Виды и перспективные моторы: Обзор технологий и развитие двигателей в будущем. Часть 2
Вот уже примерно столетие двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является основным силовым агрегатом не только на автомобилях, но и мотоциклах, комбайнах, тракторах и иной технике. Он пришел в начале 20-го столетия, чтобы сменить двигатель внешнего сгорания (паровой). И теперь уже в 21-м столетии он считается тем видом мотора, который самый экономически эффективный.
Классификация ДВС
ВАЖНО! Процесс эволюции, который прошли ДВС, привел к тому, что были выделены несколько типов данных моторов.
1. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера внутри цилиндров. Тепловая энергия преобразуется в механическую работу. Это становится возможным, благодаря кривошипно-шатунному механизму. Ведь именно он передает энергию движения на коленчатый вал.
Поршневые моторы поделили на:
- карбюраторные. В них формирование воздушно-топливной смеси осуществляется в карбюраторе. Она впрыскивается в цилиндр, а потом воспламеняется искрой от свечи зажигания;
- инжекторные. В них подача смеси осуществляется напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки. Процесс осуществляется под контролем электронного блока управления, а потом также воспламеняется от свечи зажигания;
- дизельные. В них воздушно-топливная смесь воспламеняется и происходит без свечи зажигания. Это возможно за счет сжатия воздуха. Он от давления нагревается от температуры, которая превышает температуру горения. А топливо через форсунки впрыскивается в цилиндры.
ВАЖНО! Движение ротора осуществляется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры. Она имеет форму «восьмерки». Она выполняет не только функции поршня, но и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. В них тепловая энергия преобразуется в механическую работу при вращении ротора, у которого специальные клиновидные лопатки. Ротор приводит в движение вал турбины.
ВАЖНО! Поршневые двигатели являются самыми надежными, неприхотливыми, экономичными, если говорить о расходовании топлива и необходимости регулярно проводить их техобслуживание. Технику, у которых прочие виды ДВС, сейчас отыскать бывает затруднительно.
В настоящее время автомобили, у которых роторно-поршневые двигатели, выпускает лишь «Mazda». Опытная серия автомобилей с газотурбинным двигателем производил и «Chrysler». Однако подчеркнем при этом, что это было в 60-х годах. А потом уже никто из автопроизводителей к данному вопросу никогда не возвращался.
В СССР газотурбинные двигатели предназначались для танков «Т-80», а также для десантных кораблей «Зубр». Однако затем пришли к тому, что есть необходимость отказаться от данного типа моторов.
Устройство ДВС и принцип работы
Корпус двигателя объединяет:
- блок цилиндров. Внутри камер сгорания цилиндров воспламеняется топливно-воздушная смесь. А газы, образующиеся при сгорании, приводят поршни в движение;
- кривошипно-шатунный механизм. Он осуществляет передачу энергии движения на коленчатый вал;
- газораспределительный механизм. Благодаря нему своевременно открываются/закрываются клапана для того, чтобы впускать /выпускать горючую смесь, а также отработанные газы;
- система, которая подает («впрыскивает») и воспламеняет («зажигает») топливно-воздушную смесь;
- система, предназначенная для того, чтобы удалять продукты горения (выхлопные газы).
Когда двигатель запущен, через впускные клапаны в его цилиндры впрыскивается воздушно-топливная смесь. В них она воспламеняется от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов появляется избыточное давление. И тогда поршень начинает двигаться и передавать механическую работу на вращение коленвала.
ВАЖНО! Поршневой двигатель внутреннего сгорания работает циклически. Эти циклы повторяются. Причем с частотой, которая может достичь несколько сотен раз в минуту. За счет этого обеспечивается непрерывное поступательное вращение коленчатого вала, который выходит из двигателя.
Использование ДВС
- Возможность осуществить быстрый запуск;
- Небольшая масса и компактность;
- Универсальность и автономность ;
- Недорогая цена;
- Многотопливность.
ДВС также имеют существенные недостатки, каковыми являются:
- Высокий уровень шума;
- Большая частота, с которой вращается коленчатый вал;
- Токсичность газов, которые уже отработали ;
- Низкий ресурс;
- Невысокий КПД.
ВАЖНО! Есть два вида ДВС – двух- и четырехтактные. Первые нашли практическое использование в мопедах и мотороллерах, лодочных моторах, газонокосилках, бензопилах и прочей технике малой мощности.
В двухтактных двигателях поршень – это замена клапанного механизма газораспределения. Во время своего движения в определенные моменты он открывает и закрывает рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре.
По сравнению с четырехтактным двигателем у них худший газообмен. И это основной недостатком двухтактной системы ДВС. Когда удаляются выхлопные газы, то теряется определенный процент рабочего вещества, как и мощности.
Такие недостатки отсутствуют в четырехтактных ДВС. Они в самых разных вариантах могут быть установлены практически на все современные автомобили. Но не только. И на трактора, как и на иную технику более мощную.
ВАЖНО! В них впуск/выпуск горючей смеси/выхлопных газов – это все отдельные рабочие процессы. Они не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных двигателях.
Новые разработки, развивающие ДВС
Однажды он решил заняться экономией топлива. Компания занялась разработкой новых двигателей Skyactiv-G, которые имеют самую высокую степень сжатия. Именно за счет этого топливная экономичность и становится выше. Как утверждают разработчики, средний расход бензина может составить до трех на сотню километров.
Есть и такая новинка – электронный клапан. Этот двухтактный двигатель разработали специалисты корпорации Grail Engine Technologies. Для его изготовления необходимы простые детали, выполненные методом отливки.
ВАЖНО! Двигатель делают так, чтобы он соответствовал экологическим стандартам и потреблял 3-4 л топлива на сотню км, выдавал мощность 200 л.с. Их можно установить и на гибридные автомобили.
Возможность появления новых технологий в двигателях внутреннего сгорания связана и с лазерами. У стандартных свечей есть одна большая проблема. Она в том, что существует необходимость в сильной искре. Однако это ведет к тому, что электроды быстро изнашиваются. Решение данной проблемы возможно, когда для того, чтобы воспламенить топливо, используется лазер.
В заключение необходимо подчеркнуть то, что в ближайшей перспективе не следует ожидать, что у двигателя внутреннего сгорания появиться какой-либо достойный конкурент. Нет никаких сомнений в том, что в своем нынешнем виде он все так же будет господствующим видом мотора. Причем в каждой отрасли мировой экономики и, по крайней мере, на несколько десятилетий вперед.
|
|