии в системе зажигания [45,46].Кроме того, следует использовать неплатиновую свечу зажигания для холодного режима, чтобы избежать преждевременного зажигания и обратного зажигания в двигателе SI [47]. Это связано с тем, что платиновый материал в свече зажигания может привести к нежелательной каталитической реакции с водородом и воздухом. С другой стороны, свеча зажигания, рассчитанная на охлаждение, может способствовать быстрой передаче тепла, чтобы свести к минимуму воздействие водорода на горячие точки, которые могут привести к детонации двигателя и ненормальному сгоранию. Именно здесь DI водорода показывает большое преимущество, поскольку обратного воспламенения можно полностью избежать, используя впрыск после закрытия впускного клапана.Тем не менее, уникальные физические и термохимические свойства водорода могут облегчить создание высокоэффективного ДВС. Например, водород диспергируется в четыре раза быстрее, чем СПГ, о чем можно судить, сравнивая их коэффициенты диффузии в воздухе в таблице 1. Это может способствовать смешиванию топлива в цилиндрах и воздуха в ДВС. Объемная доля стехиометрического водорода соответствует 29,53 об.%. Тем не менее, широкий предел воспламеняемости от 4 до 76 об.% Водорода в воздухе, наряду с высокой скоростью пламени, указывает на то, что водородный ДВС может работать на значительно обедненной смеси, тем самым улучшая тепловой КПД.Температура адиабатического пламени водорода при стехиометрии относительно высока, что способствует образованию NO _x. Однако для снижения выбросов NO _x из-за широких пределов воспламеняемости можно использовать режим обедненной смеси или высокий уровень рециркуляции выхлопных газов (EGR). Следует отметить, что использование водорода в ДВС может вызвать другие проблемы безопасности, связанные с включением. бортовая система хранения и доставки топлива. Например, водородное охрупчивание — частая причина разрушения материала при использовании водорода под высоким давлением [48].Кроме того, высокий коэффициент диффузии водорода указывает на высокий риск утечки водорода. Эти вопросы требуют особых мер при проектировании транспортного средства и системы подачи топлива, но не являются основным предметом настоящего исследования. Более того, эти проблемы обычно характерны для варианта FC для транспортных средств.

5. Сжигание только водорода с прямым впрыском

Перспективным подходом к улучшению характеристик водородного двигателя является впрыскивание водорода непосредственно в цилиндр во время такта сжатия [65].Таким образом, можно избежать проблемы обратного воспламенения в конфигурации PFI, поскольку впрыск топлива происходит, когда впускные клапаны уже полностью закрыты. Проблем с преждевременным воспламенением также можно в определенной степени избежать, уменьшив время воздействия водородной смеси на горячие точки. Потеря объемной эффективности для PFI из-за вытеснения воздуха водородом, как обсуждалось выше, больше не является проблемой, если впрыск происходит после закрытия впускных клапанов. При опоздании впрыска топлива во время такта сжатия высокое давление впрыска (т.е.е., ≥100 бар) требуется для преодоления повышенного давления в цилиндре. Одновременно более высокое давление впрыска может увеличить массовый расход топлива по сравнению с типичным PFI при низком давлении, который может обеспечить более высокий подвод энергии при той же продолжительности впрыска, чтобы управлять работой с высокой нагрузкой. Таким образом, ряд исследований [38,65,66] продемонстрировал, что работа с прямым впрыском водорода под высоким давлением (HPDI) при высоких нагрузках при оптимальных рабочих условиях может обеспечить такой же КПД, что и традиционные дизельные двигатели.Водородный HPDI также обеспечивает очень гибкую работу двигателя благодаря множеству настраиваемых параметров, например, давление впрыска, продолжительность впрыска, угол зажигания и ориентация форсунки, которые можно настроить для оптимизации работы двигателя. Однако высокая температура самовоспламенения водорода все еще должен быть преодолен. Алейферис и Розати [43] исследовали режим DI HCCI водорода в оптическом двигателе со степенью сжатия 7,5, и было сообщено, что предварительный подогрев воздуха на впуске и высокий уровень неохлаждаемой внутренней системы рециркуляции отработавших газов необходимы для самовоспламенения водорода в этом режиме.Следует отметить, что на однородность смеси может повлиять поздний DI водорода после закрытия впускного клапана. Распространение одноядерного пламени также наблюдалось из результатов индуцированной ОН-лазером флуоресценции для всех изученных соотношений эквивалентности от 0,40 до 0,59, что нетипично для многоядерного быстрого горения углеводородного топлива в HCCI [43]. Авторы предположили, что соединение SI после начала самовоспламенения может создать второй фронт пламени, расширяющийся к первому, аналогично двухискровым двигателям, для лучшего контролируемого самовоспламенения.Свеча накаливания и запальная пилотная лампа также являются распространенными источниками воспламенения, о которых сообщается в литературе. Следует отметить, что водородный HPDI применялся в модифицированных двигателях SI, а также в двигателях CI с различными степенями сжатия. Обычно обычная система впрыска топлива заменялась системой впрыска ДВ водорода под высоким давлением. Требуются дополнительные модификации двигателя, чтобы приспособить усилитель зажигания по выбору.

5.1. Зажигание с помощью свечей накаливания

Свеча накаливания представляет собой устройство с электрически нагреваемой поверхностью, выступающей в камеру сгорания двигателя.Это обычное оборудование в дизельных двигателях, помогающее холодному запуску двигателя за счет повышения локальной температуры заряда. При использовании в водородном двигателе DI ICE, как показано на рисунке 2, свечи накаливания должны работать непрерывно, чтобы обеспечить воспламенение водорода в каждом цикле двигателя. Сообщалось о требуемой температуре поверхности свечи накаливания в диапазоне от 1200 до 1400 К [67,68,69]. В 1979 году Homan et al. [67] сообщили, что свеча накаливания является более надежным источником зажигания для воспламенения водорода — короткая и стабильная задержка между началом впрыска (SOI) и воспламенением 10–13 ° CA в двигателе совместного исследования топлива при 1240 об / мин и сжатии. сообщалось о соотношении 18.Эти характеристики зажигания сравнивались с системой зажигания с несколькими зажиганиями (частота зажигания 2,5 кГц), где наблюдалась флуктуирующая задержка в 0–25 ° CA между впрыском и начальным повышением давления. Homan et al. [67] объяснили эту флуктуацию меньшей площадью поверхности искрового промежутка по сравнению со свечой накаливания. Предыдущее исследование [70] показало, что метод зажигания свечой накаливания страдает от увеличения удельного расхода топлива на ~ 10% по сравнению с работой на дизеле — например, при давлении 5 бар и 1200 об / мин ITE снизился примерно с 47% до 42%.Хотя выбросы NO _x в этом режиме сгорания были ниже, чем при работе на дизельном топливе, они все же были значительными, особенно при высокой нагрузке (т.е.> 500 ppm) [70]. Тем не менее, приведенные выше результаты были получены в результате ранних исследований, проведенных несколько десятилетий назад. Долговечность свечи накаливания из-за высокой температуры поверхности сомнительна, когда дело доходит до коммерческого применения, и поэтому эта технология редко используется в последних разработках двигателей [71].

