Autokombi.ru

Авто-портал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы двигателей автомобилей – на чем нынче ездят наши машины?

Типы двигателей автомобилей – на чем нынче ездят наши машины?

В настоящее время существуют различные типы двигателей автомобилей, основанные на принципе внутреннего сгорания. По характеру работы они разделяются на карбюраторные и дизельные. Рассмотрим их отличия и поговорим о видах моторов в современных автомобилях.

Классификации

Первое, с чего стоит начать — общей классификации двигателей легковых автомобилей, которая дает общее представление о конструкциях и особенностях этих узлов.

Все моторы по типу смесеобразования можно разбить на две основные группы:

  • С внутренним образованием горючей смеси и ее последующим зажиганием после контакта с воздухом. Здесь речь идет о дизельных моторах, в которых процесс воспламенения происходит по факту сжатия готовой смеси;
  • С наружным образованием горючей смеси. Здесь речь идет о газовых и карбюраторных моторах, в которых происходит принудительное воспламенение, а основную роль в процессе выполняет свеча зажигания (именно она подает искру).

В основе классификации поршневых моторов внутреннего сгорания лежит тип топлива, который применяется для работы силового узла:

  • Газ. В случае с применением газообразного топлива может применяться газ генераторного, сжиженного или природного типа.
  • Жидкое горючее. Такое топливо является продуктом переработки нефтяных продуктов, в результате чего образуется дизельное топливо, керосин или бензин.
  • Смешанный вид топлива. Газожидкостные моторы способны работать на смеси различных типов горючего — жидкого и газообразного. При этом в основе лежит именно газ, а жидкая форма горючего применяется только в роли зажигательной смеси. Существуют и многотопливные моторы, которые могут длительное время функционировать с применением различных типов топлива, начиная от сырой нефти и заканчивая бензином с высоким октановым числом.

Если классифицировать моторы внутреннего сгорания, то они различаются по ряду признаков:

  • По особенностям зажигания подготовленной горючей смеси — с зажиганием от силы сжатия или с зажиганием от свечи (принудительное воспламенение).
  • По типу реализации рабочего цикла — с 2-мя и 4-мя тактами, с наддувом или без него.

Кроме этого, ДВС классифицируются по ряду типов:

  • По особенностям системы охлаждения (может быть воздушным или жидкостным).
  • По типу образования смеси — с внутренним и внешним образованием горючей смеси. К первому типу относятся бензиновые моторы с впрыском смеси в цилиндр и дизельные агрегаты, а ко второму — моторы на газу и карбюраторные типы.
  • По позиции цилиндров — оппозитные, с V-образным расположением (2-рядные), с вертикальным и горизонтальным положением.

Бензиновый и дизельный мотор

Наибольшее распространение в автомобилестроении получили два типа мотора (по типу применяемого топлива) — бензиновый и дизельный. Именно им стоит уделить наибольшее внимание:

1. Бензиновый силовой агрегат. В двигателе, который работает на бензине, подразумевается воспламенение смеси с помощью обычной искры. Бензиновые моторы можно классифицировать по типу питания:

  • Карбюраторный мотор. Особенность таких агрегатов в том, что смешивание воздуха и топлива происходит в карбюраторе, а далее процесс продолжается уже в трубопроводе впуска. Главные минусы такого типа — низкий уровень экологичности, чрезмерная «прожорливость», меньший уровень надежности (в сравнении с другими типами мотора). Именно по этим причинам такие типы силовых агрегатов потеряли свою популярность и почти не выпускаются;
  • Впрысковый мотор. Здесь главным элементом является инжектор, подающий горючую смесь через главный трубопровод (прямой тип впрыска). Топливо может подаваться одним или несколькими форсунками, установленными перед клапанами. В последнем случае речь идет о распределительном впрыске, управляемом ЭБУ;
  • Силовой узел с непосредственным впрыском. Особенность такого агрегата в том, что подача горючей смеси осуществляется прямо в камеру сгорания. Благодаря такой конструкции, удалось решить сразу две проблемы — устранить вредные вещества из выхлопа и уменьшить потребление топлива.

