Доклад на тему двс: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия

Альтернативный двигатель — Энергетика и промышленность России — № 1 (65) январь 2006 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 1 (65) январь 2006 года

Сейчас поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) остаются самым распространенным классом тепловых машин. За год их выпускают в мире более 40 млн. Они используются в большинстве транспортных средств, реже – в энергоустановках.

От поршневых – до реактивных

Преимущество поршневых ДВС в том, что они обеспечивают большой крутящий момент при различных скоростях вращения мотора и различных режимах съема с него мощности. Но у этих установок низкий показатель выхода мощности на единицу веса – 0,8 кг / кВт, относительно низкий КПД – около 30%, а удельный расход топлива составляет в среднем около 250 г / кВт-ч. Кроме того, несмотря на все ухищрения конструкторов, эти двигатели остаются одними из основных загрязнителей окружающей среды: топливо в цилиндре не сгорает полностью – и этот недостаток невозможно ликвидировать ни с помощью компьютерного управления, ни путем дожигания выхлопных газов.

Еще один распространенный тип ДВС – газотурбинные двигатели (ГТД). Струя пара или продуктов горения топлива истекает из сопла на лопасти турбины, вызывая ее вращение. КПД таких двигателей достигает 90%. Однако значительную часть (до 60%) вырабатываемой механической энергии приходится расходовать на привод компрессора, который сжимает поток воздуха, поступающего в камеру сгорания для ее же охлаждения и для увеличения полноты сгорания топлива. К примеру, автомобильный ГТД «Ровер» развивает около 265 кВт мощности, а ее эффективная составляющая в три раза меньше – около 90 кВт. Высок в таких двигателях и удельный эффективный расход топлива: 300‑400 г/кВт-ч. К тому же чем меньше турбина, тем выше ее обороты, – и следовательно, нужна громоздкая система редукторов. В двигателе мощностью 40 кВт, например, турбина раскручивается со скоростью 60 тыс. оборотов в минуту. Поэтому изготовление ГТД экономически невыгодно, если его мощность составляет менее 110 кВт. Это ограничивает область применения ГТД, и они крайне редко используются в качестве автомобильных моторов. С другой стороны, они незаменимы в стационарной энергетике и авиации, где необходимо производство таких мощностей, получение которых на поршневых силовых устройствах было бы экономически нецелесообразным.

Если считать КПД главным критерием определения эффективности двигателей, то дальше создания жидкостных реактивных двигателей (ЖРД) идти было уже некуда. Топливо сгорает в камере полностью при температуре в тысячи градусов. Это обеспечивает максимальный КПД при самом чистом выхлопе рабочего тела, создающего реактивную тягу. Но по ряду причин – высокой температуры выхлопных газов, крайне низкого ресурса самого двигателя и, главное, экономической нецелесообразности использования при небольших мощностях – сфера применения ЖРД ограничивается ракетно-космической техникой.

Идея – старая, устройство – новое

Справедливости ради стоит отметить, что первая попытка улучшить характеристики двигателя внутреннего сгорания за счет кардинального изменения одного из основных элементов – поршня – была предпринята задолго до изобретения Кузнецова. Феликс Ванкель еще в 1936 году получил патент на роторную силовую установку (первый автомобиль с таким мотором сошел с конвейера в 1963 году), в которой уже не было возвратно-поступательного движения поршня. Его мощность оказывалась равной мощности поршневого мотора с вдвое большим рабочим объемом. Возможность создания мощного, но легкого и малогабаритного двигателя вызвала огромный интерес со стороны автомобилестроителей, десятками стоявших в очереди за покупкой лицензии на его производство (кстати, одним из последних отметился там ВАЗ). Но конструкторы, по большому счету, так и не смогли уменьшить удельный расход топлива, а ресурс работы двигателя оставался крайне низким, поэтому большого распространения он не получил.

После этого были попытки (в середине 1950‑х их предприняли американские инженеры, а в 1970-х – японские) разработать принципиальную схему сферической роторной машины (СРМ), совмещавшей принципы работы поршневого и газотурбинного двигателей. Но особым успехом они не увенчались.

Михаил Кузнецов решил заняться воплощением идеи, почерпнутой им из публикации в журнале «Техника – молодежи» 35-летней давности. Именно там он впервые увидел схему объемной сферической роторной машины. В марте 1999 года изобретение было зарегистрировано Российским агентством по патентам и товарным знакам, а Московский Международный институт промышленной собственности оценил интеллектуальную собственность Кузнецова в 5,64 млн. долларов.

Как повысить эффективность?

Кузнецов нашел простое и красивое решение: вынес камеру сгорания, работающую по принципу ЖРД, за пределы сферической роторной машины, что значительно повысило ресурс работы двигателя. В этом – одно из главных преимуществ нового устройства. Отдельная камера сгорания позволяет использовать все преимущества жидкостно-реактивных и газотурбинных двигателей. Можно достичь высоких – до 2900 градусов по Цельсию – температур рабочего тела, при этом топливо будет выгорать полностью. К тому же такое решение дает возможность совершенствовать камеру сгорания отдельно от других составляющих двигателя.

Роторный узел образует в полости корпуса СРМ два расширительных контура. Каждый из них состоит из двух камер переменного объема. За один оборот они совершают полный рабочий цикл (сжатие и расширение). Смена рабочих циклов происходит автоматически за счет перекрытия впускных и выпускных каналов ротора.

При использовании в двигателе одной сферической роторной машины один контур работает в качестве двигателя, а камеры второго контура – в качестве компрессора, задача которого подавать сжатый воздух в камеру сгорания. Еще одно преимущество изобретения Кузнецова состоит в том, что возможны варианты, в которых можно использовать одновременно несколько роторных машин в одном двигателе. Простое увеличение их числа позволит управлять «литровой мощностью» всей установки. Скажем, в самолете все силовые компоненты двигателя будут включаться при взлете, а при крейсерском режиме часть из них можно вывести в режим ожидания. Это существенно увеличивает надежность и ресурс двигательной установки в целом, что особенно важно в авиации.

Пятикратное увеличение мощности

Профессор Технического университета имени Баумана, заведующий кафедрой поршневых и комбинированных двигательных установок Николай Иващенко отмечает, что «Перун» особенно привлекателен для малой авиации. Сотрудники его кафедры провели расчет математической модели двигателя, который подтвердил его работоспособность. Специалисты доказали, что «Перун» обладает низким удельным весом на единицу эффективной мощности и, соответственно, небольшими габаритами. Если такой двигатель поместить в объемы существующего моторного отсека современного танка, то его мощность увеличится в пять раз – с 2 тыс. до 10 тыс. кВт.

Профессор МАИ Валентин Рыбаков отметил, что роторная машина в двигателе Кузнецова при сопоставимых с газотурбинными устройствами мощностях совершает значительно меньшее число оборотов (40-киловаттный ГТД вращается со скоростью 60 тыс. оборотов в минуту, а СРМ достигает той же мощности при 12 тыс. оборотов в минуту), что упрощает редукционный механизм. Профессионалы особо подчеркивают следующие преимущества изобретения: отсутствие возвратного механизма, высокий механический КПД и возможность использования установки в качестве компрессора или гидронасоса.

Естественно, не все технические проблемы решены: велики потери при перетекании продуктов сжигания топлива из камеры в камеру, дорого обходится точнейшая обработка деталей сферической роторной машины, а прочность конструкции ротора при высоких оборотах вызывает сомнения. Технические вопросы можно было бы решить, если бы дело дошло до стендовых испытаний хотя бы одного опытного образца. Но с этим как раз проблема. Внедрение инновации такого уровня требует больших инвестиций и времени. Сам Кузнецов утверждает, что для доведения его проекта до ума понадобится семь‑десять лет и не менее 100…200 млн. долларов. Первый этап – проектный – может занять полтора года и стоить около 100 тыс. долларов.

Кроме того, «Перун» бросает серьезный вызов традиционному двигателестроению. Авиационные, автомобильные и энергостроительные концерны потратили уже немало денег на доводку старых идей, и для них объемно‑струйный двигатель – слишком радикальный способ повысить конкурентоспособность своей продукции. Может быть, поэтому переговоры с потенциальными инвесторами пока ни к чему не привели.

Объем и доля рынка двигателей внутреннего сгорания

Обзор отчета

Мировой рыночный спрос на двигатели внутреннего сгорания (ДВС) был привязан к 157 105 тысячам единиц в 2017 году и, как ожидается, покажет среднегодовой темп роста 4,9% в период с 2018 по 2025 годы. В течение последних нескольких лет рынок сталкивался с проблемами из-за сильной зависимости. об и без того ограниченных запасах ископаемого топлива и потребности в улучшении уровней выбросов. Однако недавний набор передовых технологий, в том числе низкотемпературные двигатели внутреннего сгорания и гибридные системы, помог отрасли набрать обороты, и ожидается, что эта тенденция ускорит рост отрасли в течение прогнозируемого периода.

С появлением технологий электромобилей двигатели внутреннего сгорания теперь объединены с гибридными электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива. Эти двигатели также комбинируются с подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента подключаемых гибридных электромобилей. Ожидается, что эти вышеупомянутые преимущества откроют возможности для роста отрасли в ближайшие годы.

В соответствии со строгими законодательными требованиями по экономии топлива и выбросам выхлопных газов, участники отрасли стремятся разрабатывать высокоскоростные и высокомощные двигатели с оптимальным удовлетворением требований клиентов и минимальным воздействием на окружающую среду.Однако, несмотря на эти усилия, государственные органы по всему миру звонят в колокол для двигателей внутреннего сгорания, особенно в автомобильном секторе. Например, Великобритания, Франция, Норвегия, Индия и Нидерланды планируют запретить продажи ДВС к 2025 году. Такие страны, как Китай и Германия, также планируют ввести аналогичный запрет, хотя они не указали какие-либо временные рамки для этого.

При оптимистичном сценарии, если электромобили оправдают ожидания ведущих производителей электромобилей, сроки, установленные упомянутыми выше странами для запрета продаж новых двигателей внутреннего сгорания, могут стать реальностью.Однако на данный момент маловероятно, что двигатели IC выйдут из эксплуатации в ближайшее время. Широкомасштабное внедрение электромобилей займет значительное время, в основном из-за отсутствия сложной инфраструктуры зарядки в нескольких странах и высокой цены на эти автомобили.

Рынок ДВС разделен на нефть и природный газ в зависимости от топлива. Нефтяной сегмент доминировал на рынке с долей более 80 в натуральном выражении.0% в 2017 г. и может быть далее разделен на дизельное топливо и бензин. На бензиновые двигатели приходилось более 45,0% от общего объема в 2017 году. Этот рост можно объяснить преимуществами бензиновых двигателей, такими как меньший уровень шума и вибрации, а также низкие цены на топливо.

Природный газ, хотя и доступен в изобилии и со значительным снижением затрат, в 2017 году занял меньшую долю рынка. По сравнению с бензином, потребуются годы, чтобы этот тип топлива стал широко распространенным, поскольку большинство транспортных средств работают на дизельном топливе и бензине.Ожидается, что среднегодовой темп роста сегмента с 2018 по 2025 год составит примерно 4,0%.

Рынок двигателей внутреннего сгорания в зависимости от конечного использования делится на автомобильные, морские и авиационные. На автомобильный сегмент в 2017 году пришлось более 65,0% от общего объема, и ожидается, что он продемонстрирует самый быстрый рост за прогнозируемый период. Этот рост объясняется ростом располагаемого дохода потребителей, что привело к увеличению использования транспортных средств во всем мире.Технологические разработки, приводящие к усовершенствованию двигателей внутреннего сгорания с точки зрения топливной экономичности, выбросов и производительности, также будут стимулировать спрос на продукцию в ближайшие годы.

Ожидается, что сегмент ICE для воздушных судов будет расширяться умеренными темпами, достигнув среднегодового роста более 4,5% с 2018 по 2025 год. Сегмент в основном обусловлен благоприятной динамикой рынка, влияющей на отрасль коммерческой авиации. Вдобавок технологические достижения, такие как возможность использования нескольких видов топлива, позволяющая сократить расход топлива, могут стимулировать спрос.Международная ассоциация воздушного транспорта (IATA) прогнозирует рост числа пассажиров во всем мире к 2030 году; Ожидается, что для удовлетворения этого спроса авиационная промышленность увеличит объем производства, что впоследствии будет стимулировать сегмент авиадвигателей.

Азиатско-Тихоокеанский регион занял значительную долю в объеме более 40,0% в 2017 году. Это объясняется высоким объемом производства автомобилей в регионе. Авиационный сектор в Азиатско-Тихоокеанском регионе также переживает бум и предлагает возможности для роста сегмента авиационных двигателей в прогнозируемые годы.

В Северной Америке также ожидается значительный рост в течение прогнозируемого периода из-за высокого уровня внедрения автомобилей в регионе. В 2017 году на Европу приходилось около 25,0% от общего объема рынка, который, как ожидается, в ближайшие годы сократится. Это может быть связано с жесткими правительственными постановлениями, касающимися выбросов CO ₂ , в сочетании с растущим акцентом на использование электромобилей в регионе.

Ключевые компании и анализ доли рынка

Мировой рынок двигателей внутреннего сгорания характеризуется присутствием хорошо зарекомендовавших себя игроков.Ключевые компании: Volvo AB, Toyota Motor Corporation, Volkswagen AG, Rolls-Royce Holdings plc, Mahindra & Mahindra Limited, Renault SA, Mitsubishi Heavy Industries, MAN SE, General Motors, Ford Motor, Fiat SpA, Caterpillar Incorporated, Shanghai Diesel Engine Company. Limited, Bosch и AGCO Corporation.

Участники отрасли конкурируют на основе цены, разработки новых продуктов и присутствия на рынке. Производители обычно делают упор на усиление своего глобального присутствия, чтобы усилить присутствие на рынке и добиться конкурентных преимуществ.

Объем рыночного отчета по двигателям внутреннего сгорания (ДВС)

В этом отчете прогнозируется рост доходов на глобальном, региональном и страновом уровнях, а также приводится анализ последних отраслевых тенденций в каждом из подсегментов с 2014 по 2025 год.Для целей данного исследования Grand View Research сегментировала глобальный отчет о рынке ДВС на основе топлива, конечного использования и региона:

• Прогноз по топливу (объем, тыс. Ед., 2014-2025 гг.)

• Перспективы конечного использования (объем, тыс. Единиц, 2014-2025 гг.)

  • Автомобильная промышленность

    • 50-200 л.с.

    • 200-300 л.с.

    • <300 л.с.

  • Морской

    • 258-1000 л.с.

    • 400-1400 л.с.

    • 730-1800 л.с.

  • Самолет

• Региональный прогноз (объем, тыс. Единиц, 2014-2025 гг.)

  • Северная Америка

  • Европа

    • U.К.

    • Германия

    • Франция

    • Италия

  • Азиатско-Тихоокеанский регион

    • Китай

    • Индия

    • Япония

    • Южная Корея

  • Латинская Америка

  • Ближний Восток и Африка

Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа (Технический отчет)

Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар. Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа . США: Н. П., 2007. Интернет. DOI: 10,2172 / 927586.

Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар. Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа .Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/927586

Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар. Сидел . «Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/927586. https://www.osti.gov/servlets/purl/927586.

@article {osti_927586,
title = {Характеристики, эффективность и выбросы поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа},
author = {Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар},
abstractNote = {Водород является привлекательным источником топлива не только потому, что его много и он возобновляем, но и потому, что он производит почти нулевые регулируемые выбросы.Двигатели внутреннего сгорания, работающие на сжатом природном газе (КПГ), используются в различных отраслях промышленности в различных мобильных и стационарных приложениях. Хотя двигатели, работающие на КПГ, обладают многими преимуществами по сравнению с обычными бензиновыми и дизельными двигателями внутреннего сгорания, характеристики двигателей на КПГ могут быть существенно улучшены в режиме обедненной смеси. Экономичная эксплуатация имеет ряд преимуществ, наиболее заметным из которых является сокращение выбросов. Однако чрезвычайно низкие скорости распространения пламени СПГ значительно ограничивают эксплуатационные ограничения двигателей на СПГ на обедненной смеси.Однако водород имеет высокую скорость пламени и широкий рабочий предел, который простирается в бедную область. Добавление водорода в двигатель КПГ делает его жизнеспособным и экономичным методом значительного увеличения рабочего предела обедненной смеси и, таким образом, повышения производительности и снижения выбросов. К недостаткам водорода в качестве источника топлива, однако, относятся более низкая удельная мощность из-за более низкой теплотворной способности на единицу объема по сравнению с КПГ, а также подверженность преждевременному воспламенению и детонации двигателя из-за широких пределов воспламеняемости и низкой минимальной энергии воспламенения.Однако сочетание водорода с КПГ преодолевает недостатки, присущие каждому типу топлива. Цели настоящего исследования заключались в оценке возможности использования смесей водорода и природного газа в качестве топлива для обычных двигателей, работающих на природном газе. Эксперимент и анализ данных включали оценку характеристик двигателя, эффективности и выбросов, а также подробные измерения основных физических параметров в цилиндрах. Это обеспечило подробную базу знаний о влиянии использования смесей водорода и природного газа.Четырехтактный атмосферный двигатель V-6 объемом 4,2 л, соединенный с вихретоковым динамометром, был использован для измерения влияния смеси водорода и природного газа на производительность, термодинамический КПД и выбросы выхлопных газов в поршневом четырехтактном двигателе. . В матрице испытаний варьировалась нагрузка двигателя и соотношение воздух-топливо при открытии дроссельной заслонки 50% и 100% при эквивалентных отношениях 1,00 и 0,90 для процентного содержания водорода 10%, 20% и 30% по объему. Кроме того, испытания проводились при 100% открытии дроссельной заслонки с коэффициентом эквивалентности 0.98 и смесь водорода 20% для дальнейшего исследования изменений выбросов CO. Анализ данных показал, что использование топливной смеси водород / природный газ ухудшает работу двигателя с уменьшением крутящего момента на 1,5-2,0%, но обеспечивает до 36% снижения CO, 30% снижения NOX и 5% увеличения. в термической эффективности тормозов. Эти результаты согласуются с предыдущими результатами, опубликованными в открытой литературе. Дальнейшее сокращение выбросов может быть достигнуто за счет замедления момента зажигания.},
doi = {10.2172/927586},
url = {https://www.osti.gov/biblio/927586}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2007},
месяц = ​​{6}
}

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (Технический отчет)

Сегасер, К.Л. Поршневые двигатели внутреннего сгорания . США: Н. П., 1977. Интернет. DOI: 10,2172 / 5315920.

Segaser, C. L. Поршневые двигатели внутреннего сгорания . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5315920

Сегасер, К.Л. Пт. «Поршневые двигатели внутреннего сгорания». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5315920. https://www.osti.gov/servlets/purl/5315920.

@article {osti_5315920,
title = {Поршневые двигатели внутреннего сгорания},
author = {Segaser, C. L.},
abstractNote = {Текущее мировое производство поршневых двигателей внутреннего сгорания включает в себя множество разнообразных типов конструкций и очень широкий диапазон размеров.Размеры двигателей варьируются от нескольких лошадиных сил в небольших мобильных установках до более 40000 тормозных лошадиных сил в больших стационарных и морских установках. Оцениваются ключевые характеристики поршневых двигателей внутреннего сгорания, которые считаются подходящими для использования в качестве первичных двигателей в интегрированных энергосистемах сообщества (ICES). К рассматриваемым категориям двигателей относятся газовые двигатели с искровым зажиганием, масляные (дизельные) двигатели с воспламенением от сжатия и двухтопливные двигатели. Двигатели оцениваются с точки зрения эксплуатационных характеристик при полной и частичной нагрузке, надежности, экологических требований, расчетных данных о затратах на 1976 год, а также текущего и будущего статуса разработки.Самые большие поршневые двигатели внутреннего сгорания, производимые в Соединенных Штатах, имеют номинальную тормозную мощность до 13 540 лошадиных сил. Ожидается, что дальнейшие усилия по развитию приведут к увеличению тормозной мощности на 20-25% без увеличения или потери веса, экономии, надежности или продолжительности жизни, что основано на простом расширении текущих тенденций развития.},
doi = {10.2172 / 5315920},
url = {https://www.osti.gov/biblio/5315920}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {1977},
месяц = ​​{7}
}

Двигатели внутреннего сгорания

Отчет по
Внутренний Двигатели внутреннего сгорания
Термодинамика и механизм

Кому предоставлено:
Доктор.Салах Эль-Хаггар

Представлено:

Моатаз Мохаммад Атталлах

Май 1999

Целью данного отчета является ознакомление с основы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Отчет отслеживает механизм работы ДВС и его различных видов на основе рабочий механизм, особенно двухтактные и четырехтактные двигатели. Он также включает термодинамические соотношения, которые регулируют процессы этих двигателей, выделяя два основных важных цикла, а именно: Отто Цикл и дизельные циклы.Таким образом, он использует оба цикла для введения второго категоризация ДВС на основе термодинамических соотношений; введение Бензиновые двигатели и дизельные двигатели. По возможности в отчете указывается к текущим исследованиям и будущим разработкам в этой области.

Ключевые слова : Внутреннее сгорание двигатели; механизм, двухтактные двигатели, четырехтактный
двигатели, цикл Отто, Дизельные циклы, Бензиновые двигатели, Дизельные двигатели, Исследования.

СОДЕРЖАНИЕ И ЦИФРЫ:

Аннотация
Введение
Цель
Общие Аспекты о механизме двигателя
инсульт Категоризация
1.Двухтактный двигатель
2. Четырехтактный двигатель
категоризация цикла
1. Цикл Отто
2. Дизельный цикл
Будущие разработки и текущие исследования
Заключение
Ссылки

ВВЕДЕНИЕ:

Двигатель определяется как машина, которая преобразует химическую энергию, выделяемую при сгорании определенного топливо, в механическую энергию, которая используется для создания определенного транспортного средства. В определении выделяются два важных факта о двигателях.Первый, двигатель — это машина, следовательно, существует механизм. Этот механизм может быть разным, и, таким образом, у нас может быть более одного механизма работы. Два самых Известным механизмом действия являются двухтактные и четырехтактные двигатели. Как видно из названия, разница только в так называемом штрихе. Это приводит к различным конструктивным соображениям и, соответственно, к различимая эффективность для каждого вида. Есть третья конструкция двигателей. это называется роторным двигателем. Студенты MENG 491 работают над дизайном и производство роторного двигателя в этом семестре.

Второй пункт в определении — это преобразование химической энергии в результате сгорания определенного топливо. В зависимости от типа топлива и метода переработки химического энергия в механическую энергию, можно выделить два основных типа двигателей, К которым относятся: Дизельный двигатель и Бензиновые двигатели. Первый двигатель основан на термодинамическом цикле, называемом дизельным циклом, а второй основан на по циклу, называемому циклом Отто. Из-за разницы в термодинамических цикл, который используется для сжигания использованного топлива, определенное топливо было выбрано для подходят для процесса.В двигателях с циклом Отто бензин (известный как бензол) топливо. В двигателях с дизельным двигателем дизельное топливо (известное как солнечное топливо) топливо.

Применение двигателей зависит от его эффективности и необходимых условий труда. Например, некоторые приложения требуют использования двухтактных двигателей, а не четырехтактных двигатели. С другой стороны, некоторые автомобили имеют дизельные двигатели, в том числе легковые автомобили. Тем не менее, есть и другие типы двигателей, кроме чем вышеупомянутые типы, которые были изобретены столетие или более тому назад.Из новых типов двигатели на сжатом природном газе выглядят как одно целое. из наиболее перспективных двигателей; из-за того, что это двигатель, основанный на экологически чистых чистое топливо.

Целью данного технического отчета является:
1 — Представляем разные типы двигателей внутреннего сгорания, основанные на разной категоризации.
2 — Ознакомление с механизм работы каждого из них и термодинамические соотношения, лежащие в основе его теоретические циклы.

ОБЩЕЕ АСПЕКТЫ МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ:

Энкарта 97

Ход определяется как длина путь, по которому поршень проходит внутри цилиндра.Верхний конец цилиндра называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а нижняя конец называется нижней мертвой точкой (BDC). Использование коленчатого вала механизм, линейное движение, которое исходит из поршня из-за горение преобразуется во вращательное движение. Вращательное движение — это требовалось одно вывести колеса.
Ниже приводится объяснение двухтактного и четырехтактные двигатели.

ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛИ:

Двухтактные двигатели обычно используются в маломощные транспортные средства, такие как: садовая техника, водные мотоциклы и некоторые мотоциклы двигатели.По своему названию двухтактный двигатель относится к типу двигателя. в котором процесс сгорания топлива и высвобождение механических энергия происходит всего за два хода поршня, первый идет от от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки, и наоборот для второй Инсульт.
Начиная с точки, в которой сжато топливно-воздушно-масляная смесь находится внутри поршня, искра зажигается от свеча зажигания, следовательно, сгорание. Сгорание производит большую энергию, которая толкает поршень вниз, и при сгорании образуются выхлопные газы.Таким образом, двигатель начинает свой первый такт, при котором он передает мощность, используя коленчатый вал и выхлопные газы выходят из цилиндра из выпускной клапан.

Рисунок 2
Первый такт двухтактного двигателя

По мере движения поршня вниз, открывается другой клапан, который является топливно-воздушным клапаном. Смеси воздух / топливо / масло выходят из карбюратора, в котором он был перемешан, в соседний топливная камера. Когда поршень движется вниз еще больше и цилиндр больше нет газов, топливная смесь начинает поступать в камеру сгорания и начинается второй процесс сжатия топлива.Стоит отметить, что в конструкции тщательно учтено то, что топливно-воздушная смесь не должна смешать с выхлопом. Следовательно, процессы впрыска и выпуска топлива следует синхронизировать, чтобы избежать этой проблемы.
Следует отметить, что поршень имеет три функции в его работе:
1 — Поршень действует как камера сгорания с цилиндром, а также сжимает воздух / топливо смеси и получает обратно высвободившуюся энергию и передает ее коленчатый вал.
2 — Движение поршня создает вакуум для такой топливно-воздушной смеси из карбюратора, и выталкивает его из картера (соседней камеры) в камеру сгорания.
3 — Боковые стороны поршня действуют как клапаны, закрывая и открывая впускной и выпускной отверстия просверлены в боковой стенке цилиндра.

В 1867 году Николаус Август Отто, немец инженер, разработавший четырехтактный цикл «Отто», который широко используется. в транспорте даже сегодня. Отто разработал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. двигатель когда ему было 34 года.На самом деле большинство сегодняшних бензиновых автомобилей использовать четырехтактные двигатели, что является прямым применением термодинамических цикл «Цикл Отто».

Это один из важных моментов обсудить, что является термодинамикой процесса горения. Есть два основных цикла, на основе которых можно разделить двигатели внутреннего сгорания, а именно: цикл Отто и дизельный цикл.

ОТТО ЦИКЛ:

Цикл Отто — типичный цикл для большинства двигателей внутреннего сгорания автомобилей, работающих на бензине в качестве топливо. Цикл Отто точно такой же, который был описан для четырехтактного двигателя. двигатель. Он состоит из тех же четырех основных этапов: впуск, сжатие, зажигание и выхлоп.

В дизельном цикле имени Рудольфа Кристиан Карл Дизель (1858-1913), во впускном такте допускается только воздух. Затем воздух адиабатически сжимается, и топливо впрыскивается в горячий воздух в виде множества мелких капель (не пара). Каждая капля горит за малое время, что дает приближение изобарического взрыва.В взрыв толкает цилиндр наружу. Рабочий ход клапана выхлопа, и последующие такты выпуска идентичны таковым в цикле Отто.

A — 1-2: изэнтропическое сжатие
B — от 2 до 3: обратимая константа нагрев под давлением
C — от 3 до 4: Изэнтропическое расширение
D — от 4 до 1: обратимая константа объемное охлаждение
Другими словами, единственная разница между двигатель Отто и дизельный двигатель в том, что последний не требует свеча зажигания для воспламенения топлива; топливо здесь воспламеняется под воздействием повышения давления и температуры.В дизельных двигателях компрессия передаточные числа достигают 22,5: 1, в то время как для двигателей Отто это обычно не достичь даже пятой части этого числа.

Роторный двигатель
В 1950-е годы немецкий инженер Феликс Ванкель разработал двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень и цилиндра были заменены на трехугольный ротор, имеющий примерно овальную форму. камера.Топливно-воздушная смесь всасывается через впускной канал и задерживается. между одной стороной вращающегося ротора и стенкой овальной камеры. Вращение ротора сжимает смесь, которая воспламеняется от свеча зажигания. Затем выхлопные газы выводятся через выхлопное отверстие. за счет действия вращающегося ротора. Цикл происходит поочередно на каждой стороне ротора, давая три рабочих хода на каждый оборот ротор. Из-за компактных размеров двигателя Ванкеля и, как следствие, меньшего вес по сравнению с поршневым двигателем, это оказалось важным вариант для автомобилей.Кроме того, его механическая простота обеспечила низкие производственные затраты, низкие требования к охлаждению и низкие центр тяжести делал вождение безопаснее. Линия автомобилей с двигателем Ванкеля был произведен в Японии в начале 1970-х годов, и несколько автомобильных производители тоже исследовали эту идею. Однако производство Ванкеля двигатель был снят с производства из-за его низкой топливной экономичности и высокого выбросы загрязняющих веществ.
Взято из Encarta 97® ©

Двигатели внутреннего сгорания относятся к числу наиболее важные инженерные приложения.Теория применения либо зависит от циклов Дизеля или Отто. Они подразделяются на следующие категории: к рабочему циклу, или из-за механизма работы.
Каждый тип двигателей имеет свои преимущества над другим. Таким образом, выбор подходящего двигателя требует определение условий применения.

http://www.howstuffworks.com/engine.htm
http://encarta.msn.com/index/conciseindex/08/0085e000.htm
http://www.howstuffworks.com/two-stroke.htm
http://www.siu.edu/~autoclub/frange.html
http://www.astro.virginia.edu/~eww6n/physics/OttoCycle.html
http://www.uq.edu.au/~e4nsrdja/teaching/e4213/Related/Cycles/Diesel.htm
http://www.merlin.net.au/~bhampton/holdfast/howengines.html
http://www.taftan.com/thermodynamics/DIESEL.HTM
Microsoft® Encarta © 97: Внутренний Двигатель внутреннего сгорания

Прогноз развития рынка двигателей внутреннего сгорания на 2027 год

Ожидается, что глобальный рынок двигателей внутреннего сгорания будет расти благодаря растущему спросу на автомобили наряду с высокими темпами экономического роста в развивающихся странах.Строгие стандарты выбросов и нормы по сокращению выбросов наряду с продолжающимся внедрением энергоэффективных технологий будут способствовать развитию отрасли. Кроме того, недавнее внедрение современных и передовых технологий, включая гибридные и низкотемпературные системы сгорания, будет способствовать дальнейшему росту бизнеса.

Ожидается, что рост спроса на энергию в производственном и строительном секторе будет стимулировать рынок дизельных двигателей внутреннего сгорания.Эти двигатели находят широкое применение в тяжелых коммерческих транспортных средствах, включая автобусы, грузовики, в сельском хозяйстве и на море. Кроме того, более высокая выходная мощность двигателя и лучший термический КПД являются одними из ключевых параметров, которые положительно влияют на спрос на продукцию.

IC широко используется в качестве источника энергии в автомобильной, энергетической, промышленной и авиационной отраслях. Быстрая урбанизация в сочетании с повышением уровня жизни в странах с развивающейся экономикой увеличила спрос на автомобили, тем самым способствуя росту рынка двигателей внутреннего сгорания.Кроме того, растущий спрос на энергоэффективные двигатели и сокращение выбросов углекислого газа положительно повлияют на бизнес-среду.

Увеличение производства самолетов в связи с постоянно растущим спросом на пассажиров положительно повлияет на рынок двигателей внутреннего сгорания. Технологические достижения, включая возможность использования нескольких видов топлива, увеличенный пробег и низкий уровень выбросов от самолетов, будут способствовать росту отрасли. Кроме того, рост грузовых авиаперевозок в связи с развитием электронной коммерции повысит спрос на продукцию.

Смещение тенденций в сторону устойчивых источников энергии вместе с растущим спросом на когенерационную технологию будет способствовать развитию рынка двигателей внутреннего сгорания. Расширение внедрения комбинированных теплоэнергетических систем при благоприятных фискальных и финансовых стимулах, предоставляемых соответствующими государственными органами, положительно повлияет на внедрение продукта. Кроме того, замена и модернизация традиционных электростанций новыми энергоэффективными системами будет стимулировать рост отрасли.

Прогнозируется, что рынок двигателей внутреннего сгорания в Китае будет расти за счет быстрого развития инфраструктуры наряду с растущим производственным сектором по всей стране. Кроме того, государственные инициативы по сокращению выбросов углерода в сочетании с обширными инновационными стратегиями будут стимулировать рост отрасли. Например, правительство Китая в 2019 году ввело «Китайские стандарты выбросов Stage VI» для новых газовых транспортных средств большой грузоподъемности. Норма также направлена ​​на сокращение выбросов парниковых газов (ПГ) за счет принятия строгих требований к испытаниям и систем удаленного мониторинга выбросов.

Ключевые игроки, работающие на рынке двигателей внутреннего сгорания, включают Cummins, Doosan Infracore, Caterpillar Incorporated, Hyundai machinery, AGCO Power, MAN SE, Ashok Leyland, Bombardier, Briggs and Stratton, Cooper, Kirloskar Oil Engines Ltd., Cummins, Detroit Diesel. , Eicher Motors и Rolls-Royce.

Какую информацию содержит этот отчет?

Охват историческими данными: с 2013 по 2015 год; Прогнозы роста: с 2016 по 2026 год.

Экспертный анализ: промышленность, управление, инновации и технологические тенденции; факторы, влияющие на развитие; недостатки, SWOT.

Прогнозы производительности на 6-7 лет: основных сегмента, охватывающих приложения, основные продукты и регионы.

Отчетность о конкурентной среде: лидеров рынка и важных игроков, компетенции и возможности этих компаний с точки зрения производства, а также устойчивости и перспектив.

Настроить этот отчет

Audi больше не будет разрабатывать двигатели внутреннего сгорания — отчет Робба

Audi переходит на двигатель внутреннего сгорания.

Во вторник исполнительный директор немецкой марки класса люкс объявил, что больше не будет разрабатывать традиционные двигатели внутреннего сгорания. Хотя компания еще не прекратит продавать газовые мельницы, этот шаг подчеркивает стремление бренда к снижению выбросов в будущем.

Повсеместный сдвиг в сторону электрификации, безусловно, является одной из причин этого решения, но не это была основная причина, по которой автопроизводитель объяснял, каковы были мысли, лежащие в основе этого решения.Вместо этого генеральный директор марки Маркус Дьюсман обвинил в этом все более строгие нормы выбросов в Европейском Союзе во время интервью немецкому отраслевому изданию Automobilwoch . Самый строгий из этих стандартов, Евро 7, должен вступить в силу в 2025 году и, как ожидается, ускорит постепенный отказ от транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, во всем торговом блоке.

Audi e-tron GT 2022 года Audi

«Планы ЕС по еще более строгому стандарту выбросов Евро-7 — это огромная техническая проблема и в то же время мало пользы для окружающей среды.Это чрезвычайно ограничивает двигатель внутреннего сгорания », — сказал он журналу (через The Drive). «Мы больше не будем разрабатывать новый двигатель внутреннего сгорания, а адаптируем наши существующие двигатели внутреннего сгорания к новым директивам по выбросам».

Конечно, такие двигатели, как 4,0-литровый V8 в RS6 и 5,2-литровый V10 в R8 (на фото вверху), завтра не исчезнут. Но теперь, вместо того, чтобы выделять ресурсы на разработку двигателей внутреннего сгорания нового поколения, компания сосредоточит свои усилия на оптимизации существующих заводов и сделает их более чистыми и эффективными.Мы также не удивимся, если изрядное количество этих ресурсов теперь будет направлено и на развитие электрических силовых агрегатов.

во вторник не стало для вас полным шоком. Audi ясно понимает, что дни двигателя внутреннего сгорания сочтены. Фактически, в последние годы автопроизводитель упорно двигался в сторону электрификации, объявив о планах предложить к середине десятилетия 20 электромобилей, включая долгожданный спортивный седан e-Tron GT.

аккумуляторных электромобилей vs.Транспортные средства с двигателем внутреннего сгорания

Комплексная оценка в США

Электромобили с аккумуляторной батареей (BEV) не потребляют бензин и не производят выбросов углекислого газа из выхлопных труб, что делает возможным экологически устойчивое вождение в пределах досягаемости среднего потребителя.Однако остается вопрос: «Действительно ли BEV обладают экологическим преимуществом в отношении потенциала глобального потепления и вторичного воздействия на окружающую среду — и если да, то какой ценой?»

Чтобы ответить на этот вопрос, Артур Д. Литтл провел общий анализ экономической стоимости жизненного цикла и воздействия на окружающую среду электромобилей с литиево-ионными аккумуляторами (BEV) по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания (ICEV), чтобы лучше понять BEV и их преобразующий потенциал. В этом исследовании моделируется относительное воздействие новых BEV и ICEV в Соединенных Штатах за последний полный календарный год, за который имеются данные, 2015 г., и прогнозируется влияние BEV и ICEV на экономику и окружающую среду в течение всего предполагаемого двадцатилетнего срока службы для легковой автомобиль США.Учитывая, что это быстро развивающийся рынок, наше исследование также прогнозирует экономические и экологические последствия, которые новые BEV и ICEV будут иметь в 2025 году, с учетом ожидаемых значительных изменений в технологии аккумуляторов, модельном ряду транспортных средств и стандартах экономии топлива.

Чтобы определить истинные затраты и воздействие на окружающую среду от BEV, мы провели всесторонний количественный анализ, исключая любые государственные стимулы или субсидии. В нашем исследовании был изучен каждый этап жизненного цикла автомобиля, от НИОКР и производства, включая поиск сырья до владения и утилизации по окончании срока службы.Мы оценили воздействие, связанное с каждым компонентом транспортного средства, от новых технологий и химического состава, задействованных в производстве аккумуляторов, до потребностей в энергии (например, бензин и электричество, от колодца до колес), необходимых для питания транспортного средства. Мы построили модели, которые рассчитывают совокупную стоимость владения (TCO) за 2015 г., потенциал глобального потепления (GWP) и вторичные воздействия на окружающую среду (например, потенциал токсичности для человека, характеризующийся потерянными годами жизни с поправкой на инвалидность) для BEV и ICEV.Мы также прогнозируем развитие технологий BEV и ICEV в ближайшее десятилетие, и мы использовали эту информацию для моделирования совокупной стоимости владения, GWP и вторичного воздействия на окружающую среду на 2025 год для BEV и ICEV.

Согласно нашему исследованию, экологическая и экономическая реальность электромобилей намного сложнее, чем они обещали. С экономической точки зрения BEV обладают рядом явных преимуществ. Во-первых, стоимость электроэнергии, связанная с эксплуатацией BEV на расстоянии в одну милю, значительно ниже, чем стоимость бензина, необходимая для эксплуатации сопоставимого ICEV на том же расстоянии.Во-вторых, БЭВ обходятся дешевле в обслуживании благодаря относительной элегантности и простоте системы аккумулятор-электродвигатель по сравнению с частым обслуживанием, необходимым для работы системы внутреннего сгорания. В-третьих, технология автомобильных аккумуляторов быстро развивалась с тех пор, как на рынок вышло текущее поколение BEV, при этом цена за киловатт-час (кВтч) литий-ионных аккумуляторных батарей снизилась с 1126 долларов в 2010 году до всего 300 долларов в 2015 году (см. Приложение E-1. ).

Согласно нашему исследованию, экологическая и экономическая реальность электромобилей намного сложнее, чем они обещали.С экономической точки зрения BEV обладают рядом явных преимуществ. Во-первых, стоимость электроэнергии, связанная с эксплуатацией BEV на расстоянии в одну милю, значительно ниже, чем стоимость бензина, необходимая для эксплуатации сопоставимого ICEV на том же расстоянии. Во-вторых, БЭВ обходятся дешевле в обслуживании благодаря относительной элегантности и простоте системы аккумулятор-электродвигатель по сравнению с частым обслуживанием, необходимым для работы системы внутреннего сгорания. В-третьих, технология автомобильных аккумуляторов быстро развивалась с тех пор, как на рынок вышло текущее поколение BEV, при этом цена за киловатт-час (кВтч) литий-ионных аккумуляторных батарей снизилась с 1126 долларов в 2010 году до всего 300 долларов в 2015 году (см. Приложение E-1. ).

Рисунок 1.

Электромобили с аккумуляторной батареей и автомобили с двигателем внутреннего сгорания

Рисунок 2.

являются значительным препятствием для более широкого внедрения BEV и могут объяснить, почему их проникновение на рынок до сих пор ограничено.

С экологической точки зрения картина еще сложнее. BEV в 2015 году достигают цели по сокращению выбросов парниковых газов по сравнению с сопоставимыми ICEV, если рассматривать их в течение всего срока службы автомобиля, но это маскирует повышенное воздействие на здоровье человека по сравнению с ICEV и множество других побочных воздействий на окружающую среду (см. Рисунки 2 и 3) . В то время как большинство воздействий на окружающую среду, создаваемых ICEV, локализовано на сгорании бензина в двигателе транспортного средства, производственный процесс для BEV создает гораздо более широкие

Рисунок 3.

рассеянных и разрушительных воздействий на окружающую среду, компенсирующих значительную часть их общего преимущества в отношении выбросам парниковых газов.

В частности, использование тяжелых металлов в производстве литий-ионных аккумуляторных батарей для BEV в сочетании с загрязнением, создаваемым энергосистемой США (например,грамм. хвосты угольных электростанций) для эксплуатационной части жизненного цикла BEV создают примерно в три раза больше токсичности для человека по сравнению с ICEV (см. рисунок 3). Принимая во внимание расхождения в распределении воздействий на окружающую среду, можно с уверенностью сказать, что потребитель, который предпочитает использовать BEV вместо ICEV, смещает экологию

Рис. 4.

влияние владения автомобилем.Как подробно описано в недавней серии расследований, опубликованных газетой Washington Post, большая часть кобальта и графита, поступающих в цепочку поставок литий-ионных аккумуляторов, поступает из плохо регулируемых и сильно загрязняющих шахт в Конго1 и Китае2. Вкладывая местный вклад в выбросы парниковых газов, они создают более рассеянный набор воздействий на окружающую среду, распространяющихся по всему миру, последствия которых в значительной степени несут сельские и часто неблагополучные общины вблизи шахт, откуда поставщики BEV получают сырье для производства аккумуляторных батарей.

В рамках нашего исследования Артур Д. Литтл также представляет результаты двух других широко цитируемых отчетов о влиянии BEV на окружающую среду по сравнению с ICEV — «Более чистые автомобили от колыбели до могилы: как электромобили побеждают бензиновые автомобили по выбросам из-за глобального потепления. , »3 из Союза обеспокоенных ученых (UCS) и« Экологические преимущества от вождения электромобилей? »4 из Национального бюро экономических исследований (NBER). Оба этих отчета исследуют воздействие BEV и ICEV на окружающую среду, и оба отчета описывают последствия для политики, вытекающие из их выводов.Однако UCS и NBER приходят к совершенно разным выводам. Мы представляем их различные результаты, чтобы сформировать более широкую дискуссию и поместить наше исследование в рамки более широкой дискуссии об истинном воздействии BEV и ICEV на окружающую среду в США (см. Рисунок 4).

Прогнозирование технологических тенденций для новых BEV и ICEV в 2025 году, Артур. Моделирование Д. Литтла показывает, что хотя разница в совокупной стоимости владения между BEV и ICEV значительно снизится по сравнению с 2015 годом, ICEV по-прежнему будут иметь экономическое преимущество в диапазоне от 5 800 до 11 100 долларов (текущая стоимость) по сравнению с BEV.С экологической точки зрения разница в потенциале глобального потепления и в потенциале токсичности для человека увеличится в 2025 году по сравнению с 2015 годом: BEV будут производить еще более низкие уровни парниковых газов по сравнению с ICEV, но они будут генерировать примерно в пять раз больше антропогенных газов.