18Ноя

Конструкция двс: Принцип работы и устройство двигателя

Содержание

Метод дублирования. 11 примеров из конструкции ДВС / Хабр


Дублирование (от французского doubler удваивать) в системе это вид резервирования, имеющего минимальную избыточность.

Статья эволюция развития автомобильных двигателей с начала 90-х годов вызвала интерес, и сильное обсуждение преобразований в двигателестроении. Эта статья будет ее продолжением без временных рамок, но с одним общим условием — все представленные примеры повысили надежность, и ряд других характеристик ДВС в лучшую сторону.

2 ДВС в одном автомобиле (Полный привод без сложной трансмиссии)


Обычно перед инженерами стоит непростой выбор — какой привод выбрать? Идеальным решением конечно будет полный привод, но помимо проблем с развесовкой по осям тут всплывают и дополнительные сложности из за трансмиссии. Простым решением проблемы может служить решение установить два двигателя в автомобиль.

Первые серийные 2-х моторные автомобили появились еще в 1935-ом году.

Немецкая фирма Vidal & Sohn Tempo-Werk GmbH» пытаясь выиграть военный заказ предложила простой и технологичный автомобиль под названием Tempo 1200G.


Число 1200 отображало суммарный объем двух двухтактных моторов, а мощность до 36 л.с. Из оригинальных решений кроме моторов стоит отметить два запасных колеса расположенных по бортам между передней и задней осью. Такое решение позволяло машине передвигаться по бездорожью без риска повредить днище.

Серийный выпуск модели 1200G продолжался до 43-го года, но и после производство продолжилось уже для нужд других стран (Австрия, Турция, Финляндия, Румыния, Болгария, Дания).

Следующий «двухмоторник» — Citroen Sahara.


Этот автомобиль созданный на базе легендарной малолитражки Citroen 2CV стал результатом борьбы за нефтяные контракты в Африке. Простое решение с двумя моторами понравилось заказчикам и в результате в период с 1960 по 1966 год было построено 692 Citroen Sahara. Возросшая мощность и выбор между 3 типами привода на машине были высоко оценены и… сейчас цена этих раритетов одна из самых высоких среди 2CV (от 100 000$).

Кроме этих двух серийных машин были и другие двухмоторные автомобили.



Mini Cooper Twini.


VW Golf II Pikes Peak


VW Scirocco 280/4


MTM TT Bimoto

Mercedes-Benz A38 AMG

Не стабильный на лосином тесте MB A-Class был проблемой для имиджа марки.

Дело в том что автомобиль обладал слишком большой «парусностью» по отношению к массе, из-за особенностей установки мотора. В AMG придумали как решить эту проблему… установив сзади второй двигатель!

В А38 установили два двигателя от А190 общей мощностью 254 л. с. и моментом 360 Нм. С помощью такой силовой установки А38 стал набирать 100 км/ч всего за 5,7 с, а максимальная скорость достигла 230 км/ч. Кроме того, спецы AMG уменьшили клиренс на 10 мм.

Интересно, что задний двигатель запускается отдельно от переднего с помощью специального переключателя, встроенного в блок управления стеклоподъемниками.


2 турбины для ДВС (всего несколько десятилетий и уже стандартное решение)



Две турбины на автомобиле сейчас уже не вызывают удивления (некоторые машины уже имеют и больше), но по прежнему с точки зрения надежности это одно из наиболее приемлемых решений. Аналоги решения проблемы инерционности турбины вроде Variable-Nozzle Turbine и электро-турбины пока не настолько простое решение, а часто даже не всегда необходимое.

Преимущества двух турбин в виде уменьшения времени турбо-задержки, увеличения мощности и экономичности в широком диапазоне оборотов двигателя хорошо отработаны на ДВС абсолютно разного назначения и объема.

Изначально Twin Turbo («турбины-близнецы») называлась технология, при которой выхлопные газы разделялись на два равных потока и распределялись на две одинаковые турбины малого размера. Это позволяло получить лучшее время отклика, а иногда и упростить конструкцию мотора, используя недорогие турбокомпрессоры, что очень актуально для V образных двигателей с выхлопными коллекторами «вниз». Сейчас технология несколько «усложнилась» и две турбины теперь разного размера для обеспечения стабильной тяги без «турбо-ямы».

Главное преимущество — увеличение мощности при относительно небольших габаритах ДВС по сравнению с атмосферной версией впрочем тоже имеет свои пределы, но во многом проблемы связаны уже с очередным «удвоением» количества турбин до четырех («квадро-турбо» от BMW).

2-х режимный впуск (впуск изменяемой геометрии). Проблема выбора между двух «зол» решена


Не зря многие автомобилисты сравнивают мотор с сердцем. Процессы внутри ДВС во многом схожи с пульсирующим органом, так как тоже состоят из целого ряда пульсаций.

В процессе работы двигателя во впускном коллекторе так же возникают пульсации из за цикличности процесса всасывания воздуха и выпуска отработавших газов. При определенном резонансе движения волн воздуха внутри коллектора это может даже помочь наполнению цилиндра, но проблема в том что этот процесс работает только на определенном диапазоне оборотов. Все остальные пульсации выше или ниже этой планки вредят процессу смесеобразования в ДВС.

Для решения этой проблемы иногда ставят «длинный» впускной коллектор (если нужна хорошая тяга на низких оборотах), или «короткий» (для высоких оборотов). Разумеется со временем инженеры задумались о «совмещении функций» в одном устройстве и создали впускной коллектор изменяемой геометрии.


Аналогия из биологии.

Лучший пример «зачем это надо?» это дыхание во время бега человека. При небольших нагрузках мы предпочитаем дышать носом, но когда воздуха не хватает «всасываем» воздух уже ртом и носом (при критически высоких нагрузках — только ртом).

Впуск переменной длины сейчас применяется как в дизельных, так и бензиновых двигателях. Даже на ВАЗ такой делали. В надувных двигателях впускной коллектор переменной длины не используется, т.к. необходимый объем воздуха в камере сгорания обеспечивается механическим нагнетателем или турбокомпрессором.

От 2 клапанов к 4-м (удвоение)



Количеством клапанов на цилиндр сейчас мало кого удивишь, а тем не менее этот показатель когда то вызывал интерес у водителей 90-х. Как всякая новая технология в те времена она обросла целым рядом мифов, которые изжили себя уже в наше время (конечно представить себе удвоение движущихся деталей без сопутствующих проблем сложно, но по факту вышло именно так).

Увеличение количества клапанов позволяет снизить массу каждого из них, а значит, клапаны могут двигаться быстрее, создавая меньше нагрузок на пружину и седло. Так что, как ни странно, кажущийся на первый взгляд более сложным двигатель в целом был надежнее аналогичного 2-х клапанного.

Тема увеличения количества клапанов так же неизменно связана с другим видом «раздвоения» — установкой двух распредвалов в ГБЦ ДВС.

2 распределительных вала (DOHC)


Двигатели с 2 распределительными валами получили обозначение DOHC (Double OverHead Camshaft) что буквально означает «двойной верхний распределительный вал». Широкое распространение данная конструкция получила во многом за счет предыдущих преобразований в ДВС (увеличение оборотов которое непосредственно определило внедрение большего количества клапанов, электронного впрыска и т. д.). Для таких условий эксплуатации простота и надежность работы сыграла решающую роль. Так же «двойной распредвал» позволил более точно выставлять фазы ГРМ что увеличивало показатели мощности из за качественно улучшенного смешивания топливной смеси в цилиндрах ДВС.


Так переделка ГБЦ с 8 клапанной в 16-ти уже сейчас не представляет особых проблем.

2х рядная цепь ГРМ


После внедрения DOHC стал закономерный вопрос — чем приводить в движение распределительные валы в ГБЦ? Так как раньше привод осуществлялся толкателями (что и было причиной ограничения максимальных оборотов двигателя), а сейчас подобный метод свел бы в ноль все преимущества двух распредвалов и многоклапанности. Выход был простой — либо ремнем, либо цепью, и именно выбор цепи в данном случае с точки зрения надежности самый оптимальный.

Наиболее надежным приводом до сих пор считается двухрядная цепь. Сроки эксплуатации цепи совпадают с сроками службы самого двигателя, а двухрядная по понятным причинам еще и более износоустойчива в процессе работы. С временем правда необходимость в высокой надежности отпала, и на данный момент ремни ГРМ и менее надежная однорядная цепь более популярный вариант.


В наше время есть примеры «тюнинга» отечественной техники в виде установки 2-х рядной цепи на «Ниву».

2-х массовый маховик



Словосочетание двухмассовый маховик на первый взгляд все же не подпадает под определение дублирования, но как и впуск переменной длины по сути является объединением двух противоречий.

Аббревиатуры ДММ (двухмассовый маховик), ZMS (Zweimassenschwungrad) и DMF (dual mass flywheel) обозначают на трех языках одно и то же изделие – маховик с двумя подвижными друг относительно друга корпусами из стали на одной оси. Внутри одного из корпусов находится сердце механизма – демпфирующий механизм и подшипник.

Основа идеи разделения масс — избавление от резонанса возникающего на определенных оборотах двигателя, и необходимость избавления от демпферов крутильных колебаний для которых просто не оставалось места. Резонанс так или иначе все равно проявляется на моторах с облегченным и обычным маховиком, если нет гасителей этих колебаний. Перенос функции демпфирования крутильных колебаний в двухмассовый маховик позволил избавиться не только от опасности резонанса в двигателе, но и исключил эту же проблему в трансмиссии.

Недостатком подобного совмещения в эксплуатации стала необходимость замены ДММ вместе с комплектом сцепления по истечению срока службы, так как ресурс двух агрегатов примерно одинаковый. В результате повышенная надежность и возможность переносить более высокие пиковые нагрузки ДММ не так заметна для потребителя как сам факт необходимости замены этой традиционно «вечной» детали в автомобиле.

Фактически понятие надежность тут стоит воспринимать не как фактор повышенного ресурса маховика, а как влияние использования ДММ на общую надежность мотора и трансмиссии.

2 шатуна на круглый поршень — это лучше чем 2 шатуна на овальный как у Хонды …


Очень странной конструкцией с двумя шатунами в ДВС удивляли дважды.


Первый как это обычно бывает сильно удивил, но не «взлетел», а второй стал более успешным. Оба раза речь шла о двигателе мотоцикла!

В 1977 году Хонда решила кардинально изменить свое положение в мотоспорте установив на мотоцикл четырехтактный двигатель с 8 клапанами на цилиндр, и двумя шатунами. Это решение было очень сложным технически, но чего не сделаешь для победы в гонках?

Итог испытаний показал что выигрыша эта конструкция не давала и постоянно ломалась.

Вторым удачным двухшатунным ДВС стал двухцилиндровый турбодизель на мотоцикле NEANDER 1400 TURBODIESEL.


Количество инноваций в моторе огромно, так как изначально планировалось делать его для выступлений на MotoGP, но дальше что то пошло не так… и получился уникальный круизер на солярке. Упрощённо это звучит так – в двух цилиндрах по поршню, который передает момент на шатуны, соединенные с двумя коленвалами. Коленвалы соеденены шестернями и вращаются в разные стороны. Такой конструкторский порыв позволил в результате уравновесить боковые силы действующие на поршень и устанавливать поршни без “юбок”.

Главная проблема моторов – потери на трение и износ в данном случае решена методом уравновешивания, что позволило уже на эксперементальной конструкции для MotoGP (на бензине) достичь 12 тыс. Оборотов. Поэтому 4 – 4. 5 тыс. Оборотов для дизеля не оказывают негативного воздействия на мотор.

2 поршня на цилиндр, или «оппозитник» наоборот



Мотор с встречным движением поршней или двигатель с противоположно-движущемся поршнями (ПДП) вопреки его современному маркетинговому прототипу все таки не только существовал, но и успешно эксплуатируется до сих пор.

Двигатели этой схемы применяются в тепловозах, танках, авиации и судостроении.
Первый ПДП был построен еще в 1900 году компанией Gobron-Brillié, а уже в 1903 году автомобиль с этим мотором достиг скорости 100 миль в час! Далее немного переделанная кострукция французов уже использовалась в авиации фирмой Юнкерс.

Дизельный вариант ПДП был построен в России инженером Р.А. Корейво, и запатентован в 1907 году во Франции.


Схожий по философии на ПДП вариант так же ставили на мотоциклы.

2 форсунки на цилиндр. Зачем усложнять?



Традиционно, когда говорят о количестве цилиндров в двигателе, то считается что количество форсунок равно этому числу. Зачем устанавливать больше?

Безусловно усложнение лишним впрыском сильно влияет на надежность, если речь идет о впрыске закиси азота, газа или даже воздуха. Однако не все так однозначно, и увеличение количества клапанов на цилиндр как оказалось имеет и свой негативный эффект…

В двигателях внутреннего сгорания с системой Dual Injector не одна форсунка на цилиндр, а две — для каждого клапана своя. Из-за этого диаметр капель топлива, попадающих в цилиндр, уменьшается на 60%, поэтому бензин сгорает плавно и стабильно, особенно в сочетании с системой автоматического регулирования фаз газораспределения, поясняют специалисты компании Nissan. Экономия топлива — 4% по сравнению с моторами с непосредственным впрыском.

Новая технология экономична со всех точек зрения: она дешевле обходится при производстве (не требуется насос высокого давления), меньше весит, имеет простую конструкцию и позволяет сокращать выбросы углекислого газа в атмосферу. Как отмечает Nissan, эта система отлично подходит для двигателей небольшого объема, на которых прямой впрыск устанавливать слишком дорого и технически непросто.


Конкуренты Ниссана в стране восходящего солнца так же создали свой вариант «2 форсунок на цилиндр», но с более сложной конструкцией.

Так Lexus на серийном моторе стал устанавливать систему D-4S — Direct Injection 4-stroke petrol Superior version, которая совмещает достоинства непосредственного и обычного впрыска.

Гибридный впрыск за счет различных алгоритмов впрыска работает либо задействуя обе форсунки для впрыска, либо только одну (на режиме оборотов выше средней нагрузки). Таким образом экономится ресурс форсунок непосредственного впрыска и даже достигается экономия топлива — экологичность.


2 свечи на цилиндр. Технологии неба для земли



Когда сейчас говорят 2 свечи на цилиндр подразумевают Twin Spark от Alfa Romeo.

Впервые «2 свечи» появились на моторах послевоенных гоночных Alfa Romeo как адаптация авиа-технологий для автомобильных моторов. Решение кроме очевидных плюсов дало и неожиданную проблему в первые годы своего использования. Проблема в том что рост мощности из за лучшего сгорания прибавил динамики автомобилю что создало проблемы для управляемости. В результате итальянцы уже в середине 30-х годов из за доработки мотора вынуждены были заняться серьезными исследованиями в области доработки шасси.

На данный момент Alfa Romeo является единственной фирмой которая все свои моторы снабжает этой технологией.

P.S. — Примеров дублирования в автомобиле значительно больше. Особенно это хорошо видно в электронике автомобиля, а уже с приходом беспилотных технологий таких примеров станет еще больше. Я перечислил лишь самые основные, которые повлияли на развитие двигателестроения так же, как введение дублирования процессоров на рост вычислительной мощности компьютеров.

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.

О. Макарова | Структура | Факультеты | Судомеханический
ФотоФИО, должность, ученая степень, ученое званиеНаправление подготовки
специальность по образованию,
общий стаж работы,
в т.ч. научно-педагогический
Преподаваемые дисциплиныСведения о повышении квалификации
Жуков Владимир Анатольевич, заведующий кафедрой Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н, ученое звание доцентСудовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
35 лет / 31 год
1. Теплотехника
2. Основы теплотехники
3. Силовые агрегаты транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования
4. Теплообменное оборудование
5. Судовые парогенераторы
Курсы повышения квалификации по программе «Актуальные проблемы морской энергетики. Технические, экономические и экологические аспекты», 2019 год, СПбГМТУ
Безюков Олег Константинович , профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д. т.н., ученое звание профессорТурбиностроение
48 лет / 43 года
1. Судовые турбомашины
2. Организация инновационной деятельности
3. История и методология науки и техники
4. Энергетические установки перспективных судов
5. Современные тенденции развития морского и речного флота
6. Инновационный инжиниринг
7. Судовое вспомогательное энергетическое оборудование
8. Методология научных исследований, патентоведение и защита авторских прав
9. Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательоные)
Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Мельник Олеся Владимировна, доцент кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, к.т.н., ученое звание доцентСудовые энергетический установки и их элементы (главные и вспомогательные)
13 лет / 11 лет
1. Химмотология
2. Эксплуатационные материалы
3. Парогенераторы
Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова; Курсы по программе «Трехмерное параметрическое моделирование деталей и сборочных единиц в системе КОМПАС-3D V-17», 2017 год, ООО «АСКОН».
Петров Александр Павлович, доцент кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, к.т.н., ученое звание доцентАвтоматика и телемеханика
49 лет / 43 года
1. Автоматизация СЭУКурсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Гаврилов Владимир Васильевич, профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д. т.н., ученое звание профессорСудовые силовые установки
44 года / 44 года
1. Судовое главное энергетическое оборудование
2. Судовые системы и устройства
3. Конструкция и расчет СДВС
4. Дизель в судовом пропульсивном комплексе
5. Испытания судовых двигателей внутреннего сгорания
Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Ерофеев Валентин Леонидович , профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н., ученое звание профессорСудовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
58 лет / 55 лет
1. Энергетический менеджмент
2. История развития энергетики
3. История судовой энергетики
4. Теплотехника
5. Общая энергетика
6. Энергоэффективность объектов морской техники
Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Макарьев Евгений Васильевич, к.т.н., ученое звание отсутствуютСудовые энергетический установки и их элементы (главные и вспомогательные)
9 лет / 5 лет
1. Судовые энергетические установки
2. Испытания судовых ДВС
Афанасьев Михаил Петрович, доцент кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, ученая степень отсутствует, ученое звание отсутствуютПрикладная математика 
26 лет / 25 лет
1. Компьютерная графика и 3D моделирование
2. Персональный компьютер в профессиональной деятельности
3. Судовые электроэнергетические комплексы
4. Информационные технологии в жизненном цикле морской техники
5. Моделирование процессов создания и эксплуатации морской техники
6. Проектирование судовых двигателей
Курсы по программе «Трехмерное параметрическое моделирование деталей и сборочных единиц в системе КОМПАС-3D V-17», 2017 год, ООО «АСКОН». Курсы повышения квалификации по программе «Система электронной информационно-образовательной среды в БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова», 2018 год, БГТУ «ВОЕНМЕХ»

Роторно-лопастной ДВС - Энергетика и промышленность России - № 12 (76) декабрь 2006 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 12 (76) декабрь 2006 года

Конструкция и принцип работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с кривошипношатунным механизмом давно уже устарели – они не изменились с XIX века, но до сих пор им нет равноценной замены, поэтому их продолжают выпускать.

Cамыми перспективными из разрабатываемых ДВС являются роторные. Роторный двигатель Ванкеля, разработанный в 1957 г., серийно выпускается в ФРГ, Японии и США. Масса и габариты двигателя Ванкеля в 2-3 раза меньше соответствующих им по мощности существующих ДВС.

Еще более перспективными по сравнению с обычными ДВС (и даже с двигателями Ванкеля) являются роторно­лопастные ДВС.

Давно уже известен принцип работы роторно­лопастного двигателя. В отличие от других типов ДВС, у роторно­лопастного малое количество деталей – корпус и два ротора-лопасти. Все детали уравновешены. Места соприкосновения движущихся деталей образуются большими поверхностями, что позволяет довольно просто и надежно их уплотнять. Имеются и другие преимущества.

Однако, несмотря на это, до сих пор нет надежно работающего роторно­лопастного двигателя внутреннего сгорания. Причина – некоторые недостатки такого двигателя.

Основной недостаток – неравномерная скорость вращения роторов-лопастей. Во время рабочего хода один ротор движется, а другой должен стоять. В следующий рабочий ход, когда второй ротор движется, а первый ротор должен стоять, преобразовать энергию вращения роторов с неравномерной скоростью при механической передаче очень трудно.

Второй недостаток – необходимость синхронизировать работу роторов‑лопастей между собой. Т. е. нужен механизм или какое‑либо устройство, которое обеспечит бесперебойное схождение и расхождение лопастей. Известно много устройств механических синхронизаторов движения лопастей. Но, из‑за возникновения резких переменных нагрузок и ударов, на больших оборотах двигателя, при вспышках горючей смеси с маленькими площадями контакта на контактирующих поверхностях, очень быстро появляется усталость металла. Он начинает выкрашиваться, и детали быстро приходят в негодность, поэтому механические синхронизаторы не могут обеспечить длительную и надежную работу роторно­лопастного ДВС.

Но так ли уж необходимо синхронизировать работу роторов‑лопастей между собой? Самое главное в таком двигателе – чтобы одна лопасть во время рабочего хода могла двигаться свободно, а вторая стояла на месте. Это легко можно обеспечить любым стопором, например – храповым механизмом.

Синхронизацию лопасти обеспечат сами – лопасть, которая стояла во время рабочего хода, передвигается в конце рабочего хода лопастью, которая сжимает рабочую смесь или воздух. А лопасть, передвигающая ее, занимает положение задней стенки камеры сгорания (где и фиксируется).

Такой роторно­лопастной двигатель состоит из корпуса и одной или нескольких пар лопастей (одинаковое количество на каждом из роторов). Соответственно, столько же, сколько и пар лопастей на одном роторе, имеется устройств для зажигания рабочей смеси или впрыскивания топлива на впускных и выпускных «окнах». При этом пары лопастей на роторах и устройства зажигания или впрыскивания топлива, а также впускные и выпускные окна равномерно распределены по окружности. Имеются также датчики положения роторов и устройства, предотвращающие движение лопасти, находящейся в положении задней стенки камеры сгорания, в обратную сторону.

Роторы-лопасти посажены на один выходной вал, на котором они вращаются и которому – попеременно – то один, то другой – передают вращательное движение лопастей во время рабочего хода с помощью специального устройства, например – храпового механизма или обгонной муфты. В выходном валу имеются две системы отверстий, по одной из которых подается смазывающе-­охлаждающее вещество в полости роторов‑лопастей. А по другой – отводится это вещество, «отобравшее» тепло у роторов‑лопастей.

Устройство, которое фиксирует лопасть (находящуюся в положении задней стенки камеры сгорания) и предотвращающее ее движение в обратную сторону, совмещено с датчиком положения ротора. При этом стержень, фиксирующий лопасть, включает или выключает датчик положения ротора.

На выходном валу имеются кольца с выступами, а на роторах – впадины, в которые при необходимости входят выступы колец. Кольца вращаются вместе с валом, во время работы ДВС они отжаты от ротора пружинами. В корпусе ДВС имеются толкатели с приводами, которые в определенные моменты, при запуске ДВС, попеременно прижимают то одно, то другое кольца к роторам, обеспечивая этим вращение роторов, для того чтобы лопасти занимали положение стенок камеры сгорания. На выходном валу имеется приводное устройство, которое приводит в движение масляный насос, закрепленный в корпусе и подающий смазывающе-­охлаждающее вещество в полость выходного вала.

Между роторами, а также между роторами и корпусом установлены уплотняющие кольца. В роторах и в корпусе имеются канавки для этих колец, и в лопатках находятся канавки для уплотняющих пластин. Герметизация камер обеспечивается уплотнительными пластинами и кольцами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами.

Все это вместе позволяет обойтись всего одним валом, и соответственно, при необходимости, всего одним генератором, и – обеспечить нормальную бесперебойную работу двигателя.

Работает роторно­лопастной ДВС следующим образом. При запуске срабатывает один из приводов; стержень‑толкатель прижимает кольцо к ротору. В это время стартер вращает вал, кольцо выступами входит в пазы ротора­-лопасти и заставляет его двигаться вместе с валом, пока лопасть ротора не займет положение задней стенки камеры сгорания. После чего срабатывает датчик положения ротора и привод толкателя отключается.

После этого срабатывает привод толкателя другого ротора. Кольцо этого ротора входит в его пазы и вращает ротор, пока его лопасть не займет положение задней стенки камеры сгорания. Во время движения лопасть сжимает топливную смесь или воздух, и когда сработает фиксатор этой лопасти, – а соответственно,  сработает и датчик положения этого ротора, – произойдет зажигание рабочей смеси или впрыскивание топлива. В камере сгорания сгорит топливо, и лопасть заставит ротор вращаться, толкатель упрется в паз вала и заставит его тоже вращаться.

В это же время противоположная лопасть этого ротора производит сжатие топливной смеси или воздуха, подготавливая следующий рабочий ход.

В процессе работы каждая лопасть совершает рабочий ход, когда на одну ее сторону давят рабочие газы, а другой стороной лопасть выгоняет через выхлопное окно отработавшие газы предыдущего хода.

Затем одной стороной она сжимает топливную смесь или воздух, подготавливая следующий рабочий ход, а другой стороной лопасть засасывает через впускное окно топливную смесь или воздух для последующего хода.

Потом она становится в положение задней стенки камеры сгорания, обеспечивая возможность осуществить рабочий ход лопастью другого ротора. При этом лопасть, занимающая положение задней стенки, переходит в положение передней стенки, после чего ею совершается новый рабочий ход.

Во время работы ДВС привод насоса заставляет его прокачивать смазывающе-охлаждающее вещество по системам отверстий и в вале, которое, попадая в полости роторов‑лопастей, смазывает поверхности соприкосновения роторов, и одновременно охлаждает роторы. А уплотняющие кольца предотвращают попадание смазки в рабочие полости ДВС и в то же время препятствуют проникновению горючих газов во внутренние полости двигателя. При этом уплотняющие пластины препятствуют прохождению горючих газов из камеры сгорания в другие полости.

Все это делает роторно­лопастной ДВС простым в изготовлении и надежным в работе.

При этом массо-габаритные характеристики роторнолопастного ДВС будут на порядок лучше, чем у существующих ДВС.

Энергетические машины и системы управления: преподаватели |

Энергетические машины и системы управления: преподаватели

Шишков Владимир Александрович
Должность:  Профессор
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Доктор технических наук
Дисциплины:  Современные проблемы науки и производства в энергетическом машиностроении / Математическое моделирование процессов в энергетическом машиностроении / Создание и постановка на производство объектов энергетического машиностроения / Проектирование и постановка на производство силовых установок / Теория управления системами и комплексами объектов энергомашиностроения 2 /Теория управления системами и комплексами объектов энергомашиностроения/ / Теория управления системами и комплексами объектов энергомашиностроения 1 /Теория управления системами и комплексами объектов энергомашиностроения/

Афанасьев Андрей Николаевич
Должность:  Старший преподаватель
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Дисциплины:  Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания 4 / Планирование эксперимента / Испытания ДВС / Проектирование и доводка ДВС / Электрооборудование и ЭСУД ДВС / Теория автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания / Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания 3 // / Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания 4 // / Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания 4 /Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания/ / Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания 3 /Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания/

Полунин Антон Викторович
Должность:  Доцент
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Кандидат технических наук

Смоленский Виктор Владимирович
Должность:  Доцент
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Кандидат технических наук
Учёное звание:  Доцент
Научная специализация:  05 04 02 Тепловые двигатели
Дисциплины:  Конструкция и эксплуатационные свойства автомобильных ДВС / Конструкции современных двигателей внутреннего сгорания /Современные энергетические технологии/ / Образование токсичных веществ в ОГ / Конструкции современных двигателей внутреннего сгорания / Теория рабочего процесса 3 / Испытание систем управления и комплексов объектов энергомашиностроения / Основа научных исследований / Проектирование объектов энергетического машиностроения 2 /Проектирование объектов энергетического машиностроения/ / Проектирование объектов энергетического машиностроения 3 /Проектирование объектов энергетического машиностроения/ / Теория рабочего процесса 3 /Теория рабочего процесса/ / Теория рабочего процесса 3 // / Конструкции современных двигателей внутреннего сгорания // / Проектирование объектов энергетического машиностроения 1 /Проектирование объектов энергетического машиностроения/

Павлов Денис Александрович
Должность:  Заведующий кафедрой
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Кандидат технических наук
Учёное звание:  Доцент
Дисциплины:  Введение в профессию / Системы и устройства управления энергетическими машинами и установками 3 /Системы и устройства управления энергетическими машинами и установками/

Рамазанов Михаил Петрович
Должность:  Доцент
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Кандидат физико-математических наук
Дисциплины:  Химмотология / Проектирование и доводка двигателей внутреннего сгорания 3 // / Проектирование и доводка двигателей внутреннего сгорания 3 /Проектирование и доводка двигателей внутреннего сгорания/

Дзюбан Алексей Михайлович
Должность:  Доцент
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Кандидат технических наук
Учёное звание:  Доцент
Дисциплины:  Системы двигателей внутреннего сгорания / Системы ДВС / Надежность ДВС / Системы и устройства управления энергетическими машинами и установками 1 /Системы и устройства управления энергетическими машинами и установками/

Шайкин Александр Петрович
Должность:  Профессор
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Учёная степень:  Доктор технических наук
Учёное звание:  Профессор
Дисциплины:  Методы снижения вредных выбросов в продуктах сгорания / Методы снижения вредных выбросов в продуктах сгорания /Методы улучшения экологических и экономических характеристик двигателей внутреннего сгорания/ / Методы снижения вредных выбросов в продуктах сгорания //

Кальней Евгений Дмитриевич
Должность:  Старший преподаватель
Подразделение:  Институт машиностроения / Кафедра "Энергетические машины и системы управления"
Дисциплины:  Агрегаты наддува двигателей / САПР (CAD)

Преподаватели 1 | Все

Совершенствование эффективности и экологичности двигателей внутреннего сгорания Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Совершенствование эффективности и экологичности двигателей

внутреннего сгорания

В. 8% водорода, что повышает температуру рабочих газов, оптимизирует процесс горения и снижает объём вредных для экологии составляющих в выхлопных газах.

Ключевые слова: автомобильный транспорт, двигатель внутреннего сгорания, повышение эффективности, снижение доли вредных для экологии в выхлопных газах

Технический прогресс во многом обязан двигателям внутреннего сгорания (ДВС), чаще всего устанавливаемых на наземных транспортных средствах. Сейчас автомобильный транспорт получил значительное развитие. Это определяется рядом его преимуществ перед другими видами транспорта. Такие преимущества как невысокая стоимость, оперативность и реализация принципа «от двери до двери» явились основой превалирующего развития автотранспорта,[1,2].

Объем автомобильных перевозок в России уже к семидесятым годам прошедшего столетия достиг 20 млрд. тонн, что в пять раз превышало объем железнодорожных перевозок и в 18 раз - объем перевозок, выполнявшихся морским флотом.

О широкой распространенности ДВС свидетельствует и тот факт, что суммарная установленная мощность двигателей внутреннего сгорания во много раз превосходит мощность всех стационарных электростанций мира. Если в 1969 г. автомобильный парк мира составлял 228,025 млн. (из них 180,562 млн. легковые; 46,499 - грузовые и 0,963 млн. - автобусы), то

в 2000 г. численность мирового парка автомобилей превысила 500 млн. единиц, а в 2008 году их было уже около 700 млн. Сейчас в России парк автомобилей составляет около 45 млн. шт., и на долю автомобильного транспорта приходится более 75% объема перевозок грузов.

Если принять среднюю мощность автомобильного двигателя российского парка равной 70 кВт, то суммарная мощность их составит значительную величину - 45х70 = 3150 млн. кВт. Установленная мощность всех электростанций России в 2014 г. составляла 273 млн. кВт (190 -тепловые, 48 - ГЭС, 35 - АЭС).

Таким образом, суммарная мощность двигателей, установленных в России только на автомобилях, превышает суммарную мощность электростанций России в 11,5 раза.

В настоящее время в мире эксплуатируется около миллиарда автомобилей, которые потребляют более 70% всей добываемой нефти. Каждые полторы секунды в мире с конвейера сходит новый автомобиль, и к 2017г. их количество вплотную приблизится к отметке в один миллиард единиц. На рис. 1 показан прогноз среднемирового уровня изменения числа автомобилей на тысячу человек населения, [3].

Уровень автомобилиаоции, и

{кал-&о я в тон оби лей/1000 чел.)

Рис.1. Изменение уровня автомобилизации населения в первой четверти XXI в. (прогноз)

Всем этим машинам потребуется бензин или дизельное топливо. По прогнозам специалистов в 2020 г., для удовлетворения всех нужд

потребление нефти должно возрасти до 240 т в секунду. Транспортный сектор Европы, Японии и США на 90% зависит от нефти, перерабатываемой в моторное топливо. В связи с увеличением энергопотребления и возможным истощением разведанных запасов нефти в перспективе перед всеми странами мира стоит задача диверсификации топливно-энергетических балансов в сторону максимального их сбережения посредством повышения коэффициента полезного действия (КПД) ДВС и возможного замещения в транспортном секторе нефтепродуктов другими видами энергоносителей.

Теоретически двигатель внутреннего сгорания может быть модифицирован для применения любого жидкого или газообразного топлива, которое относительно безопасно, быстро сгорает и выделяет при этом достаточное количество тепла. Некоторые альтернативные виды моторного топлива достаточно широко используются - сжиженный газ (LPG), сжатый природный газ (CNG), спирты (этанол, метанол и др. ) и другие виды топлива, полученные из специально выращиваемых растений. Жидкие углеводородные топлива могут быть получены из угля, а разведанных запасов угля существенно больше, чем запасов сырой нефти. Альтернативой также может быть применение водорода в качестве моторного топлива.

Все эти альтернативы имеют значительное число приверженцев и продолжают развиваться каждая на своём уровне. Хотя, считавшийся в девяностых годах самым перспективным метанол потерял актуальность после того как испытания показали, что его использование на современных автомобилях с каталитическими нейтрализаторами приводит к образованию канцерогенных формальдегидов с сильным запахом. После этих испытаний в стандарт по выбросам в атмосферу штата Калифорния США были внесены нормы по содержанию ароматических формальдегидов в отработанных газах, [4]. Гораздо более вероятно, что в достаточно отдалённом будущем метанол будет применяться как источник газообразного водорода для топливных

элементов, являющихся источниками электрической мощности для автомобильных электромоторов. Топливный элемент преобразует запасённую химическую энергию водорода и, используя кислород, полученный из воздуха, преобразует её непосредственно в электроэнергию. При этом в качестве единственного побочного продукта этого процесса в окружающую среду выделяется вода.

Другим перспективным топливом для транспорта считался сжатый водород. Применение жидкого водорода требует установки мощного и дорогого криогенного оборудования. Высокоэнергийная химическая реакция соединения водорода и кислорода даёт в итоге безопасный выхлоп в виде водяного пара. Однако на практике в качестве окислителя в реакции горения водорода приходится применять воздух, содержащий только 21 - 22% кислорода, а наибольшую долю, около 76% составляет азот. Присутствие азота в высокотемпературной реакции горения водорода приводит к появлению вредных соединений его с кислородом, различных окислов азота. В итоге проблема замены традиционного моторного топлива жидким водородом выходит далеко за рамки задач, решаемых в автомобильной индустрии.

По оценкам Дж. Ромма, бывшего помощника министра энергетики США, автора книги «Водородное очковтирательство», скорее всего, автомобили, работающие на водороде, достигнут показателей (стоимость машины, стоимость одной заправки, уровень безопасности, количество вредных выбросов и т.д.), которые ныне демонстрируют гибридные автомобили (например, Toyota Prius) не ранее 2040 года, но даже этот срок вызывает очень большие сомнения.

Современный уровень развития технологий не позволяет использовать водород эффективно. Изготовление водородного топлива для автомобилей ныне в четыре - пять раз дороже, чем производство автомобильного бензина

в количестве, достаточном для производства аналогичного количества энергии. Кроме того, остается проблемой создание водородной инфраструктуры - сети заправочных станций - сервисных центров, необходимых для обслуживания автомобилей, работающих на водородном топливе. По оценкам Аргоннской Национальной Лаборатории (Argonne National Laboratory), в масштабах США для этого требуется затратить более $600 млрд.

Кроме того, водород требует особо внимательного обращения. Любая утечка водорода в атмосферу образует взрывоопасный гремучий газ. В 2001 году Массачусетский технологический институт (Massachusetts Iinstitute of Technology) опубликовал результаты исследования, согласно которым хранение, транспортировка и эксплуатация водородных автомобильных двигателей с инфраструктурой (ёмкостями для хранения, магистралями для заправки и подачи, топливной арматурой и пр.) обходится примерно в сто раз дороже, чем их бензиновых аналогов. Основной причиной удорожания являются меры безопасности.

Следует также отметить, что водородные двигатели в процессе работы выделяют намного больше газов, разрушающих озоновый слой Земли (в частности, оксидов азота), чем современные модели традиционных бензиновых автомобилей. К этому выводу в 2003 году пришли исследователи Массачусетского Технологического Института.

Существуют также серьезные сомнения в том, что водородное топливо действительно столь экологически безопасно, как утверждают его сторонники. Исследование Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) показало, если водород станет популярным автомобильным топливом, то его количество и объём оксидов азота в атмосфере значительно увеличится. Это может привести к уничтожению озонового слоя, защищающегося Землю от смертоносных космических

лучей, глобальному изменению климата и активному размножению опасных микробов.

Таким образом, можно сделать вывод, что замена всех традиционных бензиновых и дизельных двигателей на водородные нереальна, т. к. она на настоящий момент экономически не эффективна, связана с огромными материальными затратами, и не приведёт к кардинальному улучшению экологической обстановки.

Однако, почти без всяких изменений в поршневом двигателе, можно использовать бензин и дизельное топливо с 3-8-процентной водородной добавкой, подаваемой непосредственно в цилиндры. Анализ типовых реакций окисления углеводородного топлива показывает, что даже этот небольшой шаг резко улучшит эксплуатационные показатели, КПД и состав выхлопных газов. Но для возможности применения водородной добавки необходимо охлаждать поршень и другие элементы ДВС, взаимодействующие с продуктами сгорания, вследствие повышения температуры в камере сгорания.

Из вышесказанного следует, что, вероятнее всего, самым перспективным в ближайшем будущем будет использование ДВС с повышенным КПД и с возможностью использования различных топлив как жидких, так и газообразных. Для решения этой общей проблемы необходимо решить ряд частных проблем:

1. Проблема образования качественного состава и однородности горючей смеси.

2. Проблемы, связанные с необходимостью повышения степени сжатия горючей смеси. Здесь одной из задач является необходимость повышения термостойкости основных элементов ДВС, например, введение жидкостного охлаждения поршня, что должно позволить применять водородное топливо в качестве добавки (3-8%) к углеводородному. Это

должно позволить, как показывает анализ типовых реакций окисления (т.е. горения) углеводородного топлива, снизить выброс токсичных веществ в атмосферу в несколько раз.

3. Совершенствование систем впрыскивания топлива. Получившие в своё время широкое распространение системы централизованного впрыска топлива во впускной трубопровод бензинового двигателя уступили место распределённым системам и непосредственному впрыску топлива в цилиндры, что является наиболее перспективным с точки зрения экономичности, так как позволяет исключить потери горючего, имеющего место в период перекрытия клапанов. Это периоды, когда на небольшой промежуток времени остаются открытыми впускные и выпускные клапана, (режим продувки).

4. Проблемы, связанные с низкой экономичностью традиционных ДВС при работе на быстро изменяющихся режимах, с частыми переходами с малых на большие нагрузки и наоборот.

5. Проблемы уменьшения трения, связанные с применением кривошипно-шатунного механизма в качестве преобразователя возвратно-поступательных движений поршня во вращательное коленчатого вала и маховика.

6. Обеспечение многотопливности совместно с эффективностью, что связано с необходимостью простоты перевода ДВС с одного на другие виды топлива (альтернативные). Для этого необходимо разработать специальные устройства, позволяющие увеличивать объемную цикловую подачу порции горючего при переходе другие, например на более легкие сорта топлив.

Расчёт индикаторных диаграмм типовых циклов ДВС показывает, что

КПД таких двигателей не может превышать 50%. 4%. Снятие

100 % топлива \ >>

35% Щ 5% Ф 17 %

8 % V _ /

Р5 = 0,25Р

Лй

I 1 я

Рис. 2. Схема распределения энергии топлива в поршневом ДВС

давление поршня на стенки цилиндра можно осуществить применением сдвоенного кривошипно-шатунного механизма (КШМ) [6]. Это приводит к соответствующему увеличению массы и числа движущихся с большими скоростями элементов, что нежелательно. Современная конструкция КШМ по уровню механических потерь достигла совершенства, поэтому возникла необходимость отказаться от его применения.

В результате были запатентованы многочисленные конструкции роторно-лопастных двигателей (РЛД), в которых КШМ отсутствует, а рабочие движения изначально имеют форму вращения, [7-10]. 5% за счет снижения потерь в механизме преобразования рабочих движений в выходной момент. Кроме повышения КПД двигателя, такая конструкция позволяет применить жидкостное охлаждение рабочих лопастей, что позволяет повысить степень сжатия и применить водородное топливо в качестве добавки к углеводородному в количестве 3 - 8%, что в свою очередь повысит температуру сгорания рабочей смеси топлива и, следовательно,

Рис.3. Конструкция роторно - лопастного двигателя

повысит КПД и значительно снизит присутствие вредных примесей в выхлопных газах.

Эта концепция была реализована в экспериментальном двухтактном роторном двигателе. При этом жидкостное охлаждение поршня позволило применить водородное топливо в качестве добавки 3 - 8 % к обычному углеводородному с отличными параметрами по устойчивости рабочих лопастей от обгорания и с хорошими экологическими показателями.

Литература

1. Литвин А.В., Мокрушин Ю.А. «Современное состояние и перспективы развития пассажирского транспортного комплекса городской агломерации» // Инженерный вестник Дона, 2015, №1 URL:ivdon.ru/magazine/archive/n1y2015/2749/.

2. Орлов Н.А. «Уточнение условий возникновения транспортных заторов в сетях со светофорным регулированием» // Инженерный вестник Дона, 2015, №2 URL:ivdon.ru/magazine/archive/n2y2015/2870/.

3. Бояркина Е.Ф. «Влияние семейного дохода на количество автомобилей, приходящихся на одного человека» // Инженерный вестник Дона, 2015, №4 URL:ivdon.ru/magazine/archive/n4y2015/3360/.

4. Морозов В.А., Морозова О.Н., Поляков Н.А. «Анализ влияния транспортных потоков на экологию». Сб. статей XIX научно-технической конференции с международным участием на тему: «Транспорт, экология - устойчивое развитие ЭКО Варна» Варна 2013, с 416-418.

5. Deniels Dgef «Modern Car Technology», London, publishers «Haynes Publishing», 2003, 223 p.

6. Панин С.«Совершенствование ДВС» // журнал «За рулём», 2002, №4 с.147-151.

7. Гридин Н.А. «Роторно-лопастной двигатель Гридина» // журнал «Энергетика и промышленность России» 2006, №10(74), с. 42-46.

8. Исачкин В.А. «Роторно-лопастной ДВС» // журнал «Энергетика и промышленность России» 2006, №10(74), с. 47-52.

9. Лаптев Е.В., Лаптев Д.Е. «Роторный двигатель внутреннего сгорания», патент РФ, RU 2133845.

10. Sterk Martin "Kreiskolben Warmemotor Vorricktung". Patent FRG, DE 19814742.

11.Гуськов Г.Г. Необычные двигатели, М., Изд-во Астрель, 2011. - 126с.

References

1. Litvin A.V., Mokrushin U.A. Inzenernyi vestnik Dona (Rus) 2015, №1 URL:ivdon.ru/magazine/archive/n1y2015/2749/.

2. Orlov N.A. Inzenernyi vestnik Dona (Rus) 2015, №2 URL:ivdon.ru/magazine/archive/n2y2015/2870/.

3. Boyarkina E.F. Inzenernyi vestnik Dona (Rus) 2015, №4 URL:ivdon.ru/magazine/archive/n4y2015/3360/.

4. Morozov V.A. Morozova O.N. Polyakov N.A. Sb. statei XIX nauthno-tehnitheskoi konferencii s megdunarodnym uthastiem na temu: "Transport, ekologiya - ustoyithivoe rasvitie EKO Varna" Varna, 2013, pp. 416-418.

5. Deniels Dgef «Modern Car Technology», London, publishers «Haynes Publishing», 2003, 223 p.

6. Panin S. Za rulem, zhurnal. 2002. №4, pp. 147- 151.

7. Gridin N.A. Energetika i promijshlennos't Rossii, zhurnal. 2006. №10 (74), pp. 42-46.

8. Isathkin V.A. Energetika i promijshlennos't Rossii, zhurnal. 2006. №10 (74), pp. 47-52.

9. Laptev T.V. Laptev D.E. Rotornyi dvigate'l vnutrennego sgoraniya. [A rotary internal combustion engine]. Patent RF, RU 2133845.

10.Sterk Martin "Kreiskolben Warmemotor Vorricktung". Patent FRG, DE 19814742.

:

ll.Gu'skov G.G. Neobijthnije dvigate'li [Unusual engines]. M., Izd-vo Astrel', 2011. 126 p.

Поколения ГБО, газовое оборудование 4 поколения

История автомобильного газового топлива

При появлении на свет двигателей внутреннего сгорания (ДВС), автомобильные конструкторы сразу начали искать замену бензину. Первые автомобили, работающие на газе, появились более 100 лет назад. Примитивная газогенераторная установка (котел) находилась на борту. Путем нагрева угля или дров получался горючий газ и машина ехала. В германском рейхе было полмиллиона автомобилей с такими установками.

С появлением современного очищенного газового топлива, состоящего из сжиженных углеводородных газов (СУГ), появились современные конструкции газобаллонных установок (ГБО) для различных автомобилей с любым типом ДВС. В России газовое автомобильное топливо обозначается ПА (пропан автомобильный) и ПБА (пропан-бутан автомобильный). Его состав и качество регламентируются нормативными документами.

Развитие ГБО

Перевод автомобильного транспорта с бензина на газ сулит немалые выгоды его владельцам. Прежде всего – это прямые экономические выгоды, связанные с низкой отпускной ценой сжиженного природного газа. Есть и другие, не менее важные преимущества.

Если конструкция двс, в целом, особо не изменилась за 100 лет, то система подачи горючей смеси в камеру сгорания, организация самого процесса горения и отвода газов, постоянно совершенствуются. Конструкторы двс прошли большой путь от простого карбюратора до фазированного распределенного впрыска.

Вслед за изменением системы подачи топлива в камеру сгорания двс, изменялись и конструкции газобаллонного оборудования. Насчитывается до 5-6 поколений ГБО, НИОКР в этой области не останавливаются ни на минуту.

Смена поколений ГБО

Деление конструкций ГБО на поколения носит условный характер. Многие установки одного поколения имеют ряд конструктивных особенностей, присущих другому поколению. Наблюдается смешение и гибридизация, при этом, некоторые характерные черты поколений выделить можно:

  • 1 поколение гбо предназначено для работы с карбюраторными двс, либо с моторами, имеющими впрыск (без катализатора) выхлопных газов. Управление подачей газа осуществляется вакуумным или электромагнитным клапаном.
  • 2 поколение предназначено для двс с впрыском и каталитической установкой. Кроме элементов управления (клапанов) имеется система контроля состава газовоздушной смеси от датчика "Лямбда".
  • 3 поколение гбо имеет параллельный впрыск газа в коллектор. Эти системы устанавливались на инжекторные двс, с использованием штатных датчиков качества смеси, но собственных медленных электронно-механических блоков управления. Когда появились экологические требования «Евро-3», спрос на подобные установки прекратился.
  • 4 поколение газового оборудования – это самое востребованные модели на сегодняшний день. Это система фазированного распределенного впрыска позволяет автоматически переходить с бензина на газ и обратно при различных режимах работы мотора. Все штатные системы электронного контроля, датчики и бортовая ЭВМ обслуживают одновременно обе системы питания. Каждый цилиндр имеет две форсунки: бензиновую и газовую.

Только газовое оборудование 4 поколения и выше имеет совместимость с европейскими системами автомобильной самодиагностики OBD II и EOBD. Вложения в установку оборудования 4 поколения на автомобиль окупят себя не только за счет стоимости топлива. Сама работа двигателя станет другой. Это обеспечит долговечную и исправную работу мотора вашего авто на многие годы. Работа двигателя с гбо 4 поколения полностью соответствует экологическим нормам «Евро-3».

Предлагаем качественное, эффективное и надежное автомобильное газобаллонное оборудование от известных производителей, таких как ВRC, LOVATO, DIGITRONIC. Мы давно на рынке газобаллонного автомобильного оборудования и знаем точно, что подойдет именно вашему автомобилю.

Двигатель внутреннего сгорания | Engineering

Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, в котором сгорание происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Сгорание топлива создает газы с высокой температурой / давлением, которые могут расширяться. Расширяющиеся газы используются для прямого перемещения поршня, лопаток турбины, ротора (ов) или самого двигателя, выполняя полезную работу.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать на любом топливе, которое может сочетаться с «окислителем» в камере.

Напротив, двигатель внешнего сгорания, такой как паровой двигатель, действительно работает, когда в процессе сгорания нагревается отдельная рабочая жидкость, такая как вода или пар, который, в свою очередь, работает.

Реактивные двигатели, большинство ракет и многие газовые турбины строго классифицируются как двигатели внутреннего сгорания, но термин двигатель внутреннего сгорания также используется для обозначения поршневых двигателей, двигателей Ванкеля и аналогичных конструкций, в которых сгорание является прерывистым.

Сегодня двигатель внутреннего сгорания сокращается до аббревиатуры ICE.

Четырехтактный цикл (или цикл Отто)

Без сжатия [править | править источник]

Леонардо да Винчи [1] в 1509 году и Христиан Гюйгенс [2] в 1673 году описали двигатели постоянного давления. (Описание Леонардо не может подразумевать, что идея исходила от него или что она действительно была сконструирована.)

Непрямое внутреннее сгорание или принцип всасывания может не соответствовать определению двигателя, так как процесс не повторяется.

Первые двигатели внутреннего сгорания использовались для питания сельскохозяйственного оборудования.

Английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд [3] использовал порох [4] для привода водяных насосов в 17 веке. В 1794 году Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого будет доминировать почти столетие.

Первый двигатель внутреннего сгорания, который будет применяться в промышленности, был запатентован Самуалом Брауном в 1823 году. Он был основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из этого названия, к тому времени уже был устаревшим.Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, шло к лучшим шоуменам раньше, чем к лучшим работникам. Итальянцы Эухенио Барсанти [5] и Феличе Маттеуччи [6] запатентовали первый работающий, эффективный двигатель внутреннего сгорания в 1854 году в Лондоне (номер детали 1072), но не начали его производство. Он был похож по концепции на успешный двигатель непрямого действия Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.

В 1860 году Этьен Ленуар [7] (1822-1900) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, внешне не отличающийся от парового двигателя.Он очень напоминал горизонтальный паровой двигатель двойного действия с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ, по сути, занимал место пара. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания. Американец Сэмюэл Мори [8] получил патент 1 апреля 1826 г. на «газовый или паровой двигатель».

Его первый (1862 г.) двигатель со сжатием, разошедшийся на части, Николаус Отто [9] разработал двигатель непрямого действия со свободным поршнем без сжатия, чья большая эффективность получила поддержку Лангена, а затем и большей части рынка, который в то время, в основном предназначался для небольших стационарных двигателей, работающих на газовом топливе.В 1870 г. в Вене Зигфрид Маркус [10] поставил на ручную тележку первый передвижной бензиновый двигатель.

Сжатие [править | править источник]

Наиболее существенное различие между современными двигателями внутреннего сгорания и ранними конструкциями заключается в использовании сжатия, в частности сжатия в цилиндре. Термодинамическая теория идеализированных тепловых двигателей была основана Николя Леонардом Сади Карно [11] во Франции в 1824 году. Это научно установило необходимость сжатия для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами, но неясно, были ли разработчики двигателей знали об этом до того, как сжатие уже стало широко использоваться.Фактически, это могло ввести в заблуждение дизайнеров, которые пытались имитировать цикл Карно бесполезными способами.

Первым зарегистрированным предложением компрессии в цилиндре был патент, выданный Уильяму Барнету (англ.) В 1838 году. Он, очевидно, не осознавал его преимуществ, но его цикл был бы большим достижением, если бы был достаточно развит.

Отто, работая с Готлибом Даймлером [12] и Вильгельмом Майбахом [13] в 1870-х годах, разработал практический четырехтактный двигатель (цикл Отто).Немецкие суды, однако, не удержали его патент на все двигатели с цилиндрическим компрессором или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения внутрицилиндровое сжатие стало универсальным.

Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются в мобильных силовых установках. В мобильных сценариях внутреннее сгорание является преимуществом, поскольку оно может обеспечить высокое соотношение мощности к весу вместе с превосходной удельной энергией топлива. Эти двигатели используются почти во всех автомобилях, мотоциклах, многих лодках, а также в самых разных самолетах и ​​локомотивах.Там, где требуется очень большая мощность, например, реактивные самолеты, вертолеты и большие корабли, они появляются в основном в виде газовых турбин. Они также используются в электрических генераторах и в промышленности.

Для маломощных мобильных и многих немобильных приложений электродвигатель является конкурентоспособной альтернативой. В будущем электродвигатели также могут стать конкурентоспособными для большинства мобильных приложений. Однако высокая стоимость, вес и низкая удельная энергия PbA и даже NiMH аккумуляторов и отсутствие доступных по цене бортовых электрических генераторов, таких как топливные элементы, в значительной степени ограничивают их использование для специализированных приложений. Однако недавние достижения в области легких литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов позволили довести безопасность, плотность мощности, срок службы и стоимость до приемлемых или даже желаемых уровней. Например, недавно аккумуляторные электромобили начали демонстрировать дальность действия 300 миль на литиевой основе, теперь улучшенная мощность делает их привлекательными для подключаемых к сети гибридных электромобилей, запас хода на которых менее критичен при внутреннем сгорании для неограниченного диапазона .

Все двигатели внутреннего сгорания зависят от экзотермического химического процесса сгорания: реакции топлива, обычно с воздухом, хотя могут использоваться и другие окислители, такие как закись азота.См. Также стехиометрию [14].

Наиболее распространенные виды топлива, используемые сегодня, состоят из углеводородов и получают из нефти. К ним относятся такие виды топлива, как дизельное топливо, бензин и сжиженный нефтяной газ. Большинство двигателей внутреннего сгорания, разработанных для бензина, могут работать на природном газе или сжиженном нефтяном газе без каких-либо модификаций, за исключением компонентов подачи топлива. Также можно использовать жидкое и газообразное биотопливо соответствующего состава.

Некоторые предполагают, что в будущем водород может заменить такое топливо.Кроме того, с внедрением технологии водородных топливных элементов использование двигателей внутреннего сгорания может быть прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это не похоже на сжигание углеводородов, при котором также образуется двуокись углерода, основная причина глобального потепления, а также окись углерода, возникающая в результате неполного сгорания. Большим недостатком водорода во многих ситуациях является его хранение. Жидкий водород имеет чрезвычайно низкую плотность - в 14 раз меньше, чем вода, и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требует очень тяжелых резервуаров.Хотя водород легкий и поэтому имеет более высокую удельную энергию, объемный КПД все же примерно в пять раз ниже, чем у бензина. Вот почему водород необходимо сжимать, чтобы сохранить полезное количество энергии.

Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь средства зажигания, способствующие сгоранию. В большинстве двигателей используется электрическая система зажигания или система зажигания с подогревом от сжатия. В системах электрического зажигания обычно используются свинцово-кислотная батарея и индукционная катушка, которые создают электрическую искру высокого напряжения для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя.Этот аккумулятор можно заряжать во время работы с помощью генератора переменного тока , приводимого в действие двигателем. Системы зажигания с компрессионным нагревом (дизельные двигатели и двигатели HCCI) полагаются на тепло, создаваемое в воздухе за счет сжатия в цилиндрах двигателя, для воспламенения топлива.

После успешного воспламенения и сгорания продукты сгорания (горячие газы) имеют больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (которая имела более высокую химическую энергию). Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давления, которые могут быть переведены в работу двигателем. В поршневом двигателе газы продукта высокого давления внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.

После того, как доступная энергия удалена, оставшиеся горячие газы удаляются (часто путем открытия клапана или выхода выхлопных газов), что позволяет поршню вернуться в свое предыдущее положение (верхняя мертвая точка - ВМТ). Затем поршень может перейти к следующей фазе своего цикла (который зависит от двигателя). Любое тепло, не переведенное в работу, является отходом и выводится из двигателя с помощью системы воздушного или жидкостного охлаждения.

Иллюстрация нескольких ключевых компонентов типичного четырехтактного двигателя

Детали двигателя различаются в зависимости от типа двигателя. Для четырехтактного двигателя ключевыми частями двигателя являются коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигателя вместо клапанной системы могут быть просто выпускной патрубок и впускное отверстие для топлива. В обоих типах двигателей имеется один или несколько цилиндров (серый и зеленый), и для каждого цилиндра есть свеча зажигания (темно-серый), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый).Однократное движение поршня вверх или вниз по цилиндру называется ходом, а ход вниз, который происходит непосредственно после воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре, известен как рабочий ход.

Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается в эпитроихоидной камере (в форме фигуры 8) вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы работы (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в разных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.

В двигателе Bourke используется пара поршней, встроенных в кулису, которая передает возвратно-поступательное усилие через специально разработанный подшипниковый узел для вращения кривошипно-шатунного механизма. Впуск, сжатие, мощность и выпуск - все это происходит при каждом такте вилки.

Существует широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их многочисленным применениям. Аналогичным образом существует широкий спектр способов классификации двигателей внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.

Хотя термины иногда вызывают путаницу, реальной разницы между «двигателем» и «мотором» нет.«Когда-то слово« двигатель »(от латинского [15], через старофранцузское [16], ingenium ,« способность ») означало любую часть механизма.« Двигатель »(от латинского motor ,« двигатель ») - это любая машина, которая производит механическую энергию. Традиционно электродвигатели не называют« двигателями », но двигатели внутреннего сгорания часто называют« двигателями ».

Принципы работы [править | править источник]

Поршневой:

Поворотный:

Непрерывное горение:

Двигатель цикл [править | править источник]

Двигатели, основанные на двухтактном цикле, используют два хода (один вверх, один вниз) для каждого рабочего хода.Поскольку не существует специальных тактов впуска или выпуска, необходимо использовать альтернативные методы очистки цилиндров. Наиболее распространенный метод двухтактных двигателей с искровым зажиганием заключается в использовании движения поршня вниз для создания давления свежего заряда в картере, который затем продувается через цилиндр через отверстия в стенках цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для их выходной мощности) и очень просты в механическом отношении. Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, цепные пилы, водные мотоциклы, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы.К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и гораздо более загрязняют окружающую среду, чем их четырехтактные аналоги, и не подходят для больших размеров. Интересно, что самые большие двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивах и больших кораблях. Эти двигатели используют принудительную индукцию для продувки цилиндров.

Двигатели, основанные на четырехтактном цикле или цикле Отто, имеют один рабочий ход на каждые четыре хода (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и многих легких самолетах. Как правило, они тише, эффективнее и крупнее своих двухтактных собратьев. Есть несколько вариаций этих циклов, в первую очередь циклы Аткинсона и Миллера. В большинстве дизельных двигателей грузовиков и автомобилей используется четырехтактный цикл, но с системой зажигания с подогревом от сжатия можно отдельно говорить о дизельном цикле. Двигатель Ванкеля работает с таким же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без ходов поршня, правильнее было бы назвать четырехфазным двигателем), поскольку фазы находятся в разных местах двигателя; однако, как и двухтактный поршневой двигатель, он обеспечивает один «ход» мощности на оборот на ротор, что дает ему такую ​​же пространственную и весовую эффективность.Фаза сгорания в цикле Бурка более точно соответствует сгоранию с постоянным объемом, чем четырехтактный или двухтактный цикл. В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому необходимо преодолевать меньшее трение, чем у двух других типов возвратно-поступательного движения. Кроме того, его более высокий коэффициент расширения также означает, что используется больше тепла от его фазы сгорания, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.

Типы топлива и окислителя [править | править источник]

Используемые виды топлива включают бензин (британский термин: бензин), сжиженный нефтяной газ, испаренный нефтяной газ, сжатый природный газ, водород, дизельное топливо, JP18 (реактивное топливо), свалочный газ, биодизель, арахисовое масло, этанол, метанол (метил или древесный алкоголь).Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества нашли применение. Двигатели, в которых в качестве топлива используются газы, называются газовыми двигателями, а двигатели, в которых используются жидкие углеводороды, называются масляными двигателями. Однако, к сожалению, бензиновые двигатели также часто называют «газовыми двигателями».

Основные ограничения для топлива заключаются в том, что топливо должно легко транспортироваться через топливную систему в камеру сгорания, и что топливо выделяет достаточно энергии в виде тепла при сгорании, чтобы можно было использовать двигатель на практике.

Окислителем обычно является воздух, и его преимущество заключается в том, что он не хранится в транспортном средстве, что увеличивает удельную мощность. Однако воздух можно сжимать и переносить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначены для перевозки чистого кислорода или перекиси водорода, что делает их независимыми от воздуха. Некоторые гоночные автомобили содержат закись азота в качестве окислителя. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, нашли экспериментальное применение; но в основном непрактичны.

Дизельные двигатели обычно тяжелее, шумнее и мощнее на более низких оборотах, чем бензиновые двигатели.Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (в большей степени из-за их более высокой топливной эффективности по сравнению с бензиновыми двигателями), кораблях, некоторых локомотивах и легких самолетах. Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобилей, мотоциклов и мопедов. Обратите внимание, что в Европе сложные автомобили с дизельным двигателем стали довольно распространенными с 1990-х годов, составляя около 40% рынка. И бензиновые, и дизельные двигатели производят значительные выбросы.Есть также двигатели, работающие на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяном газе (СНГ) и биодизеле. Парафиновые двигатели и двигатели с испарительным маслом для тракторов (TVO) больше не используются.

Цилиндры

[править | править источник]

Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров с номерами от одного до двенадцати, хотя используется целых 28. Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: Первое. двигатель может иметь больший рабочий объем с меньшими индивидуальными возвратно-поступательными массами (то есть масса каждого поршня может быть меньше), что обеспечивает более плавную работу двигателя (поскольку двигатель имеет тенденцию вибрировать в результате движения поршней вверх и вниз). Во-вторых, с большим рабочим объемом и большим количеством поршней может быть сожжено больше топлива, и может произойти больше событий сгорания (то есть больше рабочих ходов) в заданный период времени, что означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент, чем аналогичный двигатель. с меньшим количеством цилиндров. Недостатком большего количества поршней является то, что в целом двигатель будет иметь больший вес и иметь тенденцию создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трутся о внутреннюю часть их цилиндров. Это имеет тенденцию к снижению топливной экономичности и лишению двигателя части его мощности.Для высокоэффективных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии (например, двигатели, используемые в современных автомобилях), кажется, что существует точка разрыва около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности, хотя есть исключения. такие как двигатель W-16 от Volkswagen.

  • Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, некоторые высокопроизводительные автомобили имеют десять, двенадцать или даже шестнадцать цилиндров, а некоторые очень маленькие автомобили и грузовики имеют два или три цилиндра.В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые двухтактные двигатели.
  • Радиальные авиационные двигатели, ныне устаревшие, имели от пяти до 28 цилиндров. Строка содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель.
  • Мотоциклы обычно имеют от одного до четырех цилиндров, а в некоторых высокопроизводительных моделях их шесть.
  • Снегоходы обычно имеют два цилиндра. У некоторых более крупных (не обязательно высокопроизводительных, но тоже туристических машин) их четыре.
  • Мелкие портативные приборы, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, хотя существуют двухцилиндровые бензопилы.

Система зажигания [редактировать | править источник]

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по системе зажигания. Сегодня в большинстве двигателей используется электрическая или компрессионная система нагрева для зажигания. Однако исторически использовались системы с внешним пламенем и горячими трубами. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическую систему зажигания с патентом США « Электрический воспламенитель для газовых двигателей » 16 августа 1898 года.

Топливные системы [править | править источник]

Часто в более простых поршневых двигателях для подачи топлива в цилиндр используется карбюратор. Однако точный контроль количества топлива, подаваемого в двигатель, невозможно.

Более крупные бензиновые двигатели, используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива. В двигателях, работающих на сжиженном нефтяном газе, используется смесь систем впрыска топлива и карбюраторов с обратной связью. В дизельных двигателях всегда используется впрыск топлива.

В других двигателях внутреннего сгорания, таких как реактивные двигатели, используются горелки, а в ракетных двигателях используются различные идеи, включая ударные струи, сдвиг газа / жидкости, форсажные камеры и многие другие идеи.

Конфигурация двигателя

[править | править источник]

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации, которая влияет на их физический размер и плавность хода (более плавные двигатели производят меньшую вибрацию). Общие конфигурации включают прямую или встроенную конфигурацию, более компактную V-образную конфигурацию и более широкую, но более гладкую плоскую или боксерскую конфигурацию. Авиационные двигатели также могут иметь радиальную конфигурацию, которая обеспечивает более эффективное охлаждение. Также использовались более необычные конфигурации, такие как «H», «U», «X» или «W».

Конфигурации с несколькими коленчатыми валами вовсе не обязательно нуждаются в головке блока цилиндров, но вместо этого могут иметь поршень на каждом конце цилиндра, что называется конструкцией с оппозитным поршнем. Эта конструкция использовалась в дизельном авиационном двигателе Junkers Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, по одному на каждом конце одного ряда цилиндров, и, что наиболее заметно, в дизельных двигателях Napier Deltic, в которых использовались три коленчатых вала для обслуживания трех групп двусторонних цилиндров. цилиндры расположены в равностороннем треугольнике с коленчатыми валами по углам.Он также использовался в двигателях одноблочных локомотивов и продолжает использоваться для судовых двигателей, как для тяги, так и для вспомогательных генераторов. Двигатель Gnome Rotary, который использовался в нескольких ранних самолетах, имел неподвижный коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.

Объем двигателя [править | править источник]

Мощность двигателя - это рабочий объем поршней двигателя. Обычно он измеряется в литрах или кубических дюймах для двигателей большего размера и в кубических сантиметрах (сокращенно кубических сантиметрах) для двигателей меньшего размера. Двигатели большей мощности обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент на более низких оборотах, но при этом потребляют больше топлива.

Помимо разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два способа увеличения мощности двигателя. Первый - увеличить ход, а второй - увеличить диаметр поршня. В любом случае может потребоваться дополнительная регулировка подачи топлива в двигатель для обеспечения оптимальной производительности.

Заявленная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга, чем инженерии.Morris Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Sprite Mark II имели двигатели с одинаковым ходом и диаметром цилиндра в соответствии с их спецификациями и были от одного производителя. Однако объем двигателя был указан как 1000 куб. См, 1100 куб. См и 1098 куб. См соответственно в торговой литературе и на значках автомобиля.

Загрязнение двигателя [править | править источник]

Обычно двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполного сгорания углеродсодержащего топлива, что приводит к образованию оксида углерода и некоторого количества сажи, а также оксидов азота и серы и некоторых несгоревших углеводородов в зависимости от условий эксплуатации и соотношение топливо / воздух.

Дизельные двигатели выделяют широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли из множества мелких частиц, которые, как считается, глубоко проникают в легкие человека.

  • Многие виды топлива содержат серу, что приводит к образованию оксидов серы (SOx) в выхлопных газах, что способствует кислотным дождям.
  • Высокая температура горения создает большую долю оксидов азота (NOx), которые, как было доказано, опасны для здоровья растений и животных.
  • Чистое производство диоксида углерода не является обязательной характеристикой двигателей, но, поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит.Если двигатели работают на биомассе, то чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа во время роста.
  • Водородные двигатели должны производить только воду, но когда в качестве окислителя используется воздух, также образуются оксиды азота.
  • Певец Чарльз Джозеф; Рэпер, Ричард, История технологии: Двигатель внутреннего сгорания , отредактированный Чарльзом Сингером . .. [и др.], Clarendon Press, 1954-1978. С. 157–176. [20]
  • Харденберг, Хорст О., Средние века двигателя внутреннего сгорания , Общество инженеров автомобильной промышленности (SAE), 1999

Шаблон: Commons

Какое будущее у двигателя внутреннего сгорания?

С более строгими стандартами выбросов и появлением электрических силовых агрегатов может показаться, что дни двигателей внутреннего сгорания сочтены. Но Инженерное объяснение Ведущий Джейсон Фенске считает, что внутреннее сгорание будет продолжаться - благодаря новым технологиям.

Fenske довольно оптимистично оценивает долговечность двигателя внутреннего сгорания, как из-за присущего бензину преимущества в плотности энергии по сравнению с батареями, так и из-за технологий повышения эффективности.В этом видео он более подробно рассматривает некоторые из этих технологий.

Один из вариантов - воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI). Двигатель HCCI сжигает бензин, но использует воспламенение от сжатия, как и дизельный двигатель, а не свечу зажигания. Теоретически это обеспечивает эффективность дизеля без образования сажи и высоких уровней выбросов оксидов азота (NOx). Однако он требует более точного контроля температуры на впуске, а также момента зажигания.

Ferrari 488 GT Modificata

Следующая опция - воспламенение от сжатия с предварительным смешиванием заряда (PCCI).Фенске описал это как «золотую середину» между воспламенением от сжатия дизельного двигателя и HCCI, потому что он впрыскивает немного топлива раньше, чтобы позволить ему смешаться с воздухом в камере сгорания, а затем впрыскивает больше топлива позже. Это обеспечивает больший контроль времени зажигания, чем HCCI, но также может создавать очаги несгоревших побочных продуктов углеводородов, что плохо сказывается на выбросах. По словам Фенске, двигатели PCCI также имеют довольно узкий рабочий диапазон с высоким потенциалом детонации при полностью открытой дроссельной заслонке.

Наконец, у нас есть воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI). При этом используются два топлива: топливо с низкой реактивностью (например, бензин), которое впрыскивается через порт, и топливо с высокой реактивностью (например, дизельное топливо), которое впрыскивается напрямую. «Реакционная способность» относится к тенденции топлива воспламеняться при сжатии. По словам Фенске, этот метод приводит к значительному повышению эффективности, но все же с довольно высокими выбросами. Сложность использования двух видов топлива также может сделать его коммерчески не пусковым.

Эти альтернативные конструкции двигателей внутреннего сгорания, возможно, еще не готовы к использованию, но автопроизводители стремятся выжать каждую каплю эффективности из сегодняшних бензиновых двигателей, используя более совершенные технологии, такие как прямой впрыск.Фенске также осветил еще одну возможную будущую технологию внутреннего сгорания - входное зажигание - в другом видео, которое также стоит посмотреть.

Награда

Двигатель внутреннего сгорания - ASME

Премия «Двигатель внутреннего сгорания» присуждается за выдающиеся достижения или выдающийся вклад за значительный период времени, который может быть результатом исследований, инноваций или образования в области развития инженерного искусства в области двигателей внутреннего сгорания; или в направлении усилий и достижений тех, кто занимается инженерной практикой, в проектировании, разработке, применении и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

В 1966 году, по завещанию, Дивизион дизельных и газовых двигателей учредил эту награду.

Форма вознаграждения: 1000 $ и табличка
Ограничения: Нет
Административная ответственность: Подразделение двигателей внутреннего сгорания
Срок подачи заявок: 1 февраля
Номинация направлена: Председатель комитета по двигателям внутреннего сгорания
Председатель комитета: Р.М. Вагнер
Телефон: 865-946-1239
Эл. Почта: [email protected]
Получил: Комитет почестей (COH)

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОЛУЧАТЕЛИ НАГРАДЫ

1967 Фредерик П. Портер 1989 Ричард Д.Kieser 2007 Пол Р. Данилюк
1969 Лео Т. Бринсон младший 1990 Дэниел С. Гарви 2008 Дионисий Н. Ассанис
1971 Мелвин Дж. Гельмих 1991 Фред С. Шауб 2009 Рональд Д. Мэтьюз
1972 Р.Рекс Робинсон 1992 Джон А. Кимберли 2010 Джон Э. Дек
1973 Уоррен А. Роудс 1993 Эдвард Ф. Оберт 2011 Рольф Д. Рейц
1974 Уоррен Дж. Северин 1994 Отто А. Уехара 2012 Николас П.Чернанский
1975 Уильям Спелчер 1995 Джон К. Холлинан 2013 Джон Х. Джонсон
1979 Хельмут Г. Брендел 1997 Бенни Баллхаймер 2014 Роберт М. Вагнер
1981 Филип С.Майерс 1999 Серж Гратч 2015 Volker Sick
1982 Дэвид Б. Филд 2000 Чарльз А. Аманн 2016 Терренс Ф. Алджер II
1983 Джеймс Х. Гаррет 2002 Уоррен Э. Снайдер 2017 Пол Майлз
1984 Сэмюэл С.Lestz 2003 Родика А. Баранеску 2018 Деннис Л. Зиберс
1985 Джон М. Бейли 2004 Хамфри Нивен 2019 Питер К. Сенекал
1986 Хью А. Уильямс-младший 2005 Карл Дж. Спрингер 2020 Андре Л.Беман
1987 Гарин М. ВанДемарк 2006 Н. Ричард Дантемэн

Ресурсы


Инструкция по выдвижению

Форма назначения достижений

Искра двигателя внутреннего сгорания вот-вот погаснет?

После столетия доминирования под капотами мировых автомобилей бензиновый двигатель с поршневым двигателем постепенно заменяется батареями или топливными элементами.

Этот сдвиг, вызванный в основном регулированием, поскольку страны стремятся декарбонизировать, ставит перед автопроизводителями дилемму: могут ли они позволить себе инвестировать как в аккумуляторы, так и в технологию сжигания?

Несмотря на улучшения за последние десятилетия, система внутреннего сгорания все еще далека от совершенства. «По сравнению с современными двигателями сегодня мы, безусловно, можем увидеть пути повышения максимальной эффективности примерно на 30 процентов», - говорит Адриан Грини, директор по двигателям Ricardo, британской компании, которая поставляет двигатели для суперкаров McLaren. .

История усовершенствования двигателей - это в большей степени история прогресса, достигнутого благодаря нескольким небольшим достижениям, а не каким-либо серьезным изменениям.

Каждая настройка может повысить эффективность на один или два процента, что, вместе взятые, имеет огромное значение. Основы сгорания остались неизменными, но сегодняшний двигатель практически неузнаваем по мощности и характеристикам по сравнению с двигателями прошлых десятилетий.

Рекомендуемая

«Бензиновый двигатель претерпел значительные изменения за последние десять лет, включая внутреннее трение, изменение фаз газораспределения, непосредственный впрыск и турбонаддув, и это лишь некоторые из них», - говорит Томас Вебер, руководитель отдела развития Mercedes-Benz.«И он будет прогрессировать».

Одним из таких изменений является прямой впрыск топлива: распыление бензинового тумана в цилиндр расходует меньше топлива. Десять лет назад объем продаж увеличился с 3 процентов автомобилей до половины автомобилей, проданных в США.

Другой - турбонаддув. Когда-то излюбленная технология стритрейсеров с модифицированными автомобилями, технология, при которой выхлоп приводит в действие турбину, всасывающую больше воздуха в двигатель, теперь широко распространена.

Исторически сложилось так, что многие периоды резких изменений совпадали с регулированием, особенно в отношении выбросов CO2 в Европе или экономии топлива в США.

В 1975 году в США были введены корпоративные стандарты средней экономии топлива, известные как «Кафе», которые заставили автопроизводителей регистрировать эффективность своих автомобилей. За десять лет экономия топлива в автомобилях США увеличилась вдвое.

Сегодня автопроизводители в Европе сталкиваются с наказанием в виде штрафов, если они не соблюдают новые ограничения на выбросы CO2, вступающие в силу 1 января. Производители должны снизить свои выбросы в среднем до 95 г CO2 на км, иначе им грозят штрафы, которые могут составить миллиарды евро. .

ЕС требует дополнительно 37. К 2030 году сокращение выбросов на 5% по сравнению с показателями 2021 года, что вызвало гнев отрасли.

Однако Элизабет Кестингер, министр устойчивого развития Австрии, считает, что поставленные цели являются «важным сигналом в нашей борьбе с изменением климата».

Таковы темпы повышения эффективности, которые требуются автопроизводители, переходя на электрификацию и наполняя свои автомобили аккумуляторами или гибридными системами.

Volkswagen пообещал, что к 2025 году четверть его автомобилей будут полностью электрическими, в то время как Volvo заявила, что к этой дате половина ее автомобилей будет работать только от батарей.

Это поднимает вопрос, будут ли они игнорировать какие-либо достижения в технологии сжигания старой школы. Компания Daimler заявила, что не будет инвестировать в такие разработки после 2025 года.

Из-за жизненного цикла двигателей, который может длиться до 15 лет, автопроизводители, которые разрабатывают новые двигатели во второй половине 2020-х годов, будут продолжать их продажи в 2040-е годы, когда правительства нескольких стран, включая Великобританию и Францию, планируют запретить некоторые автомобили с традиционными двигателями.

Для инженеров аккумуляторы открывают новые возможности, особенно для гибридных автомобилей. Добавление аккумулятора в смесь снижает нагрузку на двигатель, позволяя ему работать только тогда, когда он может работать с максимальной эффективностью или близкой к ней.

«В основном вы используете электрическую энергию, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью», - говорит г-н Грини. Аккумуляторы также можно использовать для поддержания оптимальной температуры двигателя около 90 ° C.

Стоимость приведения традиционных двигателей в соответствие с более строгими правилами выбросов может окончательно убить технологию.Герберт Дисс, генеральный директор Volkswagen, ранее предсказывал, что стоимость дизельного двигателя вырастет на 2000 евро в период с 2016 по 2020 год в результате изменений.

Кроме того, поскольку инвестиционные затраты окупаются за счет оптовых продаж, разработки, которые используются только для сокращения числа традиционных двигателей, в конечном итоге будут стоить клиентам больше.

Г-н Грини из Ricardo добавляет: «Нехорошо разрабатывать лучшую в мире технологию производства двигателей, если никто не может позволить себе развернуть ее и получить выгоду.”

электромобилей - смерть двигателя внутреннего сгорания | Лидеры

«ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ изобретательность… до сих пор не нашла механического процесса для замены лошадей в качестве двигателя транспортных средств», - сетовала французская газета Le Petit Journal в декабре 1893 года. организовать гонку Париж-Руан для безлошадных экипажей, которая состоится в июле следующего года. 102 участника включали автомобили, работающие на пару, бензине, электричестве, сжатом воздухе и гидравлике.Только 21 человек квалифицировался для участия в гонке на 126 км (78 миль), которая собрала огромные толпы. Явным победителем оказался двигатель внутреннего сгорания. В течение следующего столетия он перейдет в энергетику и изменит мир.

Большой конец

Но его дни сочтены. Быстрое развитие аккумуляторных технологий в пользу электромоторов (см. Брифинг). В Париже в 1894 году ни один электромобиль не доехал до старта, отчасти потому, что станции для замены батарей требовались каждые 30 км или около того. Сегодняшние электромобили, работающие от литий-ионных батарей, могут работать намного лучше.Chevy Bolt имеет запас хода 383 км; Поклонники Tesla недавно проехали на Model S более 1000 км без подзарядки. Банк UBS считает, что «общая стоимость владения» электромобилем в следующем году достигнет паритета с бензиновым, хотя и с убытками для его производителя. Он оптимистично прогнозирует, что к 2025 году электромобили составят 14% мировых продаж автомобилей по сравнению с 1% сегодня. У других более скромные прогнозы, но они поспешно пересматривают их в сторону повышения по мере того, как батареи становятся все дешевле и лучше - стоимость киловатт-часа упала с 1000 долларов в 2010 году до 130-200 долларов сегодня.Регламенты тоже ужесточаются. В прошлом месяце Великобритания присоединилась к расширяющемуся списку стран, производящих только электричество, заявив, что все новые автомобили должны иметь нулевой уровень выбросов к 2050 году.

Переход от топлива и поршней к батареям и электродвигателям вряд ли займет так много времени. Первые предсмертные хрипы двигателя внутреннего сгорания уже разносятся по всему миру, и многие последствия будут приветствоваться.

Чтобы понять, что нас ждет впереди, подумайте, как двигатель внутреннего сгорания повлиял на современную жизнь.Богатый мир был перестроен для автомобилей с огромными инвестициями в дорожные сети и изобретением пригородов, торговых центров и проезжих ресторанов. Примерно 85% американских рабочих ездят на автомобиле. Производство автомобилей было также генератором экономического развития и роста среднего класса в послевоенной Америке и других странах. Сейчас на дорогах около 1 миллиарда автомобилей, почти все они работают на ископаемом топливе. Хотя большинство из них простаивают, американские двигатели для легковых и грузовых автомобилей могут производить в десять раз больше энергии, чем ее электростанции.Двигатель внутреннего сгорания - самый мощный двигатель в истории.

Но электрификация привела к хаосу в автомобильной промышленности. Ее лучшие бренды основаны на их инженерном наследии, особенно в Германии. По сравнению с существующими автомобилями, электромобили намного проще и состоят из меньшего количества деталей; они больше похожи на компьютеры на колесах. Это означает, что им нужно меньше людей для их сборки и меньше вспомогательных систем от специализированных поставщиков. Рабочие на заводах, которые не производят электромобили, обеспокоены тем, что они могут оказаться в проигрыше.Чем меньше ошибок, тем меньше рынок обслуживания и запасных частей. В то время как сегодняшние автопроизводители борются со своим дорогостоящим наследием старых заводов и раздутой рабочей силы, новые участники останутся свободными. Бренды премиум-класса могут выделяться своим стилем и управляемостью, но малоприбыльные производители автомобилей для массового рынка должны будут конкурировать в основном за счет стоимости.

При условии, конечно, что люди вообще хотят иметь машины. Электрическая силовая установка, наряду с технологиями вызова и автономного вождения, может означать, что собственность в значительной степени заменяется «транспортом как услугой», в котором парк автомобилей предлагает поездки по запросу.По самым крайним оценкам, это может привести к сокращению отрасли на 90%. Множество совместно используемых беспилотных электромобилей позволят городам заменить автостоянки (до 24% территории в некоторых местах) новым жильем и позволить людям ездить на работу издалека, пока они спят, - пригород наоборот.

Даже без перехода на безопасные беспилотные автомобили, электрические двигатели принесут огромную пользу для окружающей среды и здоровья. Зарядка автомобильных аккумуляторов от центральных электростанций более эффективна, чем сжигание топлива в отдельных двигателях.По данным Американского совета по защите национальных ресурсов, существующие электромобили сокращают выбросы углерода на 54% по сравнению с бензиновыми. Эта цифра будет расти по мере того, как электромобили станут более эффективными, а создание сетей станет более экологичным. Упадет и местное загрязнение воздуха. Всемирная организация здравоохранения заявляет, что это самая большая опасность для здоровья, связанная с окружающей средой, поскольку загрязнение атмосферного воздуха является причиной 3,7 млн ​​смертей в год. Одно исследование показало, что автомобильные выбросы убивают 53 000 американцев каждый год по сравнению с 34 000, которые погибают в дорожно-транспортных происшествиях.

Авто и автократии

А еще есть масло. Примерно две трети потребления нефти в Америке приходится на дороги, а значительная часть остальной части расходуется на побочные продукты переработки сырой нефти для производства бензина и дизельного топлива. Нефтяная промышленность разделилась во мнениях относительно того, когда ожидать пика спроса; Royal Dutch Shell говорит, что это может произойти чуть больше десяти лет. Перспектива будет давить на цены задолго до этого. Поскольку никто не хочет оставаться с бесполезной нефтью в земле, не хватит новых инвестиций, особенно в новых дорогостоящих регионах, таких как Арктика.Напротив, такие производители, как Саудовская Аравия, обладающие огромными запасами, которые можно недорого освоить, будут вынуждены начать добычу, пока не стало слишком поздно: Ближний Восток по-прежнему будет иметь значение, но гораздо меньше, чем раньше. Хотя по-прежнему будет существовать рынок природного газа, который поможет генерировать электроэнергию для всех этих электромобилей, неустойчивые цены на нефть будут оказывать давление на страны, которые зависят от доходов от углеводородов для пополнения национальной казны. Когда объемы упадут, корректировка будет чревата, особенно там, где борьба за власть долгое время велась за контроль над нефтяным богатством.В таких странах, как Ангола и Нигерия, где нефть часто была проклятием, распространение экономического влияния может принести огромные выгоды.

Тем временем идет борьба за литий. Цена на карбонат лития выросла с 4000 долларов за тонну в 2011 году до более чем 14000 долларов. Спрос на кобальт и редкоземельные элементы для электродвигателей также стремительно растет. Литий используется не только для питания автомобилей: коммунальные предприятия хотят, чтобы гигантские батареи накапливали энергию, когда спрос снижается, и высвобождали ее при пике.Превратит ли все это богатое литием Чили в новую Саудовскую Аравию? Не совсем так, потому что электромобили его не потребляют; старые литий-ионные аккумуляторы от автомобилей можно повторно использовать в электросетях, а затем утилизировать.

Двигатель внутреннего сгорания хорошо себя зарекомендовал - и еще десятилетия может доминировать в судоходстве и авиации. Но на суше электромоторы скоро будут предлагать свободу и удобство, более дешево и чисто. Поскольку переход на электромобили обращает вспять тенденцию в богатых странах к падению потребления электроэнергии, директивным органам необходимо будет помочь, обеспечив достаточное количество генерирующих мощностей, несмотря на неработающую систему регулирования во многих странах.Им, возможно, потребуется быть повивальными бабками по новым правилам и стандартам для общественных зарядных станций, а также по переработке батарей, редкоземельных двигателей и других компонентов в «городских шахтах». И им придется справиться с суматохой, поскольку исчезнут старые заводские рабочие места.

Беспилотные электромобили в XXI веке, вероятно, значительно улучшат мир и сделают это неожиданным образом, как это сделали автомобили с двигателями внутреннего сгорания в XXI веке. Но это будет ухабистая дорога. Пристегнитесь.

Эта статья появилась в разделе «Лидеры» печатного издания под заголовком «Roadkill»

Современный двигатель внутреннего сгорания

Современный двигатель внутреннего сгорания

Джоаб Камарена


7 декабря 2015 г.

Представлено как курсовая работа для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2015 г.

Введение

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - вот что движет большинство транспортных средств сегодня и существует уже много лет.ICE имеет подвергся многочисленным изменениям исключительно с целью улучшения выходная мощность и минимизация потерь энергии. Как работает процесс что есть впуск через отверстия портов, который толкает поршень вниз начало его цикла сжатия и декомпрессии, с энергией от этого передается на коленчатый вал, позволяя движение автомобиль. Более распространенный двигатель внутреннего сгорания основан на четырех ход поршня для завершения своего цикла и высвобождения энергии для перемещения средство передвижения.[1-3]

Как это работает

В этом цикле четыре этапа: 1) прием, 2) компрессия, 3) сгорание и рабочий ход, и наконец 4) выхлоп (Рисунок 1). Вот как это работает:

  1. Впуск: Топливо-воздушная смесь входит в цилиндр, когда поршень опускается и впускной открывается.

  2. Сжатие: При закрытии на входе топливно-воздушная смесь увеличивается по давлению и температура, поскольку поршень сжимает газ, перемещая вверх.

  3. Горение и удар: Энергия выделяется в результате реакции горения, вызванной зажигание свечи зажигания, воспламеняющей топливно-воздушную смесь и доводит до высокой температуры. По мере увеличения смеси по температуре и давлению он толкает поршень, следовательно, вызывая рабочий ход, который вращает коленчатый вал.

  4. Выхлоп: Побочные продукты, образующиеся затем реакция горения выпускается через выхлоп трубу, и цикл повторяется после открытия впускного и выпускного клапан закрывается.[2,3]

Энергетический анализ

Хотя это обычно используемый двигатель в транспортных средствах сегодня это не значит, что он самый эффективный. Горение неэффективность измеряет часть энергии, которая не используется из топливо. Установлено, что тепловые потери теплоносителя и тепловые потери энергии выхлопных газов являются самыми большими источниками тепловых потерь, что способствует отсутствию оборота энергии. Постоянно утверждается, что Второй закон Термодинамика ограничивает все двигатели от достижения максимальной тепловой эффективность, но это не означает, что мы не можем улучшить коэффициент конверсии энергии.Постоянные инновации и модернизация внутреннего сгорания двигатель позволили улучшить преобразование энергии топлива. [4]

Заключение

Знать, как работает двигатель внутреннего сгорания и в чем заключается его неэффективность, правильная технология и дизайн двигатель внутреннего сгорания позволит нам лучше использовать энергию в топливе. Хотя цены на газ постоянно меняются, наиболее вероятной тенденцией в будущем будет повышение цен на газ, что только заставит двигаться к разработке высокоэффективных автомобилей сильнее.Это возможно даже при постоянном диалоге о отказ от ископаемого топлива и последствия изменения климата, что, наряду с нашим нынешним технологическим бумом, мы больше не будем полагаться на двигатель внутреннего сгорания для транспортных средств будущего.

© Жоаб Камарена. Автор дает разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] J. R. Clarke et al. , "Индукция двигателя Система и метод "Патент США 4860709, 29 августа 89 г.

[2] Д. К. Джанколи, Физика: принципы с Приложения, 7-е изд. (Addison-Wesley, 2013), стр. 421.

[3] Б. Кроу, "Внутренний Двигатель внутреннего сгорания, Physics 240, Стэнфордский университет, осень 2012 г.

[4] М. Баглионе, М.Дьюти и Г. Панноне, «Автомобиль» Методология системного энергетического анализа и инструмент для определения транспортного средства Подсистема энергоснабжения и спроса », Технический документ SAE 2007-01-0398, г. 16 апреля 07.

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

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

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

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

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

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

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