2. Дизельный силовой агрегат. Главная особенность, которая выделяет «дизели» — способность воспламенять горючую смесь не за счет образуемой свечи, а благодаря мощному сжатию. Если рассматривать принцип действия дизеля, то можно выделить четыре такта, в каждом из которых происходят определенные действия:

  • Впуск. Здесь впускные клапана приоткрываются, и в цилиндр входит определенный объем воздушной массы. После этого клапан, выполнивший функцию, закрывается;
  • Сжатие. В этом случае поршень идет вверх и сжимает расположенный внутри воздух. В пиковый момент внутрь камеры сгорания происходит выброс дизельного горючего;
  • Рабочих ход. Наличие огромного давления и воздуха способствует воспламенению смеси. Теперь создается обратное давление газов, которое выталкивает поршень и заставляет опускаться его в нижнюю точку;
  • Выпуск. Поршень начинает движение вверх. Одновременно с этим открываются выпускные клапана, обеспечивающие выход из камеры сгорания лишних продуктов сгоревшего топлива.

Все дизельные моторы можно классифицировать и по типу камеры сгорания. Последняя бывает распределенной или нераспределенной. В первом случае горючая смесь подается сначала в дополнительную, а уже потом в основную камеру. Такой тип исполнения позволяет добиться большей экономии топлива. Что касается моторов с нераспределенной камерой, то их особенность — в расположении камеры и подаче дизельного горючего в пространство над поршнем. Плюс — экономичность. Минус — высокий уровень шума.

Читайте так же:
Где находится предохранитель прикуривателя?

После прочтения нашего обзора вы будете понимать, как работают восемь типов двигателей в мире.

Двигатель – это агрегат, который может преобразовать одну энергию в механическую. В эту категорию входит множество видов двигателей, начиная от паровых (двигатели внешнего сгорания) и электрических и заканчивая двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные моторы и т. д.). Мы покажем вам восемь самых известных в мире двигателей, а также просто и интуитивно понятно расскажем вам, как они работают, описав принципы их работы.

Основные схемы

При рассмотрении типов двигателей для легковых автомобилей нельзя пропустить тему конструктивной особенности агрегата. Здесь более чем за сотню лет ученым удалось создать множество вариантов моторов, отличающихся не только числом, но и расположением цилиндров. Из основных схем двигателей легковых авто стоит выделить:

  • Рядный мотор. Этот тип силового агрегата появился первым. Число цилиндров в таких двигателя может различаться и бывает от двух до восьми. Для легковых машин больше характерны 4-цилидровые моторы. Некоторые производители предпочитают устанавливать «шестерки» из-за лучшей балансировки. Что касается 8-цилиндровых моторов, то они уже не пользуются спросом. Преимущества рядного типа мотора — простота в эксплуатации и надежность. Расположение силового агрегата (несмотря на массивность) может быть различным — поперек или вдоль. Собственно, размеры и повышенная масса являются главными минусами этого мотора. В противовес стоит выделить уравновешенность.
  • Мотор V-образного типа. Особенность таких моторов — расположение цилиндров в виде буквы V. Подобная конструкция была разработана в «Старом свете» и там нашла применение во многих моделях автомобилей. Сегодня V-образные моторы в большей части устанавливаются на машинах производства США. Главные плюсы таких двигателей — компактность и особое расположение цилиндров (под углом друг к другу). Минусы конструкции — чрезмерная «прозорливость» и низкий уровень уравновешенности. Да и высокую стоимость сложно отнести к преимуществам.
  • Оппозитные моторы. Однажды конструкторы разработали горизонтальный тип мотора, который позволил опустить центр тяжести и улучшить развесовку транспортного средства. Количество цилиндров — четыре. Несмотря на ряд плюсов, оппозитные моторы встречаются редко. Главный минус — большие габариты и сложность конструкции. Автолюбители часто жалуются и на дороговизну ремонтных работ.

Паровая машина

Первым представителем полноценного двигателя внутреннего сгорания следует считать паровую машину, которая устанавливалась на все транспортные средства 19 века, до момента изобретения остальных видов моторов.

На то время паровыми движками оснащались паровозы, автомобили и даже примитивные трёхколёсные самоходные машины (напоминающие мотоциклы). Изобретение такого класса завоевало весь мир, но к концу 19 — начало 20 века стало неэффективное, поскольку транспортные средства на пару не могли развивать достаточно большую скорость.

Паровой двигатель

Инжекторный тип двигателя

Ижекторный двигатель работает немного иначе: топливо подается в воздушную среду способом мелкого впрыска. Под давлением через форсунку распыляется горючая жидкость, что значительно снижает расход топлива, потому как количество дозируют специальные устройства. По этой причине инжекторные двигатели более экономичные, а оптимальная пропорция горючей смеси позволяет увеличить чистоту выхлопа и повысить КПД силового агрегата.

Инжекторный тип двигателя

Инжекторные двигатели делятся на механические и электронные. В механическом двигателе устанавливается дозировка топлива с помощью рычагов, а в электронном силовом агрегате применяется специальная система управления дозировкой топлива. При использовании таких систем более тщательно перегорает топливо и снижаются вредные выбросы.

Гибриды

Наверное, самые желаемые двигатели на сегодняшний день. Это смесь бензинового двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Существует несколько вариантов работы такого движка.

Какие типы двигателей используются в автомобилях

Типы двигателей автомобилей – на чем нынче ездят наши машины?

В настоящее время существуют различные типы двигателей автомобилей, основанные на принципе внутреннего сгорания. По характеру работы они разделяются на карбюраторные и дизельные. Рассмотрим их отличия и поговорим о видах моторов в современных автомобилях.

Цикл работы двигателя – критерий для классификации

Принцип действия двигателя основан на превращении тепловой энергии в механическую с помощью определенных повторяющихся процессов, представляющих собой рабочий цикл. В зависимости от количества ходов поршня, затрачиваемых на осуществление такого цикла, двигатели бывают четырехтактными или двухтактными. Все типы двигателей внутреннего сгорания, используемые в автомобилях, работают по четырехтактному рабочему циклу. Он включает в себя впуск и сжатие топлива, а также рабочий ход и выпуск отработанных газов.

Читайте так же:
Что такое ШРУС в автомобиле

Двухтактный мотор за один цикл осуществляет всего два хода поршня: сжатие и рабочий ход. А вот очистка и наполнение цилиндров происходит во время этих двух тактов, практически в предкритических точках. Эти двигатели имеют некоторые недостатки, например, больший уровень загрязнения выхлопных газов. Но при равных объемах двухтактный мотор мощнее четырехтактного, а также проще его конструкция. Главным минусом, из-за которого они не нашли распространение в автомобилях, является большой расход топлива, оно не сгорает в значительной степени, из-за чего и получаются слишком загрязненные выхлопы.

Инжекторные виды автомобильных двигателей

Инжекторный мотор работает несколько по-другому: не воздух подается в топливо, а топливо дозированно подается в воздушную среду методом мелкого вспрыска. Форсунка под давлением распыляет горючую жидкость, что уменьшает ее расход, потому что это количество дозируется специальными устройствами. По этой же причине такие моторы экономичнее, а за счет оптимальной пропорции компонентов полученной смеси увеличивается чистота выхлопа и КПД двигателя.

Те виды автомобильных двигателей, которые используют инжекторы, разделяются на электронные и механические. В первом случае составление и впрыск топлива происходит с применением специального электронного блока управления. Механическая дозировка топлива осуществляется рычагами плунжерного типа, где саму топливную смесь контролирует электроника. При использовании таких инжекторных систем обеспечивается более тщательное сгорание топлива и до минимума уменьшаются вредные выбросы отработанных продуктов.

Карбюраторные виды двигателей автомобилей – что придет им на смену?

