Двигатели внутреннего сгорания: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия

Трудоустройство

Наши выпускники востребованы – это немаловажно при выборе будущей профессии! После окончания АлтГТУ они успешно трудятся на инженерных должностях на таких известных предприятиях как ОАО ХК «Барнаултрансмаш», ОАО «Алтайский моторный завод», ОАО «Алтайский завод прецизионных изделий», ООО «Алтайский завод дизельных агрегатов», ЗАО «Машиностроительный завод «Энерго ТехСервис», ООО «Дизельтранссервис», ЗАО «РостТранСервис», ОАО «Президент-Нева Алтай», ООО «Энерго-техсервис», ЗАО КЦ«АлСЭН», ООО «ЭЛ-КОН», ООО «Алтай АвтоЦентр», ООО «Автоцентр АНТ», ООО «Рено-Моторс», ООО «ПМ-Авто», ОАО «Алтай-Лада» и многие другие.

Возможность продолжения образования

В ходе своего обучения студенты проходят практики на названных предприятиях, а по окончании принимаются на работу. Уже работая, многие

Как спасти двигатель внутреннего сгорания / НГ-Энергия / Независимая газета

Чиновники Еврокомиссии подтасовывают факты в пользу электромобилестроения

Строительство завода электромобилей американской корпорации Tesla под Берлином. Фото Reuters

Каждая четвертая новая легковая машина в Германии имела в 2020 году альтернативный двигатель. Из электрических моделей наибольшим спросом пользовались малый класс и внедорожники. Об этом сообщает немецкое государственное информационное агентство Deutsche Welle (DW). Продажи автомобилей марки Mercedes выросли в Германии в 2020 году на 545,7%, у бренда Volkswagen рост составил 463,3%, Renault продал на 233,8% больше, Hyundai – на 215,5%, Audi – на 133,5%, Tesla – на 55,9%… Такие астрономические цифры опубликовало Федеральное автотранспортное ведомство (KBA). Речь идет о немецком рынке электромобилей.

Бум гибридов и электромобилей на падающем рынке

В ситуации, когда число проданных в ФРГ в прошлом году новых легковых машин из-за пандемии коронавируса, двух локдаунов и рецессии снизилось по сравнению с 2019 годом на 19%, в данном сегменте крупнейшего в Европе автомобильного рынка наблюдался бурный рост. Продажи автомобилей, работающих исключительно на электрической тяге (Battery Electric Vehicle, BEV), за год увеличились более чем в три раза (на 206,8%) и достигли 194 163 единиц. Еще более высокими темпами (342,1%) рос спрос на подзаряжаемые гибриды (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV). В результате было зарегистрировано 200 469 новых плагин-гибридов. Всего же продажи различных видов гибридов достигли почти 528 тыс. В итоге примерно каждая четвертая новая легковая машина, выехавшая в прошлом году на дороги Германии, имела альтернативный двигатель, указывает KBA.

Ведомство включает в эту категорию не только электромобили и различные виды гибридов, но также легковые машины, работающие на водороде и газе – компримированном или сжиженном. Однако на немецком рынке они продолжают играть незначительную роль. Продажи автомобилей на компримированном газе, к примеру, упали в прошлом году на 6,1% и составили всего 7159 единиц.

Так что в Германии из всех альтернатив классическим двигателям внутреннего сгорания (ДВС), бензиновым и дизельным, в начале нового десятилетия перспективной представляется только электрическая тяга. Переходу на нее из экологических и климатических соображений активно содействует правительство Германии, предоставляя покупателям электромобилей и плагин-гибридов субсидии, которые могут достигать 9 тыс. евро.

Благодаря этой системе субсидирования и произошел тот коренной перелом, которого добились в 2020 году BEV и PHEV на немецком рынке. Именно так трактует итоги прошлого года глава KBA Рихард Дамм: электромобильность перестала быть экзотикой, она прочно вошла в жизнь страны.

«При сохранении темпов роста регистрации новых автомобилей на электрической тяге примерно в 22%, достигнутых в последнем квартале 2020 года, можно будет добиться провозглашенной федеральным правительством цели – выйти на уровень от 7 млн до 10 млн зарегистрированных в Германии электрических автомобилей к 2030 году», – считает глава автотранспортного ведомства.

В 2020 году больше всего от этого тренда выиграл тот немецкий автостроитель, который решительнее других сделал ставку на электрификацию выпускаемого им легкового автотранспорта: группа Volkswagen. Статистика KBA показывает, что именно этот концерн со всеми его дочерними фирмами и брендами добился в прошлом году самых значительных успехов, став, причем с существенным отрывом от конкурентов, бесспорным лидером на немецком рынке электромобилей и плагин-гибридов, особенно в сегменте BEV.

Конечно, рост продаж электромобилей сразу на 463% во многом связан с эффектом низкой базы: в 2019 году бренд VW еще не мог предложить покупателям ничего оригинального – только оснащенные электрическими моторами модели Golf или, скажем, серийное производство VW ID.3, первого электромобиля компании, с самого начала сконструированного для работы с электрическим двигателем, началось лишь в конце того года.

Но в значительной мере именно эта модель, реально поступившая к дилерам лишь в сентябре 2020 года, обеспечила бренду взрывной рост продаж и, по данным KBA, долю сразу в 23% среди всех новых BEV, зарегистрированных в прошлом году в Германии. На электромобили марки Audi пришлись 4,3%, еще одна дочерняя фирма концерна, Skoda, завоевала 2,4% при росте продаж за год на 132,7%.

Таким образом, по итогам 2020 года группа Volkswagen контролирует примерно 30% немецкого рынка электромобилей. Второе место с долей в 16,2% занял французский автостроитель Renault, чья компактная модель ZOE уже несколько лет пользуется большой популярностью во всей Европе, третье место с долей в 8,3% досталось американской корпорации Tesla.

Сравним эти показатели с данными из Норвегии, ставшей первым в мире рынком, где покупают больше электромобилей, чем легковых машин с двигателями внутреннего сгорания. В 2020 году 54,3% всех зарегистрированных в этой стране новых автомобилей имели электрические или гибридные двигатели, сообщила Служба информации дорожного движения (OFV) в Осло. По итогам 2019 года данный показатель составлял 42,4%.

Обращает на себя внимание, что четыре самые востребованные в Норвегии модели – это чисто электрические BEV: внедорожник Audi e-tron, Tesla Model 3, Volkswagen ID.3 и Nissan Leaf. Пятое место заняла гибридная версия VW Golf. Расклад сил напоминает тот, что сложился и в Германии: группа Volkswagen явно лидирует, заняв три позиции из пяти. В ближайшие дни станет понятно, в какой мере подобное распределение долей наблюдается и в других странах Европы.

Статистика KBA позволяет сделать еще некоторые выводы о специфике немецкого рынка электромобилей. Лучше всего в 2020 году продавались BEV, относящиеся к малому классу (29,9%), к городским внедорожникам SUV (19,9%), к компактному классу (19,6%) и к классу мини (16,2%). Средний класс был меньше востребован, бизнес-класс – существенно меньше.

Таким образом, жители Германии приобретали электромобили главным образом для езды по городу или в качестве второго автомобиля в семье. Либо останавливали свой выбор на особо модных в последнее время городских внедорожниках. Именно в этих сегментах рынка группа Volkswagen с брендами VW и Audi хорошо позиционирована. К классу SUV относится и электромобиль VW ID.4, продажи которого должны начаться в 1-м квартале этого года.

Но как раз в этом классе концерн может вскоре столкнуться с мощной конкуренцией со стороны американской компании Tesla, которая после завершения строительства своей гигафабрики под Берлином собирается уже летом этого года начать там выпуск городского внедорожника Model Y.

