Что нужно для двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя. Как устроен поршневой двигатель и его основные системы
Тема: ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.
План лекции:
2. Классификация ДВС.
3. Общее устройство ДВС.
4. Основные понятия и определения.
5. Топлива ДВС.
1. Определение двигателей внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) называют поршневой тепловой двигатель, в котором процессы сгорания топлива, выделение теплоты и превращение её в механически работу происходит непосредственно в его цилиндре.
Ассоциация глобальных автопроизводителей заявила, что потребители должны быть в состоянии позволить себе более чистые автомобили, которые, по словам Калифорнии, необходимы для достижения своих целей в области климата. По данным 10-летнего Сан-Франциско, рост выбросов от наземных перевозок подрывает усилия государства по сокращению загрязнения.
Эти правила подкреплены отказами, предоставленными Агентством по охране окружающей среды. Например, Калифорния может использовать правила регистрации транспортных средств или контролировать транспортные средства, которые могут получить доступ к государственным автомагистралям, сказала она.
2. Классификация ДВС
По способу осуществления рабочего цикла ДВС подразделяются на две большие категории:
1) четырёхтактные ДВС, у которых рабочий цикл в каждом цилиндре совершается за четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала;
2) двухтактные ДВС, у которых рабочий цикл в каждом цилиндре совершается за два хода поршня или один оборот коленчатого вала.
Николс сказал, что запрет на Калифорнию также может оставаться на десятилетия от реализации, и насколько далеко еще не видно. Есть люди, которые верят, в том числе и для меня, что вы можете остановить все продажи новых автомобилей внутреннего сгорания.
Определение двигателей внутреннего сгорания
Нет сомнений в том, что в долгосрочной перспективе все мы будем управлять электромобилями. Двигатель внутреннего сгорания остается ключевым элементом мобильности и финансирует развитие электроприводных систем. Тем более важно, чтобы продолжать фокусироваться на экономике, низких выбросах и эффективности.
По способу смесеобразования четырёхтактные и двухтактные ДВС различают:
1) ДВС с внешним смесеобразованием, в которых горючая смесь образуется за пределами цилиндра (к ним относятся карбюраторные и газовые двигатели);
2) ДВС с внутренним смесеобразованием, в которых горючая смесь образуется непосредственно внутри цилиндра (к ним относятся дизели и двигатели с впрыском лёгкого топлива в цилиндр).
Увеличение: еще больше эффективности в последних дизельных двигателях. Новое семейство бензиновых двигателей. Бензиновый двигатель также претерпел значительные изменения за последние десять лет, внутреннее трение, изменение фаз газораспределения, непосредственное впрыскивание и турбонаддув, и это лишь некоторые из них. И это будет способствовать дальнейшему прогрессу, - заявляет Томас Вебер, глава отдела развития. Цели здесь такие же, как и с нашими дизельными двигателями: модульная конструкция, сокращение вариантов и стандартизация интерфейсы между приводом и транспортным средством. Первым представителем будет встроенный шестицилиндровый двигатель со встроенным стартерным генератором. Также планируется четырехцилиндровый двигатель с ременным приводом стартера.
- Однако новые разработки не ограничиваются дизелем.
- Следующее должно быть новое семейство бензиновых двигателей.
По способу воспламенения горючей смеси различают:
1) ДВС с воспламенением горючей смеси от электрической искры (карбюраторные, газовые и с впрыском лёгкого топлива);
2) ДВС с воспламенением топлива в процессе смесеобразования от высокой температуры сжатого воздуха (дизели).
По виду применяемого топлива различают:
Тема: двигатели внутреннего сгорания
Фильтр твердых частиц в скором времени перестанет быть единственным в мире дизельным двигателем: мы являемся первым производителем, планирующим его широкомасштабное использование для бензиновых двигателей. Затем фильтр будет представлен в других, новых моделях автомобилей, обновлениях моделей и новых поколениях двигателей. После этого использование фильтра твердых частиц также планируется для текущей серии моделей. Больше мощности для более низкого потребления: новый 48-вольтовый бортовой блок питания.
1) ДВС, работающие на легком жидком топливе (бензине и керосине);
2) ДВС, работающие на тяжёлом жидком топливе (газойле и дизельном топливе);
3) ДВС, работающие на газовом топливе (сжатый и сжиженный газ; газ, поступающий из специальных газогенераторов, в которых при недостатке кислорода сжигается твёрдое топливо – дрова или уголь).
Ключом к будущей мобильности является электризация автомобиля. И это начинается не с самой системы привода, а с дополнительными компонентами двигателя. Основные характеристики нового 48-вольтового бортового источника питания. Потребители с высокой потребляемой мощностью предназначены для прямого использования с напряжением 48 вольт, что особенно в случае использования электродвигателей позволяет достичь значительно более высокой эффективности. В 4 раза более мощный: при такой же силе тока новое 48-вольтное низковольтное встроенный блок питания обеспечивает в четыре раза большую производительность своего 12-вольтового предшественника - без дополнительной архитектуры безопасности высоковольтного источника питания. При одинаковой мощности электрические токи составляют лишь одну четверть от обычных в обычных системах. Это связано с тем, что система может быстро и плавно перевести двигатель внутреннего сгорания на холостой ход.
- Совместимость: сохранение существующих систем, увеличение производительности.
- Новая бортовая мощность позволяет два напряжения.
По способу охлаждения различают:
1) ДВС с жидкостным охлаждением;
2) ДВС с воздушным охлаждением.
По числу и расположению цилиндров различают:
1) одно и многоцилиндровые ДВС;
2) однорядные (вертикальные и горизонтальные);
3) двурядные ( -образные, с противолежащими цилиндрами).
По назначению различают:
Полный потенциал пусковых систем на 48 вольт можно использовать только в том случае, если стартер и генератор интегрированы в один блок. Благодаря расширенной функциональности это позволяет снизить расход топлива и улучшить комфорт при запуске. В сочетании с 48-вольтным бортовым источником питания доступны два базовых решения: генератор стартера с ленточным приводом и встроенный генератор стартера.
Теперь Институт Ифо в Мюнхене определил от имени немецкой автомобильной промышленности, которая будет иметь такой запрет на занятость, но также и на климат. Авторы исследования приходят к выводу, что по меньшей мере 1000 рабочих мест в Германии будут затронуты запретом на двигатели внутреннего сгорания. Таким образом, 000 человек работают в автомобильной промышленности и производят детали, которые нужны только для горелок; Они строят, например, бензиновые или дизельные двигатели, но также системы контроля выбросов.
1) транспортные ДВС, устанавливаемые на различных транспортных средствах (автомобили, тракторы, строительные машины и др. объекты);
2) стационарные;
3) специальные ДВС, играющие как правило вспомогательную роль.
3. Общее устройство ДВС
Широко используемые в современной технике ДВС состоят из двух основных механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного; и пяти систем: системы питания, охлаждения, смазки, пуска и зажигания (в карбюраторных, газовых и двигателях с впрыском лёгкого топлива).
Кроме того, в районах, косвенно связанных с двигателем внутреннего сгорания, работают тысячи сотрудников. К ним относятся, например, производство топлива, а также производство ручных коробок передач, которые намного менее сложны с электродвигателями, чем с бензиновыми или дизельными двигателями.
Десять процентов промышленных рабочих мест в опасности
Согласно исследованию, около десяти процентов всех рабочих мест в Германии будут затронуты требуемым запретом на двигатели внутреннего сгорания. Там будет «по сравнению с крупными предприятиями, куда сложнее конвертировать параллельно или альтернативно производству компонентов горения на продукцию и бизнес-единицы для электромобилей», - говорится в исследовании.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия давления газов и преобразования прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Механизм газораспределения предназначен для заполнения цилиндра горючей смесью или воздухом и для очистки цилиндра от продуктов сгорания.
Механизм газораспределения четырёхтактных двигателей состоит из впускного и выпускного клапанов, приводимых в действие распределительным (кулачковым валом, который через блок шестерен приводится во вращение от коленчатого вала. Скорость вращения распределительного вала вдвое меньше скорости вращения коленчатого вала.
Запрет на сжигание поможет климату
Если вы не смотрите на количество сотрудников, но часть добавленной промышленной стоимости, которая попадает в эту область, тогда надвигающийся убыток становится еще больше. Это будет соответствовать около 48 млрд. Однако исследователи признают, что полная потеря всех затронутых работ и общая добавленная стоимость в этой области крайне маловероятны. Во-первых, некоторые части, которые больше не нужны в автомобилях и легких коммерческих транспортных средствах, по-прежнему будут установлены в тяжелых грузовиках или автобусах, для которых запрет не применяется.
Механизм газораспределения двухтактных двигателей как правило выполнен в виде двух поперечных щелей (отверстий) в цилиндре: выпускной и впускной, открываемых последовательно в конце рабочего хода поршня.
Система питания предназначена для приготовления и подачи в запоршневое пространство горючей смеси нужного качества (карбюраторные и газовые двигатели) или порций распыленного топлива в определённый момент (дизели).
С другой стороны, потенциальные потери рабочих мест в области технологии двигателей внутреннего сгорания компенсируются потенциальным положительным эффектом занятости в электрической мобильности. Если бы запрет был осуществлен, то не только выбросы углекислого газа, ухудшающего климат, будут на 32 процента ниже сценария «бизнес-как обычно», но выбросы других токсичных веществ, таких как оксиды азота, также будут уменьшаться на аналогичный процент.
Кобальту и редкоземельным элементам угрожает нехватка ресурсов
Не удалось воспроизвести видео. Повторите попытку позже. Рассматривая абсолютные цифры, становится ясно, насколько огромным будет влияние запрета. Тем не менее, исследователи также отмечают, что преимущества электрических машин лежат в использовании, в то время как большинство недостатков в производстве транспортных средств в основном обусловлено более высоким потреблением энергии и материалов в производстве и использованием определенных материалов в батарее.
В карбюраторных двигателях топливо с помощью насоса или самотёком поступает в карбюратор, где смешивается с воздухом в определённой пропорции и.через впускной клапан или отверстие поступает в цилиндр.
В газовых двигателях воздух и горючий газ смешиваются в специальных смесителях.
В дизельных двигателях и ДВС с впрыском лёгкого топлива подача топлива в цилиндр осуществляется в определённый момент как правило с помощью плунжерного насоса.
Поставщики электроэнергии в Германии также будут создавать значительные проблемы для необходимого запрета на сжигание. Это означало бы не только значительное увеличение зарядных станций, но и общее потребление электроэнергии в Германии в первый год после запрета увеличится на 1, 1 процента.
Основные понятия и определения
Это также будет иметь последствия для цены на электроэнергию, которая вырастет на полпроцента. Все немцы должны были ожидать более высокие издержки - используют ли они электрические автомобили или нет. В исследовании также рассматривается вопрос о том, существует ли причина такого запрета. В качестве аргумента часто упоминается, что немецкая автомобильная промышленность не смогла создать компетенции в области электромобильности и что теперь им приходится вынуждать их в этом направлении, запрещая ее.
Система охлаждения предназначена для принудительного отвода тепла от нагретых деталей: блока цилиндров, головки блока цилиндров и др. В зависимости от вида вещества отводящего тепло, различают жидкостные и воздушные системы охлаждения.
Жидкостная система охлаждения состоит из каналов окружающих цилиндры (жидкостная рубашка), жидкостного насоса, радиатора, вентилятора и ряда вспомогательных элементов. Охлажденная в радиаторе жидкость с помощью насоса подаётся в жидкостную рубашку, охлаждает блок цилиндров, нагревается и вновь попадает в радиатор. В радиаторе жидкость охлаждается за счёт набегающего потока воздуха и потока, создаваемого вентилятором.
Поэтому исследователи рассмотрели количество патентных заявок в области электрических транспортных средств и по сравнению с количеством изобретений в технологии сжигания. Соответственно, немецкие компании занимают ведущие позиции по всему миру в обеих областях.
Для патентов отрасль не отстает
«Скорее, ориентация на инфраструктуру и меры, ориентированные на спрос, могут ускорить проникновение на рынок инновационных продуктов». Таким образом, исследователи утверждают альтернативы запретам. Существуют «более эффективные инструменты, чем запрет на регистрацию для достижения экологических и инновационных целей».
Воздушная система охлаждения представляет собой оребрение цилиндров двигателя, обдуваемое набегающим или создаваемым вентилятором потоком воздуха.
Система смазки служит для непрерывного подвода смазки к узлам трения.
Система пуска предназначена для быстрого и надёжного пуска двигателя и представляет собой как правило вспомогательный двигатель: электрический (стартер) или маломощный бензиновый).
Вдали от ископаемого топлива и к нейтральному нейтральному дорожному движению - вот о чем подумать. Сторона заявляет, что двигатель внутреннего сгорания - по существу технология от. Длительное использование этой технологии также означает, что бесчисленные инженерные годы приобрели опыт. Кроме того, существует огромная инфраструктура вокруг двигателя внутреннего сгорания и его миллионов применений. Почему вы должны выбрасывать все это вместо того, чтобы использовать его в интересах окружающей среды и людей?
Система зажигания применяется в карбюраторных двигателях и служит для принудительного воспламенения горючей смеси с помощью электрической искры, создаваемой в свече зажигания, ввернутой в головку цилиндра двигателя.
4. Основные понятия и определения
Верхней мёртвой точкой – ВМТ, называют положение поршня, наиболее удалённое от оси коленчатого вала.
Тот факт, что транспортное средство управляется двигателем, в котором происходит экзотермическая химическая реакция между кислородом и топливом, не является предрешенным. Проблема скорее в том, что в больших количествах выделяется углекислый газ, который возникает из ископаемых углеводородов. Также проблематичными являются выбросы твердых частиц, а также оксиды азота и другие загрязняющие вещества, которые происходят в процессе сжигания. Однако они могут быть значительно уменьшены с помощью подходящих методов и выбора топлива.
Ожог - но что-то еще!
Это именно то, чего мы хотим, не так ли? Самой самой проблемой является сам двигатель внутреннего сгорания и транспортное средство, на котором он установлен. Большие изменения сделаны в обеспечении и транспортировке метана вместо бензина и дизельного топлива. Но в Германии уже существуют большие сети для газа. Преобразование АЗС действительно не может быть большой проблемой - тем более, что уже имеются многочисленные заправочные станции, где можно танковать газ.
Нижней мёртвой точкой – НМТ, называют положение поршня, наименее отдалённое от оси коленчатого вала.
В мёртвых точках скорость поршня равна , т.к. в них изменяется направление движения поршня.
Перемещение поршня от ВМТ к НМТ или наоборот называется ходом поршня и обозначается .
Объём полости цилиндра при нахождении поршня в НМТ называют полным объёмом цилиндра и обозначают .
Степенью сжатия двигателя называют отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания
Степень сжатия показывает во сколько раз уменьшается объём запоршневого пространства при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. Как будет показано в дальнейшем степень сжатия в значительной мере определяет экономичность (КПД) любого ДВС.
Графическая зависимость давления газов в запоршневом пространстве от объёма запоршневого пространства, перемещения поршня или угла поворота коленчатого вала носит название индикаторной диаграммы двигателя .
5. Топлива ДВС
5.1. Топливо для карбюраторных двигателей
В карбюраторных двигателях в качестве топлива применяют бензин. Основной тепловой показатель бензина – его низшая теплота сгорания (около 44 МДж/кг). Качество бензина оценивают по его основным эксплуатационно-техническим свойствам: испаряемости, антидетонационной стойкости, термоокислительной стабильности, отсутствию механических примесей и воды, стабильности при хранении и транспортировке.
Испаряемость бензина характеризует способность его переходить из жидкой: фазы в паровую. Испаряемость бензина определяют по его фракционному составу, который находится его разгонкой при различной температуре. Об испаряемости бензина судят по температурам выкипания 10, 50 и 90% бензина. Так, например, температура выкипания 10% бензина характеризует его пусковые качества. Чем больше испаряемость при малых температурах, тем лучше качество бензина.
Бензины имеют различную антидетонационную стойкость, т.е. различную склонность к детонации. Антидетонационная стойкость бензина оценивается октановьм числом (ОЧ), которое численно равно процентному содержанию по объему изооктана в смеси изооктана и гептана, разноценной по детонационной стойкости данному топливу. ОЧ изооктана принимают за 100, а гептана – за нуль. Чем выше ОЧ бензина, тем меньше его склонность к детонации.
Для повышения ОЧ к бензину добавляют этиловую жидкость, которая состоит из тетраэтилсвинца (ТЭС) – антидетонатора и дибромэтена – выносителя. Этиловую жидкость добавляют к бензину в количестве 0,5-1 см 3 на 1 кг бензина. Бензины с добавкой этиловой жидкости называют этилированными, они ядовиты, и при их использовании необходимо соблюдать меры предосторожности. Этилированный бензин окрашен в красно-оранжевый или сине-зеленый цвет.
Бензин не должен содержать коррозирующих веществ (серы, сернистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей), так как присутствие их приводит к коррозии деталей двигателя.
Термоокислительная стабильность бензина характеризует его стойкость против смоло- и нагарообразования. Повышенное нагаро- и смолообразование вызывает ухудшение отвода теплоты от стенок камеры сгорания, уменьшение объема, камеры сгорания и нарушение нормальной подачи топлива в двигатель, что приводит к снижению мощности и экономичности двигателя.
Бензин не должен содержать механических примесей и воды. Присутствие механических примесей вызывает засорение фильтров, топливопроводов, каналов карбюратора и увеличивает износ стенок цилиндров и других деталей. Наличие воды в бензине затрудняет пуск двигателя.
Стабильность бензина при хранении характеризует его способность сохранять свои первоначальные физические и химические свойства при хранении и транспортировке.
Автомобильные бензины маркируются буквой А с цифровых индексом, показывают значение ОЧ. В соответствии с ГОСТ 4095-75 выпускаются бензины марок А-66, А-72, А-76, АИ-93, АИ-98.
5.2. Топливо для дизельных двигателей
В дизельных двигателях применяют дизельное топливо, являющееся продуктом переработки нефти. Топливо, используемое в дизельных двигателях, должно обладать следующими основными качествами: оптимальной вязкостью, низкой температурой застывания, высокой склонностью к воспламенению, высокой термоокислительной стабильностью, высокими антикоррозионными свойствами, отсутствием механических примесей и воды, хорошей стабильностью при хранении и транспортировке.
Вязкость дизельного топлива влияет на процессы топливоподачи и распыливания. При недостаточной вязкости топлива увенчивается утечка, его через зазоры в распылителях форсунки и в нерцизионных парах топливного насоса, а при высокой ухудшаются процессы топливоподачи, распыливания и смесеобразования в двигателе. вязкость топлива зависит от температуры. Температура застывания топлива влияет на процесс подачи топлива из топливного бака. в цилиндры двигателя. Поэтому топливо должно иметь низкую температуру застывания.
Склонность топлива к воспламенению влияет на протекание процесса сгорания. Дизельные топлива., обладающие высокой склонностью к воспламенения, обеспечивают плавное протекание процесса сгорания, без резкого повышения давления, воспламеняемость топлива оценивают цетановым числом (ЦЧ), которое численно равно процентному содержанию по объему цетана в смеси цетана и альфаметилнафталина, равноценной по воспламеняемости данному топливу. Для дизельных топлив ЦЧ = 40-60.
Термоокислительная стабильность дизельного топлива характеризует его стойкость против смоло- и нагарообразования. Повышенное нагаро- и смолообразование вызывает ухудшение отвода теплоты от стенок камеры сгорания и нарушение подачи топлива через форсунки в двигатель, что приводит к снижению мощности и экономичности двигателя.
Дизельное топливо не должно содержать коррозирующих веществ, так как присутствие их приводит к коррозии деталей топливоподающей аппаратуры и двигателя. Дизельное топливо не должно содержать механических примесей и воды. Присутствие механических примесей вызывает засорение фильтров, топливопроводов, форсунок, каналов топливного насосе, и увеличивает износ деталей топливной аппаратуры двигателя. Стабильность дизельного топлива характеризует его способность сохранять свои начальные физические и химические свойства при хранении и транспортировке.
Для автотракторных дизелей применяют выпускаемые промышленностью топлива: ДЛ – дизельное летнее (при температуре выше 0°С), ДЗ – дизельное зимнее (при температуре до -30°С); ДА – дизельное арктическое (при температуре ниже – 30°С) (ГОСТ 4749-73).
Но простой обыватель чаще сталкивается с двигателем автомобиля и понимают под двигателем именно поршневой двигатель внутреннего сгорания. В поршневом ДВС, сила давления газов, возникающая при сгорании топлива в рабочей камере, воздействует на поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и передаёт усилие на кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Но это очень упрощенный взгляд на ДВС. На самом деле, в ДВС сосредоточены сложнейшие физические явления, пониманию которых посвятили себя многие выдающиеся ученые. Чтобы ДВС работал, в его цилиндрах, сменяя друг друга, происходят такие процессы, как подача воздуха, впрыск и распыление топлива, его смешивание с воздухом, воспламенение образовавшейся смеси, распространение пламени, удаление отработавших газов. На каждый процесс отводится несколько тысячных долей секунды. Добавьте к этому процессы, которые протекают в системах ДВС: теплообмен, течение газов и жидкостей, трение и износ, химические процессы нейтрализации отработавших газов, механические и тепловые нагрузки. Это далеко не полный перечень. И каждый из процессов должен быть организован наилучшим образом. Ведь из качества протекающих в ДВС процессов складывается качество двигателя в целом – его мощность, экономичность, шумность, токсичность, надежность, стоимость, вес и размеры.
Двигателя внутреннего сгорания бывают разные: , бензиновые, со смешенным питанием, и т.д. и это далеко не полный список! Как видите, вариантов двигателей внутреннего сгорания очень много, но если стоит затронуть классификацию ДВС, то для подробного рассмотрения всего объёма материала понадобится минимумм 20-30 страниц - большой объём, не так ли? И это только классификация...
Принципиальный ДВС автомобиля НИВА
1 - Шюп для замера уровня масла в картере |
22 - Звездочка распределительного вала |
|---|
Ни одна область деятельности несравнима с поршневыми ДВС по масштабам, количеству людей занятых в разработке, производстве и эксплуатации. В развитых странах деятельность четверти самодеятельного населения прямо или косвенно связана с поршневым двигателестроением. Двигателестроение, как исключительно наукоемкая область, определяет и стимулирует развитие науки и образования. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 – 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии пока не имеет должной альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей непрерывно увеличивается, превысив 60 миллионов единиц в год. Количество производимых в мире малоразмерных двигателей также превышает десятки миллионов в год. Даже в авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и количеству установленных на самолеты двигателей. В мире эксплуатируется несколько сотен тысяч самолетов с поршневыми ДВС (бизнес-класса, спортивных, беспилотных и т.д.). В США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах.
Но со временем всё меняется и скоро мы увидим и будем эксплуатировать принципиально другие типы двигателей, которые будет иметь высокие эксплуатационные показатели, высокий КПД, простота конструкции и главное - экологичность. Да, всё верно, главным минусом двигателя внутреннего сгорания является его экологическая характеристика. Как бы не оттачивали работу ДВС, какие бы системы не внедряли, он всё равно оказывается существенное влияние на наше здоровье. Да, теперь можно с уверенностью сказать, что существующая технология моторостроения чувствует "потолок" - это такое состояние, когда та, или иная технология полностью исчерпала свои возможность, полностью выжата, всё что можно было сделать - уже сделано и с точки зрения экологии принципиально НЕ-ЧЕ-ГО уже не изменить в существующих типах ДВС. Стоит вопрос: нужно полностью менять принцип работы двигателя, его энергоноситель (нефтяные продукты) на что-то новое, принципиально иное (). Но, к сожалению, это дело не одного дня или даже года, нужны десятилетия...
Пока ещё не одно поколение ученых и конструкторов будут исследовать и совершенствовать старую технологию постепенно подходя всё ближе и ближе к стенке, через которую уже будет невозможно перескочить (физически это не возможно). Еще очень долго ДВС будет давать работу тем, кто его производит, эксплуатирует, обслуживает и продает. Почему? Всё очень просто, но в то же время эту простую истину далеко не все понимают и принимают. Главная причина замедления внедрения принципиально иных технологий - капитализм. Да, как бы это странно не звучало, но именно капитализм, та система, которая как кажется должна быть заинтересована в новых технологиях, тормозит развитие человечества! Всё очень просто - нужно зарабатывать. Как же быть с теми нефтяными вышками, нефтезаводами и доходами?
ДВС «хоронили» неоднократно. В разное время на смену ему приходили электродвигатели на аккумуляторах, топливные элементы на водороде и многое другое. ДВС неизменно побеждал в конкурентной борьбе. И даже проблема исчерпания запасов нефти и газа - это не проблема ДВС. Существует неограниченный источник топлива для ДВС. По последним данным, нефть может восстанавливаться, а что это значит для нас?
Характеристики ДВС
При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.
Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рисунок слева), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.
Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.
Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.
Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.
Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике. Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
Пунктирной линией на графике выше показаны более оптимальные характеристики двигателя.
