logo1

logoT

 

Какой кпд у двигателя внутреннего сгорания


Обзор 10 новых двигателей внутреннего сгорания / Хабр

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков.

Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо.

Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии.

Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них.

2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ. Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda. Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию бескулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются при оборотах двигателя ниже 3000 об/мин, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% энергии сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 900 кг.

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л.с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla



О компании ИТЭЛМА

Мы большая компания-разработчик

automotive

компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.


Читать еще полезные статьи:

Двигатель с КПД выше 50 %

Конференция в Цзинань

16 сентября 2020 года корпорация Weichai, ведущая в области двигателестроения в Китае, во главе с председателем Таном Сюйгуаном – провели пресс-конференцию в г. Цзинань провинция Шаньдун. В ходе которой было официально объявлено о выпуске первого в мире коммерческого дизельного двигателя с эффективным КПД выше 50%.

На конференции немецкая TÜV SÜD (всемирная организация по инспектированию и сертификации) и «Китайский исследовательский центр автомобильных технологий» вручили корпорации Weichai сертификат, подтверждающий, что эффективный КПД нового дизельного двигателя WP13H560E65 превысил 50,26%.

История создания

Эффективный КПД – это критерий оценки эффективности использования топлива в двигателе внутреннего сгорания. Чем выше этот показатель, тем меньше расход топлива, и выше энергоэффективность, а уровень выбросов ниже. С 1897 года, когда впервые был успешно использован двигатель внутреннего сгорания, и за сто лет модернизации и технологических инноваций эффективный КПД дизельного топлива вырос с 26% до 46%. На сегодняшний день с постоянным ужесточением нормативов выбросов, процесс роста эффективного КПД значительно замедлился. Данная проблема стала общемировой технологической трудностью в отрасли двигателестроения.

Корпорация Weichai активно работает в области двигателестроения уже более 70 лет. За этот период корпорация накопила обширную интеллектуальную базу и опыт в производстве и разработке дизельных двигателей. Weichai постоянно совершенствует ключевые технологии. За последние 10 лет корпорация инвестировала 4,5 миллиардов долларов, привлекла более 200 докторов наук, более 300 высококвалифицированных специалистов со всего мира, более 3000 исследователей для участия в разработках. Такие меры позволили корпорации осуществить скачок в развитии собственных инновационных технологий в области дизельных двигателей. В г. Вэйфан в Китае корпорация построила крупнейший в мире завод, способный изготавливать и продавать ежегодно более 1 миллиона единиц двигателей.

Последние несколько лет корпорация Weichai наращивала потенциал, который был направлен на проекты по повышению эффективного КПД. Этот процесс еще сильнее ускорился в 2015 году, когда была сформирована специальная команда по технологическим инновациям, которая осуществляла огромное количество моделирований и стендовых испытаний, изучила и проанализировала тысячи разных проектов, постоянно пробовала и совершенствовала существующие решения, фиксировала повышение эффективного КПД на каждые 0,1%, пока наконец не добилась исторического прорыва. Были разработаны пять специальных технологий – технология согласованного сгорания, технология согласованного проектирования, технология распределения энергии выхлопа, технология зонирования смазки и технология интеллектуального управления. Благодаря этим технологиям удалось решить ряд общих для всего мира трудностей и добиться – эффективного сгорания, низкой теплопередачи, высокой надежности, низких потерь на трение, низкого уровня выброса загрязняющих веществ и интеллектуального управления. Это позволило создать двигатель с эффективным КПД выше 50%.

Технология согласованного сгорания позволила сбалансировать соотношение между скоростью, концентрацией и другими физическими процессами в камере сгорания благодаря оптимизации проектирования газовых каналов, впрыска топлива, камеры сгорания и других систем. Это позволило в свою очередь повысить скорость сгорания на 30%.

Технология согласованного проектирования направлена на усовершенствование сгорания при чрезвычайно ограниченном запасе прочности при максимальном давлении сгорания. Изменение массы отдельных деталей и дальнейшее укрепление цельной конструкции позволило повысить устойчивость системы к высокому давлению сгорания почти на 60%.

Технология распределения энергии выхлопа направлена на решение проблемы значительного повышения сложности контроля выбросов загрязняющих веществ, вызванной усовершенствованием процессов сгорания.

Технология зонирования смазки заключается в целевом применении различных технологий снижения трения в зависимости от свойств фрикционных пар системы. Данная технология позволила снизить трение системы на 20%.

Технология интеллектуального управления заключается в использовании преимуществ собственного электронного блока управления корпорации Weichai и разработке ряда более точных моделей прогнозирования, которые позволяют повысить эффективность каждой зоны работы дизельного двигателя.

Рост эффективного КПД выше отметки в 50% является революцией в мировом развитии двигателестроения. Свои поздравления в достижении корпорацией Weichai этого исторического прорыва выразили: немецкая корпорация Bosch, австрийская AVL, немецкая FEV, американское Сообщество инженеров-автомехаников, Китайская ассоциация машиностроения, Китайская ассоциация промышленности двигателей внутреннего сгорания, другие авторитетные организации и специалисты.

Корпорация Weichai не только объявила о выходе первого в мире дизельного двигателя с эффективным КПД, превышающим 50%, но также смогла добиться соответствия требованиям уровня выбросов, соответствующих национальному стандарту G6/EU-VI, первой создала возможности для серийного производства и коммерциализации продукта. Специалисты по отрасли указывают на то, что повышение эффективного КПД с предыдущего уровня с 46% до 50% позволит снизить расход дизельного топлива на 8% и снизить уровень выбросов CO2 на 8%. Если отталкиваться от текущей оценки, согласно которой количество тяжелых дизельных двигателей на китайском рынке достигает 7 миллионов, то в случае замены всех дизельных двигателей на новые можно будет добиться экономии около 33,32 миллионов тонн дизельного топлива в год и снижения выбросов СО2 на 104,95 миллиона тонн. Это станет огромным вкладом для решения экологических проблем.

Объявление о разработке первого в мире коммерческого дизельного двигателя с эффективным КПД выше 50% ознаменовало выход китайских технологий тяжелых дизельных двигателей на мировой уровень. В ходе проекта по разработке двигателя корпорация Weichai пользовалась поддержкой немецкой корпорации Bosch и других ведущих мировых организаций. На пресс-конференции Тан Сюйгуан объявил также о том, что в будущем корпорация Weichai будет открыта к сотрудничеству и партнерству с компаниями со всего мира для движения к новой цели – создания дизельных двигателей с эффективным КПД 55%!

Альтернативные силовые установки для транспортных средств

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) уже почти 200 лет служат человечеству. Однако их широкое использование оборачивается целым рядом экологических и ресурсных проблем. 26% всех выбросов антропогенных парниковых газов вызваны сжиганием ископаемого топлива. При этом более 90% топлива,  используемого для автомобилей, судов, локомотивов и самолетов, получено из нефти. При сгорании нефтепродуктов в атмосферу выделяются крайне вредные окись углерода, двуокись углерода, углеводороды, окислы азота и другие компоненты. Загрязнение воздуха выступает причиной каждой девятой смерти в мире и признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В ряде развитых стран принимаются активные меры по постепенному переводу транспорта с ДВС и расширению использования альтернативных источников топлива. Так, Германия приняла закон о запрете продажи новых автомобилей с ДВС с 2030 г. Страна планирует к 2050 г. сократить автомобильные выхлопы до нуля. Аналогичные инициативы обсуждаются в других странах ЕС, США, Индии.
Более активное использование современных альтернативных силовых установок позволит снизить объем вредных выбросов в атмосферу Земли, сократить расходы на содержание транспортных средств и увеличить их КПД. Разработка таких технологий даст возможность странам, испытывающим дефицит традиционного топлива, уменьшить свою энергетическую зависимость. Ниже рассмотрены перспективные технологии новых типов двигателей для автомобилей, работающих на альтернативном топливе: водородные и метанольные топливные элементы для электромобилей, а также двигатели внутреннего сгорания на диметиловом эфире.

Версия для печати: 

ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Использование водорода в качестве топлива возможно в транпортных средствах как с ДВС, так и с водородными топивными элементами. Однако традиционные поршневые ДВС приспособить к работе на водороде и сложно, и дорого (стоимость эксплуатации и обслуживания такой водородной силовой установки примерно в 100 раз выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания).

Альтернативные вариантом являются топливные элементы (ТЭ), преобразующие химическую энергию топлива в тепло и постоянный электрический ток, питающий электродвигатель или системы бортового питания транспортного средства. ТЭ представляет собой непрерывно перезаряжаемую батарею из двух покрытых катализатором электродов, между которыми находится электролит. Через один электрод подается водород, через другой — чистый кислород или кислород из воздуха, к которым постоянно добавляются химическое топливо и окислитель. Соединение водорода с кислородом обычно происходит внутри пористой полимерной мембраны. 
Водородные ТЭ намного более экологичны, эффективны (их КПД составляет 45%, современного автомобильного ДВС — 35%), надежны, способны работать при низких температурах, при этом менее габаритны. Они могут  применяться в качестве силовых установок в гибридных автомобилях, а в электромобилях — в качестве суперконденсаторов. 



 

Эффекты

  Экологичность: при сгорании водорода в двигателе образуется практически только вода

 Распределенное энергоснабжение: водород в виде неиспользованного электричестваможно применять для питания домашней электросети

 Возможное сокращение общего объема потребления нефти в секторе автомобильных перевозок на 40% к 2050 г.

Оценки рынка

70 тыс. в год 

к 2027 г. составит выпуск новых водородных автомобилей в мире 

Драйверы и барьеры

  Удобство использования автомобильной техники на ТЭ (не требуют перезарядки, моментально поставляют электроэнергию, выработка энергии ТЭ не зависит от времени суток, погодных условий и др.)

 В перспективе открытие более дешевых и эффективных катализаторов для получения водорода позволит значительно снизить стоимость производства водородных ТЭ

 Высокие затраты на выработку водорода: от $4 до $12 за килограмм в разных странах (бензин-галлоновая эквивалентная стоимость составляет от $1,60 до $4,80)

 Отсутствие автомобильной инфраструктуры

 Сложность в эксплуатации: уязвимость к ударным нагрузкам и сотрясениям, взрывоопасность, при низких температурах ТЭ требуют внешнего подогрева из-за замерзающей воды

 Отсутствие единых стандартов безопасности, хранения, транспортировки, распределения и применения водородных ТЭ






Международные
научные публикации
Международные
патентные заявки

Уровень развития
технологии в России

«Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.

 



МЕТАНОЛЬНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Метанол — высококачественное моторное топливо для ДВС — хорошо зарекомендовал себя и как энергоноситель в ТЭ, используемых в портативной электронике, транспортных приложениях, а также в электромобилях. В ТЭ метанол расщепляется при взаимодействии с атмосферным кислородом (воздухом), в результате этой реакции возникает электрический ток и образуется вода в качестве побочного продукта. 

В настоящее время разрабатываются технологии получения метанола из природного газа (минуя синтез-газ) посредством гидрирования из промышленных выбросов углекислого газа (в долгосрочной перспективе его научатся извлекать прямо из окружающего воздуха). Также ведутся разработки по производству биометанола из биомассы (лигноцеллюлозы), что послужит толчком к массовому распространению метанольных ТЭ.  



 

Эффекты

  Сокращение выбросов углекислого газа более чем на 70% при расщеплении биометанола в ТЭ

  Электромобили нового типа могут проезжать до 800 км на одном заряде батареи с применением метанольных ТЭ

Оценки рынка

40 млн ед. 

к 2020 г. составит объем рынка автотранспортных средств, работающих на метанольных ТЭ (благодаря чему на 104 млн т будут сокращены выбросы углекислого газа по сравнению с объемом выбросов от автомобилей на бензиновом ДВС)

Драйверы и барьеры

 Экологичность: метанол менее биологически опасен, чем нефтепродукты

 Возможность использования существующей транспортной инфраструктуры для заправки транспортного средства

  Простота эксплуатации: в частности, метанол не улетучивается при транспортировке

 Возможно создание технологии производства биометанола в промышленных масштабах, что увеличит его использование в ТЭ

 Высокая себестоимость производства метанола с помощью существующих технологий

 Используемые в качестве катализаторов в ТЭ драгоценные металлы (платиноиды) значительно повышают рыночную стоимость установок и вырабатываемой ими энергии






Международные
научные публикации
Международные
патентные заявки

Уровень развития
технологии в России

«Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.

 



ДВИГАТЕЛИ НА ДИМЕТИЛОВОМ ЭФИРЕ 

Серьезным конкурентом традиционным видам ископаемого и синтетического топлива и основной альтернативой дизелю может стать диметиловый эфир (ДМЭ). В сравнении с дизельным топливом эфир лучше горит и более экологичен (не содержит серы, в течение суток полностью разлагается в атмосфере на воду и углекислый газ). Это в целом более чистое топливо, некоррозионноактивное, нетоксичное, не вызывает мутаций, в том числе канцерогенного характера. 

Сегодня ДМЭ производится из переработанного угля, природного газа, биомассы, бытовых и промышленных отходов. Также разрабатывается синтетическое биотопливо второго поколения (BioDME), которое может быть изготовлено из лигноцеллюлозной биомассы. Преобразовать дизельный двигатель в ДМЭ-двигатель можно без больших затрат, что будет стимулировать массовое распространение технологии. 





 

Эффекты

    Значительное сокращение уровня вредных выбросов с отработавшими газами: оксидов азота в 3-4 раза, углеводородных соединений — в 3 раза, угарного газа — в 5 раз, при практически бездымной работе двигателя во всех режимах

 Повышение экономичности ДВС (до 5%) и его КПД по сравнению с работой на дизельном топливе

 Оптимизация расходов на производство и транспортировку топлива (сократятся в 10 раз относительно показателей сжиженного природного газа)

 Легкое преобразование ДМЭ в бензин, характеризующийся высокой стабильностью и повышенным экологическим качеством, минимальным содержанием нежелательных примесей (отсутствие серы, незначительное содержание бензола (0,1% при норме 1%), непредельных углеводородов (~1%))

 Создание дополнительных рабочих мест в добывающей промышленности благодаря развитию производства диметилового эфира из ископаемого сырья (природный газ, уголь) 

Оценки рынка

$9,7  млрд

к 2020 г. достигнет объем глобального рынка ДМЭ (среднегодовые темпы роста 16-19% в 2015-2020 гг.)

Драйверы и барьеры

 Ужесточение экологических стандартов

 Наличие соответствующей инфраструктуры: применение ДМЭ не требует серьезной конструкционной доработки дизельных двигателей и установки специальных фильтров. Использование ДМЭ на автомобилях с ДВС возможно даже при 30%-м его содержании в топливе без трансформации систем питания и зажигания двигателя.

 Масштабная сырьевая база: сырьем для производства ДМЭ является природный газ, доказанные запасы которого в России по состоянию на 2015 г. остаются крупнейшими в мире.

  Ряд нерешенных проблем с хранением ДМЭ

  Сравнительно высокая рыночная цена ДМЭ относительно других видов топлива

 При производстве ДМЭ затрачивается существенно больший объем сырьевого газа, чем для других топливных продуктов с эквивалентной теплотворной способностью

  При меньшей в 1,5 раза полноте сгорания по сравнению с дизельным топливом увеличивается расход ДМЭ в 1,5–1,6 раза

  ДМЭ является наркотическим галлюциногенным веществом






Международные
научные публикации
Международные
патентные заявки

Уровень развития
технологии в России

«Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.

 


Двигатель внутреннего сгорания с механическим КПД 95%

Изобретатель из Тольятти создал двигатель внутреннего сгорания с механическим КПД 95%. Если этот проект получит должное внимание стратегических инвесторов и государства, он может создать серьезную конкуренцию электромобилю

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с механическим КПД 95% практически не имеет вредных выхлопных газов и способен при расходе топлива три литра на 100 км развивать мощность 300 л. с. А общий КПД чудо-двигателя, работающего на бензине, составляет порядка 60%.

Это кажется невероятным, ведь КПД массовых автомобильных бензиновых ДВС не превышает 25%, дизельных — 40%. Этот проект — реально работающий прототип, собранный в «подвале» небольшого мебельного завода. Новые технологии, примененные в этом движке, запатентованы в России, США и даже в Японии. Все попытки зарубежных компаний купить эти разработки патриотом-кулибиным были отвергнуты, хотя предлагались суммы, в 20 раз превышающие стоимость всего его бизнеса. Представляется, что этот проект может создать серьезную конкуренцию электромобилю.

Ротор для аммиака и сварочный трансформатор

Создатель двигателя оказался автором более 50 патентов, в том числе международных. Александр Николаевич Сергеев — разработчик оригинальной технологии сварки роторов для производства аммиака, источников питания сварочной дуги, аэродинамических спойлеров для вазовских автомобилей и еще более 50 изделий, до сих пор применяющихся в шести отраслях промышленности. Свой первый патент на изобретение Сергеев получил, еще будучи студентом, в 1970-х, и был удостоен почетного тогда звания «Молодой ученый года», а через три года, поступив на работу инженером на завод «Азотреммаш» (ныне часть холдинга «Тольяттиазот» — крупнейшего в мире производителя азота), произвел технологическую революцию в отрасли. Разработанная им технология сварки рабочих колес центробежных компрессоров позволила увеличить ресурс работы этих агрегатов в несколько раз и отказаться от поставок аналогичных устройств из США.

Корпорация Weichai создала первый в мире дизельный двигатель для коммерческого транспорта с КПД выше 50%

Революция в двигателестроении

16 сентября 2020 года корпорация Weichai, ведущий производитель в области двигателестроения в Китае, возглавляемая Таном Сюйгуаном, провела в г. Цзинань (провинция Шаньдун) пресс-конференцию, в ходе которой было официально объявлено о выпуске дизельного двигателя для коммерческого транспорта с КПД выше 50%.

Здесь сразу требуются пояснения. КПД (коэффициент полезного действия) – это критерий оценки эффективности использования топлива в двигателе внутреннего сгорания. Чем выше этот показатель, тем меньше расход топлива, и выше энергоэффективность силового агрегата, а уровень выбросов ниже. С 1897 года – начала активного использования ДВС (т. е. двигателя внутреннего сгорания) – благодаря технологическим инновациям, КПД двигателей, работающих на дизельном топливе вырос с 26% до 46%. Этот технологический показатель стал общемировой проблемой в отрасли двигателестроения. К тому же, в наши дни, когда постоянно ужесточаются нормативы по выбросам, процесс роста КПД двигателей и вовсе замедлился.

Конференция Weichai не была рекламным мероприятием. Приглашенные на это событие специалисты из немецкой TÜV SÜD (Международная организация по инспектированию и сертификации) и «Китайского исследовательского центра автомобильных технологий» действительно подтвердили, что КПД нового дизельного двигателя компании составил 50,26%. В связи с этим, представителям корпорации Weichai был вручен подтверждающий сертификат.

Бесрецедентные меры

Корпорация Weichai активно работает в области двигателестроения уже более 70 лет. За этот период она накопила обширную интеллектуальную базу и опыт в производстве и разработке дизельных двигателей. Weichai постоянно работает в области ключевых технологий двегателестроения и стремится совершенствовать их. За последние 10 лет корпорация привлекла к своим разработкам около 200 докторов наук, более 300 высококвалифицированных специалистов, свыше 3000 исследователей со всего мира и инвестировала 4,5 миллиарда долларов. Такие меры позволили корпорации осуществить скачок в развитии собственных инновационных технологий в области дизельных двигателей. В г. Вэйфан (Китай) корпорация построила крупнейший в мире завод, способный изготавливать и продавать ежегодно более одного миллиона двигателей.

Последние несколько лет Weichai наращивала потенциал, который был направлен на проекты по повышению КПД двигателей внутреннего сгорания. Этот процесс еще сильнее ускорился в 2015 году, когда была сформирована специальная команда по технологическим инновациям, осуществлявшая огромное количество моделирований и стендовых испытаний. Эта группа ученых изучила и проанализировала тысячи разных проектов, постоянно пробовала и совершенствовала существующие решения, фиксировала повышение КПД на каждые 0,1%, пока наконец не добилась исторического прорыва.

Пять специальных технологий

Чтобы достичь результата были разработаны пять специальных технологий:

  • технология согласованного сгорания;
  • технология согласованного проектирования;
  • технология распределения энергии выхлопа;
  • технология зонирования смазки;
  • технология интеллектуального управления.

Благодаря этим специализациям удалось решить ряд общих для всего мира трудностей и добиться – наиболее эффективного сгорания, низкой теплопередачи, высокой надежности двигателя, малых потерь на трение, низкого уровня выброса загрязняющих веществ и интеллектуального управления силовым агрегатом. Всё это и позволило создать двигатель с реальным КПД выше 50%.

Технология согласованного сгорания позволила сбалансировать соотношение между скоростью, концентрацией и другими физическими процессами в камере сгорания благодаря оптимизации проектирования газовых каналов, впрыска топлива, камеры сгорания и других систем. Это позволило в свою очередь повысить скорость сгорания на 30%.

Технология согласованного проектирования направлена на усовершенствование сгорания при чрезвычайно ограниченном запасе прочности при максимальном давлении в камере. Изменение массы отдельных деталей и дальнейшее укрепление цельной конструкции позволило повысить устойчивость системы к высокому давлению сгорания почти на 60%.

Технология распределения энергии выхлопа направлена на решение проблемы значительного повышения сложности контроля выбросов загрязняющих веществ, вызванной усовершенствованием процессов сгорания.

Технология зонирования смазки заключается в целевом применении различных технологий снижения трения в зависимости от свойств фрикционных пар системы. Данная технология позволила снизить трение системы на 20%.

Технология интеллектуального управления заключается в использовании преимуществ собственного электронного блока управления корпорации Weichai и разработке ряда более точных моделей прогнозирования, которые позволяют повысить эффективность каждой зоны работы дизельного двигателя.

Это только начало

Рост КПД в ДВС выше отметки в 50% безусловно является революцией в мировом двигателестроении. Корпорация Weichai уже получила поздравления от немецких компаний Bosch и FEV, австрийской AVL, американского Сообщества инженеров-автомехаников, Китайской ассоциации машиностроения, Промышленной китайской ассоциации двигателей внутреннего сгорания. Продолжают поступать поздравления от других авторитетных организаций и специалистов.

Weichai не только объявила о выходе первого в мире дизельного двигателя с реальным КПД, превышающим 50%, но также смогла добиться уровня выбросов, соответствующих требованиям национального стандарта G6/EU-VI. Корпорация первой создала возможности для серийного производства и коммерциализации продукта. Специалисты отрасли указывают на то, что повышение КПД с предыдущего уровня 46% до 50% позволит снизить расход дизельного топлива на 8% и соответственно снизить уровень выбросов CO2 на 8%. Если отталкиваться от текущей оценки, согласно которой количество тяжелых дизельных двигателей на китайском рынке достигает 7 миллионов, то в случае замены всех дизельных двигателей на новые можно будет добиться экономии около 33,32 миллионов тонн дизельного топлива в год и снижения выбросов CO2 на 104,95 миллиона тонн. Это станет огромным вкладом в решение экологических проблем.

Объявление о разработке первого в мире коммерческого дизельного двигателя с КПД выше 50% лишь подтвердило стремительный выход китайских технологий по созданию тяжелых дизельных двигателей на мировой уровень. В ходе проекта по разработке своего силового агрегата Weichai пользовалась поддержкой немецкой корпорации Bosch и других ведущих мировых организаций. На пресс-конференции Тан Сюйгуан объявил о том, что в будущем корпорация Weichai будет открыта к сотрудничеству и партнерству с компаниями со всего мира для движения к новой цели – создания дизельных двигателей с реальным КПД 55%!

Кпд бензинового двигателя


КПД двигателя внутреннего сгорания. Сколько приблизительно равен, а также мощность в процентах

Наверное, каждый задавался вопросом о КПД (Коэффициенте Полезного Действия) двигателя внутреннего сгорания. Ведь чем выше этот показатель, тем эффективнее работает силовой агрегат. Самым эффективным на данный момент времени считается электрический тип, его КПД может достигать до 90 – 95 %, а вот у моторов внутреннего сгорания, будь то дизель или бензин он мягко сказать, далек от идеала …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Если честно, то современные варианты моторов намного эффективнее своих собратьев, которые были выпущены лет так 10 назад, и причин этому масса. Сами подумайте раньше вариант 1,6 литра, выдавал всего 60 – 70 л.с. А сейчас это значение может достигать 130 – 150 л.с. Это кропотливая работа над увеличением КПД, в который каждый «шажок» дается методом проб и ошибок. Однако давайте начнем с определения.

КПД двигателя внутреннего сгорания – это значение отношения двух величин, мощности которая подается на коленчатый вал двигателя к мощности получаемой поршнем, за счет давления газов, которые образовались путем воспламенения топлива.

Если сказать простым языком, то это преобразование термической или тепловой энергии, которая появляется при сгорании топливной смеси (воздух и бензин) в механическую. Нужно отметить что такое уже бывало, например у паровых силовых установок — также топливо под воздействием температуры толкало поршни агрегатов. Однако там установки были в разы больше, да и само топливо было твердое (обычно уголь или дрова), что затрудняло его перевозку и эксплуатацию, постоянно нужно было «поддавать» в печь лопатами. Моторы внутреннего сгорания намного компактнее и легче «паровых», да и топливо намного проще хранить и перевозить.

Подробнее о потерях

Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:

1) Топливная эффективность. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.

2) Второе это тепловые потери. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.

3) Третье это механические потери. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала.  Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %

Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.

ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!

Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.

Если вспомнить формулу то получается:

У какого двигателя самый большой КПД?

Теперь хочу поговорить о бензиновом и дизельном вариантах, и выяснить кто же из них наиболее эффективный.

Если сказать простыми, языком и не лезть в дебри технических терминов то – если сравнить два КПД бензинового и дизельного агрегатов – эффективнее из них, конечно же дизель и вот почему:

1) Бензиновый двигатель преобразует только 25 % энергии в механическую, а вот дизельный около 40%.

2) Если оснастить дизельный тип турбонаддувом, то можно достигнуть КПД в 50-53%, а это очень существенно.

Так почему он так эффективен? Все просто — не смотря на схожей тип работы (и тот и другой являются агрегатами внутреннего сгорания) дизель выполняет свою работу намного эффективнее. У него большее сжатие, да и топливо воспламеняется от другого принципа. Он меньше нагревается, а значит происходит экономия на охлаждении, у него меньше клапанов (экономия на трении), также у него нет, привычных нам, катушек зажигания и свечей, а значит не требуется дополнительные энергетические затраты от генератора. Работает он с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал —  все это делает дизельный вариант чемпионом по КПД.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

(22 голосов, средний: 4,09 из 5)

КПД двигателя- Отличия бензинового и дизельного двигателя

Известно, что эффективность работы автомобильного двигателя внутреннего сгорания находится в прямой зависимости от величины коэффициента полезного действия. КПД двигателя выражается в виде соотношения мощностей, передаваемых на коленвал и поршни. Современные ДВС отличаются наибольшей эффективность, в сравнении с устаревшими аналогами. Например, мотор объемом 1,6 л., раньше развивал мощность не более 70 лошадиных сил, а теперь этот параметр часто достигает 150 л. с.

КПД парового двигателя

Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.

В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.

С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.

Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.

Чем отличаются КПД бензинового и дизельного двигателя

В отличие от паровых механизмов, топливом для двигателей внутреннего сгорания служит бензин или солярка. Двигатели внутреннего сгорания бензиновый и дизельный имеют схожие конструкции. Однако образование топливовоздушных смесей у них происходит по-разному.

Читайте также...  Стартер крутится, но двигатель не заводится. Причины

В карбюраторном агрегате элементы поршневой группы функционируют при сверхвысоких температурах. Соответственно, они нуждаются в более качественном охлаждении. При этом наблюдается большой расход тепловой энергии. Вследствие неэффективного рассеивания тепла в окружающей среде, понижается коэффициент полезного действия бензинового силового агрегата.

  • КПД бензинового двигателя равняется 25-30 %;
  • дизельного – 40 %;
  • с установкой турбонаддува достигает 50 процентов соответственно.

Роторно-поршневые тепловые двигатели обладают высоким КПД, его значение превышает 40%. Это намного выше бензиновых аналогов, но немного отстает от дизельных моторов.

Турбореактивные самолетные двигатели работают совершенно по другому принципу, который существенно отличается от автомобильных ДВС. Благодаря сравнительно высокому КПД, они пользуются большой популярностью в авиастроении. Чаще всего турбореактивные агрегаты устанавливаются на крупных лайнерах большой грузоподъемности.

Как написано в учебниках физики, чтобы найти КПД двигателя, нужно разделить значение выполненной работы на величину затраченной энергии. При расчете коэффициента полезного действия ДВС полезная работа делится на количество тепла, полученного при сгорании топлива.

Основные потери КПД в двигателях внутреннего сгорания происходят при:

  1. Неполном сгорании топлива в цилиндрах.
  2. Расходе тепла.
  3. Механических потерях.

При неполном сгорании эффективность снижается за счет выхода четвертой части объема топлива с отработавшими газами. Здесь потери КПД двигателя составляют почти 25%. Благодаря появлению инжекторов, работа топливных систем становится более эффективной, но не идеальной.

Часть тепловой энергии уходит на прогрев корпусных деталей двигателя, рабочих узлов, моторного масла, радиатора и пр. Тепло также уходит с выхлопными газами. На данном этапе потери КПД составляют не меньше 35 процентов.

Несмотря на смазывание трущихся поверхностей, энергия расходуется на преодоление сил трения. Это происходит при сопряжении таких элементов, как шатуны, цилиндры, поршни, маслосъемные, компрессионные кольца и т. д. При вырабатывании электричества генератор тоже отбирает немалую долю энергии двигателя. В результате механических потерь, КПД ДВС снижается еще на 20%.

Читайте также...  Порядок работы 4 цилиндрового двигателя

КПД двигателя рассчитывается по специальным формулам, в которых участвуют показатели работы, энергии и потерь.

Интересно: Существуют некоторые методы повышения КПД бензиновых двигателей внутреннего сгорания:

  1. Цилиндры оснащаются двумя впускными, а также двумя выпускными клапанами, вместо привычных конструкций в одном экземпляре.
  2. Свечи зажигания комплектуются отдельными катушками зажигания.
  3. Вместо обыкновенного тросика управления дроссельной заслонкой, используется электрический привод.

От чего зависит КПД дизельного двигателя

Если сравнивать эффективность бензинового и дизельного моторов, выяснится, что второй обладает лучшими показателями:

  • замечено, что, бензиновые двигатели преобразуют только одну четвертую часть использованной энергии в механическую работу;
  • в то время, как дизельные – 40% соответственно;
  • при установке турбонаддува в дизеле, КПД газотурбинного двигателя возрастает до 50 и более процентов.

Конструкция и принцип работы дизелей способствуют наибольшей эффективности в сравнении с карбюраторными двигателями. Причины лучшего КПД дизельного двигателя:

  1. Более высокий показатель степени сжатия.
  2. Воспламенение топлива происходит по другому принципу.
  3. Корпусные детали нагреваются меньше.
  4. Благодаря меньшему количеству клапанов, снижены расходы энергии на преодоление сил трения.
  5. В конструкции дизеля отсутствуют привычные свечи, катушки зажигания, на которые требуется дополнительная энергия от электрогенератора.
  6. Коленчатый вал дизеля раскручивается с меньшими оборотами.

В сравнении с дизелями, электрические двигатели считаются более эффективными. Двигатель с самым большим КПД – это электрический. При создании более долговечных аккумуляторных батарей, которым не страшны морозы, автомобильная промышленность постепенно перейдет на выпуск электромобилей в больших количествах.

КПД реактивного двигателя

Воздушно-реактивный тепловой мотор работает на химической энергии топливного состава. Его мощность расходуется на создание кинетической энергии ракеты и преодоление атмосферного сопротивления. Коэффициент полезного действия таких агрегатов минимальный, по своему значению он является самым маленьким, его значение не превышает даже 1%. Здесь более корректно обсуждать КПД не двигателя, а ракетного топлива, а также, насколько эффективно оно используется.

Читайте также...  Торможение двигателем- Что это и как правильно выполнять

Резюме

При производстве современных двигателей внутреннего сгорания заводы-изготовители вкладывают большие средства в погоне за повышением КПД своей продукции хотя бы на несколько процентов. С этой целью, инженеры усовершенствуют и усложняют конструкции моторов, используют новые материалы для изготовления отдельных элементов.

Иногда случается, что финансовые затраты разработчиков нецелесообразны, в сравнении с полученным результатом в 2 – 3%. Поэтому бывает выгоднее подвергать стандартные двигатели различным форсированиям, доводкам, доработкам при помощи тюнинговых усовершенствований в небольших ремонтных мастерских. В результате чего увеличивается мощность и прочие тяговые характеристики силовых агрегатов.

КПД двигателя: бензиновый, дизельный

КПД двигателя внутреннего сгорания означает значение соотношение двух величин: мощность, подающаяся в процессе функционирования мотора на коленчатый вал к мощности, которая получается поршнем посредством давления газов, образовавшихся при воспламенении топлива. Проще говоря, это преобразование тепловой или термической энергии, которая образуется при сгорании топливной смеси (бензин и воздух) в механическую.

На эффективность КПД двигателя влияют совокупность различных механических потерь, возникающих на разных стадиях функционирования, а также движение отдельных деталей двигателя, вызывающих трение. Эти детали вызывают наибольшие потери, составляющие примерно 70 % от их общего количества. К ним частям относятся поршни, поршневые кольца, подшипники. Помимо этого, потери возникают от функционирования таких механизмов, как магнето, насосы и пр., которые могут достигать до 20%. Наименьшую часть потерь составляют сопротивления, возникающие в процессе впуска/выпуска в топливной системе.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнить КПД дизельного и бензинового моторов – эффективнее из них, конечно, дизель, причина в следующем:

  1. Бензиновый агрегат преобразует лишь 25 % энергии в механическую, в то же время дизельный до 40%.
  2. Дизельный двигатель, оснащенный турбонаддувом, достигнет 50-53% КПД, а это уже существенно.

Так в чем заключается эффективность дизельного мотора? Все очень просто – не смотря на практически идентичный тип работы (оба мотора являются ДВС) дизель функционирует намного эффективнее. Топливо у него воспламеняется совсем по другому принципу, а также у него большее сжатие. Дизель меньше нагревается, соответственно, происходит экономия на охлаждении, так же у него меньше клапанов (значительная экономия на трении). Кроме этого, у такого агрегата нет свечей, катушек, а значит, нет и энергетических затрат от генератора. Функционирует дизельный двигатель с меньшими оборотами (коленвал не приходится раскручивать). Все это его делает чемпионом по КПД.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Показатель КПД для разных двигателей отличается и зависит от некоторых факторов. Бензиновые агрегаты имеют относительно низкий КПД, поскольку для них характерно большое количество тепловых и механических потерь, образующихся в процессе функционирования силовой установки данного типа.

Второй фактор – трение, возникающее в результате взаимодействия сопряженных деталей. Дополнительные потери вызваны работой других систем, механизмов и навесного оборудования и т.д.

Если сравнить дизельный мотор и бензиновый, то КПД дизеля значительно превышает КПД бензиновой установки. Бензиновые моторы имеют КПД в пределах 25% от количества полученной энергии. Иными словами, из потраченных в процессе функционирования мотора двигателя 10 л бензина только 3 л израсходованы на выполнение полезной для системы работы. Остальная часть энергии, образовавшаяся от сгорания бензина, разошлась на различные потери.

Что касается КПД дизельного агрегата атмосферного, то этот показатель достаточно высокий и составляет до 40%. Установка современного турбокомпрессора позволяет эту отметку увеличить до внушительных 50%. Современные системы топливного впрыска, установленные на дизельных ДВС, в совокупности с турбиной позволяют добиться КПД даже 55%.

Такая существенная разница в производительности конструктивно похожих дизельных и бензиновых ДВС обусловлена рядом факторов, к ним относятся:

  • Вид топлива.
  • Способ образования топливно-воздушной смеси.
  • Реализация воспламенения заряда.

Агрегаты, работающие на бензине, более оборотистые, чем дизельные, но имеют более существенные потери, которые вызваны расходом энергии на тепло. Соответственно, полезная энергия бензина менее эффективно преобразуется в полноценную механическую работу, в то же время большая доля рассеивается системой охлаждения.

Мощность и крутящий момент

Когда показатели рабочего объема одинаковые, мощность атмосферного бензинового двигателя выше, но достигается только при более высоких оборотах. Агрегат нужно сильнее «крутить», при этом потери возрастают, соответственно увеличивается расход топлива. Кроме этого, стоит упомянуть крутящий момент, под воздействием которого повышается сила, которая передается от двигателя на колеса и способствует движению автомобиля. Бензиновые двигатели выходят на максимальный уровень крутящего момента лишь высоких оборотах.

Атмосферный дизель с такими же параметрами достигает пика крутящего момента лишь при низких оборотах. Это способствует меньшему расходу топлива, необходимого для выполнения работы, в результате чего, КПД более высокий и топливо расходуется экономнее.

В равнении с бензином, дизельное топливо образует больше тепла, так как температура сгорания дизтоплива значительно выше, что способствует более высокой детонационной стойкости. Получается, у дизельного мотора полезная работа, произведенная на конкретном количестве топлива гораздо больше.

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

Подробнее о потерях

Если сравнивать бензиновый и дизельный и ДВС, можно сказать что КПД бензинового мотора находится на более низком уровне – в пределах 20-25 %. Это обусловлено рядом причин. Если, к примеру, взять поступающее в ДВС топливо и «перевести» его в проценты, то получится как бы «100% энергии», которая передается мотору, а дальше, потери КПД:

  1. Топливная эффективность. Далеко не все потребляемое топливо сгорает, его большая часть уходит с отработанными газами. Потери на этом уровне составляют до 25% КПД. Сегодня, конечно, топливные системы усовершенствуются, появился инжектор, но и это не решает проблему на 100%.
  2. Второе – это тепловые потери. Часть тепла уходит из ДВС с выхлопными газами, кроме этого, мотор прогревает себя и ряд других элементов: свой корпус, жидкость в ДВС, радиатор. На все это приходится еще в пределах 35%.
  3. Третье, на что расходуется КПД – это механические потери. К ним относятся составляющие силового агрегата, где есть трение: шатуны, кольца, всякого рода поршни и т.д. Также сюда можно отнести потери, обусловленные нагрузкой от генератора, к примеру, чем больше электричества он вырабатывает, тем сильнее он притормаживает вращение коленвала. Конечно, различные смазки для ДВС играют свою роль, но все-таки полностью проблему трения они не решают, а это еще дополнительные потери до 20 % КПД.

Таким образом, в остатке КПД не более 20%. Сегодня существует бензиновые варианты, у которых показатель КПД несколько увеличен – до 25%, но, к сожалению, их не так много. К примеру, если автомобиль расходует 10 л топлива на 100 км, то всего лишь 2 л уйдут на работу двигателя, а все остальные – это потери.

Конечно, есть вариант увеличить мощность за счет расточки головки, но к нему прибегают довольно редко, поскольку это вносит определенные изменения в конструкцию ДВС.

Конструкторы постоянно стремятся увеличить КПД как бензинового, так и дизельного агрегатов. Увеличение количества выпускных/впускных клапанов, управление топливным впрыском (электронное), дроссельная заслонка, активное использование систем изменения фаз газораспределения и другие эффективные решения позволяют значительно повысить КПД. Конечно, в большей степени это относится к дизельным установкам.

С помощью таких усовершенствований современный дизель способен практически полностью сжечь дизтопливо в цилиндре, выдав максимальный показатель крутящего момента. Именно низкие обороты означают незначительные потери во время трения и возникающее в результате этого сопротивление. По этой причине дизельный двигатель является одним из производительных и экономичных, КПД которого довольно часто превышает отметку в 50%.

Какой КПД у двигателя автомобиля

Наверняка, многие автолюбители задавались вопросом о том, насколько мощность двигателя внутреннего сгорания соответствует полезности. Предполагается, что чем у силовой системы показатель КПД выше, тем она эффективнее. Если говорить абсолютными категориями, то на сегодняшний день самый высокий коэффициент у электрических двигателей, в некоторых моделях он достигает порядка 95 процентов. Что же до двигателей внутреннего сгорания, то  у большинства из них, вне зависимости от типа топлива этот показатель весьма далёк от идеальных цифр.

КПД двигателя внутреннего сгорания

Конечно, современные двигатели гораздо эффективнее тех, что были разработаны и выпущены лет десять назад, обусловлено это объективными причинами развития технологий. В начале нулевых мотор объёмом в полтора литра выдавал в среднем около семидесяти лошадиных сил, и это было нормальным. Сегодня количество голов в табуне такого же объёма может достигать более 150. Каждый шажочек в плане увеличения КРД двигателя даётся производителям кропотливым трудом и перебором проб, ошибок и удач.

Где теряется эффективность

Забегая вперёд можно констатировать, что для бензиновых двигателей КПД равен примерно 25 процентам. Почему так мало, и чем обусловлены такие цифры? Причины здесь в потерях: если взять некое количество топлива, и обозначить его ста процентами чистой энергии, передающейся мотору, то можно проследить все потери.

  • Для начала следует разобрать топливную эффективность. Все мы в курсе, что топливо сгорает не полностью, и некоторая его часть просто выходит в виде отработанных газов и вместе с ними. А это уже потеря примерно четверти эффективности, то есть – минус 25%. Даже инжектор и другие современные системы не решают этого вопроса, хоть и стали очень эффективными.
  • Далее идут тепловые потери. Мотор греет себя, воздух, другие элементы и узлы, к примеру, радиатор, охлаждающую жидкость, свой корпус, а также выхлоп. В этом месте эффективность теряет ещё около 35%.
  • Немало процентов забирают механические потери. Это поршни, шестерни, кольца, подшипники и прочие элементы и узлы, где присутствует трение. Сюда же относим и нагрузки генератора, который при выработке электроэнергии заметно тормозит коленвал. Несмотря на то, что смазочные материалы стали гораздо эффективнее, вынь да положь ещё двадцать процентов потерь.

И что у нас остаётся в остатке? А всего 20%! Понятно, что это средний показатель, и бензиновые двигатели бывают более эффективными, но насколько – может ещё пять-семь процентов, не больше. Да и двигателей таких совсем немного. Итого из залитых десяти литров топлива, что автомобиль съедает на сто километров пробега, на полезную работу уходить всего два с половиной литра, а остальные семь-восемь литров попросту уходят в потери.

Лучшие двигатели внутреннего сгорания эффективны на 25%

Дизель или бензин

А что в этом плане показывают дизельные агрегаты, и эффективнее ли они бензиновых собратьев? Если не лезть в самые гущи технических джунглей, то коротко можно констатировать, что в плане КПД дизельные двигатели будут эффективнее бензиновых. Если бензиновый агрегат преобразовывает всего 25 % топливной энергии в энергию механическую, то показатели дизельных моторов достигают 40%. А если дизель оснастить качественной турбиной, то КПД может достигать и пятидесяти процентов.

Подошла ли эволюция двигателей внутреннего сгорания к своему пику? Возможно. Поэтому сейчас всё больше автопроизводителей обращают внимание на электрическую тягу. Осталось лишь разработать эффективные батареи, не боящиеся мороза, и долго держащие заряд.

КПД электрического двигателя двигателя

КПД двигателя внутреннего сгорания – определение и сравнение + видео

Среди множества характеристик различных механизмов в автомобиле решающее значение имеет КПД двигателя внутреннего сгорания. Для того чтобы выяснить суть этого понятия, необходимо точно знать, что представляет собой классический двигатель внутреннего сгорания.

В первую очередь, мотор преобразует тепловую энергию, возникающую при сгорании топлива, в определенное количество механической работы. В отличие от паровых машин, эти двигатели более легкие и компактные. Они гораздо экономичнее и потребляют строго определенное жидкое и газообразное топливо. Таким образом, КПД современных двигателей рассчитывается на основании их технических характеристик и прочих показателей.

КПД (коэффициент полезного действия) представляет собой отношение фактически передаваемой мощности на вал двигателя к мощности, получаемой поршнем за счет действия газов. Если провести сравнение КПД двигателей различной мощности, то можно установить, что это значение для каждого из них имеет свои особенности.

Эффективный КПД двигателя зависит от различных механических потерь на разных стадиях работы. На потери влияет движение отдельных частей мотора и возникающее при этом трение. Это поршни, поршневые кольца и различные подшипники. Эти детали вызывают наибольшую величину потерь, составляющие примерно 65 % от их общего количества. Кроме того, потери возникают от действия таких механизмов, как насосы, магнето и прочие, которые могут дойти до 18 %. Незначительную часть потерь составляют сопротивления, возникающие в топливной системе во время процесса впуска и выпуска.

Потери КПД двигателя внутреннего сгорания, особенно бензинового, весьма существенные. В пересчёте на топливовоздушную смесь чистая энергия, передающаяся двигателю, составляет до 100%, а вот после этого начинаются потери.

Больше всего КПД снижается из-за тепловых потерь. Силовая установка прогревает все элементы системы, включая охлаждающую жидкость, радиатор охлаждения и отопителя, вместе с этим теряется тепло. Часть теряется вместе с выхлопными газами. В среднем на тепловые потери приходится до 35% от КПД, а на топливной эффективности ещё 25%. Ещё около 20% занимают механические потери, т.е. на элементы, создающие трение (поршни, кольца и т. д.). Снизить трение помогают качественные моторные масла, но полностью исключить этот фактор невозможно.

Учитывая низкий КПД двигателя можно представить потери более наглядно, например, на количестве топлива. При среднем расходе топлива 10 литров на сто километров пробега на прохождение этого участка уходит лишь 2-3 литра топлива, остальное потери. У дизеля потери меньше, как и к ДВС с газобаллонным оборудованием. Если вопрос высокого КПД двигателя принципиален, то есть на варианты с коэффициентом 90%, но это электромобили и авто с двигателем гибридного типа. Как правило, их стоимость несколько выше и из-за специфики эксплуатации (нужна регулярная подзарядка и ограничен запах хода) такие машины в нашей стране пока редкость.

Если сравнивать между собой КПД бензинового и дизельного двигателя, то следует отметить, что первый из них недостаточно эффективен и преобразует в полезное действие всего 25-30 % произведенной энергии. Например, КПД стандартного дизеля достигает 40 %, а применение турбонаддува и промежуточного охлаждения повышает это значение до 50 %.

Оба двигателя, несмотря на схожесть конструкции, имеют различные виды смесеобразования. Поэтому поршни карбюраторного мотора работают при более высоких температурах, требующих качественного охлаждения. Из-за этого тепловая энергия, которая могла бы превратиться в механическую, рассеивается без всякой пользы, понижая общее значение КПД.

Тем не менее, для того чтобы повысить КПД бензинового двигателя, принимаются определенные меры. Например, на один цилиндр могут устанавливаться два впускных и выпускных клапана, вместо конструкции, когда размещается один впускной и один выпускной клапан. Кроме того, в некоторых двигателях на каждую свечу устанавливается отдельная катушка зажигания. Управление дроссельной заслонкой во многих случаях осуществляется с помощью электропривода, а не обыкновенным тросиком.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Дизель является одной из разновидностей двигателей внутреннего сгорания, в котором воспламенение рабочей смеси производится в результате сжатия. Поэтому давление воздуха в цилиндре намного выше, чем у бензинового двигателя. Сравнивая КПД дизельного двигателя с КПД других конструкций, можно отметить его наиболее высокую эффективность.

При наличии низких оборотов и большого рабочего объема показатель КПД может превысить 50 %.

Следует обратить внимание на сравнительно небольшой расход дизельного топлива и низкое содержание вредных веществ в отработанных газах. Таким образом, значение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания полностью зависит от его типа и конструкции. Во многих автомобилях низкий КПД перекрывается различными усовершенствованиями, позволяющими улучшить общие технические характеристики.

КПД двигателя внутреннего сгорания.

Коэффициент полезного действия (КПД) – широко используемая характеристика эффективности некоторой системы или устройства. В нашем случае этой системой выступает двигатель внутреннего сгорания. Казалось бы, о какой эффективности может идти речь в мире современных моторов, разве она не равна 100 процентам? Но оказывается, как нет в нашем мире идеально черного или белого, так нет и машины, у которой вся энергия, получаемая от горения топлива, полностью переходит в механическую энергию, а последняя в свою очередь в полезную энергию прижимающую пилота автомобиля в его кресло.

Что такое КПД двигателя внутреннего сгорания.

Отношение полезной энергии к полной (затраченной), выраженное в процентном отношении, и есть искомый КПД двигателя внутреннего сгорания. Разберемся, куда же теряется энергия.

На что тратиться полезная энергия?

Первый пункт здесь – это потери, возникающие непосредственно при горении топлива, ведь все топливо в двигателе никогда не сгорает, часть его улетает в выхлопную трубу. Эта часть, в среднем, составляет около 25%.

Следующим местом (точнее явлением), куда исчезает энергия, является тепло, выделяемое при горении. Возможно, кто-то из вас еще помнит со времен, проведенных на школьной скамье, что для получения тепла требуется энергия, соответственно, образуемое тепло – это есть потери энергии. Здесь стоит заметить, что тепла при работе двигателя внутреннего сгорания образуется с излишком, что требует внедрения серьезной системы охлаждения.

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

КПД бензинового и дизельного двигателя.

При этом стоит оговориться, что у бензиновых и дизельных машин КПД двигателя внутреннего сгорания различен: 20% против 40% (соответственно). Данный факт имеет место быть потому, что несмотря на то, что потери на обслуживание механики и нагрев планеты в бензиновых моторах и «дизелях» сопоставимы, количество сжигаемого в процессе горения топлива у дизельных двигателей выше.

Подводя итоги и вспомнив историю появления двигателя внутреннего сгорания, когда КПД составлял немногим более 5%, можно сказать, что инженеры шагнули далеко вперед, а учитывая факт того, что 100% КПД, а по сути идеального двигателя, им вряд ли удастся добиться, можно утверждать, что современные двигатели, скорее всего, достигли своего верха возможного КПД, поэтому неудивительно, что сегодня все чаще автомобилистам предлагаются машины с гибридными двигателями и электромобили, ведь КПД движка у них (электромобилей) – для справки – порядка 90%.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Двигатель ESTEC с самым высоким в мире тепловым КПД

Инженеры Toyota разработали способ применения цикла Аткинсона, используемого в тойотовских гибридах с 1997 года, для работы в двигателях обычных, не гибридных автомобилей. Цикл Аткинсона с высокой степенью сжатия – обычный способ, используемый в ДВС гибридов для повышения тепловой эффективности. Однако обратной стороной высокой степени сжатия является снижение крутящего момента, недостаток которого в гибридах компенсирует электромотор. Тепловая эффективность при малых нагрузках намного важнее для обычных ДВС, чем для ДВС, работающих в гибридных силовых установках. Похоже, что разработчикам Toyota удалось решить эту проблему.

Результатом их работы стал новый 1,3-литровый рядный четырехцилиндровый бензиновый двигатель ESTEC (Economy with Superior Thermal Efficient Combustion). На русский язык это определение можно перевести как «Экономия с высокоэффективным сгоранием». По заводской классификации мотор получил обозначение 1NR-FKE. Он развивает мощность 99 л.с. – это на 4 л.с. больше, чем мощность двигателя 1NR-FE, используемого в тойотовских автомобилях А и В-сегмента, таких как Yaris, iQ и др. Термический КПД ESTEC достигает 38% – это столько же, как и у ДВС, используемых в гибридах. Кроме того, при малых нагрузках ESTEC имеет улучшенную на 11% топливную экономичность.

Термический КПД современных моторов находится в пределах 36%, в то время как у ДВС, используемых в гибридах, он превышает 38%. Для достижения такого показателя в гибридных ДВС, кроме цикла Аткинсона, применяется охлаждаемая система EGR, электрический насос ОЖ и технологии низкого трения.В будущем такие же решения будут использоваться и в обычных ДВС, а термический КПД обоих типов двигателей превысит 40%. Считается также, что улучшение тепловой эффективности позволит преодолеть слабость атмосферных бензиновых ДВС при малых нагрузках. Превышение 40% уровня КПД будет достигаться, в основном, применением охлаждаемых EGR и развитием технологий сжигания бедных смесей. В дополнение к этим основным направлениям рассматриваются также технологии снижения трения и улучшение систем подъема клапанов.

Базовые компоненты ESTEC

Основными конструктивными особенностями ESTEC являются цикл Аткинсона, геометрическая степень сжатия 13,5:1 и система EGR с жидкостным охлаждением (обычный 1NR-FE имеет степень сжатия 11,5:1 и внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов). Система бесступенчатого регулирования фаз VVT-iE с электроприводом является ключевым элементом в реализации цикла Аткинсона. Она позволяет быстро и с высокой точностью регулировать подъем впускных клапанов и избежать затруднений, возникающих из-за разницы температуры и давления масла при холодном пуске и на прогретом моторе.

В системе рециркуляции выхлопных газов используется эффективный охладитель и быстродействующий клапан. Кроме того, впускной трубопровод, охладитель и клапан непосредственно соединены между собой для уменьшения образования конденсата от охладителя.

Оптимизированная форма впускных каналов обеспечивает быстрое наполнение цилиндров, а создаваемое завихрение способствует улучшенному сгоранию смеси. Чтобы удовлетворить требованиям, как к производительности, так и к расходу топлива, выпускной коллектор выполнен по схеме 4-2-1. Это позволяет уменьшить количество остаточных газов в цилиндрах двигателя.

Восстановление производительности

Увеличение степени сжатия до 13,5:1 снизило крутящий момент со 104 Нм до 96 Нм. Чтобы восполнить эту потерю, Toyota применила выпускной коллектор измененной формы, уменьшающий количество остаточных газов и температуру в цилиндре; новую водяную рубашку, поддерживающую оптимальную температуру поверхности цилиндров; оптимизацию времени впрыска. Комбинация этих мер (из которых главную роль играет измененный выпускной коллектор) позволила повысить крутящий момент до 105 Нм.

При малых нагрузках из-за работы охлаждаемой EGR происходят чрезмерные колебания крутящего момента. Для устранения этого недостатка используются система регулирования выпускных клапанов (Exhaust VVT) и внутренняя рециркуляция выхлопных газов. При средних и больших нагрузках работа Exhaust VVT приостанавливается, а шаг клапана системы EGR увеличивается.

Охлаждение является эффективной мерой против снижения крутящего момента у двигателей с высокой степенью сжатия. Однако одновременно это приводит к увеличению расхода топлива из-за повышения трения и потерь на охлаждение. В обычных моторах верхняя часть цилиндра нагревается больше, чем нижняя. Из-за неравномерного нагрева увеличивается трение в цилиндре. В ESTEC новая водяная рубашка со специальной прокладкой выравнивает температуру в разных частях поверхности цилиндра, снижая потери на трение и возможность возникновения детонации.

Цикл Аткинсона
Цикл Аткинсона

В двигателе, работающем по циклу Аткинсона, на такте впуска впускной клапан закрывается не вблизи НМТ, а значительно позже. Это дает целый ряд преимуществ.

Во-первых, снижаются насосные потери, т. к. часть смеси, когда поршень прошел НМТ и начал движение вверх, выталкивается назад во впускной коллектор (и используется затем в другом цилиндре), что снижает в нем разрежение. Горючая смесь, выталкиваемая из цилиндра, также уносит с собой часть тепла с его стенок.

Так как длительность такта сжатия по отношению к такту рабочего хода уменьшается, то двигатель работает, по так называемому, циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработанных газов используется более длительное время, т. е., с уменьшением потерь выпуска. Таким образом,получаем лучшие экологические показатели, экономичность и больший КПД, но меньшую мощность.

Как выходец из СССР Николай Школьник изобрел самый мощный в мире двигатель

«Газета.Ru» пообщалась с создателями самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.

В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.

Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,

КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.

«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью «Газете.Ru» Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.

close

100%

Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки стало их использование на автомобилях Mazda RX.

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.

Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов. Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,

а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.

Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.

Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.

Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.

Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.

То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.

Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.

«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.

Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

Проектно-конструкторские работы - Двухтактный двигатель внутреннего сгорания нового поколения


Разве никто из нас не мечтал о маленьком, долговечном, динамичном, дешевом двигателе, который благодаря своей действительно мощной мощности и значительному крутящему моменту доставлял бы огромное удовольствие от вождения? Двигатель, который позволял бы плавно заводиться даже начинающему водителю на неприлично холостых оборотах, который не сжигал бы сотни литров топлива в ожидании смены светофора и не оставлял бы следов черных клякс при парковке перед домом? Разве не мечта монтажников и сервисных техников о легкодоступном двигателе, лишенном клиновых ремней, легко снимаемом вверх, без необходимости разбирать полавтомобиля? Такой двигатель только строится.

Яцек Маевский

В течение многих лет конструкторские работы были сосредоточены на повышении производительности двигателя. Они пошли в двух направлениях. Во-первых, увеличить обороты двигателя. Использовалась простая логика. Чем больше количество рабочих ходов в единицу времени, тем больше мощность. К недостаткам можно отнести борьбу с силами инерции, вибрации, необходимость точной балансировки, быстрый износ деталей, повышенную температуру и проблемы с тяжелым наполнением цилиндров, особенно в диапазоне высоких оборотов.Второе направление заключалось в повышении давления газов в цилиндрах, на что больше всего повлияли столь популярные сегодня компрессоры. Недостатками являются повышенные затраты, повышенные механические нагрузки на все подвижные части, дорогое обслуживание, необходимость применения сложных, дорогих материалов. Оба маршрута, хотя и были эффективными, требовали повышенной точности и приводили к резкому увеличению стоимости отдельных деталей. И тут возникает ряд вопросов. Не было бы выгоднее использовать большее количество рабочих ходов за цикл вместо увеличения числа оборотов двигателя? Не было бы выгоднее использовать простой легкий вал вместо массивного сложного коленчатого вала, передающего огромные вибрации и крутильные нагрузки, а крутящие нагрузки передавать на другой, параллельный приводной вал? Не лучше ли иметь простой, практически беззатратный и безотказный компрессор вместо дорогого, аварийного и капризного? Широко известно, что двухтактный двигатель может генерировать в два раза больше мощности и крутящего момента, чем четырехтактный двигатель.Направление известно давно. Работа над созданием экологически чистого двухтактного двигателя внутреннего сгорания ведется уже более века. К сожалению, задача, видимо, оказалась крайне скверной, так как на этом поприще терялись даже самые светлые умы.


Крутящий момент двухтактного четырехцилиндрового двигателя нового поколения


Крутящий момент современного четырехтактного четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

В прошлом году я написал в "Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich" всю концепцию моего нового двухтактного двигателя.С тех пор, как работа над его конструкцией еще продолжается, я внес в него множество модификаций, поэтому новый двигатель выглядит намного интереснее. И хотя он находится на стадии проектных работ, заложенный в нем потенциал не должен остаться незамеченным сильными мира сего, определяющими направления развития автомобилестроения. Однако представить этот движок более широкому форуму непросто и не просто. Вряд ли кто-то склонен полагать, что где-то на окраине Европы кто-то мог придумать что-нибудь интересное.А если есть слоган о том, что кто-то только что сконструировал новый двигатель, такое сообщение тут же вызывает смех, которому многие кабаре могли бы позавидовать. Я бы и сам рассмеялся, если бы кто-то из моих коллег сказал мне что-то подобное.
Процесс патентования занимает много времени. Наличие патентных свидетельств является безусловным основанием и становится своеобразным пропуском на переговоры с представителями автомобильных концернов. До сих пор робкие попытки наладить такие контакты, к сожалению, не принесли ожидаемых результатов.Это, пожалуй, даже объяснимо, так как конструкторские бюро завалены всевозможными идеями, а их начальство обычно не хочет ими заморачиваться. Подавляющее большинство таких идей — лунные видения «сумасшедших изобретателей». Конечно, есть и более ценные и достойные внимания, но, опасаясь угрозы последующих судебных разбирательств, штрафов или убытков, компании боятся использовать несанкционированные или недостаточно задокументированные решения. Я думаю, что после получения нужных документов можно будет активизировать процесс публикации и что время для более широкой презентации этого двигателя потихоньку приближается.Возможно, даже собрав соответствующие средства, удастся построить прототип. По опыту знаю, что работающий движок, который можно потрогать и послушать, говорит гораздо больше, чем даже самые красиво представленные проекты на бумаге. Хотя на самом деле сегодня только интересные и достоверные результаты испытаний могут привлечь внимание самых заинтересованных, т.е. производителей. На это тоже может быть время.


Двухтактный двигатель внутреннего сгорания нового поколения


Таковы характеристики двухтактного двигателя нового поколения на современном этапе разработки.

Рабочие характеристики

  • Двухтактный двигатель на чистом топливе, соответствует всем экологическим стандартам.
  • Мощность и крутящий момент в два-три раза превышают показатели современных двигателей с такими же параметрами (масса, мощность, степень сжатия, число оборотов и т.д.).
  • Небольшие габариты и высокое соотношение мощности и веса.
  • КПД в пределах 60% (современные двигатели достигают примерно 40%).
  • Огромная динамика и крутящий момент даже на низких оборотах.
  • Стабильная и «ровная» работа двигателя во всем диапазоне оборотов, начиная с 400 об/мин.
  • Скорость свободного хода около 300 об/мин (сейчас 900 об/мин).
  • Низкий расход топлива, особенно в городском цикле.
  • Несмотря на увеличение мощности и крутящего момента в несколько раз, механические нагрузки на отдельные детали не превышают нагрузки на детали современных двигателей.
  • Возможность необязательной замены моторного масла в течение всего срока службы.
  • Возможность значительно увеличить срок службы коленчатого вала и втулок благодаря разделению систем смазки вала и поршневых колец и
  • с использованием чистого моторного масла, свободного от продуктов сгорания и растворенного нагара.
  • Значительно увеличенный срок службы цилиндров, поршней и колец благодаря устранению бокового давления поршней на цилиндры.
  • Возможность использования специального масла для смазки только поршневых колец (с повышенной способностью растворять и смывать нагар).
  • Без клиновых ремней.
  • Отсутствие неприятных утечек масла из двигателя даже с поврежденными уплотнениями благодаря устранению перепадов давления в кривошипной камере и замене их вакуумом.
  • Простота обслуживания благодаря удобному доступу к периферийным устройствам (стартер, генератор, гидроусилитель руля и водяной насос).
  • Простой, дешевый, удобный в использовании, безотказный вариант форсирования двигателя.


Рабочие фазы нового двигателя

Технические характеристики

  • Двухтактный четырехцилиндровый двигатель на чистом топливе, построенный по поперечной схеме.
  • Значительно более высокая мощность и крутящий момент являются результатом удвоенного количества рабочих ходов в единицу времени.
  • Увеличенный крутящий момент и высокая равномерность работы двигателя также являются результатом использования инновационного коленчатого вала, который обеспечивает взаимное перекрытие сил сгорания (в современных двигателях эти силы действуют импульсами, где промежутки между ними достигают своего рабочего времени).
  • Более высокий КПД двигателя за счет снижения внутреннего сопротивления, особенно отсутствия бокового давления поршней на стенки цилиндра, и увеличения эффективного времени воздействия сил сгорания на шейки коленчатого вала.
  • Отсутствие повышенных механических нагрузок на отдельные детали при значительно большей мощности двигателя является следствием благоприятного распределения усилий от дополнительных рабочих ходов в местах и ​​в моменты времени, где их раньше не было.


Система смазки поршневых колец

Коленчатый вал

  • Легкий коленчатый вал с двумя коленчатыми валами, не нагруженный крутящим моментом (крутящий момент передается параллельным приводным валом).
  • Увеличенное эффективное время давления сил сгорания, передаваемых на отдельные шейки коленчатого вала, составляет 150-160°С (для традиционного коленчатого вала это значение составляет 100-110°).
  • Шатуны заменены на ползуны только с возвратно-поступательным движением.
  • Четыре полностью нагруженных вкладыша шатуна используются для коленчатого вала с двумя коленчатыми валами (современные четырехцилиндровые двигатели с четырьмя кривошипами коленчатого вала имеют по восемь вкладышей шатуна, из которых только четыре нагружены).
  • Вал смазывается маслом с помощью традиционного масляного насоса.

Поршень и кольца

  • Плоские, легкие поршни, лишенные традиционных боковых вкладышей, не требуют шатунов или пальцев.
  • Благодаря движущимся в гильзах ползунам поршни не нуждаются в наведении и не оказывают бокового давления на стенки цилиндров.
  • Днища поршней охлаждаются холодным воздухом, каждый раз всасываемым в камеру предварительного сжатия, а их внутренняя часть охлаждается маслом, используемым для смазки колец.
  • Каждый поршень имеет одно маслосъемное кольцо и два комплекта скребкового уплотнения. Смазочное кольцо расположено по центру между противолежащими наборами грязесъемных и уплотнительных колец.
  • На смазочные кольца дозировано подается контролируемое масло под давлением, а его избыток сливается через каналы, расположенные внутри поршней и ползунов.
  • Излишки масла нагнетаются в кривошипную камеру или отдельный бак с помощью вакуумного или центробежного механизма.
  • Для смазки колец можно использовать отдельную систему.


Система смазки поршневых колец с использованием отдельного дозатора и отдельного масляного резервуара

Воздухозаборник

  • Чистый воздух всасывается в камеру предварительного сжатия и впускное отверстие цилиндра.
  • Камера сгорания, расположенная над поршнем, взаимодействует с камерой предварительного сжатия, расположенной под поршнем соседнего цилиндра под углом 90°.
  • Обе эти камеры соединены впускным каналом, который также является резервуаром предварительно сжатого воздуха, не использованного в предыдущем цикле.
  • Смещение камер сгорания и камер предварительного сжатия на 90° в фазе работы камер сгорания и начального сжатия на 90° позволяет добиться идеальной синхронизации времени, количества и скорости вытесняемого воздуха, а также эффективный обмен заряда при нижнем возврате поршня.
  • В камеру сгорания подается воздух, нагнетаемый под давлением поршнем соседнего цилиндра.Поток чистого воздуха выталкивает остатки выхлопных газов, проветривает камеру сгорания и наполняет ее новой дозой чистого воздуха.
  • После предварительного нагружения цилиндра и закрытия выпускного клапана топливо впрыскивается в еще движущийся поток воздуха.
  • По завершении впрыска впускной клапан закрывается. Поскольку воздух продолжает нагнетаться, а впускной клапан закрыт, избыточный воздух накапливается во впускном канале.
  • В целях обеспечения надлежащего притока воздуха, защиты от его возврата, нейтрализации явления «вредной емкости камеры предварительного сжатия» эта камера была оборудована двумя клапанами регулирования давления (НК).Оба клапана пропускают воздух только в камеру сгорания.


Форсирование двигателя с увеличенной камерой предварительного сжатия

Перезарядка

  • Простой и недорогой вариант форсирования двигателя — камера предварительного сжатия гораздо большего размера, чем камера сгорания. Это было достигнуто за счет простой конструкции двойного поршня разного диаметра.
  • Буст работает во всем диапазоне оборотов, начиная с холостого хода (в настоящее время буст-эффект проявляется только на более высоких оборотах).
  • В случае резкого увеличения оборотов двигателя реакция наддува происходит немедленно (без задержки, как в современных двигателях).
  • Конструкция не подвержена резкому останову двигателя на высоких оборотах (что в наше время часто приводит к выходу из строя подшипников турбокомпрессора).
  • Не нужно ждать остывания турбокомпрессора после его интенсивной работы (двигатель можно заглушить в любой момент, не подвергая компрессор внезапному недостатку смазки или перегреву).
  • Не обязательно использовать дорогой интеркулер.
  • Решение безотказно и не требует соблюдения каких-либо процедур.
  • Он также не требует дополнительного привода или сложного обслуживания.

Резюме
Благодаря плоской форме двигателя и оси вращения, перпендикулярной его поверхности, двигатель идеально подходит для использования в самолетах, лодках и мотоциклах, особенно в вертолетах, где из-за огромной инерции воздушного винта плавная и без рывков работа двигателя.Однако он был разработан в основном для легковых автомобилей. Благодаря своей форме он идеально адаптируется под капот автомобиля. Вертикальная ось вращения заставляет привод передаваться вертикально, через сцепление, коробку передач, на дифференциал, где направление меняется на горизонтальное. Дополнительными преимуществами являются плоский двигатель с легким доступом ко всем цилиндрам, зубчатое колесо в верхней части двигателя с расположенными вокруг него периферийными механизмами, простота установки и обслуживания двигателя.Однако наиболее важными особенностями являются малые габариты, высокая мощность и крутящий момент. Безотказный, дешевый и динамичный двигатель, с огромной мощностью и огромным крутящим моментом, появляющимся даже на самых низких оборотах, наверное, самая большая мечта каждого водителя. Современные безнаддувные двигатели мощностью 2000 куб.см достигают мощности 130-150 л.с. Двухлитровый двигатель нового поколения при сопоставимых параметрах легко мог достигать мощности 300-450 л.с., а с наддувом и 1000 л.с. Поскольку обычному пользователю такая огромная мощность не нужна, автомобили с безнаддувными двигателями мощностью 100-130 л.с. могли иметь чрезвычайно маленькие, очень дешевые и экономичные двигатели объемом всего 350-500 куб.см.В грядущую эпоху гибридных автомобилей, где двигатель внутреннего сгорания играет лишь вспомогательную роль, особое значение приобретают его малые габариты, малый вес и высокий КПД. В автомобилях будущего, наверное, нет места крупным агрегатам, поэтому будущее выглядит довольно розовым перед двухтактным двигателем следующего поколения.
Как я уже говорил, разработка двигателя продолжается, и я надеюсь, что скоро смогу поделиться с вами новыми концепциями и улучшениями, над которыми я сейчас работаю.

Яцек Маевский

Статья

из номера 7/8 (106/107) июль-август 2016

.

1) Рассчитайте максимальный КПД тепловой машины, взятый из …

Автор: cancelka720 Добавлено: 10.12.2010 (19:34)

1) Рассчитайте максимальный КПД тепловой машины, которая забрала от источника в 3 раза больше энергии, чем отдала на радиатор.
2) источник тепла в двигателе Карно 600 градусов С. Температура радиатора 200 градусов С. Рассчитайте КПД этого двигателя.

Задача закрыта. Автор задачи уже выбрал лучшее решение или оно просрочено.

Аналогичные материалы

(работа с гима 1 класса) слова в стихотворении «*** (лицо Родины)» Тадеуша Ружевича «в начале Родина близко, на кончиках пальцев» означают, что когда мы еще малая Родина, наши родители, коллеги и друзья наш дом, наш двор. Нам тогда важнее, что у нашего друга пропал кот, а не то, что много людей без работы и нечем кормить...

Исследование шагового двигателя

Каждый двигатель внутреннего сгорания можно охарактеризовать несколькими его основными размерами.К ним относятся: 1. Размеры двигателя 2. Степень сжатия 3. Частота вращения, крутящий момент, мощность 4. Эффективность 5. Расход топлива 6. Эксплуатационные характеристики двигателя Итак, давайте посмотрим, что стоит за этими параметрами и что они показывают...

Классификация двигателя Suzuki SJ413 По способу зажигания - двигатель с искровым зажиганием По типу движения рабочего органа -двигатель с возвратно-поступательным движением поршня Из-за расположения цилиндров -рядный двигатель За счет количества ходов в рабочем цикле -4-тактный двигатель смещение -1324 см3 Отверстие, ход поршня -74.0 х 75,5 ...

Читая стихотворение Тадеуша Ружевича «Лики Отечества», у меня создается впечатление, что у поэта было счастливое детство, хотя годы, в которые он рос, не были мирными, война и оккупация не стерли беззаботных и теплых воспоминаний поэта. Когда ты ребенок, тебе ближе весь мир: мама, папа и...

.

Дизель, бензин или электрик | Что выгодно? 🚗 Карсон 👈

Бензин, дизель или электромобиль? При выборе автомобиля бывает, что мы сталкиваемся с дилеммой, как на нем ездить. В настоящее время мы можем выбирать автомобили с бензиновыми двигателями, дизельными двигателями, гибриды и электромобили, которые становятся все более популярными. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, которые измеримо влияют на стоимость покупки и стоимость использования. Так что давайте потратим время на анализ и сделаем осознанный выбор.


Известные конструкции - бензиновый двигатель и дизельный двигатель

Бензиновые и дизельные двигатели являются известными конструкциями. Оба были изменены и усовершенствованы много раз. Вряд ли кто-то знает, в чем отличия вышеперечисленных двигателей, ограничиваясь правильной заправкой автомобиля на АЗС. Стоит знать основные отличия бензиновых моторов от дизелей .

Бензиновому двигателю требуется подача искры в цилиндр для перемещения поршня, когда поршень пружинит вместе. Искра исходит от блока зажигания , т.е. свечей зажигания. Устройство зажигания управляет последовательностью воспламенения, в результате чего поршни двигаются и энергия от этого движения передается приводному валу. В конечном итоге создается приводной крутящий момент, приводящий в движение другие системы и колеса автомобиля.

В дизельном двигателе зажигание самопроизвольно включается под высоким давлением. Свеча не дает искры. Двигатель и его компоненты более сложны, потому что они выдерживают более высокое давление.Сжатый воздух достигает огромной температуры и при контакте с топливом воспламеняется при контакте с горячим воздухом. Дизельные двигатели имеют более высокий КПД , выделяют более низкую температуру и не перегреваются так быстро, как бензиновые двигатели. КПД двигателя также повышает свеча накаливания, которая дожигает остатки смеси. Дизель более эффективен, чем бензиновый двигатель . В некоторых двигателях смесь сжимается. Последующие такты двигателя такие же, как и у бензинового двигателя.

Дизельный двигатель старого образца

Второе принципиальное отличие — расход топлива. Бензин сжигает больше, дизель меньше . Дизели старшего поколения
двигались вяло, им не хватало мощности и даже двигатели большой мощности не развивали внушительных оборотов, крутящий момент разгонялся лучше.

Популярные гнойники из девяностых, когда царствовали двигатели группы VAG, оснащенные роторными насосами, были очень прочными и мало ломались. Пробеги более 500 000 км без ремонта никого не удивили. Сегодня дизельный двигатель уже не имеет такой репутации. Это связано с проблемами, дорогостоящим ремонтом и загрязнением окружающей среды оксидами азота.

Пользователи борются с забитыми фильтрами DFP, которым не нравятся короткие поездки по городу. Форсунки даже дорого регенерировать, а передача мощности часто осуществляется с применением аварийных двухмассовых муфт , замена которых стоит недешево.Дизель не на полосе в прессе. В Америке скандал с дизельгейтом был у всех на слуху. В автомобилях концерна Фольксваген прикрывались фактические выбросы выхлопных газов из выхлопной системы. Программное обеспечение, установленное в двигателях TDI, означало, что выбросы оксидов азота во время обязательных испытаний соответствовали американским стандартам, а при движении в городском потоке они были до 40 раз выше. Подозрение в подобной подделке пало на многих других производителей и отвращение осталось.

Бензиновый двигатель

Конструкция бензиновых двигателей также претерпела значительную эволюцию.С топливным кризисом 1970-х годов закончилась тенденция к созданию двигателей большой мощности, потребляющих топливо. Конструкторы начали строить простых конструкций, с небольшой мощностью сгоревших. Сегодня в бензиновых двигателях мы можем найти турбины, которые позволяют получить более 100 л.с. мощности из 1 литра. Однако стоимость компонентов этих двигателей относительно ниже, чем у дизельных двигателей. Кроме упомянутых турбин запчасти дешевле .

Экология и ее влияние на изменения в автомобилестроении.

Мы наблюдаем постоянное ужесточение экологических норм, что значительно увеличивает затраты на очистку выхлопных газов автомобилей. Эти затраты значительно выше в случае автомобилей, работающих на дизельном топливе. Производители дают понять, что большого будущего у дизелей нет. Именно по этой причине их производство будет прекращено в пользу других накопителей.

Безусловно, на такую ​​и никакую другую политику корпораций большое влияние оказывают геополитические условия.В будущем многие страны Европейского Союза планируют допустить к эксплуатации только автомобилей с низким уровнем выбросов , что означает отсутствие регистрации дизельного топлива. Иная политика была и есть в США, хотя и там на первый план выходят проэкологические организации.

Электромобили экологичнее

Сегодня предвкушением того, что нас ждет в будущем, являются ограничения на въезд в мегаполис для транспортных средств, не соответствующих новым стандартам. Для въезда во многие европейские города необходимо соответствовать высоким стандартам ЕВРО 5 и ЕВРО 6.Таким образом, мы не будем въезжать в центр Берлина на старых бензиновых и дизельных автомобилях. Более того, автомобили, соответствующие стандарту ЕВРО-6, которым практически всего несколько лет, будут допущены в самый центр.

Бензиновый двигатель ждет лучшее будущее. Чуть-чуть, ибо неизвестно на сколько, но все же. Бензин чище , и ему легче соответствовать стандарту . В настоящее время производители снижают мощность двигателей и оснащают их исправными турбинами. Несколько лет назад на рынке доминировали автомобили объемом 1600 см3, что давало пользователю мощность около 100 км под педалью.Сегодня такая же мощность получается от 1000-кубового двигателя, оснащенного турбиной. У этого есть обратная сторона. Турбины иногда аварийные, стоят недешево. Говорят, что жизненный цикл такого двигателя будет уже не 250 000 км, а всего 150 000 км.

Год также можно снизить стоимость эксплуатации автомобиля, оснащенного бензиновым двигателем, установив установку ГБО . Часто такие установки предлагают сами производители. Такой автомобиль будет сжигать примерно на 20% больше бензина, чем бензин. Цена газа в два раза меньше бензина, поэтому стоимость газовой установки возвращается через год, если автомобиль проходит 15 000-20 000 км в год.В настоящее время цена на бензин составляет около 2 злотых, на бензин и дизельное топливо - около 5 злотых. Стоимость проезда на 100 км на бензине в малолитражном автомобиле составляет около 30 злотых. Стоимость автомобиля на 100 км с бензиновым двигателем и газовой установкой составляет 15-20 злотых. Стоимость 100 км на дизельном топливе составляет около 25 злотых.

Покупка новых дизельных автомобилей дороже, чем бензиновых. Однако на вторичном рынке все иначе. С возрастом дизельные автомобили теряют в цене больше, чем автомобили с бензиновым двигателем, поскольку с их пробегом увеличиваются затраты на потенциальный ремонт.Значительные затраты появляются при пробеге 200-300 тысяч километров.

Дизели не любят город и короткие поездки . Выделившаяся сажа не успевает выгореть и забивает сажевый фильтр при совершении автомобилем коротких поездок. Именно поэтому, глядя на дизельный автомобиль, в перспективе это не лучшее решение для города. но для выполнения значительных пробегов. Автомобиль должен выдержать без ремонта 300 000 км.

Бензин и СНГ универсальные автомобили .Низкая степень сложности делает услуги не такими дорогими. Очень интересна альтернатива в виде снижения эксплуатационных расходов на сжиженном газе. Если производитель допускает такую ​​установку или автомобиль уже находится на гарантии, гадать не приходится.

Как это работает на практике?

Для сравнения возьмем вневременную и популярную модель Volkswagen Golf VII поколения. Эта модель, выпускаемая с 2012 года, имеет множество версий двигателей. Сравним рабочие параметры пятидверного хэтчбека из этого семейства мощностью около 110 л.с.Этот диапазон мощностей должен обеспечить достаточный комфорт для большинства пользователей. Основываясь на данных AutoCentrum, мы видим, что бензиновый двигатель Golf 1.0 TSI мощностью 110 л.с. и дизельный двигатель 1.6 TDI мощностью 115 л.с. дают Golf аналогичную мощность.

Бензин 110 л.с. достигается при 5000 об/мин и имеет крутящий момент 200 Нм в диапазоне от 2000 до 3500 об/мин. Это приводит к максимальной скорости 204 км/ч и разгону до 100 км/ч за 9,7 секунды. Расход топлива в смешанном цикле составляет 4,5 л на 100 км, 3,9 л на 100 км по трассе, 5,5 л на 100 км по городу.

Дизель

развивает мощность 115 л.с. с максимальным крутящим моментом 250 Нм в диапазоне от 1500 до 3200 об/мин. Это приводит к максимальной скорости 198 км/ч и разгону до 100 км/ч за 10,2 секунды. Расход топлива в смешанном цикле составляет 4,1 л на 100 км, 3,8 л на 100 км по трассе, 4,6 л на 100 км в городе.

Отметим, что характеристики обоих двигателей по максимальной скорости и ускорению сопоставимы с .Дизель выигрывает за счет большего крутящего момента и меньшего расхода топлива. В результате дизель динамичнее и дешевле на АЗС.

Гибрида займет место дизеля?

Тойота, известный производитель гибридов из Японии, хвастался в рекламных роликах, что его гибрид, т.е. комбинация бензинового двигателя с электроприводом, проедет без ремонта миллион километров. Это маркетинговый ход, но, похоже, в нем много правды. Подержанные гибриды прошли 400 000 км без значительных затрат на ремонт как это может быть, например.в дизелях. Здесь после замены аккумулятора машина будет ездить в два раза больше. Эти автомобили обычно хорошо оборудованы. Автоматические коробки передач, любимые водителями в Европе, тоже справляются со своей задачей.

Гибридный двигатель Toyota

Сочетание бензинового двигателя с электрическим – проверенное решение на сегодняшний день. Электродвигатель обеспечивает немедленный прирост мощности. Крутящий момент электродвигателя доступен сразу. Так что о медленном разгоне не может быть и речи. Гибрид способен двигаться от фар быстрее, чем многие очень сильные, классические автомобили.Это хорошо видно на Toyota RAV4, где эффективная гибридная система выдает целых 197 л.с., что делает большой внедорожник очень динамичным, и в то же время характеризуется низким расходом топлива .

В этом варианте машина меньше горит, потому что энергия накапливается в аккумуляторах. Аккумуляторы заряжаются благодаря рекуперации , т.е. энергия от торможения, замедления или спуска поглощается. Восстановленная таким образом энергия разгоняет автомобиль до определенной скорости. Электродвигатель позволяет отрываться от фар и проехать на небольшой скорости до нескольких километров.Автомобиль с гибридным приводом позволяет эффективно подъезжать в пробке, передвигаться по дорогам местного значения или маневрировать на парковке. Таким образом, выброс выхлопных газов ниже, чем у популярных бензиновых двигателей, и значительно ниже, чем у дизельных двигателей.

Таким образом,

Hybrid идеально подходит для городских пробок, но не только. Исследование Краковского технологического университета, проведенное на автомобиле Toyota C-HR Hybrid, показало, что автомобиль использовал электродвигатель более половины времени движения на городских скоростях (испытание предполагало скорость до 56 км/ч). час).Удивительно, но в загородном цикле на скорости до 76 км/ч испытуемый автомобиль с использованием электродвигателя двигался более процента времени движения. Неплохой результат был получен и на трассе. При движении со скоростью до 131 км/ч на электродвигатель приходилось около 30 процентов работы привода.

Стоимость проезда на 100 км на гибридном ниже, чем на бензиновом двигателе, и составляет около 20 злотых для компактного автомобиля. Существует также альтернатива с LPG.В прошлом году упомянутый производитель предложил своим покупателям современный комбо-гибрид, предназначенный для торговых представителей и такси, оснащенных установкой ГБО. Такой автомобиль проехал 100 км по городу менее чем за 15 злотых.

Недостатки гибридов? Неисправность низкая на уровне, аналогичном бензиновым двигателям. Батареек должно хватить на 10 лет. По истечении срока службы замена батареи может оказаться дорогостоящей. Производители справились с размещением аккумуляторной батареи в днище, так что большого значения не имеет, когда речь идет о пространстве внутри автомобиля или вместимости багажника.

Будущее за электрикой

В настоящее время мы находимся в переходном периоде. Электромобили появились несколько лет назад на рынке, где преобладали автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Электрика предлагала более низкие затраты и меньшее негативное воздействие на окружающую среду. Здесь коэффициенты выбросов NOx намного ниже, чем в случае автомобилей с бензиновым двигателем.

Зарядная станция Tesla в Познани

Следует добавить, что воздействие на окружающую среду электромобилей, работающих на угольных электростанциях, будет значительно отличаться от тех, которые заряжаются электричеством от возобновляемых источников энергии.В скандинавских странах, где в энергетическом балансе большой процент энергии из возобновляемых источников, в таких странах уровень выбросов ниже более чем на 50%.

В Польше, где более 80% энергии приходится на сжигание ископаемого топлива, эта разница намного меньше. Скорее, положительный эффект от вождения электромобиля заключается в том, что автомобили не способствуют смогу в городах, а дым от сгоревшего угля выходит из дымовой трубы электростанции более контролируемым образом и на большой высоте.Со временем, в том числе и в Польше, энергетический баланс изменится, и процент использования возобновляемых источников энергии будет выше. К остальным угольным электростанциям будут применяться более строгие стандарты фильтрации.

Сечение электромобиля

Будущее за автомобилями без вредных выбросов, автомобилями с чисто электрическим приводом. В настоящее время на рынок выходит все больше полностью электрических автомобилей. Здесь правит Tesla, но за клиента борются другие компании. Например, для нового Peugeot 208 заказы на электрическую версию составляют целых 25% от общего количества заказов.Новаторский VW ID.3 приходится долго ждать в автосалонах, потому что вся продукция давно выкуплена. Hyundai Kona, Nissan Leaf и Renault ZOE также имеют сильные позиции на рынке.

Читайте также : Карта электрических зарядных устройств в Польше 90 140 90 139 90 140

Электромобили обеспечивают более высокую эффективность трансмиссии по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. Решающим преимуществом электромобилей является снижение выбросов углекислого газа и других токсичных газов, выделяемых при сгорании топлива.Большим стимулом для тех, кто рассматривает возможность приобретения такого автомобиля, также станет возможность бесплатной зарядки автомобилей на некоторых зарядных станциях и возможность движения по полосам для общественного транспорта и бесплатная парковка в специально отведенных местах в крупных городах.

Независимо от того, является ли энергетический баланс более или менее экологичным, в крупнейших городах, где смог является большой проблемой, продвижение автомобилей с нулевым уровнем выбросов абсолютно логично. Для сознательных водителей это будет дополнительным поводом выбрать электрику.

.

Тепловая машина. КПД тепловой машины. КПД тепловых двигателей. КПД тепловой машины

И полезные формулы.

Физические задачи, связанные с эффективностью тепловой машины

Задача расчета КПД тепловой машины №1

Состояние: болезнь

Вода массой 175 г нагревается в спиртовке. За время прогрева воды с t1 = 15 до t2 = 75 градусов Цельсия вес спиртовки уменьшился со 163 до 157 г.Рассчитать КПД установки.

Раствор

КПД можно рассчитать как полезную работу, деленную на общее количество тепла, излучаемого спиртовкой:

Полезная работа в этом случае равна количеству теплоты, которое было использовано исключительно для обогрева. Его можно рассчитать по известной формуле:

Рассчитаем общее количество теплоты, зная массу сгоревшего спирта и его удельную теплоту сгорания.

Заменить значения и рассчитать:

Ответ: 27%

Задача расчета КПД тепловой машины №2

Состояние: болезнь

Старый двигатель работал 220,8 МДж, используя 16 кг бензина. Рассчитайте КПД двигателя.

Раствор

Найдем общее количество тепла, выделяемого двигателем:

Или умножая на 100 получаем значение доходности в процентах:

Ответ: 30%.

Задача расчета КПД тепловой машины №3

Состояние: болезнь

Тепловая машина работает по циклу Карно, и 80% тепла, полученного от нагревателя, идет на холодильник. За один цикл рабочее тело получает от нагревателя 6,3 Дж теплоты. Найдите работу и цикл производительности.

Раствор

КПД идеальной тепловой машины:

По состоянию:

Давайте посчитаем сначала работу, затем выход:

Ответ: двадцать %; 1,26 Дж.

Задача расчета КПД тепловой машины №4

Состояние: болезнь

На этой схеме показан цикл дизеля с адиабатами 1-2 и 3-4, изобарами 2-3 и изохорами 4-1. Температуры газа в точках 1, 2, 3, 4 равны Т1, Т2, Т3, Т4 соответственно. Найдите производительность цикла.

Раствор

Проанализируем цикл и КПД будет рассчитываться по количеству подведенного и отведенного тепла.На адиабатах тепло не передается и не рассеивается. В изобаре 2 - 3 подводится тепло, увеличивается объем и, следовательно, повышается температура. На изохоре 4 - 1 тепло отводится, а давление и температура падают.

Аналогично:

Получаем результат:

Ответ: См. выше.

Задача расчета КПД тепловой машины №5

Состояние: болезнь

Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает работу A = 2,94 кДж за один цикл и возвращает охладителю количество теплоты Q2 = 13,4 кДж за один цикл.Найдите производительность цикла.

Раствор

Запишем формулу КПД:

Ответ: 18%

Вопросы о тепловых двигателях

Вопрос 1. Что такое тепловая машина?

Ответить. Тепловой двигатель — это машина, работающая за счет энергии, поступающей к ней при передаче тепла. Основные узлы тепловой машины: нагреватель, холодильник и рабочее тело.

Вопрос 2. Приведите примеры тепловых двигателей.

Ответить. Первыми тепловыми двигателями, получившими широкое распространение, были паровые двигатели. Примеры современной тепловой машины:

    ракетный двигатель
  • ;
  • авиадвигатель
  • ;
  • Газовая турбина
  • .

Вопрос 3. Может ли КПД двигателя равняться единице?

Ответить. № КПД всегда меньше единицы (или меньше 100%).Существование двигателя с единичным КПД противоречит первому закону термодинамики.

КПД реальных двигателей редко превышает 30%.

Вопрос 4. Что такое производительность?

Ответить. КПД (коэффициент полезного действия) – это отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, отведенной от нагревателя.

Вопрос 5. Что такое удельная теплота сгорания топлива?

Ответить. Удельная теплота сгорания Q - физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при сгорании 1 кг топлива.При устранении неисправностей КПД можно определить по мощности двигателя N и количеству сжигаемого топлива в единицу времени.

Задания и вопросы к циклу Карно

При обсуждении темы тепловых машин нельзя обойти вниманием цикл Карно - пожалуй, самый известный в физике цикл тепловой машины. Вот несколько дополнительных задач и вопросов о цикле Карно с решением.

Цикл Карно (или процесс) представляет собой идеальный круговой цикл, состоящий из двух адиабат и двух изотерм.Он был назван в честь французского инженера Сади Карно, описавшего этот цикл в своем научном труде «О движущей силе огня и машинах, способных развивать эту силу» (1894 г.).

Задача цикла Карно № 1

Состояние: болезнь

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 73,5 кДж. Температура нагревателя t1 = 100 °С, температура холодильной камеры t2 = 0 °С. Найти мощность цикла, количество теплоты, полученное машиной за один цикл от нагревателя, и количество теплоты, переданное холодильнику за один цикл.

Раствор

Рассчитать производительность цикла:

С другой стороны, чтобы найти количество тепла, полученного машиной, мы используем отношение:

Количество теплоты, переданное холодильнику, будет равно разнице между общим количеством теплоты и полезной работой:

Ответ: 0,36; 204,1 кДж; 130,6 кДж.

Задача цикла Карно № 2

Состояние: болезнь

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу A = 2,94 кДж и передает холодильнику за один цикл количество теплоты Q2 = 13,4 кДж.Найдите производительность цикла.

Раствор

Формула эффективности цикла Карно:

Здесь A — совершенная работа, а Q1 — количество теплоты, необходимое для ее выполнения. Количество тепла, которое идеальная машина отдает холодильнику, равно разнице между двумя значениями. Зная это, находим:

Ответ: 17%.

Задача о цикле Карно № 3

Состояние: болезнь

Нарисуйте на схеме цикл Карно и опишите его

Раствор

Цикл Карно на PV-диаграмме выглядит так:

90 157 90 158 1-2.изотермическое расширение, рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты q1;
  • 2-3. Адиабатическое расширение, без подвода тепла;
  • 3-4. изотермическое сжатие, при котором тепло передается холодильнику;
  • 90 158 4-1. Адиабатическое сжатие.

    Ответ: см. выше.

    Вопрос к циклу Карно №1

    Первая теорема Карно

    Ответить. Первая теорема Карно гласит: КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, зависит только от температуры нагревателя и холодильника, но не от устройства машины, ни от вида или свойств рабочего тела.

    Вопрос к циклу Карно №2

    Может ли эффективность цикла Карно быть равной 100%?

    Ответить. № КПД цикла Карно будет 100% только при абсолютном нуле температуры в холодильнике, что невозможно.

    Если у вас остались вопросы о тепловых двигателях и цикле Карно, не стесняйтесь задавать их в комментариях. А если вам нужна помощь в решении задач или других примеров и задач, обращайтесь по телефону

    Класс: 10

    Тип урока: Урок изучения нового материала.

    Цель урока: Объяснить принцип работы тепловой машины.

    Цели урока:

    Преподавание: ознакомление учащихся с видами тепловых машин, развитие умения определять КПД тепловых машин, показ роли и значения ТД в современной цивилизации; обобщать и расширять знания учащихся по вопросам экологии.

    Развивающая: развитие внимания и речи, совершенствование презентационных навыков.

    Образовательная: привить учащимся чувство ответственности перед будущими поколениями, отражая, таким образом, влияние тепловых двигателей на окружающую среду.

    Оборудование: компьютеры ученические, компьютер учителя, мультимедийный проектор, тесты (в Excel), Физика 7-11 Библиотека электронных наглядных пособий. Кирилл и Мефодий.

    Во время занятий

    1. Организационный момент

    2. Организация внимания учащихся

    Тема нашего урока "Тепловые двигатели". (Слайд 1)

    Сегодня мы вспомним виды тепловых двигателей, рассмотрим условия их эффективной работы и поговорим о проблемах, связанных с их массовым применением.(Слайд 2)

    3. Обновление базовых знаний

    Прежде чем приступить к изучению нового материала, предлагаю проверить, насколько вы готовы.

    Передний зонд:

    - Дайте формулировку первого закона термодинамики. (Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе. U = A + Q)

    - Можно ли нагреть или охладить газ без теплообмена с окружающей средой? Как это произошло? (Для адиабатических процессов.) (Слайд 3)

    - Напишите первый закон термодинамики в следующих случаях: а) теплопередача между телами в калориметре; б) подогрев воды в спиртовке; в) нагрев тела после удара. ( а) А = 0 , Q = 0, U = 0; б) А = 0, U = Q; в) Q = 0, U = А)

    - На рисунке показан цикл, совершаемый идеальным газом с определенной массой. Нарисуйте этот цикл на графиках p(T) и T(p). Где в цикле газ отдает тепло, а где поглощает его?

    (На участках 3-4 и 2-3 газ отдает определенное количество теплоты, а на участках 1-2 и 4-1 тепло поглощается газом.) (Слайд 4)

    4. Изучение нового материала

    Все физические явления и законы применяются в повседневной жизни человека. Внутренние энергетические ресурсы океанов и земной коры можно считать практически безграничными. Но иметь эти резервы недостаточно. Необходимо за счет энергии иметь возможность управлять устройствами, способными выполнять работу. (Слайд 5)

    Что является источником энергии? (различные виды топлива, ветер, солнце, приливы и отливы)

    Существуют различные типы машин, которые в своей работе преобразуют один вид энергии в другой.

    Тепловой двигатель представляет собой устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. (слайд 6)

    Рассмотрим устройство и принцип работы тепловой машины. Тепловая машина работает циклически.

    Каждая тепловая машина состоит из нагревателя, рабочего тела и холодильника. (слайд 7)

    Емкость замкнутого контура (слайд 8)

    Q 1 - количество теплоты, полученное от нагревания Q 1 > Q 2

    Q 2 - количество теплоты, переданное холодильнику Q 2

    А / = Q 1 - | вопрос 2 | - работа, совершаемая двигателем за цикл?

    Цикл С.Карно (слайд 9)

    Т 1 - температура нагрева.

    T 2 – температура холодильника.

    Тепловые двигатели в основном используются на всех основных видах современного транспорта. По железной дороге до середины 20 века. главным двигателем была паровая машина. В настоящее время используются в основном тепловозы и электровозы. Первоначально паровые двигатели применялись и на водном транспорте, сейчас применяются и двигатели внутреннего сгорания, и мощные турбины для крупных кораблей.

    Наиболее важным является использование тепловых двигателей (преимущественно мощных паровых турбин) в ТЭЦ, где они приводят в движение роторы электрогенераторов. Около 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях.

    Тепловые двигатели (паровые турбины) также устанавливаются на АЭС Газовые турбины широко используются на ракетном, железнодорожном и автомобильном транспорте.

    В автомобилях применяются поршневые двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели) и двигатели внутреннего сгорания с формированием смеси непосредственно в цилиндрах (дизели).

    В авиации поршневые двигатели устанавливаются на легкие самолеты, а турбовинтовые и реактивные двигатели, также известные как тепловые двигатели, - на огромные лайнеры. Реактивные двигатели также используются в космических ракетах. (слайд 10)

    (Просмотр видеофрагментов работы ТРД.)

    Рассмотрим работу двигателя внутреннего сгорания более подробно. Просмотр видео. (слайд 11)

    Работа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
    1-тактный: впуск
    Мера 2: Сжатие.
    3-тактный: рабочий ход.
    Четвертые часы: освобождение.
    Устройство: цилиндр, поршень, коленчатый вал, 2 клапана (впускной и выпускной), свеча зажигания.
    Мертвые зоны – это конечное положение поршня.
    Сравним рабочие характеристики тепловых двигателей.

    • Паровая машина - 8%
    • Паровая турбина - 40%
    • Газовая турбина - 25-30%
    • Двигатель внутреннего сгорания - 18-24%
    • Дизельный двигатель - 40-44%
    • Реактивный двигатель - 25% (Слайд 112)

    Тепловые двигатели и охрана окружающей среды (слайд 13)

    Постоянное увеличение энергоемкости - увеличивающееся распространение бытового пожара - приводит к тому, что количество выделяемого тепла становится сопоставимым с другими составляющими теплового баланса в атмосфере.Это не может не привести к повышению средней температуры на Земле. Повышение температуры может грозить таянием ледников и вызвать катастрофическое повышение уровня Мирового океана. Но этим не исчерпываются негативные последствия использования тепловых двигателей. Выброс в атмосферу микроскопических частиц – сажи, золы, фрагментированного топлива – увеличивается, что приводит к усилению «парникового эффекта» в результате увеличения концентрации углекислого газа в течение более длительного периода времени. Это приводит к повышению температуры атмосферы.

    Токсичные продукты сгорания, выбрасываемые в атмосферу, продукты неполного сгорания органического топлива - губительно действуют на растительный и животный мир. Особую угрозу в этом отношении представляют автомобили, количество которых тревожно растет, а очистка выхлопных газов затруднена.

    Все это создает ряд серьезных проблем для общества. (слайд 14)

    Необходимо повысить эффективность сооружений, препятствующих выбросу вредных веществ в атмосферу; достижение более полного сгорания топлива в двигателях автомобилей, а также повышение эффективности использования энергии, ее экономия в производстве и в быту.

    Альтернативные двигатели:

    • 1. Электрический
    • 2. Двигатели на солнечной и ветровой энергии (слайд 15)

    Пути решения экологических проблем:

      Использование альтернативных видов топлива.

      Использование альтернативных двигателей.

      Улучшение окружающей среды.

      Повышение экологической культуры. (слайд 16)

    5. Защита материала

    Всего за год вам всем предстоит сдать ЕГЭ.Я предлагаю исправить некоторые проблемы в Части А демонстрации физики 2009 года. Вы найдете задание на рабочих столах своих компьютеров.

    6. Конспект урока

    Прошло более 240 лет с момента создания первой паровой машины. За это время тепловые машины существенно изменили содержание жизни человека. Именно использование этих машин позволило человечеству выйти в космос, открыть тайны морских глубин.

    Выставляет вам оценку за работу на уроке.

    7.Домашнее задание:

    § 82 (Мякишев Г.Я.), упр. 15 (11, 12) (слайд 17)

    8. Отражение

    Пожалуйста, заполните таблицу перед тем, как покинуть класс.

    90 491

    доволен/не доволен

    90 491

    не устал/устал

    На уроке я работал

    активный пассивный

    Благодаря моей работе на уроке I

    Я думал урок

    короткий длинный

    На урок I

    Физика, 10 класс

    Занятие 25.Тепловые двигатели. КПД тепловых машин

    Перечень вопросов, рассматриваемых на занятии:

    1) Понятие о тепловой машине;

    2) Устройство и эксплуатация тепловой машины;

    3) КПД тепловой машины;

    4) Цикл Карно.

    Глоссарий по теме

    Тепловая машина - устройство, в котором внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию.

    КПД (КПД ) – это отношение полезной работы, совершаемой данным двигателем, к количеству тепла, отведенному от нагревателя.

    Двигатель внутреннего сгорания - двигатель, в котором топливо сжигается непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.

    Реактивный двигатель - двигатель, создающий тяговое усилие, необходимое для движения, путем преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию распыляемой струи.

    Цикл Карно Это идеальный круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов.

    Нагреватель - устройство, от которого рабочий организм получает энергию, часть которой идет на работу.

    Холодильник - корпус, поглощающий часть энергии рабочего тела (среда или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара, т.е. конденсаторы).

    Рабочее тело - тело расширяющееся и действующее (газ или пар)

    Основная и дополнительная литература по уроку :

    1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика 10 класс. Учебник для организаций образования М.: Просвещение, 2017.- стр. 269 - 273.

    2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. -М.: Капля, 2014. - С. 87 - 88.

    Открытый электронный ресурс по урокам

    Теоретический материал для самостоятельного изучения

    Сказки и мифы разных народов свидетельствуют о том, что люди всегда мечтали быстро перемещаться с места на место или быстро выполнять ту или иную работу. Для достижения этой цели нужны были устройства, способные совершать работу или перемещаться в пространстве.Наблюдая за окружающим миром, изобретатели пришли к выводу, что для облегчения труда и быстрого передвижения необходимо использовать энергию других тел, например, воды, ветра и т. д. Можно ли использовать внутреннюю энергию пороха или любого другого вида топлива для своих целей? Если взять пробирку, налить в нее воду, закрыть пробкой и нагреть. При нагревании вода закипит и образовавшийся пар вытолкнет пробку. Паровое расширение работает. В этом примере мы видим, что внутренняя энергия топлива превратилась в механическую энергию движущейся свечи.Заменив пробку поршнем, движущимся внутри трубки, а саму трубку цилиндром, мы получим простейшую тепловую машину.

    Тепловая машина - Тепловая машина представляет собой устройство, в котором внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию.

    Вспомним конструкцию простейшего двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, в котором движется поршень. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном. В верхней части каждого цилиндра есть два клапана.Один из клапанов называется впускным, а другой – выпускным. Для обеспечения плавного хода поршня к коленчатому валу прикреплен тяжелый маховик.

    Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, рабочий такт, выпуск.

    Во время первого такта впускной клапан открывается, а выдох остается закрытым. Подвижный поршень втягивает горючую смесь в цилиндр.

    Оба клапана закрыты на втором такте. Поднимающийся вверх поршень сжимает горючую смесь, которая при сжатии нагревается.

    На третьем такте, когда поршень находится в верхнем положении, происходит воспламенение смеси от электрической свечи зажигания. Воспламененная смесь образует горячие газы, давление которых составляет 3-6 МПа, а температура достигает 1600-2200 градусов. Сила нажатия толкает вниз поршень, движение которого передается коленчатому валу от маховика. Получив сильный толчок, маховик продолжит вращаться по инерции, удерживая поршень в движении на последующих ходах. Оба клапана остаются закрытыми во время этого хода.

    На четвертом такте открывается выпускной клапан, и выхлопной газ выталкивается движущимся поршнем через глушитель (не показан) в атмосферу.

    Каждая тепловая машина состоит из трех основных компонентов: нагревателя, рабочего тела и холодильника.

    Понятие эффективности было введено для описания эффективности тепловой машины.

    КПД – это отношение полезной работы, выполненной данным двигателем, к количеству тепла, полученному от нагревателя.

    Q 1 - количество теплоты, полученное при нагревании

    Q 2 - количество теплоты, переданное холодильнику

    - работа, совершаемая двигателем за цикл.

    Данная производительность является реальной, т.е. именно эта формула используется для характеристики реальных тепловых двигателей.

    Зная мощность N и время работы двигателя t работу, совершаемую за цикл, можно рассчитать по формуле

    Передача неиспользованной энергии холодильнику .

    В 19 веке в результате работ по технике отопления французский инженер Сади Карно предложил иной метод определения КПД (через термодинамическую температуру).

    Основной смысл этой формулы состоит в том, что любая истинная тепловая машина, работающая с нагревателем при Т 1 и холодильником при Т 2, не может быть эффективнее идеальной тепловой машины.Сади Карно, проверяя, в каком замкнутом процессе тепловая машина будет иметь максимальный КПД, предложил использовать цикл, состоящий из 2-х адиабатических и двух изотермических процессов

    Цикл Карно является наиболее эффективным циклом с наивысшим КПД.

    Не существует тепловых двигателей с КПД 100% или 1.

    Формула дает теоретический предел максимального КПД тепловых двигателей. Он показывает, что чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника, тем эффективнее тепловой двигатель.Только при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1.

    Но температура холодильника практически не может быть ниже температуры окружающей среды. Можно увеличить температуру радиатора. Однако каждый (твердый) материал имеет ограниченную теплостойкость или термостойкость. При нагревании он постепенно теряет свои упругие свойства и плавится при достаточно высокой температуре.

    Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение экономичности двигателей за счет снижения трения их деталей, потерь топлива из-за неполного сгорания и т.д.Реальные возможности повышения эффективности здесь еще велики.

    Повышение КПД тепловых двигателей и доведение их до максимума является важнейшей технической задачей.

    Тепловые двигатели. Паровые турбины также установлены на всех атомных электростанциях для производства высокотемпературного пара. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: в автомобилях - поршневые двигатели внутреннего сгорания; на воде - двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины; на железной дороге - тепловозы с дизельными установками; в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.

    Сравним рабочие характеристики тепловых двигателей.

    Паровая машина - 8%.

    Паровая турбина - 40%.

    Газовая турбина - 25-30%.

    Двигатель внутреннего сгорания - 18-24%.

    Дизельный двигатель - 40–44%.

    Реактивный двигатель - 25%.

    Широкое применение тепловых двигателей не проходит бесследно для окружающей среды: постепенно уменьшается количество кислорода и увеличивается количество углекислого газа в атмосфере, воздух загрязняется вредными для здоровья химическими веществами.Существует угроза изменения климата. Поэтому поиск путей снижения загрязнения окружающей среды является одной из актуальнейших научно-технических задач на сегодняшний день.

    Примеры решения проблем и анализ

    1 ... Какова средняя мощность двигателя автомобиля, если при скорости 180 км/ч расход бензина составляет 15 литров на 100 км пути, а КПД двигателя равен 25 %?

    Тепловой двигатель – это двигатель, работающий от источника тепловой энергии.

    Тепловая энергия ( Нагреватель Q ) от источника передается двигателю, при этом часть полученной энергии используется двигателем для совершения работы Вт , неиспользованная энергия ( Холодильник q ) поступает в холодильник, который может быть использован, например, окружающим воздухом. Тепловая машина может работать только тогда, когда температура холодильника ниже температуры нагревателя.

    Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины можно рассчитать как: КПД = Вт / Q нг .

    КПД = 1 (100%), если вся тепловая энергия преобразуется в работу. КПД = 0 (0%), если тепловая энергия не преобразуется в работу.

    КПД настоящей тепловой машины варьируется от 0 до 1, чем выше КПД, тем эффективнее двигатель.

    Q x / Q ng = T x / T ng Выход = 1- (Q x / Q ng) Выход = 1- (T x / T ng)

    Принимая во внимание третий закон термодинамики, который гласит, что температура Если абсолютный нуль (Т = 0К) недостижим, то можно сказать, что невозможно разработать тепловую машину с КПД = 1, так как Т х > 0 всегда.

    Чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника, тем выше КПД тепловой машины.

    Для работы двигателя требуется перепад давления с обеих сторон поршня двигателя или лопаток турбины. Во всех тепловых машинах эта разность давлений достигается повышением температуры рабочего тела на сотни градусов по отношению к температуре окружающей среды. Это повышение температуры происходит при сгорании топлива.

    Рабочим телом для всех тепловых двигателей является газ (см. § 3.11), который выполняет работу по разгерметизации. Обозначим начальную температуру рабочего тела (газа) как T 1 ... Эта температура в паровых турбинах или машинах получается паром в паровом котле. В двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах повышение температуры происходит по мере сжигания топлива в самом двигателе. Температура T 1 известен как температура радиатора.

    Роль холодильника

    По мере выполнения работы газ теряет энергию и неизбежно остывает до определенной температуры. Т 2 . Эта температура не должна быть ниже температуры окружающей среды, иначе давление газа упадет ниже атмосферного и двигатель не сможет работать. Типичная температура T 2 немного выше температуры окружающей среды. Это называется температурой холодильника. Холодильник – это атмосфера или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара – конденсаторы. В последнем случае температура холодильника может быть несколько ниже температуры атмосферы.

    Итак, в двигателе рабочее тело не может направить всю свою внутреннюю энергию на работу при расширении. Часть энергии неизбежно передается в атмосферу (холодильники) вместе с выхлопным паром или выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Эта часть внутренней энергии безвозвратно теряется. Именно об этом говорит второй закон термодинамики Кельвина.

    Принципиальная схема теплового двигателя представлена ​​на рис. 5.15. Рабочий орган двигателя получает количество теплоты при сгорании топлива Q 1 , работает А" и передает количество тепла холодильнику | Q 2 | Q 1 |.

    КПД тепловой машины

    Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна

    (5.11.1)

    где Q 1 - количество теплоты, полученное от нагревателя, а Q 2 - количество теплоты, отданное холодильнику.

    КПД тепловой машины есть отношение работы А", совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя:

    (5.11.2)

    В паровой турбине нагревателем является паровой котел, а в двигателях внутреннего сгорания - только продукты сгорания.

    Поскольку все двигатели передают некоторое количество тепла холодильнику, η

    Использование тепловых двигателей

    Использование тепловых двигателей (в основном мощных паровых турбин) на теплоэлектростанциях имеет первостепенное значение, где они приводят в движение роторы электричества генераторы. Около 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях.

    Тепловые двигатели (паровые турбины) также устанавливаются на атомных электростанциях.Эти станции используют энергию атомных ядер для производства высокотемпературного пара.

    Тепловые двигатели в основном используются на всех основных видах современного транспорта. В автомобилях применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания с внешним образованием горючей смеси (карбюраторные двигатели) и двигатели с образованием горючей смеси непосредственно внутри цилиндров (дизели). Такие же двигатели устанавливаются на тракторы.

    По железной дороге до середины 20 века. главным двигателем была паровая машина.В настоящее время используются в основном тепловозы и электровозы. Но электровозы также получают энергию от тепловых двигателей электростанций.

    Водный транспорт использует как двигатели внутреннего сгорания, так и мощные турбины для крупных судов.

    В авиации поршневые двигатели устанавливаются на легкие самолеты, а турбовинтовые и реактивные двигатели, также известные как тепловые двигатели, - на огромные лайнеры. Реактивные двигатели также используются в космических ракетах.

    Современная цивилизация немыслима без тепловых двигателей. У нас не было бы дешевого электричества и мы были бы лишены всех видов современного скоростного транспорта.


    .Гибридный диск

    — как он работает и сколько на самом деле сжигает?

    Гибридные автомобили, также называемые полуэлектрическими, обычно приводятся в движение двумя двигателями: обычным двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, который питается от энергии, хранящейся в батареях, вшитых в салон — обычно в пол или багажник — автомобиля. машина. Аккумулятор классического гибридного автомобиля можно заряжать двумя способами. Первый — использовать только двигатель внутреннего сгорания (топливо, сгоревшее в моторном отсеке, будет затем частично или полностью преобразовано в электроэнергию, которая затем пойдет на аккумулятор).Второй — технология рекуперативного торможения KERS, заключающаяся в рекуперации кинетической энергии, образующейся при торможении (в этом случае кинетическая энергия будет преобразовываться в электрическую).

    То же самое и с новой гибридной Honda Jazz (также доступной для внедорожного варианта Crosstar), оснащенной инновационной трансмиссией e: HEV. В нем используются два компактных мощных электродвигателя, соединенных с 1,5-литровым бензиновым двигателем DOHC i-VTEC через прямую трансмиссию.Все это оснащено специальным блоком управления потоком мощности и емкими литий-ионными батареями, заряжаемыми за счет рекуперативного торможения или через двигатель внутреннего сгорания и взаимодействующий с ним генератор. Такое решение характеризуется гибкостью и высокой культурой работы, с которыми могут конкурировать немногие решения, представленные на рынке. Ведь он работает во всех повседневных ситуациях: и на трассе, при быстрой и динамичной езде, и в городе, при поездках на работу и домой, или при походах в магазин.

    К преимуществам гибридных автомобилей относятся, прежде всего, низкий расход топлива, что приводит к снижению выбросов, а также низкие эксплуатационные расходы. Они возникают из-за другой конструкции системы привода, чем в обычных автомобилях внутреннего сгорания (напомним, что подавляющее большинство гибридных автомобилей могут обходиться без стартера, генератора переменного тока или сцепления). Современные гибриды кажутся как минимум на несколько длин длиннее типичных городских компактов, оснащенных двигателями внутреннего сгорания с низким содержанием газа.Да, бывает, что они немного дороже в покупке, но их более высокая цена быстро окупается для водителя с лихвой: менее сложная конструкция системы привода означает заметно меньшие затраты на техническое обслуживание и более дешевый сервис, а также простоту использования. и высокая надежность. Так обстоит дело, например, с Honda Jazz, в которой вместо сложной традиционной коробки передач использовалась небольшая односкоростная коробка передач с фиксированным передаточным числом.

    Аккумуляторы и электродвигатели, устанавливаемые на современные гибриды, способны легко выдерживать интенсивную, многолетнюю эксплуатацию, сохраняя свои заводские параметры на протяжении сотен тысяч километров (литий-ионные аккумуляторы, применяемые в автомобилестроении, сейчас сконструированы таким образом, что даже после пробега миллиона километров остаются работоспособными и исправными).Электроприводы также отличаются очень высокой эффективностью. В то время как энергоэффективность среднего электродвигателя составляет более 70 процентов. (подсчитано, что максимальный КПД электродвигателя может доходить до 99%), КПД лучших двигателей внутреннего сгорания не превышает 40%. Это огромная разница, и не только на бумаге. В конце концов, более низкие потери энергии также означают более низкий расход топлива и, следовательно, большую экономию.

    Но это еще не все.Современные гибриды не только «чище» своих конкурентов по двигателям внутреннего сгорания (они выбрасывают в атмосферу гораздо меньше оксидов углерода, серы и азота и полициклических ароматических углеводородов, в состав которых входит также вредный для здоровья бензопирен, в состав которого входят, в том числе, в осенний и зимний смог), но и намного тише их. В электрическом режиме гибридный автомобиль действительно может двигаться практически бесшумно, в то время как средний автомобиль с двигателем внутреннего сгорания даже при спокойной езде обычно издает шум громкостью, превышающей 70-80 дБ.По словам медиков, у многих людей звуки такой интенсивности могут вызывать проблемы со сном, сосудистой и нервной системами.

    Низкий расход топлива, надежность в любых условиях и высокая культура работы характеризует, в том числе, и вышеупомянутый гибрид Honda Jazz, который в базовой версии потребляет максимум 4,5 литра бензина на 100 км, а в бездорожье , рекреационный вариант Crosstar – до 4,8 литров бензина на 100 км. Это связано с передовой системой e:HEV, которая автоматически переключает систему привода в один из трех основных режимов: режим двигателя внутреннего сгорания, EV Drive (автомобиль приводится в движение только электродвигателем) и гибридный режим (автомобиль приводится в движение электродвигателем, но двигатель внутреннего сгорания включает и приводит в действие генератор, чтобы обеспечить электродвигатель дополнительной электроэнергией, например, при обгоне.Произведенная избыточная энергия сохраняется для последующего использования в батареях). Инновационная конструкция электродвигателей, установленных в новом гибриде Honda, способных работать на максимальной скорости 13 300 об/мин, делает смену режима движения очень быстрой, а главное: сделана бесшумно и совершенно незаметно для водителя. .

    Гибридный автомобиль, как видите, отличное предложение для всех, кто ценит не только экономичное, но и комфортное вождение с низким уровнем выбросов.Дизель-электрический привод уже не просто диковинка, разжигающая воображение энтузиастов технологических инноваций, а решение, приносящее множество реальных преимуществ. Только по этой причине сегодня стоит задуматься о покупке гибридного автомобиля.

    Статья написана совместно с Honda.

    .

    Принцип работы двигателя tsi

    Любая представленная информация, в частности фотографии, схемы, спецификации, описания, чертежи или технические параметры, не является офертой в понимании Гражданского кодекса и не имеет обязательной силы и может быть изменена без предварительного уведомления. Представленная информация не является гарантией по смыслу ст. 556 1 §2 ГК РФ. Указанные цены являются рекомендованными и включают НДС (23%).

    ŠKODA оставляет за собой право вносить изменения в эти версии.Представленные детали оборудования могут отличаться от спецификаций, предусмотренных для польского рынка. На фотографиях может быть изображено дополнительное оборудование. Обязательное определение цены, оснащения и технических характеристик автомобиля происходит в договоре купли-продажи, а спецификация технических параметров включается в свидетельство об утверждении типа транспортного средства. Пожалуйста, свяжитесь с авторизованным дилером ŠKODA для получения последней информации.

    С 1 сентября 2018 г. все новые автомобили, поступающие на рынок Европейского Союза, должны пройти испытания и получить одобрение в соответствии с процедурой WLTP, изложенной в Регламенте Комиссии (ЕС) 2017/1151.Приведенные данные о потреблении топлива/энергии и выбросах CO 2 являются данными согласно сертификату об одобрении типа, полученному в соответствии с процедурой WLTP. Более подробная информация о WLTP: https://www.skoda-auto.pl/swiat-skody/wltp. Данные основаны на сертификатах об утверждении типа. Установка аксессуаров в транспортном средстве может повлиять на расход топлива/энергии, выбросы CO2 или запас хода и может произойти не ранее, чем после первой регистрации транспортного средства, только по вашему запросу.Данные основаны на сертификатах об утверждении типа.

    Все производимые в настоящее время автомобили ŠKODA изготавливаются из материалов, отвечающих требованиям стандарта ISO 22628 в части возможности восстановления и переработки и соответствующих европейским сертификатам одобрения, выданным в соответствии с Директивой 2005/64/ЕС. Volkswagen Group Polska sp.z o.o. обязан предоставить всем пользователям автомобилей Volkswagen сеть сбора после их вывода из эксплуатации в соответствии с требованиями Закона от 20 января 2005 года.o утилизация вышедших из эксплуатации транспортных средств. Дополнительную информацию об экологии можно найти по адресу: https://www.skoda-auto.pl/swiat-skody/recycling-samochodow

    Параметры, принятые для расчета рассрочки, доступны в калькуляторе. Окончательный взнос и условия финансового продукта, указанные в договоре. Цены, использованные при расчете в рассрочку, доступны в автосалонах ŠKODA.Эта информация не является предложением в понимании Гражданского кодекса. Доступность продукта и условия могут быть изменены.

    В связи с ограничениями параметров экрана, на который выводится изображение, представленные цвета могут незначительно отличаться от реальных цветов лакокрасочного покрытия и материалов.

    Системы безопасности работают только в своих технологических пределах, и водитель все равно нуждается в должной осторожности. Водитель всегда должен быть готов взять на себя управление транспортным средством. Вспомогательные системы не освобождают его от обязанности проявлять крайнюю осторожность.

    Выбранные функции ŠKODA Connect можно использовать после регистрации учетной записи на клиентском портале https://skoda-connect.com/ и после установки мобильного приложения ŠKODA Connect на смартфон. Некоторые функции доступны в течение первого года с возможностью последующего продления на последующие годы через портал ŠKODA Connect. Следует помнить, что все системы работают только в своих технологических пределах и что от водителя все равно требуется осторожность.

    .90 000 Сборка основного вагона - 90 001

    Основной

    ХХ век - век атома и космических путешествий - это также век бурного развития автомобилестроения. Наблюдая на улицах и дорогах тысячи автомобилей различного назначения, трудно представить себе экономику современной страны без автомобильного транспорта, без машин скорой помощи, пожарных машин, автоцистерн и многих других автотранспортных средств. И все же, хотя создание транспортного средства, которое движется само по себе, долгое время было мечтой дизайнера, история настоящего автомобиля с полезной ценностью восходит к началу этого века.Первые попытки сконструировать транспортное средство, которое передвигалось своим ходом, предпринимались гораздо дольше. В 1600 году в Брюсселе Симон Стевин построил первое парусное судно. Менее чем через сто семьдесят лет - в 1769 году - француз Миколай Юзеф Кюньо сконструировал первый автомобиль с паровым двигателем. Своего очага у этой машины еще не было и для того, чтобы нагреть пар, нужно было разводить костер на земле под котлом. В последующие годы был создан ряд более или менее удачных паровых конструкций, конкуренцию которым во второй половине XIX века стали составлять электромобили.Автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был впервые построен в 1875 году Зигфридом Маркусом, но первый коммерческий автомобиль с бензиновым двигателем мощностью 0,55 кВт, высоковольтной системой зажигания и цепным приводом на задние колеса был построен только через десять лет. Кароль Бенц. 1885 – 1886 годы – прорывы в развитии автомобилестроения. Гот-либ Даймлер и Кароль Бенц после репетиции со своим первым «Настоящие автомобили», они основали две конкурирующие фабрики, позже известные своей продукцией во всем мире.В то же время автомобильная промышленность развивается во многих странах. Во Франции основаны компании Panhard-Levassor (1887), de Dion-Bouton и Peugeot. Чуть позже — только в 1894 году — создается первый американский производитель автомобилей — Duryea Motor Wagon Company. Вскоре после этого были основаны заводы Oldsmobil и Детройтская автомобильная компания, основанная Генри Фордом. Несмотря на сомнительную полезность выпускаемых в то время автомобилей, развитие автомобилестроения на рубеже 20-го века характеризуется исключительным динамизмом.Результаты спортивных мероприятий, проводившихся в то время, являются лучшим доказательством сооружений того времени. Первый мировой рекорд скорости, установленный в 1902 году на автомобиле с двигателем внутреннего сгорания (предыдущие принадлежали паровым или электрическим автомобилям), составил уже 122,4 км/ч. В 1909 году автомобиль Бенца превысил скорость 200 км/ч. Конечно, это было связано с постоянным совершенствованием конструкции автомобиля и методов производства. В Польше автомобильная промышленность стала развиваться намного позже.Первые польские образцы были созданы в Центральной автомобильной мастерской (ЦАМ), основанной в 1921 году. Они были построены инж. Легковые автомобили Тадеуша Танского CWS-T1 и CWS-T2. Однако серийно эти автомобили не выпускались. В 1926 году завод Урсус, производивший до сих пор двигатели внутреннего сгорания для сельского хозяйства, покупает лицензию итальянских грузовиков SPA и начинает выпуск 2-тонного грузовика под названием Урсус - тип А. Также в Урсусе в 1930 году запускается производство двигателей на основании лицензии компании Saurer.Эти двигатели устанавливались на импортные шасси той же фирмы. С 1928 года Ursus организационно входит в состав Państwowe Zakłady Inżynierii (PZInż), которое также производит легковые и грузовые автомобили по лицензии итальянской компании FIAT. Это пассажирские модели 508-III и 518, а также грузовые модели 621 и 618. На базе этих моделей на ПЗИнж было изготовлено множество производных вариантов, в том числе 20-местный автобус. В 1935-1939 годах было разработано много польских конструкций. Это были: прототип большого легкового автомобиля типа LS, прототип грузового автомобиля грузоподъемностью 4,5 тонны, автомобильные двигатели типа 403 и типа 705, мотоциклы Sokół 200, Sokół 600, M-lll и другие.В июле 1939 года началось расширение заводов с целью выпуска 10 000 грузовиков в год. Однако все эти достижения были уничтожены во время войны. После войны польскую автомобильную промышленность пришлось восстанавливать с нуля. Для восстановления разрушенной страны были необходимы все виды транспорта, особенно автомобили. Еще в 1946 году было принято решение о запуске производства грузовика собственной разработки. Под наблюдением инженера Яна Вернера в Лодзи и Варшаве готовится документация грузового автомобиля с грузоподъемностью. 3,5 т, отмечен символом Star 20.Тот факт, что первые 10 автомобилей были выпущены в Стараховицах в 1948 году, несмотря на чрезвычайно тяжелые условия, доказывает необычайное усилие, энтузиазм и высокое мастерство людей, строивших в те годы нашу автомобилизацию. Регулярное производство Starów началось в 1949 году. Три года спустя - в 1951 году - на только что построенном заводе Samochodow Osobowych в Варшаве была собрана пробная серия автомобилей FSO Warszawa, строительство которых велось по советской лицензии. В том же году в Люблине началось производство 2,5-тонных грузовиков FSC Lublin, также по советской лицензии, Дальнейшее развитие польской автомобильной промышленности включает в себя не только модернизацию заводов в Стараховицах, Варшаве и Люблине, но и запуск новых заводов, таких как Sanocka Fabryka Autobusów, Jelczańskie Zakłady Samochodowe, Завод транспортных средств доставки в Нысе, Fabryka Mechanizmów Samochodowych в Щецине и многие другие.На смену Old 20 пришли Star 21, Star 25, Star 27, Star 28 и 29 и Star 200. В то же время семейство Star пополнилось множеством производных конструкций, включая саморазгружающиеся грузовики, тягачи, цистерны, фургоны, автобусы и др. Был построен внедорожник Star 66, а затем его более новые варианты - Star 660M1 и Star 660M2. В настоящее время выпускается современный внедорожник Star 266. Разработка лицензионной Варшавы, помимо модернизации базовой машины (верхнеклапанный двигатель, измененный кузов и т.), дали целый ряд производных автомобилей - машины скорой помощи, микроавтобусы (Ныса), микроавтобусы (Жук) и т.д. Автобусы San, Jelcz и Sanok, автомобили большой вместимости A80 и Jelcz 315, популярный легковой автомобиль Syrena – следующие этапы развития нашего автомобилестроения. Каждая из этих машин производилась в разных вариантах и ​​постепенно модернизировалась. На базе автомобиля Jelcz 315 было создано семейство автомобилей большой вместимости — десятитонный Jelcz 316 с дополнительной поддерживающей третьей осью, седельный тягач Jelcz 317, автоцистерна и многие другие.Покупка лицензии на легковой автомобиль Polski Fiat 125p в Италии в 1965 году имела большое значение для развития польского автопрома. Приобретение этой лицензии вместе с современной технологической документацией и машинным парком привело к модернизации не только Варшавского FSO, но и многих сотрудничающих с ним небольших автомобильных заводов. Польский Fiat 125p стал символом современности польского автомобилестроения. Экспортируется во многие страны, собирается польскими командами в Югославии, он также является предметом постоянной разработки дизайнеров FSO.На его базе выпускались версии универсал и пикап, а также скорая помощь. Было много модернизационных изменений кузова и шасси. Широкие возможности экспорта и сотрудничества (особенно с Югославией), связанные с производством польского Fiat 125p, стали стимулом для еще более быстрого развития польской автомобильной промышленности. В 1971 году с заводами FIAT было подписано лицензионное соглашение на производство популярного польского автомобиля Fiat 126p, предназначенного для самой широкой аудитории. Polskie Fiaty 126p производится на недавно построенных заводах в Бельско и Тыхах.В настоящее время они являются самыми популярными автомобилями на наших дорогах. В рамках соглашения с заводами FIAT сборка других автомобилей этой фирмы (из импортных деталей) была налажена в Польше в 1971-76 гг. Польские автомобили Fiat 127p собирались на Fabryka Samochodow Małolitrażowych в Бельско, а польские автомобили Fiat 128p, 131p и 132p - на FSO в Варшаве. При этом продолжаются работы по модернизации выпускаемых моделей и подготовке новых. Конструкторы из ФСО в сотрудничестве со специалистами финского FIAT разработали новую модель легкового автомобиля под названием «Полонез».Его производство началось в 1978 году, не прерывая производства польского Fiat 125p. Polonez — автомобиль с совершенно новым кузовом, полностью отвечающим современным тенденциям развития в плане эстетики и эргономики, а также пассивной безопасности. Пять версий двигателя в разработке, улучшенное шасси и тщательная антикоррозийная защита делают «Полонез» вполне современным автомобилем, который может успешно конкурировать с автомобилями известных европейских компаний.Особенно динамичное развитие автомобильной промышленности в последнее десятилетие затронуло также грузовые автомобили и автобусы. В 1972 году было заключено лицензионное соглашение с французской компанией Berliet на производство автобусов большой вместимости. В Елчанских заводах Самоходове была начата сначала сборка автобусов Jelcz-Berliet PR 100 французской постройки, а затем производство автобусов Jelcz-Berliet PR 110, сконструированных совместно польскими и французскими специалистами.Эти автобусы вместе с современными Autosan H9 из Санока, способствовал полной модернизации подвижного состава предприятий связи.Одновременно с сотрудничеством с французской компанией Berliet Jelczańskie Zakłady Samochodowe установили контакт с австрийской компанией Steyr. В результате этого сотрудничества в Елче создается современное семейство крупнотоннажных автомобилей Jelcz-Steyr. Завод грузовиков в Стараховицах наладил сотрудничество со шведской компанией Volvo. Завод по производству сельскохозяйственных автомобилей Tarpan был основан в Антонинеке недалеко от Познани. На Заводе грузовиков в Люблине производится семейство новых развозных фургонов.Фургон «Ныса» производства FSD в Нысе проходит модернизацию. И ведь польский автопром — это не только автомобили. Мы также производим мотоциклы и мопеды, широкий ассортимент автомобильных прицепов, созданы заводы, специализирующиеся на производстве агрегатов, таких как коробки передач (Тчев), рулевые механизмы и карданные валы (Щецин), амортизаторы (Кросно) и другие. Развитие производства идет рука об руку с развитием автомобильной техники – СТО, ремонтных заводов и т.д.Столь значительное развитие автомобилестроения в Польше тесно связано с общим экономическим развитием страны и является его необходимой составляющей. Важно понимать, что автомобиль — это средство сообщения, которое проходит там, где нет ни железной дороги, ни самолета. Никакие другие транспортные средства не могут выполнять задачи, которые выполняют автомобили, например, в строительстве, торговле или связи. Сегодня легковые автомобили и автобусы вносят больший вклад в решение сложных коммуникационных задач, чем железные дороги и авиация.Поэтому степень «автомобилизации» страны в настоящее время является одним из основных показателей экономического уровня общества. Наряду с развитием автомобилестроения наблюдаются изменения в конструкции транспортных средств с целью улучшения их эксплуатационных возможностей и повышения комфорта и безопасности использования. Увеличивается грузоподъемность грузовых автомобилей, увеличивается количество разновидностей автомобилей, приспособленных к специализированному транспорту и для выполнения строго определенных задач. Цель состоит в том, чтобы максимально увеличить межремонтный пробег, упростить и сократить количество необходимых мероприятий по техническому обслуживанию и сократить время погрузочно-разгрузочных работ.Эти тенденции проявляются, в том числе, в повышении долговечности узлов, устранении узлов, требующих периодической смазки, применении саморазгружающихся и автоматических погрузочных машин, использовании контейнеров и т. д. Наряду со стремлением к улучшению эксплуатационных свойств автомобилей все больше внимания уделяется обеспечению максимальной безопасности и комфорта вождения. Поэтому особое значение приобретают проблемы надежности тормозной и рулевой систем, устойчивости движения автомобиля, конструкции кузова, обеспечивающей максимальную безопасность в случае аварии.Обязательно использование ремней безопасности, разработаны более эффективные фары, направленные на устранение ослепления водителей встречных транспортных средств. Забота об улучшении ездового комфорта проявляется, прежде всего, в разработке конструкции подвесок, сидений, улучшении шумоизоляции и т. д. Не так давно к ездовому комфорту относились как к привилегии легковых автомобилей, учитывая, что в грузовых автомобилях оно является второстепенным делом. Развитие автомобильных перевозок дальнего следования повлекло за собой необходимость обеспечения наилучших условий труда водителя и комфорта пассажиров.Стало очевидным, что вопросы комфорта и, следовательно, снижения утомляемости водителя тесно связаны с вопросами безопасности дорожного движения. Поэтому в современных автомобилях им придается большое значение.

    .

    Смотрите также

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