Однако «хоронить» двигатель внутреннего сгорания в Германии еще рано.

Спасение двигателя внутреннего сгорания

Немецкая газета Welt опубликовала на днях статью о путях спасения двигателя внутреннего сгорания в условиях климатического разворота. Как известно, эти шаги являются крайне актуальными. Дело в том, что Еврокомиссия предложила проект ужесточения выбросов для автомобилей. Речь идет о нормативах Евро-7, которые должны быть введены с 2025 года. Глава немецкого союза автомобильной промышленности (VDA) Хильдергард Мюллер сравнивает это нововведение с фактическим запретом двигателя внутреннего сгорания. Вопрос, пишет газета, однако, связан с определением лимита сокращения выбросов. Насколько его можно сокращать, чтобы еще можно было использовать двигатель внутреннего сгорания? Чтобы ответить на этот вопрос, Комиссия ЕС собрала группу независимых ученых и поручила им разработать различные сценарии. Ученые должны были ответить на основной вопрос, к каким последствиям приводят различные низкие границы выбросов. Ученые разработали три сценария. Однако при презентации в Комиссии ЕС был представлен только один сценарий – самый жесткий. Как сообщили ученые немецкой газете Stuttgarter Zeitung, указание представить именно этот сценарий им поступило от вице-президента Комиссии ЕС Франса Тиммерманса, ответственного за Green Deal («зеленую сделку»). Напомним читателям, что «зеленая сделка» – это 24-страничный документ, в котором изложен путь ЕС к климатической нейтральности и радикальному снижению уровня выбросов парниковых газов в атмосферу к 2050 году. Документ затрагивает разные сферы жизнедеятельности – энергетику, сельское хозяйство, транспорт, биоразнообразие и др. Депутат Европарламента, христианский демократ Маркус Пипер высказал сомнение в таком узком и идеологизированном подходе Комиссии ЕС. Однако германская автомобильная промышленность предполагает, что именно самый жесткий сценарий и будет одобрен Комиссией ЕС, чтобы ввести нормативы Евро-7. Введение этого норматива будет означать запрет двигателя внутреннего сгорания «через заднюю дверь», или, другими словами, не напрямую. Для лимита выброса окиси азота в Евро-7 предусмотрен лимит в 10–30 мг на пройденный километр пути независимо от ситуации на дороге, погоды и состояния самого двигателя. Независимые ученые считают эти показатели в техническом плане просто недостижимыми. Поэтому они сделали вывод, что те, кто ставит цели, подобные Евро-7, просто намерены запретить двигатель внутреннего сгорания. Депутат Марк Пипер уверен, что если Евро-7 станет реальностью, то через пять или шесть лет обычные (не электрические) автомобильные моторы уже не будут производиться. И это, по его мнению, равносильно уничтожению моторостроения и промышленности, производящей компоненты для автомобильной промышленности. При этом экология не получит никакой выгоды. По мнению Пипера, электромобили имеют на самом деле гораздо худший баланс двуокиси углерода по сравнению с самыми современными дизельными автомобилями, которые после введения Евро-7 не будут больше собираться. На этот счет известно исследование группы CESifo из мюнхенского Института экономических исследований (IFO).

Сравнительное исследование транспортных средств среднего класса Tesla Model 3 и Mercedes C 220 d показало, что первая модель выбрасывает в атмосферу больше углекислого газа, чем второй автомобиль – с дизельным двигателем. К такому выводу пришли ученые исследовательской группы CESifo Института экономических исследований в Мюнхене. Результаты их работы представлены на сайте учреждения.

Опасный для окружающей среды электромобиль

Несмотря на мнение большинства о том, что массовое внедрение электромобилей экологически безопасно, выяснилось, что электромобиль производит на 25% больше выбросов, чем модель немецкого автоконцерна. Mercedes C 220 d выделяет 117 г диоксида углерода за километр, в то время как электромобиль – 159 г.

В исследовании подчеркивается, что добыча и переработка лития, необходимого для производства аккумуляторных батарей, также требует большого количества энергии. Батарея мощностью 75 кВт-ч выделяет от 10 тыс. до 14 тыс. кг углекислого газа. По мнению ученых, ввиду 10-летнего срока эксплуатации аккумулятора и среднегодового пробега электромобиля в 15 тыс. км, на который рассчитана батарея, на изготовление и дальнейшую переработку аккумулятора приходится 73–98 г углекислого газа на километр.

Отмечается, что дизельные двигатели, работающие на метане, то есть природном газе, значительно меньше загрязняют окружающую среду. В сравнении с дизельными двигателями выбросы метанового мотора меньше на треть. В настоящее время крупнейшие автоконцерны форсируют производство электромобилей. Так, например, японский производитель Toyota объявил о намерении ориентировочно к 2025 году полностью прекратить выпуск автомобилей с бензиновыми или дизельными двигателями, оставив в своей модельной линейке только гибриды, электромобили и автомобили, работающие на водороде.

Катализаторы и альтернативное топливо

Сторонники традиционного двигателя внутреннего сгорания делают сегодня ставку на новые катализаторы, в которых применяются… препараты из мочевины – AdBlue. Подобные катализаторы резко снижают в выхлопных газах оксид азота. Сегодня они находят применение автомобильной промышленности для достижения норм Евро-6. Зеленые в Европарламенте требуют дальнейшего совершенствования катализаторов с AdBlue и полагают, что это поможет внедрению норм Евро-7 для традиционных автомобильных моторов.

В Германии по этому поводу разгорается дискуссия о новой концепции энергетического налога и замене им традиционного топливного налога, который учитывается в цене бензина на немецких бензоколонках. На сегодня, по данным Statista, в цене 1,449 евро за литр Супер, на налоги приходится 65% цены. Важнейшими налогами при этом являются наряду с НДС энергетический или топливный налог.

Речь идет о том, чтобы бензин или дизель оценивался с позиций воздействия на окружающую среду и эмиссии двуокиси углерода. Это позволило бы повысить конкурентоспособность альтернативных видов топлива, которые более благоприятны в отношении окружающей среды. Консалтинговая фирма Frontier Economics и исследовательский институт при Кельнском университете (FiFo) разработали концепцию реформы энергетического налога с позиций усиления охраны окружающей среды. С точки зрения разработчиков, чтобы достичь климатических целей, и на транспорте необходимо наряду с повышением уровня электромобильности активнее внедрять альтернативные виды топлива. В данном случае речь идет о биотопливе из растительных масел и отходов, а также о новых видах топлива, производимого исключительно с использованием возобновляемых источников энергии. Речь идет о водороде. Разумеется, производство такого топлива дороже, чем изготовление топлива из ископаемого сырья. Но чтобы обеспечить их выход на рынок, необходимо создание соответствующих условий, и главную роль в создании таких условий будет играть налоговая политика.

Сегодня же, указывает газета, именно роль такого регулятора, как энергетический налог, остается вне поля зрения экологов. Подход к энергетическому налогу должен быть изменен. Как известно, в Германии с 15 июля 2006 года он в качестве потребительского налога заменил налог на нефтепродукты и регулирует налогообложение всех видов энергоносителей как природного, так и искусственного происхождения. Вопрос заключается в том, что именно облагать налогом. Немецкий институт прикладной экологии (Institute for Applied Ecology) рекомендует дополнительно включить в энергетический налог ставку на выбросы двуокиси углерода.