Рассмотрим, какие виды двигателей бывают в современных машинах. Все они различаются между собой по типу используемого топлива, по расположению и количеству цилиндров, по способу образования рабочей смеси и прочим параметрам, характеризующим их работу. Очень многие виды бензиновых двигателей до сих пор устанавливаются на современные модели автомобилей.

Бензин, проходящий через топливную систему, попадает в карбюратор или впускной коллектор. Туда же поступает воздух, под действием его потока происходит активное смешивание, в результате получается смесь. Затем осуществляется подача готовой воздушно-топливной смеси в цилиндры, где она сжимается под действием усилий поршней, после чего поджигается электрической искрой, вырабатываемой свечами зажигания.

Все виды двигателей автомобилей, где используются карбюраторы, считаются устаревшими. В настоящее время широкое применение получила подача топлива при помощи инжектора. В этом случае распыление топлива осуществляется форсунками либо сразу в цилиндр или через специальный впускной коллектор.

Типы двигателей автомобилей: дизель – модно или практично?

Рассматривая виды двигателей внутреннего сгорания, следует выделить отдельно дизельные двигатели внутреннего сгорания, принцип работы которых основан на воспламенении рабочей смеси в процессе сжатия. При втягивании воздуха происходит его сильное сжатие, намного превышающее это же значение в карбюраторных двигателях. В результате высокого давления происходит разогрев воздуха до очень высокой температуры, вызывающий самовоспламенение рабочей смеси. После этого наступает цикл рабочего хода поршня и последующее вытеснение им отработанных газов через выпускной клапан.

Такие типы автомобильных двигателей отличаются более низким расходом топлива и небольшим количеством вредных веществ в отработанных газах. Коэффициент полезного действия дизелей также выше. Сегодня минусов у этого типа моторов становится все меньше, даже заморозки уже не являются преградой к запуску автомобиля. Установка внутреннего подогрева системы решила вечную головную боль владельцев «дизелей».

Различные виды дизельных двигателей работают почти на идентичном топливе, отличающемся только характеристиками, зависящими от времени года. У этих двигателей отсутствует система зажигания, поскольку топливо взрывается под высоким давлением, которое обеспечивает движение поршня. Таким образом, множество видов двигателей внутреннего сгорания обеспечивает производство самых разных моделей автомобилей. Это позволяет использовать их практически во всех областях жизни.

На чем ездят автомобили?

Доступность, стоимость и эффективность автомобильного горючего волнуют владельцев и конструкторов автомобилей со времени изобретения «самодвижущейся повозки». Первые экипажи с паровыми двигателями не стали востребованными именно из-за малой эффективности дров и угля в качестве топлива. Не возобновляемые запасы нефти, служащей основным сырьем для производства основных видов автомобильного топлива, заставляют мотористов изобретать новые двигатели для авто, работающие на альтернативном горючем или электроэнергии.

Основные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания

Подавляющая часть легковых автомобилей использует двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине. Массово применяются и дизельные ДВС, получившие широкое распространение в комплектации мощных внедорожников и грузового автотранспорта. В меньших масштабах используются газобаллонные установки, работающие на сжиженных газах — метане и пропан-бутане. Эти три вида автомобильного горючего можно считать основными видами топлива для массовых двигателей внутреннего сгорания.

Бензин

По массовости применения бензин, как автомобильное топливо, лидирует среди всех видов горючего. Благодаря присадкам и добавкам смесь легких углеводородов избавлена от основного недостатка — повышенной детонационной способности. В нефтехимической промышленности основное количество бензина получают путем перегонки нефти. Менее распространены такие способы производства, как осушка газов, переработка угля, вторичная переработка мазута.

Читайте так же:
Продувка цилиндров двигателя своими руками

бензин льется из заправочного пистолета

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания, которые выпускают все автомобилестроители мира, бензин используется как воздушно-топливная смесь. Для возгорания смеси применяется электрический разряд свечей зажигания. По теплоте сгорания, достаточно простым методам переработки, бензин превосходит другие продукты нефтехимии. Этим обусловлены его доступность и массовое производство.

