Основные типы двигателей

В настоящее время существуют следующие типы двигателей автомобилей:

а) Карбюраторный. Это поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине. Конструкция двигателя совершенствовалась по мере разработки новых материалов и технологий обработки деталей. Выпускаются ремонтные детали, предусмотрены ремонтные размеры. Бензин смешивается с воздухом в карбюраторе, отсюда и пошло название двигателя. Обладает хорошими пусковыми качествами. Двигатели этого типа наиболее распространены на легковых автомобилях. Степень сжатия смеси приближается к 10. Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя в среднем 33%. Он мало изменяется в широком диапазоне изменения нагрузок на двигатель и скорости автомобиля. Отработавшие газы содержат окись углерода.

б) Дизельный. Это поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на дизельном топливе – более тяжелом продукте переработки нефти. Конструкция двигателя непрерывно совершенствуется. В этом двигателе топливо впрыскивается в нагретый (от сжатия) воздух и самовоспламеняется. Степень сжатия воздуха 18…28. КПД двигателя в среднем 33%, он тоже мало зависит от нагрузки на двигатель и скорости автомобиля. Двигатели этого широко применяются на автомобилях. Пусковые качества этого двигателя хуже (особенно при низких температурах). Масса двигателей больше примерно в 1,5 раза, применяется сложная и дорогая топливная аппаратура. Отработавшие газы содержат несгоревшие углеводороды, окись азота, альдегиды, сажу и др.

в) Инжекторный. Изготавливается на базе карбюраторного двигателя. Вместо карбюратора устанавливается система впрыска бензина. В настоящее время применяются микропроцессорные блоки управления системами впрыска. Это позволяет на 10…15% повысить мощность карбюраторного двигателя, сократить на 10…15% расход бензина. При этом существенно снижается токсичность отработавших газов. Обладает хорошими пусковыми качествами, применяется на легковых автомобилях. КПД двигателя приближается к 33%.

в) Газотурбинный. Газотурбинные двигатели применяются в авиации. Для работы они используют авиационный керосин, могут работать на дизельном топливе. В этом двигателе процесс сгорания идет непрерывно. Конструкция двигателя сложная: воздух сжимается компрессором, затем подогревается от отработавших газов с помощью теплообменника, далее в него подается топливо и сгорает. Газы, с более высоким давлением и температурой, раскручивают турбину, затем выбрасываются через теплообменник в атмосферу. Турбина вращается с огромной угловой скоростью – более 15000 об/мин. Чтобы передать крутящий момент к колесам автомобиля, нужно устанавливать сложный и громоздкий редуктор. В оптимальном режиме КПД турбины приближается к 43%, при отклонении от этого режима (по нагрузке и скорости вращения) КПД быстро падает. В среднем он становится ниже, чем у карбюраторного двигателя. Двигатель обладает хорошими пусковыми качествами. Не смотря на многочисленные попытки, двигатель практически не применяется на автомобилях.

в) Роторный. Роторный двигатель за рубежом называют двигателем Ванкеля. Двигатель работает на бензине. Внутри двигателя расположен эксцентрично вращающийся с постоянной скоростью ротор. При его вращении происходит сжатие воздуха и расширение отработавших газов. Крутящий момент снимается с ротора. Он оборудуется карбюратором или системой впрыска бензина и системой зажигания. КПД ниже, чем у карбюраторного двигателя. В 1970…1980 годах такие двигатели устанавливались на зарубежные легковые автомобили. Двигатель обладает хорошими пусковыми качествами. В России роторный двигатель был разработан на ВАЗе. Такие двигатели не получили массового применения.

г) Внешнего сгорания. Этот тип двигателя за рубежом называют двигателем Стирлинга. Двигатель может работать на любом жидком топливе. При сжигании топлива теплота передается к теплообменнику. Рабочее тело (газ) циркулирует по замкнутому циклу внутри двигателя и не перемешивается с продуктами сгорания. Конструкция двигателя сложная, его масса примерно в два раза больше чем у дизельного двигателя. КПД достигает 45%. Из-за сложности и высокой стоимости двигатель не применяется на автомобилях.

г) Электромобили. На электромобиле источником энергии является аккумуляторная батарея. От батареи подается ток к электродвигателям, вращающим через редукторы колеса автомобиля. Выпускаемые в массовом порядке, кислотные и щелочные батареи имеют массу около 42 кг на 1 кВт-час запасенной энергии. Чтобы обеспечить движение среднего легкового автомобиля в течение 8 часов масса батареи получается более пяти тонн, что является основным недостатком электромобилей. Суммарный КПД работы электромобиля низок: 43% (паровая турбина электростанции), минус 5% потери на передачу энергии по проводам, минус 5% потери при зарядке батареи, минус 5% потери при разрядке батареи на электродвигатель. Остается 28%, как у карбюраторного двигателя.

В настоящее время повысился интерес к комбинированным автомобилям, оснащенным двигателем внутреннего сгорания и батареей небольшой массы. Это позволяет сократить расход топлива, уменьшить выбросы в атмосферу отработавших газов, однако приводит к усложнению конструкции автомобиля и повышению его стоимости.

Наиболее перспективными источниками энергии для автомобилей являются топливные элементы, в которых энергия сгорания топлива непосредственно преобразуется в электрическую энергию. КПД топливных элементов не ограничен КПД теплового двигателя, и достигает 90%.

Date: 2016-05-23; view: 496; Нарушение авторских прав