Иной подход демонстрирует уже упомянутая выше группа ученых из FiFo Кельнского университета. Они предлагают изменить измеряемую базу энергетического налога. Если в действующем налоге в части автомобильного бензина или дизельного топлива налогом облагается, по сути, уровень содержания серы, то в будущем налогом должен облагаться только уровень содержания углерода ископаемого топлива. Благодаря этому альтернативные виды топлива станут конкурентоспособнее, чем традиционные виды топлива, производимые из нефти. Встает вопрос – что это даст? В сравнении с планами по введению Евро-7, который может исключить использование двигателя внутреннего сгорания, новое налогообложение топлива позволит сохранить парк автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Адриан Виллиг, управляющий немецкого научно-исследовательского института тепла и мобильности (IWO), который совместно с экспертами объединения топливной промышленности Германии (MWV) подготовил исследование по перспективам двигателя внутреннего сгорания в мире, утверждает, что даже при бурном расширении электромобильности в 2030 году по дорогам Германии будут ездить 35 млн автомашин с двигателем внутреннего сгорания и жидкие виды топлива по-прежнему будут играть важную роль в транспорте. Отсюда и необходимость того, чтобы и двигатель внутреннего сгорания вносил свой вклад в снижение выбросов парниковых газов. Предлагаемые изменения могут позволить реализовать в случае бензина и дизеля, производимых из ископаемых энергоносителей, налоговую ставку в 300–400 евро на тонну выбросов СО2, которые потребителя не столь затронут, как введение Евро-7. А для инвесторов будет дан сигнал вкладывать средства в производство альтернативных видов топлива. 

Симондс: Двигатели внутреннего сгорания рано хоронить

Правительства разных стран и многие автопроизводители считают, что эпоха двигателей внутреннего сгорания подходит к концу, и транспорт будет постепенно переходить на электрическую тягу, однако специалисты Формулы 1 и другие представители мира автоспорта не готовы с этим согласиться.

Современные гибридные силовые установки уже достаточно эффективны, их не стоит сравнивать с атмосферными монстрами прошлого, у которых было по 10-12 цилиндров, а в 2025 году Формула 1 перейдёт на двигатели нового поколения, которые будут работать на топливе, получаемом из полностью возобновляемых источников.

Команды чемпионата надеются, что работа над новым техническим регламентом на двигатели в основном завершится к июню этого года.

«Многие думают, что двигатель внутренного сгорания пора хоронить, но я готов спорить, что это не так, – заявил Пэт Симондс, технический директор Формулы 1, выступая на недавней конференции Ассоциации автомобильной индустрии (MIA). – Мы активно продвигаем использование биотоплива в Формуле 1, и я считаю, что это надо внедрять и в других категориях автоспорта.

Формула 1 с недавних пор присоединилась к MIA, это позволяет обмениваться идеями с автопроизводителями, вникать в их проблемы, а поскольку чемпионат мира готовится к переходу на технику нового поколения, в которой будет больше стандартизованных компонентов, для нас очень важно установить более тесные связи с их поставщиками. И участие в работе MIA – правильный путь к этому».

Топливо, которое применяется в Формуле 1 сейчас, уже на 5,75% состоит из биокомпонентов, а в следующем году в нём будет 10% этанола, получаемого из возобновляемых источников. К 2030-му чемпионат мира планирует достичь углеродной нейтральности.

Ульрих Барецки, бывший главный моторист Audi Sport, не исключает, что в будущем не только в гонках на выносливость, но и в Формуле 1 будут применяться водородные двигатели внутреннего сгорания. Например, в Ле-Мане планируют ввести отдельную категорию для машин с такими силовыми установками уже к 2024 году.

«Всё-таки и в 2025 году в Ле-Мане мы ещё увидим машины с двигателями внутреннего сгорания, поскольку топливо, которое в них применяется, отличается самой высокой плотностью энергии, – сказал он. – Но ещё через пять лет я надеюсь увидеть более разнообразную картину, поскольку должны появиться водородные двигатели, силовые установки на топливных элементах, но ДВС всё равно останутся».

Современные двигатели внутреннего сгорания: новые модели и инновации от лидеров индустрии автомобилестроения

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков. Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо. Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии. Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них. 2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ.

Воспользуйтесь нашими услугами

Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda.

Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию безкулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы, угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются на скоростях двигателя ниже 3000 оборотов в минуту, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 2,000 фунтов.

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л.с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Автор: T-800
Источник: https://habr.com/

Воспользуйтесь нашими услугами

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания

Валерий Васильев, фото автора

За историю автомобилестроения лучшие умы человечества придумали немало самых разнообразных конструкций двигателей. Но только некоторым из них удалось стать серийными образцами. Остальные, несмотря на оригинальность заложенных идей, так и не вышли из стадии эксперимента. Возможно, судьба роторно-лопастного мотора, созданного в Псковском государственном политехническом университете, окажется более удачливой.

Расклад сил

Развитие и область применения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) приобрели сегодня всеобъемлющий характер. Многочисленные научные исследования и разработки превратили ДВС в сложнейшую, но надежную и универсальную систему. В то же время опыт длительной эксплуатации в составе транспортных средств выявил недостатки, которые практически невозможно исключить путем модернизации конструкции двигателя, не затронув базовых принципов его организации, таких как механические потери на трение и процесс внутреннего сгорания топлива.

Главным недостатком ДВС, который в результате массового распространения автомобильного транспорта занял лидирующее положение, стал фактор загрязнения окружающей среды выхлопными газами. Доля вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами автомобильных двигателей, составляет до 63% от общего загрязнения окружающей среды. В связи с этим в последние десятилетия в мире ужесточаются требования к экологическим нормам для транспортных средств, и в первую очередь это касается двигателей внутреннего сгорания. Последние, потребляя пятую часть первичных энергоносителей, являются основным источником загрязнения окружающей среды. Однако планируемые меры, даже в случае их полной реализации, способны лишь снизить темпы увеличения загрязняющего действия ДВС транспортных средств на фоне быстрого роста их количества и мощности.

Таким образом, назрела необходимость производства принципиально иного двигателя, способного кардинально изменить ситуацию, работающего на различных видах топлива и не имеющего вредных выбросов в атмосферу.

По критерию экологичности использования любого вида топлива наилучшие характеристики у двигателя с внешним подводом тепла (ДВПТ), реализующего цикл Стирлинга. Внешний подвод тепла позволяет применять различные тепловые источники без каких-либо существенных изменений конструкции двигателя. В подобных двигателях могут быть использованы практически все виды ископаемого топлива – от твердых до газообразных. Для оценки уровня токсичности двигателя с внешним подводом тепла его удельные выделения токсичных веществ можно сравнить с таковыми у дизеля, газовой турбины и карбюраторного двигателя. По таким показателям вредных веществ, как CO, NO_x и C_xN_y, мотор с внешним подводом тепла выглядит не только значительно лучше перечисленных конкурентов, но и соответствует перспективным экологическим нормам, еще не введенным в действие.

Итак, преимущества двигателей с внешним подводом тепла выражаются в термическом КПД, достигающем 60%, использовании практически всех видов топлива, включая солнечную энергию, возможности регулирования мощности путем изменения давления рабочего тела и температуры, легком пуске при низкой температуре, герметичности, высоком моторесурсе.

Исходя из этого можно сказать, что в сфере создания двигателей возникло техническое противоречие: с одной стороны, имеются компактные и дешевые двигатели внутреннего сгорания, а с другой – массивные и дорогие в изготовлении моторы с внешним подводом теплоты.

Давайте рассмотрим недостатки поршневого двигателя Стирлинга. Во-первых, это сложность конструктивного исполнения отдельных узлов, проблемы в области уплотнений, регулирования мощности и т. д. Особенности технического решения обусловливаются применяемыми рабочими телами. Так, например, гелий обладает сверхтекучестью, что определяет повышенные требования к уплотняющим элементам рабочих поршней, штока вытеснителя и т. д. Во-вторых, формирование облика перспективных, предполагаемых к производству машин Стирлинга невозможно без разработки новых технических решений основных узлов. В-третьих, высокий уровень технологии производства.

Кроме того, данная проблема связана с необходимостью применения в машинах Стирлинга жаростойких сплавов и цветных металлов, их сварки и пайки. Отдельный вопрос – изготовление регенератора и насадки для него для обеспечения, с одной стороны, высокой теплоемкости, а с другой – низкого гидравлического сопротивления. Все это требует высокой квалификации рабочего персонала и современного технологического оборудования. Зарубежный опыт создания современных высокоэффективных машин Стирлинга показывает, что без точного математического моделирования рабочих процессов и оптимального проектирования основных узлов доводка таких машин превращается в многолетние изнурительные экспериментальные исследования.

Свой путь

Взвесив все «за» и «против», в Псковском государственном политехническом университете (ППИ) подумали, почему бы не создать новый тип двигателя, соединяющего в себе преимущества роторно-лопастной расширительной машины и принципа внешнего подвода теплоты.

Кстати, работы по созданию роторно-лопастного двигателя ведутся в ППИ уже более 30 лет. За это время создан коллектив из высококвалифицированных научных сотрудников, накоплены значительный опыт и научно-технический материал. Результатом исследований стало создание натурного образца роторно-лопастной расширительной машины на основе рычажно-кулачкового преобразователя движения.

В практическое русло работы вошли в 1998 году, когда в рамках федеральной целевой программы ППИ заключил договор с Миннауки на опытно-конструкторские работы на тему: «Разработка технологии и изготовление опытного образца роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания». Итогом работы стало создание технологии изготовления и макета РЛД внутреннего сгорания.

Исследование данных макетов позволило доказать принцип работы роторно-лопастной машины, отработать конструкцию рычажно-кулачкового механизма, утвердиться в надежности и долговечности работы РЛД и подтвердить достоинства роторно-лопастных машин.

Принцип работы роторно-лопастного двигателя известен уже давно. Этот механизм содержит два ротора с лопастями и цилиндр с впускными и выпускными окнами. В двигателе предусмотрен механизм связи, позволяющий роторам совершать движение друг относительно друга и вращательно-колебательное движение относительно цилиндра, а также устройство, позволяющее суммировать движение роторов и передать равномерное вращение выходному валу.

При этом выяснилось, что коэффициент компактности основного объема роторно-лопастного двигателя (отношение эквивалентного рабочего объема к объему двигателя) достигает 15–20%, в то время как максимальное значение этого показателя для поршневых (V-образных с кривошипно-шатунным механизмом) составляет 1–2%. Столь большое (в несколько раз) преимущество по удельно-массовым показателям открывает перспективы практического применения двигателей данной схемы.

Предложенная конструктивная схема роторно-лопастного двигателя имеет ряд преимуществ по сравнению с шатунно-поршневым двигателем. На основании проведенных ранее исследований, выявления проблем в области создания двигателей с внешним подводом теплоты, требованиям к современным моторам возникла идея объединить роторно-лопастную конструкцию двигателя с принципом внешнего подвода теплоты. Данный синтез явился следствием тщательного анализа современных конструктивных вариантов двигателей с выявлением достоинств и недостатков каждого.

В настоящее время существует три основные проблемы в области создания роторно-лопастных машин. В основе конструкции предложенной расширительной машины и двигателя внутреннего сгорания лежит четырехзвенный механизм преобразования движения, особенность конструкции которого заключается в следущем: механизм состоит из четырехзвенника и кулачка. Четырехзвенник состоит из шарнирно связанных плеч одинаковой длины. К серединам плеч шарнирно прикреплены рычаги лопастей. Механизм обеспечивает основные функциональные требования к преобразователю движения. Закон изменения угла между лопастями синусоидальный. Графики скоростей и ускорений лишены резких скачков, поэтому достигается плавность и безударность работы механизма. В конструкции нет недостатков, связанных с использованием зубчатых колес. В свою очередь простота изготовления определяется отсутствием сложных прецизионных деталей, сферических шарниров и т. п., применением однотипных элементов. К тому же механизм реверсивен, обратим, уравновешен, что расширяет функциональные возможности двигателя, спроектированного на его основе.

Число рабочих тактов при одном обороте выходного вала равно четырем, в то время как для шатунно-поршневого ДВС оно равно двум. Равенство продолжительности рабочих тактов на одном обороте выходного вала обеспечивается симметричной конструкцией механизма преобразования. Степень сжатия рабочего тела зависит от диапазона изменения угла между лопастями. Для данного механизма она ограничивается лишь конструктивными и прочностными параметрами реального механизма.

Отличия и преимущества

В 2007 г. ППИ выиграл конкурс в рамках федеральной целевой программы и заключил государственный контракт с Федеральным агентством по науке и инновациям на проведение научно-исследовательских работ на тему «Разработка математической модели протекания термодинамического цикла с внешним подводом теплоты, позволяющей создать экологически чистый двигатель роторно-лопастного типа».

В итоге появилась методика расчета и проектирования РЛД с внешним подводом теплоты (РЛДВПТ), в частности, созданы математические модели отдельных узлов двигателя, а также математическая модель, подтверждающая возможность реализации термодинамического цикла с внешним подводом теплоты в РЛД. Для проведения экспериментальных исследований были созданы и исследованы макет механизма преобразователя движения и макет камеры сгорания. Полученные результаты явились доказательной базой правильности теоретических расчетов.

Как следствие исследования механических и термодинамических процессов двигателя подтвердили возможность и перспективность создания нового типа двигателя – РЛДВПТ (роторно-лопастной двигатель с внешним подводом тепла).

Для практического осуществления цикла с внешним подводом теплоты в двигателе, имеющем замкнутое рабочее пространство, необходимы циклическое изменение объема рабочего пространства, подвод теплоты к рабочему телу, отвод теплоты от него и регенерация некоторой части тепла. Реализовать условия осуществления термодинамического цикла с внешним подводом теплоты на базе двигателя роторно-лопастного типа возможно несколькими способами, для осуществления которых используются соответствующие конструктивные решения.

Конструктивно двигатель состоит из двух модулей, каждый из которых включает лопастную группу и механизм преобразования движения. Модули жестко соединены между собой и повернуты друг относительно друга на 45°. В конструкции для нагревания и охлаждения рабочего тела предусмотрены нагреватель и охладитель.

• рабочее тело в отличие от поршневого Стирлинга может иметь большую молярную массу по сравнению с гелием и водородом, что приводит к уменьшению среднего давления рабочего тела и применению общедоступных уплотнений;
• температура рабочего тела в нагревателе благодаря круговой циркуляции ниже, чем у обычных Стирлингов, что дает возможность применять недорогие по стоимости стали и сплавы;
• применение конструктивной схемы роторно-лопастной машины позволяет снизить удельную массу двигателя.

Область применения

По данному принципу можно создать целое семейство двигателей различной мощности. Сейчас отрабатывается конструкция мотора мощностью до 300 кВт. Область применения роторно-лопастных двигателей с внешним подводом тепла достаточна велика. Они могут использоваться везде, где работают ДВС, в том числе и на автомобильном транспорте. РЛДВПТ способны функционировать в условиях, где ДВС не работают, а именно: в воде, под землей, в космосе, в условиях песчаных бурь. При изменении конструкции механизма преобразования движения роторно-лопастная машина работает как пневмодвигатель либо гидродвигатель, как расширительная (паровая) машина или дроссель в магистральных газопроводах для понижения давления с целью получения электричества. РЛДВПТ могут работать с такими источниками энергии, как компрессор; жидкостный, тепловой, вакуумный насосы, а также холодильная машина.

Cпециалисты Псковского государственного политехнического университета продолжают совершенствовать свое детище, и, возможно, очень скоро оно станет настоящей альтернативой традиционным конструкциям двигателей.

Автор благодарит М.А. Донченко за помощь в подготовке статьи

BMW не откажется от двигателей внутреннего сгорания еще 30 лет — Российская газета

Электрокары, несмотря на их бурно растущую популярность, еще нескоро окончательно вытеснят автомобили с двигателями внутреннего сгорания с рынка. Такой прогноз дал руководитель отдела исследований и разработок BMW Клаус Фрелих. В интервью изданию Automotive News Europe он рассказал, что компания намерена выпускать четырех- и шестицилиндровые дизели в ближайшие 20 лет, а бензиновые установки — на протяжении 30 лет.

Фрелих отметил, что BMW будет обновлять двигатели каждый год. Для сокращения затрат автопроизводитель откажется от производства некоторых силовых агрегатов, например, бензинового 1,5-литрового трехцилиндрового движка и V12. Последний выпускается небольшими объемами — несколько тысяч единиц в год, а потому приведение двигателя в соответствие с ужесточившимися правилами выбросов требует серьезных вложений.

Клаус Фрелих рассказал, что в 2021 году BMW намерена обновить архитектуру CLAR, благодаря чему в автомобилях смогут размещаться более мощные батареи. Это позволит подключаемым гибридам перемещаться на расстояние до 120 километров в полностью электрическом режиме. В целом, по его мнению, к 2030 году на электромобили будет приходиться от 20 до 30% мировых продаж. Однако их распределение будет неоднородным. Например, крупные города на восточном побережье Китая довольно скоро станут чисто «электрическими», а на западе страны бензиновые двигатели будут актуальными в течение следующих 15-20 лет из-за отсутствия инфраструктуры для подзарядки электрокаров.

В Европе к этому времени доля подключаемых гибридов составит до 25%, столько же будет приходиться на электромобили с аккумуляторным питанием. По словам Фрелиха, большинству жителей США электрокары не нужны, а в России, на Ближнем Востоке и в Африке для них нет инфраструктуры для подзарядки.

Ранее силовые агрегаты BMW попали в список лучших двигателей 2020 года. А BMW X2 стал безопаснее для экологии.

Двигатель внутреннего сгорания (Серия 4) — Сериалы

Руководитель машиностроительного завода Короленко довольно рано овдовел и был вынужден самостоятельно воспитывать свою единственную дочь Евгению. Отец всегда желал любимой дочери простого женского счастья. Он искренне верил, что в будущем она создаст семью и подарит ему внука, который продолжит дела своего деда. Но Женя грезит совсем не об этом. Она мечтает стать инженером-конструктором и работать вместе с гениальным изобретателем Владимиром Громыко.

Однако чтобы достичь своей цели героине сериала придётся очень постараться, ведь её кумир ни при каких условиях не желает принимать женщину на работу. Он жестоко высмеивает все стремления Евгении. Но девушка не намерена опускать руки. Она проявляет свою смекалку и, переодевшись мужчиной, получает заветную должность. Начальник восхищен умениями нового работника и вскоре начинает воспринимать его как лучшего друга. Евгения тем временем постепенно влюбляется в конструктора. Но чтобы раскрыть Владимиру свои чувства, героине сериала придётся сначала сознаться, кем же она является на самом деле. Искренность может разрушить жизнь девушки, а продолжать лгать уже просто невыносимо. Но разве для изобретательного ума Жени могут существовать какие-то препятствия?

Сценарий к мини-сериалу Двигатель внутреннего сгорания был написан Татьяной Гнедаш по заказу одного из украинских телеканалов. Для своего проекта автор решила использовать архетипный сюжет с переодеванием женщины в мужчину. Подобные инциденты имели место в истории, а также в древнейших литературных произведениях. Одним из самых архаических образов является китаянка Хуа Мулань, которая еще в V веке до н. э. притворялась мужчиной, чтобы отправиться на войну. Однако существование девушки так и не было доказано историками.

Руководитель машиностроительного завода Короленко довольно рано овдовел и был вынужден самостоятельно воспитывать свою единственную дочь Евгению. Отец всегда желал любимой дочери простого женского счастья. Он искренне верил, что в будущем она создаст семью и подарит ему внука, который продолжит дела своего деда. Но Женя грезит совсем не об этом. Она мечтает стать инженером-конструктором и работать

FEV продвигает вперед разработку водородных двигателей внутреннего сгорания — пресс-релиз FEV

08. Октябрь 2020

FEV разрабатывает водородные двигатели внутреннего сгорания в качестве надежного и экономичного варианта для транспортировки с нулевым выбросом CO2, который может быть быстро реализован в рамках существующей производственной инфраструктуры, а также предлагает потенциал для существующих транспортных средств. Источник: FEV Group

Ахен, Германия, октябрь 2020 г. — С тех пор, как в июле 2020 г. Европейский союз инициировал «Европейский альянс по чистому водороду», водородный ДВС (двигатель внутреннего сгорания) все чаще находится в центре внимания в дебатах индустрии мобильности о движении с нулевым уровнем выбросов. решения.Компания FEV из Аахена, ведущий международный разработчик транспортных средств и трансмиссий, приветствует эту открытость к технологиям, касающимся будущих решений в области мобильности, и имеет почти четыре десятилетия опыта в разработке водородных двигателей.

Расширение электронной мобильности рассматривается как важный шаг на пути к достижению поставленных климатических целей. «Однако мы всегда должны учитывать соответствующий сценарий применения при выборе технологии», — сказал профессор Стефан Пишингер, президент и генеральный директор FEV Group.«Это вызвало значительную активизацию дебатов вокруг водородного двигателя как еще одной устойчивой формы привода с огромным потенциалом для многих областей».

В качестве возобновляемого источника энергии с нулевым выбросом CO2 водород может транспортироваться на большие расстояния и использоваться для хранения большого количества энергии. Использование водорода может обезуглероживать те части транспортного сектора, где электрификация за счет использования тяжелых аккумуляторов неэффективна, в том числе для коммерческих автомобилей, автобусов, больших легковых автомобилей и даже поездов и кораблей.

Инфраструктура, которая, как ожидается, будет создана к 2030 году, возрождает дебаты о наиболее подходящем способе использования водорода. Одним из преимуществ топливных элементов является их высокий КПД при низких нагрузках. Но при более высоких удельных нагрузках их уровень КПД ухудшается по сравнению с водородным двигателем внутреннего сгорания, КПД которого может быть хуже при низких нагрузках, но тем выше, чем выше нагрузка. Другими словами, преимущества эффективности зависят от нагрузки.

Несмотря на известные преимущества, разработка топливных элементов все еще находится на начальной стадии, и очень немногие методы разработки и тестирования пока внедрились. С другой стороны, водородный двигатель внутреннего сгорания — это надежный и экономичный вариант для транспортировки с нулевым выбросом CO2, который может быть быстро реализован в рамках существующей производственной инфраструктуры, а также предлагает потенциал для существующих транспортных средств.

Основными направлениями разработки водородного двигателя внутреннего сгорания являются

• топливопроводящие компоненты
• Система зажигания
• Вентиляция картера
• Система непосредственного впрыска газа топливная смесь
• зарядка
• Двигатель Контроль
• Выхлопные газы после очистки

Поскольку водород является углеродно-нейтральным топливом, из сгоревшей смазки образуется лишь минимальное количество компонентов выбросов — углеводородов (HC), монооксида углерода (CO), диоксида углерода (CO2) и сажи.Таким образом, сокращение потребления масла является еще одним направлением развития. Основным компонентом выхлопных газов является оксид азота (NOx). Благодаря очень высокой ламинарной скорости горения и широким пределам воспламенения водород позволяет сжигать обедненную смесь с большим количеством избыточного воздуха. Низкие температуры выхлопных газов означают, что даже без доочистки выхлопных газов уровень оксида азота уже ниже текущих пределов. Последующая обработка является эффективным средством дальнейшего снижения выбросов NOx.Эффективное сжигание обедненной смеси также дает преимущество в расходе по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания.

FEV имеет почти сорокалетний опыт работы в этой области и послужной список успешно реализованных проектов — от разработки водородных двигателей внутреннего сгорания для легковых и коммерческих автомобилей до стационарных и внедорожных двигателей. Обширный спектр услуг компании также включает разработку отдельных компонентов, таких как форсунки для прямого впрыска и многоступенчатые системы зарядки.FEV также применяет свой обширный опыт от разработки обычных трансмиссий до водородных двигателей.

«Наши клиенты ценят тот факт, что FEV — это универсальный магазин, который может предоставить все услуги по разработке от начала до конца», — сказал профессор Пишингер. «Это включает в себя разработку и проектирование, строительство, интеграцию транспортных средств, ввод в эксплуатацию, калибровку и тестирование компонентов и полных водородных двигателей». FEV имеет специальные испытательные стенды в Ахене, на которых можно испытать водородные двигатели внутреннего сгорания мощностью до 640 кВт.

FEV также проводит серию онлайн-семинаров на тему «Будущее, основанное на водороде»: https://fev-live.com/online-seminars/hydrogen-powered-future/

О компании FEV
FEV — ведущий независимый международный поставщик услуг по разработке оборудования и программного обеспечения для транспортных средств и силовых агрегатов. Спектр компетенций включает разработку и тестирование инновационных решений вплоть до серийного производства и все сопутствующие консультационные услуги. Спектр услуг по разработке транспортных средств включает проектирование кузова и шасси, включая точную настройку общих характеристик транспортного средства, таких как поведение при вождении и т. Д. NVH.FEV также разрабатывает инновационные системы освещения и решения для автономного вождения и связи. Деятельность по электрификации силовых агрегатов распространяется на мощные аккумуляторные системы, электронные машины и инверторы. Кроме того, FEV разрабатывает высокоэффективные бензиновые и дизельные двигатели, трансмиссии, EDU, а также системы топливных элементов и облегчает их интеграцию в автомобили, подходящие для омологации. Альтернативные виды топлива — это еще одна область развития.

Портфель услуг дополняется специализированными испытательными стендами и измерительной техникой, а также программными решениями, которые позволяют эффективно переносить основные этапы разработки вышеупомянутых разработок с дороги на испытательный стенд или моделирование.

В настоящее время в FEV Group работает 6300 высококвалифицированных специалистов в ориентированных на клиента центрах разработки в более чем 40 точках на пяти континентах.

Может быть, у двигателя внутреннего сгорания есть будущее

Группа исследователей из Технологического университета Эйндховена (TU / e, Нидерланды) считает, что у двигателя внутреннего сгорания все-таки есть будущее. Секрет заключается в зеленом водороде в сочетании с благородным газом аргоном.Этот газ естественным образом присутствует в воздухе и может дешево производиться при отделении воздуха. С помощью Argon Power Cycle (APC) выбросы CO2 и оксидов азота могут быть сокращены до минимума. Мы рассказали об этом на прошлой неделе.

Практически все уже отказались от двигателей внутреннего сгорания, так почему же они думают, что они все еще жизнеспособны?

Еще до того, как выслушать весь вопрос, Йерун ван Ойен, научный сотрудник факультета машиностроения, расхохотался: «Это полная чушь.Возможно, это относится к легким транспортным средствам, таким как легковые автомобили и небольшие грузовики или фургоны. Все они в будущем будут электрическими. Но электродвигатели еще не совсем подходят для дальних поездок, поэтому двигатели внутреннего сгорания еще точно не списаны ».

По словам ван Ойена, основная проблема заключается в ископаемом топливе, которое используется в этих двигателях внутреннего сгорания. «Ищутся другие виды топлива, чтобы минимизировать углеродный след и снизить выбросы почти до нуля. Вот где действительно списывается ископаемое топливо.Например, мы уже проводим много исследований по большегрузным автомобилям. Вы можете видеть здесь, что выбросы дизельных двигателей за последние десять лет значительно снизились. Юридические требования также становятся более строгими для достижения поставленных целей. Это хорошо, и они нужны, чтобы иметь еще более чистые автомобили ».

Подпишитесь на IO в Telegram!

Хотите вдохновляться 365 дней в году? Вот возможность. Мы предлагаем вам один «источник инноваций» в день в компактном сообщении Telegram.Семь дней в неделю, доставка около 20:00. CET. Прямо из нашей редакции. Подпишитесь здесь, это бесплатно!

Как вам пришла в голову идея объединить аргон и водород?

«Мы давно занимаемся исследованиями двигателей внутреннего сгорания. Как сделать их более эффективными? Какое топливо мы можем использовать? Как мы можем сократить выбросы? Газ аргон обеспечивает очень высокий КПД, и это привлекало некоторое внимание в прошлом. Но это была только теоретическая сторона дела, практическая сторона дела оказалась сложнее.В Беркли коллеги работали над газовым двигателем, который воспламеняется от искры, как бензиновый двигатель. КПД этого двигателя уже был немного выше, чем у газового двигателя, работающего на воздухе, но все же не так высок, как мог бы быть теоретически ».

Но ван Ойен видел, что это было еще не все. «Тогда я действительно был укушен насекомым. Я не мог позволить этому уйти и начал играть с этим. Я хотел сделать это умнее и лучше. Тогда мне пришла в голову идея увидеть в нем дизельный двигатель.В таком традиционном двигателе воздух сильно сжимается, что приводит к повышению температуры. В момент максимального давления впрыскивается дизельное топливо, которое затем воспламеняется из-за высоких температур. Это заставляет поршень с силой двигаться вниз ».

Почему тогда лучше использовать газ аргон?

«Если вы поместите воздух под высоким давлением, он будет вибрировать. Это гарантирует, что энергия не попадет непосредственно на поршень при его воспламенении. Этого не происходит с газом аргоном, поэтому вся энергия топлива направляется на поршень гораздо более непосредственно.Это дает вам гораздо более эффективный двигатель. Вы также можете утилизировать выхлопные газы. Конденсатор охлаждает его до температуры ниже 100 градусов, так что вода исчезает, а аргон может быть возвращен в двигатель. Наша партнерская лаборатория в Беркли продемонстрировала, что этот замкнутый контур работает. Это не только эффективно, но и чисто ».

Это также применимо, если биотопливо или природный газ подается в двигатель с аргоном вместо зеленого водорода, утверждает Ван Ойен. «Используя специальную систему, мы можем отфильтровать CO2, который выделяется при сгорании.Это делает двигатель немного менее эффективным, но уловленный CO2 можно снова использовать в качестве сырья для производства топлива, такого как, например, метанол ».

Задача Van Oijen состоит в том, чтобы выяснить, в каком порядке и под каким давлением газообразный аргон, водород и воздух следует впрыскивать для наиболее оптимального двигателя. «Сравните это с качелями, вы толкаете в наиболее разумный момент — в наивысшую точку. Это применимо и здесь. Слишком раннее зажигание, которое иногда случается с аргоном, потому что он быстро нагревается, приведет к тому, что ваш поршень сломается быстрее.И если вы зажжете слишком поздно, оптимальное давление уже исчезнет, ​​и вы потеряете эффективность ».

Доказательство того, что этот двигатель может быть более эффективным

Чтобы выяснить, как это работает, Ван Ойен начинает с использования подхода численного моделирования. «Остальной мир на самом деле не заинтересован в этом, но меня это действительно радует. Никто никогда не исследовал кислород, аргон и водород в двигателе внутреннего сгорания. Обычно у вас есть два компонента, теперь их три. Это делает его более сложным и интересным для меня.Мне особенно интересно смотреть на проблемы с потоком. Как реагирует аргон, как он смешивается и что происходит, когда он находится под давлением? Это чрезвычайно сложные с математической точки зрения модели, на то, чтобы разобраться с которыми суперкомпьютеру потребовалось бы несколько дней. Для меня задача — продемонстрировать, что таким образом можно создать чистый и эффективный двигатель. Все это должно быть до нуля с научной точки зрения », — объясняет Ван Ойен.

Ему все равно, появится ли на рынке когда-либо действующая версия? «Конечно, это было бы здорово.Раньше я исследовал более эффективные авиационные двигатели, и каждый раз, когда я сажусь в самолет, я все еще с чувством гордости заглядываю под крыло. Я способствовал этому. Так что было бы определенно обидно, если бы мы продемонстрировали, что двигатель на аргоне работает, а из этого ничего не вышло бы. Но продавать технику — не мое, я не продавец ».

Сотрудничество с бывшим магистрантом

Чтобы воплотить это исследование в работающий двигатель, Ван Ойен работает, среди прочего, со своим бывшим учеником магистра Мигелем Сьерра Аснаром.С тех пор Азнар основал стартап, основанный на этой технике, Noble Thermodynamics. «Мы всегда поддерживали связь, в том числе во время его докторской диссертации в Беркли. А пока, думаю, я могу сказать, что мы стали друзьями. Мы очень хорошо работаем вместе и у нас хорошие отношения. Он настоящий предприниматель и постоянно ведет переговоры со всеми, чтобы мы могли добиться успеха ».

Прикладные науки о теплоте: Киркпатрик, Аллан Т .: 9781119454502: Amazon.com: Книги

Исчерпывающий ресурс, охватывающий фундаментальные науки о теплоносителях и методы инженерного анализа, используемые для проектирования и разработки двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания: прикладные науки о теплоте, четвертое издание объединяет фундаментальные науки о теплоносителях с методами инженерного анализа для моделирования и прогнозирование производительности двигателей внутреннего сгорания.

Это новое четвертое издание включает в себя совершенно новый материал по:

• Новые технологии и концепции двигателей
• Влияние скорости двигателя на производительность и выбросы
• Гидравлическая механика впуска и выпуска в двигателях
• Анализ производительности турбокомпрессора и нагнетателя
• Химико-кинетическое моделирование, механизмы реакций и выбросы
• Расширенные процессы горения, включая низкотемпературное горение
• Анализ трения поршня, кольца и опорного подшипника

Четвертое издание расширяет комбинированные аналитические и численные подходы, успешно использовавшиеся в предыдущих выпусках .Студентам и инженерам предоставляется несколько новых инструментов для применения фундаментальных принципов термодинамики, механики жидкости и передачи тепла в двигателях внутреннего сгорания.

Каждая глава включает программы MATLAB ^® и примеры, показывающие, как выполнять детальные инженерные вычисления. В главах также увеличено количество домашних заданий, с помощью которых читатель может оценить их прогресс и успеваемость. Все программное обеспечение имеет «открытый исходный код», так что читатели могут подробно увидеть, как выполняется вычислительный анализ и проектирование двигателей.Также предоставляется сопутствующий веб-сайт, предлагающий доступ к компьютерным программам MATLAB ^® .

Исчерпывающий ресурс, охватывающий фундаментальные науки о теплоносителях и методы инженерного анализа, используемые для проектирования и разработки двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания: прикладные науки о теплоте, четвертое издание объединяет фундаментальные науки о теплоносителях с методами инженерного анализа для моделирования и прогнозирование производительности двигателей внутреннего сгорания.

Это новое четвертое издание включает в себя совершенно новый материал по:

• Новые технологии и концепции двигателей
• Влияние скорости двигателя на производительность и выбросы
• Гидравлическая механика впуска и выпуска в двигателях
• Анализ производительности турбокомпрессора и нагнетателя
• Химико-кинетическое моделирование, механизмы реакций и выбросы
• Расширенные процессы горения, включая низкотемпературное горение
• Анализ трения поршня, кольца и опорного подшипника

Четвертое издание расширяет комбинированные аналитические и численные подходы, успешно использовавшиеся в предыдущих выпусках .Студентам и инженерам предоставляется несколько новых инструментов для применения фундаментальных принципов термодинамики, механики жидкости и передачи тепла в двигателях внутреннего сгорания.

Каждая глава включает программы MATLAB ^® и примеры, показывающие, как выполнять детальные инженерные вычисления. В главах также увеличено количество домашних заданий, с помощью которых читатель может оценить их прогресс и успеваемость. Все программное обеспечение имеет «открытый исходный код», так что читатели могут подробно увидеть, как выполняется вычислительный анализ и проектирование двигателей.Также предоставляется сопутствующий веб-сайт, предлагающий доступ к компьютерным программам MATLAB ^® .

Об авторе

Доктор Киркпатрик — профессор кафедры машиностроения в Государственном университете Колорадо. Он имеет степень бакалавра и доктора наук в области машиностроения Массачусетского технологического института. Как международно признанный авторитет в области прикладных наук о теплоносителях, он опубликовал четыре книги и более 100 публикаций в области двигателей внутреннего сгорания, нестабильности горения, струй жидкости и инженерного образования.Он является членом Американского общества инженеров-механиков и лауреатом множества наград, в том числе медали Бена Спаркса от ASME.

Audi официально уничтожит все свои двигатели внутреннего сгорания, перейдя на электромобиль к 2033 году: Новости

Очевидно, что не секрет, что почти каждый автопроизводитель расширяет линейку электромобилей в течение следующих нескольких лет.Некоторые игроки намерены придерживаться внутреннего сгорания еще некоторое время, но Audi официально прекращает отношения с двигателями внутреннего сгорания в течение следующих 12 лет. Однако до этого компания планирует еще одну последнюю, недавно разработанную силовую установку, производство которой начнется в ближайшие четыре года.

«Последний двигатель внутреннего сгорания Audi будет лучшим из всех, что мы когда-либо создавали», — говорит генеральный директор Маркус Дюсманн. Таким образом, до жесткого перехода на модели электромобилей останется одно поколение, но в среду автопроизводитель установил тикающие часы.Audi отметила, что в этом году она уже выпустила больше новых моделей с электрической трансмиссией — e-tron GT, RS e-tron GT, Q4 e-tron и Q4 Sportback e-tron — чем автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

Несмотря на переход, мы продолжим видеть изменения и улучшения, пока бренд, наконец, не выпустит последний двигатель внутреннего сгорания. Некоторые правительства по всему миру настаивают на запрете на бензин и дизельные двигатели в эти сроки, хотя собственные временные рамки Audi 2033 могут измениться.«Компания ожидает, что спрос в Китае будет продолжаться после 2033 года, поэтому там могут появиться автомобили с двигателями внутреннего сгорания местного производства».

Нам нужно будет следить за политикой ситуации и за тем, будет ли Audi придерживаться этого расписания с точки зрения создания своей линейки электромобилей. Тем не менее, в настоящий момент кажется, что некоторые из самых знаковых двигателей бренда навсегда войдут в учебники истории. Сообщите нам свои мысли в комментариях ниже.

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 мысли, лежащие в основе этого решения.Вместо этого генеральный директор марки Маркус Дьюсман обвинил во все более строгих нормах 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.

Будущее двигателей внутреннего сгорания глазами Rolls-Royce Power Systems

Пока мы полагаем, что технология ДВС будет частично заменена новыми технологиями в 2030 году, отнесенными к категории «Электрифицированные и гибридные».Уровень замены сильно зависит от приложения. В 2030 году ICE по-прежнему будет иметь большую долю во всех клиентских сегментах. Естественно, важную роль играет источник топлива. Свою роль уже сыграет жидкое и газообразное топливо с нейтральным выбросом CO2. С этой целью в настоящее время проводятся исследования клиентов, в рамках которых рассматриваются варианты модернизации в новом дизайне машинных отделений и т. Д., Чтобы транспортные средства или суда не нуждались в перепроектировании или списании, когда технология силовой установки требует изменений. Варианты модернизации могут включать в себя все, от смены типа топлива на гибридные решения до совершенно новых технологий.

Резюме и заключение

Принимая во внимание мировую гонку за нулевые выбросы, а также важный вклад и преимущества нашей отрасли, в этом техническом документе обсуждаются ожидаемые последствия для основных рынков Rolls-Royce Power Systems, и особенно для двигателей внутреннего сгорания, в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Сегодняшние применения на рынке внедорожников в морском, промышленном и энергетическом секторах в значительной степени зависят от ископаемого топлива и вносят значительный вклад в выбросы парниковых газов.Для достижения целей Парижского соглашения и ограничения роста глобальной температуры до уровня значительно ниже 2 ° C, целевого значения 1,5 ° C, будут предприняты активные усилия по разработке новых технологий. Мы полагаем, что рынок трансформируется в невиданных ранее масштабах, что приведет к значительному сокращению выбросов парниковых газов.

Мы оценили внешние факторы, специфику наших рынков и приложений, осуществимость технологии и жизнеспособность развертывания. Это приводит нас к выводу, что после сценария глобального потепления в соответствии с Парижским соглашением отраслевой портфель, который раньше базировался почти на 100% на ископаемом ДВС, превратится в один, в котором одна треть приложений будет электрическими / гибридными. решения, а две трети — на базе ICE к 2030 году.В последнем будет равная доля устойчивого и ископаемого топлива. Однако есть несколько критериев, прежде всего нормативная база и доступность инфраструктуры, которые могут либо несколько изменить баланс, либо повлиять на сроки развертывания.

Подводя итог этому предположению, мы видим, что принцип ДВС как таковой по-прежнему будет играть важную роль в рыночных преобразованиях в ближайшие годы и в чистом нулевом будущем, особенно если устойчивые виды топлива будут доступны, как и предполагалось.Однако чисто электрические решения, основанные на технологиях аккумуляторных батарей и топливных элементов, будут все чаще применяться, когда / если требования приложений могут быть действительно выполнены. Чтобы добиться сокращения выбросов уже в этом десятилетии, мы стремимся продвигать развитие ДВС в качестве переходной технологии с использованием экологически безопасных видов топлива в дополнение к разработке электрифицированных решений и топливных элементов.

Для наших отраслей и за ее пределами крайне важно, чтобы трансформация рынка была вызвана твердой приверженностью отрасли и регулирующим органам, и чтобы к ней подходили с глобальным подходом к сокращению выбросов парниковых газов.Чтобы добиться сокращения выбросов уже в этом десятилетии, мы стремимся продвигать развитие ДВС как мостовой технологии с использованием экологически безопасных видов топлива, в дополнение к разработке электрических решений, в т.ч. приложения на основе топливных элементов.

Автор хотел бы поблагодарить следующих коллег, которые помогли в подготовке белой книги: доктора Мартина Тейгелера, доктора Даниэля Чаттерджи, Томаса Бейли, доктора Петара Пелемиса, Норберта Весера, Тобиаса Остермайера, Лукаса Брукера, Питера Семлинга

Двигатели внутреннего сгорания: прикладные науки о тепле, 4-е издание

Предисловие xi

Благодарности xiii

О сопутствующем веб-сайте xv

1.Введение в двигатели внутреннего сгорания 1

1.1 Введение 1

1.2 Историческая справка 4

1.3 Циклы двигателя 6

1.4 Рабочие параметры двигателя 10

1.5 Конфигурации двигателя 21

1.6 Примеры двигателей внутреннего сгорания 25

1.7 Альтернатива Технология трансмиссии 29

1,8 Дополнительная литература 33

1,9 Ссылки 33

1,10 Домашнее задание 33

2.Циклы идеального газового двигателя 35

2.1 Введение 35

2.2 Добавление энергии газового цикла 36

2.3 Добавление энергии постоянного объема 37

2.4 Добавление энергии постоянного давления 41

2,5 Цикл ограниченного давления 44

2,6 цикла Миллера 45

2.7 Идеальный четырехтактный процесс и остаточная фракция 49

2.8 Конечное выделение энергии 58

2.9 Ссылки 75

2.10 Домашнее задание 75

3.Термодинамические свойства смесей топливо – воздух 79

3.1 Введение 79

3.2 Свойства идеальных газовых смесей 79

3.3 Смеси жидкость – пар – газ 86

3.4 Стехиометрия 90

3.5 Химическое равновесие 93

3.6 Низкотемпературное горение Моделирование 96

3.7 Химическое равновесие с использованием множителей Лагранжа 101

3.8 Химическое равновесие с использованием констант равновесия 104

3.9 Изэнтропическое сжатие и расширение 111

3.10 Химическая кинетика 114

3.11 Ссылки 120

3.12 Домашнее задание 121

4. Термодинамика горения 123

4.1 Введение 123

4.2 Анализ горения по первому закону 123

4.3 Анализ горения по второму закону 129

4.4 Цикл Отто топливо – воздух 133

4.5 Четырехтактный цикл Отто топливо – воздух 137

4.6 Цикл Топливо – воздух ограниченного давления 141

4.7 Двухзонная модель выделения конечной энергии 146

4.8 Модель топливовоздушного двигателя с воспламенением от сжатия 153

4.9 Сравнение топливно-воздушных циклов с фактическими циклами искрового и компрессионного зажигания 156

4.10 Дополнительная литература 160

4.11 Домашнее задание 160

5. Впускной и выпускной поток 163

5.1 Введение 163

5.2 Поток через впускные и выпускные клапаны 163

5.3 Расход воздуха во впускном и выпускном коллекторах 185

5.4 Воздушный поток в двухтактных двигателях 190

5.5 Нагнетатели и турбокомпрессоры 199

5.6 Дополнительная литература 219

5.7 Ссылки 219

5.8 Домашнее задание 221

6. Топливо и поток воздуха в цилиндре 225

6.1 Введение 225

6.2 Впрыск топлива — искровое зажигание 225

6.3 Впрыск топлива — воспламенение от сжатия 228

6.4 Распылители топлива 233

6.5 Впрыск газообразного топлива 241

6.6 Форкамеры 246

6.7 Карбюрация 249

6.8 Крупномасштабный поток в цилиндре 252

6.9 Турбулентность в цилиндре 258

6.10 Дополнительная литература 268

6,11 Ссылки 269

6,12 Домашнее задание 270

7. Процессы сгорания в двигателях 273