Основным недостатком бензина признано большое количество токсичных выхлопов, выбрасываемых в атмосферу традиционными ДВС. Среди них наиболее вредны окись углерода, сажа, окислы азота, соединения свинца из антидетонационных добавок, канцерогены (бензпирен, антрацен). Для снижения количества вредных веществ приходится применять сложные конструкции выхлопных систем с поглотителями и катализаторами, которые увеличивают стоимость автомобиля. Кроме того, массовое производство автомобильного бензина несет угрозу истощения мировых запасов нефти.

Дизельное топливо

Дизельное топливо, не имеющее определенной химической формулы, состоит из смеси нафтеновых, парафиновых, ароматических углеводородов. Автомобильное дизтопливо получают при прямой перегонке нефти (керосиново – газойлевых фракций).

Главным достоинством дизтоплива для автомобильной промышленности стала низкая (по сравнению с бензином) себестоимость производства. Именно этот фактор послужил главной причиной многолетних усилий по конструированию сложных дизельных моторов.

При сравнимой с бензином теплоте сгорания, тяжелые фракции дизельного топлива воспламеняются при температуре выше 700 градусов, для этого используется высокая степень сжатия топлива. При конструировании моторов, приемлемых для автомобилей по весу, вибрации, понадобилось изобретения насосов высокого давления, прецизионных распыляющих форсунок. Дизельные двигатели в производстве по-прежнему сложнее и дороже бензиновых моторов. При этом дизель более экономичен, потребляя меньшее количество топлива при равных скоростях и пробегах машины.

Основные минусы использования дизтоплива аналогичны недостаткам бензина. Кроме того, из дополнительных недостатков можно отметить повышенное содержание серы, увеличенное количество нагара и лаковых отложений в цилиндрах двигателя.

Пропан-бутан и метан

Из нескольких видов природных газов, пригодных для работы автомобильного двигателя, в странах СНГ в торговых масштабах производятся нефтяной пропан-бутан и шахтный метан. На сжиженном или сжатом газе работает газобаллонное оборудование, которое можно без переделок двигателя установить на любую машину с бензиновым мотором.

заправка газом авто

Достоинствами газового топлива признаны меньшая стоимость, сниженное количество вредных выхлопов. К недостаткам горючего относят взрывоопасность, падение мощности двигателя, уменьшение полезного пространства багажника при установке ГБО.

Альтернативные горючие топлива

В качестве альтернативных автомобильных топлив можно рассматривать только те виды, которые получили практическое применение на существующих моделях авто, машинах серийного выпуска.

Спирты

Этиловый и метиловый спирты издавна использовались как замена бензину при дефиците продуктов нефтехимии. Уступая бензину в теплоотдаче, спирты в большинстве стран не рассматриваются как альтернатива продуктам нефтепереработки. Получение спиртов из нефти и газа требует сложных технологий, продукты по себестоимости дороже бензина.

В бензиновых двигателях без дополнительной переработки можно использовать добавку не более 30% спирта. Чтобы повысить процент содержания спирта в бензине до этой величины, нужно растачивать отверстия жиклеров, заменить обычный бензобак на нержавеющий, поменять прокладки головки блока цилиндров. При обычной норме добавок спиртов (10 – 15%) автомобильный ДВС серийных моделей столько же теряет в мощности. Достоинством спиртовых добавок признано уменьшение токсичных выхлопов.

Основными недостатками спиртов в качестве добавки к традиционным горючим становятся расслоение спирта в бензобаке, способность летучего эфира активно впитывать воду (засоряет двигатель). Эти проблемы особенно актуальны для России, где применение спиртовых добавок не практикуется.

Экономически использование спиртовых добавок рентабельно только в странах, где возможно производство спирта с низкой себестоимостью. Поэтому в применении спирта лидируют Бразилия и Южная Азия, добывающие дешевое исходное сырье из сахарного тростника, не требующего ухода.

Биогаз и генераторный газ

Биогаз и генераторный газ (синтез-газ), содержащие большой процент метана, получают на биогазовых заводах или в специальных генераторных установках. Для производства газов могут использоваться отходы сельского хозяйства (солома, птичий помет, мясные субпродукты, водоросли) или промышленности (угольная крошка, торф, опилки).

схема завода биогаза

Схема завода по производству биогаза

Не принимая во внимание разницу в процессах производства (брожение или получение в газогенераторах), важно, что оба вида газа для использования в обычных двигателях внутреннего сгорания требуют установки специального оборудования. Успехи в использовании биогаза и синтез-газа характерны для стран с ограниченными нефтяными ресурсами. Так, в Китае до 70% сельского автотранспорта работает на биогазе. В Швеции автопроизводители «Вольво» и «Скания» выпустили специальные автобусы, работающие на биогазе.

При развитом производстве этих газов их достоинствами становятся низкая стоимость (50% от цены бензина) и экологическая сбалансированность (снижение выбросов углекислого газа, сажи, отсутствие неприятных запахов). Для стран СНГ использование обоих видов газа пока не актуально, так как не существует биогазовых заводов, не выпускаются газогенераторные установки, нет сети заправок.

Читайте так же:
Меховые накидки на сиденья автомобиля – комфорт во время вождения

Биодизель

Биодизель не требует для применения конструктивных переделок дизельного двигателя. Основной причиной его применения вместо «солярки» или в качестве добавок становится беспокойство о сокращении вредных выхлопов.

Достаточно заметить, что в ряде европейских стран (особенно ­– в Германии), на автозаправках колонки с биодизелем начали устанавливаться более 20 лет назад. Многие производители дизтоплива официально добавляют в основное горючее 10 – 15% биодизеля.

Реальность конкуренции биодизеля с минеральным дизтопливом подтверждается рядом фактов. Автомобильные двигатели на биодизеле уже начал выпускать автоконцерн «Скания». Моторы для грузовиков, поддерживающие экологический стандарт «Евро 6», не требуют переделки под новый вид топлива, одинаково успешно потребляют обычную солярку и биодизель.

Основой биодизеля является горючий метиловый эфир, который можно выделять при переработке сельскохозяйственных масличных культур (рапса, подсолнечника) или выделять из отходов кулинарной промышленности.

схема производства биодизеля

Главным достоинством биодизеля признана экологическая чистота, связанная с малым содержанием в автомобильных выхлопах серы, углекислого газа, сажи. Все компоненты выхлопа природная среда (почва, вода) разлагают за месяц.

Автомобилисты считают недостатками биодизеля падение мощности двигателя (до 7%) и увеличенный расход горючего (до 8%). Кроме того, рапс (основное сырье производства топлива) истощает почву, требует постоянной смены посевных площадей для отдыха земли.

Вопрос низкой стоимости биодизеля относится к спорным, так как европейские страны освобождают этот вид горючего от ряда налогов. В странах СНГ основные объемы производимого растительного горючего уходят на экспорт в Европу, колонки с биодизелем на автозаправках встречаются редко.

Водород

Основным препятствием к использованию водорода, лидирующего по теплоте сгорания, была сложность хранения сжиженного газа (нужен криогенный бак), контроль реакции и подачи топлива в двигатель.

Первый серийный автомобиль на водороде выпустил концерн Toyota. Модель Mirai использует электрохимический генератор, питающий электромотор мощностью 136 л.с. Второй серийной моделью на водородном топливе стала Honda FCV. Оба автомобиля пока выпускаются ограниченными тиражами для внутреннего японского рынка

honda clarity fcv

Honda Clarity FCV

Основным достоинством водородных двигателей уже сейчас можно считать выхлоп, состоящий из чистого водяного пара. В будущем следует ожидать наращивания мощности и удешевления двигателей на водороде.

В кратком виде достоинства и недостатки горючих видов автомобильного топлива можно представить в виде небольшой таблицы.

ТопливоТеплота сгорания в мега-джоулях на килограммДостоинстваНедостатки
Водород141Лучшая теплоотдача из всех известных горючих, экологическая чистота выхлопа.Необходимость конструирования новых двигателей. Отсутствие сети заправок.
Бензин42 — 44Доступность, разнообразие сортов, основной тип ДВС.Большое количество вредных выхлопов, угроза природным нефтяным запасам.
Дизельное топливо42,5Доступность, появление экономичных двигателей.Вредные выхлопы дизтоплива, угроза природным нефтяным запасам.
Биодизель37,2Экологическая чистота, растительное происхождение.Падение мощности двигателя, увеличенный расход горючего. Отсутствие развитого производства и сети заправок в СНГ.
Спирты30Низкая стоимость для стран с сельскохозяйствен- ным производством спирта. Экологическая чистота.Низкая теплоотдача, падение мощности бензиновых ДВС.
Метан50Доступность, развитая сеть заправочных станций.Падение мощности двигателя, необходимость установки специального оборудования.
Пропан-бутан46,8Доступность, развитая сеть заправочных станций.Падение мощности двигателя, необходимость установки специального оборудования.
Биогаз и генераторный газ46,8Экологическая сбалансированность, возможность использования различных видов отходов, низкая стоимость.Необходимость установки газогенераторных установок, малая мощность двигателей.

Как нетрудно заметить, все альтернативные виды горючего не требуют кардинальной переделки двух основных типов ДВС.

На совершенно иных принципах преобразования энергии построены электромобили, поэтому электричество в качестве автомобильного движителя нужно рассматривать отдельно.

Электромобили и гибриды

Низкая стоимость электроэнергии давно привлекала автоконструкторов. Создание недорогого электромобиля с приемлемой дальностью пробега упирается в большой вес и недостаточную мощность существующих аккумуляторов. Технически установить электромотор на колесную пару или каждое отдельное колесо менее сложно.

Тем не менее, «чистые» электромобили уже выпускают концерны «БМВ» (компакт i3 и спорткар i3s), «Опель» с моделью Ampera-e, «Ситроен» с моделью E-Mehari. Полностью электрическим стал и кроссовер Jaguar I-Pace. Основными достоинствами электромобилей считаются экологическая чистота и бесшумность.

Среди применяемых аккумуляторов лидируют литий-ионные батареи, перспективны литий-фосфатные, гелевые АКБ. Временным выходом, до создания эффективных аккумуляторных батарей, стали гибридные конструкции, которые выпускают все ведущие автопроизводители. Сочетание бензинового мотора с несколькими электрическими двигателями стало основой конструкций таких неординарных моделей, как Outlander PHEV от «Мицубиши», кросс-купе «Ауди Q8», Порш Кайенн «E-Hybrid».

ДВС или электричество. Какие двигатели будут работать в машинах будущего?

Многие страны Европы и мира декларируют постепенный отказ от двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Так, премьер-министр Дании Ларс Лекке Расмуссен в октябре 2018 года заявил, что к 2030 году в стране планируется ввести ограничения на продажу новых автомобилей с бензиновыми или дизельными двигателями. А уже к 2050 году Дания собирается полностью вывести транспорт с ДВС из эксплуатации. Франция, Швеция, Норвегия придерживаются тех же позиций и рассматривают вопрос о поэтапном отказе от привычных сейчас моторов к 2040 году. В Великобритании вообще запланирован отказ от ДВС к 2032 году. На фоне этих громких заявлений прагматики ставят вопрос: а на чем будет ездить человечество? Несмотря на многие преимущества электромотора, пока нет ни одной компании, которая бы получала прибыль от производства электрокаров. Слишком короткие пробеги на одной зарядке, чувствительность к низким температурам и высокая зависимость от сложной инфраструктуры ставят под вопрос их массовую эксплуатацию. Гибридные установки с функцией подзарядки, конечно, могут эксплуатироваться более широко и заменить машины с ДВС, но у владельцев таких транспортных средств рано или поздно встает вопрос: а зачем переплачивать за дополнительный электромотор, если он используется лишь в 5% от времени поездки? На этом фоне очень обнадеживающе звучит признание технического директора Volkswagen AG Маттиаса Рабе: что хоронить ДВС пока рано. Потенциал их усовершенствования еще не исчерпан.

Читайте так же:
Самостоятельно снимаем фары с Порше Кайен

Парад старых автомобилей.

Недостаточное сгорание топлива

Главной причиной, по которой крупные автоконцерны переходят к гибридным установкам, являются экологические требования по выбросам диоксида углерода (CO2). Еще в 2018 году должен был вступить в силу стандарт, по которому все выпускаемые автомобили не должны в среднем превышать значения выбросов в 95 гр/км. Пока технологический уровень не позволил достигнуть приемлемых результатов, и новый стандарт отложен до 2021 года с перспективой продления моратория до 2025 года. А к 2030 году средние показатели выбросов СО2 должны снизиться до 66 гр. Достигнуть заявленного значения можно только при периодическом выключении мотора и использовании электродвигателя.

Однако дополнительный мотор — это всегда увеличение веса и снижение динамических характеристик. Кроме того, согласно анализу эксплуатации гибридных машин, их владельцы редко ездят на электричестве. Почти всегда бензиновый мотор находится в работе, а электрический двигатель необходим лишь для сертификации, чтобы на стендах помогать машинам показывать заявленные в экологических стандартах показатели.

По словам Маттиаса Рабе, сейчас есть возможность обеспечить требования по выбросам CO2 и без довеска в виде дополнительного электродвигателя. Правда, для этого потребуется существенно переработать конструкцию двигателя внутреннего сгорания и разработать новые сорта синтетического топлива. Что это за технологии?

Авиационные технологии

Вредные выбросы появляются в выхлопе в результате неполного сгорания топлива. Сейчас в современных моторах смесь сгорает только на 75%, а ее остатки выбрасываются в систему выпуска и догорают в катализаторе, в результате чего пары газа проходят через сложные преобразования. Чтобы сократить количество вредных веществ, необходимо обеспечить качественное сгорание смеси с увеличением КПД мотора.

Такая технология у немцев уже есть. Называется она Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC), то есть «встречные поршни, встречные цилиндры». Взята она из недавнего прошлого авиации. К примеру, в немецких «Юнкерсах» применялись двигатели со встречными поршнями, которые обеспечивали лучшее заполнение камер сгорания и газоотвод, чем у обычных четырехтактных моторов.

В итоге сгорание топлива улучшается. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, а в моторе с технологией OPOC — турбонаддув. Для лучшей работы на низких оборотах разогнать турбину помогает внешний электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.

При этом мотор OPOC состоит из модулей, из которых можно собирать многоцилиндровые агрегаты, комбинируя блоки и соединяя их электромагнитными муфтами. Для экономии топлива один или несколько модулей можно отключать.

Синтетическое топливо

Помогать мотору будет и новое синтетическое топливо. Еще в 2015 году Volkswagen Group запустила тестовое производство синтетического бензина e-benzin с октановым числом 100, причем в нем нет ни серы, ни бензола, что делает его сгорание менее токсичным. Это топливо может обеспечить более экологичный выхлоп.

Разрабатывается и новая система впрыска. Для образования топливовоздушного облака с предельно низкой плотностью в состав смеси могут вводиться горячие отработанные газы. Если при прямом впрыске топливо распыляется в виде аэрозоля, то теперь оно превращается в туман мельчайших капелек. Когда поршень сжимает смесь до определенного объема, происходит подрыв. В результате доля сгоревшего топлива вырастает до 95% в сравнении с 75% в циклах Отто и Дизеля.

В общем, такая конструкция силового агрегата еще позволит жить двигателям внутреннего сгорания. Тем более что предложенная схема уже доказала свою эффективность во время военного использования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию