logo1

logoT

 

История создания двигателя внутреннего сгорания на сухом топливе


История создания двигателя внутреннего сгорания

Вы можете изучить истории возникновения и развития известнейших мировых автокомпаний

История создания двигателя внутреннего сгорания, конструкция и принцип работы двигателя, поршневого двигателя внутреннего сгорания, конструкция блока цилиндра, его неисправности и ремонт

История создания двигателей внутреннего сгорания:

Еще в те далекие годы ученые, инженеры многих стран работали над открытиями в различных областях науки: химии, физике, механике. Так, в 1799 году, Филипп Лебон – французский инженер, открыл светильный газ. Светильный газ он получил из древесины и угля путем сухой перегонки. Открытие послужило началом развития техники освещения.

В 1801 году он разработал свою конструкцию газового двигателя. Работа двигателя основывалась, опять же, на свойствах открытого им газа. Газ, в смеси с воздухом при нагревании, воспламенялся, горел с выделением огромного количества тепла и расширялся. Эту энергию он использовал в своем первом двигателе. Конструкция его двигателя состояла из двух компрессоров и смесительной камеры. Один компрессор закачивал сжатый воздух, второй – светильный газ из газогенератора. Смесь газов направлялась в рабочие цилиндры, расположенные по обе стороны от поршня. Смесь поочередно воспламенялась, то в одном цилиндре, то - в другом. Это открытие послужило предпосылкой создания двигателя внутреннего сгорания. Но воплотить свою идею о создании двигателя внутреннего сгорания он не успел. В 1804 году он погиб. Его идею разработали другие изобретатели.

Конструкции двигателей внутреннего сгорания, в последующие годы, разрабатывались учеными в зависимости от использования горючих веществ - топлива.

В 1877 году Август Отто, немецкий изобретатель, разработал новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей.

В конце XIХ века появились двухцилиндровые двигатели.

С начала XX века - четырёхцилиндровые.

В зависимости от вида топлива, используемого в двигателе, автомобили делятся на:

- автомобили с карбюраторными двигателями, работающие на легковоспламеняющемся жидком топливе – бензине

- автомобили с дизельными двигателями, работающие на тяжелом жидком дизельном топливе

- автомобили, работающие на сжатом или сжиженном газе, хранящиеся на автомобиле в баллонах.

Двигатели внутреннего сгорания бывают:

1. Поршневые.

2. Роторные.

3. Газотурбинные.

4. Роторно-поршневые.

5. Комбинированный двигатель внутреннего сгорания.

6. RCV.

 
Мы будем говорить о поршневых двигателях внутреннего сгорания.

1. О конструкции двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания – поршневой

Двигатели внутреннего сгорания состоят из основных конструктивных узлов:

1. Цилиндра с поршнем – камера сгорания.

Где, пары топлива смешанные с воздухом, воспламеняются от электрической искры, сгорают, нагреваются, расширяются, создают давление и перемещают поршень. Химическая энергия топлива превращается в механическую энергию.

2. Кривошипно-шатунного механизма.

Служит для преобразования прямолинейного, возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

В него входят:

- блок цилиндров с головкой, поршни с кольцами, поршневые пальцы, шатуны,

коленчатый вал, маховик, картер.

3. Газораспределительного механизма.

Служит для своевременного впуска в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуска отработанных газов.

Состоит из:

- впускных и выпускных клапанов с пружинами, деталями их крепления, толкателей, направляющих втулок клапанов и толкателей, распределительного вала, распределительных шестерен.

4. Системы охлаждения.

Предназначена для отвода тепла от деталей двигателя, нагревающихся при его работе.

В нее входят:

- рубашка охлаждения блока, головки цилиндров, радиатор, насос, вентилятор,

водораспределительная труба, термостат, соединительные шланги, краники слива жидкости, жалюзи и указатель температуры охлаждающей жидкости.

5. Системы смазки.

Служит для подачи масла к трущимся поверхностям деталей двигателя, частичного охлаждения их и очистки масла.

К ней относятся:

- поддон картера, маслоприемник, масляный насос, масляные фильтры грубой и тонкой очистки, масляный радиатор, указатель давления масла, трубопроводы и каналы.

6. Системы питания.

Предназначена для подвода топлива, очистки и подачи воздуха к карбюратору, приготовления горючей смеси, подвода ее к цилиндрам и отвода из них отработавших газов.

К системе питания относятся:

- топливный бак, фильтр отстойник, насос, карбюратор

7. Системы зажигания.

Служит для образования электрической искры и воспламенения ее в цилиндрах двигателя.

2. О принципе работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Для объяснения принципа работы двигателя возьмем цилиндр с поршнем. Поршень, в не рабочем состоянии, свободно перемещается внутри цилиндра. Соединим его с кривошипом вала при помощи шатуна. В цилиндр введем заряд горючей смеси. Воспламеним этот заряд (пары топлива смешанные с воздухом) электрической искрой. При быстром сгорании топлива, газы нагреваясь, расширяются, создают давление и перемещают поршень. Шатун, шарнирно связан одним концом с поршнем, другим концом шарнирно закреплен на шейке кривошипа коленчатого вала. При перемещении поршня, весь узел поворачивает коленчатый вал и закрепленный на его конце маховик. Прямолинейное перемещение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала и маховика. Чтобы поршень работал постоянно, необходимо постоянно впускать заряд. Для этой цели в верхней части цилиндра имеются два отверстия: впускное и выпускное. Эти отверстия перекрываются поочередно клапанами. Маховик очень тяжелый. Он помогает не останавливаться поршню до нового воспламенения смеси.

После расширения газов клапан выпускного отверстия при движении поршня вверх открывается, и отработавшие газы выталкиваются наружу. Коленчатый вал продолжает вращаться, перемещает поршень вниз. В освобождаемой части цилиндра создается разряжение. Открывается впускной клапан впускного отверстия и цилиндр заполняется новой порцией заряда горючей смеси. Полезная работа создается только при новом цикле, когда происходит сгорание горючей смеси, то есть, когда поршень в верхнем положении и сжимает пары горючей смеси.

Верхнее и нижнее положения поршня – это мертвые точки. Движение поршня вверх – вниз – это ход поршня. За один ход поршня коленчатый вал поворачивается на 180 градусов, то есть пол-оборота.

Процессы, происходившие внутри цилиндра за один ход поршня, называются тактом.

Пространство внутри цилиндра над поршнем, при положении поршня в верхней части цилиндра (мертвой точке), называется камерой сгорания.

Пространство, освобождаемое при движении поршня вниз (нижнюю мертвую точку) называется рабочим объемом цилиндра.

В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров называется литражом двигателя и выражается в литрах.

Полным объемом цилиндра называется сумма рабочего объема плюс объем камеры сгорания.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия.

Чем больше степень сжатия, тем выше экономичность и мощность двигателя вследствии уменьшения тепловых потерь и уменьшения давления на поршень.

Снижение тепловых потерь достигается уменьшением внутренней поверхности камеры сгорания.

Среднее давление на поршень повышается за счет увеличения температуры и скорости сгорания рабочей смеси при ее большом сжатии.

И так выяснили:

- что принцип работы одноцилиндрового двигателя состоит из выполнения одного такта рабочего хода, при котором происходит сгорание рабочей смеси и расширение газов

- что, для этого процесса необходимы три подготовительных такта: впуск, сжатие, расширение и выпуск - четыре такта

- что блок цилиндра или цилиндров, является основной деталью двигателя.

3. О блоке цилиндра, как основном узле двигателя.

Цилиндры в блоке могут быть расположены вертикально, в один ряд, в два ряда, V – образно под углом 90 градусов.

Блок цилиндров отливают из чугуна или алюминиевого сплава. В этой же отливке выполняются: картер, стенки рубашки охлаждения, окружающей цилиндры двигателя, впускные и выпускные каналы, заканчивающиеся гнездами клапанов, и клапанная коробка, где размещается часть деталей газораспределительного механизма. Внутренняя поверхность цилиндров служит направляющей для поршней.

Цилиндр растачивают под требуемый размер, а затем шлифуют. Эта поверхность называется зеркалом цилиндра. Цилиндры могут выполняться и в виде вставных гильз, омываемых охлаждающей жидкостью. Такие гильзы называются мокрыми. Нижняя часть гильз имеют уплотнительные кольца. Вверху уплотнение достигается за счет прокладки головки цилиндров. Для продления срока службы двигателей в верхнюю часть, наиболее изнашивающуюся часть цилиндров, запрессовываются короткие тонкостенные гильзы из кислотоупорного чугуна. Сверху блок закрыт головкой цилиндров, изготовленной из алюминиевого сплава.

Крепятся головки цилиндров к блоку шпильками с гайками, а их герметичность, с помощью металлоасбестовой прокладки.

Поршни отливаются из алюминиевого сплава. Поршни имеют цилиндрическую форму. Состоит из головки с днищем и направляющих стенок (юбки). На цилиндрической части головки поршня выточены канавки для поршневых колец.

В головку залита чугунная кольцевая вставка с прорезью для верхнего компрессионного кольца. Над верхней канавкой сделана кольцевая вытачка для уменьшения передачи тепла от днища поршня к кольцам, для предохранения от их пригорания.

В направляющих стенках имеются два прилива – бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца. Ось отверстия под поршневой палец смещена в сторону распределительного вала для уменьшения качания поршня в верхней мертвой точке и снижения шума при работе. В юбке, в нижней ее части, есть выемка для прохода противовесов коленчатого вала при вращении.

Для предотвращения заклинивания при нагреве между рабочей поверхностью цилиндра и поршнем есть зазор. Диаметр головки поршня делают меньшим, так как он нагревается больше, чем стенки поршня.

Для уменьшения зазора между поршнем и цилиндром в прогретом состоянии и предотвращения стука в холодном двигателе направляющие стенки поршней делаются овальной формы, или П – образные разрезы, или Т – образные, или косые разрезы. Большая ось овала ставится в плоскости действия боковых сил и меньшей осью в плоскости поршневого пальца. Для правильной установки поршней при сборке на днище выбита с надписью «вперед».

Для ускоренной приработки поршней к цилиндру их покрывают тонким слоем олова.

Поршневые кольца служат для предотвращения прорыва газов в картер двигателя и снятия излишек масла со стенок цилиндра. Изготовляются кольца из чугуна или стали и имеют замок (разрез). Они упругие, поэтому плотно прилегают к стенкам цилиндра. Кольца устанавливают на поршень разрезами в разные стороны.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Палец – пустотелый, цилиндрической формы. Наружный слой пальца закален с нагревом токами высокой частоты для повышения износостойкости. Палец удерживается от осевого смещения стопорными пружинными кольцами, установленными в вытачках бобышек поршня. Такое крепление поршневого пальца называется плавающим и позволяет ему во время работы двигателя, поворачиваться вокруг оси в бобышках поршня и в верхней головке шатуна.

4. О неисправностях цилиндра, поршня, поршневых колец и пальцев, признаках неисправностей и их устранениях.

1. Двигатель не развивает полной мощности.

Причины:

- уменьшение компрессии в результате нарушения уплотнения прокладки головки цилиндров при слабой или неравномерной затяжке гаек крепления.

Устранение неисправности:

а) ключом раскрутить гайки на шпильках

б) вынуть шпильки

в) тщательно очистить поверхность разъема

г) прокладку натереть порошкообразным графитом

д) заменить металлоасбестовую прокладку

е) провести операцию сборки в обратном порядке с равномерной затяжкой гаек. Затяжку гаек производить от центра, постепенно перемещаясь к краям

- пригорание колец в канавках поршня из за отложения смолистых веществ, приводит к перерасходу топлива.

Устранение неисправности:

а) проверить рукой или компрессометром компрессию в цилиндрах:

Для проверки компрессии рукой, вывернуть свечи зажигания, кроме проверяемого цилиндра. Вращать коленчатый вал пусковой рукояткой. По сопротивлению проворачиванию во время такта сжатия, опытные проверяют, судят о компрессии.

Проверить компрессию с помощью компрессометра. Для этого, прогреть двигатель. Вывернуть свечи. Полностью открыть дроссель и воздушную заслонку карбюратора. Установить резиновый наконечник компрессометра в отверстие для свечи. Вращать коленчатый вал двигателя в течении 2 – 3 секунд. Компрессометр дает показания. В исправном двигателе величина давления конца сжатия в пределах 7,0 – 8,0 килограмм на один квадратный сантиметр.

б) выпустить воду

в) отсоединить шланги

г) снять приборы, укрепленные на головке цилиндров, и, отвернув гайки, осторожно отделить головку цилиндров, используя металлическую полоску

д) удалить отложения смолистых веществ с помощью скребка из мягкого металла. Перед удалением смолистых веществ, чтобы не повредить поверхность поршня, смочить керосином

е) заменить кольца

ж) вновь собрать узел

з) проверить компрессию двигателя

и) пригорание колец можно устранить и без разборки двигателя. На ночь залить в каждый цилиндр смесь из 20 г, состоящей из равных частей денатурированного спирта и керосина

- износ, поломка, потеря упругости колец

Устранение неисправности:

а) проделать те же операции по определению компрессии двигателя

б) проделать те же операции по разборке узла, что и при удалении отложений смолистых веществ, без применения керосина

г) заменить поврежденные кольца.

- отложение нагара на днищах поршней и стенках камеры сгорания

Причины этой неисправности приводят к перегреву двигателя, увеличению расхода топлива, к потере мощности.

Устранение неисправности:

б) выпустить воду

в) отсоединить шланги

г) снять приборы, укрепленные на головке цилиндров, и, отвернув гайки, осторожно отделить головку цилиндров, используя металлическую полоску

д) удалить нагар:

Удаляется нагар с днищ поршней поочередно, когда поршни устанавливаются в цилиндрах в крайние верхние положения. Соседние цилиндры надо закрыть чистой ветошью. Нагар удалять скрепками из мягкого металла, чтоб не повредить поверхность очищаемых деталей. Для размягчения нагара смачивают керосином. Нагар в камере сгорания удаляют также.

е) вновь собрать узел

ж) проверить компрессию двигателя

- износ, поломка, потеря упругости колец

Устранение неисправности:

а) проделать те же операции по определению компрессии двигателя

б) проделать те же операции по разборке узла, что и при удалении отложений смолистых веществ или нагара, без смазки керосином, просто заменой исправными кольцами

- обрыв шпилек, повреждение резьбы шпилек, повреждение резьбы гаек

а) заменить шпильки и гайки

- износ рабочей поверхности цилиндра. Вызывает перерасход топлива, дымный выпуск отработавших газов.

Устранение неисправности:

а) разборка узла, выше указанным способом

б) отправка на восстановление до нужных размеров диаметра цилиндра в специализированные участки или замена новым.

2. Стуки в двигателе.

Причины:

- увеличение зазора в результате износа или повреждения поверхностей поршней, цилиндров, поршневых пальцев и втулок, коренных и шатунных подшипников, выплавление баббитового слоя вкладышей подшипников. Стук во время пуска и работе холодного двигателя, признак увеличения зазора между поршнем и цилиндром. Резкий металлический стук, который прослушивается на всех режимах работы двигателя, говорит об увеличении зазора между поршневыми пальцами и втулками. Увеличение стука при резком повышении оборотов коленчатого вала двигателя указывает на повышенный износ коренных и шатунных подшипников. Если более глухой стук – это износ коренных подшипников. Резкий, не прекращающийся стук в двигателе, который сопровождается падением давления, «говорит» о выплавлении или большом износе слоя баббита во вкладышах подшипников.

Устранение неисправности:

Прослушивание двигателя для определения причин стуков производится с помощью стетоскопа. Пользование этим прибором требует большого навыка.

Двигатель внутреннего сгорания | это... Что такое Двигатель внутреннего сгорания?

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую энергию.

Несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания относится к относительно несовершенному типу тепловых машин (громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, относительно небольшой ресурс, необходимость охлаждения и смазки, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, сложная система зажигания, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего и так далее), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы), ДВС очень широко распространены, — например, на транспорте.

История создания

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля, однако светильный газ годился не только для освещения.

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения, стремительно расширяясь, оказывали сильное давление на окружающую среду — таким образом, оставалось только найти способ использования выделившейся энергии. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Затем газовоздушная смесь поступала в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, так и не успев воплотить в жизнь своё изобретение.

В последующие годы изобретатели из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной.

Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи. Решив возникшие по ходу проблемы (тугой ход и перегрев поршня, ведущий к заклиниванию) продумав систему охлаждения и смазки двигателя, Ленуар создал работоспособный двигатель внутреннего сгорания. В 1864 году было выпущено более трёхсот таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над дальнейшим усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто и получившим патент на изобретение своей модели газового двигателя в 1864 году.

В 1864 году немецкий изобретатель Августо Отто заключил договор с богатым инженером Лангеном для реализации своего изобретения — была создана фирма «Отто и Компания». Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. Цилиндр двигателя Отто, в отличие от двигателя Ленуара, был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Принцип действия: вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разреженное пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени. Кроме того, двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Несмотря на это, Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре была применена кривошипно-шатунная передача. Однако самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто получил патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Поршневой ДВС Роторный ДВС Газотурбинный ДВС

ДВС классифицируют:

а) По назначению — делятся на транспортные, стационарные и специальные.

б) По роду применяемого топлива — легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).

в) По способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор, инжектор) и внутреннее (в цилиндре ДВС).

г) По способу воспламенения (с принудительным зажиганием, с воспламенением от сжатия, калоризаторные).

д) По расположению цилиндров разделяют рядные, вертикальные, оппозитные с одним и с двумя коленвалами, V-образные с верхним и нижним расположением коленвала, VR-образные и W-образные, однорядные и двухрядные звездообразные, Н-образные, двухрядные с параллельными коленвалами, "двойной веер", ромбовидные, трехлучевые и некоторые другие.

Бензиновые

Бензиновые карбюраторные

Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушной смеси в этом случае — гомогенность.

Бензиновые инжекторные

Также, существует способ смесеобразования путём впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих форсунок (инжектор). Существуют системы одноточечного и распределённого впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осуществляется плунжерно — рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных системах смесеобразование осуществляется под управлением электронного блока управления (ЭБУ), управляющим электрическими бензиновыми вентилями.

Дизельные, с воспламенением от сжатия

Дизельный двигатель характеризуется воспламенением топлива без использования свечи зажигания. В разогретый от сжатия воздух (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через форсунку впрыскивается порция топлива. В процессе впрыскивания топлива происходит его распыливание, а затем вокруг отдельных капель топлива возникают очаги сгорания. Т. к. дизельные двигатели не подвержены явлению детонации, характерному для двигателей с принудительным воспламенением, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия (до 26), что благотворно сказывается на КПД данного типа двигателей, который может превышать 50% в случае с крупными судовыми двигателями.

Дизельные двигатели являются менее быстроходными и характеризуются большим крутящим моментом на валу. Дизельное топливо является более дешевым, нежели бензин. Также некоторые крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжелых топливах, например, мазутах. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, за счет пневматической схемы с запасом сжатого воздуха, либо в случае с инверторными генераторными установками, от присоединенной электромашины, которая при обычной эксплуатации выполняет роль генератора.

Вопреки расхожему мнению, современные двигатели, традиционно называемые дизельными, работают не по циклу Дизеля, а по циклу Тринклера-Сабатэ со смешанным подводом теплоты.

Недостатки дизельных двигателей обусловлены особенностями рабочего цикла — более высокой механической напряженностью, требующей повышенной прочности конструкции и, как следствие, увеличения её габаритов, веса и увеличения стоимости за счёт усложнённой конструкции и использования более дорогих материалов. Также дизельные двигатели за счет гетерогенного сгорания характеризуются неизбежными выбросами сажи и повышенным содержанием оксидов азота в выхлопных газах.

Газовые

Двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:

  • смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
  • сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.
  • генераторный газ — газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твёрдого топлива используются:

Газодизельные

Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.

Роторно-поршневой

Предложен изобретателем Ванкелем в начале ХХ века. Основа двигателя — треугольный ротор (поршень), вращающийся в камере особой 8-образной формы, исполняющий функции поршня, коленвала и газораспределителя. Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. За один оборот двигатель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя. Строился серийно фирмой НСУ в Германии (автомобиль RO-80), ВАЗом в СССР (ВАЗ-21018 "Жигули", ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526), в настоящее время строится только Маздой (Mazda RX-8). При своей принципиальной простоте имеет ряд существенных конструктивных сложностей, делающих его широкое внедрение весьма затруднительным. Основные трудности связаны с созданием долговечных работоспособных уплотнений между ротором и камерой и с построением системы смазки.

В Германии в конце 70х годов ХХ века существовал анекдот: «Продам НСУ, дам в придачу два колеса, фару и 18 запасных моторов в хорошем состоянии».

  • RCV — двигатель внутреннего сгорания, система газораспределения которого реализована за счёт движения поршня, который совершает возвратно-поступательные движения, попеременно проходя впускной и выпускной патрубок.

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания

  •  — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой и лопаточной машин (турбина, компрессор), в котором обе машины в соотносимой мере участвуют в осуществлении рабочего процесса. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув). Большой вклад в теорию комбинированных двигателей внес советский инженер, профессор А. Н. Шелест.

Циклы работы поршневых ДВС

Двухтактный цикл Схема работы четырёхтактного двигателя, цикл Отто
1. впуск
2. сжатие
3. рабочий ход
4. выпуск

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания занимает два полных оборота кривошипа, состоящий из четырёх отдельных тактов:

  1. впуска,
  2. сжатия заряда,
  3. рабочего хода и
  4. выпуска (выхлопа).

Изменение рабочих тактов обеспечивается специальным газораспределительным механизмом, чаще всего он представлен одним или двумя распределительными валами, системой толкателей и клапанами, непосредственно обеспечивающими смену фазы. Некоторые двигатели внутреннего сгорания использовали для этой цели золотниковые гильзы (Рикардо), имеющие впускные и/или выхлопные окна. Сообщение полости цилиндра с коллекторами в этом случае обеспечивалось радиальным и вращательным движениями золотниковой гильзы, окнами открывающей нужный канал. Ввиду особенностей газодинамики — инерционности газов, времени возникновения газового ветра такты впуска, рабочего хода и выпуска в реальном четырёхтактном цикле перекрываются, это называется перекрытием фаз газораспределения. Чем выше рабочие обороты двигателя, тем больше перекрытие фаз и чем оно больше, тем меньше крутящий момент двигателя внутреннего сгорания на низких оборотах. Поэтому в современных двигателях внутреннего сгорания всё шире используются устройства, позволяющие изменять фазы газораспределения в процессе работы. Особенно пригодны для этой цели двигатели с электромагнитным управлением клапанами (BMW, Mazda). Имеются также двигатели с переменной степенью сжатия (СААБ), обладающие большей гибкостью характеристики.

Двухтактные двигатели имеют множество вариантов компоновки и большое разнообразие конструктивных систем. Основной принцип любого двухтактного двигателя — исполнение поршнем функций элемента газораспределения. Рабочий цикл складывается, строго говоря, из трёх тактов: рабочего хода, длящегося от верхней мёртвой точки (ВМТ) до 20—30 градусов до нижней мёртвой точки (НМТ), продувки, фактически совмещающей впуск и выхлоп, и сжатия, длящегося от 20—30 градусов после НМТ до ВМТ. Продувка, с точки зрения газодинамики, слабое звено двухтактного цикла. С одной стороны, невозможно обеспечить полное разделение свежего заряда и выхлопных газов, поэтому неизбежны либо потери свежей смеси, буквально вылетающей в выхлопную трубу (если двигатель внутреннего сгорания — дизель, речь идёт о потере воздуха), с другой стороны, рабочий ход длится не половину оборота, а меньше, что само по себе снижает КПД. В то же время длительность чрезвычайно важного процесса газообмена, в четырёхтактном двигателе занимающего половину рабочего цикла, не может быть увеличена. Двухтактные двигатели могут вообще не иметь системы газораспределения. Однако, если речь не идёт об упрощённых дешёвых двигателях, двухтактный двигатель сложнее и дороже за счёт обязательного применения воздуходувки или системы наддува, повышенная теплонапряжённость ЦПГ требует более дорогих материалов для поршней, колец, втулок цилиндров. Исполнение поршнем функций элемента газораспределения обязывает иметь его высоту не менее ход поршня + высота продувочных окон, что некритично в мопеде, но существенно утяжеляет поршень уже при относительно небольших мощностях. Когда же мощность измеряется сотнями лошадиных сил, увеличение массы поршня становится очень серьёзным фактором. Введение распределительных гильз с вертикальным ходом в двигателях Рикардо было попыткой сделать возможным уменьшение габаритов и массы поршня. Система оказалась сложной и дорогой в исполнении, кроме авиации, такие двигатели нигде больше не использовались. Выхлопные клапаны (при прямоточной клапанной продувке) имеют вдвое большую теплонапряжённость в сравнении с выхлопными клапанами четырёхтактных двигателей и худшие условия для теплоотвода, а их сёдла имеют более длительный прямой контакт с выхлопными газами.

Самой простой с точки зрения порядка работы и самой сложной с точки зрения конструкции является система Фербенкс — Морзе, представленная в СССР и в России, в основном, тепловозными дизелями серий Д100. Такой двигатель представляет собой симметричную двухвальную систему с расходящимися поршнями, каждый из которых связан со своим коленвалом. Таким образом, этот двигатель имеет два коленвала, механически синхронизированные; тот, который связан с выхлопными поршнями, опережает впускной на 20—30 градусов. За счёт этого опережения улучшается качество продувки, которая в этом случае является прямоточной, и улучшается наполнение цилиндра, так как в конце продувки выхлопные окна уже закрыты. В 30х — 40х годах ХХ века были предложены схемы с парами расходящихся поршней — ромбовидная, треугольная; существовали авиационные дизели с тремя звездообразно расходящимися поршнями, из которых два были впускными и один — выхлопным. В 20-х годах Юнкерс предложил одновальную систему с длинными шатунами, связанными с пальцами верхних поршней специальными коромыслами; верхний поршень передавал усилия на коленвал парой длинных шатунов, и на один цилиндр приходилось три колена вала. На коромыслах стояли также квадратные поршни продувочных полостей. Двухтактные двигатели с расходящимися поршнями любой системы имеют, в основном, два недостатка: во-первых, они весьма сложны и габаритны, во-вторых, выхлопные поршни и гильзы в зоне выхлопных окон имеют значительную температурную напряжённость и склонность к перегреву. Кольца выхлопных поршней также являются термически нагруженными, склонны к закоксовыванию и потере упругости. Эти особенности делают конструктивное исполнение таких двигателей нетривиальной задачей.

Двигатели с прямоточной клапанной продувкой оснащены распределительным валом и выхлопными клапанами. Это значительно снижает требования к материалам и исполнению ЦПГ. Впуск осуществляется через окна в гильзе цилиндра, открываемые поршнем. Именно так компонуется большинство современных двухтактных дизелей. Зона окон и гильза в нижней части во многих случаях охлаждаются наддувочным воздухом.

В случаях, когда одним из основных требований к двигателю является его удешевление, используются разные виды кривошипно-камерной контурной оконно-оконной продувки — петлевая, возвратно-петлевая (дефлекторная) в разнообразных модификациях. Для улучшения параметров двигателя применяются разнообразные конструктивные приёмы — изменяемая длина впускного и выхлопного каналов, может варьироваться количество и расположение перепускных каналов, используются золотники, вращающиеся отсекатели газов, гильзы и шторки, изменяющие высоту окон (и, соответственно, моменты начала впуска и выхлопа). Большинство таких двигателей имеет воздушное пассивное охлаждение. Их недостатки — относительно невысокое качество газообмена и потери горючей смеси при продувке, при наличии нескольких цилиндров секции кривошипных камер приходится разделять и герметизировать, усложняется и удорожается конструкция коленвала.

Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС

Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он развивает наивысшую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.

Кроме того, двигателю внутреннего сгорания необходимы система питания (для подачи топлива и воздуха — приготовления топливо-воздушной смеси), выхлопная система (для отвода выхлопных газов), также не обойтись без системы смазки(предназначена для уменьшения сил трения в механизмах двигателя, защиты деталей двигателя от коррозии, а также совместно с системой охлаждения для поддержания оптимального теплового режима), системы охлаждения(для поддержания оптимального теплового режима двигателя), система запуска (применяются способы запуска: электростартерный, с помощью вспомогательного пускового двигателя, пневматический, с помощью мускульной силы человека), система зажигания (для воспламениня топливо-воздушной смеси, применяется у двигателей с принудительным воспламенением).

См. также

Примечания

Ссылки

История создания двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

История создания двигателя внутреннего  сгорания (ДВС).

 

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС нашли очень широкое распространение. Основным недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартёр. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Кроме этого ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

 

История изобретения  и начала развития тепловых машин  уходит в III век до нашей эры, когда великий греческий математик и механик Архимед создал пушку, стреляющую с помощью пара.

Устройство паровой  пушки представляло собой трубу, заклёпанную с одной стороны. С дульного среза вставлялось  ядро, а казённую часть нагревали  до достаточно высокой температуры. Далее через отверстие в казённой части подавалась вода, которая от резкого перегрева испарялась и  пар, расширяясь, выталкивал из пушки  ядро. В данном случае система ядро-ствол  это первый прототип системы поршень-циллиндр.

 

Тремя столетиями позже  в Александрии учёный Герон Александрийский изобрёл интересный механизм, получивший название Геронова шара.

Конструкция устройства представляла собой полый металлический  шар, закреплённый на горизонтальной оси. Из внешнего закрытого котла в  шар по трубке поступал перегретый пар. По окружности шара были установлены  трубки (сопла) через которые под  давлением выходил пар. Реактивная сила, направленная по касательной  к шару, придавала вращательное движение шару вокруг оси. В те времена изобретение  Герона особого применения не нашло. Но ценность его в том, что пар  готовился в отдельной внешней  системе.

 

После периода средневековья  наступает момент очередного подъёма  в науке и технике. Известнейший итальянский изобретатель, ученый, инженер и художник Леонардо да Винчи задумывается над теорией использования «внутренней энергии» для получения механической работы. В его рукописях есть описание и чертежи механизма состоящего из цилиндра и поршня. Под поршень заливалась вода и при нагревании дна цилиндра вода, расширяясь, должна была выталкивать поршень наверх. Таким образом, получалась полезная работа. А также в рукописях были найдены чертежи и рисунки паровой пушки Архимеда.

В 1680 году - голландский физик Христиан Гюйгенс и работавший некоторое время вместе с ним Дени Папен разработали двигатель внутреннего сгорания, который должен был работать на порохе.

 

«Пороховая машина»  представляла собой цилиндр с  поршнем внутри, который свободно перемещался вниз и вверх. Цилиндр  устанавливался вертикально. Через  верхнюю открытую часть цилиндра поршень, тросом, перекинутым через  блок, соединялся с грузом-противовесом. При движении поршня вверх или  вниз груз соответственно опускался  или поднимался. В открывающуюся  нижнюю часть цилиндра насыпался  порох. При горении пороха образовывались газы с избыточным давлением, которые  толкали поршень вверх. После  этого снаружи цилиндр обливали диодной водой. Охлаждаясь, газы теряли давление - под воздействием собственного веса и атмосферного давления поршень  опускался вниз. Груз соответственно при этом поднимался вверх. Таким  образом, двигатель совершал полезную работу.

Данный двигатель  не нашёл практического применения так как являлся громоздким и  требовал повышенных мер безопасности, а также уж слишком сложным  был рабочий процесс – засыпка  пороха и обливание водой при  функционирующем механизме.

Свой новый двигатель  Дени Папен построил по образу двигателя Леонардо да Винчи. В нём использовал вместо пороха воду, которую заливал под поршень, нагревал её, получал движение поршня вверх, далее охлаждал цилиндр, опускался поршень и так далее. Опять же в силу проблематики при осуществлении циклов подвода огня, а потом воды, данный двигатель распространения не получил.

Все недостатки машин  Папена заключались в том, что пар готовился внутри цилиндра. Томас Севери современник Дени Папена построил паровой насос для откачки воды из шахты. В нём приготовление пара происходило вне цилиндра в отдельном котле.

 

В 1698 году Томас Севери получает патент на первую в мире промышленную паровую машину.

В 1705 году после Севери паровую машину сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен. Он умело использовал многое из того, что было придумано до него. Ньюкомен взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле.

В 1768 году патент на первый паровой двигатель с конденсатором получает английский механик Джеймс Уатт.

В 1784 году Уатт работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, построил двигатель, который годился для любых нужд. Изобретение Уатта было принято на ура. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на фабриках и заводах все больше и больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан. В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колеса. Позже Уатта модернизировал машину. Направляя поочередно пар то под поршень, то сверху поршня, он превратил оба его хода (вверх и вниз) в рабочие. Машина стала мощнее. Пар в верхнюю и нижнюю части цилиндра направлялся специальным парораспределительным механизмом, который впоследствии был усовершенствован.

Затем Уатт пришел к выводу, что вовсе не обязательно  все время, пока поршень движется, подавать в цилиндр пар. Достаточно впустить в цилиндр какую-то порцию пара и сообщить поршню движение, а  дальше этот пар начнет расширяться  и перемещать поршень в крайнее  положение. Это сделало машину экономичней: меньше требовалось пара, меньше расходовалось  топлива.

После изобретений  Джеймса Уатта развитие тепловых машин пошло более стремительными темпами.

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. Чуть позже Лебон получил патент на использование и способ получения светильного газа путем сухой перегонки древесины или угля.

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения при этом стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду.

Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь свое изобретение.

В 1806 году первый в мире действующий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан братьями Жозефом Нисефором и Клодом Ньепсом. Братья Ньепс назвали машину pireolofor - «пирэолофор», что в переводе с греческого означало «влекомая огненным ветром».

 

В 1806 году братья представили в Национальный институт (так называлась тогда французская Академия наук) доклад о новой машине, которая «по силе была бы сравнима с паровой, но потребляет меньше топлива». Машина работала на угольной пыли.

В 1806 году братья оснастили своим двигателем трехметровую лодку, весом 450 кг. Лодка ходила вверх по речке Соне со скоростью вдвое больше скорости течения.

В 1807 году Франсуа Исаак де Риваз в Швейцарии предложил двигатель внутреннего сгорания, который использует смесь водорода и кислорода для топлива.

В 1824 году английский инженер, Сэмюэль Браун адаптировал старый паровой двигатель Ньюкомена для сжигания газа.

В 1860 году бельгийский инженер Жан Жозеф Этьен Ленуар изобрел и запатентовал двухтактный двигатель внутреннего сгорания, с электрическими свечами зажигания, работающий на угольном газе.

В 1862 году Альфонс Бо де Роша, французский инженер, запатентовал, но не построил четырех-тактный двигатель (французский патент № 52593, 16 января, 1862).

В 1863 году Ленуар улучшил конструкцию своего двигателя, использовав вместо газового топлива, керосин. Этот двигатель был установлен на первое в мире колёсное транспортное средство с ДВС. Этот трехколесный прототип современных машин с помощью керосинового двигателя и ременным приводом на заднюю ось проехал исторические 50 миль.

В 1863 году Ленуар дорабатывает двигатель, теперь он работает на нефтяном топливе и имеет примитивный карбюратор.

В 1864 году австрийский инженер Зигфрид Маркус, построил одноцилиндровый двигатель с карбюратором работающий от сгорания сырой нефти. Несколько лет спустя этот же ученый сконструировал транспортное средство, передвигающееся со скоростью 10 миль в час.

В 1866 году немецкий инженер Николаус Август Отто усовершенствовал конструкции Ленуара и де Роша и изобрёл более эффективный газовый двигатель.

 

В 1872 году американский инженер Джордж Брайтон придумал один из первых так называемых "испарительных" карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.

В 1873 году Джордж Брайтон разработал двухтактный керосиновый двигатель (он использовал два внешних насосных цилиндра). В последствие этот двигатель стал бензиновым. Это был первая безопасная модель, правда слишком массивная и медленная для коммерческого использования. Впервые применил масло в двигателе.

В 1876 году Николаус Август Отто изобрел и запатентовал успешный четырехтактный двигатель, известный как "Цикл Отто". Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук.

В 1876 году успешный двухтактный двигатель был изобретен Доугалд Клерком.

В 1877 году Николаус Август Отто взял патент на новый двигатель с четырехтактным циклом и с кривошипно-шатунной передачей. Этот цикл и по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей.

В 1883 году французский инженер Эдуард Деламар-Деботвиль конструирует одноцилиндровый четырех-тактный двигатель, топливом в котором служил газ. И хотя до практического воплощения идей дело так и не дошло, по крайней мере на бумаге Деламар-Деботвиль опередил Готлиба Даймлера и Карла Бенца.

В 1883 году Карл Бенц организовал «Benz & Company», компанию, которая производила двигатели промышленного назначения в городе Мангейм, Германия. Изначально компания выпускала двигатели по патенту Николаса Отто.

 

В 1885 году Готлиб Даймлер изобрел то, что часто признаётся в качестве прототипа современного двигателя - с вертикальными цилиндрами и бензином, вводимым через карбюратор.

 

В 1885 году создаётся первый автомобиль с четырёхтактным ДВС - трёхколёсный экипаж Карла Бенца.

 

В 1886 году 29 января Карл Бенц получил первый патент (DRP NO. 37435) на конструкцию первого в мире трехколесного газового автомобиля с электрическим зажиганием, дифференциалом и водяным охлаждением. Энергия к колесам подводилась при помощи специального шкива и ремня, присоединенным к передаточному валу.

В 1889 году Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах организуют фирму «Daimler Motoren Gesellschaft», с конвейера которой сходит первый автомобиль.

 

В 1889 году Даймлер усовершенствовал свой четырехтактовый двигатель, предложив V-образное расположение цилиндров и использование клапанов, намного увеличивших удельную мощность двигателя на единицу массы.

В 1890 году Вильгельм Майбах построил первый четырёх-цилиндровый, четырёх-тактный двигатель.

В 1891 году Бенц построил 4-х колесную машину. Именно Карл Бенц был первым, кому удалось совместить воедино шасси и двигатель.

В 1892 году 28 февраля Дизель Рудольф Кристиан Карл получил патент №67207 на свой двигатель.

 

В 1893 году венгерский инженер Донат Банки взял патент на карбюратор с жиклером.

В 1897 году на заводе в Аугсбурге, Рудольфом Дизелем был создан первый практический дизельный двигатель. Агрегат высотой в три метра развивал 172 об/мин и при диаметре единственного цилиндра 250 мм, ходе поршня 400 мм выдавал от 17,8 до 19,8 л.с., расходуя 258 г нефти на 1 л.с. в час. При этом термический КПД составлял 26,2% - вдвое выше, чем у паровой машины.

В 1903 году 17 декабря - первый подтверждённый полёт управляемого самолёта с двигателем внутреннего сгорания Флайер-1 от братьев Уилбера Райт и Орвилла Райт.

Бензиновый двигатель  внутреннего сгорания, который был  установлен на Флаер-1, был изготовлен механиком Чарли Тэйлором. Для снижения его веса основные его части были сделаны из алюминия. Мощность двигателя составляла 9 кВт, а вес силового агрегата 77 кг. Система впрыска и подачи топлива как таковая отсутствовала, бензин поступал гравитационным способом из бака по трубопроводу.

Таким образом, первой стихией, которую покорил двигатель внутреннего сгорания (ДВС), internal combustion engine (ICE), стала AQUA – 1806 год лодка братьев Нисефора и Клода Ньепс.

Далее была очередь стихии TERRA - в 1863 году Жан Жозеф Этьен Ленуар и его трехколесный прототип.

И последняя, стихия AERO - в 1903 году управляемый самолёт с двигателем Флайер-1 братьев Райт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Паровая пушка Архимеда                                      Геронов шар

                                      

 

 

 

Паровая машина Т. Ньюкомена                      Газовый двигателя Лебона

 

                                           

 

 

 

Первый  в мире функционирующий ДВС - Pireolofor от братьев Ньепс

Двигатель Венкеля. История - Электронный журнал Авто3н

Журнал Auto3N рассказывает о роторно-поршневом двигателе (РПД), или двигатель Ванкеля. Двигатель внутреннего сгорания, разработанный Феликсом Ванкелем в 1957 году в соавторстве с Вальтером Фройде.

В РПД функцию поршня выполняет трехвершинный (трехгранный) ротор, совершающий вращательные движения внутри полости сложной формы. После волны экспериментальных моделей автомобилей и мотоциклов, пришедшейся на 60-е и 70-е годы ХХ века, интерес к РПД снизился, хотя ряд компаний по-прежнему работает над совершенствованием конструкции двигателя Ванкеля. В настоящее время РПД оснащаются легковые автомобили компании Mazda. Роторно-поршневой двигатель находит применение в моделизме.

Принцип работы

Сила давления газов от сгоревшей топливо-воздушной смеси приводит в движение ротор, насаженный через подшипники на эксцентриковый вал. Движение ротора относительно корпуса двигателя (статора) производится через пару шестерен, одна из которых, большего размера, закреплена на внутренней поверхности ротора, вторая, опорная, меньшего размера, жестко прикреплена к внутренней поверхности боковой крышки двигателя. Взаимодействие шестерен приводит к тому, что ротор совершает круговые эксцентричные движения, соприкасаясь гранями с внутренней поверхностью камеры сгорания. В результате между ротором и корпусом двигателя образуются три изолированные камеры переменного объема, в которых происходят процессы сжатия топливо-воздушной смеси, ее сгорания, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищения камеры сгорания от отработанных газов. Вращательное движение ротора передается на эксцентриковый вал, установленный на подшипниках и передающий вращающий момент на механизмы трансмиссии.

Таким образом в РПД одновременно работают две механические пары: первая – регулирующая движение ротора и состоящая из пары шестерен; и вторая – преобразующая круговое движение ротора во вращение эксцентрикового вала. Передаточное соотношение шестерен ротора и статора 2:3, поэтому за один полный оборот эксцентрикового вала ротор успевает провернуться на 120 градусов. В свою очередь за один полный оборот ротора в каждой из трех образуемых его гранями камер производится полный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания

схема РПД
1 – впускное окно; 2 выпускное окно; 3 – корпус; 4 – камера сгорания; 5 – неподвижная шестерня; 6 – ротор; 7 – зубчатое колесо; 8 – вал; 9 – свеча зажигания

Достоинства РПД

Главным достоинством роторно-поршневого двигателя является простота конструкции. В РПД на 35-40 процентов меньше деталей, чем в поршневом четырехтактном двигателе. В РПД отсутствуют поршни, шатуны, коленчатый вал. В «классическом» варианте РПД нет и газораспределительного механизма. Топливо-воздушная смесь поступает в рабочую полость двигателя через впускное окно, которое открывает грань ротора. Отработанные газы выбрасываются через выпускное окно, которое пересекает, опять же, грань ротора (это напоминает устройство газораспределения двухтактного поршневого двигателя).


Отдельного упоминания заслуживает система смазки, которая в простейшем варианте РПД практически отсутствует. Масло добавляется в топливо – как при эксплуатации двухтактных мотоциклетных моторов. Смазка пар трения (прежде всего ротора и рабочей поверхности камеры сгорания) производится самой топливо-воздушной смесью.
Поскольку масса ротора невелика и легко уравновешивается массой противовесов эксцентрикового вала, РПД отличается небольшим уровнем вибраций и хорошей равномерностью работы. В автомобилях с РПД легче уравновесить двигатель, добившись минимального уровня вибраций, что хорошо сказывается на комфортабельности машины в целом. Особой плавностью хода отличаются двухроторные двигатели, в которых роторы сами являются снижающими уровень вибраций балансирами.
Еще одно привлекательное качество РПД – высокая удельная мощность при высоких оборотах эксцентрикового вала. Это позволяет добиться от автомобиля с РПД отличных скоростных характеристик при относительно небольшом расходе топлива. Малая инерционность ротора и повышенная по сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания удельная мощность позволяют улучшить динамику автомобиля.
Наконец, немаловажным достоинством РПД являются небольшие размеры. Роторный двигатель меньше поршневого четырехтактного мотора той же мощности примерно вдвое. И это позволяет рациональней использовать пространство моторного отсека, более точно рассчитывать расположение узлов трансмиссии и нагрузку на переднюю и заднюю ось.

Недостатки РПД

Главный недостаток роторно-поршневого двигателя – невысокая эффективность уплотнений зазора между ротором и камерой сгорания. Имеющий сложную форму ротор РПД требует надежных уплотнений не только по граням (а их четыре у каждой поверхности – две по вершинным, две по боковым граням), но и по боковой поверхности, соприкасающейся с крышками двигателя. При этом уплотнения выполнены в виде подпружиненных полосок из высоколегированной стали с особо точной обработкой как рабочих поверхностей, так и торцов. Заложенные в конструкцию уплотнений допуски на расширение металла от нагрева ухудшают их характеристики – избежать прорыва газов у торцевых участков уплотнительных пластин практически невозможно (в поршневых двигателях используют лабиринтовый эффект, устанавливая уплотнительные кольца зазорами в разные стороны).


В последние годы надежность уплотнений резко возросла. Конструкторы нашли новые материалы для уплотнений. Однако, говорить о каком-то прорыве пока не приходится. Уплотнения до сих пор остаются самым узким местом РПД.


Сложная система уплотнений ротора требует эффективной смазки трущихся поверхностей. РПД потребляет больше масла, чем четырехтактный поршневой двигатель (от 400 граммов до 1 килограмма на 1000 километров). При этом масло сгорает вместе с топливом, что плохо сказывается на экологичности моторов. В выхлопных газах РПД опасных для здоровья людей веществ больше, чем в выхлопных газах поршневых двигателей.


Особые требования предъявляются и к качеству масел, используемых в РПД. Это связано, во-первых, со склонностью к повышенному износу (из-за большой площади соприкасающихся деталей – ротора и внутренней камеры двигателя), во-вторых, к перегреву (опять же из-за повышенного трения и из-за небольших размеров самого двигателя). Для РПД смертельно опасны нерегулярная смена масла – поскольку абразивные частицы в старом масле резко увеличивают износ двигателя, и переохлаждение мотора. Запуск холодного двигателя и недостаточный его прогрев приводят к тому, что в зоне контакта уплотнений ротора с поверхностью камеры сгорания и боковыми крышками оказывается мало смазки. Если поршневой двигатель заклинивает при перегреве, то РПД чаще всего – во время запуска холодного двигателя (или при движении в холодную погоду, когда охлаждение оказывается избыточным).


В целом рабочая температура РПД выше, чем у поршневых двигателей. Самая термонапряженная область – камера сгорания, которая имеет небольшой объем и, соответственно, повышенную температуру, что затрудняет процесс поджига топливо-воздушной смеси (РПД из-за протяженной формы камеры сгорания склонны к детонации, что тоже можно отнести к недостаткам этого типа двигателей). Отсюда требовательность РПД к качеству свечей. Обычно их устанавливают в эти двигатели попарно.
Роторно-поршневые двигатели при великолепных мощностных и скоростных характеристиках оказываются менее гибкими (или менее эластичными), чем поршневые. Они выдают оптимальную мощность только на достаточно высоких оборотах, что вынуждает конструкторов использовать РПД в паре с многоступенчатыми КП и усложняет конструкцию автоматических коробок передач. В конечном итоге РПД оказываются не такими экономичными, какими должны быть в теории.

Любопытные факты

1. Роторно-поршневые двигатели получили распространение среди авиамоделистов. Поскольку в модельном двигателе требования к надежности и экономичности снижены до предела, производство этих моторов оказывается недорогим. В этих двигателях уплотнений ротора либо нет вообще, либо эти уплотнения имеют простейшую конструкцию. Главное достоинство авиамодельного РПД в том, что его можно легко встроить в летающую масштабную модель. В частности, модельные РПД применяются при создании копий реактивных самолетов.


2. Получив патент на РПД в 1936 году Феликс Ванкель стал изобретателем не только двигателя внутреннего сгорания, но еще и роторно-поршневых насоса и компрессора. И эти устройства можно встретить гораздо чаще, чем РПД – на производстве, в ремонтных мастерских, в быту. Например, портативные электрические компрессоры для автомобилистов очень часто устроены по принципу роторно-поршневого насоса.

3. В 70-е и 80-е годы с РПД экспериментировали некоторые производители мотоциклов – Hercules, Suzuki и другие. В настоящее время мелкосерийное производство «роторных» мотоциклов налажено только в компании Norton, выпускающей модель NRV588 и готовящей к серийному выпуску мотоцикл NRV700.
Norton NRV588 – спортбайк, оснащенный двухроторным двигателем общим объемом в 588 кубических сантиметров и развивающим мощность в 170 лошадиных сил. При сухом весе мотоцикла в 130 кг энерговооруженность спортбайка выглядит в буквальном смысле запредельной. Двигатель этой машины оснащен системами впускного тракта переменной величины и электронного впрыска топлива. О модели NRV700 известно лишь то, что мощность РПД у этого спортбайка будет достигать 210 л.с.

Читайте по теме статью Валерия Чусова: Двигатель Ванкеля. Красота, не ставшая силой

Автор публикации

не в сети 12 часов

Auto3N

0

главный редактор

Комментарии: 68Публикации: 1195Регистрация: 15-10-2020

История создания тепловых двигателей.

История создания тепловых двигателей



Первые тепловые двигатели

К тепловым двигателям принято относить все машины, преобразующие тепловую энергию в механическую энергию движения. В результате поэтапного развития науки и техники человечеством использовались различные конструкции и типы тепловых двигателей.

В первом веке до нашей эры древнегреческим ученым Героном Александрийским была описана примитивная паровая турбина, которую сам Герон назвал в своем трактате "Пневматика" шаром "Эола" или эолипилом (Эол - древнегреческий полубог, властелин ветров и ураганов).
Конструкция эолипила представляла собой бронзовый котел с водой, установленный на опоры. От крышки котла вверх поднимались две трубки, к которым крепилась сфера, при этом соединение трубок со сферой позволяло последней вращаться. При нагревании воды в котле по трубкам в сферу поступал пар под давлением. Из сферы выходили две трубки, изогнутые таким образом, что вырывающийся из них пар заставлял сферу вращаться. О практическом применении этой примитивной паровой турбины не известно ничего, вероятнее всего, она использовалась для развлечения.
Любопытно, что изготовленный спустя века по описанию Герона эолопил во время испытаний показал великолепные скоростные и тяговые характеристики.

Еще одним типом тепловых двигателей, известным человеку с давних времен, является реактивный двигатель. Энергия сгорания топлива в этом двигателе сопровождается повышением давления в камере сгорания и направленным истечением быстродвижущихся газов из сопла, вызывающих направленную противоположно потоку газов движущую силу, действующую на сам двигатель и машину, в которой он размещен (ракету). Известно о применении реактивных двигателей для создания небольших реактивных снарядов и фейерверков в военных и декоративно-зрелищных целях в Китае и некоторых других азиатских странах еще в XIII веке.

Своеобразным двигателем внутреннего сгорания можно назвать изобретенные чуть позже пушки и ружья, стреляющие с помощью порохового заряда. Это ведь тоже, по сути, тепловые машины, преобразующие тепловую энергию газов в механическую энергию летящего ядра, пули или снаряда.

Тем не менее, нельзя сказать, что эти изобретения использовались в механизмах и машинах для преобразования теплоты в полезную работу. Каких-либо серьезных научных работ в этом направлении не производилось, а мрачный период средневекового застоя не только не внес сколь-нибудь заметного вклада в научно-технический прогресс, но и предал забвению первые труды древних изобретателей.
Началом эпохи современных тепловых двигателей можно считать конец XVIII века. Именно в этот период появились первые изобретения, целью которых было не просто демонстрация возможностей тепловых "игрушек", а преобразование теплоты в полезную работу.

В 1764 году талантливейший изобретатель-самородок из Алтая И. И. Ползунов предложил первую в мире конструкцию теплового двигателя, использовавшего для преобразования теплоты в полезную работу горячий пар. Он поставил перед собой задачу создать "огненную машину, способную по воле нашей, что будет потребно исправлять".
Проект паровой машины, предложенный И. И. Ползуновым требовал значительных материальных затрат, тем не менее, через год установка была изготовлена. Она была огромной, достигала высоты 11 метров. Максимальный диаметр котла достигал 3,5 метров, паровые цилиндры имели в высоту 2,8 метра.
В конце 1765 года испытание машины завершилось успешно; конструкция оказалась работоспособной, и некоторое время даже использовалась в горном деле.
Тем не менее, в условиях феодально-крепостнического производства паровая машина И. И. Ползунова не могла, конечно же, получить широкого распространения.
Патентное и авторское право в условиях российской глубинки тех времен тоже мало кто интересовало, поэтому слава изобретателя паровой машины досталась другому человеку.
Позже результаты работ Ползунова были заброшены и на некоторое время забыты в России.

В настоящее время во многих источниках информации (особенно, зарубежных) изобретателем первого парового двигателя упоминается английский изобретатель Джеймс Уатт (1736-1819 г.г.). Уатт построил свой первый экспериментальный двигатель, как и Ползунов, в 1765 году. Но если двигатель Ползунова являлся вполне работоспособной конструкцией, выполнявшей определенные функции в производственном процессе горного дела, то Д. Уатт работу над подобным детищем завершил лишь в 1768 году, и только в 1782 году получил патент на паровой двигатель. Как бы то ни было, заслуги Д. Уатта в разработке и совершенствовании конструкций паровых двигателей трудно переоценить. Разработанные им конструкции паровых двигателей легли в основу самых различных по функционалу машин и механизмов.

Первые паровые машины (двигатели внешнего сгорания) конструировались и разрабатывались без какой-либо научной базы. Ни прогнозирование эффективности, ни прочностные расчеты деталей в те годы не производились, поэтому первые паровые двигатели были настоящими монстрами, имеющими колоссальные по нашим меркам размеры. По крайней мере, под капотом современного автомобиля такую махину уж точно не разместить. Эффективность преобразования теплоты в механическую работу в таких двигателях тоже находилась на крайне низком уровне – КПД паровых машин не превышал 2…5 %.

Тем не менее, паровые двигатели Д. Уатта с успехом использовались не только на транспорте (первый паровоз был изготовлен в 1804 г., первый пароход – в 1807 г.), но и в различных промышленных машинах и установках, облегчая многие технологические процессы и производства.

На рубеже XVIII-XIX столетий началось бурное развитие новоявленной науки – теплотехники и ее раздела – термодинамики.
Были описаны основные термодинамические процессы и открыты газовые законы, которые в дальнейшем послужили базой для обоснования первого и второго начал термодинамики, а также основного уравнения состояния газов, авторами которого являются англичанин Э. Клайперон и наш знаменитый соотечественник Д. И. Менделеев.
Большую роль в становлении и развитии теплотехники сыграли труды французских ученых Ж. Шарля, Э. Мариотта, Ж. Л. Гей-Люссака, Г. Амонтона, итальянца А. Авогадро, англичан Р. Бойля и Д. Дальтона.

Первый серьезный труд, поясняющий пути и способы эффективного преобразования тепловой энергии в механическую, появился в начале XIX века. Он принадлежал талантливому французскому инженеру и физику Сади Карно. Его «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», опубликованные в 1824 году, стали первой путеводной звездой для изобретателей и разработчиков конструкций тепловых машин. Карно доказал, что эффективность любой тепловой машины зависит не от конструктивного решения, а от параметров состояния рабочего тела в начале и конце рабочего цикла, а именно – от разности между его максимальной и минимальной температурой.

Идеальный цикл теплового двигателя, описанный молодым французским ученым, и в наши дни является недосягаемой целью, к которой стремятся приблизиться конструкторы тепловых двигателей любого типа и любой конструкции. Тем не менее, даже самые совершенные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), разработанные в наши дни, имеют КПД менее 50 %. Остальное – неиспользованные резервы достижения максимальной и минимальной температуры рабочего тела (газов, пара, горючей смеси и т. п.), а также балластные потери энергии на преодоление сил трения и нагрев окружающей среды.

***

Изобретение двигателей внутреннего сгорания

Но вернемся к истории создания первых двигателей.
Итак, двигатели внешнего сгорания (паровые турбины и паровые поршневые машины) к середине XIX века человечество использовать научилось.
Следующим этапом развития тепловых машин явилось появление двигателей внутреннего сгорания, т. е. таких, у которых рабочее тело получало тепло прямо в цилиндрах двигателя.

***

Двигатель Папена

Первое упоминание о создании примитивной конструкции своеобразного двигателя внутреннего сгорания относится к XVII веку.
Французского изобретателя Д. Папена осенила идея использовать энергию пороховых газов в стволе пушки для выполнения какой-либо полезной механической работы. Папен использовал ствол пушки в качестве цилиндра, расположив его вертикально, и поместив в него подвижный поршень, соединенный системой блоков и рычагов с грузом. По замыслу изобретателя после сгорания пороха в стволе поршень должен был подняться вверх; затем его следовало охладить водой, и он, опускаясь вниз, должен поднять собственным весом гирю, т. е. выполнить полезную работу.

Несмотря на кажущуюся наивность идеи, она была новаторской для своего времени – по сути это был первый поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
К сожалению, первое же испытание "двигателя" Д. Папена закончилось разрывом пушечного ствола. Порох оказался не совсем подходящим рабочим телом для теплового двигателя.

К идее Папена вернулись лишь в середине XIX века, после того, как человечество научилось изготавливать менее "вспыльчивое" топливо – светильный газ. В 1799 году французский инженер Ф. Лебон запатентовал способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Он же и явился автором идеи использовать этот газ в качестве рабочего тела в поршневом двигателе внутреннего сгорания. Патент на изобретенный им двигатель Ф. Лебон получил в 1801 году, но реализовать свои идеи не успел – в 1804 году он погиб в возрасте 35 лет.

***

Двигатель Ленуара

Спустя более полвека, в 1859 году французский изобретатель Э. Ленуар построил и запатентовал поршневой двигатель, который являлся усовершенствованной конструкцией двигателя Лебона, и тоже использовал в качестве рабочего тела светильный газ, воспламеняемый от внешнего источника (электрической свечи) прямо в цилиндре.
При явном новаторстве конструкции, двигатель Ленуара многое заимствовал у парового двигателя. Он состоял из цилиндра с двухходовым поршнем и кривошипно-шатунным приводом на вал. Светильный газ (от газогенератора) и воздух в цилиндр подавались через специальные золотники, весь цикл состоял из двух тактов.
Предварительного сжатия горючей смеси не предусматривалось. И это вполне понятно - двухходовой цикл (рабочий ход поршня осуществлялся по принципу - туда-сюда) не позволял осуществлять сжатие. Впрочем, о сжатии рабочей смеси для увеличения эффективности работы двигателя в те времена не догадывались.
Запуск двигателя осуществлялся длительным ручным раскручиванием колеса-маховика, после чего машина начинала относительно устойчиво работать.

Конечно, конструкция была очень далека до совершенства, тем не менее, наблюдательные промышленники и активные дельцы сразу усмотрели в двигателе Ленуара ряд бесспорных преимуществ перед безраздельно властвовавшими в то время паровыми двигателями внешнего сгорания.

Во-первых, двигатель внутреннего сгорания, предложенный Ленуаром, был значительно компактнее парового двигателя при тех же рабочих параметрах.

Во-вторых, для его запуска не требовался утомительный ритуал, сопровождавшийся длительным разогревом парового котла.

В третьих – он был значительно проще в обслуживании и эксплуатации – мог работать самостоятельно, практически в автономном режиме, без присмотра кочегара и обслуживающего персонала.
Кроме того, двигатель Ленуара был почти бесшумным (по сравнению с современными четырехтактными двигателями), поскольку работал без сжатия горючей смеси, и хорошо сбалансирован, т. е. почти не вибрировал.

В процессе разработки и создания двигателя Ленуару пришлось решать неожиданные проблемы, что привело к изобретению систем охлаждения и смазки двигателя.

Детище Э. Ленуара получило признание, и для нужд объявившихся потребителей были изготовлены несколько сотен (по некоторым источникам – около 500) таких двигателей, применявшихся на судах, локомотивах, дорожных экипажах и промышленных установках. К слову сказать, Ленуар сколотил на своем двигателе приличное состояние, и перестал работать над усовершенствованием конструкции.

Основным недостатком двигателя Ленуара была низкая эффективность – его КПД, как и следовало ожидать, лишь немного превышал КПД паровых машин и составлял не более 3…4 %. А поскольку его конструкция была несколько сложнее, достойной конкуренции паровым двигателям он составить не смог.

***



Двигатель Отто

В 1864 году немецкий инженер Андреас Отто (нем. Andreas Otto) получил патент на свою модель газового двигателя, который принципиально и конструктивно отличался от двигателя Ленуара.
Цилиндр двигателя размещался вертикально. Смесь воздуха и газа засасывалась в цилиндр благодаря разрежению, создаваемому поршнем, после чего происходило воспламенение с помощью открытого пламени через специальную зажигательную трубку. Осуществлялся рабочий ход, затем выпуск газов и процесс повторялся.

Замысловатостью отличалось и конструктивное решение передачи механической энергии от поршня к валу двигателя - специальная зубчатая рейка, прикрепленная вдоль оси поршня, периодически связывалась с валом, вращая его во время рабочего хода поршня, и отсоединялась от вала, когда поршень совершал инерционное движение.

КПД двигателя Отто был значительно выше, чем у двигателя Ленуара (примерно, в пять раз), поэтому конструкция сразу привлекла интерес. Не обладающий достаточными средствами для самостоятельной работы над двигателем, А. Отто в том же 1864 году заключил контракт с состоятельным инженером Лангеном для эксплуатации своего изобретения. Вскоре была создана фирма "Отто и Компания".

А. Отто постоянно работал над усовершенствованием своего детища, которое стало пользоваться большим спросом у потребителей. В 1877 году изобретатель запатентовал совершенно новое техническое решение в области принципа работы тепловых машин - четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Принцип работы этого двигателя лежит в основе современных бензиновых и газовых поршневых двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от внешнего источника.

Триумф немецкого изобретателя был омрачен французскими конкурентами - выяснилось, что за несколько лет до изобретения Отто, принцип работы двигателя по четырехтактному циклу был описан французским инженером Альфонсом Эженом Бо де Роша (фр. Alphonse Eugène Beau de Rochas).
Бо де Роша, как и Отто, пришел к выводу, что газовую смесь перед воспламенением необходимо сжать, а затем предложил и схему четырехтактного рабочего цикла для двигателя внутреннего сгорания. Он изложил свои идеи в книге, опубликованной несколько раньше, чем защитил свой патент Отто - еще в 1862 году, но сам двигатель изготавливать не стал.
Группе французских промышленников удалось оспорить в суде авторские права Отто на изобретение, в результате чего его патентные привилегии были значительно сокращены, в том числе аннулировано монопольное право на четырехтактный цикл теплового двигателя.

Тем не менее, конкурентам не удалось создать двигатель, превосходивший по рабочим характеристикам и техническим параметрам двигатели, создаваемые фирмой "Отто и Компания". Сказывался большой предшествующий опыт немецких разработчиков.
Долгое время двигатели Отто считались лучшими и пользовались неизменным спросом у промышленников. За два десятка лет было выпущено более сорока тысяч таких двигателей разной мощности.

Существенным недостатком двигателя Отто было применение дорогого светильного газа в качестве топлива. Это обстоятельство значительно тормозило процесс широкого внедрения двигателей Отто во все сферы промышленности и транспорта - заводов, выпускающих светильный газ, было мало, а технология его изготовления относительно затратной.

Поиски подходящего топлива, способного заменить светильный газ, не прекращались со времени изобретения двигателя Ленуара.
Заметно преуспел в этом вопросе американец Д. Брайтон, предложивший в 1872 году ряд интересных технических решений. В качестве альтернативы светильному газу Брайтон сначала предлагал использовать керосин, но плохая испаряемость этого топлива натолкнула изобретателя на идею использовать в качестве горючего более легкий и эффективно испаряющийся бензин.
Оставалось придумать специальное устройство, способное превратить эту горючую жидкость в парообразное состояние и смешать пары бензина с воздухом, что привело к изобретению первого карбюратора. Карбюратор Брайтона был построен на принципе испарения бензина с помощью нагрева, что оказалось не самым удачным решением.

В 1882 году немецкий изобретатель Г. Даймлер, работавший долгое время в фирме Отто, открыл свой бизнес по производству двигателей, и попытался создать компактную конструкцию бензинового двигателя, намереваясь устанавливать его на небольших транспортных средствах.
Уже через год ему удалось изготовить первый двигатель. В системе питания своего двигателя он использовал несколько усовершенствованную конструкцию карбюратора Брайтона, но его детище тоже не было лишено недостатков, поскольку испарение бензина осуществлялось нагреванием, а воспламенение горючей смеси – раскаленной трубкой, помещаемой в цилиндр.
Тем не менее, двигатель Даймлера был вполне работоспособен.

Гениальная идея посетила в 1893 году венгерского инженера Д. Банки. В отличие от Брайтона и Даймлера он предлагал не испарять бензин, а распылять его в воздушной струе с помощью жиклеров. Так появилась первая конструкция жиклерного карбюратора, ставшего прообразом современных карбюраторов бензиновых двигателей. Распыленный бензин испарялся уже в цилиндре благодаря смешиванию с воздухом, нагреваемым в процессе сжатия поршнем.
Принципиальные идеи, предложенные и осуществленные Д. Банки в его карбюраторе, используются в усовершенствованном виде и в наши дни.

***

Двигатель Дизеля

Очередной революционный прорыв в области двигателестроения состоялся благодаря немецкому изобретателю, инженеру Рудольфу Дизелю.
Некоторое время Дизель пытался изобрести двигатель, способный работать на угольной пыли, но его работы в этом направлении оказались неудачными. Тогда он направил творческую энергию в совершенно другое русло.
Слабым местом газовых и карбюраторных двигателей считался процесс воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя - применявшиеся для этих целей зажигательные, калильные и электрические устройства не отличались высокой надежностью.

Дизелю пришла идея использовать для воспламенения горючей смеси тепло, выделяемое в рабочем теле в процессе сжатия, протекающего почти по адиабатному циклу.

По легенде, гениальная идея посетила изобретателя, когда он накачивал ручным насосом колесо велосипеда - Дизель обратил внимание, что насос сильно нагрелся из-за циклического сжимания воздуха.

Разумно было предположить, что для сильного нагрева смесь должна быть сжата значительно сильнее, чем в карбюраторных двигателях.
Впрочем, зачем сжимать готовую горючую смесь? Ведь достаточно сжать в цилиндре воздух, а затем подать в него топливо в распыленном состоянии, и оно воспламенится.
Примерно так рассуждал изобретатель, разрабатывая совершенно новую конструкцию теплового двигателя, принесшую ему славу, известность и состояние.

В 1892 г. Р. Дизель запатентовал свой двигатель, который впоследствии так и назовут – дизельный двигатель, или просто – дизель.
Двигатель Дизеля был способен работать без карбюратора и запального устройства, при этом он расходовал меньше топлива, чем все известные до того времени тепловые двигатели.
В качестве топлива мог использоваться и бензин, и керосин, т. е. был многотопливным.

Вскоре Дизель продал право на использование своего изобретения богатейшему промышленнику Э. Нобелю (брату известного основателя престижной премии), и его детище стремительно завоевало популярность у промышленников и потребителей.
В 1913 году Р. Дизель трагически погиб (утонул) при неизвестных обстоятельствах по пути в Англию на теплоходе.

***

Двигатель Тринклера (Сабатэ-Тринклера)

Усовершенствование конструкции двигателя Дизеля русским инженером Г. В. Тринклером привело к патентным противостояниям. Обладатель патента на дизельный двигатель Э. Нобель потребовал прекратить работы над двигателем Тринклера, что и было выполнено. Дело в том, что двигатель русского изобретателя для воспламенения топлива использовал запатентованный Р. Дизелем принцип – теплоту сжимаемого воздуха, что послужило поводом для претензий со стороны владельца прав на изобретение.

Густав Васильевич Тринклер (1876-1957) - советский учёный и изобретатель, создатель бескомпрессорного дизельного двигателя.
Идея создания теплового двигателя нового типа посетила Г. Тринклера еще в студенческие годы, но лишь спустя десятилетие ему удалось воплотить замысел в жизнь. Причем для этого ему даже пришлось уехать в Германию, поскольку из-за патентных противостояний с владельцем патента на дизель Э. Нобеля в России ему запретили заниматься работами в этом направлении.
По возвращению в Россию он длительное время руководил отделом тепловых двигателей на Сормовском машиностроительном заводе.
Тринклер является автором более полусотни научных работ. В 1930 году за заслуги перед наукой ему была присвоена ученая степень доктора технических наук без защиты диссертации.
В 1934 году Тринклер перешёл на преподавательскую работу в институт водного транспорта, но до конца жизни поддерживал тесную связь с заводом Красное Сормово.

Основное отличие конструкции "Тринклер-мотора" состояло в том, что топливо в цилиндр подавалось с помощью специального устройства - прообраза современного ТНВД и форсунки, конструкция которого была несколько ранее предложена французским изобретателем Сабатэ (Сабатье). В классическом ("чистом") дизельном двигателе топливо подавалось в камеру сгорания при помощи специального компрессора, поэтому такие двигатели иногда называют компрессорными дизелями, а двигатели Сабатэ-Тринклера - бескомпрессорными.
Кроме того, Тринклер внес еще одно усовершенствование, позволяющее эффективнее сжигать топливо: сжатый воздух поступал из цилиндра в небольшую отдельную камеру, куда и впрыскивалось топливо, а затем уже из камеры процесс горения распространялся в цилиндр.
Эта конструкция впоследствии получит название двигатель Тринклера (Сабатэ-Тринклера), иногда его называют бескомпрессорный или форкамерный дизель.

Спустя некоторое время изобретателю удалось доказать явное отличие рабочего цикла, осуществляемого новым двигателем, от рабочего цикла двигателя Дизеля, что позволило заявить о существенной новизне конструкции, и рождение двигателя Тринклера состоялось, хоть и с некоторым запозданием.
Цикл двигателя Тринклера напоминает гибрид рабочих циклов двигателей Отто и Дизеля – воспламенение рабочей смеси на первой стадии осуществляется почти по изохорному процессу (как у двигателя Отто), а затем – по изобарному (как у дизельного двигателя). Использование изобретения Тринклера позволяло достичь более полного и равномерного сжигания топлива во время рабочего хода поршня.

Если сравнивать тепловой КПД поршневых двигателей, получивших наиболее широкое распространение в промышленности и транспорте, то безусловное первенство принадлежит двигателю Дизеля, имеющему самый высокий коэффициент полезного действия. Однако, двигатель Дизеля в "чистом" виде почти не применяется в практических целях из-за несовершенства системы подачи топлива. В настоящее время название дизельный двигатель закрепилось за двигателями, которые справедливее было бы называть двигателями Тринклера. Тем не менее, двигатель, работающий по циклу Дизеля имеет самый высокий температурный КПД среди известных типов ДВС.
У двигателя Отто самый низкий температурный КПД при равных условиях работы.
Двигатель, работающий по циклу Сабатэ - Тринклера занимает промежуточное место на этом "пьедестале почета" между дизельным двигателем и двигателем Отто.

***

Идеальные циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам
по учебной дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники"
(в формате Word, размер файла 68 кБ)

Скачать рабочую программу
по учебной дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники" (в формате Word):

Скачать календарно-тематический план
по учебной дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники" (в формате Word):


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Эволюция развития автомобильных двигателей с начала 90-х годов / Хабр

Основой современного автомобиля является его двигатель внутреннего сгорания(ДВС), и несмотря на развитие альтернативных источников энергии, традиционный ДВС сохраняет свое превосходство из-за культурных, экономических и социальных причин. За период с 1994 по 2008 года автомобильные двигатели претерпели множество изменений и усовершенствований, что положительно сказалось на его экономических и экологических показателях. Понять логику развития ДВС можно на основе тенденций и закономерностей общемирового масштаба за определенный период времени. С начала 90-х в автомобилестроении происходили радикальные изменения конструкции за счет новых материалов, и новых требований к «общемировому» автомобилю.


кросспост

Изменение соотношения дизельных моделей к бензиновым за период 15-ти лет, способствовало увеличению использования дизельных автомобилей в мире, хотя этот процесс происходит неодинаково, и в основном сильно отразился на Западной Европе, где автопарк дизельных автомобилей в некоторых странах вырос с 25% до 70%. Дизель, обладая более высокой топливной экономичностью по сравнению с бензиновыми двигателями, имеет и известные недостатки: пониженную удельную мощность, относительно высокий уровень шума, трудно снижаемую токсичность отработавших газов, более высокую стоимость производства. Поэтому окончательный выбор между бензиновым и дизельным двигателем для легкового автомобиля является все еще спорным. Вполне возможно, что влияние экологических стандартов и требований к топливной экономичности автомобильных двигателей в ближайшие 10-15 лет приведет к сближению в техническом плане бензиновых двигателей и дизелей с одновременным уменьшение разницы в расходах топлива и стоимости производства этих типов двигателей. Об этом говорят разработки DaimlerChycler в концепте Mersedes Benz F700 с двигателем, в котором реализовано воспламенение бензина от сжатия, как на дизельном двигателе, что приближает его по экономичности к дизелям, из-за использования более совершенного термодинамического цикла. В этом двигателе реализованы все современные технологии десятилетия: непосредственный впрыск, управляемый турбонаддув, изменяемая степень сжатия и другие последние разработки, обеспечивающие расход топлива 5л/100км для относительно немаленького автомобиля. Изучением технологии воспламенения от сжатия бензина сейчас занялись многие автоконцерны, это сближает технологии дизельных и бензиновых моторов и создает условия для создания многотопливного автомобиля.

За период 15-ти лет в современном двигателестроении укрепилась философия Downsizing, которая говорит о том что, лучше получить большую мощность с меньшего объема, чем с большего, так как это открывает перспективы снижения массы и размеров силового агрегата, а также повыситься топливная экономичность на режимах холостого хода и частичных нагрузок. Это современное мышление запустило процесс уменьшения объемов и количества цилиндров двигателей, и теперь даже основа автомобильных двигателей — 4-х цилиндровые ДВС стали уменьшать рабочий объем и подвергаться модернизации в сторону технологии «рабочий объем по требованию», которая по сути превращает эти двигатели в 2-х цилиндровые. Двигатели последних лет стали более многообразны по числу компоновок в моторном отсеке: появились схемы W, VR и V-образные с различным углом развала блока, а также рядные двигатели с нечетным количеством цилиндров, но все эти схемы в общем никак не повлияли на основную массу компоновок и только разнообразили двигателестроение. Основой ДВС по прежнему остается двигатель R компоновки.

Система топливоподачи также сильно изменилась. Эпоха карбюраторных систем и двигателей с центральным впрыском прошла, а на смену ей приходит распределенный впрыск и непосредственный. На рубеже веков начался новый новый виток развития систем впрыскивания топлива, основанный на применении принципиально новых электронных схем непосредственного впрыска топлива, и их использование нарастает, несмотря на сложность и требовательность к качеству топлива у этих моторов. У большинства ДВС современной конструкции все же используется распределенный впрыск, который и в дальнейшем будут усовершенствовать, улучшая регулирование вихреобразования на впуске и качество распыления топлива, так как возможности в этом есть немалые с учетом развития технологий.

Дизельная система топливоподачи так же эволюционировала в последнее время. Для дизелей важнейшим фактором, определяющим показатели рабочего процесса, является применяемая схема смесеобразования. Использование дизелей на легковых автомобилях начиналось с предкамерных и вихрекамерных конструкций(разделенные камеры сгорания). Однако в следствие ряда принципиальных недостатков этих схем смесеобразования, а также благодаря развитию в области дизелей с неразделенными камерами, в последние годы наметилась тенденция к использованию непосредственного впрыска топлива. На развитие непосредственного впрыска повлияло развитие системы топливоподачи Common Rail, которая позволила расширить гамму модификаций и моделей двигателей с дизельным двигателем. Дальнейшее развитие системы Common Rail связано с дальнейшим повышением давления топлива в топливной рейке(180...200МПа), оптимизацией процесса впрыскивания топлива, снижением уровня шума и токсичности выхлопных газов.

Под влиянием угрозы истощения нефтяных ресурсов и ужесточения экологических норм к ДВС, большинство автоконцернов при разработке новых моделей ставят приоритетной задачу высокой топливной экономичности и экологичности. Мощностные показатели теперь занимают третье место в списке приоритетов(исключение только для спортивных моделей). Именно поэтому мощность массовых автомобилей растет не так сильно как до начала 90-х. Изменения в системе газораспределения за последние годы показывает, что 4-х клапанная схема становится стандартом для автомобилей из-за ее очевидных преимуществ, а 3-х и 5-ти клапанные остаются редким исключением из правил.Так же растет количество автомобилей использующих наддув двигателей. Основой современного наддува являются турбонаддув в различных вариациях а также в комбинации с механическим наддувом. Следует заметить, что практически все двигатели с распределенным впрыском бензина имеют настроенные впускные трубопроводы, обеспечивающие газодинамический наддув. При этом все шире применяются трубопроводы с изменяемой геометрией, позволяющие добиться оптимальной настройки впуска на различных эксплуатационных режимах. Применение турбонаддува особенно ярко отразилось на дизельных двигателях, и с развитием технологии наддува для повышения эффективности стали применяться охладители наддувного воздуха(интеркуллеры). Сейчас применение интеркуллеров стало правилом для большинства наддувных моторов.

Потенциал ДВС за период с 90-х годов до нашего времени в основном пытаются расширить за счет увеличения эффективности на режимах холостого хода и частичных нагрузках, которые составляют основную часть времени использования современного автомобиля. Нашла широкое применение система регулирования фаз газораспределения которая регулирует фазы открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов с помощью установленных на распредвалах фазовращателей. Первые модели фазовращателей в основном были гидравлические, и регулировали работу впускных клапанов, но последние модели уже электрические, что увеличивает быстродействие и эффективность, а также они уже регулируют как впускные так и выпускные клапана. Недостатком регулирования фаз с помощью фазовращателей установленых на распредвалу было ступенчатое изменение фаз газораспределения что послужило поводом для разработки систем плавного регулирования фаз газораспределения. Первой такой системой стала Valvetronic от BMW, которая регулировала фазы за счет плавного регулирования изменения высоты подъема впускных клапанов(благодаря этой системе впервые удалось создать бензиновый ДВС без дроссельной заслонки!). Вскоре аналогичные технологии освоили Nissan(VVEL) и Toyota(Valvematic). Но наиболее совершенную разработку представил FIAT под названием MultiAir. В системе MultiAir используется один распредвал на впускные и выпускные клапаны, причем на впускные воздействие кулачков происходит через специальную электрогидравлическую систему, которая позволяет управлять впуском каждого клапана индивидуально. Развитие технологий газораспределения позволило развить идеи модульного объема двигателя, впервые появившемся на автомобилях с большим объемом и количеством цилиндров — эта система давала экономию топлива за счет отключения части цилиндров из работы при неполной нагрузке, а теперь стало возможно применение этой технологии на двигателях с малым объемом и количеством цилиндров.

Современные автомобильные двигатели сейчас стали более совершенны благодаря новым материалам при их изготовлении и более глубокому просчету и изучению процессов происходящих в ДВС, что дало результат в снижении потерь на трение и насосных потерь внутри двигателя. Внедрение принципа изменения мощности приводных агрегатов двигателя в зависимости от необходимости позволило уменьшить энергетические затраты на привод маслонасоса и водяной помпы ДВС, а также отключать генератор при разгоне и включать при торможении в зависимости от возможности и необходимости в этом.

Период с начала 90-х до наших дней по праву можно назвать периодом перехода от сложных механических конструкций симбиоза различных технологий к электрификации всех возможных вспомогательных агрегатов в автомобиле для достижения наибольшей энергоэффективности.

P.S. Если кратко описать суть всего выше описанного, то это о том, что количество внедренных технологий впервые с 90-х годов не увеличило в разы возможности автомобиля, а только позволило достичь целого ряда промежуточных целей. Именно последующий переход на внедрение электрических компонентов в ДВС дал качественно лучший результат, без усложнения конструкции, при одновременном достижении таких же целей, что и механико-гидро-пневматические системы в ДВС.

Электромобильное будущее. Потребление нефти может сократиться на треть (Forbes)

Основным событием года для будущего мирового рынка нефти стало прозвучавшее в первой декаде сентября заявление министра индустрии и информационных технологий Китая Синь Гобин о том, что правительство Китая согласовывает с другими заинтересованными инстанциями дату окончательного запрета на продажи автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Обратите внимание – не сам запрет, а дату введения такового.

Вслед за чем «история понеслась вскачь, стуча копытами по черепам дураков»: уже на второй день после заявления китайского министра крупнейший в мире автопроизводитель, сильно пострадавший в ходе недавнего «дизельгейта» немецкий Volkswagen заявил, что с 2030 года будет выпускать исключительно электромобили, для чего инвестирует €20 млрд в свою программу электромобилей и еще €50 млрд потратит на закупку батарей для таковых; тремя неделями позже о переходе в «обозримом будущем» на электромобили заявил крупнейший автопроизводитель Северной Америки – концерн General Motors, еще неделей позже, презентуя обновленную стратегию компании.

Ставка на электромобили

Новый глава второго представителя североамериканской «большой тройки» заявил о том, что Ford делает ставку на электромобили, снимая $4,5 млрд с проектов с ДВС, и наконец в конце октябре второй в мире автопроизводитель, японская Toyota изменила утвержденную в 2015 году стратегию и объявила, что полностью откажется от двигателя внутреннего сгорания не к 2050, а к 2040 году.

О том, что откажутся от двигателя внутреннего сгорания также заявили: японская Mazda (в первой половине 2030-х годов), немецкий Opel (при продажах на рынке Европы с 2024 года), шведская Volvo (с 2019 года), франко-японский альянс Renault – Nissan, чей глава Карлос Гон, презентуя в сентябре план развития электрического и автономного транспорта до 2022 года, заявил: «К 2040 году дизельного и бензинового транспорта не останется».

Не стоит забывать, что в апреле глава японского правительства поставил перед автомобильной отраслью страны цель отказаться от ископаемого топлива и перейти на водородный двигатель, вслед за чем все японские автокомпании объединились в альянс по выстраиванию единой для всей страны инфраструктуры водородных «заправок». О том, что между 2025 и 2040 годами они откажутся от использования двигателя внутреннего сгорания, заявили правительства Великобритании, Франции, Италии, Нидерландов, Норвегии. Правительство Индии обсуждает план перевода с 2030 года всего автотранспорта страны на электромобили.

Если суммировать, то выходит, что три из четырех крупнейших рынков – Китай, Европа, Япония – уже потеряны для автомобилей на ДВС. Ускорило процесс то, что европейские власти кинулись догонять Китай, и в начале ноября, «чтобы не утратить технологическое лидерство», Еврокомиссия предложила сократить на 30% к 2030 году нормы выброса СО2 – в сравнении с 2021-м, что означает сокращение выбросов CO2 с нынешних 130 г/км до 66,5г/км в 2030-м. То есть практически в два раза, с помощью этой меры Еврокомиссия рассчитывает добиться того, чтобы «к 2030 году 30% новых автомобилей были оснащены электродвигателями или иными альтернативными моторами».

Даже ОПЕК, у которой, как мы все понимаем, самый консервативный взгляд на электромобилизацию мирового автопарка, в своем прогнозе указала, что с 2035 года отказ от двигателя внутреннего сгорания положит начало непрерывному сокращению потребления нефти, которое к 2040 году сократится на 3-5%. Но, как это водится у ОПЕК, к ложке дегтя в своем прогнозе оно добавило бочку меда: на взгляд его аналитиков, спрос на нефть в период 2018-2035 гг. вырастет на треть.

Вслед за этим стало известно, что все тот же Volkswagen инвестирует $12 млрд в производство электромобилей в Китае, с тем, чтобы, начав производство в 2018 году, к 2025-му довести его до 1,5 млн шт., доведя модельный ряд до 40 марок электромобилей (т. е. практически повторив всю свою линейку автомобилей с ДВС). Всего же эта компания намерена в 2025 году производить 2,5 млн электромобилей.

Отличился и Ford, объявивший о том, что к 2021 году продублирует в виде электромобилей 40% своего модельного ряда. Немецкая BMW (выпуск в 2016-м – 2,5 млн автомобилей) раскрыла планы по развитию электрифицированной линейки бренда до 2025 года: планируется нарастить объем реализуемых электрокаров и гибридов до 25% к этому времени.

Китайские инвестиции

И тут Китай взорвал «вторую бомбу»: 9 декабря Changan – один из крупнейших автопроизводителей (выпуск – 1,4 млн авто в год) – объявил об инвестициях в размере $15 млрд в электромобили и о том, что компания полностью прекратит продажи автомобилей с бензиновыми двигателями в Пекине к 2020 году, а в стране в целом – к 2025 году.

14 декабря глава китайского государственного автогиганта Beijing Automotive Group (пятая по величине автомобильная группа компаний в Китае) Сюй Хэйи заявил, что компания полностью прекратит продажи автомобилей с бензиновыми двигателями в Пекине к 2020 году, а в стране в целом – к 2025 году. Китайская Geely тут же объявила о намерении начать выпуск электромобилей уже с 2019 года.

Бедной Toyota, которая вовсе не хотела повторить судьбу финской Nokia (первый смартфон разработала именно она, но руководство компании признало изобретение бесперспективным), пришлось уже второй раз за два месяца срочно менять планы, и 18 декабря японский автогигант заявляет о том, что к 2025 году продублирует электромобилями весь свой огромный модельный ряд, а в 2030-м будет выпускать не менее 5,5 млн электромобилей и гибридов и до 2030 года инвестировать $13,3 млрд в выпуск батарей.

Китайская Geely тут же объявила о намерении начать выпуск электромобилей уже с 2019 года. В сухом остатке: если озвученные автопроизводителями планы будут выполнены, то в 2025 году будет выпущено от 10 млн до 15 млн электромобилей и гибридов (10-15% мирового выпуска автомобилей в 2016 году). Причем речь идет об озвученных на конец 2017 года планах. До 2025 года еще семь лет. И, скорее всего, каждый год цифры будут лишь возрастать.

Рынок авто

Если взять список крупнейших мировых автопроизводителей за 2016 год, то выходит, что в 2017 году о будущем отказе от использования двигателя внутреннего сгорания заявили номера 1,3 и 5 списка (Volkswagen, Renault Nissan, General Motors), номера 2 и 6 (Toyota и Ford) заявили о том, что делают ставку на электромобили и намерены в кратчайшие сроки сравнять модельные ряды электромобилей и авто на ДВС и столь же резко увеличить выпуск электроавтомобилей.

Volkswagen, Renault Nissan, General Motors в 2016-м совокупно произвели 26,5 млн новых автомобилей, Toyota и Ford – еще 16,2 млн. Это не считая BMW, Mazda, Opel, Volvo и китайских производителей с их миллионными продажами. Всего в 2016 году в мире было произведено 95 млн автотранспортных средств.

Для понимания: согласно данным все того же ОПЕК, автотранспорт потребляет 44% производимой в мире нефти. Исходя из вышеизложенного, можно с уверенностью утверждать, что переход мирового автопарка на электродвигатель начался гораздо скорее ожидаемого и, судя по взятому темпу, пройдет гораздо быстрее ожидаемого. Под ударом – те самые 44% мирового потребления нефти. В выигрыше – производители лития, кобальта, меди и газа вместе со всей отраслью солнечной и ветряной электроэнергетики.

Таким образом, для мирового рынка нефти ситуация выглядит следующим образом: на тактическом уровне потолок цены нефти ставит сланцевая нефтедобыча, на стратегическом уровне – стартовавший в 2017 году переход мирового автопарка на электродвигатель (как вариант – водородный двигатель) на горизонте в полтора-два десятилетия способен сократить мировой спрос на нефть на треть или даже более.

Forbes

Новый метод очистки двигателя?

Профилактика автомобиля с двигателем внутреннего сгорания в основном связана с заменой жидкостей и расходных материалов. Мы часто забываем о накоплении тепла, которое в избытке может привести к падению мощности, повышенному расходу топлива или неравномерной работе двигателя. Как я могу избавиться от этого?

Я разговаривал со специалистом в этой области - Славомиром Влазло, владельцем компании Autonagar, о гидрировании двигателей, его влиянии на приводные агрегаты, а также преимуществах для гаражей.пл.

Sławomir Wlazło

Кшиштоф Павляк: Как проходит процесс гидрирования и что необходимо для оказания такой услуги?

Sławomir Wlazło: Процесс гидрирования должен длиться минимум полтора часа, максимум два часа - в зависимости от степени загрязнения двигателя. Конечно, вам нужно профессиональное устройство, которое будет подавать нужную дозу водорода. Когда такое устройство неправильно эксплуатируется или неправильно откалибровано.В этом случае количество водорода может быть превышено, что приведет к утечке воды из выхлопной трубы, что недопустимо. Обслуживание должно проходить в режиме сухого сжигания. То, что мы нагнетаем в двигатель через воздухозаборник, должно полностью деградировать. Гидрогенизация направлена ​​на удаление нагара за счет разницы температур и явления пиролиза, т.е. разлагающей перегонки.

Об устройстве, что-то еще о нем?

Во-первых, не каждое устройство способно выполнить такую ​​процедуру.Такая техника должна быть оптимизирована с точки зрения мощности двигателя. Нельзя использовать устройства большой емкости для малых агрегатов, которые не смогут принять такую ​​дозу водорода, что, как я уже упоминал, является признаком утечки из выхлопной трубы, что нежелательно при сжигании, например, сажевого фильтра. сажевый фильтр. Все элементы, где производится водород, изготовлены из нержавеющей стали высочайшего качества. Все электрические и гидравлические соединения имеют параметры и допуски в соответствии со стандартами Европейского Союза.Кроме того, устройство имеет защиту от перезарядки, перегрузки и перегрева. Устройство очень простое в использовании. Он не имеет каких-либо ручек управления интенсивностью водорода, так как он оптимизирован для выполнения таких обработок на двигателях до определенного рабочего объема.

Что кроме самого устройства нужно для этой услуги?

В дополнение к устройству, которое необходимо для осуществления явления пиролиза, заказчик получает бесплатный электролит, который используется в минимальных количествах.Производится из наших компонентов и химического состава. Электролит добавляется бесплатно на весь срок службы устройства. Затраты владельца мастерской на амортизацию устройства ограничиваются покупкой дистиллированной воды и потреблением электроэнергии.

Как гидрогенизация влияет на двигатель, его параметры и состояние?

Услуга гидрирования предназначена не для ремонта двигателя, а для оздоровления двигателя. Это профилактическое лечение. Делать это рекомендуется раз в год.Эту процедуру можно использовать во всех двигателях внутреннего сгорания - дизельных, бензиновых и газовых. Уменьшение или удаление нагара из двигателя снижает шум работы двигателя, повышает его маневренность, особенно в нижних диапазонах оборотов на третьей передаче, и двигатель работает более плавно. Важно отметить, что с помощью гидрирования мы можем уменьшить задымление на станциях техосмотра на 70%.

Может ли эта услуга повредить двигатель? Если да, то в каких случаях?

Может причинить вред только при механическом повреждении двигателя.Только технически исправная установка может быть подвергнута процессу гидрирования. Изношенный двигатель может выйти из строя на гидрировании, но это не из-за этой услуги, а случайно. Мы гидрогенизировали двигатели, у которых было 800 000 км пробега, хотя такого эффекта по сравнению с более новыми агрегатами не было, однако вреда таким двигателям это никак не наносило.

Проводятся ли исследования, подтверждающие улучшение характеристик двигателя после гидрогенизации? В какой степени можно определить эффективность такого лечения?

Испытания, которые нам удалось провести, показали увеличение мощности после гидрогенизации до 6 лошадиных сил.Значения проверялись на динамометре. Различия дымности двигателя до и после гидрогенизации можно увидеть визуально. Испытания на станции техосмотра подтвердили снижение дымности на 65-70% после наводороживания двигателей, особенно дизельных.

Любая мастерская может заниматься гидрированием или это должны быть специализированные мастерские?

Эту услугу может реализовать любая мастерская. Оператор такого устройства должен иметь хотя бы базовые знания в области автомобильной механики, чтобы оценить пригодность автомобиля для гидрогенизации.

Что может получить мастерская, купив такое устройство и внедрив такую ​​услугу?

Услуга мастерской, воспринимаемая на Западе как экологическая процедура, обязательно привлечет новых клиентов. Это не трудоемко. Обслуживание выполняется без демонтажа, но, тем не менее, во время его выполнения должно контролироваться персоналом. Помимо расширения объема предоставляемых услуг, гараж получает дополнительный доход за счет дополнительной услуги.

Каковы затраты на приобретение и эксплуатацию такого устройства?

Стоимость приобретения устройства 12 тысяч.злотых нетто. Мы продаем их в лизинг или за наличные. Возмещение стоимости устройства, все зависит от маркетинга и мастерской, должно быть произведено примерно через пол года. Эксплуатационные расходы находятся на уровне 30-40 злотых в месяц при гидрировании одного двигателя в сутки. Эти расходы могут достигать максимум 50-60 злотых в месяц при большем количестве обслуживаемых двигателей, но только при действительно интенсивном использовании.

Какова история этой службы и откуда она попала в Польшу?

Водород в основном США, Азии и Западной Европы.В США уже давно установлено, что это соединение благотворно влияет на двигатели внутреннего сгорания, уменьшая нагарообразование, которое накапливается в этих двигателях. Наша технология родом из Франции, она была разработана в основном благодаря эффекту уменьшения дыма. В такой стране, которая делает упор на экологию, это привело к увеличению количества мастерских с такой услугой. И клиенты, и мастерские довольны.

Что вы думаете о гидрогенизации водорода? Напишите в комментариях.

.

Гильзы цилиндров - типы и свойства

Стоимость ремонта двигателя и его долговечность во многом зависят от типа его блока, конструкции цилиндров и гильз. Вот что вы должны знать об этом.

Двигатель внутреннего сгорания работает с использованием поршней, которые при сгорании топливно-воздушной смеси приводят в движение коленчатый вал. Каждый поршень работает в индивидуальном цилиндре, благодаря чему энергия, образующаяся в результате сгорания воздуха и топлива, не рассеивается в стороны, а концентрируется на его поверхности.

Цилиндры в моноблоках

В зависимости от двигателя конструкция цилиндров может различаться. Если цилиндр образует одну деталь с блоком цилиндров, они, таким образом, образуют так называемую однокорпусный - с озером . моноблок . Этот тип конструкции отличается высокой жесткостью, что предотвращает ее деформацию в результате воздействия высоких температур и давления. Кроме того, небольшое расстояние между моноблочными цилиндрами делает привод меньше и компактнее.Проблема с этим типом цилиндров заключается в необходимости использования одного типа материала, гарантирующего как высокую прочность самого корпуса, так и высокие механические свойства в пределах поверхности цилиндра (низкие силы трения, высокая стойкость к истиранию). Недостатком однородных корпусов является необходимость изготовления т.н. поршни увеличенного размера, необходимые при ремонте изношенного моноблока.

См. также: Двухмассовый маховик – наиболее распространенные неисправности

Сухие гильзы цилиндров

Все чаще производители используют блоки цилиндров с т.гильзы цилиндров сухие. В точно выточенный канал фюзеляжа запрессована тонкая гильза цилиндра с толщиной стенки 2-4 мм. Этот тип решения позволяет использовать втулку из материала с очень хорошими механическими свойствами, который будет очень прочным. При этом затраты на увеличение долговечности такого двигателя и ограничение его массы будут ниже, чем в случае с моноблоком, ведь корпус можно сделать из более дешевого и легкого алюминиевого сплава. Если гильза цилиндра изношена, ее можно заменить на новую, используя стандартный поршень (производитель не обязан выпускать т.н.большие поршни). Основные недостатки этого типа корпусов — худший теплоотвод из-за наличия двойной стенки цилиндра (чугун и алюминий). К тому же подготовка такого корпуса и его обработка гораздо более трудоемки.

См. также: Подержанный двигатель - преимущества и недостатки

Мокрые гильзы цилиндров

В дополнение к сухим гильзам цилиндров, некоторые двигатели внутреннего сгорания основаны на корпусах, оснащенных мокрыми гильзами цилиндров, которые промываются непосредственно охлаждающей жидкостью двигателя.Это улучшает теплообмен между наружной и внутренней поверхностями втулки. Это решение позволяет изготовить втулки из материала с высокими свойствами скольжения, а блок двигателя из материала с хорошими литейными свойствами. Среди преимуществ данного типа решения также следует отметить как упрощенную сборку, так и возможную замену этого типа втулки. К недостаткам в основном относятся увеличение длины блока цилиндров, его меньшая жесткость и необходимость использования дополнительных уплотнений между гильзами и корпусом (риск протечки, проникновения охлаждающей жидкости в моторное масло и дорогостоящий ремонт двигателя).Дополнительные уплотнения также увеличивают вес привода.

Если вы хотите узнать больше, загляните »

Код водителя. Изменения в 2022 году. Мандаты. Штрафные очки. Дорожные знаки

.

Внутрибаковые топливные насосы низкого давления – принцип работы и причины выхода из строя

Самый популярный топливный насос на сегодняшний день – это насос в топливном баке. Насосы в баке часто называют насосами низкого давления не потому, что они создают низкое давление, а потому, что в современных автомобилях все еще есть насосы, которые производят гораздо более высокое давление, называемые насосами высокого давления или просто впрыскивающими насосами. Назначение насоса низкого давления - поднимать его из бака и подавать топливо в топливную систему . В современных автомобилях давление топлива, создаваемое этим насосом, уже относительно высокое. Причина в необходимости подачи лишнего топлива в систему подачи, поэтому типовые насосы низкого давления создают давление до 8 бар. Это давление, измеренное на выходе из насоса.

Самыми популярными топливными насосами на сегодняшний день являются центробежные насосы, через которые внутрь поступает топливо.Движение рабочего колеса насоса, размещенного в баке, позволяет установить его на оси совместно с электродвигателем. Лопасти ротора создают вихревое движение внутри насоса, и топливо обтекает двигатель, увеличивая давление, открывающее обратный клапан, и топливо направляется в топливопровод. Таким образом, несложно догадаться, что топливо является одновременно и смазкой, и охлаждающей жидкостью насосного механизма , который в него погружен. Как правило, топливный насос устанавливается в силовой модуль вместе с датчиком уровня топлива, фильтром и ограничителем давления топлива.Кто-то может спросить, как возможно, чтобы электрическая система, помещенная, например, в бензин, не искрила и не воспламеняла топливо. Ответ прост - воздуха там нет, да и сам бензин не горит.

Модуль питания с топливным насосом

(фото: Bosch)

К преимуществам электрических топливных насосов, размещенных в баке, можно отнести тихую, а точнее, бесшумную работу. Эффективность и надежность - два других преимущества, которые сделали этот тип насоса широко используемым.

Причины выхода из строя топливного насоса

К наиболее частым симптомам неисправности системы электроснабжения относятся невозможность запуска двигателя, остановка двигателя после превышения определенного уровня топлива в баке, рывки при разгоне или вообще неравномерная работа силового агрегата.

Причины отсутствия топлива в системе подачи, однако советуем поискать причины отсутствия топлива в ТНВД в первую очередь, т.к. сам насос является долговечным элементом, рассчитанным на долгие годы эксплуатации, а то и на весь жизненный цикл автомобиля.Обычно проблема заключается в электрических соединениях — ослабленных или заржавевших. Иногда на насос подается слишком низкое напряжение, что нарушает или препятствует его правильной работе. Иногда проблема кроется в реле или даже в ЭБУ управления двигателем. К сожалению, часто механики, обнаружив, что помпа работает неправильно, начинают ремонт с замены помпы, а потом вынуждены искать причину неисправности. Это подвергает пользователей очень высокой стоимости обслуживания.

К сожалению, бывает и так, что сами насосы выходят из строя.Обязательным условием длительной и безотказной работы насоса внутри бака является соответствующий уровень топлива в баке. Длительная езда с минимальным уровнем топлива негативно влияет на срок службы насоса , который не охлаждается и не смазывается должным образом. Поэтому рекомендуется поддерживать уровень топлива на уровне не менее ¼ бака. Конечно, это не железное правило — достаточно заправляться доверху каждый раз, когда бак пустой. Эта проблема особенно актуальна для автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, где пользователей не волнует количество бензина в баке.

При необходимости замены топливного насоса его установке должна предшествовать тщательная промывка топливного бака. Также необходимо заменить топливный фильтр, который при регулярной замене предохраняет элементы насоса от загрязнения.

Эксперт iParts.pl по топливным насосам низкого давления:

В современных автомобилях топливный насос, называемый насосом низкого давления, насосом системы низкого давления или предварительным топливным насосом, отвечает за подачу топлива в систему впрыска.

Как правило, насосы низкого давления рассчитаны на весь срок службы автомобиля и редко нуждаются в замене из-за износа. Насосы чаще всего повреждаются в результате ошибок пользователя – например, частая езда с низким уровнем топлива. Стоит помнить, что насос во время работы охлаждается топливом и косвенно смазывается, поэтому не переносит работу всухую. Очень часто проблема выхода из строя бензонасоса касается автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе - в соответствии со ст. и рекомендациями производителей газовых установок, бензонасос должен работать непрерывно, нагнетая топливо в систему впрыска бензина и тем самым охлаждая форсунки.Разумеется, топливо не используется, поэтому оно стекает по переливным каналам обратно в бак. Поэтому при езде на газу следите за тем, чтобы уровень бензина в баке составлял не менее 1/3 – ¼ его объема. Многие газовщики хитро по их мнению "обходят" подачу питания на ТНВД, который вообще не работает при езде на ГБО - в такой ситуации ТНВД и система впрыска бензина потихоньку разрушаются. Позже может оказаться, что запуск двигателя на бензине невозможен из-за поломки насоса или заклинивших форсунок.

Рекомендации относительно топливного насоса достаточно просты - следует следить за тем, чтобы уровень топлива не опускался ниже критического уровня и заправляться топливом надлежащего качества на проверенных станциях (любые включения, опилки или примеси, содержащиеся в бензине или дизеле топливо также может привести к повреждению насосов).

Топливные насосы для дизельных двигателей - Конструкция и принцип работы

Большинство из нас просто заправляется на заправке.Одни слышали немного про форсунки или топливный фильтр, другие слышали что...

Оцените качество нашей статьи: Ваши отзывы помогают нам создавать лучший контент.

.

Несколько слов о заправке двигателя топливом +

бонус

Двигатель - сердце автомобиля. С годами он развивался, но принцип работы оставался неизменным. Сегодня несколько слов о двигателях.


Следующая статья будет очень краткой и беглой - не каждый читатель разбирается в автомобилях и я поделюсь здесь знаниями в двух словах - чтобы было интересно, а не скучно.

Всасывание-сжатие-работа-выхлоп. Так что мантра каждого автомобилиста. Я пишу про четырехтактные двигатели, как таковые составляют 90% всего, что ездит по дорогам.Может быть, немного больше. Однако по типу источника питания двигатели можно разделить на искровые двигатели и двигатели с воспламенением от сжатия.

Двигатели с искровым зажиганием, то есть популярные бензиновые двигатели. Воспламенение топливовоздушной смеси инициируется искрой, проскакивающей между электродами свечи. На свечу подается высокое напряжение (порядка 15-20 кВ, а эти значения часто достигают 30 кВ). Как работает свеча при разных оборотах коленвала? Об этом видео ниже:

Двигатели с воспламенением от сжатия, то есть популярные дизельные двигатели.Топливно-воздушная смесь воспламеняется автоматически за счет сжатия воздуха до высокого давления. Воздух нагревается при сжатии. Топливо впрыскивается в нужный момент, и смесь воспламеняется сама по себе. Свеча зажигания здесь не нужна. Настоятельно рекомендуется использовать другую свечу. Свеча накаливания, которая работает при запуске холодного двигателя. Его задача — предварительно прогреть камеру сгорания, чтобы создать условия для самовоспламенения. Это так называемое народное свечное отопление, и выглядит оно так:

бензиновый двигатель

Раз мы освоили основную теорию - проследим за историей двигателей.Начнем с бензинового двигателя. Для работы двигателя приходилось подавать топливно-воздушную смесь, так как сам воздух не хотел слишком сильно гореть. Так были установлены идеальные пропорции такой смеси и создана простая вещь, которая смешивала воздух с топливом. Эта штука называлась карбюратор. Принцип его действия был прост — карбюратор распылял топливо во всасываемый воздух. Топливно-воздушная смесь направлялась из горловины карбюратора во впускные коллекторы, а затем в двигатель.Чем больше воздуха проходило, тем богаче была смесь. Недостатком было отложение топлива на стенках коллектора. Кстати, карбюратор не знал, работает ли двигатель под большой нагрузкой на холостом ходу, или ему не нужна такая богатая смесь. Карбюратор был прост - нажатие на газ давало больше топлива. Чистая, красивая механика. Большим преимуществом карбюраторных двигателей является довольно спонтанная реакция на добавление газа. Недостаток - к сожалению расход топлива. При холодном двигателе необходимо было включить воздушную заслонку, иначе двигатель заглохнет.Ну разве что производитель оснастил машину автоматическим подсосом. Подробнее о принципе работы карбюратора в этом видео:

Так что карбюратор был непрактичным и неэкономичным. И это ограничивало производительность двигателя, а если не ограничивало, то горело, сколько мог видеть. Но у карбюраторных двигателей есть поклонники - в том числе и я. Производители карбюраторных двигателей постарались повысить производительность двигателей. Сначала добавляя количество карбюраторов, затем модифицируя сами карбюраторы (например, увеличивая количество горловин в карбюраторе).

В США, где любили двигатели V8 и карбюраторы, шла своего рода гонка вооружений. Были увеличены мощность и размеры карбюраторов, обогащена топливно-воздушная смесь. На мой взгляд, эту своеобразную гонку вооружений (1950-е - до 1972 года) выиграл Крайслер. Он использовал изобретение мистера Пайпа 1903 года. В 1951 году он оснастил свои автомобили двигателем объемом 5,4 литра, назвал его HEMI и создал легенду. Что с этим HEMI? Форма камеры сгорания. Рассмотрим двухклапанный двигатель.Камера обычно имеет плоскую форму. Вверху есть три отверстия - для впускного клапана, выпускного клапана и для свечи зажигания. Все на одной плоскости. ХЕМИ бывает разным. Камера сгорания имеет полусферическую форму. Впускной и выпускной клапаны расположены под углом. Свеча наверху в фокусе. В результате топливно-воздушная смесь в камере сгорания получала нужные завихрения, камера наполнялась легче и значительно быстрее опорожнялась сгоревшая смесь. Недостаток - ну из-за формы камеры сгорания о более чем двух клапанах на один цилиндр не могло быть и речи.В результате двигатель получился намного мощнее обычных двигателей. HEMI правил США 20 лет. Сегодня Chrysler также выпускает двигатели HEMI, но с HEMI их объединяет только название.

Следующим этапом модернизации двигателя стал впрыск топлива. В начале одноточечный - инжектор заменил карбюратор и был на месте карбюратора. Однако таким инжектором можно было довольно точно управлять - он подавал в двигатель столько топлива, сколько нужно, а не непрерывно.Следующим шагом стал многоточечный впрыск – форсунка была размещена во впускном коллекторе непосредственно перед клапаном. Такими форсунками можно было довольно точно управлять. И, наконец, были устранены потери, возникающие во впускном тракте. Принцип впрыска в этом видео:

Последней тенденцией в системах впрыска является непосредственный впрыск. Топливо подается непосредственно в цилиндр. Это позволяет точно контролировать точку впрыска, количество топлива и даже предварительный впрыск для мягкого сгорания.Недостатком первых систем этого типа было засорение форсунок. Бензин сухой, наконечники форсунок не смазаны. В них отложился нагар и они перестали работать. И это была дополнительная дырка в голове. Не редко седьмой. Пять отверстий для клапанов, одно для свечи зажигания и одно для форсунки. Что значительно ослабляет конструкцию головы. Однако, несмотря на этот недостаток – непосредственный впрыск является пока лучшим решением для снабжения двигателя топливом.

Дизельный двигатель

Перейдем к дизельным двигателям.Из-за способа зажигания этот двигатель имеет более низкие максимальные обороты, чем бензиновые двигатели, но имеет гораздо более высокий крутящий момент из-за гораздо более высокого давления в камере сгорания. Здесь давно ничего не происходило. Топливо впрыскивалось в форкамеру (вихревую), где самовоспламенялось, а затем процесс горения переносился в основную камеру. Работа дизеля с форкамерой была достаточно ровной - знаю людей, которые со слезами на глазах вспоминают бархатную работу 3-х литрового дизеля от Mercedes W 123.

Однако это решение оказалось не очень экономичным. Непосредственный впрыск – за этим было будущее. Fiat, Rover и Audi первыми выбрали такие решения. Каким был прямой впрыск? А именно, камеру сгорания перенесли в днище поршня и применили непосредственный впрыск топлива, минуя форкамеру. В результате увеличился крутящий момент и снизился расход топлива. Дозу топлива можно было точно контролировать. Здесь форсунки не заедают, потому что солярка жирная.А когда его нет, водители дорабатывают, добавляя масло 2T (сам использую этот раствор в хорошем Megane dTi и очень его хвалю).

К сожалению - для такого типа подачи требовалось высокое давление впрыска. Первоначально давление создавал топливный насос, который подкачивал топливо отдельно для каждой форсунки (как правило, у него было столько выводов, сколько было цилиндров). Затем наступила эра насос-форсунок. Что это? Если в двух словах, то это форсунки со спаренным топливным насосом.Они запускались с помощью специальных кривошипов на распределительном валу. Они получали топливо под низким давлением, а давление создавали механически и дозировали топливо за счет пьезоэлектрического управления. И в этом был их недостаток - из-за приводов насос-форсунок не было места для кулачков клапанов, которые приходилось делать тоньше и делать быстрее, чем в дизелях с ТНВД.

Так был изобретен Common Rail, то есть насос высокого давления и рампа, общие для всех форсунок.Форсунки открываются в определенный момент времени и управляются пьезоэлектрически. Первые системы этого типа были очень чувствительны к качеству топлива. Однако этот недостаток был устранен и на сегодняшний день Common Rail является базовой системой подачи топлива для дизельных двигателей. К его преимуществам, несомненно, можно отнести абсолютную изоляцию от механического управления форсунками и очень точную дозу впрыскиваемого топлива.

Еще одним увеличением мощности занимались турбокомпрессоры и компрессоры, описанные в предыдущей статье.

И, наконец, жемчужина — момент воспламенения топливно-воздушной смеси:

Бензиновые двигатели:

Дизельные двигатели:

Еще раз приношу свои извинения за упрощения и умственные сокращения, но описание принципа работы насоса или того, как производится электричество, необходимое для образования искры в свече, утомило бы читателей. И да - я попытался изложить знания в двух словах.

Я написал эту статью для Джо Монстра

. Бонус только для читателей этого сайта!

Скоро! Заглядывайте сюда время от времени и читайте статьи - я нахожу курьезы и регулярно их добавляю!

.

Infrastructure Market

Финский концерн Wärtsilä в тесном сотрудничестве с Knutsen OAS Shipping AS и Repsol, а также Центром энергетической катапульты начнет первые в мире комплексные испытания аммиака в качестве топлива в судовом четырехтактном двигателе внутреннего сгорания . Эти испытания стали возможными благодаря гранту Норвежского исследовательского совета в рамках программы DEMO 2000.

— это отличный пример, иллюстрирующий важность специализированных исследований и разработок в области нефти. DEMO 2000 — это следующий шаг к достижению наших амбициозных целей в области климата.Мы должны разрабатывать и использовать новые технологии, снижающие вредные выбросы. Мы рады поддержать разработку, которая может привести к увеличению использования аммиака в качестве топлива на судоходстве и в морском секторе. Знания, полученные в ходе работы, также внесут важный вклад в разработку законодательства об использовании аммиака и других видов топлива с низким содержанием углерода, — говорит Тина Брю, министр нефти и энергетики Норвегии. Аммиак

перспективен в качестве безуглеродного морского топлива, поскольку морская отрасль должна соответствовать концепции Международной морской организации по сокращению выбросов парниковых газов от судоходства не менее чем на 50% к 2050 году.. Кроме того, аммиак обладает большим потенциалом для доставки «зеленой» энергии в удаленные энергосистемы, такие как морские установки на СКС.

Разработка Wärtsilä для подготовки к использованию аммиака в качестве топлива продолжается в рамках этой программы испытаний. Это будут первые в мире полномасштабные испытания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. Реальная работа начнется в первом квартале 2021 года в Центре энергетической катапульты в Сторде, Норвегия.

Испытания и реальность

- Wärtsilä в рамках своей будущей работы по разработке топлива исследовала возможность использования аммиака в качестве будущего безуглеродного топлива в рамках инициативы ZEEDS. Первые испытания по сжиганию аммиака начались в Ваасе, Финляндия, зимой 2020 года и будут продолжаться в рамках долгосрочных испытаний в Центре энергетических катапульт в Сторде, Норвегия.

Это предприятие подтверждает лидерство наших испытательных центров и Норвегии в тестировании и разработке решений для использования судового топлива, не содержащего двуокиси углерода, — говорит Вилли Воген, генеральный директор Energy Catapult Center.Программа осуществляется SIVA в тесном сотрудничестве с Innovation Norway и Норвежским исследовательским советом и финансируется Министерством торговли, промышленности и рыболовства Норвегии.

Программа полномасштабных испытаний топлива может проложить путь к использованию двигателей, работающих на аммиаке, в реальной эксплуатации судов в течение нескольких лет, и несколько судовладельцев уже проявляют интерес к этой возможности.

Сотрудничество с правительством

- Будущее внедрение аммиака в качестве безуглеродного топлива в сочетании с производством экологически чистой энергии с морских ветряных электростанций или других возобновляемых источников энергии может стать началом новой промышленной эры для Норвежская промышленность.рыночные инновации в Wärtsilä Marine Business. - Норвежская культура сотрудничества и обмена знаниями между различными компаниями и секторами оказывает большую поддержку в заполнении больших технологических пробелов. Помощь, сотрудничество и финансирование со стороны государственных учреждений необходимы для перехода к безуглеродному будущему, продолжает Эгиль Хистад.

.

Rocketdyne F-1 - Rocketdyne F-1

Ракетный двигатель, используемый в ракете Saturn V.

Файл F-1 — ракетный двигатель газогенераторного цикла, разработанный в США компанией Rocketdyne в конце 1950-х годов и использовавшийся в Сатурн Пятая ракета шестидесятых и начала семидесятых годов ХХ века. Пять двигателей F-1 использовались на первой ступени S-IC каждого Saturn V, который служил основной ракетой-носителем программы Apollo. F-1 остается самым мощным когда-либо разработанным жидкостным ракетным двигателем с одной камерой сгорания. [1]

История

Компания Rocketdyne разработала F-1 и E-1, чтобы удовлетворить требования ВВС США 1955 года к очень большому ракетному двигателю. Е-1, хотя и успешно испытанный в статической стрельбе, быстро признали технологическим тупиком, и от него отказались в пользу более крупного и мощного F-1. В конце концов ВВС прекратили разработку F-1 из-за отсутствия спроса на такой большой двигатель. Однако недавно созданное Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) признало полезность этого мощного двигателя и заключило контракт с Rocketdyne на завершение его разработки.Испытательные стрельбы компонентов Ф-1 были проведены еще в 1957 году. Первые статические стрельбы полномасштабной разработки Ф-1 были проведены в марте 1959 года. Первый F-1 был доставлен в НАСА. MSFC в октябре 1963 г. В декабре 1964 г. F-1 прошел летные испытания. Испытания продолжались как минимум до 1965 года. [2]

Ранние испытания при разработке выявили серьезные проблемы с нестабильностью горения, которые иногда приводили к катастрофическим отказам. [3] Сначала решение этой проблемы шло медленно, потому что оно было прерывистым и непредсказуемым.Наблюдались колебания частотой 4 кГц с гармониками до 24 кГц. В конце концов, инженеры разработали диагностический метод для подрыва небольших взрывчатых веществ (которые они назвали «бомбами») вне камеры сгорания через тангенциальную трубку (использовался RDX, C4 или черный порох) при работающем двигателе. Это позволило им точно определить, как функционирующая камера реагировала на изменения давления и как устранить эти колебания. Затем конструкторы смогли быстро поэкспериментировать с различными конструкциями коаксиальных топливных форсунок, чтобы добиться максимальной устойчивости к нестабильности.Эти проблемы решались с 1959 по 1961 год. В конечном счете, сгорание в двигателе было настолько стабильным, что его влажная искусственно вызванная нестабильность в течение десятых долей секунды.

Project

Компоненты ракетного двигателя F-1

Двигатель F-1 — самый мощный жидкостный ракетный двигатель с одним соплом из когда-либо летавших. Файл ракетного двигателя М-1 был спроектирован так, чтобы иметь большую тягу, но тестировался только на уровне компонентов. Кроме того, РД-170 выдает большую тягу, но имеет четыре сопла.F-1 сжигал RP-1 (керосин для ракет) в качестве топлива и отработанный жидкий кислород (LOX) в качестве окислителя. Для впрыска топлива и кислорода в камеру сгорания использовался турбонасос.

Одной из заметных проблем при проектировании F-1 было регенеративное охлаждение тяговой камеры. Перед инженером-химиком Деннисом «Дэном» Бревиком стояла задача создать предварительный пакет труб камеры сгорания, и конструкция коллектора, изготовленная Элом Бокстелларом, отлично сработала. По сути, работа Бревика заключалась в том, чтобы «убедиться, что он не расплавится».Благодаря расчетам Бревика гидродинамических и термодинамических характеристик F-1 он и его команда смогли решить проблему, известную как «голод». Это происходит, когда дисбаланс статического давления приводит к «горячим точкам» в коллекторах. В качестве материала для трубного пучка тяговой камеры Ф-1, армирующих полос и коллектора использовался Inconel-X750, тугоплавкий сплав на основе никеля, устойчивый к высоким температурам. [4]

Сердцем двигателя была камера тяги, которая смешивала и сжигала топливо и окислитель для создания тяги.Купол камеры в верхней части двигателя служил коллектором для подачи жидкого кислорода к форсункам, а также служил рукояткой к карданному подшипнику, передававшему тягу на корпус ракеты. Под этим куполом находились форсунки, которые направляли топливо и окислитель в камеру тяги таким образом, чтобы способствовать смешиванию и сгоранию. Топливо к форсункам подавалось из отдельного коллектора; часть топлива сначала проходила по 178 трубам по длине камеры тяги, которая составляла примерно верхнюю половину выхлопного сопла, и снова возвращалась для охлаждения сопла.Газогенератор

A использовался для привода турбины, которая приводила в действие отдельные топливный и кислородный насосы, каждый из которых питал сборку упорной камеры. Турбина вращалась со скоростью 5 500 об / мин, производя 55 000 лошадиных сил (41 МВт). Топливный насос подавал 15 471 галлон США (58 560 литров) RP-1 в минуту, а насос окислителя подавал 24 811 галлонов США (93 920 литров) жидкого кислорода в минуту. По экологическим причинам турбонасос должен был выдерживать температуры в диапазоне от входного газа в 1500°F (820°C) до жидкого кислорода в -300°F (-184°C).Конструктивно для смазки и охлаждения турбины использовалось подшипниковое топливо.

Под камерой тяги находилось удлинение сопла более чем на половину длины двигателя. Это удлинение увеличило степень расширения двигателя с 10: 1 до 16: 1. Выхлоп турбины подводился к удлинителю сопла через большой конический коллектор; этот относительно холодный газ образовывал пленку, которая защищала насадку сопла от горячего (5800 ° F (3200 ° C)) выхлопного газа. [5]

Каждую секунду один F-1 сжигал 5 683 фунтов (2 578 кг) окислителя и топлива: 3 945 фунтов (1 789 кг) жидкого кислорода и 1 738 фунтов (788 кг) RP-1, производя 1 500 000 фунт (6, 7 МН; 680 тс)) тяга.Это соответствовало расходу 671,4 галлона США (2542 л) в секунду; 413,5 галлона США (1565 л) LOX и 257,9 галлона США (976 л) RP-1. За две с половиной минуты работы пять F-1 подняли Saturn V на высоту 42 мили (222 000 футов; 68 км) и разогнали до 6 164 миль в час (9 920 км/ч). Общий расход пяти F-1 на Saturn V составлял 3 357 галлонов США (12 710 л) [5] или 28 415 фунтов (12890 кг) в секунду. Каждый двигатель F-1 имел большую тягу, чем три основных двигателя шаттла вместе взятых. [6]

Процедуры до и после розжига

Топливо РП-1 на основе керосина, оставшееся при статической пробной стрельбе, углеводородные отложения и пары в двигателе после пробной стрельбы. Их нужно было снять с двигателя, чтобы избежать проблем с обслуживанием двигателя и возгоранием в будущем, а растворитель трихлорэтилен (ТХЭ) использовался для очистки топливной системы двигателя непосредственно перед и после каждого испытательного запуска. Процедура очистки заключалась в прокачивании ТХЭ через топливную систему двигателя и выдерживании растворителя в течение периода от нескольких секунд до 30–35 минут, в зависимости от двигателя и степени осаждения.Для некоторых двигателей газогенератор двигателя и купол LOX также были промыты через TCE перед испытательным запуском. [7] [8] Ракетный двигатель F-1 имел купол LOX, газогенератор и топливную оболочку упорной камеры, промытую TCE при подготовке к взлету. [8]

Технические характеристики

Установка двигателей F-1 для Saturn V S-IC Stage. Файл расширения сопла отсутствует в смонтированном движке. 9006. 9006). 064 70 бар (1015 фунтов на квадратный дюйм; 7 МПа)
Apollo 4, 6 and 8 Apollo 9-17
Thrust, Sea Level 1500000 lbf (6.7 MN) 1522000 lbf (6.77 MN)
Burning time 150 Секунды 165 секунд
Специфический импульс 260 секунд (2,5 км / с) 263 S (2,58 км / с)
давление в палате 70707062; )
Вес двигателя сухой 18,416 фунтов (8,353 кг) 18,500 фунтов (8400 кг)
. 90 064 2180 фунтов (9150 кг)
Высота 19 футов (5,8 м)
Диаметр 12,3 фута (3,7 М)
14.
Propellants SMOKED SALMON and RP-1
Mix mass ratio 2.27: 1 oxidizer to fuel
Contractor NAA / Rocketdyne
Vehicle application Saturn V / S -IC 1-я ступень - 5 двигателей

Источники: [5] [9]

Усовершенствования F-1

Тяга и характеристики F-1 улучшились по сравнению с Apollo 8 (SA-503 ) и Apollo 17 (SA-512), который был необходим для удовлетворения растущих требований к полезной нагрузке в более поздних миссиях Apollo.Были небольшие различия в характеристиках двигателей в данной миссии и различия в средней тяге между миссиями. Для Apollo 15 характеристики F-1:

  • Тяга (средняя, ​​на двигатель, запуск над уровнем моря): 1 553 200 фунтов-силы (6,909 МН)
  • Время горения: 159 секунд s)
  • Смешанное соотношение: 2,2674
  • Суммарная взлетная тяга S-IC на уровне моря: 7 766 000 фунтов силы (34,54 МН)

Измерение и сравнение тяги ракетного двигателя сложнее, чем вы думаете.Основываясь на реальных измерениях, взлетная тяга Аполлона-15 составила 7 823 000 фунтов силы (34,80 МН), что соответствует средней тяге F-1 в 1 565 000 фунтов силы (6,96 МН), что немного больше заявленного значения.

F-1A после Apollo

В 1960-х годах компания Rocketdyne внесла усовершенствования в разработку F-1, в результате чего была разработана новая спецификация двигателя F-1A. Хотя внешне он очень похож на F-1, F-1A производил примерно на 20% большую тягу, 1 800 000 фунтов силы (8 МН) при испытаниях и будет использоваться в будущих машинах Saturn V в пост-аполлоновскую эпоху.Однако производственная линия Saturn V была остановлена ​​до завершения проекта Apollo, и ни один двигатель F-1A никогда не летал. [10]

Были предложения использовать восемь двигателей F-1 для первой ступени Saturn C-8 и Nova Rocket. Начиная с 1970-х годов поступали многочисленные предложения по разработке новых одноразовых форсажных камер на основе конструкции двигателя F-1. К ним относится усилитель Saturn-Shuttlei Pyrios (см. Ниже) 2013 года. [10] По состоянию на 2013 год, [обновление] , ни один из них не прошел начальный этап исследования.Файл Kometa HLLV будет использовать пять двигателей F-1A на основном ядре и по два на каждом из усилителей. [11]

F-1 — самый большой однокамерный односопловый жидкостный двигатель с наибольшей тягой. Существуют более крупные твердотопливные двигатели, такие как неподвижный ракетный ускоритель космического корабля "Шаттл" со взлетной тягой на уровне моря 2 800 000 фунтов силы (12,45 МН) каждый. Советский (теперь российский) РД-170 может развивать большую тягу, чем F-1, при 1 630 000 фунтов силы (7,25 МН) на двигатель на уровне моря, однако каждый двигатель использует четыре камеры сгорания вместо одной, чтобы решить проблему нестабильности сгорания.

Усилитель F-1B

Файл Vulcain для ракеты Ariane 5 использует схему цикла, аналогичную двигателю F-1, и выхлоп турбины выбрасывается прямо за борт.

В рамках системы космического запуска (SLS) НАСА провело конкурс усовершенствованных ракет-носителей, который должен был завершиться выбором победившей конфигурации ракеты-носителя в 2015 году. В 2012 году компания Pratt & Whitney Rocketdyne (PWR) предложила использовать F -1 производная в конкурсе как ЖРД. [12] [13] В 2013 году инженеры Центра космических полетов Маршалла начали испытания оригинального F-1 с серийным номером F-6049, который был снят с Аполлона-11 из-за неисправности.Двигатель никогда не использовался и много лет находился в Смитсоновском институте. Испытания предназначены для повторного ознакомления НАСА с конструкцией и топливом F-1 в ожидании использования улучшенной версии двигателя в будущих космических полетах. [14]

Pratt & Whitney, Rocketdyne и Dynetics, Inc. представила конкурента, известного как Pyrios , для программы NASA Advanced Booster Program, целью которой является поиск более мощного преемника пятисегментных ракетных ускорителей космического корабля "Шаттл", разработанных для ранних версий системы космического запуска, с использованием двух двигателей F-1B с увеличенной тяги и сильно изменены для каждого усилителя.Из-за потенциального преимущества двигателя в удельном импульсе, если бы эта конфигурация F-1B (с использованием в общей сложности четырех F-1B) была интегрирована в SLS Block 2, машина могла бы доставить 150 тонн (330 000 фунтов) на низкую Землю. орбита, [15] , в то время как 113 метрических тонн (249 000 фунтов) считается достижимым благодаря запланированным надежным форсажным камерам в сочетании с четырехмоторной основной ступенью РС-25. [16]

Целью разработки двигателя F-1B было сделать его не менее мощным, чем у энергонезависимого F-1A, но при этом более экономичным.Конструкция включает в себя значительно упрощенную камеру сгорания, уменьшенное количество деталей двигателя и удаление системы рециркуляции выхлопных газов F-1, включая центральную форсунку выхлопа турбины и охлаждение завесы.Коллектор с выхлопом турбины имеет отдельный выхлопной канал рядом к укороченному основному жиклеру на F-1B. Снижению стоимости деталей способствует использование селективного лазерного плавления при производстве некоторых металлических деталей. [12] [17] Ожидается, что получившийся двигатель F-1B будет развивать тягу 1 800 000 фунтов силы (8,0 МН) на уровне моря, что на 15% больше, чем примерно 1 550 000 фунтов силы (6,9 МН). Было выпущено 15 двигателей F-1. [12] [ требует обновления ]

Расположение двигателей F-1

Шестьдесят пять двигателей F-1 были запущены на тринадцати кораблях Saturn V, при этом каждая первая ступень приземлилась в Атлантическом океане. Десять из них летели более или менее по одному и тому же азимуту в 72 градуса, но Аполлон-15 и Аполлон-17 следовали азимутам дальше на юг (80 088 градусов и 91 503 градуса соответственно). Ракета-носитель файлов Skylab летела по более северному азимуту, чтобы выйти на орбиту с большим наклонением (50 градусов по сравнению с обычными 32,5 градусами). [18]

Десять двигателей F-1 были установлены на два серийных Saturn V, которые никогда не летали. Первая ступень SA-514 выставлена ​​на всеобщее обозрение. Джонсон, Хьюстон (хотя и принадлежит Смитсоновскому институту) и первая ступень SA-515 выставлены на выставке Научного центра INFINITY в Космическом центре Джона Стенниса в Миссисипи.

Еще десять двигателей были установлены на двух наземных испытаниях Saturn V, которые никогда не предназначались для полета. S-IC-T "All Systems Test Stage", копия наземных испытаний, выставлена ​​​​как первая ступень полного Saturn V в Космическом центре Кеннеди во Флориде.SA-500D, машина для динамических испытаний, представлена ​​на выставке Космического и ракетного центра США в Хантсвилле, штат Алабама. [19]

Испытательный двигатель выставлен в музее Powerhouse в Сиднее, Австралия. Это был 25-й из 114 научно-исследовательских двигателей, построенных Rocketdyne, и он запускался 35 раз. Двигатель предоставлен музею Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики. Это единственный F-1, базирующийся за пределами США. [20]

Двигатель F-1, предоставленный Национальным музеем авиации и космонавтики, выставлен в авиационном зоопарке Портиджа, штат Мичиган. [21]

Двигатель F-1 установлен на горизонтальной подставке на улице Музея науки Оклахомы в Оклахома-Сити.

Двигатель F-1 F-6049 вертикально выставлен в Летном музее Сиэтла, штат Вашингтон, в рамках выставки «Аполлон».

Двигатель F-1 установлен вертикально как памятник строителям Rocketdyne на Де Сото через дорогу от старого завода Rocketdyne в Канога-Парк, Калифорния. Он был установлен в 1979 году и переехал с автостоянки через улицу где-то после 1980 года. [22]

Двигатель F1 на выставке возле Музея истории космоса Нью-Мексико в Аламогордо, Нью-Мексико.

Улучшение

28 марта 2012 года группа, финансируемая Джеффом Безосом, основателем Amazon, сообщила, что с помощью гидролокатора они обнаружили ракетные двигатели F-1 миссии «Аполлон». [23] Безос заявил, что планирует установить по крайней мере один из двигателей, который находится на глубине 14 000 футов (4300 м), примерно в 400 милях (640 км) к востоку от мыса Канаверал, Флорида.Однако состояние двигателей, находившихся под водой более 40 лет, было неизвестно. [24] Администратор НАСА Чарльз Болден выступил с заявлением, в котором поздравил Безоса и его команду с их открытием и пожелал им успехов. Он также подтвердил позицию НАСА о том, что любые обнаруженные артефакты останутся собственностью агентства, но, вероятно, будут предложены Смитсоновскому институту и ​​другим музеям, в зависимости от количества найденных предметов. [25]

20 марта 2013 года Безос сообщил, что ему удалось поднять на поверхность части двигателя F-1, и опубликовал фотографии.Безос отметил: «Многие оригинальные серийные номера отсутствуют или частично отсутствуют, что затрудняет идентификацию миссии. Мы можем увидеть больше во время восстановления». [26] Спасательное судно называлось Работник морского дна , и Безос организовал группу специалистов для корректирующих действий. [27] 19 июля 2013 года Безос сообщил, что серийный номер одного из восстановленных двигателей был Rocketdyne серийный номер 2044 (соответствует номеру НАСА 6044), номер двигателя 5 (посередине), который помог Нилу Армстронгу, Баззу Олдрину, и Майкл Коллинз достигают Луны с миссией «Аполлон-11». [28] Извлеченные детали отправлены в Канзасский космический и космический центр в Хатчинсоне для обслуживания. [28] [27]

В августе 2014 года выяснилось, что были обнаружены части двух разных двигателей F-1, один от Аполлона-11, а другой от другого полета Аполлона, и фотография очищенного двигателя. был опубликован. Безос планирует выставлять двигатели в разных местах, в том числе в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне. [27]

20 мая 2017 года постоянная выставка Аполлона была открыта в Музее полетов Сиэтла, штат Вашингтон, и на ней представлены восстановленные артефакты двигателя, в том числе камера тяги и инжектор камеры тяги двигателя номер 3 из миссий Аполлон-12, а также в качестве газогенератора от двигателя, приводящего в движение лот Аполлона-16. для B Обновления: 19 июля 2013 г., Bezos Expeditions, 19 июля 2013 г., доступ: 21 июля 2013. Liquid fuel

2 различные комбинации двигателей

Cryogenic (Hydrolox)
(LH 90 581 / SMOKED SALMON)
  • China
  • Europe
  • India
  • Japan
  • Russia
  • Russia
  • Russia
Криогенный (Металокс)
(Ch 4 / копченой лосось)
Semi-Cryogenic (Kerolox)
(RP-1 / копченой лососел)
  • 666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666. -15
  • НК-33, 44
  • РД-58
  • РД-0105, 0109
  • РД-0107, 0108, 0110
  • РД-0110Р
  • RD-0124
  • RD-107, 108, 117, 118
  • RD-120
  • RD-170, 171
  • RD-180
  • RD-191, 151, 181
  • 90 166 90 206 RD-193 90 207 90 167 90 166 С1.5400
  • Spain
  • Ukraine
  • USA
  • Storable (hypergolic)
    (UDMH, UH 25,
    Aerozine or MMH
    react with NTO N 2 O, 4 or H
    4 3 )
    • China
    • Europe
    • India
    • Israel
    • North Korea
    • Russia
      • 17D61
      • RD-0202 to 0206, 0208 to 0213
      • RD-0207 0216, 0217, 0235
      • RD-0233, 0234
      • RD-0236
      • RD-0237
      • RD-0243 to 0245
      • RD-0255 to 0257
      • RD-215, 216
      • RD-250 to 252 , 261, 262
      • RD-253, 275
      • RD-263, 268, 273
      • RD-270
      • RD-854, 861
      • RD-855
      • RD-856
      • RD-864, 869
      • S5.92
      • S5.98M
    • Украина
    • США
    Другие виды топлива
    Solid fuel
    • China
    • Europe
    • India
    • Israel
    • Japan
    • USA

    currently working on engines .

    Водород (не) — топливо будущего

    Многие говорят, что когда нефть закончится, автомобили будут работать на водороде. Что пора перестать строить все более совершенные двигатели внутреннего сгорания и перевести все автомобили на водород. Жаль, что это не так просто. Жаль, что это не имеет смысла.

    Так почему же водород считается топливом будущего? На мой взгляд, это неверно, что я и постараюсь обосновать ниже.

    Водород как моторное топливо

    Водород не подходит для современных автомобилей.Точка. Здесь нечего обсуждать. Это отличное топливо для космических ракет, но не для двигателей внутреннего сгорания. Его теплотворная способность на килограмм массы огромна. К сожалению, его плотность очень мала, поэтому теплотворная способность на единицу объема мизерная, сравнимая, например, с окисью углерода... Хуже того, что октановое число водорода крайне низкое! Это топливо нельзя сжигать в обычном поршневом двигателе, потому что детонационное сгорание будет неуправляемым!

    Водород в качестве топлива? Да, но для топливных элементов или специально разработанных поршневых двигателей.Потому что для тех, что есть в современных машинах, он не подходит.

    Хранилище водорода

    Это относительно небольшая проблема, потому что здесь она достаточно хорошо изучена. Жаль, что решения этой проблемы весьма далеки от идеальных.

    Бензин или дизель очень круты, потому что имеют высокую теплотворную способность на единицу объема. Так что в маленьком баке можно запастись энергией на довольно долгое путешествие. С водородом все наоборот.Литр чистейшего жидкого водорода весит 71 грамм, а в литре бензина 116 граммов водорода!

    Существует несколько способов хранения водорода, он может храниться, например, в сжатом, сжиженном виде или в виде гидридов металлов.

    Сжатый водород по-прежнему занимает много места. Из-за того, что у него очень маленькая молекула, он очень стремится вырваться из большинства водоемов. Особенно металлические, которые имеют еще и тот недостаток, что водород при соединении, например, с железом, увеличивает его хрупкость, из-за чего бак быстро ломается.И это совсем беда, ведь давление в нем 350 или 700 бар!

    Жидкий водород занимает меньше места, чем сжатый (но все равно много!). К сожалению, для этого требуются криогенные резервуары. Температура хранения такого топлива составляет около -253ºC, что всего на 20 градусов выше абсолютного нуля! Трудно себе представить такой термос и такая емкость не что иное, как огромный термос.

    Гидриды металлов

    относительно удобны в использовании. Им не нужен бронированный бак или сильно изолированный термос.К сожалению, большой и тяжелый гидридный бак содержит относительно мало водорода. Его заправляют, выпуская газообразный водород под давлением и охлаждая бак, что заставляет металл связывать молекулы водорода. При нагреве газообразный водород из бака выходит и поступает в двигатель.

    Производство водорода


    Водородная установка.

    Сегодня мы производим много водорода! Действительно! Производство водорода не сложно, фактически каждый десятилетний может произвести его. К сожалению, даже этот аспект водородного топлива откладывает его использование в будущем.

    Почему?

    Водород часто называют топливом, альтернативным ископаемому топливу. Что он лучше бензина, потому что сделан не из масла. Итак, как производится этот водород? Ну и двумя самыми популярными способами:

    • т.н. паровой риформинг природного газа,
    • электролизом воды.

    Извините Виннету - оба эти метода не являются альтернативой ископаемому топливу! В конце концов, какая разница, делаем ли мы бензин из нефти или водород из природного газа или электричество (из угля)? Немного…

    Единственная разница заключается в том, когда мы производим этот водород из электроэнергии, вырабатываемой в ядерных реакторах или некоторых возобновляемых источниках энергии, например.ветряные мельницы. Тогда водород не более чем способ хранения электроэнергии... Вопрос только в том, а не лучше ли его не хранить в современных аккумуляторах? Потери энергии на зарядку аккумуляторов будут уж точно меньше, чем потери на электролиз, хранение водорода и его преобразование в электричество в топливном элементе!

    Транспорт и заправка

    Ладно, если мы произвели водород и машину, которая будет работать на этом топливе, то этот водород тоже надо транспортировать с "нефтеперерабатывающего завода" на заправку.

    Это несложно, но потребует строительства новой инфраструктуры… Ведь мы не можем прокачивать водород по сегодняшним газо-, нефте- или бензинопроводам! Сами заправочные станции и цистерны здесь кажутся относительно легкими. Одна из идей состоит в том, чтобы просто избежать транспортировки водорода, производя его на заправочных станциях из поставляемой электроэнергии.

    Водород как топливо будущего?

    Водород, безусловно, является одним из альтернативных видов топлива, которые мы можем использовать в будущем.Но его не будет в ближайшее время! Сегодня слишком много нерешенных проблем, чтобы это топливо могло спасти нас от нефтяного кризиса.

    На мой взгляд, водород никогда не станет популярным топливом. Но судить об этом мы сможем только лет через 30-50...

    .

    Смотрите также

         ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf