0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что выделяет бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания: принцип работы

В основе принципа работы любого двигателя внутреннего сгорания лежит воспламенение небольшого количества топлива, обязательно высокоэнергетического, в небольшом замкнутом пространстве. При этом выделяется большое количество энергии, в виде теплового расширения нагретых газов. Так как давление под поршнем равно нормальному атмосферному, а компрессия в цилиндре намного превышает его, то под действием разницы давлений поршень совершает движение.

Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания постоянно производил полезную механическую энергию, камеру сгорания цилиндра необходимо циклично заполнять новыми дозами воздушно-топливной смеси. В результате, поршень приводит в действие коленчатый вал, который и придает движение колесам автомобиля.

Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания бензина, почти полностью преобразовывается в полезную. Цикл Отто, так называется подобный принцип, по имени Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания (1867 год).

Схема работы бензинового двигателя внутреннего сгорания:

Главным элементом двигателя внутреннего сгорания является поршень, который связан шатуном с коленчатым валом. Так называемый, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня в радиальное движение коленвала.

Ниже более подробно расписан рабочий цикл бензинового двигателя:

1. Такт впуска

2. Такт сжатия

3. Рабочий такт

4. Такт выпуска

Следующий такт необязательно должен начинаться после окончания предыдущего. Такая ситуация, когда одновременно открыты оба клапана (впуска и выпуска), называется перекрытием клапанов. Это необходимо для эффективного наполнения цилиндра воздушно-топливным соединением, а также для более результативной очистки цилиндров от выхлопных газов. После этого рабочий цикл повторяется.

Отличительной особенностью двигателя внутреннего сгорания является то, что поршень двигается прямолинейно, а движение, осуществляющееся при сгорании топливной смеси, — вращательное. Линейный ход поршней преобразовывается в поворотное движение, необходимое для работы колес автомобиля, при помощи коленчатого вала.

Ниже рассмотрены основные элементы двигателя, которые принимают участие в преобразовании тепловой энергии в механическую.

1. Свеча зажигания

Искровая свеча вырабатывает электрическую искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Для равномерной и бесперебойной работы поршня искра должна появляться в заданный момент времени.

2. Клапаны

Выпускные и впускные клапаны закрываются и открываются в заданный момент, впуская воздух в цилиндр и выпуская отработанные газы. Во время процесса горения топливной смеси оба клапана закрыты. Клапан выпуска открывается до достижения поршня крайней нижней точки и остается открытым до прохождения поршня к верхней крайней точке. К этому моменту впускной уже будет открыт.

3. Поршень

Образующиеся во время сгорания топливной смеси горячие газы выдавливают поршень, передавая энергию через шатун и палец коленвалу. Для сохранения компрессии в цилиндрах на поршень устанавливаются уплотняющие кольца, изготовленные из высокопрочного чугуна. Для повышения износостойкости поршневые кольца покрываются тонким слоем пористого хрома. К основным характеристикам колец относятся следующие показатели: высота, наружный диаметр, радиальная толщина, форма разреза в стыке и упругость. Внешний диаметр поршневого кольца должен соответствовать внутреннему диаметру цилиндра. В настоящее время применяются узкие кольца (высотой — 1,5-2 мм) и широкие (высотой — 2,5-3 мм). Первые более надежны при частом движении поршня. Радиальная толщина увеличивается с возрастанием диаметра цилиндра. Износ поршневых колец происходит, в среднем, через каждые 3 тысячи километров пробега.

4. Шатун

Шатун соединяет коленчатый вал с поршнем. Вращение шатуна является двухсторонним, это нужно для того, чтобы его угол мог изменяться в зависимости от местоположения поршня, обеспечивая движение коленвала. Обычно шатуны бывают стальными, иногда — алюминиевыми.

5. Коленчатый вал

Поворот коленчатого вала осуществляется вследствие вертикального хода поршня. Коленвал приводит в движение колеса автомобиля.

Современные двигатели внутреннего сгорания делятся на два типа: карбюраторные и инжекторные.

В карбюраторном двигателе процесс приготовления воздушно-топливной смеси происходит в специальном устройстве — карбюраторе. В нем, используя аэродинамическую силу, горючее смешивается с воздушным потоком, засасываемым двигателем.

В инжекторном типе двигателя топливо впрыскивается под давлением в поток воздуха при помощи специальных форсунок. Дозировка горючего происходит при помощи электронного блока управления, который открывает форсунку электрическими импульсами. В двигателях устаревшей конструкции, этот процесс происходит с использованием специфической механической системы. Последний тип почти полностью вытеснил устаревшие карбюраторные силовые агрегаты. Это произошло из-за современных экологических стандартов, которые устанавливают высокие нормы чистоты выхлопных газов. Что повлекло за собой внедрение новых эффективных нейтрализаторов выхлопа (каталитических конвертеров или катализаторов). Такие системы нейтрализации требуют постоянного состава отработанных газов, который могут обеспечить только инжекторные системы впрыска топлива, контролируемые электронным блоком управления. Нормальная работа катализатора обеспечивается исключительно при соблюдении стабильного состава выхлопных газов. Необходимостью этого является то, что он требует содержания определенных пропорций кислорода в отработанных газах. Для соблюдения подобных условий в таких системах катализации обязательно устанавливается кислородный датчик (лямбда-зонд), который анализирует процент содержания кислорода в выхлопных газах и контролирует точность пропорций оксида азота, несгоревших остатков топлива и углеводородов.

Основными вспомогательными системами являются:

Система зажигания. Отвечает за поджигание топливной смеси в нужный момент. Она бывает контактной, бесконтактной и микропроцессорной. Система контактного типа состоит из распределителя-прерывателя, катушки, выключателя зажигания и свечей. Бесконтактная система аналогична предыдущей, только вместо прерывателя стоит индукционный датчик. Управление системой зажигания микропроцессорного типа осуществляется специальным компьютерным блоком, в ее состав входит датчик положения коленвала, коммутатор, блок управления зажиганием, катушки, датчик температуры двигателя и свечи. В двигателях с инжекторной системой к ней добавляется еще датчик положения дроссельной заслонки и термоанемометрический датчик массового расхода воздуха.

Читать еще:  50 лошадей матиз какой объем двигателя

Система запуска двигателя. Состоит из специального электромотора (стартера), подключенного к аккумулятору, или механического стартера, использующего физические усилия человека. Применение этой системы объясняется тем, что для запуска рабочего цикла двигателя необходимо, чтобы коленчатый вал произвел хотя бы один оборот.

Система выпуска выхлопных газов. Обеспечивает своевременное удаление продуктов горения топливной смеси из цилиндров. Включает в себя выпускной коллектор, катализатор и глушитель.

Система приготовления воздушно-топливной смеси. Предназначена для приготовления и впрыска смеси горючего с воздухом, в камеру сгорания цилиндров двигателя. Может быть карбюраторной или инжекторной.

Система охлаждения. Современная система состоит из вентилятора, радиатора, термостата, расширительного бачка, жидкостного насоса, датчика температуры, рубашки и головки охлаждения блока цилиндров. Предназначена для создания и поддержания приемлемого температурного режима работы ДВС. Обеспечивает отвод тепла от цилиндров клапанной системы и поршневой группы. Может быть воздушной, жидкостной или гибридной.

Система смазки. Состоит из масляного фильтра, маслонасоса с маслоприемником, каналов в блоке и головках цилиндров для впрыска масла под высоким давлением, поддона картера. Предназначена для подачи автомобильного масла с целью уменьшения трения и охлаждения, к взаимодействующим деталям двигателя. Также циркуляция масла смывает нагар и продукты механического износа.

Электропривод vs двигатель внутреннего сгорания

На стороне электромобилей, согласно выводам экспертов, научно-технический прогресс и государственная поддержка, продиктованная растущим вниманием к проблемам экологии и стремлением стран-импортеров к энергетической безопасности. Тогда как на стороне традиционных автомобилей – потребительские предпочтения, структура производства автоконцернов, развитой сервис и инфраструктура, а сегодня еще и дешевая нефть.

Основным драйвером глобального спроса на нефть является транспорт, на долю которого приходится до 65% потребления нефти. Причем автотранспорт – это 75-77% конечного потребления нефтепродуктов в этом сегменте. В этом году бензиновый автомобиль отпразднует свое 130-летие: в 1886 г. Карл Бенц получил патент №37435 «автомобиль, работающий на бензине» на свой трицикл Бенца №1. В то время бак автомобиля вмещал всего два литра горючего, которых хватало на 16 км пути. С тех самых пор динамика спроса на автомобили с двигателем внутреннего сгорания определяла потенциал роста потребления нефти. «За прошедшие почти полтора века в автомобиле с ДВС изменилось все от внешнего вида до развиваемой скорости, сохранились только топливные предпочтения. Однако и здесь не без перемен – повысилась экономичность и экологичность автомобилей», – говорится в исследовании «Электропривод vs ДВС: когда ждать полноценной конкуренции?» VYGON Consulting.

В связи с начавшимся полтора года назад циклом низких нефтяных цен темпы развития электроприводного транспорта несколько снизились. В США в 2015 г. продажи электромобилей упали впервые с 2010 г. в связи с двукратным падением цен на бензин. Однако европейский рынок показал 50% рост продаж, что во многом связано с меньшими темпами снижения цен на топливо из-за роста спроса и высоких акцизов (годовое падение цен на топливо в Германии составило 20% по сравнению с 50% падением цен на бензин в США). В Европе ряд государств активно стимулируют продажи электромобилей: так, например, в Норвегии фискальные льготы и субсидии доходят до 17 тыс. долларов. Согласно последним статданным, мировым лидером продаж электромобилей стал Китай, показав в 2015 г. более чем трехкратный рост парка электромашин. Такое бурное развитие рынка в Поднебесной, изначально в массовом, а не люксовом сегменте, может послужить драйвером для дальнейшего развития глобального рынка электромобилей. Поскольку КНР в последние десятилетия определяет темпы роста потребления нефти, то и судьбу мирового рынка может решить успех или неудача электромобилей в этой стране.

По мнению экспертов, нефтяная твердыня автопрома может быть поколеблена в ближайшее время. Изменения на рынке неизбежно приведут к падению спроса на нефтепродукты на автотранспорте. Прогнозируется сокращение удельного расхода топлива (как в легковом, так и в грузовом сегментах), развитие гибридов и электромобилей. Урбанизация и развитие интернет-технологий, в том числе изменение стиля жизни поколения Миллениума (феномен Kuruma Banare – отказ от автомобилей в пользу интернета) приведут к сокращению пробега. Кроме того, поддержкой со стороны государства будут пользоваться программы по переходу на альтернативные виды топлива (ГМТ и биотопливо). Стимулировать спрос на электромобили будут государственные и частные инициативы по отказу от использования автомобилей с ДВС, работающих на бензине и дизеле.

Глобальный рынок электромобилей эволюционирует, и на конец 2015 г. по миру колесит уже около полутора миллионов подключаемых автомобилей. Ежегодно на международный рынок выходит порядка 10 новых моделей. Успех Tesla породил качественно новый интерес к электромобилям. Сформированы линейки выпуска концептов и обновляемых модельных рядов у компаний Nissan, Chevrolet, Tesla, а в последние два года на рынок электромобилей вышли новые игроки – BMW, Audi и Mercedes. Ведущие мировые автомобильные концерны уже выпустили около 40 новых моделей, а в ближайшие три года модельный ряд вырастет до 51. Если сейчас рыночные позиции этих типов автомобилей пока несоизмеримы с традиционными, в будущем расстановка сил может измениться. Специалисты особо выделяют выход на рынок в конце 2016 г. автомобиля Chevrolet Bolt концерна General Motors с энергоемкостью аккумулятора 40 кВт*ч и пробегом 320 км при стоимости 37,5 тыс. долларов.

Читать еще:  Bmw 3 e90 двигатели характеристики

Основной преградой на пути массового распространения электромобиля является его высокая цена, в несколько раз превышающая стоимость традиционного автомобиля со схожими характеристиками. Сегодня выдерживать ценовую конкуренцию электромобилям помогают существенные фискальные льготы и субсидии. Ожидается, что уже в ближайшие несколько лет стоимость большинства электромоделей начнет конкурировать с традиционным автотранспортом. Дальнейшему процессу удешевления стоимости батареи будет способствовать эффект увеличения масштаба производства и научные достижения в увеличении их энергоемкости при меньшем весе. Анонсированы новые инвестиционные инициативы в проекты по созданию новых мощностей по производству аккумуляторных батарей для электромобилей. Согласно прогнозам, они утроятся с текущих 42 ГВт до 122 ГВт благодаря реализации проектов компаний Tesla, BYD, Foxconn, Boston Power и LG. VYGON Consulting прогнозирует снижение средней стоимости батареи на 57%. Прогресс будет обеспечен за счет оптимизации системы сборки и «упрется» в стоимость материалов, главным образом кобальта и никеля. «Вопреки распространенному мнению, стоимость батареи от цены лития практически не зависит, поскольку его доля в структуре затрат аккумулятора ничтожна мала (менее 3%). В связи с этим даже многократный рост цен на этот металл из-за повышения спроса не приведет к заметному удорожанию аккумуляторного блока», – утверждается в аналитическом исследовании.

Основными составляющими цены на электромобиль, не позволяющими ему конкурировать с традиционными автомобилями, являются аккумуляторная батарея и силовая и зарядная электроника. Однако, вопреки многим прогнозным оценкам, стоимость батареи уже снизилась в среднем с 1000 долларов/кВт*ч в 2009 г. до 460 долларов/кВт*ч в 2015 г. Благодаря технологической эволюции (снижению веса материалов) и росту производственного масштаба ожидается снижение стоимости батареи до 250 долларов/кВт*ч к 2020 г. По мере роста энергоемкости батареи и соответственно дальности пробега на одной зарядке ожидается рост ценовой доступности новых моделей.

Как отмечают эксперты VYGON Consulting, при текущих технических и ценовых параметрах дифференциал стоимости пятилетнего владения электрическим Nissan Leaf и традиционным Nissan Versa Note в США составляет более 5 тыс. долларов даже с учетом субсидий в размере более 10 тыс. долларов в пользу последнего. Однако в базовом сценарии в 2020 г. (при снижении цены батареи до 250 долларов/кВт*ч и ценах на нефть 60 долларов за баррель) стоимость владения электромобилем в массовом сегменте будет ниже, чем традиционного автомобиля.

Долгие годы основным драйвером глобального роста спроса на нефть оставался транспортный сектор. «На наших глазах происходит переоценка будущей роли нефти для мирового хозяйства – меняется парадигма перманентно растущего спроса на нефть. На протяжении последних 12 лет Международное энергетическое агентство (МЭА) последовательно снижает объемы нефти, которые потребуются миру в 2030 г. Если в 2004 г. агентство предполагало, что через 26 лет для удовлетворения глобального спроса потребуется добывать порядка 116 млн баррелей в сутки, то сейчас будущие потребности стали скромнее на четверть», – отмечают эксперты в своем исследовании. В базовом сценарии МЭА, разработанном в период низких цен, потребность в нефти составит 92,9 млн баррелей в сутки, тогда как согласно радикальному сценарию агентства – МЭА 450, мировое потребление нефти к 2030 г. сократится до 80 млн баррелей в сутки.

В Калифорнии не будет бензиновых автомобилей к 2035 г. Запретят и ГРП

Калифорния анонсировала сокращение выбросов парниковых газов на 40 % с уровня 1990 гг. к 2030 г. и далее до 80 % к 2050 г.

Сокраменто, Калифорния, 24 сен — ИА Neftegaz.RU. Губернатор — демократ Калифорнии Г. Ньюсом (Gavin Newsom) подписал распоряжение о запрете продажи новых легковых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания с 2035 г. в рамках финального шага штата в направлении низкоуглеродной энергетики в будущем.
The Los Angeles Times сообщила, что распоряжение поступило в Калифорнийский совет по воздушным ресурсам ( California Air Resources Board) для реализации вместе с условиями, которые снизят продажи грузовиков с ДВС.

Тезисы губернатора:

  • в следующие 15 лет мы прекратим в штате Калифорния продажу двигателей внутреннего сгорания;
  • если вы хотите уменьшить астму, если вы хотите смягчить подъем уровня моря, если вы хотите уменьшить потерю ледяных щитов по всему миру, тогда другие государства должны следовать этой политике.

Калифорния — крупнейший рынок автомобилей в США и ​​крупнейший рынок электромобилей.
В 1 полугодии 2020 г. продажи в Калифорнии упали:

  • электромобилей — на 17,1% по сравнению с 2019 г. YoY;
  • автомобилей с ДВС — на 26,9 % — с 2019 г. YoY.

По данным San Diego Union-Tribune, Калифорния выделила около 2,46 млрд долл США от различных правительственных агентств на поощрение перехода с двигателей внутреннего сгорания на электромобили.
Из этой суммы около 1 млрд долл США выделяется на создание инфраструктуры зарядки для 5 млн электромобилей, которые Калифорния хочет иметь на своих дорогах к 2030 г.

Калифорния анонсировала сокращение выбросов парниковых газов на 40 % с уровня 1990 гг. к 2030 г. и далее до 80 % к 2050 г.
В рамках этих усилий губернатор Г. Ньюсом на этой неделе также призвал законодательный орган штата запретить технологию гидроразрыва пласта (ГРП) в Калифорнии.
По данным Управления энергетической информации США (EIA), в 2000 г. в Соединенных Штатах насчитывалось около 23 000 скважин с ГРП.
В 2015 г. в США насчитывалось около 300 000 скважин с ГРП, на долю которых приходилось 67 % добычи природного газа и 51% добычи сырой нефти в США.

Читать еще:  Гольф 3 не работает двигатель печки

По данным Департамента охраны окружающей среды Калифорнии, в 2014 г. с помощью ГРП было стимулировано 652 нефтяные и газовые скважины.
В 2015 г. в Калифорнии было 56 653 действующих нефтяных и газовых скважины.

Калифорния прекратила выдачу разрешений на ГРП в 20219 г. после того, как губернатор уволил главу регулирующего органа штата в нефтегазе после того, как отчет показал, что количество новых скважин увеличилось на 35% с момента вступления губернатора в должность.

В ноябре 2019 г. Калифорнийское управление геологической энергетики запросило независимую научную проверку процесса выдачи разрешений, чтобы убедиться, что штат соответствует стандартам общественного здравоохранения, безопасности и защиты окружающей среды.

Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса завершила этот обзор, и в апреле 2020 г. штат выдал Aera Energy 24 разрешения на строительство скважин на нефтяных месторождениях Северный Белридж и Южный Белридж в округе Керн недалеко от Бейкерсфилда.

В Калифорнии все еще ожидают рассмотрения 282 разрешения на проведение ГРП.
Государственный нефтяной и газовый надзорный орган Удуак-Джо Нтук (Uduak-Joe Ntuk) говорил тогда, что в штате теперь есть более технически надежный процесс для рассмотрения этих заявок, включая требование раскрытия дополнительной технической информации для повышения прозрачности.

Фрекинг — это процесс добычи нефти и природного газа из горных пород глубоко под земной поверхностью. Он включает в себя попадание смеси воды, песка и других химикатов под высоким давлением в горные породы, их разрушение для откачки нефти и природного газа.

Экологи — активисты хотят запретить ГРП, утверждая, что смеси воды, песка и других химикатов под высоким давлением, попадающая в горные породы, могут загрязнять грунтовые воды и выделять токсины в воздух, как только нефть достигает поверхности.

6 месяцев назад губернатор дерзко сказал, что Калифорния — самый анти — Трамповский штат в Америке.
Совершенно точно, что у губернатора не совпадают взгляды с Д. Трампом по поводу развития нефтегаза и поддержки ГРП, что бы снова сделать Америку великой.

Двигатели из Китая

Китайский двигатель внутреннего сгорания отличается от аналогов европейского происхождения доступной стоимостью. Именно поэтому продукция, выпускаемая в КНР, пользуется спросом не только в России, но и в других странах. Агрегаты характеризуются высокой мощностью, что позволяет использовать их для привода мотоблоков, генераторов по выработке электроэнергии, помп и других устройств. В каталоге нашего интернет-магазина представлены популярные и недорогие модели двигателей внутреннего сгорания бензинового и дизельного типа, которые можно приобрести с доставкой в любой регион России.

Виды и отличия ДВС

Выбирая китайский двигатель внутреннего сгорания, возникает вопрос о том, какой вариант приводного устройства лучше. Ведь на рынке представлены два вида моторов — бензиновые и дизельные. Сказать однозначно, какой вариант лучше, невозможно, так как у каждого имеются свои плюсы и минусы.

  1. Бензиновые моторы характеризуются такими преимуществами, как устойчивость к морозам, простота обслуживания и мощность. Из основных недостатков выделяется только большой расход топлива, поэтому для продолжительных работ это не самый лучший вариант, за исключением зимнего периода эксплуатации.
  2. Дизельные моторы имеют высокий КПД и за счет отличного от бензиновых двигателей принципа работы характеризуются долговечностью и возможностью продолжительной эксплуатации. Главный их недостаток — низкая устойчивость к морозам.

Дизельные установки обладают меньшим запасом мощности, но этот параметр компенсируется равномерностью тяги на любых оборотах, на что бензиновые устройства не способны. Внешне конструкция обоих типов двигателей одинаковая, и состоят они из ЦПГ, карбюратора и бака.

Причины популярности китайских двигателей

Отличие в цене между китайским оборудованием и европейским или американским может составлять до 35-40%. Цена для частного потребителя играет очень важную роль, отчего и повышается спрос на продукцию из КНР.

Китайские ДВС практически не уступают по техническим параметрам продукции таких популярных брендов, как Honda или Briggs & Stratton. Отличие в выпускаемой продукции все же имеется — качество сборки. Назвать его низким у китайцев нельзя, но оно явно уступает европейскому и американскому подходу.

Причиной низкой стоимости ДВС от китайских производителей является упрощенная конструкция, но даже этот факт не может отразиться на высоких показателях надежности агрегатов.

В каких случаях стоит отдать предпочтение китайским ДВС

В России и других странах большинство оборудования с двигателями внутреннего сгорания — это товары, произведенные в Китае. Если бы они были ненадежными и часто выходили из строя, то это привело к снижению спроса, а значит, и сокращению поставок.

Выбирать китайские двигатели можно не только в случае ограниченного бюджета, но и во всех остальных ситуациях. Особенно это актуально, когда мотор используется в оборудовании, эксплуатируемом не регулярно, а сезонно, например в мотоблоках.

В каталоге представлены модели ДВС китайского производства, сочетающие в себе такие важные параметры, как мощность, надежность и стоимость. В нашем магазине можно также купить запчасти и различные комплектующие для оборудования, увеличив не только его ресурс, но и функционал.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector