Особенности бензинового двигателя: Бензиновый двигатель — достоинства и недостатки

Содержание

Бензиновый двигатель — достоинства и недостатки

Статья об основных плюсах и минусах бензинового мотора. Конструктивные особенности и эксплуатация. В конце статьи — интересное видео о том, как выбрать бензиновый двигатель.Статья об основных плюсах и минусах бензинового мотора. Конструктивные особенности и эксплуатация. В конце статьи — интересное видео о том, как выбрать бензиновый двигатель.

Содержание статьи:

  • Конструктивные особенности бензинового мотора
  • Эксплуатационные показатели
  • Видео о том, как выбрать бензиновый двигатель

Подавляющее большинство современных автомобилей оснащается бензиновыми моторами, ввиду чего особую актуальность приобретает знание всех его преимуществ и слабых мест. Это позволит скорректировать режим его эксплуатации, а также вовремя проводить регламентные работы, что, в конечном счёте, положительно скажется на длительности исправной работы двигателя.

Конструктивные особенности и их влияние на основные показатели бензинового мотора

Автолюбители предпочитают бензиновый двигатель в силу его низкой стоимости, относительной простоты конструкции, а также меньшей массы. Эти факторы обусловлены, прежде всего, конструктивными особенностями такого агрегата.

Принцип работы бензинового мотора базируется на воспламенении заранее подготовленной топливо-воздушной смеси с помощью искры, вырабатываемой свечами зажигания. В этом случае степень сжатия, возникающая в камере сгорания, относительно невелика и составляет от 8 до 12 единиц. Именно это и позволяет сделать бензиновый двигатель ощутимо легче своего дизельного собрата, в котором повышенные нагрузки обусловливают необходимость применения деталей с большим запасом прочности.

Более того, сейчас на современных автомобилях фактически получила второе дыхание технология производства алюминиевого блока цилиндров, от которой практически отказались в 80-90 годы прошлого века.

В качестве ещё одного механизма снижения общей массы мотора широко применяется отказ от стальных гильз в цилиндрах в пользу специального металлокерамического износостойкого слоя. К огромному сожалению автовладельцев, многие из двигателей, построенных по этой технологии, не подлежат капитальному ремонту, необходимость которого может возникнуть не только в связи с длительной эксплуатацией, но и из-за использования некачественного топлива.

Современные тенденции автомобилестроения предусматривают активное внедрение турбонаддува и на бензиновых моторах, что позволяет ещё больше расширить их рабочий диапазон, а также поднять тягу на малых оборотах. Негативной стороной такого решения является существенное удорожания агрегата в целом, а также необходимость в более дорогом и частом техническом обслуживании.

Что касается удельной эффективности, которая у бензиновых моторов на достаточно высоком уровне, то постоянные работы, направленные на её рост, в некоторой степени негативно сказались на долговечности и ремонтопригодности агрегата в целом. Речь, прежде всего, ведётся об уменьшении массы поршневой группы для снижения внутренних потерь.

Это достаточно эффективная мера для повышения удельной мощности и улучшения экономичности, но её обратной стороной являются повышенный расход масла и необходимость использования дорогостоящих сплавов, которые могли бы обеспечить должную степень износостойкости для малых площадей контакта.

Следующим направлением работы над современными бензиновыми двигателями является оптимизация камеры сгорания и повышение степени сжатия. Эти меры привели к тому, что моторы стали крайне чувствительны к качеству применяемого моторного топлива, а малейшая неисправность в газораспределительном механизме неизбежно приводит к капитальному ремонту если не всего мотора целиком, то его головки блока цилиндров. Такая ситуация стала широко распространённой ещё и в связи с отказом от использования металлических цепей в пользу ремней в приводе газораспределительного механизма.

Таким образом, деятельность, направленная на повышение эффективности бензиновых моторов, позволяет получить высокие показатели мощности при достаточно низком расходе топлива, но в то же время негативно сказывается на ресурсе и ремонтопригодности этого дорогостоящего узла.

Бытует мнение, что бензиновый мотор способен преобразовать не более 20-30% высвобождающейся от сжигания топлива энергии, в то время как для дизеля этот показатель составляет 30-40%, а с применением турбонаддува и интеркулера – до 50%. Отчасти это верно, но с учётом тенденции, направленной на повышение степени сжатия бензинового двигателя и снижения аналогичного показателя для дизельного, а также повсеместного использования наддува, разница в эффективности существенно сокращается.

Лучшие по сравнению с бензиновым тяговые характеристики дизельного двигателя обусловлены его конструктивными особенностями, в частности тем, что он не имеет дроссельной заслонки и регулирование мощности производится ограничением подачи соляра. Это имеет как плюсы так и минусы. С одной стороны – давление в цилиндрах остаётся неизменным,вне зависимости от режима езды, что обеспечивает высокие тяговые характеристики в области низких оборотов, а с другой – это предполагает интенсивные нагрузки на детали двигателя.

Конструктивные особенности бензинового мотора открывают достаточно широкие возможности для его модификации. В частности, его гораздо проще перевести на альтернативное топливо, такое как пропан-бутан или метан. Самое важное при таких переделках заключается в том, что двигатель не теряет возможности работы на бензине, что делает его битопливным. Что же касается дизеля, то подобная переделка чревата полным переходом на газ, поскольку меняется принцип действия системы зажигания.

Эксплуатационные показатели

Отличительной чертой бензиновых моторов по сравнению с дизельными является выход на максимальную мощность при высоких оборотах, что позволяет без труда поддерживать интенсивный разгон в очень широком диапазоне тахометра, даже без использования турбонаддува. Такой характер работы очень хорошо подходит для небольших автомобилей, которые эксплуатируются с малыми нагрузками преимущественно на загородных трассах.

Здесь же проявляется и главный недостаток бензиновых двигателей – слабая тяга на малых оборотах, что затрудняет начало движения при значительном уклоне автомобильной дороги, а также при высокой загрузке.

Это вынуждает автомобилиста стартовать на повышенных оборотах, что негативно сказывается на ресурсе механизма сцепления.

Если принимать во внимание расход топлива, то в оптимальном режиме работы он будет весьма мал. К большому сожалению, специфика современного движения делает экономичную езду редким исключением. Так, бензиновый двигатель очень чувствителен к нагрузкам, и если салон автомобиля полон или есть весомый груз в багажнике, то расход топлива резко возрастает.

Это же относится и к городскому режиму езды, который способен увеличить этот показатель в 1,5 раза по отношению к базовой величине. Фактически, такой характер работы делает бензиновый двигатель мало приспособленным для установки его на внедорожники и коммерческий транспорт.

Существенным преимуществом этого вида топлива является его невосприимчивость к погодным условиям — даже при сильном морозе бензиновый двигатель (если он полностью исправен) не нуждается в дополнительных присадках, чего не скажешь о дизеле.

Если рассматривать этот аспект в разрезе зимней эксплуатации, то бензиновый мотор не только легче запускается, но и требует гораздо меньше времени на прогрев, что обеспечивает возможность отапливать салон спустя всего несколько минут после запуска. Для дизельного мотора при достаточно большом салоне автомобиля может потребоваться установка автономного отопителя.

Не менее важным эксплуатационным показателем современного мотора является уровень его шума и вибраций. По этому показателю бензиновый двигатель однозначно выигрывает у дизеля, в котором воспламенение смеси происходит под огромным давлением, высвобождая большое количество энергии, что приводит к сильным вибрациям и возникновению характерного рокота, который практически невозможно заглушить ни эффективной шумоизоляцией, ни использованием дорогостоящих демпферов.

Также для автомобилей с механической коробкой передач при их оснащении дизельным мотором частота переключений существенно возрастает, что в городских условиях может снизить привлекательность и удобство такого транспорта.

Что касается безопасности, то бензин гораздо более пожаро- и взрывоопасен, поэтому при эксплуатации такого автомобиля повышенное внимание должно уделяться герметичности топливной системы, исправности электрооборудования.

Необходимо также принимать во внимание тот факт, что даже пары бензина легко воспламеняются (именно поэтому и запрещено хранить это топливо в плохо проветриваемых помещениях).

Если говорить о требовательности к качеству топлива, то здесь безоговорочно предпочтительны бензиновые моторы, поскольку несмотря на усложнение их узлов и систем управления многие из них по-прежнему практически без потерь могут переваривать бензин с более низким октановым числом.

Что же касается легендарной неприхотливости дизелей, то она канула в лету вместе с их атмосферными модификациями. Современные топливные насосы высокого давления и форсунки попросту приходят в негодность при попытке залить некачественное топливо, содержащее присадки.

Качество отечественного соляра таково, что многие автопроизводители специально вносят в автомобили ряд конструктивных изменений, позволяющих им работать на менее качественном топливе, либо вообще отказываются от поставок в нашу страну дизельных моторов.

Этот факт следует принимать во внимание при покупке машины, которая в Россию официально никогда не поставлялась, либо же при приобретении подержанного автомобиля из США, Европы или Японии. Большинство современных моделей дизелей весьма требовательно к применяемым расходным материалам, в особенности к фильтрам тонкой очистки топлива, что обусловливает необходимость их частой замены. Более того, стабильность его работы гораздо больше зависит от степени их засоренности, чем у бензинового аналога.

Стоимость технического обслуживания бензиновых моторов также существенно ниже их дизельных собратьев, в результате чего многие полагают, что покупка такого автомобиля впоследствии позволит существенно сэкономить. Кроме того, межсервисный интервал дизеля практически вдвое короче, что предопределяет частые визиты на сервис.

Что касается самого обслуживания, то легковые дизели в нашей стране серийно практически не выпускались, автомобилисты познакомились с ними только благодаря импорту. Это же в полной мере относится и к сервисным центрам, в которых не всегда можно встретить квалифицированного мастера, специализирующегося на ремонте дизельных агрегатов.

Что касается традиционного мнения о том, что дизельные двигатели существенно экономичней, то с учётом практически равной стоимости высокооктанового бензина и качественного соляра этот факт, особенно для легкового автомобиля, вызывает сомнение.

Кроме того, высокая изначальная цена и дороговизна обслуживания ещё больше сокращают разницу в эксплуатационных расходах. Таким образом, дизель целесообразно использовать в коммерческом транспорте, а также в автомобилях с большим ежегодным пробегом.

Заключение

Всё вышесказанное позволяет сформулировать основные преимущества бензинового двигателя:

  • относительная конструктивная простота;
  • существенно меньший вес;
  • невысокая цена;
  • возможность развивать высокие обороты;
  • относительная простота ремонта и технического обслуживания;
  • менее шумный, по сравнению с дизелем, рабочий процесс.

Основные недостатки такого мотора:

  • высокая пожаро- и взрывоопасность, обусловленная спецификой топлива;
  • острая потребность в использовании только качественных масел;
  • повышенный расход топлива при высоких нагрузках;
  • слабая тяга и крутящий момент на низких оборотах.

Таким образом, принимая во внимание вышеперечисленные факторы, следует сделать объективный вывод о том, что и бензиновый и дизельный двигатели имеют как преимущества, так и недостатки, которые разграничивают целесообразные сферы их применения.

Видео о том, как выбрать бензиновый двигатель:

Основные типы двигателей: бензиновый

  • Автор: Кудрин Андрей Викторович
  • Создано .

Современные автомобили могут производиться с силовыми агрегатами различных типов. Основным классом автомобильных моторов традиционно является бензиновый двигатель, который применяется фактически с самого начала автомобилестроения.

Изобретателем первого работоспособного бензинового ДВС, применимого на транспорте, является Готлиб Даймлер, родоначальник легендарного автоконцерна, который представил свой агрегат в 1882 году. С этого времени технология получила огромное развитие и многократно модернизировалась. Результатом этого развития стали мощные и высокоэффективные моторы, применяемые на современных автомобилях.

Часть 2: Основные типы двигателей: дизельный.
Часть 3: Основные типы двигателей: тяговый электродвигатель.
Часть 4: Основные типы двигателей: на биотопливе.

Особенности бензинового двигателя

Бензиновый мотор является классическим поршневым двигателем внутреннего сгорания. Он преобразует энергию взрыва, образующуюся при сжигании топливовоздушной смеси в замкнутом пространстве камеры сгорания, в кинетическую энергию.

Основным элементом мотора является цилиндр, по которому движется поршень, закрепленный на коленчатом валу. Топливовоздушная смесь подается в пространство цилиндра над поршнем при помощи клапанов и воспламеняется от электрической искры, которую вырабатывает свеча зажигания.

Бензиновые двигатели в своей работе используют четырехтактный цикл сгорания, который состоит из следующих тактов:

  1. Такт впуска. Поршень движется сверху вниз. Открывается впускной клапан и цилиндр наполняется топливовоздушной смесью.
  2. Такт сжатия. Поршень поднимается вверх и сжимает топливовоздушную смесь, что позволяет значительно увеличить мощность взрыва.
  3. Рабочий такт. Когда поршень доходит до крайней верхней точки, свеча зажигания вырабатывает искру и воспламеняет топливовоздушную смесь. Происходит взрыв, и расширяющиеся газы толкают поршень вниз.
  4. Такт выпуска. Когда поршень достигает нижней точки, открывается выпускной клапан. Отработанные газы уходят по выхлопной трубе. Цилиндр освобождается, и бензиновый двигатель снова готов к повторению цикла.

Современные автомобильные двигатели, как правило, состоят из двух, четырех или восьми цилиндров. Благодаря этому достигается повышенная мощность ДВС и равномерность работы.

Сегодня бензиновые двигатели устанавливаются на значительную часть легковых автомобилей и могут применяться также на коммерческом транспорте. Это наиболее массовый тип ДВС, используемый в автомобильной промышленности.

Достоинства и недостатки бензиновых двигателей

Популярность бензиновых двигателей основана на следующих ключевых преимуществах этого типа моторов:

  • Высокое соотношение мощности на единицу рабочего объема.
  • Возможность развивать большие обороты.
  • Значительный эксплуатационный ресурс.
  • Простое и эффективное устройство выхлопной системы.
  • Сравнительно невысокий уровень шума во время работы.

В то же время, наряду с преимуществами бензиновые моторы имеют и некоторые недостатки. Главным из них является достаточно невысокий КПД, который составляет порядка 30 %.  Кроме того, бензиновые моторы традиционно очень требовательны к качеству топливной смеси, а также демонстрируют слабую эффективность при работе на малых оборотах.

В настоящее время все более усиливаются претензии к бензиновым двигателям со стороны экологов. Прежде всего, это связано с загрязнением атмосферы токсичными выхлопными газами. Также необходимо учитывать, что бензин получают из нефти, которая является не возобновляемым природным ресурсом. В связи с этим сегодня активно ведутся разработки экологически безопасных моторов.

Бензиновый двигатель еще долго будет сохранять свою актуальность.

Двигатели: дизельные, бензиновые и газовые

Просмотреть все дизельные двигатели

Двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию различных видов топлива в полезную механическую энергию, которая приводит в движение поршни двигателя. Линейное движение поршней облегчает вращательное движение коленчатого вала, который вращает колеса или гребные винты и обеспечивает движение транспортных средств. Дизельные двигатели предназначены для обеспечения устойчивой и экономичной мощности в широком диапазоне применений, что делает их одним из самых популярных типов двигателей внутреннего сгорания.

В Central Diesel мы предоставляем дизельные двигатели, генераторы, железнодорожное оборудование, сопутствующие детали и автомобильные запчасти, чтобы ваше оборудование работало с оптимальным потенциалом. Мы поддерживаем обширный склад запасных частей для дизельных двигателей и систем, чтобы обеспечить быструю доставку любой важной детали или компонента, необходимого для поддержания работоспособности вашего дизельного оборудования.

Различные типы двигателей

Двигатели чаще всего различаются по типу топлива. Три основных типа топлива (и двигатели, которые их используют) следующие:

  • Бензин
  • Природный газ

Каждый источник питания обладает своими сильными сторонами. Все три типа двигателей являются обычными двигателями внутреннего сгорания, которые используют воспламененное топливо для толкания поршней вверх и вниз.

Для бензиновых двигателей требуется свеча зажигания, чтобы облегчить начальное зажигание. В двигателях, работающих на природном газе, также используется свеча зажигания. Дизельные двигатели достигают того же эффекта за счет сжатия. Дизель также является одним из самых безопасных источников топлива с точки зрения хранения и обращения.

Использование и применение

Многие коммерческие и промышленные операторы предпочитают дизельные двигатели, потому что дизель является энергоемким источником топлива. Дизель сжимает воздух в поршнях почти в два раза быстрее, чем бензин, что означает большую эффективность и мощность. Благодаря высокой плотности энергии дизельные двигатели могут эффективно перемещать большие транспортные средства, такие как:

  • Тракторы и крупная сельскохозяйственная техника
  • Полуприцепы
  • Морские суда
  • Большие локомотивы

Поскольку размеры и мощность автомобилей уменьшаются, они будут широко доступны как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями. Хотя природный газ часто считается более экологичным источником энергии, на самом деле он не прижился из-за более низкой эффективности использования топлива, повышенных требований безопасности и более высоких затрат на техническое обслуживание. Таким образом, дизель остается основным типом двигателя, когда применение требует эффективной и стабильной работы.

Предотвращение проблем с дизельным двигателем

Регулярное профилактическое техническое обслуживание — лучший способ поддерживать работу дизельных двигателей в оптимальном состоянии. Впрыск топлива напрямую влияет на эффективность двигателя, поэтому необходимы регулярные проверки, чтобы убедиться, что он работает должным образом. Раннее обнаружение утечек масла и проблем с выхлопными газами снижает риск повреждения и продлевает срок службы двигателя и автомобиля.

Включите эти шаги в свои процедуры технического обслуживания, чтобы увеличить срок службы двигателя и улучшить его работу:

  • Обслуживание масляной системы. Следите за регулярной заменой масла, чтобы очистить систему двигателя. Кроме того, отслеживайте утечки масла до их источника, чтобы лучше отслеживать возникающие проблемы.
  • Проверка и замена фильтров. Дизельные двигатели нуждаются в постоянном потоке воздуха и кислорода для питания поршней. Грязные фильтры, особенно на лодках, могут ограничивать поток воздуха до такой степени, что транспортное средство становится неработоспособным.

Когда загорается индикатор проверки двигателя, это может означать, что двигатель уже серьезно поврежден. Central Diesel предоставляет услуги по диагностике и ремонту, чтобы вернуть ваш дизельный двигатель в рабочее состояние. Мы также заменим неисправные детали в гидравлической, выхлопной и топливной системах вашего автомобиля.


Двигатели — Часто задаваемые вопросы (FAQ)

  1. Если мой двигатель используется очень редко в течение года (менее 150 часов), как часто я должен проводить его техническое обслуживание?
    Вы можете выполнять техническое обслуживание двигателя каждые два года при наработке менее 150 часов в год. Тем не менее, вы должны заменять топливный фильтр каждый год и убедиться, что вы используете какой-либо тип присадки в дизельном топливе, чтобы устранить любые потенциальные проблемы в будущем.
  2. Какова разница в степени сжатия бензинового двигателя (с искровым зажиганием) и дизельного двигателя (с воспламенением от сжатия)?
    Среднее значение компрессии бензиновых двигателей на цилиндр составляет 140-220 PSI. На дизельном двигателе это будет 350-450 фунтов на квадратный дюйм. Большой разброс показаний диктуется тем, является ли топливная система двигателя прямым или непрямым впрыском.
  3. При рассмотрении технических характеристик двигателя, что важнее: мощность или крутящий момент в футах/фунтах? Для большинства автомобильных приложений мощность, по-видимому, играет важную роль в принятии решения потребителями о транспортном средстве. Для тяжелой конструкции крутящий момент в футах/фунтах является ведущим показателем при определении того, какой двигатель необходим. Крутящий момент — это чистая мощность/энергия, которую двигатель производит для выполнения задачи.
  4. Влияет ли температура окружающей среды на работу двигателя?
    Да, на работу любого двигателя влияют барометрическое давление, температура и влажность. Вы когда-нибудь замечали, что расход топлива зимой выше, чем в летние месяцы?
  5. Какой двигатель более эффективен с точки зрения выработки энергии, бензиновый или дизельный?
    Бензиновые двигатели менее эффективны (32-38%) по сравнению с дизельным двигателем (42-46%), так как дизель производит больший крутящий момент (энергию) за цикл сгорания. Дизельный автомобиль имеет лучший MPG по сравнению с бензиновым автомобилем и может проехать дальше на одном баке топлива.

Дизельные двигатели от Central Diesel, Inc.

Central Diesel, Inc. предлагает широкий спектр моделей дизельных двигателей. У нас также есть запчасти, инструменты и опыт для ремонта и восстановления широкого спектра дизельных двигателей. Среди наших моделей дизельных двигателей:

Дизельные двигатели Deutz заслужили мировую известность благодаря своей высококачественной конструкции и передовым технологическим достижениям. Эти двигатели чистые и долговечные. Мы предлагаем полное обслуживание, продажу и поддержку запасных частей для этой линейки дизельных двигателей.

Промышленные дизельные двигатели

Mitsubishi являются одними из самых популярных в мире из-за надежности и долговечности, которые они обеспечивают на протяжении многих лет работы. Их линейка промышленных дизельных двигателей поставляется с широким спектром уровней сжатия и мощности, чтобы идеально соответствовать вашим потребностям.

У нас также имеется полный ассортимент запчастей для обеспечения эффективной работы двигателей Mitsubishi, а наши технические специалисты предлагают полный спектр услуг по ремонту и установке. Мы предлагаем широкий выбор моделей дизельных двигателей Mitsubishi, подходящих для широкого спектра применений. К ним относятся:

  • Дизельные двигатели Mitsubishi серии Model LДвигатели Mitsubishi серии Model L оснащены легкими дизельными двигателями мощностью 5-20 л. с. Они рассчитаны на длительный срок службы и низкий уровень выбросов.
  • Дизельные двигатели Mitsubishi серии Model SQЛинейка дизельных двигателей Model SQ предлагает мощность в диапазоне от 27 до 46 л.с. Эти двигатели также имеют предкамерную конструкцию для более эффективного сгорания.
  • Модель SS Series Дизельные двигатели MitsubishiДизельные двигатели модели SS обеспечивают мощность от 41 до 83 л.с. Линейка SS также отличается увеличенным объемом масла и более мощными системами охлаждения, что позволяет поддерживать двигатель в оптимальном состоянии.

Компания Central Diesel предлагает больше, чем просто двигатели. Наша обученная команда технических специалистов предоставляет квалифицированную поддержку, услуги по ремонту и установке, которые помогают поддерживать работоспособность вашего парка и оборудования. Мы также предоставляем запчасти и услуги для различных других промышленных и автомобильных систем.

Свяжитесь с нами или запросите предложение для получения дополнительной информации о наших дизельных двигателях или других продуктах и ​​услугах.

Вернуться к началу

Как бензиновые двигатели могут выжить в будущем электромобилей

| Характеристики

Передовые технологии позволяют обычным двигателям работать десятилетиями.

Двигатели внутреннего сгорания не исчезнут полностью в ближайшее время, если вообще исчезнут. Некоторые транспортные задачи или операционные условия просто не поддаются электрическим двигателям с батарейным или водородным питанием. Полтора века исследований и разработок значительно повысили эффективность двигателей внутреннего сгорания, и у инженеров есть масса дополнительных хитростей, которые обещают извлечь из молекулы топлива еще больше работы, производя при этом еще меньше вредных выбросов. Вот лишь некоторые из них, за которыми мы следим, перечисленные в порядке сложности и стоимости реализации.

Топливо с октановым числом 98, стандарт

Простая возможность спроектировать двигатель для работы со степенью сжатия 15:1 или выше значительно повышает его термодинамическую эффективность и удельную мощность, что позволяет дополнительно уменьшить размеры двигателя. Для этого требуется топливо с более высоким октановым числом, а исследовательское октановое число (RON) 98 представляет собой золотую середину, выше которой производство/переработка топлива потребляет больше энергии, уменьшая выгоду от энергии/CO2.

Интеллектуальное отключение цилиндра

Размеры двигателей рассчитаны на наихудшие сценарии, такие как ускорение на четверть мили или буксировка тяжелых прицепов по плотине Дэвис. Деактивация цилиндров повышает эффективность в менее экстремальных дорожных ситуациях, заставляя несколько цилиндров усиленно работать на Davis Dam, в то время как другие ничего не делают. Динамическое управление подачей топлива может отключить любой или все цилиндры 5,3- и 6,2-литровых двигателей GM V-8, чтобы повысить экономию топлива EPA почти на 12 процентов. Tula Technologies и Eaton теперь предлагают аналогичные системы для дальнемагистральных дизельных двигателей, где меньший выигрыш в эффективности использования топлива (1,5-4,0 процента) приносит огромные дивиденды по NOx за счет поддержания температуры выхлопных газов, необходимой для поддержания работы катализаторов.

Инновационные воздуходувки

Мощность двигателя ограничена количеством воздуха, которое он может проглотить, поэтому более века назад были разработаны нагнетатели с приводом от коленчатого вала и турбокомпрессоры с приводом от выхлопных газов. Электрические нагнетатели, использующие рекуперированную энергию, питают, в частности, двигатели Volvo Drive E и Mercedes M256; добавление двигателя/генератора к турбонагнетателю устраняет отставание по мощности и позволяет собирать энергию во время движения. Два интересных варианта нагнетателей с кривошипным приводом — это центробежный нагнетатель Torotrak V-Charge, в котором используется вариатор для быстрого согласования скорости с потребностью, и нагнетатель типа Lysholm от Hansen Engine Corp, который имеет окно, которое открывается или закрывается в соответствии с потребностью в воздухе. давление при минимальных потерях для обеспечения турбоэффективности с повышенной отзывчивостью.

Fancy Ignition Systems

Поскольку для сгорания топлива требуется время, обычные свечи зажигания срабатывают, когда поршень уже движется вверх, что делает начальное сгорание контрпродуктивным. Схемы одновременного воспламенения большего количества смеси обещают более быстрое сгорание, что позволяет в основном происходить при ходе вниз. Форд разработал лазеры ближнего инфракрасного диапазона для зажигания нескольких точек в камере сгорания, но стоимость и надежность остаются проблематичными. Сменная свеча зажигания Transient Plasma впрыскивает листы низкотемпературной плазмы, которая обещает быстрое и холодное воспламенение сверхбедных смесей для повышения экономии топлива на 10-15 процентов и значительного снижения выбросов NOx. Даже новая форкамерная система Twin-Combustion от Maserati считается ускорителем воспламенения.

Переменная степень сжатия

Эта простая концепция обещает высокое сжатие для экономичного плавания с легким дросселем и низкое сжатие при работе наддува. Составной шатун Руба-Голдберга от Nissan изменяет ход двигателя, бесступенчато изменяя степень сжатия от 8:1 до 14:1. Нас не впечатлили характеристики Nissan/Infiniti VC-Turbo и экономия топлива, и мы задаемся вопросом, может ли эксцентриковый шатун FEV быть проще и работать лучше. Давление масла, подаваемое через коленчатый вал, приводит во вращение эксцентриковый подшипник в конце поршня, изменяя ход поршня в более узком диапазоне, скажем, от 8:1 до 12:1, обещая снижение расхода топлива на 5 процентов.

Воспламенение от сжатия однородного заряда

Эффективность дизеля с выбросами бензина! Это дихотомическое обещание HCCI, которое стремится спонтанно воспламенить обедненные бензиновые смеси путем сжатия. У GM, Mercedes и Hyundai были многообещающие программы HCCI, но только Mazda запустила HCCI в производство. Вроде, как бы, что-то вроде. SkyactivX иногда использует свечу зажигания, и его продажа в Северной Америке по-прежнему считается слишком дорогой. Nautilus Engineering предложила концепцию HCCI, в которой небольшой поршень поверх основного поршня входит в свой собственный небольшой цилиндр с более высокой степенью сжатия в верхней части такта, чтобы инициировать воспламенение от сжатия. Однако нам ничего не известно о каких-либо OEM-контрактах, заключенных с компанией.

Системы регенерации отработанной энергии

Двигатели внутреннего сгорания выделяют много тепла и вибрации; почему бы не использовать его для получения энергии пара, термоэлектрической или пьезоэлектрической энергии? От предложенной BMW системы Turbosteamer и многих других отказались по причинам стоимости и веса. Твердотельные термоэлектрические генераторы обещают превращать тепло, обычно от выхлопных газов, непосредственно в электричество. (Возможность производства зависит от повышения эффективности необходимых материалов по сравнению с сегодняшним примерно 5-процентным уровнем.) А исследователи из Университета Дьюка предлагают использовать пьезоэлектрические кристаллы, подобные тем, которые расширяются под напряжением, для приведения в действие топливных форсунок прямого действия для выработки энергии под действием вибрации.

Совершенно новые концепции двигателей

Любая радикально новая конструкция двигателя сталкивается с огромной промышленной инерцией. Тем не менее, несколько «лучших мышеловок», похоже, не сдаются. Achates Power недавно получила еще один грант в размере 5 миллионов долларов от армии для продолжения разработки своего трехцилиндрового двухтактного двигателя с шестью оппозитными поршнями и двумя коленчатыми валами (показан выше). Сообщается, что у 4,9-литрового прототипа с супер- и турбонаддувом мощностью 275 л.с. и 811 фунт-футов его эффективность превзошла 6,7-литровый турбодизель Power Stroke в Ford F-Series на 20 процентов. Scuderi и Primavis предложили двигатели с разделенным циклом, в которых циклы впуска/сжатия и сгорания/выпуска выполняются в отдельных цилиндрах, каждый из которых предназначен для выполнения различных задач. Это снижает температуру. У Scuderi возникли юридические проблемы со своими инвесторами, Primavis планировала свой крошечный двухтактный двигатель в первую очередь как средство для увеличения запаса хода, и ни один из них в последнее время не делал много новостей, хотя их научная база кажется обоснованной. Концепция LiquidPiston X-1 представляет собой роторный двигатель Ванкеля, вывернутый наизнанку, с ротором в форме корпуса Ванкеля, качающимся через треугольный корпус с тремя камерами сгорания. Монтаж сальников на стационарном корпусе облегчает их смазку. Он все еще находится в активной разработке в качестве расширителя диапазона. Кроме того, есть более серьезные конструктивные скачки, такие как концепция роторной турбины внутреннего сгорания Astron Aerospace, которая сочетает в себе работу с разделенным циклом, HCCI, сверхдлинный цикл расширения и другие замечательные идеи. Он также все еще находится в активной разработке, производя впечатляющие заявления о мощности, крутящем моменте и эффективности.

Зеленое топливо обещает безуглеродное сжигание. Теперь

Биотопливо: использование зеленой энергии для производства топлива из растений, которые вытягивают CO2 из атмосферы, теоретически не добавляет новый CO2 в нашу «теплицу». Но работа на чистом этаноле, полученном из кукурузы, обычно не считается, потому что земля, используемая для выращивания этой кукурузы, обычно преобразовывала одинаковое количество CO2, независимо от того, становилась ли она топливом или кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, поэтому нельзя заявить о чистом сокращении выбросов углерода. . Биотопливо, изготовленное из целлюлозного сырья, такого как стебли кукурузы, трава мискантуса или новые культуры, посаженные там, где до этого ничего не выращивалось или не могло быть выращено/собрано, и существует множество процессов преобразования целлюлозных материалов или даже мусора в этанол, метанол или бутанол. . Также выявлено несколько процессов превращения водорослей в биодизель. К сожалению, они слишком дороги, чтобы конкурировать с дешевым бензином.

Прямое улавливание углерода: было предложено несколько схем извлечения CO2 из воздуха и его гидрогенизации с образованием углеводородного топлива. Prometheus Fuels планирует производить бензин из CO2, а коллаборация Audi и Sunfire намерена производить дизельное топливо из «голубой нефти», созданной с использованием зеленого электричества для объединения углерода из CO2 с водородом из воды. Компания Carbon Engineering в Британской Колумбии, Канада, планирует начать промышленное производство к 2022 году.