5.2. Искровое зажигание

В литературе доступно множество исследований двигателей внутреннего сгорания на водороде с искровым зажиганием, что делает эту концепцию горения наиболее изученным подходом к водородному дизельному зажиганию.Прогресс водородных двигателей с искровым зажиганием до 2013 года был рассмотрен Верхелстом [26], и поэтому в этот обзор включены только некоторые основные моменты и недавние разработки. Наиболее распространенная конфигурация двигателя очень похожа на схему зажигания с помощью свечи накаливания, показанную на рисунке 2, при этом свечи накаливания заменены одной или несколькими свечами зажигания. Во многих исследованиях расположение форсунки и свечи зажигания ограничивалось геометрией заводской головки блока цилиндров, используемой для модификации.[40] преобразовали одноцилиндровый автомобильный двигатель SI в водородный двигатель DI и достигли ITE 40% при низких и средних нагрузках, что лишь немного уступало современному легкому дизельному двигателю того времени. Важный вывод заключался в том, что время впрыска напрямую влияет на однородность смеси, что в большей степени влияет на характеристики двигателя и выбросы, чем время зажигания. Было обнаружено, что замедление синхронизации SOI со 120 ° до менее 65 ° CA перед верхней мертвой точкой (BTDC) улучшает общую эффективность двигателя.Это объясняется более расслоенной смесью, которая приводит к более быстрому начальному развитию пламени и улучшенной фазировке горения, несмотря на увеличенный локальный тепловой поток на стенках, вызванный богатой топливом зоной рядом со свечой зажигания и коротким расстоянием гашения водородом. Кроме того, работа сжатия во время такта сжатия также может быть уменьшена, поскольку водород впрыскивается в уже сжатый заряд. Влияние момента впрыска на выбросы NO _x зависит от нагрузки двигателя — при средних и низких нагрузках выбросы NO _x увеличиваются с задержкой времени впрыска, что связано с менее однородной смесью, приводящей к диффузионному сгоранию и образованию обедненной и горячей смеси. зоны.Напротив, при высоких нагрузках выбросы NO _x значительно увеличиваются для ранней закачки, что объясняется глобальным коэффициентом эквивалентности, который становится благоприятным для производства NO _x. Влияние EGR на выбросы NO _x также было исследовано, и сообщалось о компромиссе эффективности, аналогичном результатам исследований с использованием водорода PFI. Обоснованность влияния времени впрыска на эффективность и выбросы NO _x при низкой и средней нагрузке в двигателях SI DI по Wimmer et al.[40] было подтверждено Kawamura et al. [72], Tanno et al. [73] и Takagi et al. [74], несмотря на различия в геометрии двигателя и рабочих условиях (например, рабочий объем двигателя, степень сжатия, давление впрыска, время впрыска). Кроме того, при низких и средних нагрузках увеличение давления впрыска может снизить выбросы NO _x за счет вовлечения и смешивания воздуха [73,74], но за счет более низкой эффективности из-за увеличения тепловых потерь стенок двигателя, связанных с увеличением столкновение со стенкой, возникающее в результате более длительного проникновения струи [73].Более недавнее исследование Takagi et al. [75] указали, что угол впрыска оказывает сильное влияние на характеристики двигателя и его необходимо оптимизировать, чтобы уменьшить потери тепла стенками за счет обеспечения лучшего отделения струй водорода от стенок камеры. Стратегии впрыска водорода, описанные выше, в основном направлены на создание относительно хорошо перемешанный заряд. Чтобы обеспечить большую степень стратификации топливно-воздушной смеси, были предложены стратегии непосредственного впрыска и зажигания [76], а именно зажигание в виде головы шлейфа и хвоста шлейфа.В обеих стратегиях используется поздний КНИ — зажигание в виде головки шлейфа срабатывает вскоре после КНИ, тогда как стратегия зажигания в виде хвостового шлейфа запускает зажигание струи сразу после окончания впрыска. Точная синхронизация SOI и продолжительность впрыска могут варьироваться в зависимости от требований к двигателю, но общие тайминги SOI — после 50∘ и 20∘ CA BTDC для высокой и низкой нагрузки, соответственно [76]. Результаты подчеркивают важность местоположения воспламенения внутри жиклера. В одноцилиндровом двигателе объемом 1,05 л с геометрией камеры сгорания CI [76,77], при низкой нагрузке и давлении впрыска 200 бар, при воспламенении с помощью головки шлейфа был достигнут самый высокий ITE ~ 38% и самый низкий NO _x. выбросы ниже 500 ppm.Выбросы NO _x при воспламенении в хвостовом шлейфе при той же нагрузке могут превышать 1000 ppm. Напротив, при высокой нагрузке уровни выбросов NO _x могут быть менее 500 ppm, поскольку оба метода зажигания уменьшаются с замедлением времени впрыска и более высокой рециркуляцией отработавших газов. Тем не менее, зажигание в хвостовой части шлейфа показывает значительные преимущества по сравнению с ITE при высокой нагрузке — при оптимизированном впрыске и времени зажигания воспламенение в хвостовой части шлейфа может достигать 48% ITE по сравнению с 37%, зарегистрированными для зажигания в виде головы шлейфа.Управляющие механизмы, лежащие в основе этих стратегий горения, были изучены Роем и др. [78,79] в одноцилиндровом оптическом двигателе объемом 0,31 л при давлении впрыска водорода 50 бар. Было обнаружено, что при воспламенении в виде головы шлейфа пиковое давление в цилиндре значительно ниже, а пиковая скорость тепловыделения примерно на 60% ниже, чем при воспламенении в виде хвостового шлейфа, что указывает на диффузное горение. Кроме того, было обнаружено, что коэффициент вариации IMEP составляет 24% по сравнению с 7% для воспламенения в хвостовой части шлейфа, что подразумевает нестабильную работу двигателя при стратегии зажигания в виде шлейфа.Хотя это и не совсем понятно, измерения локального отношения эквивалентности с использованием спектроскопии искрового пробоя показывают, что средний локальный ϕ для воспламенения шлейфа относительно низок, что объясняет нестабильное сгорание. В целом, в литературе было высказано предположение, что идеальное распределение топлива в цилиндрах раньше SI состоит из достаточно богатой топливом области рядом со свечой зажигания, чтобы обеспечить надежную и быструю инициализацию пламени, но обедненную топливом смесь близко к стенке, чтобы минимизировать тепловые потери стенок [80]. Процесс смешения топлива и воздуха в струях высокого давления до некоторой степени понятен из ряда исследований с использованием работ по визуализации и моделированию потока [30,34,36,37].По сути, концентрация топлива и поле потока визуализировались в безреактивных условиях в моторизованном двигателе с помощью планарной лазерно-индуцированной флуоресценции и измерения скорости изображения частиц соответственно. Когда водородная струя впрыскивалась в сторону боковой стенки двигателя с синхронизацией впрыска между 137–120,5 ° CA BTDC, наблюдалось образование вихря «стенка-струя» после столкновения со стенкой. Затем струя быстро перенаправлялась и замедлялась за счет вовлечения воздуха, после чего поршень двигателя толкал вверх.Также было замечено, что более расслоенная смесь может быть образована с меньшим вращающимся потоком внутри камеры. Следует отметить, что угол впрыска, время впрыска, количество форсунок форсунки, геометрия поршня и т.д. также оказывают значительное влияние на окончательное образование смеси.

Хотя концепция водородного двигателя DI SI смягчает некоторые проблемы конфигурации PFI, эффективность все же уступает современным дизельным двигателям CI. Частично это может быть связано с ограничением детонации и предварительного зажигания, которые ограничивают степень сжатия, применимую для этого режима сгорания.Кроме того, фазировка сгорания может быть неоптимальной, поскольку количество ядер сгорания в этом режиме сгорания обычно ограничивается одной свечой зажигания в двигателе, что приводит к более медленному сгоранию на ранней стадии. Следовательно, струи водорода из форсунки с несколькими соплами не могут зажигаться одновременно, что ограничивает скорость сгорания. Потенциальный подход к смягчению этой проблемы виден в концепции двухтопливного h3DDI, использующего ядра пламени от самовоспламенения пилотного топлива для воспламенения водородных струй.

6. Двухтопливный двигатель с прямым впрыском и воспламенением от сжатия с прямым впрыском под высоким давлением

Как обсуждалось ранее, достижение самовоспламенения водорода без какой-либо помощи при воспламенении, например в режиме HCCI или диффузионном сгорании, похожем на дизельное топливо, является сложной задачей из-за высокого автозапуска. температура воспламенения водорода. Чтобы обойти это ограничение, небольшое количество пилотного дизельного топлива впрыскивается в камеру сгорания в качестве источника воспламенения газовой струи высокого давления. Хотя аналогичная стратегия впрыска была предложена еще в 1980-х годах [81], в большинстве исследований в качестве основного топлива использовался КПГ.Двухтопливное воспламенение от сжатия с ДВ водорода до сих пор не продемонстрировано. В этих исследованиях обычно впрыскивают небольшое количество пилотного дизельного топлива до газового DI, чтобы создать высокотемпературную среду, способствующую воспламенению газообразного топлива для достижения сгорания, подобного диффузионному сгоранию двигателя CI. Этот новый режим сгорания для водородного ДВС может уменьшить детонацию заряда и позволяет двигателю работать с более высокой степенью сжатия для повышения теплового КПД до уровней, сравнимых с современными двигателями CI.Поскольку КПГ имеет сравнимую температуру самовоспламенения с водородом, обзор результатов исследования двойного топлива КПГ может дать полезную информацию о механизмах, лежащих в основе этого режима сгорания, включая понимание взаимодействия газовой струи с пилотным дизельным топливом. Будет обсуждаться влияние различных рабочих параметров, например времени впрыска, давления впрыска, взаимодействия между двумя видами топлива и условий окружающей среды. Последствия замены топлива с КПГ на водород суммированы далее в этом разделе.Двухтопливные двигатели с прямым впрыском обычно реализуются с использованием встроенного концентрического инжектора, обеспечивающего отдельные пути потока для независимого впуска как газового, так и дизельного топлива из одного и того же инжекторного блока. Также можно использовать два отдельных инжектора для двух видов топлива. В качестве альтернативы, в более ранних исследованиях [82,83] изучалась возможность внешнего смешения СПГ и дизельного топлива перед впрыском. Эти исследования показали, что смешивание СПГ с дизельным топливом увеличивает задержку воспламенения, что приводит к чрезмерному повышению давления, особенно при низкой нагрузке.Таким образом, этот подход не привлек внимания в последующих исследованиях и не будет подробно обсуждаться. В режиме двухтопливного сгорания ДВ ориентация сопла и форсунки играет существенную роль в улучшении процесса сгорания, поскольку она определяет взаимодействие между пилотные топливные и газовые жиклеры. На рисунках 3 и 4 показаны схематические осевые сечения и вид сверху ориентации двухтопливной струи DI с концентрическим инжектором, соответственно [81]. Вертикальный угол впрыска определяется как угол между осью струи и головкой блока цилиндров в осевой плоскости поперечного сечения, а угол чередования определяется как угол между осью газовой и дизельной струи концентрического инжектора в верхней плоскости.Следует отметить, что угол чередования отличается от концентрического инжектора на рисунке 4, однако, в зависимости от конфигурации инжектора, он может быть расположен параллельно или сходящимся. Ранние исследования Miyake et al. [83] в 1983 году продемонстрировали более высокое значение BTE двухтопливного дизельного двигателя DI, работающего на КПГ, по сравнению с современными дизельными двигателями того времени. Применялся модифицированный четырехтактный одноцилиндровый дизельный двигатель большого диаметра (420 мм) с двумя отдельными форсунками. Дизельные пилотные форсунки впрыскивались с периферии цилиндра в радиальном направлении, а газовый инжектор устанавливался в центре перпендикулярно головке блока цилиндров.При давлении впрыска сжатого природного газа 250 бар, только 5% дизельного топлива от общего количества потребляемой энергии требовалось для достижения 85% и 100% полной нагрузки двигателя. Более поздние исследования продемонстрировали значительное влияние времени впрыска дизельных и газовых форсунок. по работе двигателя в двухтопливном режиме DI. Труска [81] провел испытания двигателя с использованием модифицированного одноцилиндрового дизельного двигателя объемом 1,2 л, работающего при 1200 об / мин при низких и средних нагрузках, с использованием встроенного концентрического двухтопливного инжектора. Впрыск газовой струи начался непосредственно перед окончанием пилотного впрыска дизельного топлива, на который приходилось 5% от общей доли энергии.Относительный SOI, определяемый как задержка между началом впрыска дизельного топлива и газа, составлял приблизительно 10 ° CA. Было обнаружено, что ранний пилотный впрыск дизельного топлива при ~ 25 ° CA BTDC может обеспечить максимальное пиковое давление в цилиндре при различных давлениях впрыска и нагрузках. Задержка впрыска привела к снижению пикового давления в цилиндре. Это было связано с задержкой зажигания пилотного топлива, что приводит к более поздней фазе сгорания газообразного топлива. Тем не менее, более поздняя фазировка сгорания может быть компенсирована уменьшением других потерь двигателя, поскольку было обнаружено, что эффективность двигателя нечувствительна к синхронизации SOI в большинстве случаев при том же давлении впрыска и нагрузке двигателя [81].В более позднем оптическом исследовании с использованием шлирена Дая [84] в камере постоянного объема в нереактивных условиях использовались два параллельных инжектора (рис. 5), чтобы исследовать важность относительного КНИ между струями. Полученные данные свидетельствуют о том, что струю газа не следует впрыскивать слишком рано до самовоспламенения дизельного топлива, поскольку наблюдалось быстрое смешивание с струей дизельного топлива, что может увеличить задержку воспламенения дизельного топлива из-за уноса более холодного газообразного топлива вместо горячего окислителя. требуется для зажигания.С другой стороны, поздний впрыск газа может привести к пропуску зажигания газовой струи, потому что горячие продукты сгорания дизельного топлива обычно коротких пилотных впрысков быстро выходят и охлаждаются. Позже это было подтверждено Ишибаши и Цуру [85] в реактивных условиях с использованием оптически доступной машины быстрого сжатия и расширения (RCEM) при 300 об / мин для наблюдения за взаимодействием дизельных и газовых струй из форсунок с одним отверстием в сужающемся устройстве. Влияние момента впрыска было продемонстрировано путем изменения момента впрыска дизельного топлива при фиксированном моменте впрыска газа (т.е., 4∘, 2∘, 0∘ CA относительно SOI с пилотным дизельным топливом, впрыскиваемым первым). Улучшенные характеристики наблюдались при среднем временном разделении впрысков (т. Е. 2∘ CA относительно SOI) обоих видов топлива, с небольшим снижением количества несгоревших углеводородов и выбросов NO _x. Когда оба топлива впрыскивались одновременно, обе топливные форсунки сливались, и дизельное топливо быстро смешивалось с газообразным топливом до того, как произошло возгорание. Это увеличило задержку воспламенения и вызвало высокую пиковую скорость тепловыделения из-за большой массы накопленного горючего заряда, образовавшегося к моменту воспламенения.Дувиль [86] провел испытания с использованием того же двигателя и инжектора, что и Труска [81], и исследовал влияние давления впрыска КПГ на КПД двигателя и выбросы. Давление впрыска КПГ варьировалось от 100 до 140 бар. В этом диапазоне результаты при низких и средних нагрузках показали лишь незначительное влияние давления впрыска на термический КПД, как и при работе с обычным дизельным двигателем. Тем не менее, более высокие нагрузки на двигатель могут быть достигнуты при более высоком давлении впрыска. С другой стороны, увеличение выбросов NO _x было обнаружено с увеличением давления впрыска газа для всех испытанных нагрузок.Этот вывод был подтвержден в более поздних исследованиях для большего диапазона давления нагнетания Trusca [81] и McTaggart-Cowan et al. [87]. Однако в этих исследованиях сообщалось о более быстром сгорании, приводящем к умеренному повышению эффективности двигателя при увеличении давления впрыска со 130 до 170 бар и с 280 до 400 бар соответственно. Это несовместимо с результатами Дувилля [86]. Тем не менее, при давлении нагнетания, превышающем 480 бар, дальнейшего повышения эффективности не наблюдалось. В этом оптимизированном состоянии BMEP = 22.5 бар и BTE более 40% были достигнуты [87]. Хотя эти исследования являются хорошей отправной точкой для параметрического анализа, понимание влияния давления впрыска на сгорание и эффективность ограничено, и для дальнейшего понимания требуется дополнительная работа с оптической диагностикой. Исследование Dai [84] показало, что и впрыск, и давление окружающей среды влияют на проникновение газовой струи так же, как и дизельная. Проникновение увеличивается с повышением давления нагнетания, но уменьшается с повышением давления окружающей среды.Взаимодействие между пилотным топливом и газовой струей исследовалось оптически в комнатных условиях с использованием шлирена Уайта [88]. Был исследован ряд совмещений струй, как показано на рисунке 5 (т. Е. Расходящиеся, параллельные, а также сходящиеся). Как и ожидалось, сходящаяся конфигурация способствует взаимодействию между дизельными и газовыми форсунками. Однако в сужающемся устройстве с большим углом между форсунками наблюдалось, что газовая струя проходит через дизельную жидкостную струю, и на развитие конической газовой струи не влияло взаимодействие с дизельной струей.Исходя из предположения, что максимальное перекрытие дизельных и газовых форсунок после самовоспламенения дизельного топлива даст наилучшие характеристики, была рекомендована конфигурация сужающегося инжектора с небольшим углом (несколько градусов) [88]. Эффект взаимодействия двухтопливных струй в реактивных условиях двигателя был изучен Финком и др. [89,90] в RCEM. Для изменения степени взаимодействия струй использовались разные ориентации форсунок — угол впрыска газа изменялся путем вращения форсунки при неподвижной струе дизеля.Результаты подтвердили безреактивные прогнозы о том, что воспламенение улучшается, когда две струи перекрываются, особенно при низкой температуре окружающей среды. При использовании параллельного расположения струй горение оказалось нестабильным. Хотя большая степень перекрытия газовой струи с пилотным дизельным двигателем снижает интенсивность сгорания дизельного топлива, воспламенение газовой струи происходит раньше. Угол чередования, как показано на Рисунке 4, является еще одной степенью свободы в двухтопливной конфигурации DI, вызывающей различный уровень взаимодействия между дизельными и газовыми форсунками, но он более актуален для концентрических форсунок.Подобно вертикальной конфигурации форсунки, предыдущее исследование с помощью моделирования [91] показало, что при уменьшении угла чередования с 30 ° до 15 ° две форсунки имеют большую площадь перекрытия, что приводит к увеличению скорости сгорания с компромиссом NO _x выбросов Fink et al. [90] исследовали влияние давления и температуры окружающей среды на двухтопливное сгорание с помощью теневой съемки и ОН-хемилюминесценции в RCEM. Было обнаружено, что зажигание газовой струи становится возможным в более широком диапазоне ориентации инжектора и относительных КНИ с увеличением давления и температуры окружающей среды (т.е., от 780 до 920 К). При фиксированной слегка расходящейся конфигурации впрыска и отрицательной относительной КНИ (т. Е. Сначала впрыскивается газовая струя) задержки зажигания относительно их КНИ уменьшаются для обеих струй с увеличением температуры окружающей среды. Однако разница во времени между самовоспламенением дизельного топлива и зажиганием газовой струи увеличивается. Это было связано с более ранним воспламенением дизельного топлива, которое, следовательно, происходит ближе к отверстию форсунки — на большем расстоянии от газовой струи.Следует отметить, что это наблюдение может быть применимо только к конкретной конфигурации инжектора. Исследование также показало, что скорость тепловыделения при разных температурах окружающей среды демонстрирует схожий профиль при одном и том же уровне предварительного смешивания, но пиковая скорость тепловыделения увеличивается с повышением температуры окружающей среды. скорость предварительного смешивания и тепловыделения полностью не изучена. Следовательно, необходимы дополнительные специализированные исследования в более широком диапазоне условий и конфигураций как двигателей, так и оптически доступных испытательных стендов.Следует отметить, что во всех вышеперечисленных исследованиях в качестве газообразного топлива использовался КПГ — потенциал двухтопливного режима горения ДВ с водородом остается в значительной степени неизученным (т.е. h3DDI). Однако вышеупомянутые исследования продемонстрировали потенциал для значительного сокращения использования дизельного топлива по сравнению с водородным PFI с дизельным зажиганием, где предварительное зажигание и детонация ограничивают водород до 6-25% от общей доли энергии при высокой нагрузке, как обсуждалось выше. Одним из очевидных преимуществ использования водорода перед КПГ является то, что выбросы углерода будут значительно сокращены.Хотя пилотное топливо потенциально образует сажу, плотно соединенная высокоскоростная водородная струя может улучшить перемешивание в камере, что впоследствии может привести к усиленному окислению сажи и подавлению процессов образования сажи, аналогично стратегии последующего впрыска дизельного топлива [92,93]. Большая скорость звука и более высокая теплотворная способность водорода в значительной степени компенсируют на порядок более низкую плотность по сравнению с КПГ, поэтому требуется только на ~ 20% больше времени впрыска при соотношении давлений впрыска 249 бар и температуре топлива 353 К [94].Это связано с тем, что скорость подводимой энергии топлива зависит от содержания энергии в топливе и массового расхода впрыска, как будет обсуждаться в следующем разделе. В нескольких исследованиях [81,95] изучалось влияние смеси водорода и КПГ на двухтопливное сгорание ДВ с использованием двигателей большой мощности и встроенных двухтопливных форсунок. Продолжительность впрыска газа была скорректирована для достижения той же нагрузки двигателя, что и при работе на чистом СПГ. Результаты показывают хорошее согласие в отношении того, что выбросы углерода, например несгоревших углеводородов, CO и CO ₂, уменьшаются с увеличением доли водорода, но с увеличением выбросов NO _x.При низкой нагрузке более высокая пиковая скорость тепловыделения наблюдалась при использовании смеси водород-СПГ с противоположной тенденцией при высокой нагрузке. Это связано с тем, что скорость горения ограничена химической реакцией при низкой нагрузке, а добавление водорода может обеспечить химически активные частицы (например, H и OH) в зоне реакции, чтобы расширить диапазон воспламеняемости смеси, что приведет к увеличению скорости горения [95]. Однако процесс сгорания на ранней стадии ограничен доступностью топлива при высокой нагрузке из-за более низкой плотности водорода.Задержка воспламенения газа уменьшается с высокой долей водорода для всех нагрузок, что указывает на улучшение воспламеняемости топлива. Кроме того, стабильность горения может быть значительно улучшена при низкой нагрузке за счет увеличения количества добавляемого водорода, что объясняется более полным потреблением топлива. Двухтопливная водородная концепция сжигания h3DDI показывает потенциал для содействия широкому проникновению на рынок ДВС, работающего на водороде, в различных областях применения. Однако основные процессы и последствия для характеристик двигателя не совсем понятны, поэтому необходимы дополнительные исследования, чтобы облегчить его массовое внедрение.Среди прочего, ARENA в Австралии вместе с рядом академических и промышленных партнеров возглавляет несколько проектов по исследованию потенциала двухтопливного режима h3DDI [96]. В ближайшие несколько лет будут проведены исследования по испытаниям двигателей, оптической диагностике и численному моделированию, чтобы углубить понимание механизмов управления и оптимизировать характеристики двигателя в этом режиме двигателя.

8. Топливная система для впрыска водорода под высоким давлением

Одним из основных препятствий на пути коммерциализации водородных двигателей прямого впрыска или двухтопливных двигателей прямого впрыска является отсутствие коммерчески доступного оборудования для впрыска водорода.Интегрированный двухтопливный инжектор HPDI продается Westport Innovation Inc. Этот инжектор использовался для впрыска СПГ в исследованиях Дувилля [86] и Труски [81] и так далее. Несмотря на то, что этот инжектор был в основном разработан для КПГ, в нескольких исследованиях [81,95] успешно использовался инжектор для смеси водорода и КПГ. Этот инжектор состоит из двух концентрических подпружиненных игл, которые позволяют раздельно управлять впрыском газа и жидкого топлива. Внутреннее устройство и дополнительную информацию об этом инжекторе можно найти в исследовании Труска [81].Технология Westport HPDI усовершенствована до системы «бак-наконечник», известной как HPDI 2.0, и используется в коммерческих целях для тяжелых грузовиков в США, Европе и Австралии [87,105]. Предел давления впрыска системы HPDI 2.0 составляет около 600 бар как для дизельного топлива, так и для КПГ. В предыдущих исследованиях [89,90] использовался прототип инжектора L’Orange из Германии для нагнетания СПГ при высоком давлении до 330 бар. Однако информации о применимости этого прототипа для впрыска водорода нет.Кроме того, в применении к двигателю такой инжектор должен быть объединен со вторым инжектором для подачи пилотного дизельного топлива. Проблемы разработки инжектора водорода были задокументированы в публикации Welch et al. [94]. Одна из основных проблем — низкая смазывающая способность и вязкость водорода. Низкая смазывающая способность приводит к повышенному износу от трения. Низкая вязкость приводит к снижению внутреннего демпфирующего сопротивления движущихся компонентов, что приводит к более сильному удару, когда движущиеся части достигают своего конечного положения, особенно когда игла ударяется о седло во время закрытия форсунки.Это также может привести к резонансным эффектам, разборке деталей, повреждению материала, износу и возможному подпрыгиванию иглы. Для решения этой проблемы можно использовать нанесение сухих смазок или покрытия с низким коэффициентом трения на поверхности. Кроме того, из-за высокого коэффициента диффузии водорода он может проникать через различные материалы. Как следствие, эпоксидный материал, используемый в пьезоэлектрическом приводе, может расслаиваться при сбросе давления, что приводит к внутреннему короткому замыканию. Известно также, что водород вызывает охрупчивание обычных конструкционных сталей, что снижает долговечность инжектора [106].В литературе описаны различные прототипы форсунок для газообразного водорода HPDI. Например, Westport и его партнеры сообщили о двух поколениях разработки инжекторов HPDI, работающих только на водороде, путем изменения конструкции инжекторов CNG DI. В первом поколении использовалось электромагнитное срабатывание, которое во втором поколении было модернизировано до пьезо-срабатывания. Рабочие характеристики этих форсунок были тщательно проверены Аргоннской национальной лабораторией [30,31,32,33,34,35,36,37,38,39]. Одновременно с этим в рамках программы Японской национальной лаборатории безопасности дорожного движения и окружающей среды (NTSEL) был разработан инжектор с электрогидравлическим приводом для получения HPDI, работающий только на водороде, и он был применен в ряде исследований в рамках программы [72,74,75].Схема и принципы работы этих форсунок можно найти в предыдущих исследованиях [80,94,107]. Краткое описание их характеристик приводится ниже.

(1): Электрогидравлический привод (NTSEL): для срабатывания этого типа форсунок требуется гидравлическая жидкость под высоким давлением (обычно дизельное топливо). Давление впрыска ограничено 200 бар. Во время срабатывания впрыска электромагнитный клапан с электронным управлением воздействует на пилотную иглу, чтобы сбросить давление дизельного топлива в верхней части инжектора, уменьшая гидравлическое усилие, которое толкает иглу в ее гнездо.Следовательно, водород под высоким давлением может поднять иглу, и начнется впрыск. В этой конструкции давление дизельного топлива должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить герметизацию иглы в закрытом положении. Он также обеспечивает смазку некоторых движущихся частей инжектора. Однако длительная переходная длительность открытия из-за инерции гидравлической системы привода может быть нежелательной в некоторых приложениях.
(2): Электромагнитный привод (Westport): Водородная технология DI Westport первого поколения полностью управляется соленоидом.Прямое срабатывание соленоида устанавливает предел давления впрыска, который является самым низким среди перечисленных форсунок и составляет 150 бар. Кроме того, сообщалось о серьезной проблеме с долговечностью, которая объяснялась отсутствием управления движением иглы, необходимого для минимизации удара иглы в седло. Hoerbiger Valve TEC GmbH также разработала аналогичный водородный инжектор DI с соленоидным приводом, но с максимальным давлением впрыска 100 бар [72].
(3): Пьезопривод (Westport): этот инжектор второго поколения с максимальным давлением впрыска 250 бар напрямую приводится в действие пьезоэлектрическим кристаллом, используя аналоговое напряжение для пропорционального управления смещением иглы, что обеспечивает очень быстрое время отклика. .Он имеет короткую переходную длительность открытия 0,5 мс, аналогичную конструкции с электромагнитным приводом, но только на 35% от таковой у инжектора NTSEL. Кроме того, срок службы форсунки увеличивается за счет гибкого управления скоростью иглы, которую можно замедлить при закрытии, чтобы уменьшить удар. Также могут быть выполнены множественные инъекции.

Многие промышленные форсунки для бензиновых двигателей с прямым впрыском (GDI) оснащены иглой с прямым приводом и поэтому могут работать на газообразном топливе.Долговечность из-за плохой смазывающей способности газообразного топлива является основной проблемой; тем не менее, несколько исследователей успешно использовали инжекторы GDI для впрыска водорода DI, при этом не сообщалось о значительной утечке газа [43,78,79,102]. Хотя в большинстве этих исследований было проверено давление впрыска водорода только до 100 бар, коммерциализация инжекторов с более высоким давлением впрыска GDI может расширить возможности использования более высокого давления впрыска газа. Из-за проблем с долговечностью такие модификации применимы только для исследовательских целей, когда инжектор не требует непрерывной работы в течение длительного периода времени.Для целей фундаментальных исследований струй типичный инжектор GDI с несколькими отверстиями может быть модифицирован до конфигурации с одним соплом, чтобы избежать сложностей, которые могут возникнуть из-за взаимодействия струи со струей. На рис. 8 показана авторская конструкция модификации форсунки GDI с одним соплом, аналогичной приведенной в [102,108,109]. Часть оригинального наконечника форсунки удаляется, и на вал форсунки навинчивается индивидуальная крышка с одной форсункой с уплотнительным кольцом для предотвращения утечки водорода. Этот подход относительно рентабелен, и геометрию сопла можно просто изменить в соответствии с различными требованиями к испытаниям, можно использовать даже несколько сопел.Пригодность материала предполагает использование эластомера Viton, поскольку водород вызывает набухание в резиновых компонентах более низкого качества [106]. Особое внимание следует уделять седлу иглы, так как уплотнение игольчатого клапана зависит от качества поверхности — рекомендуется точность менее 1 микрона [107]. Зазор вокруг иглы должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить достаточную скорость потока, а внутренняя стенка сопла должна иметь гладкую поверхность, чтобы минимизировать возмущение потока. Сферический контакт между иглой и внутренней поверхностью крышки может улучшить целостность уплотнения и продлить срок службы инжектора.Колпачок должен быть изготовлен из более мягких материалов (например, латуни), чем игла, поскольку материал может деформироваться при контакте с иглой из-за своей пластичности, чтобы обеспечить стыковочную поверхность для герметизации [102]. Тем не менее, мягкий материал вызовет проблемы с долговечностью — Роджерс [102] сообщил, что срок службы индивидуализированной крышки составляет всего несколько тысяч циклов, прежде чем уплотнительная поверхность начнет перекатываться и изменит характеристики потока в сопле.

8.1. Соображения, касающиеся конструкции форсунки

Конструкция топливной форсунки играет важную роль в работе двигателя и требует тщательного рассмотрения.Характеристики форсунки, такие как максимальное давление впрыска и размер форсунки, напрямую влияют на скорость впрыска и смешивание топлива, а также определяют количество впрыскиваемого топлива. Следовательно, конфигурация инжектора влияет на потери тепла из-за взаимодействия пламени со стенкой и так далее.

8.1.1. Скорость впрыска

В условиях ограниченного потока максимальная скорость потока и, следовательно, максимальный массовый расход (m˙max) через сопло ограничены скоростью звука. Предполагая, что энтальпия зависит только от температуры, и учитывая теорию сжимаемого потока в условиях дросселирования, максимальный массовый расход может быть аппроксимирован с помощью уравнений (1) — (3) с нижними индексами o и верхним индексом *, представляющими бесконечный резервуар и скорость исправного состояния соответственно [98].Эти уравнения должны быть применимы к соплам разной геометрии с использованием площади сопла в звуковых условиях. Справедливость этих уравнений для впрыска водорода под высоким давлением была проверена путем измерения массового расхода с использованием прямого односоплового инжектора с электрогидравлическим приводом Tsujimura et al. [98]. Был испытан диапазон соотношений давлений и диаметров сопел, и в большинстве случаев соответствие между измеренными и рассчитанными средними массовыми расходами было лучше 90%. Согласие ухудшается, если продолжительность впрыска меньше 5 мс, что связано с переходным процессом открытия иглы.

= ρo · 2κ + 11 / κ − 12κκ + 1PoρoA *

(2)

= PoA * κRoTo · 2κ + 1 (κ + 1) / 2 (κ − 1)

(3)

где A = площадь P = давление ρ = плотность u = скорость T = температура R = удельная постоянная газа (т. е. универсальная постоянная газа / молярная масса) κ = удельное тепловое отношение Уравнение (3) использовалось для расчета чувствительности максимальной скорости впрыска к диаметру сопла и давлению впрыска (рисунок 9a) и для оценки теоретическая минимальная продолжительность впрыска для работы двигателя (рис. 9b), предполагая, что форсунка с одним отверстием.Температура топлива была зафиксирована на уровне 298 K, а минимальное давление впрыска 150 бар было постулировано для обеспечения достижения критического отношения давления 2 для закупоренного потока и недорасширенной струи, предполагая, что противодавление соответствует условиям около верхней мертвой точки в Двигатели CI. Продолжительность впрыска была получена из массового расхода сопла с использованием количества впрыска ~ 7 мг водорода на впрыск, принимая нагрузку и эффективность из предыдущего исследования DI SI водорода [73] в 2.Четырехцилиндровый двигатель объемом 2 л (т. Е. IMEP 6 бар и ITE ∼45% при 2000 об / мин). Скорость впрыска водородной струи, как показано на рисунке 9а, увеличивается пропорционально давлению впрыска и квадрату диаметра сопла. Ориентировочная минимальная продолжительность впрыска, как показано на Рисунке 9b, поэтому уменьшается обратно пропорционально более высокому давлению впрыска и квадратично с увеличением диаметра сопла. Несмотря на низкую плотность водорода, при диаметре сопла 1 мм теоретическая минимальная продолжительность впрыска всего 5 ° CA может быть достигнута при давлении впрыска 350 бар.При умеренном давлении впрыска 200 бар расход достаточен для доставки массы топлива в пределах 10 ° CA. Однако следует отметить, что расчет является всего лишь теоретическим показателем с использованием максимального расхода, а фактическая продолжительность закачки, как ожидается, будет больше из-за переходного процесса открытия и закрытия форсунки [98]. Помимо подачи необходимого количества топлива для определенной нагрузки, размер и расположение форсунок, а также давление впрыска необходимо оптимизировать в соответствии с геометрией двигателя для достижения наилучших характеристик.

8.1.2. Осевое проникновение струи

Hill и Ouellette [110] разработали широко используемую модель прогнозирования проникновения струи (Zt) для газовой струи как функции времени, предполагая сохранение количества движения. Справедливость этой модели была продемонстрирована для сильно недорасширенных струй с перепадом давления до 70, на которые не влияет бочкообразный удар. Эта модель, описываемая уравнениями (4) и (5) [110,111], предполагает постоянную скорость и плотность разряда импульса во время впрыска, а также автомодельную скорость струи и распределение перемешивания.Поскольку недорасширенный струйный поток перекрывается, скорость на выходе из сопла (индекс e) принимается за звуковую скорость [112]. Нижний индекс a представляет условия окружающей среды, а Γ является константой, зависящей от угла конуса струи, как показано в уравнении (6) [110]. Чувствительность Γ к углу конуса струи мала. Увеличение s на 50% с 0,2 до 0,3 уменьшает только Γ с 3,04 до 2,89 (то есть уменьшение на 5%). Поэтому Хилл и Уэллетт [110] предложили использовать универсальную оценку 3 для Γ. Исследование [102] в камере постоянного объема также показало небольшую чувствительность полностью развитых углов распространения недорасширенной струи к окружающим условиям.Независимо от типа топлива и соотношений давлений от 3 до 12, углы распространения струи оставались одинаковыми в диапазоне 22–28 °.

Zt = Γde × ue1 / 2 × π4PoPaRaRoTaTo2κo + 11κo − 11 / 4t1 / 2

(4)

= Γde1 / 2 × κoπ4PoPaRaTa2κo + 1κoκo − 11 / 4t1 / 2

(5)

Γ4 + 1.92 (1 − s) 2π (2 − s) s3Γ2−24π (2 − s) s3 = 0

(6)

где t = время после SOId = диаметры = отношение ширины струи к расстоянию проникновения струи (Dt / Zt) В действительности эффективное давление (P _eff) на выходе из сопла меньше, чем давление в резервуаре подачи топлива из-за высокой сжимаемости газового потока [113], которое составляет не учитывается в уравнении (4).Оценка эффективного давления в зависимости от пластового давления, давления окружающей среды и других свойств газа была разработана Hajialimohammadi et al. [111] на основе процесса разрыва диафрагмы ударной трубы, описанного уравнением (7). Отношение эффективного давления к давлению окружающей среды (P _eff / P _a) в уравнении (7) может быть приблизительно определено с использованием метода Ньютона-Рафсона. Затем это эффективное давление можно подставить в уравнение (4) для прогнозирования проникновения в наконечник струи с учетом потери давления на выходе из сопла, как показано в уравнении (8).Следовательно, проникновение струи в основном изменяется в зависимости от давления впрыска и диаметра среза сопла при неизменных рабочих условиях и зависит от свойств газа. В таблице 2 показано сравнение эффективного отношения давлений для водорода, гелия, метана и азота с использованием диапазона соотношений давления в резервуаре и окружающей среды. Были приняты типичные условия окружающей среды для двигателя с ХИ около верхней мертвой точки, с плотностью окружающей среды, давлением и температурой 20,8 кг / м ³, 60 бар и 1000 К, соответственно [104].Температура пласта была установлена на уровне 298 К. Следует отметить, что эффективное давление все еще увеличивается с давлением пласта, но с меньшей скоростью, и метан имеет более высокие потери давления, чем водород при тех же условиях. Кроме того, степень эффективного давления уменьшается как с увеличением молярной массы газа, так и с увеличением удельной теплоемкости, как видно из сравнения различных газов в таблице 2.

1 + uo * ua * κa − 1κo − 1 − uo * ua * κa − 1κo − 1PaPoκo − 12κoPeffPaκo − 12κo − PeffPaκa − 12κa = 0

(7)

Zt = Γde1 / 2 × κoπ4PeffPaRaTa2κo + 1κoκo − 11 / 4t1 / 2

(8)

С учетом разницы в соотношении эффективных давлений таблица 2 предполагает более быстрое проникновение струи водорода по сравнению с азотом или метаном.Это продемонстрировано на Рисунке 10, где сравнивается теоретическое проникновение струи водорода в метан в качестве обычного газообразного топлива в приложениях HPDI. Демонстрируются два сравнения: на рис. 10а показано проникновение струи при изменении давления впрыска при фиксированном диаметре сопла 1 мм. Условия окружающей среды были приняты такими же, как в таблице 2. Также представлено сравнение с повышенным давлением впрыска водорода для соответствия потоку энергии струи метана. На рисунке 10b сравнивается проникновение струи для различных диаметров сопла при фиксированном давлении впрыска 150 бар.Аналогичным образом представлено сравнение с увеличенным диаметром отверстия водородной струи, чтобы соответствовать расходу энергии метановой струи. Следует отметить, что водород при давлении впрыска 158 бар и 369 бар обеспечивает такой же теоретический расход энергии, что и метан при 150 и 350 бар соответственно; Диаметр сопла для впрыска водорода необходимо увеличить до 1,03 мм и 1,54 мм для того же теоретического расхода энергии, что и для впрыска метана, с диаметрами сопла 1 мм и 1,5 мм соответственно. Уравнение (8) и рисунок 10 показывают более высокую чувствительность проникновения струи к диаметру сопла, чем к давлению впрыска, что подтверждается экспериментами по шлиреновской визуализации [98].Кроме того, струя водорода действительно проникает быстрее, чем метан, при тех же условиях, что в основном объясняется разницей в соотношении эффективных давлений, как показано в Таблице 2. Следовательно, давление впрыска струи метана должно быть почти удвоено, чтобы обеспечить то же самое. проникновение как струя водорода. Предыдущие эксперименты Роджерса [102] и моделирование больших вихрей Хамзелу и Алейферис [114] подтвердили более быстрое проникновение водорода в наконечник струи, чем метан, при том же соотношении давлений.Это необходимо учитывать при передаче современных знаний о сжигании двойного топлива СПГ на водород. Однако сгорание водорода в условиях двигателя может повлиять на характеристики проникновения струи, что требует дополнительной проверки.

8,2. Стратегии подачи топлива

Помимо топливной форсунки, другие части бортовой системы подачи топлива также требуют дальнейших инноваций. Например, если бы давление впрыска зависело исключительно от давления накопления, емкость резервуара можно было бы использовать только до того момента, когда давление накопления упадет ниже установленного давления впрыска.Это уменьшит максимально достижимую дальность полета автомобиля. Интеграция водородного насоса в бортовую систему подачи топлива с достаточно малой занимаемой площадью может быть потенциальным решением. В последнее время поступил в продажу широкий спектр бустерных водородных насосов с пневматическим приводом, с различным выходным давлением до 1000 бар [115]. Несмотря на высокую стоимость такого подкачивающего насоса, он по-прежнему может быть жизнеспособным вариантом поставки сжатого водорода для исследовательских целей. Однако в долгосрочной перспективе, прежде чем водородная технология h3DDI сможет широко проникнуть на транспортный рынок, потребуется более экономичное и надежное решение «от бака до наконечника».

Роль двигателей внутреннего сгорания в декарбонизации — поиск топливных решений | Обзор отрасли | Морской удар

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) сегодня являются доминирующей технологией в морских силовых установках. Если ДВС должны сыграть роль в декарбонизации судоходства, поставщики, регулирующие органы, судовладельцы и производители двигателей должны будут согласовать жизнеспособные альтернативы углеродному топливу.

При нынешнем внимании к альтернативным судовым источникам энергии легко упустить из виду преобладающее доминирующее положение двигателя внутреннего сгорания или ДВС в морской силовой установке. Морской двухтактный ДВС настолько хорошо зарекомендовал себя и настолько хорошо зарекомендовал себя, что он будет продолжать занимать центральное место в силовых установках судов в ближайшие десятилетия.

Если требования по обезуглероживанию в судоходстве должны быть удовлетворены, тогда возникает вопрос о топливе: какие виды топлива могут быть достаточно экологичными и доступными достаточно скоро, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов, и как производители двигателей будут адаптироваться к новым нормам ископаемое топливо?

Переход на ICE

«Все крупные производители двигателей ищут альтернативные решения, от источников энергии до технологий двигателей», — говорит Христос Хрисакис, менеджер по развитию бизнеса DNV GL — Maritime.

Крисакис считает, что энергия внутреннего сгорания будет доминирующей силой в судоходстве в течение следующих 20–30 лет, как из-за сроков разработки альтернативных энергетических решений, так и из-за времени, которое потребуется для того, чтобы эти решения стали силой в судоходстве. рынок.

«Между тем, если нам удастся найти хорошие альтернативные виды топлива, ДВС смогут составить конкуренцию», — говорит он. «Большие двухтактные двигатели близки к пределу эффективности, но можно получить выгоду с помощью других технологий повышения энергоэффективности, которые откроют путь для двигателей меньшего размера, потребляющих меньше топлива.

Кьельд Аабо, директор по новым технологиям, MAN Energy Solutions, подкрепляет утверждения Криссакиса цифрами: «У нас работает более 25 000 двухтактных двигателей и более 300 заказов на двигатели на альтернативном топливе». По его мнению, рынок ДВС будет открыт еще много лет. «В настоящее время нет лучшего энергетического решения для судов дедвейтом 2000 и более».

Поиск подходящего топлива для ДВС

Итак, какое топливо для сгорания лучше всего подходит для будущего? «Это большой вопрос», — подтверждает Крисакис.«Это все еще открыто для обсуждения, но мы много узнаем о некоторых из наиболее вероятных вариантов». По его словам, в процессе поиска правильного решения судоходству вскоре потребуется достичь критической массы низкоуглеродного топлива, чтобы достичь целевых показателей выбросов ИМО на 2050 год. Эти цели предусматривают 50-процентное сокращение выбросов парниковых газов и 70-процентное сокращение углеродоемкости к 2050 году. «Часть этого будет достигнута за счет мер по повышению эффективности, но остальное должно быть получено за счет альтернативных видов топлива.”

Роль DNV GL будет заключаться в предоставлении основанных на фактах данных о том, сколько топлива необходимо и как оно будет производиться. «Сейчас мы обновляем нашу модель энергетического перехода на основе последних знаний и нормативных требований», — говорит Крисакис.

Хотя цены будут диктовать рынки и правила, другой ключевой вопрос — это способ производства топлива. «Альтернативные виды топлива должны производиться с использованием возобновляемых источников энергии и устойчивым образом, иначе они в конечном итоге не помогут снизить общий углеродный след», — отмечает Крисакис.

Двигатели внутреннего сгорания могут сжигать практически любой вид топлива, но производители должны иметь определенную уверенность в том, куда вкладывать свои ресурсы.

Появление аммиака в качестве топлива

Аммиак, уже ставший привычным промышленным товаром, является альтернативой топливу, постоянно привлекающей все больший интерес в отрасли.«Аммиак — хороший способ хранения водорода, но он требует других обращений, чем природный газ», — говорит Крисакис. Аммиак занимает меньше места, чем водород, но он токсичен и вызывает коррозию. По его словам, существующие правила класса для аммиака в качестве груза и хладагента являются хорошей отправной точкой для разработки правил для аммиака в качестве топлива, но выбросы по-прежнему представляют собой проблему. «Технология, необходимая для сжигания аммиака в двигателе внутреннего сгорания, все еще совершенствуется».

Выбросы от сжигаемого аммиака могут содержать большое количество закиси азота (N ₂ O), мощного парникового газа, даже небольшие количества которого представляют опасность для окружающей среды.«Возможно, мы сможем очистить этот выхлоп, но технология не проверена». По словам Крисакиса, также могут выделяться небольшие количества неизрасходованного аммиака. «Все, что превышает 30 частей на миллион в местном масштабе, может быть опасным, а всего лишь 5 частей на миллион можно уловить».

Крисакис упоминает вариант, когда танкеры с аммиаком сжигают свой груз в качестве топлива, почти так же, как это делают современные танкеры СПГ. Но эта технология сначала будет набирать обороты в новостройках, утверждает он, в то время как правила и контракты, поддерживающие устойчивую энергетику, будут стимулировать модернизацию.Стоимость производства аммиака также будет влиять на решения.

«У нас уже есть поддон с разными видами топлива, и скоро к нему добавится аммиак», — говорит Кьельд Аабо. MAN планирует предложить двигатели, предназначенные для сжигания зеленого аммиака, к 2024 году, а испытания намечено начать в 2021 году. «Целью является полное отсутствие проскока аммиака. Эти испытания должны устранить запах и N ₂ O ».

Он сообщает, что некоторые владельцы запрашивают двигатели, работающие на аммиаке, до 2024 года. «Это перевозчики аммиака, которые могут сжигать свой груз в качестве топлива, но есть также более широкий интерес к аммиаку.”

Множество зеленых альтернатив ДВС

Еще один вариант — сжигание водорода в двигателях внутреннего сгорания, — говорит Крисакис. И хотя водород не содержит атомов углерода и, следовательно, не выделяет CO ₂ при потреблении, он часто производится с использованием природного газа.Водород можно использовать для частичной замены СПГ в двигателях внутреннего сгорания, тем самым уменьшая их углеродный след.

Биотопливо долгое время считалось альтернативой топливу на нефтяной основе, но его масштабное производство остается проблемой. «Крупномасштабное производство, в том числе оборудование, не было достаточно эффективным, чтобы оправдать реализацию ни с экономической, ни с технической точки зрения», — говорит Крисакис. «Например, если для созревания леса требуется 50 лет, и только два процента можно собирать ежегодно, если мы хотим обеспечить восстановление, это ограничит доступ к экологически безопасному сырью.”

Синтетическое топливо может использовать ту же инфраструктуру и двигатели, что и нефтяное топливо, но его нужно будет производить из возобновляемых источников энергии, чтобы считаться экологически чистым. «Сейчас проблема заключается в увеличении производства и поиске подходящих источников энергии», — говорит Крисакис. «Например, было подсчитано, что нам потребуется 8 км ² солнечных панелей, чтобы произвести достаточно аммиака для эксплуатации одного большого контейнеровоза в течение одного года».

Дело о мостовых топливах

Несмотря на статус ископаемого топлива, СПГ не следует сбрасывать со счетов как краткосрочное и среднесрочное решение, считает Крисакис.«СПГ может способствовать сокращению выбросов парниковых газов на 15–20%, а также может служить основой для использования других видов топлива в будущем. Развитие технологии двигателей также может снизить утечку метана из СПГ ». Он отмечает, что все производители двигателей работают над решением этой проблемы. «Никто не хочет рисковать активами судов, которые не могут выходить в море из-за ограничений выбросов».

Если отказаться от так называемого мостового топлива, говорит он, альтернативой будет продолжать сжигать нефть в поисках «идеального» решения.«Но сегодня мы не можем безопасно делать ставку на решение, которое не будет доступно до 2035 или 2045 года. Лучше работать с тем, что у нас есть, и сконцентрироваться на создании перспективной инфраструктуры, которая сможет соответствовать будущим кораблям».

Благодаря технологии внутреннего сгорания, обеспечивающей наивысший КПД на десятилетия вперед, СПГ является ключевым промежуточным топливом, поскольку поиск осуществимой углеродно-нейтральной альтернативы продолжается.

Конкуренция с ДВС

Крисакис отмечает, что батареи с доступным в настоящее время химическим составом приближаются к физическим пределам хранения энергии. «Могут появиться новые химические системы хранения, которые могут предложить десятикратное улучшение, но они все еще не испытаны в коммерческих масштабах, и, вероятно, первые приложения будут найдены в автомобилях, а не в крупных единицах, таких как корабли.«

Топливные элементы больше подходят, чем батареи, когда размер является проблемой, — говорит он. «Но они лучше работают при постоянных нагрузках, поэтому им нужны батареи, чтобы выровнять потребление». Кроме того, необходимо решить вопросы доступа и хранения топлива, а также методов производства топлива. Он отмечает, что ожидаемый срок службы топливных элементов также остается значительной переменной.

Относительная привлекательность различных решений в области электропитания также будет варьироваться в зависимости от сегмента, говорит Крисакис. «Например, круизные пассажиры могут быть готовы платить больше за более чистые суда.Но как быстро отношение потребителей меняется в том же направлении? » При этом фрахтователи и владельцы транспортных средств становятся более внимательными по мере того, как потребительские настроения смещаются в сторону «зеленых» альтернатив, и они активно ищут альтернативы, — подтверждает он.

«У нас есть стратегия нулевых выбросов, но мы также должны быть готовы к развитию рынков.Многие в отрасли хотят следовать своему сердцу в том или ином направлении, но мы еще недостаточно знаем о правильном направлении ».
Кьельд Аабо
Директор по новым технологиям
Сохранение возможностей ICE открытыми
«Сейчас мы все еще находимся на этапе, когда нам необходимо изучить все доступные варианты ICE.Самое главное — не закрывать двери слишком рано. Сегодня мы можем экспериментировать с тем, что есть в наличии, пока не появится лучшая альтернатива », — говорит Крисакис.
Кьельд Аабо соглашается. «У нас есть стратегия нулевых выбросов, но мы также должны быть готовы к развитию рынков. Многие в отрасли хотят следовать своему сердцу в том или ином направлении, но мы еще недостаточно знаем о правильном направлении ».
ДВС могут работать почти на всех типах топлива, говорит он, но рынок должен быть готов, иначе производители не смогут оправдать выделение своей проектной мощности.«Сейчас так много мячей в воздухе, что заинтересованным сторонам предстоит принять очень сложные решения», — признает Аабо. В таких условиях производители двигателей считают, что они могут предложить надежный вариант. «Мы знаем, что ДВС обеспечат максимально возможную эффективность в обозримом будущем. Если не произойдет что-то совершенно неожиданное, ДВС будут существовать еще много лет ».
Просмотр информации об авторских правах на изображение
Информация об авторских правах
Ключевое изображение: Michel und Elbe
Текстовое изображение 1: MAN ES
Текстовое изображение 2: Александр Калиниченко — shutterstock.com
Боковое изображение 2: Авлов — shutterstock.com
Боковое изображение 3: Getty Images / iStockphoto
Христос Хрисакис
Менеджер по развитию бизнеса
Двигатель внутреннего сгорания-101 Все, что вам нужно знать, история и работа
Обзор
В этой статье объяснены и проиллюстрированы различные компоненты, составляющие двигатель внутреннего сгорания , а также функции каждого компонента.
История
Различные ученые и инженеры внесли свой вклад в разработку двигателей внутреннего сгорания, например:
1791 Джон Барбер разработал турбину.
1794 Томас Мид запатентовал газовый двигатель.
1794 Роберт Стрит запатентовал и построил двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе.
1798 Джон Стивенс сконструировал первый американский двигатель внутреннего сгорания.
1807 Швейцарский инженер Франсуа Исаак де Ривас построил двигатель внутреннего сгорания, воспламеняемый электрической искрой.
1876 Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, запатентовал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом.
1879 Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель.
1892 Рудольф Дизель разработал первый двигатель с компрессионным воспламенением и сжатым зарядом.
Первые поршневые двигатели не имели компрессии, а работали на воздушно-топливной смеси, всасываемой или вдуваемой в течение первой части такта впуска.
Первые двигатели внутреннего сгорания запускались вручную, позже были разработаны различные типы стартеров.
Введение
С тех пор двигатель внутреннего сгорания был разработан и усовершенствован для выполнения почти невозможных задач по высокой выходной мощности и экономному расходу топлива,
В сочетании с облегченной конструкцией с использованием новых современных материалов и методов строительства.
В этом посте я буду придерживаться основ и загляну внутрь двигателя внутреннего сгорания и выясню, что его движет.
Основные компоненты
(не исчерпывающий, акцент на
«ГЛАВНЫЙ»)
Блок двигателя
Изготовлен из чугуна с гильзами из закаленной стали. Вилки Welsch. Вмещает 4/5 основных компонентов блока цилиндров, а именно коленчатый вал, поршни, шатуны и поддон. В нем также находится распределительный вал в конфигурации двигателя с верхним расположением клапанов.
Имеет литые вертикальные отверстия цилиндров, в которых размещены поршни и шатуны, футерованные закаленной сталью.
Болты кривошипа входят в нижнюю часть блока и удерживаются на месте крышками коренных подшипников, в которых размещены смазываемые маслом подшипники из белого металла.
В блоке цилиндров есть каналы для охлаждающей жидкости, залитые вокруг отверстий цилиндров для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости.
Он также имеет масляные каналы, залитые для обеспечения циркуляции масла, перекачиваемого масляным насосом от поддона к коленчатому валу и головке цилиндров.
В нем находятся:
масляный насос,
водяной насос
топливный насос (если механический),
распределитель,
масляный фильтр
распредвал
головка блока цилиндров.
Распределительный вал
Изготовлен из чугуна и закаленной стали. Открывает и закрывает клапаны в головке блока цилиндров.
Распределительный вал прикреплен болтами к головке цилиндров в конфигурации двигателя с верхним кулачком, или вставлен в блок цилиндров в двигателе с верхним расположением клапанов , конфигурация , и синхронизируется с коленчатым валом через ремень привода ГРМ или цепь привода ГРМ Конфигурация .
Коленчатый вал
Изготавливается из чугуна для увеличения веса и размещается в нижней части блока цилиндров. Соединяет поршни с двигателем через шатуны, работающие на смазываемых маслом подшипниках из белого металла (Mains Bearings).
Коленчатый вал передает мощность от двигателя на колеса автомобиля через маховик, узел сцепления, трансмиссию и системы приводного вала.
Шатун в сборе
Шатун
Изготовлен из закаленной стали и соединяет поршни с коленчатым валом через смазанные маслом белые металлические подшипники (подшипники шатунных шейек), позволяющие преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное движение.
Поршни
Из литого алюминия. Верхняя часть поршней образует нижнюю часть камеры сгорания и преобразует движение вниз во вращательное движение, передавая мощность, создаваемую, когда смесь воздуха и топлива сгорает над головкой поршня, заставляя ее опускаться за счет быстрого расширения газов к коленчатому валу через соединительный элемент. стержни.
Головка блока цилиндров Головка блока цилиндров
Головки блока цилиндров по себестоимости !!
Образует верхнюю часть камеры сгорания, в которой воздух и топливо сгорают в результате управляемого взрыва. Также вмещает клапаны и распределительный вал в конфигурации двигателя с верхним кулачком .Изготавливается из алюминия или чугуна.
Камера сгорания
Пространство между верхней частью поршня и нижней частью головки цилиндров, образованное для создания камеры сгорания , герметизированной в определенное время за счет открытия и закрытия по времени клапанов, размещенных в головке цилиндров.
Впускной коллектор для топлива и воздуха
Через который воздух и жидкое топливо подаются в камеры сгорания для сжигания и преобразования в энергию двигателем, сделанным из алюминия или пластмассы.
Впускной коллектор
Коллекторы по низким ценам
Выпускной коллектор
Сгоревший воздух и топливные газы вытесняются в выпускной коллектор движением поршня вверх и направляются в глушители / глушители автомобилей для выпуска в воздух. из алюминия и / или пластмасс.
Масляный поддон
Служит в качестве герметичного резервуара для хранения моторного масла, используемого для смазки движущихся частей двигателя, сделанных из алюминия, стали или пластмассы.
Маховик / преобразователь крутящего момента
Поддерживает импульс во время 3-х тактов без мощности, а именно тактов впуска, сжатия и выпуска, чтобы поддерживать постоянный импульс двигателя и поток мощности в двигателе. Он сделан в основном из чугуна и / или стали.
Передний шкив двигателя
Он изготовлен из чугуна, стальные и иногда резиновые демпферы используются для уменьшения вибрации. Его функция — передавать мощность через ремни вентилятора на привод.
генераторы,
насосы гидроусилителя руля,
вентиляторы постоянного и вязкостного охлаждения
насосы кондиционера,
Иногда они устанавливаются на двигатель автомобиля.
Как все это работает
Есть 4 такта, которые проходит двигатель камеры внутреннего сгорания, а именно:
Впускной
Компрессия
Мощность

Такт всасывания
Воздух и жидкое топливо (бензин / бензин) всасываются в камеры сгорания двигателя через впускные клапаны в головке блока цилиндров при движении поршня вниз до конца при движении впускного хода вниз впускной клапан начинает закрываться, тем самым герметизируя камеру.
Ход сжатия
Воздух и топливо сжимаются до прим. 1:16 ^th от своего первоначального объема за счет движения поршня вверх, создавая, таким образом, легколетучую горючую смесь. Во время этого хода камера закрывается.
Горение / Рабочий ход
В какой-то момент перед самым верхним циклом рабочего такта в эту летучую смесь вводится контролируемая искра, которая создает взрыв, вызывающий быстрое расширение сгоревших газов, которое заставляет поршень в нисходящем движении, так называемом такте мощности / сгорания.
Камеры все еще герметичны во время этого такта, но ближе к концу такта сгорания / рабочего хода выпускной клапан начинает открываться.
Такт выпуска
При следующем движении поршня вверх отработанные газы рабочего такта вытесняются в систему выпуска через полностью открытый теперь выпускной клапан.
Эти ходы считаются за 1 цикл ( 2 оборота коленчатого вала — 1 оборот распределительного вала ) в 4-тактном двигателе внутреннего сгорания и происходят в мгновение ока, цикл повторяется постоянно при работающем двигателе.
Во время выполнения 4-х тактов в двигателе происходит много других вещей, и я подробно расскажу о них в следующих публикациях, оставайтесь «НАСТРОЕНЫ» на этом сайте (извините за каламбур).
# Узнать больше
, center>
Если этот пост прояснил для вас, что происходит в двигателе вашего автомобиля во время вождения, то у меня удалось в достижении моей цели .
Что думаете, оставляйте комментарии и предложения ниже.
До следующего раза «Безопасное движение на автомобиле»
Щелкните, чтобы присоединиться ко мне в отличном бизнес-предприятии

Обо мне
Что это будет: электроэнергия или двигатель внутреннего сгорания?
Наблюдаем ли мы конец мотоциклов с двигателями внутреннего сгорания или у них все еще есть будущее, теперь, когда правительства нескольких стран заявили, что они запретят продажу новых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в ближайшем будущем?
В этом блоге Дольф Виллигерс из FEMA исследует, есть ли у мотоцикла с двигателем внутреннего сгорания шанс выжить.
В наши дни много говорят о «энергетическом переходе» или электрификации транспортных средств. Обычно это касается в основном автомобилей, что, конечно, зависит от числа, но также упоминаются двухколесные транспортные средства и другие легковые автомобили. Большинство сообщений не сулит ничего хорошего для мотоциклов, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, в будущем. Но так ли это? Мы являемся свидетелями конца мотоциклов с двигателями внутреннего сгорания или у них все еще есть будущее?
«Зеленая сделка» Европейской комиссии включает в себя несколько амбициозных целей по сокращению нашего воздействия на окружающую среду, которое, безусловно, отразится и на мотоциклах.По данным Европейской комиссии, на транспорт приходится четверть выбросов парниковых газов в ЕС. В нем говорится, что для достижения климатической нейтральности к 2050 году необходимо сокращение выбросов от транспорта на 90%. Кроме того, транспорт должен стать значительно менее загрязняющим окружающую среду, особенно в городах. Чтобы бороться с этим, Европейская комиссия «также предложит пересмотреть к июню 2021 года законодательство о стандартах выбросов CO2 для автомобилей и фургонов, чтобы с 2025 года проложить путь к мобильности с нулевым уровнем выбросов».
Стремление создавать более чистые автомобили уже оставляет свой след. Недавно предложенные стандарты выбросов Евро-7 для автомобилей настолько низки, что производители автомобилей уже жаловались, что, если эти стандарты будут реализованы, они больше не смогут производить автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Даже канцлер Германии Ангела Меркель предостерегла от «чрезмерно строгих правил выхлопа для европейской автомобильной промышленности», что фактически означало бы запрет на двигатель внутреннего сгорания.Число городов с зоной с низким уровнем выбросов (ЗЭЗ) увеличивается, и во многих случаях ЗЭЗ становится ЗЭЗ: зоной с нулевым уровнем выбросов. Несколько национальных властей заявили, что они скоро запретят новые автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) (Норвегия: 2025 год; Дания, Исландия, Ирландия: 2030 год; Франция и Испания: 2040 год). В Амстердаме мопеды с двигателем внутреннего сгорания будут запрещены с 2025 года, а с 2030 года все транспортные средства в городских районах должны иметь нулевой выброс вредных веществ. Премьер-министр Великобритании недавно объявил об амбициозном плане по сокращению выбросов.Одним из пунктов было продвижение запрета на новые автомобили с двигателем внутреннего сгорания с 2035 по 2030 год. Однако есть и хорошие новости: после того, как мы поинтересовались масштабами новых мер, наш член MAG UK обнаружил, что в Великобритании мотоциклы не подпадают под запрет.
Хотя электрические мотоциклы, безусловно, имеют преимущества перед мотоциклами ICE, есть и недостатки. Начнем с преимуществ. Электромотоциклы не выделяют парниковые газы, такие как CO2, или ядовитые газы, такие как NO.Конечно, электричество для зарядки батарей должно приходить откуда-то, например, с угольных электростанций, поэтому преимущества для качества воздуха различаются от страны к стране. Кроме того, они дешевле в эксплуатации: меньше затрат на обслуживание и меньше затрат на топливо. Затем есть аспект доступа в города с зонами ОЭЗ. Хотя до сих пор не так много городов, в которых запрещены мотоциклы, но с электрическим мотоциклом у вас, безусловно, есть преимущество, когда вы путешествуете, например, в Лондоне или Париже. И последнее, но не менее важное преимущество: крутящий момент от нуля оборотов, который дает электромотоциклам фантастическое ускорение.Каждый, кто пробует электрический мотоцикл, шагает с широкой улыбкой, потому что катание на электрическом мотоцикле — настоящее удовольствие, и вы ни на мгновение не упустите возможность испытать мотоцикл ICE во время поездки.
«Не надейтесь купить нормальный электрический мотоцикл стоимостью менее 20 000 евро»
Недостатками по-прежнему являются ограниченный диапазон большинства электрических мотоциклов, хотя в последние годы мы можем увидеть некоторый прогресс. Тем не менее, средний диапазон составляет от 100 до 150 километров, что достаточно для большинства пассажиров и, возможно, некоторых туристов, но не для дальнобойщиков.Тем более, что зарядная емкость большинства мотоциклов довольно низкая, а это значит, что зарядка аккумулятора будет стоить вам много времени. Вам когда-нибудь требовалось четыре часа, чтобы заправить свой велосипед? И о: возьмите с собой, пожалуйста, свой собственный кабель. Говоря об аккумуляторе: один аспект аккумуляторов, которым часто пренебрегают, заключается в том, что их емкость уменьшается, что через несколько лет отрицательно повлияет на дальность действия. Оценки различаются, и это зависит от того, как вы используете аккумулятор и обращаетесь с ним, но потеря мощности на 20% за несколько лет не исключение.Это то, о чем вам не нужно беспокоиться с мотоциклом ICE. Другая проблема с электрическими мотоциклами — это цена. Не надейтесь купить хороший электрический мотоцикл стоимостью менее 20 000 евро. Конечно, ваши эксплуатационные расходы намного ниже, но чтобы получить от этого максимальную выгоду, вы должны навести нормальный пробег.
У вас могут быть очень веские причины для покупки электрического мотоцикла, а также могут быть другие веские причины для покупки мотоцикла с двигателем внутреннего сгорания. На данный момент электрические мотоциклы и скутеры идеально подходят для пригородных поездов или для всех, кто обычно ездит в городских районах и не должен ехать далеко.Или гонщик, который ездит на велосипеде относительно коротких кругов и не хочет делать перерыв время от времени.
Для путешественника, который хочет хорошо пробежать день, или для профессионального гонщика, у которого нет времени ждать, пока аккумулятор снова зарядится, двигатель внутреннего сгорания по-прежнему является лучшим выбором. Тем более что с введением новых евростандартов мотоциклы стали намного чище, а современные мотоциклы, особенно меньшие по размеру, стали намного экономичнее.Бельгийский журнал о мотоциклах провел небольшой ненаучный тест с несколькими маленькими и большими мотоциклами и обнаружил, что можно проехать 100 километров на 2,205 литра со скутером объемом 125 куб. См. Мотоцикл среднего размера объемом 650 куб. См потреблял 3,064 литра, а даже большой Indian Scout Bobber Twenty оставался менее 4 литров на 100 км. Они сравнили результаты теста с аналогичным тестом, который они проводили 17 лет назад, и различия значительны: тогда победитель занял бы 8-е место и два велосипеда той же марки и типа (но с 17-летней эволюцией между ними. ) отличаются теперь почти литром в использовании на 100 км.С 4,57 л / 100 км до 3,647 л / 100 км означает сокращение расхода топлива на 20 процентов.
«Расположенные в Брюсселе лоббирующие организации, такие как Transport & Environment, полностью сосредоточены на аккумуляторных электромобилях и отказываются от всего остального»
Дольф Уиллигерс: «У двигателя внутреннего сгорания все еще есть шанс, пока нам разрешают ездить на мотоциклах с двигателями внутреннего сгорания и разрешается въезд в зоны с низким уровнем выбросов, возможно, на гибридном мотоцикле в электрическом режиме». (Фотография Вима Таала)
Электрические мотоциклы становятся лучше (и, вероятно, дешевле), но мотоциклы ICE становятся лучше и лучше для окружающей среды.Возможно, решением могут стать гибридные мотоциклы: двигатель внутреннего сгорания в сочетании с электродвигателем для городских районов. Кавасаки уже разработал прототип. Конечно, есть и другие альтернативы: двигатели на водородных топливных элементах уже существуют, но водородных мотоциклов в продаже нет. Есть автомобили с двигателями на водородных топливных элементах, но они по-прежнему очень дороги, а водородная инфраструктура развивается очень медленно. Я бы не стал на это вкладывать деньги.Синтетическое топливо для замены дизельного топлива и бензина существует уже некоторое время и используется в механических инструментах, таких как цепные пилы. Очень чисто, но тоже дорого. Тем не менее, возможная альтернатива бензину в будущем. Затем есть биотопливо. После первоначальной популярности биотопливо перестало быть в центре внимания, но в последнее время биотопливо на основе отходов, сельскохозяйственных культур, электроэнергии и водорослей снова привлекает внимание в качестве альтернативы как дизельному, так и бензину. Базирующиеся в Брюсселе лоббирующие организации, такие как Transport & Environment, полностью сосредоточены на аккумуляторных электромобилях и отказываются от всего остального, но биотопливо является важным элементом политики ЕС в области возобновляемых источников энергии при условии, что производство сырья для биотоплива является устойчивым и не вызывает вырубки лесов из-за косвенное изменение землепользования.Для меня это может означать только одно: ископаемое топливо может быть на пути к отказу, но у двигателя внутреннего сгорания все еще есть шанс, если нам разрешено ездить на мотоциклах с двигателями внутреннего сгорания и разрешено входить в зоны с низким уровнем выбросов, возможно, на гибридный мотоцикл в электрическом режиме.
Автор Дольф Уиллигерс
Верхняя фотография любезно предоставлена Energica и Honda.
На эту статью распространяется авторское право FEMA
10 фактов, раскрывающих мифы о двигателях внутреннего сгорания
Вилочные погрузчики с двигателями внутреннего сгорания работают на различных видах топлива, включая бензин, дизельное топливо, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ.Вилочные погрузчики с двигателями внутреннего сгорания можно быстро заправить топливом, но они требуют регулярного технического обслуживания на предмет утечек топлива или масла и изношенных деталей, чтобы системы работали должным образом. Вилочные погрузчики с двигателями внутреннего сгорания также используются в помещениях, хотя это может увеличить воздействие выхлопных газов и шума.
Когда мы думаем о вилочном погрузчике, большинство людей сразу же думают о традиционном вилочном погрузчике с внутренним сгоранием. Вилочные погрузчики IC по-прежнему очень популярны и постоянно совершенствуются, чтобы повысить топливную экономичность, комфорт и, в конечном итоге, улучшить общую производительность.
Вот 10 фактов о вилочных погрузчиках с двигателями внутреннего сгорания, которые вы могли не знать:
Погрузочные машины IC зачастую дешевле, чем электрические.
Они являются лучшим выбором для большинства наружных и многих внутренних работ.
Двигатели
IC обычно используются в тяжелых условиях, таких как строительство и склады пиломатериалов.
Двигатели вилочных погрузчиков
IC работают на бензине, дизельном топливе, сжиженном нефтяном газе (СНГ) или сжатом природном газе (КПГ).
Вилочные погрузчики
IC продолжают оставаться самыми популярными во многих отраслях промышленности.
Если вы поднимаете грузы тяжелее 12 000 фунтов, вам понадобится мощный двигатель внутреннего сгорания.
В зависимости от области применения вилочные погрузчики IC могут иметь более высокие эксплуатационные расходы, чем электрические, если учитывать топливо и техническое обслуживание.
Блоки
IC доступны через Toyota с грузоподъемностью от 3000 до 72000 фунтов.
Вилочные погрузчики
IC обычно имеют более высокую максимальную скорость, ускорение и скорость подъема, хотя модели с электрическим приводом улучшаются с каждым днем.
Эксплуатационные расходы обычно самые высокие для газовых агрегатов и самые низкие для дизельных вилочных погрузчиков.

Стандартный газовый вилочный погрузчик грузоподъемностью 5 000 фунтов стоит от до 15 000–30 000 долларов. Цена зависит от марки и качества. Вилочные погрузчики большей грузоподъемности 10 000 фунтов могут стоить до 45 000 долларов США. Итак, какой вариант лучше для вас и вашего бизнеса? Мы были бы рады тесно сотрудничать с вами в качестве ваших консультантов в этом решении.
Эта статья изначально была опубликована компанией Toyota Material Handling.
Мы будем рады услышать от вас. Разместите свои идеи или комментарии ниже, давайте начнем диалог.
Для получения дополнительной информации, идей или разговоров о вашем вилочном погрузчике или погрузочно-разгрузочных работах. Вы можете посетить нашу онлайн-форму для связи, позвонить мне по телефону 763-315-9288 или по электронной почте [email protected].
Мы будем рады возможности ответить на ваши вопросы или проблемы, связанные с транспортировкой материалов. Toyota Lift из Миннесоты очень усердно работает, чтобы быть вашим партнером и консультантом по погрузочно-разгрузочным работам.Вы также можете использовать нашу контактную форму ниже!
Вопросы, потребности или проблемы? Свяжитесь со мной Напрямую.
Находится за пределами Миннесоты или Висконсина? Обратитесь за помощью к местному дилеру.
Китай заявляет, что прекратит продажу автомобилей с двигателями внутреннего сгорания
Цилай Шэнь / BloombergGetty Images
Китай объявил, что в какой-то момент в будущем он запретит продажу автомобилей с горючими двигателями, работающими на ископаемом топливе.Дата еще не назначена, но Китай, безусловно, будет крупнейшим рынком, который сделает такой шаг.
«Некоторые страны установили график, когда прекратить производство и продажу автомобилей с традиционным топливом», — сказал Синь Гобинь, заместитель министра промышленности и информационных технологий, которого китайские государственные СМИ процитировали на мероприятии автомобильной промышленности в северный прибрежный город Тяньцзинь в субботу. Здесь Синь, вероятно, имел в виду Великобританию и Францию, которые объявили, что запретят новые бензиновые и дизельные автомобили, начиная с 2040 года.
«Министерство также начало соответствующее исследование и установит такой график с соответствующими ведомствами. Эти меры, безусловно, внесут глубокие изменения в развитие нашей автомобильной промышленности», — сказал он.
Это объявление — лишь последний драматический шаг китайского правительства, которое в течение многих лет боролось с ухудшением состояния воздуха в своих крупных городах. Вторая по величине экономика мира также придерживается такого же прямого подхода со своими угольными электростанциями и экологически чистой энергией.В стране сейчас находится половина плотин гидроэлектростанций в мире, и в 2016 году в стране были отменены угольные проекты на сумму 12,4 гигаватт.
«Глубокие» изменения, о которых говорит Синь, несомненно, будут благом для китайского рынка электромобилей, который привлек таких иностранцев, как Илон Маск и Уоррен Баффет. Страна, которая уже объявила о цели по ограничению выбросов углерода к 2030 году, вероятно, захочет увидеть, как начинает формироваться ее местный рынок, прежде чем она внесет радикальные изменения. Недавно Китай отложил введение агрессивных квот на продажу электромобилей, чтобы у глобальных компаний было больше времени на подготовку.
«Запрет на такой большой рынок, как Китай, может быть введен в действие позднее 2040 года», — сказал Bloomberg Лю Чжицзя, заместитель генерального директора Chery Automobile Co., крупнейшего в стране экспортера легковых автомобилей. «У всех будет достаточно времени на подготовку».
Источник: Reuters
Дэвид Гроссман Дэвид Гроссман — штатный автор PopularMechanics.com.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
.

Сообщение двигатель внутреннего сгорания кратко: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия