Современные двс: Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…

О кафедре

Кафедра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) основана в 1930 году. С 1980 года она является базовой среди украинских ВУЗов по моторостроению. За время существования кафедра подготовила более 4000 выпускников. Сегодня на кафедре обучается более 200 студентов. Объем лицензионного набора является одним из наибольших в университете.

Кафедра входит в состав факультета «Транспортного машиностроения».

Заведует кафедрой проректор университета по научной работе, заслуженный деятель науки и техники Украины, лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, академик Академии Высшей школы Украины, лауреат Награды Ярослава Мудрого, доктор технических наук профессор Марченко Андрей Петрович.

На кафедре работает 31 сотрудник, среди которых 5 докторов технических наук, 14кандидатов технических наук, четыре сотрудника имеют звание профессора, 8 -звание доцента. Среди преподавателей кафедры 3 лауреата Государственной премии Украины, 2 лауреата премии Кабинета министров.

Кафедра двигателей внутреннего сгорания НТУ «ХПИ» готовит специалистов по соответствующей специальности для производственно-технической,проектно-конструкторской, организационно-управленческой, а также научно-исследовательской и педагогической деятельности, в направлениях разработки, производства, предпродажной подготовки, эксплуатации и ремонта всех типов ДВС.

На кафедре существует две специализации:

• Конструирование и производство двигателей внутреннего сгорания;
• Эксплуатация, диагностика и организация ремонта двигателей внутреннего сгорания.

Выпускникам присваивается квалификация: на уровне бакалавра — бакалавр машиностроения; на уровне специалиста — инженер-машиностроитель, на уровне магистра — профессионал в области.

Учебными планами подготовки студентов предусмотрено преподавание более 40 специальных дисциплин, в том числе «Теоретические основы теплотехники», «Теория ДВС»,«Топлива, масла и охлаждающие жидкости», «Перспективные конструкции двигателей», «Информационные технологии и САПР ДВС», «Современные проблемы и методы математического и компьютерного моделирования», «Прогрессивные технологии изготовления ДВС », «Испытания ДВС», «Современные системы управления и средства диагностики ДВС», «Особенности эксплуатации и ремонта современных ДВС», «Экологичность ДВС», «Энергосбережение в ДВС», «Менеджмент организаций по эксплуатации и ремонту ДВС», «Интеллектуальная собственность».

Обучение ведется в соответствии с новейшими тенденциями развития мирового моторостроения. Специалисты кафедры самостоятельно разрабатывают и внедряют в учебный процесс оригинальные методики обучения. Они ориентированы на уровень подготовки абитуриентов современной средней школы и нацелены на активизацию творческой деятельности студентов. Разработаные методики неоднократно докладывались на методических конференциях, в том числе в МГТУ им. Баумана, Москва, Россия. Для обеспечения учебного процесса специалистами кафедры постоянно издаются и переиздаются учебники, монографии, разнообразная методическая литература. В частности, на кафедре издан уникальный шеститомный учебник «Двигатели внутреннего сгорания», который удостоен высокой награды — Государственной премии Украины.

Кафедра имеет уникальную материально-техническую базу. Общая площадь кафедры около 1700 кв.метров. Она включает аудитории технических средств обучения, класс ЭВМ,лаборатории измерений и топливной аппаратуры, два зала с 16 моторными стендами,где установлены двигатели минитехники, автомобильные, тракторные, танковые,другие специальные двигатели, отсеки тепловозного и судового двигателей. При КП«Харьковское конструкторское бюро двигателестроения» завода им. Малышева действует филиал кафедры.

Студенты кафедры ежегодно принимают участие и занимают призовые места на Всеукраинских конкурсах и олимпиадах. Они неоднократно отмечались наградами на Международном конкурсе «Будущие асы компьютерного 3D-моделирования», проводимого компанией АСКОН г. С-т. Петербург, Россия. Ежегодно студенты кафедры получают патенты на собственные изобретения.

Кафедра гордится своими выдающимися выпускниками. Среди которых 7 заведующих кафедр НТУ«ХПИ» и других ВУЗов Украины, 20 генеральных конструкторов и руководителей ведущих предприятий Украины и СНГ.

Выпускники трудоустраиваются на заводах, в конструкторских бюро, научно-исследовательских институтах, в салонах по продаже автотехники, на автобазах, СТО, машинотракторных станциях, железной дороге, а также на морских и речных судах, объектах стационарной энергетики, предприятиях по добыче и транспортировке нефти и газа.Выпускникам кафедры, которые выказали способности к научно-исследовательской деятельности, предоставляется возможность продолжить обучение в аспирантуре.

Научные направления

Основные научные направления, по которым в настоящее время плодотворно работают студенты, аспиранты, докторанты и научно-педагогические сотрудники кафедры нацелены на исследование и улучшение процессов смесеобразования и сгорания двигателей,улучшения экологических и экономических показателей, обеспечения использования альтернативных топлив и многотопливности, повышение ресурсных характеристик ДВС, использование перспективных материалов и технологий; разработку САПР,новых методик, математических моделей, программного обеспечения.

Возглавляют научные направления профессора А.П. Марченко, В.А. Пылев, В.Г. Дяченко,И.В. Парсаданов.

На базе кафедры ДВС действует Специализированный Ученый совет по защите докторских и кандидатских диссертаций по специальности 05.05.03 — тепловые двигатели. На кафедре защищено 140 кандидатских и 20 докторских диссертаций.

Кафедра издает Всеукраинский научно-технический журнал «Двигатели внутреннего сгорания», в котором сотрудничают известные специалисты по тепловым двигателям Украины и зарубежья.

Ученые кафедры принимают активное участие в Международных конференциях в Украине,России, Литве, Германии. Кафедра является соучредителем и организатором ежегодного Международного конгресса двигателестроителей.

Кафедра поддерживает связи по интеграции научных исследований, учебных программ, обмена преподавателями, студентами с Московским государственным техническим университетом им. Н.Е. Баумана (Россия), Пражским техническим университетом(Чехия), с политехническим университетом г. Кельце (Польша), с университетом Грин-Бей штата Висконсин (США), с Клайпедским университетом (Литва).

Выпускающие специальности и специализации

• Двигатели внутреннего сгорания

Флоту нужен современный дизель!

– К сожалению, далеко не первое и даже не в первой десятке. Для того чтобы понять это, достаточно посмотреть, какие энергетические установки используются для гражданских судов, производимых в нашей стране. Причин этому много: и отсутствие достойной службы обеспечения жизненного цикла (службы сервиса), и не самая высокая надежность, и реальная стоимость эксплуатации (с учетом выходов из строя), соизмеримая с импортными аналогами.

Рынок судовых двигателей достаточно давно стал глобальным. Несколько двигателестроительных компаний контролируют его и оказывают существенное влияние на технологические цепочки в отрасли, имея исторически сильные позиции.

Российским производителям промышленных и судовых двигателей приходится начинать с очень сложной стартовой позиции – длительное время не было заказа двигателей для гражданского судостроения, отсутствует сервис в портах, нет опыта работы с судовладельцами, необходимо улучшать потребительские характеристики двигателей. Конечно, все эти задачи выполнимы, но крайне сложно решить их в рамках обычных коммерческих отношений. Необходимо доверие всех заинтересованных сторон  и совместная работа по восстановлению отрасли.

– Безусловно, да. Это должны быть как ГЭУ на базе новейших дизелей и газотурбинные установки, использующие перспективные, в том числе и синтетические моторные топлива, так и вспомогательные, и ДГА, которые должны быть унифицированы по базовым компонентам и основным технологическим цепочкам с массовыми, например, железнодорожным и автомобильным, сегментами.

– Во-первых, необходимо обеспечить общее для всех производителей изготовление базовых компонентов и службу обеспечения жизненного цикла, причем для этого крайне желательно, но необязательно объединение всех производителей. Данные задачи могут быть успешно реализованы государством путем создания подобного производства и службы на базе какой-либо госкорпорации или на условиях государственно-частного партнерства.

Во-вторых, необходима продуманная политика государства в области защиты своего рынка. При этом, как я уже говорил, необходима максимальная унификация с двигателями для тяжелого транспортного машиностроения – железнодорожный транспорт, тяжелые карьерные самосвалы (объем производства «БелАЗов» – 500 штук в год, если бы УДМЗ смог поставлять туда свои новые дизели ДМ-185, то это решило бы проблему организации производства перспективной продукции), резервными дизель-генераторами для АЭС, дизель-генераторами для добывающей отрасли. И очень большую перспективу с точки зрения развития распределенной энергетики имеют дизели, конвертируемые на природный газ.

Но все это требует максимального использования тех ресурсов и инструментов регулирования, которые есть у нашего государства.

– Можно сказать, что практически полностью, и подпрограмму «Дизелестроение» можно признать успешной. В рамках данной ФЦП были разработаны перспективные образцы дизелей и их базовых компонентов, получены необходимые научные, инженерные и технологические компетенции. Дело за малым: необходимо организовать производство данной перспективной продукции.

– Реализация программы показала, что российские двигателестроители, за исключением Коломенского завода и «Пензадизельмаша», не могут самостоятельно разрабатывать современные типы двигателей. Чем закончилась инициатива МГТУ по созданию инженерного центра?

– Современная комбинированная энергетическая установка – это крайне наукоемкий и высокотехнологичный продукт. Для ее создания требуется привлечение огромного количества высококвалифицированных специалистов: не только инженеров-конструкторов и технологов с большим опытом, но и научных сотрудников. Сегодня, как показывает мировая практика, это не под силу ни одному крупному и успешному предприятию. Ярким примером служит проект «Геркулес», когда для создания перспективного дизеля несколько европейских предприятий-конкурентов объединились и получили беспрецедентную финансовую и организационную поддержку Евросоюза. Как результат, получился дизель с прекрасными показателями.

То же самое можно сказать и о «младших братьях» – автомобильных ДВС (хотя по количеству инноваций в конструкции и применяемым технологиям их едва ли можно назвать «младшими»): заядлые конкуренты объединяются и совместно разрабатывают общие платформы для создания энергетических установок, но даже этого оказывается недостаточно, поэтому они зачастую привлекают к разработкам университеты и инжиниринговые компании!

В нашей стране сейчас создаются инженерные центры на базе различных компаний. Считаю, что нам необходимо объединение усилий данных центров с привлечением компетенций отраслевых институтов (НАМИ, ЦИАМ, Крыловский центр) и, безусловно, высшей школы. В данном случае можно говорить о создании распределенного инженерного центра с «зонтичной» структурой, но с общей цифровой сетью проектирования и расчетных ресурсов. Хотя, возможно, более эффективным было бы создание собственного отраслевого НИИ, какими были в свое время были НИИД и ЦНИДИ.
 

Одним из первых и очень нужных продуктов такого объединенного инженерного центра может стать электронный каталог цифровых двойников существующих и перспективных двигателей и энергетических установок отечественной разработки. Он будет содержать не только 3D-модель, но и данные о характеристиках установки, тепловой баланс и пр. Таким образом, проектанты кораблей и судов (автомобилей, подвижных платформ, малых самолетов и вертолетов, мототехники и т.д.) получат возможность на стадии эскизного проектирования подбирать оптимальную ЭУ и формировать запросы на ее производство, и тем самым обеспечивать рынок сбыта отечественной продукции.

– Это тысячи и иногда десятки тысяч высокооплачиваемых рабочих мест, обороты в сотни миллионов долларов, филиалы в промышленно развитых странах, инженерные программные продукты с крайне высоким фундаментально-научным уровнем. Это исследовательское оборудование собственной разработки и производства, и самое главное – это обеспечение собственных работ и, как следствие, получение максимального уровня добавленной стоимости в разрабатываемом высокотехнологичном продукте!

– Сегодня в России не осталось двигателестроительных предприятий полного цикла, производители вынуждены использовать зарубежные комплектующие. Насколько критична эта импортозависимость, нужно ли самим производить поршневые кольца, турбокомпрессоры и другие компоненты или стоит делать ставку на внешнюю кооперацию, как это происходит в ведущих мировых компаниях?

– Отказ от собственного компонентного производства – мера, скорее, вынужденная и обусловленная снижением объемов продаж по сравнению с объемами производства, которые были в СССР. Для меня очевидно, что энергетическая установка – это более 30% стоимости транспортного средства, а если оценить долю в добавленной стоимости – более 50%. (У нас сейчас нет проблем с энергоресурсами, металлургические комбинаты успешно работают. Не очень понятно, зачем возить металл и продавать электроэнергию в Германию или Китай – чтобы потом получать оттуда, к примеру, отливку блока цилиндров? Вопрос, скорее, риторический!) Так вот, для того чтобы вся эта добавленная стоимость оставалась в нашей стране и в итоге приводила к росту ВВП, необходим полный цикл: разработка – технологическая подготовка – производство – обеспечение жизненного цикла.

Мало производить корабли, самолеты, тепловозы, автомобили… Важно, чтобы мы выпускали для этих транспортных средств энергетические установки собственной разработки из отечественных компонентов. Разумеется, такой подход не отменяет сотрудничества с ведущими мировыми компаниями и обмена компетенциями с ними.

Целесообразно создание отраслевых центров технологических компетенций по наиболее сложным компонентам (например, топливная аппаратура, системы наддува, системы управления, подшипники скольжения, поршневые кольца и др.) для консолидации объемов производства компонентов для автомобильных, промышленных и судовых двигателей. Это создаст предпосылки для решения проблемы.

– Как вы относитесь к идее производства в России судовых двигателей по лицензии? Что можете сказать об уровне китайского поршневого двигателестроения?

– Очевидно, что даже промышленная сборка для экономики страны выгоднее, чем покупка готовой продукции за рубежом, хотя это и не является абсолютным фактом. Считаю, что к таким решениям надо прибегать только в том случае, если в данном типоразмере в нашей стране ничего не выпускается и не планирует выпускаться. Если же посмотреть продукцию отечественных предприятий, то теоретически она перекрывает весь диапазон мощностей, вплоть до 10 МВт, и с учетом реальной экономической ситуации подобные идеи могут поставить под сомнение производство действующей отечественной продукции.

Кроме того, для полноценного развития отрасли простой промышленной сборки мало, необходима локализация базовых компонентов, а на это нужны ресурсы. Давайте посмотрим, что сегодня нам предлагают коллеги из Китая. Как правило, это реверс-инжиниринг разработанных в прошлом веке европейских и американских двигателей, иногда модернизированных, которые отвечают современным требованиям по удельной мощности, расходу топлива, необходимому ресурсу и стоимости жизненного цикла. Но при этом надо помнить о том, что у любой конструкции есть определенный конструктивный и технологический «задел» по возможной модернизации, и в определенный момент конструкция перестает быть актуальной.

Безусловно, сегодня Китай вкладывает огромные ресурсы и в создание крупных инжиниринговых структур, приглашая ведущих специалистов мирового уровня, и в организацию уникальных технологических цепочек для производства базовых компонентов с идеальным соотношением цена/качество. Если мы не предпримем в ближайшее время решительных мер, к нам хлынет из Китая совсем другая продукция, что поставит под вопрос существование отечественной отрасли.  Именно поэтому важно не инвестировать ресурсы в организацию выпуска устаревшей продукции, а создавать производства перспективных семейств двигателей, которые разработаны в нашей стране.

– Кого бы вы выделили из китайских производителей?

– Не стал бы никого выделять из китайских и в целом зарубежных производителей. Я бы сделал все, чтобы государство оказало системную поддержку отечественным производителям.

– Как можете прокомментировать создание совместного предприятия КамАЗа и китайской  Weichai Power  по выпуску индустриальных и судовых двигателей в Тутаеве?

– В ПАО «КамАЗ» работают очень грамотные специалисты, и уверен, что решение о локализации Weichai Power на заводе в Тутаеве, безусловно, продуманный шаг, и он должен обеспечить выпуск прежде всего дизелей, которые отсутствуют сегодня в линейке отечественных производителей автотракторных двигателей и двигателей для дизель-генераторов общего назначения.

Надеюсь, что промышленная сборка скоро уступит место вектору развития, связанному с повышением уровня локализации, технологической и конструктивной модернизации дизелей Weichai Power. Не сомневаюсь, что КамАЗ с задачей, связанной с модернизацией существующей продукции, успешно справится, так как уровень конструкторов, работающих в НТЦ «КамАЗ», очень высокий, с некоторыми из них я хорошо знаком, например, с главным конструктором по двигателестроению.

Необходимо отметить, что имеется большой потенциал в совместной работе ПАО «КамАЗ» и Объединенной машиностроительной группой (ОМГ) в рамках создания, модернизации и серийного производства двигателей с рабочим объемом 1-2 литра на цилиндр.  В случае консолидации усилий этих двух крупных холдингов российское двигателестроение может получить мощнейший импульс для развития. В частности, можно будет существенно снизить стоимость компонентной базы, увеличить уровень импортозамещения и создать общую службу обеспечения жизненного цикла. Кроме того, в этом случае вероятность появления «оморяченных» дизелей в данных типоразмерах многократно увеличивается и появляется возможность конкурировать с ведущими мировыми производителями (например, с Volvo Penta).

Остается надеяться, что на заводе в Тутаеве будет освоена современная продукция, имеющая определенный потенциал для модернизации, и инвестиции, направленные на технологическую подготовку производства, будут эффективными.

– Сегодня успешно функционирует предприятие «Камминз-Кама», созданное КамАЗом и Cummins Inc для выпуска современных ДВС. Что вы думаете об этом проекте и возможно ли маринизировать эти двигатели для поставки на отечественные скоростные катера?

– Я уже отмечал целесообразность «оморячивания» базовых двигателей для автомобильной техники и тяжелого транспортного машиностроения. Это эффективный путь удовлетворения части спроса в судостроении при условии соответствия конструкции двигателей требованиям РМРС и РРР. Про СП можно сказать, что оно эффективно работает и в свое время позволило КамАЗу занять позиции в соответствующем сегменте рынка. Необходимо отметить, что сотрудничество КамАЗа и ОМГ может быть еще более эффективным и его результаты в большей степени смогут обеспечить  интересы нашего государства.

– Большинство импортных дизелей сегодня используют топливную систему common rail, отечественные производители, например ЯМЗ, на своих двигателях применяют компоненты топливной аппаратуры иностранного производства. Увидим ли мы полностью российские разработки этих компонентов?

– В нашей стране существуют предприятия, которые разрабатывают и производят системы управления энергетических установок «верхнего» уровня – это «Аврора», «Фиолент». Есть предприятия, которые производят элементы современной ТПА – ЯЗДА, АЗПИ. «Дизельавтоматика» является интегратором готовых систем для тепловозных дизелей. Компания «Абит» производит блоки управления для автотракторных ДВС.

Наш университет  продолжает работу над перспективной адаптивной системой управления, которая сможет обеспечить управление  дизелем, оснащенным как системой аккумуляторного типа, так и так называемой импульсной системой с индивидуальными ТНВД. В структуру разрабатываемой системы заложена возможность самодиагностики комбинированной установки, запись и контроль необходимых параметров и сравнение их с эталонными.

Подобный подход необходим не только для выполнения актуальных требований, предъявляемых к современным энергетическим установкам, но и для обеспечения необходимой надежности и принятия решения, в случае необходимости, о снижении нагрузки и даже вывода из работы определенных цилиндров или агрегатов дизеля с целью обеспечения отсутствия аварийных ситуаций. Следует отметить, что для появления готового и эффективного решения необходима консолидация усилий предприятий отрасли.

Мы продолжаем работу в инициативном порядке и очень надеемся, что наши разработки вызовут реальный интерес у заказчиков (ВМФ, ОСК, РЖД).

Выходит, что отечественные двигатели, так необходимые флоту, в нашей стране есть или по крайней мере имеются все предпосылки для завершения их создания и производства. Однако подавляющее большинство как гражданских судов, так и флота для специальных служб по сей день проектируется и стоится исключительно с импортными ДВС. Проблема действительно сложная, многогранная, и рассматривать ее необходимо под разными углами: техническим, коммерческим и стратегическим, а находить решение сообща.

Мы продолжаем дискуссию на тему ДВС для российского флота и предлагаем всем заинтересованным сторонам присоединиться к ней. Оставляйте свои комментарии под статьей – нам интересно ваше мнение.

Современные технологии по ремонту ДВС

Современные тенденции по ремонту двигателей (ДВС) Форд

Современные автомобили, выпускаемые известным концерном Ford, имеют полезную особенность, которая заключается в возможности проведения полной компьютерной диагностики всех узлов и агрегатов. Следует отметить, что считывать и стирать ошибки из памяти блоков управления позволяет лишь оригинальное диагностическое оборудование, которым оснащен наш автосервис по ремонту Форд. Дешевые универсальные сканеры, которыми пользуются в обычных мастерских, считывают информацию не со всех блоков, а также не всегда верно распознают ошибки и неправильно определяют неисправные узлы.

Роль диагностики в ремонте двигателей

Диагностика очень важна, так как от точности определения причины неисправности будут зависеть расходы на ремонт. Наши специалисты имеют в своем распоряжении качественное диагностическое оборудование, при помощи которого можно просканировать любой отдельно взятый электронный блок автомобиля.

Квалификация и опыт сотрудников

Наши боксы оснащены по последнему слову техники, а опытные мастера используют специальные инструменты и приспособления, с помощью которых они грамотно демонтируют, ремонтируют и устанавливают на место определенные механизмы и агрегаты при проведении капитального или текущего ремонта ДВС. В автомобили своих клиентов мы устанавливаем исключительно качественные детали, исключая повторную поломку в будущем. На все осуществляемые работы и используемые комплектующие мы предоставляем гарантию.

В нашем сервисе отремонтировано огромное количество транспортных средств. Нельзя не отметить, что немалое число дорогостоящих ремонтных работ, которые мы производили, связаны с тем, что ранее автовладельцы обслуживались в непрофессиональных автосервисах. Далеко не всегда ремонт двигателя предполагает полную переборку агрегата. Нередко работы ограничиваются заменой дефектных узлов и комплектующих без демонтажа силовой установки. Как правило, капитальный ремонт обусловлен износом деталей вследствие продолжительной или небрежной эксплуатации транспортного средства.

Причины ремонта двигателя

К наиболее распространенным неисправностям, приводящим к ремонту мотора, можно отнести:

• износ маслосъемных или компрессионных колец;
• нарушение геометрии блока;
• износ вкладышей коленвала;
• разгерметизация прокладки головки блока;
• износ стенок цилиндров.

Повышаем КПД генератора

Подавляющее большинство электрических генераторов, используемых как в быту, так и в промышленных целях, работают за счёт энергии двигателя внутреннего сгорания, в качестве топлива в котором используются бензин, дизельное топливо или газ. С момента изобретения двигателя внутреннего сгорания прошло уже полторы сотни лет, но превращение сгорающего топлива в энергию по-прежнему остаётся самым эффективным способом её получения. Но на фоне всех достоинств ДВС выделяется главный его недостаток – низкий КПД и высокие потери энергии.

В среднем при использовании двигателя внутреннего сгорания на выходе можно получить лишь 20% энергии, тогда как её потери, соответственно, составляют до 80%. В эти 80% входят следующие потери:

·         Потери топлива. Поршневые двигатели (как бензиновые, так и дизельные) сжигают лишь 75% всего топлива, а оставшиеся 25% в виде паров топлива вместе с продуктами его сгорания выходят через выхлопную трубу. В двухтактных двигателях топливная эффективность ещё ниже.

·         Потери тепла. Современные двигатели внутреннего сгорания используют порядка 35-40% вырабатываемого тепла, а остальные 60-65% выбрасываются в окружающую среду через выхлопные газы и систему охлаждения.

·         Потери механической мощности. До 10% мощности двигателя уходит на трение движущихся частей и на привод вспомогательных механизмов. Для электрогенераторов этот показатель ещё выше.

Таким образом, КПД самого эффективного двигателя внутреннего сгорания не превышает 30%. Чтобы добиться от дизельного или бензинового двигателя максимальной эффективности, необходимо воздействовать на все три типа потерь. Самостоятельно повысить КПД генератора достаточно сложно, но в руках профессионала ваш двигатель может обрести небывалую эффективность, которая достигается следующими способами:

·         Внедрение дожигателя. Этот способ направлен на повышение топливной эффективности. Дожигатель преобразует неиспользованные пары топлива и продукты неполного его сгорания в топливно-воздушную смесь и отправляет её на повторное сгорание. Таким образом, удаётся добиться почти полного сгорания топлива и на 10-15% повысить общий КПД двигателя.

·         Возврат части тепловых потерь.

·         Использование тепла высокотемпературных продуктов сгорания для обогрева прилегающей территории или нагрева пара в парогазовой электростанции. Это не повышает КПД двигателя напрямую, но позволяет уменьшить расход энергии на работу сопутствующих устройств.

·         Введение системы впрыска с регулируемой подачей воды позволяет сократить расход топлива.

·         Снизить механические потери двигателя поможет использование менее вязкого смазочного материала.

Комплексное применение способов повышения эффективности двигателя может увеличить его КПД на 30-35%, то есть, в два раза и даже больше.

Современный двигатель внутреннего сгорания

Джоаб Камарена

Представлено как курсовая работа для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2015 г.

Введение

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — вот что движет большинство автомобилей сегодня и существует уже много лет. ICE имеет подвергся многочисленным изменениям исключительно с целью улучшения выходная мощность и минимизация потерь энергии.Как работает процесс что есть впуск через отверстия портов, который толкает поршень вниз начало его цикла сжатия и декомпрессии, с энергией от этого передается на коленчатый вал, позволяя движение автомобиль. Более распространенный двигатель внутреннего сгорания основан на четырех ход поршня для завершения своего цикла и высвобождения энергии для перемещения средство передвижения. [1-3]

Как это работает

В этом цикле четыре этапа: 1) прием, 2) компрессия, 3) сгорание и рабочий ход, и, наконец, 4) выхлоп (Рис.1). Вот как это работает:

1. Впуск: Топливо-воздушная смесь входит в цилиндр, когда поршень опускается и впускной открывается.

2. Сжатие: При закрытии на входе топливно-воздушная смесь увеличивается по давлению и температура, поскольку поршень сжимает газ, перемещая вверх.

3. Горение и удар: Энергия выделяется в результате реакции горения, вызванной зажигание свечи зажигания, воспламеняющей топливно-воздушную смесь и доводит до высокой температуры.По мере увеличения смеси по температуре и давлению он давит на поршень, следовательно, вызывая рабочий ход, который вращает коленчатый вал.

4. Выхлоп: Побочные продукты, образующиеся затем реакция горения выпускается через выхлоп трубу, и цикл повторяется, когда впускное отверстие открывается и выпускается клапан закрывается. [2,3]

Энергетический анализ

Хотя это обычно используемый двигатель в транспортных средствах сегодня это не значит, что он самый эффективный.Горение неэффективность измеряет часть энергии, которая не используется из топливо. Установлено, что тепловые потери теплоносителя и тепловые потери энергии выхлопных газов являются самыми большими источниками тепловых потерь, что способствует отсутствию оборота энергии. Постоянно утверждается, что Второй закон Термодинамика не позволяет всем двигателям достигать максимальной температуры. эффективность, но это не означает, что мы не можем улучшить коэффициент конверсии энергии. Постоянные инновации и модернизация внутреннего сгорания двигатель позволили улучшить преобразование энергии топлива.[4]

Заключение

Знать, как работает двигатель внутреннего сгорания и в чем заключается его неэффективность, правильная технология и дизайн двигатель внутреннего сгорания позволит нам лучше использовать энергию в топливе. Хотя цены на газ постоянно колеблются, наиболее вероятной тенденцией в будущем будет повышение цен на газ, что только заставит двигаться к разработке высокоэффективных автомобилей сильнее.Это возможно даже при постоянном диалоге о отказ от ископаемого топлива и последствия изменения климата, что, наряду с нашим нынешним технологическим бумом мы больше не будем полагаться на двигатель внутреннего сгорания для транспортных средств будущего.

© Жоаб Камарена. Автор дает разрешение копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] J. R. Clarke et al. , «Индукция двигателя Система и метод », Патент США 4860709, 29 августа 89.

[2] Д. К. Джанколи, Физика: принципы с Приложения, 7-е изд. (Addison-Wesley, 2013), стр. 421.

[3] Б. Кроу, «Внутренний Двигатель внутреннего сгорания, Physics 240, Стэнфордский университет, осень 2012 г.

[4] М. Баглионе, М.Дьюти и Г. Панноне, «Автомобиль». Методология системного энергетического анализа и инструмент для определения транспортного средства Подсистема энергоснабжения и спроса », Технический документ SAE 2007-01-0398, г. 16 апреля 07.

Как двигатель внутреннего сгорания становится лучше

По мере того, как одно место за другим предпринимаются шаги по запрету бензиновых автомобилей в следующие несколько десятилетий — Норвегия, Нидерланды, Великобритания, Индия, Китай, Калифорния, Париж — становится все труднее и труднее. труднее отрицать, что будущее за электричеством.И двигатель внутреннего сгорания, который движет мировым движением на протяжении более столетия, скоро сделает последний глоток воздуха, который так загрязнен.

Но электромобили еще далеко не готовы к такому поглощению. Пока Tesla изо всех сил пытается создать модель 3 для массового рынка, остальная часть автомобильной промышленности активно обсуждает натиск с батарейным питанием, но большинство из них не будет запускать модели в реальных количествах в течение многих лет. В США электромобили по-прежнему составляют менее 1 процента продаж новых автомобилей.Путь к 100% будет долгим, и двигатель без боя не уступит эту землю.

За 133 года, прошедшие с тех пор, как Карл Бенц установил четырехтактный двигатель на свой трехколесный автомобиль в 1885 году, инженеры по всему миру вели нескончаемую войну, чтобы выжать больше мощности из меньшего количества топлива. Силовая установка под капотом современного автомобиля имеет систему впрыска топлива, часто более одного турбокомпрессора, регулируемое управление клапанами, каталитические преобразователи и электронный мозг для наблюдения за всем этим. Это сложные, универсальные и масштабируемые машины, которые используют мощность крошечных взрывов тысячи раз в секунду.Они приводят в движение автомобили, грузовики, поезда, корабли, воздуходувки и многое другое. И они продолжают поправляться.

«Двигатель внутреннего сгорания может быть даже не среднего возраста», — говорит Дон Хиллебранд, который возглавляет исследования в области транспорта в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе. В таких лабораториях, как его, исследователи работают над тем, чтобы газовые и дизельные автомобили были максимально чистыми и эффективными. Они сосредоточены на трех областях: компьютерное управление, материалы и обработка топлива и воздуха. Поэтому мы поехали в Аргонн, чтобы посмотреть, как, по словам Хиллебранда, можно добиться 50-процентного повышения эффективности использования топлива.

Оказывается, даже если будущее за электричеством, его еще нет.

Engine Evolution

Двигатель внутреннего сгорания | Encyclopedia.com

Физики называют двигатель внутреннего сгорания «первичным двигателем», что означает, что он использует некоторую форму энергии (например, бензин) для перемещения объектов. Первые надежные двигатели внутреннего сгорания были разработаны в середине девятнадцатого века и почти сразу же стали использоваться для транспортировки.Развитие двигателя внутреннего сгорания помогло освободить людей от тяжелейшего ручного труда, сделало возможным создание самолетов и других видов транспорта и помогла произвести революцию в производстве электроэнергии.

В 1698 году Томас Савери (ок. 1650-1715), британский военный инженер, построил «Друг шахтера», устройство, которое использовало давление пара для откачки воды из затопленных шахт. Несколько лет спустя Томас Ньюкомен (1663-1729) расширил конструкцию Савери и создал первый настоящий двигатель.В двигателе Ньюкомена, в отличие от двигателя Христиана Гюйгенса (1629-1695) и Савери, использовался поршень, прикрепленный к самому двигателю. Следовательно, он мог производить постоянную (хотя и не плавную) мощность.

Три условия, существовавшие в девятнадцатом веке, способствовали развитию двигателя внутреннего сгорания. Главным условием была потребность в энергии, представленная Промышленной революцией. Во-вторых, физики начали понимать ключевые концепции, на которых построен двигатель внутреннего сгорания.В-третьих, топливо, необходимое для работы двигателя, становилось доступнее.

Между 1700 и 1900 годами ученые разработали область термодинамики, которая дала изобретателям инструменты для расчета КПД и выходной мощности различных типов двигателей. Эти расчеты показали, что внутренняя Двигатель внутреннего сгорания потенциально был намного эффективнее парового двигателя (который, напротив, был двигателем внешнего сгорания, то есть воспламенял топливо вне самого двигателя).

Важнейшее событие в ранней истории двигателя внутреннего сгорания произошло в 1859 году под руководством бельгийского изобретателя Жана-Жозефа Этьена Ленуара (1822-1900). Двигатель Ленуара был одновременно прочным (некоторые из них отлично работали после 20 лет эксплуатации) и, что более важно, надежным. Более ранние версии двигателя были плохого качества и перестали работать без причины. Двигатель Ленуара выдавал постоянную мощность и работал плавно. В 1862 году Ленуар изобрел первый в мире автомобиль.

В 1860-х годах Николаус Отто (1832–1891) начал экспериментировать с двухтактными двигателями Ленуара и теоретическими четырехтактными двигателями Альфонса Бо де Роша (1815–1893). Отто был продавцом бакалеи; у него не было технического образования или опыта. В 1866 году Отто с помощью Ойгена Лангена (1833-1895), немецкого промышленника, разработал успешный, но тяжелый и шумный двигатель Отто и Лангена. Он продолжал экспериментировать с двигателями. В 1876 году он выпустил «Silent Otto», первый в мире четырехтактный двигатель.Silent Otto был не только более тихим, чем предыдущие двигатели, но и гораздо более экономичным.

Двигатель Отто установил стандарт времени. Фактически, основная конструкция современных двигателей остается такой же, как у Отто. Как и предсказывала термодинамика, двигатель внутреннего сгорания был намного более экономичным, чем паровой. Двигатели внутреннего сгорания, которые были тише, дешевле в эксплуатации и менее громоздкими, чем паровые, начали появляться на промышленных предприятиях по всей Северной Европе.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания мог использовать жидкое топливо, он должен сначала перевести жидкость в парообразное состояние. Следующей задачей для производителей двигателей было найти способ осуществить это изменение. Между 1880 и 1900 годами были изобретены различные процессы для выполнения этой задачи. Между 1885 и 1892 годами были разработаны три метода: карбюрация, испарение горячей лампы и дизельный двигатель.

В карбюраторе устройство, называемое карбюратором, смешивает воздух с парами жидкого топлива.Затем карбюратор подает смесь в двигатель. Искра или пламя внутри двигателя воспламеняют смесь. Это функция карбюратора в современных автомобилях. Для сравнения, двигатель с горячей лампой распыляет бензин на горячую поверхность рядом с цилиндром, а затем втягивает испаряющееся топливо в двигатель в виде пара. С двигателем с горячей лампой можно было использовать менее летучие виды топлива, такие как керосин. Третий метод — дизельный компрессорный двигатель. Вместо использования внешнего источника тепла для воспламенения газа, как в первых двух методах, немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) изобрел процесс, при котором газ воспламеняется сам.У Дизеля был большой опыт в математике и естественных науках, и он знал, что когда газ сжимается, его температура повышается до точки, при которой топливо воспламеняется.

На рубеже веков двигатели внутреннего сгорания стали неотъемлемой частью западной жизни. Промышленные предприятия по всей Европе и Америке широко использовали их, и открылись ворота для крупномасштабного производства автомобилей в 1900-х годах.

В области транспорта бензиновый двигатель внутреннего сгорания и его варианты (в первую очередь дизельный двигатель) адаптированы для использования в путешествиях по морю, суше и воздуху.В море большое количество небольших кораблей было и продолжает работать на дизельных двигателях, ускоряющих перемещение людей и товаров между любыми местами, связанными водой. Это сделало торговлю более быстрой и менее дорогой. Сочетание морских перевозок с более эффективной наземной перевозкой грузов делает эти преимущества еще более значительными. В свою очередь, расширение торговли ведет к большему благосостоянию и более высокому уровню жизни для обеих сторон, не говоря уже о создании новых рабочих мест.

Самолеты тоже обязаны своим существованием развитию бензинового двигателя. Многие изобретатели пытались летать с двигателями в конце девятнадцатого века, но только после того, как появились легкие и мощные бензиновые двигатели, возникла область авиации. Фактически, бензиновые двигатели преобладали в авиации в первой половине двадцатого века и даже сегодня играют важную роль в частной, коммерческой и военной авиации.

Также необходимо учитывать влияние на сельское хозяйство и производство продуктов питания.Тракторы и другое современное сельскохозяйственное оборудование, обычно работающее с дизельными или бензиновыми двигателями, играет значительную роль в изобилии продуктов питания в развитых и некоторых частях развивающегося мира. Использование тракторов для обработки почвы, посадки и сбора урожая, а также для буксировки тяжелых грузов помогло увеличить количество земли, которое может обработать один фермер, а также увеличение урожайности с гектара. Это двойное повышение эффективности индивидуальных фермеров приводит к увеличению количества продуктов питания по более низким ценам. В развитом мире это означает не только больше и более дешевую еду, доступную для граждан, но и больше еды, доступную для экспорта во все страны.

Дизельный двигатель является развитием двигателя внутреннего сгорания, как упоминалось ранее. Дизельные двигатели мощные, требуют меньшего обслуживания и используют менее очищенное топливо, чем бензиновые двигатели. Эти факторы делают их менее дорогими, и они стали предпочтительным двигателем для путешествий по железной дороге, больших лодок и малых судов, а также грузовиков. Дизельные двигатели также широко используются для выработки электроэнергии, особенно в качестве аварийных резервных источников питания для таких объектов, как больницы и атомные электростанции.В обоих случаях дизельные двигатели зарекомендовали себя как надежные и недорогие в обслуживании и эксплуатации.

Последним ударом, который необходимо обсудить, является воздействие двигателя внутреннего сгорания на окружающую среду. Все двигатели внутреннего сгорания работают за счет сжигания углеводородов в той или иной форме и выпуска выхлопных газов. Эти углеводороды обычно получают из нефти, и они горят с образованием диоксида углерода, монооксида углерода и воды. Хотя были разработаны водородные двигатели, которые сжигают водород и выделяют водяной пар в качестве выхлопного газа, на момент написания этой статьи они были редкостью.

С точки зрения топлива, запасы нефти ограничены, и их становится все труднее обнаружить и добыть. Процесс добычи неизменно приводит к некоторому воздействию на окружающую среду не только на буровой, но и на маршруте транспортировки. Поскольку большая часть нефти добывается в регионах, удаленных от нефтеперерабатывающих заводов и промышленных стран, большая часть ее транспортируется океанскими танкерами, которые иногда вызывают разливы с потенциально серьезными последствиями.

После сжигания в двигателях углеводородное топливо выделяет много газов, большая часть которых способствует загрязнению воздуха.До запрета в США многие виды топлива также содержали соединения свинца, которые были причастны к случаям отравления свинцом. Однако даже без свинца углекислый газ, основной выхлопной газ сгорания, по всей видимости, производится в достаточно больших количествах, и было отмечено, что его уровни в атмосфере повышаются во всем мире. Поскольку известно, что углекислый газ улавливает солнечное тепло, есть много предположений о том, что широкое использование двигателей внутреннего сгорания вызывает повышение температуры во всем мире с потенциально катастрофическими результатами.Однако следует подчеркнуть, что данные, которые были интерпретированы как показывающие глобальное потепление, могут быть интерпретированы по-разному, и не все ученые считают, что глобальное потепление действительно происходит. Кроме того, следует помнить, что на протяжении большей части истории Земли температуры были намного выше, чем в настоящее время. Таким образом, даже если глобальное потепление происходит, оно может быть связано или не быть результатом сжигания ископаемого топлива в двигателях внутреннего сгорания.

ТОДД ДЖЕНСЕН И П. ЭНДРЮ КАРАМ

Гребни, Гарри. Убить Дьявольский холм. Бостон: Houghton Mifflin Company, 1979.

Харденберг, Хорст О. Средние века двигателей внутреннего сгорания 1794–1886. Детройт: Общество автомобильных инженеров, 1999.

Робертс, Питер. Ветеранские и старинные автомобили. Лондон: Drury House, 1967.

Наука и ее времена: понимание социальной значимости научных открытий

Будущее конструкции двигателей внутреннего сгорания: 5 тенденций на 2020 год

Изобретение двигателя внутреннего сгорания (IC) было благо для транспорта, эффективности и всего остального Америки.Но по мере того, как технологии ИС стареют, а проблемы окружающей среды усиливаются, на их место стремятся альтернативы.

Автопроизводители и потребители в равной степени размышляют о будущем производства двигателей внутреннего сгорания и рассматривают , что заменит двигатель внутреннего сгорания — или какие детали были задействованы в порошковой металлургии (ПМ).

Подумайте, где в двигателе использовались PM. Достижения включают в себя самосмазывающиеся направляющие клапана, шатуны, регулировку фаз газораспределения и так далее.

Если посмотреть на предысторию того, что привело нас сюда, а также на новые проблемы эффективности и защиты окружающей среды, которые может помочь решить порошковый металл, это урок, который нельзя пропустить ни одному OEM-инженеру.

Будущее конструкции двигателей внутреннего сгорания

Откройте изображение в новой вкладке, чтобы увидеть полную версию этой инфографики:

Глобальный углеродный проект сообщил, что выбросы углерода во всем мире достигли рекордно высокого уровня в 2018 году, и ожидается, что в 2019 году их количество снова вырастет.

Агентство по охране окружающей среды опубликовало рекомендации по выбросам парниковых газов для легковых и грузовых автомобилей, при этом Фаза 2 затрагивает модельные годы до 2025 года. Хотя Агентство по охране окружающей среды, похоже, переосмысливает некоторые руководящие принципы, по-прежнему политическая и экологическая атмосфера способствует повышению эффективности двигателей внутреннего сгорания. , больше, чем потребительский спрос.

Независимо от того, согласны ли инженеры и руководители лично с изменениями в воздухе, отрасль неуклонно движется в этом направлении.

2. Как повысить эффективность выбросов двигателя внутреннего сгорания?

Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии сообщает, что производители снизили выбросы загрязняющих веществ более чем на 99% за последние 30 лет. Творческие умы достигли этого, сохранив или увеличив экономию топлива.

Помимо бензина и дизельного топлива производители изучают другие способы увеличения экономии топлива:

• Использование биодизеля
• Использование других альтернативных или возобновляемых видов топлива
• Комбинация двигателей внутреннего сгорания с гибридными электрическими силовыми агрегатами

Когда европейцы перешли с дизельных автомобилей на бензиновые, произошло увеличение выбросов углекислого газа. Неожиданным поворотом стало то, что некоторые из сегодняшних автомобильных стратегий основаны на дизельных двигателях.

Согласно отчетам, многие большие дизельные грузовики на самом деле производят меньше выбросов CO2, чем небольшие газовые автомобили. Благодаря усовершенствованным технологиям были произведены дизельные двигатели, которые могут использоваться в автомобилях меньшего размера и обеспечивать:

• Лучше расход бензина
• Снижение выбросов углерода
• Больший крутящий момент
• Двигатель с более длительным сроком службы

Вы знали, что это произойдет. Хотя бензиновые двигатели, похоже, не исчезнут полностью, они сталкиваются с жесткой конкуренцией со стороны своих электрических конкурентов.

Хотя некоторые видят будущее за электромобилями, даже BMW пока не отказывается от двигателей внутреннего сгорания.

Единственное, что опоры двигателей IC могли повесить над головами сторонников электричества, — это их аккумулятор. В частности, это:

• Размер
• Стоимость
• Долговечность
• Возможности зарядки или их отсутствие

Однако, согласно прогнозам, цены на электромобили будут конкурентоспособными уже в 2022 году, поскольку стоимость аккумуляторов резко упадет.Когда-то аккумулятор составлял около 50% стоимости автомобиля, но к 2025 году он может упасть с до 20% от . Эти сокращения, безусловно, происходят быстрее, чем ожидал рынок.

Опасения по поводу дальности полета в будущем для электромобилей меньше. Технология развивается, и появляется все больше зарядных станций. «Беспокойство о запасе хода» (опасения потребителей, что им негде подзарядить аккумулятор) по-прежнему остается реальной проблемой, которую OEM-производителям все еще необходимо решить.

5.Порошковая металлургия поддерживает переход к экологичности

Порошковая металлургия становится все более важным фактором при проектировании компонентов двигателей, нравится это разработчикам двигателей внутреннего сгорания или нет.

«Зеленая» технология — порошковая металлургия — идет рука об руку с экологичным автомобилем будущего. Спеченные магнитомягкие материалы с более высокой плотностью обеспечивают невиданный ранее рост производительности. Возможно, вы слышали историю о металлическом порошке раньше, но эти новые материалы отличаются от материалов Standard 35, на которые производители полагались на протяжении десятилетий.

MPIF является отличной базой для производителей порошковой металлургии, но для ваших будущих проектов могут потребоваться материалы и процессы, которые превосходят «стандартные» уровни производительности. В некоторых случаях можно даже исключить компонент из сборки , спроектировав с использованием металлического порошка.

Современная передовая технология уплотнения может быть немного дороже вначале, но в долгосрочной перспективе она может значительно сэкономить производителям (и водителям).

Многие компоненты можно преобразовать в металлический порошок.Порошковая металлургия добилась больших успехов в создании мелких деталей для электродвигателей и других автозапчастей по многим причинам:

• Уменьшает вес
• Повышает КПД электродвигателя, включая улучшенные магнитные свойства
• Создает детали в форме сетки
• Позволяет использовать современные материалы и процессы
• Повышенная прочность и твердость

В частности, магнитомягкие композитные материалы являются лидером в создании сверхэффективного электродвигателя.

Порошковая металлургия — это больше не просто стержни и заглушки!

Куда вы пойдете дальше?

Сегодняшние услуги порошковой металлургии позволяют плавно перейти от традиционной конструкции двигателей внутреннего сгорания к более эффективным и экологически безопасным двигателям будущего. Это стало возможным благодаря развитию PM-материалов (как вы найдете ниже) и процессов (например, спекания).

Конечно, внутренние двигатели будут еще долгое время.Металлический порошок по-прежнему может принести значительные преимущества и двигателям внутреннего сгорания.

Если вы хотите увидеть, как новые материалы и процессы порошковой металлургии меняют мир двигателей, посетите наш ресурсный центр по электродвигателям:

Связанные ресурсы

(Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в сентябре 2019 года и недавно была обновлена.)

Эволюция двигателя внутреннего сгорания

Люди строят автомобили уже более века, и почти под каждым капотом находится двигатель внутреннего сгорания.В течение последних 100 лет его принцип оставался неизменным: воздух и топливо попадают внутрь, в цилиндрах происходит взрыв, и сила толкает вас вперед. Но с каждым годом инженеры оттачивают двигатель внутреннего сгорания, чтобы он двигался быстрее и дальше, делая его более эффективным, чем раньше, и производя мощность, которую вы раньше видели только на суперкарах. Состояние двигателя внутреннего сгорания никогда не могло бы зайти так далеко без этих серьезных скачков. Вот как мы дошли до этого.

1955

Впрыск топлива

До впрыска топлива дозирование бензина в камеру сгорания было неточным и сложным процессом.Карбюраторы часто нуждались в очистке и восстановлении, и на них влияли погодные условия, температура и высота над уровнем моря. Для сравнения, впрыск топлива был простым: он помогал двигателю работать более плавно, более стабильно на холостом ходу, работал более эффективно и избавлял от надоедливой рутины регулировки дроссельной заслонки каждый раз, когда вы ее запускали. Созданный на основе самолетов военного времени, он впервые был внедрен в автомобиль в 1955 году. В том же году Стирлинг Мосс и Денис Дженкинсон проехали на гоночном автомобиле Mercedes-Benz 300SLR через изнурительную гонку Mille Miglia протяженностью 992 мили в Италии, победив с рекордом. ни разу не сломался: 10 часов 7 минут 48 секунд.

KeystoneGetty Images

Benz стала не только первым серийным автомобилем с системой впрыска топлива, разработанным Bosch, но и самым быстрым автомобилем в мире. Два года спустя Chevrolet подарила Corvette двигатель «Fuelie» с системой впрыска топлива Rochester Ramjet, которая смогла разогнать 300SL.Тем не менее, именно системы Bosch с электронным управлением нашли свое применение почти во всех автопроизводителях Европы, а к восьмидесятым годам система впрыска топлива захватила мир.

1962

Турбонаддув

Турбокомпрессор — одна из жемчужин развития двигателей. Турбина в форме улитки, набирающая больше воздуха в цилиндр, когда-то позволяла 12-цилиндровым истребителям времен Второй мировой войны взлетать выше, быстрее и дальше. Угадай, что? То же самое и на суше.Когда в 1962 году дебютировал первый автомобиль с турбонаддувом, он был обнаружен не под капотом легкого европейского малолитражного автомобиля, BMW 2002 или Saab 99, а благодаря мозговому доверию General Motors, полному наличными и желающему опробовать новые технологии.

Предоставлено Hagerty

Тогда Oldsmobile Jetfire требовал — почти с каждым баком, полным бензина, — добавлением «Turbo Rocket Fluid», оригинального названия Jetsons для дистиллированной воды и метанола.GM отказалась от этой концепции в середине десятилетия. Но к концу 1970-х такие компании, как BMW, Saab и Porsche, заняли позицию, доказали свою ценность в автоспорте, и теперь каждая машина имеет турбокомпрессор. Почти.

Турбокомпрессор превратился из грязного трюка с быстрой скоростью в вашем 930 Turbo в выполнение семейных обязанностей в Mazda CX-9, чей 2,5-литровый двигатель был оснащен первой в своем роде системой Dynamic Pressure Turbo в 2016 году. В действии действует принцип «большой палец над садовым шлангом»: ограниченный поток ускоряет выхлоп в турбину, улучшая отзывчивость на низких оборотах и ​​уменьшая турбо-лаг.Кроме того, с более строгими стандартами выбросов и эффективности, это необходимый компонент для выжимания мощности большого двигателя из самых маленьких и легких двигателей. И крутящий момент! Вам больше не нужно сбивать мессершмитты, чтобы почувствовать себя втянутым в кресло.

1964

Роторный двигатель

Единственным двигателем, который действительно сломал шаблон — единственным, кто попал в производство, — было вращающееся чудо инженера Феликса Ванкеля, треугольник внутри овала, вращающийся, как демон.По самой природе своей конструкции роторный двигатель легче, менее сложен и имеет более высокие обороты, чем типичная коробка с поршнями. Mazda и несуществующий немецкий автопроизводитель NSU были первыми, кто подписал контракт; В 1964 году NSU Spider стал первым серийным автомобилем с Ванкелем.

Mazda, однако, была единственной компанией, которая действительно работала с ним — первой Mazda с роторным двигателем была Cosmo 1967 года, предшественница длинной линейки спортивных автомобилей, седанов и даже случайных пикапов. последний RX-8 сошел с конвейера в 2012 году.Концепция RX-Vision 2016, представленная на Токийском автосалоне 2015 года, подтвердила непристойные слухи о том, что группа преданных своему делу инженеров, которым нечего терять, все еще разрабатывает следующий великий роторный двигатель где-то на заводе в Хиросиме.

Предоставлено Mazda

1981

Деактивация цилиндра

Идея проста.Чем меньше срабатывает цилиндр, тем лучше пробег. Как превратить V8 в четырехцилиндровый? Если вы были Кадиллаком около 1981 года, вы представили двигатель с метким названием 8-6-4, в котором использовались соленоиды с электронным управлением для закрытия клапанов на двух или четырех цилиндрах. Это должно было повысить эффективность, скажем, при движении по шоссе. Но последовавшая за этим ненадежность и неуклюжесть были настолько печально известны, что никто не осмеливался повторить попытку в течение двадцати лет.

Теперь эта идея, наконец, работает у нескольких производителей, и она перешла на более мелкие двигатели.

2012

Степень сжатия

Наука работает следующим образом: внутри цилиндра двигателя чем меньше вы можете сжать воздух и топливо, тем больше мощности вы получите при взрыве. Объем, который может сжать поршень, и есть степень сжатия. Но производители не могут слишком сильно увеличивать степень сжатия, иначе смесь воспламенится сама по себе; последующий «стук» разорвет двигатель.

В надире 1970-х годов, задыхаясь от правил смога и вынужденных бороться с неэтилированным бензином, производители построили массивные двигатели V8, которые хрипели.Эти большие мальчики сдерживались болезненно низкой степенью сжатия — свинец, который когда-то был в бензине, предотвращал детонацию. Благодаря электронному управлению подачей топлива и лучшему пониманию контроля за выбросами двигатели стали вырабатывать больше мощности при уменьшении рабочего объема.

Предоставлено Mazda

В 2012 году двигатель Mazda SKYACTIV-G был запущен в производство с самой высокой степенью сжатия для серийного двигателя, поразительной 14: 1 (в Америке — 13: 1), что позволяет ему извлекать энергию почти из каждой капли бензина без множество оборудования для защиты от смога.Следующее нововведение Mazda вывело высокую степень сжатия на новый уровень. SKYACTIV-X использует искровое зажигание от сжатия (SPCCI) для воспламенения топливно-воздушной смеси с минимальным количеством бензина, сочетая крутящий момент дизельного двигателя с высокой частотой вращения бензинового двигателя.

Даже по прошествии столетия, даже при использовании альтернативных видов топлива и двигателей внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания остается самой большой добычей в городе. Спустя столько времени основы не изменились. Но всегда найдется автомобильная компания, которая готова представить что-то новое, и постоянное совершенствование является ключом к сохранению актуальности двигателя внутреннего сгорания в предстоящие годы.

Современные двигатели внутреннего сгорания — 2020

Наличие:

Не предлагается в 2020

Описание установки

Рассматривает конструкцию, работу, производительность, требования к топливу и воздействие на окружающую среду современных двигателей внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания являются богатым источником понимания многих механических технологий и актуальны для местной промышленности. Рассмотрены различные типы двигателей внутреннего сгорания: двигатели с искровым зажиганием, дизельные, со стратифицированным зарядом и двигатели смешанного цикла.Обзор литературы по теме проводится небольшими группами.

Содержание единицы

Анализ идеального цикла

Рабочие параметры

Введение в двигатели с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия (дизельные)

Горение и термохимия

Контроль загрязняющих веществ

Приточно-вытяжные процессы

Топливо

Балансировка

Новые разработки

Результаты обучения

Результаты обучения модуля выражают успеваемость с точки зрения того, что студент должен знать, понимать и уметь делать по завершении модуля.Эти результаты согласуются с атрибутами выпускника. Результаты единичного обучения и характеристики выпускников также являются основой оценки предшествующего обучения.

По завершении этого модуля студенты должны уметь:

1. характеристики искрового зажигания и дизельных двигателей и их современных вариантов
   • GA4: Знание дисциплины
2. определяет преимущества и недостатки типов двигателей в различных приложениях
   • GA2: Творчество
   • GA4: Знание дисциплины
3. анализировать образование загрязняющих веществ и их влияние на окружающую среду
   • GA4: Знание дисциплины
4. выполнить базовые расчеты, касающиеся производительности и выбросов двигателей внутреннего сгорания
   • GA1: Интеллектуальная строгость
   • GA4: Знание дисциплины
5. предпринять и представить результаты исследовательского проекта в форме обзора литературы по теме
   • GA2: Творчество
   • GA4: Знание дисциплины
6. разбираться в применении двигателей внутреннего сгорания в промышленности.
   • GA1: Интеллектуальная строгость
   • GA2: Творчество

Курсы, поддерживаемые Содружеством
Для получения информации о размерах взносов студентов посетите раздел «Суммы взносов студентов».

Современные двигатели внутреннего сгорания

О профессии:

Невозможно представить современный мир без электрической и тепловой энергии.Энергия расходуется во всех сферах жизнедеятельности человека. Большая часть электрической и тепловой энергии производится двигателями внутреннего сгорания, паровыми и газотурбинными установками и двигателями. Программа бакалавриата «Энергетика» направлена ​​на подготовку специалистов в области исследования, производства и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, паровых и газотурбинных установок и двигателей.

Учебный процесс:

Исследование и разработка физических процессов и средств их управления в двигателях внутреннего сгорания, парогазотурбинных установках, комбинированных двигателях и энергетических установках, установках наддува, системах подачи топлива и воздуха, системах смазки и охлаждения, системах повторного использования выхлопных газов. тепло- и охлаждающие рабочие среды, системы нейтрализации токсичных веществ в выхлопных газах; моделирование и экспериментальное исследование процессов смесеобразования, горения, газовой динамики, тепломассопереноса, образования токсичных веществ при горении топлива, виброакустического излучения; разработка методов и алгоритмов управления электростанциями и их технической диагностики.
В сферу профессиональной деятельности бакалавров по данной специальности входят: проектирование, исследование, установка и эксплуатация энергетических машин (агрегатов, установок и систем их управления), рабочие процессы которых основаны на различных формах преобразования энергии. . Подготовка магистрантов в области энергетики предполагает углубленное изучение широкого круга дисциплин, что дает выпускнику универсальность, то есть способность при необходимости легко адаптироваться ко многим смежным специальностям, что повышает его конкурентоспособность в рынок труда.

Дисциплин:

Специализированные дисциплины охватывают основные области энергетики применительно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), паровым и газотурбинным установкам (ПГТУ): история энергетики, основы энергетики, энергопреобразовательные машины, теория процедуры эксплуатации ДВС или ПГТУ. , Проектирование и расчет ДВС или СГТУ, Агрегаты с ДВС или СГТУ, Эксплуатация и ремонт ДВС или СГТУ, Системы тепловых двигателей, Энергосберегающие агрегаты и альтернативные виды топлива, Теплообмен, Механика жидкости и газа, Термодинамика и теплопередача, Вычислительные методы в инженерных задачах, САПР (автоматизированное проектирование), технологии турбинного и двигателестроения и др.

Стажировка:

В период обучения студенты проходят практику на кафедре, в ОАО «Коломенский завод», ТЭЦ-23, ТЭЦ-20, ТЭЦ-16, ТЭЦ-26, ОАО «Мосэнерго».
Проходя вводную, образовательную и производственную практику, студенты изучают современные технологии, организацию и управление предприятиями, а также новейшие методы исследований.
Кафедра имеет давние и плодотворные отношения с ведущими вузами России (МГТУ им. Баумана, Московский автомобильно-дорожный технический университет, Московский энергетический институт, Казанский авиационный институт, Московский авиационный институт, Московский автомеханический институт и др.)

Карьерные возможности:

После успешного прохождения образовательной программы выпускники могут трудоустроиться на крупных промышленных предприятиях, таких как ФГУП «Салют», Московский завод им. Чернышова, крупные ТЭЦ, дилерские и сервисные центры российских и зарубежных автомобильных компаний Рольф, Автофрамос, Renault, Volvo, Mitsubishi, VW и др.