Меню Закрыть

Газодизельный двигатель принцип работы: Что такое газодизель, экономия, принцип работы газодизельного двигателя

Содержание

Что такое газодизель, экономия, принцип работы газодизельного двигателя

Что собой представляет газодизельный двигатель и принцип его работы:

Двухтопливным газодизельным двигателем называется силовая установка, на которую дополнительно смонтировано оборудование для работы от газа. Принцип работы такой установки заключается в одновременной подаче в камеру сгорания двух видов топлива. Основным топливом является солярка, а дополнительным газ метан. Причем дизтопливо подается в значительно меньшем объеме, чем обычно.

Солярка, по сути, является своеобразным “запалом” для газовоздушной смеси. Подача солярки связана с тем, что температура воспламенения у метана выше, чем у солярки. По этой причине в момент сжатия в камере сгорания сам метан воспламениться не может. Для его поджига на такте впуска в камеру сгорания подается некоторое количество солярки.

Газодизельный двухтопливный двигатель сохраняет возможность работать только от солярки, но не способен работать на одном газу.

 

Какую экономию при этом можно получить?:

Экономия денег от газодизельного режима зависит от того, в каком процентном соотношении происходит замещение дизтоплива газом.

 

Процент замещения солярки метаном может колебаться в пределах от 50 до 85%. На этот показатель влияет несколько факторов:

  • характеристики штатной топливной системы;
  • конструкция применяемой газодизельной системы;
  • манера вождения.

При запуске двигателя, либо при его работе на малых нагрузках, используется практически только дизтопливо. Связано это с тем, что при данных режимах работы затруднительно определить оптимальные параметры подачи газа.

Далее, с повышением нагрузок, создаются оптимальные условия для перехода в газодизельном режиме. Именно в этот момент замещение может вырастать до 85%. В тоже время, во избежание перегрева форсунок и последующего закоксовывания распылителей, сохраняется подача некоторого объема дизтоплива.

При выходе ДВС на полную мощность велик риск появления детонации и возникновения эффекта калильного зажигания. Система управления газодизелем начинает снижать порцию газа.

Для экономичной, в финансовом плане, эксплуатации важным является показатель, определяющий, сколько кубометров метана будет нужно на 1 литр солярки. На всех режимах дизель работает с избытком воздуха. В связи с этим газ, подаваемый в камеру сгорания, разрежен воздухом. Это, в свою очередь, снижает ступень его возгорания. Таким образом, сгорание газо-воздушной смеси протекает в непосредственной близости с каплями солярки. Остатки несгоревшего газа выводятся вместе с выхлопом.

В теории для замещения 1 литра дизтоплива требуется не более 0,9 кубометра метана. На практике, по причине несовершенства процесса горения, коэффициент замены может составлять 1,1 — 1,3 кубометра.


SCANIA DC13 карьерный самосвал SCANIA DC13 седельный тягач Газель Cummins ISF 2. 8  
Технология Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа
Замещение 50% 60% 70%
1 литр ДИЗ топлива замещается на 1.1 нм3 1.2 нм3
1.3 нм3

 

Чтобы произвести практические расчеты замещения, за основу берется гарантированный показатель 60%. Эта величина ориентирована на обычные двигатели. Для газового показателя принято учитывать коэффициент 1,2. Отсюда следует, что для замещения 1 литра дизтоплива расходуется 1,2 кубометра метана. При условии соблюдения корректного стиля вождения допустима большая степень замещения. Но гарантий в этом нет.

Чтобы рассчитать экономию, берется сумма затрат на дизельное топливо из расчета расхода на 100 км пробега. Эта сумма должна соответствовать расходам при работе двигателя до перевода на газ. Затем фиксируются затраты на сниженный объем расхода солярки, и прибавляется сумма на приобретение газового топлива.

 

Как осуществляется трансформация в газодизель:

Для переоборудования в газодизель изменение конструкцию штатного двигателя не требуется.

В систему поступления воздуха, расположенную перед турбиной, производится установка газовых инжекторов. Они, получая импульсы от электронного блока управления, впрыскивают газ.

Подобная схема газоподачи имеет ряд преимуществ:

 

  • высокая степень взрыво — пожаробезопасности. В этом режиме газ разбавляется воздухом, и его предельная концентрация не способна загореться.
  •  благодаря прохождению через турбину образуется однородная газовоздушная смесь.
  •  в случае отказа одного или нескольких газоинжекторов происходит обычное снижение тяги двигателя без отрицательных последствий

Подача дизтоплива ограничивается сигналом педали газа или методом эмуляции.

Контроль теплорежимов работы газодизеля осуществляется на основании показаний термопары, которая устанавливается на входе горячей части турбины.

 

Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель?:

Установка на ДВС газодизельной системы никак не влияет на его работу. Все характеристики дизеля, включая степень сжатия, наддув, компрессию остаются без изменений.

Эти сведения основаны на откликах водителей, что их газодизельная машина прекрасно справляется с перевозкой груза даже на крутых подъемах. При этом была включена передача, на которой обычно они передвигаются на простом дизельном моторе.

Стендовые испытания двигателей также показали неизменность параметров при их работе с газодизельной установкой.

 

Экологический эффект газодизеля:

Газодизельный ДВС наносит меньший ущерб природе, чем обычный. В тоже время этот показатель меняется в зависимости от режима эксплуатации мотора и степени замещения солярки.

Европейская ассоциация газомоторных ТС заявляет, что даже при 50% замещении солярки достигается значительное снижение вредных веществ при выхлопе.

Подробнее про установку ГБО на грузовые автомобили:


Подробнее о Газодизеле

Индивидуальные условия на установку газодизеля: 8 (495) 532-01-11


Газодизельные установки — Дизельгенераторные установки

Двухтопливная система для электронных двигателей Caterpillar создана на основе патентованных технологий, обеспечивающих безопасную работу дизельных двигателей на топливной смеси с содержанием газа до 70%.

Особенности двухтопливной системы

Рабочая газовоздушная смесь доставляется в цилиндры двигателя и поджигается с помощью запальной дозы дизельного топлива. Двигатель с воспламенением от сжатия, по сравнению с газовым двигателем с искровым зажиганием, значительно проще и надежнее, требует меньших капитальных вложений и последующих затрат.

Сложные условия эксплуатации электростанций (низкие температуры окружающей среды, отсутствие стационарных укрытий, значительные набросы нагрузки, низкое качество газа, недостаток качественных расходных материалов и т. д.) делают практически невозможным применение газовых двигателей с искровым зажиганием. Экономически и технически рациональным при этом представляется использование дизельного двигателя в двухтопливном режиме.

Работа в двухтопливном режиме полностью сохранит такие характеристики, как стабильность оборотов, КПД двигателя и устойчивость при приеме нагрузки.

Современная электронная система контроля и управления отслеживает ключевые характеристики работы двигателя и обеспечивает необходимые параметры двухтопливного режима. Если значение параметра выходит за установленные пределы, контроллер переключает двигатель в 100% дизельный режим и сохраняет код ошибки для последующей диагностики.

Основные преимущества системы

  • Не требуется модификация двигателя.
  • Не снижается мощность двигателя и КПД.
  • Невысокая стоимость и простота установки.
  • Снижается стоимость эксплуатации двигателя.
  • Отсутствие необходимости в хранении большого количества дизельного топлива.
  • Снижается уровень вредных выбросов двигателя.
  • Не требуется высокое рабочее давление газа.
  • Меньшие первоначальные затраты (вложения).
  • Технически совершенная электронная система мониторинга и управления.
  • Не уменьшается эксплуатационная надежность установки
  • Ступень возможной принимаемой нагрузки соответствует первоначальному дизельному двигателю.
  • Остается возможность применения станций с установленной двухтопливной системой на буровых станках.
  • Система управления стремится к достижению максимально возможному уровню замещения дизельного топлива.
  • Двухтопливные установки проходят полное тестирование на заводе изготовителе и покрываются полной гарантией Caterpillar.

Принцип действия и характеристики двухтопливной системы

В общем случае газ подается в пространство между корпусом воздушного фильтра и турбокомпрессором под давлением, не много превышающим атмосферное. Количество подаваемого газа регулируется электронной заслонкой контролируемой блоком управления двигателя. Патентованный газовоздушный смеситель позволяет подготовить однородную смесь при минимальном возмущении воздушного потока.

После выхода из смесителя газовоздушная смесь сжимается в турбокомпрессоре и по впускному коллектору распределяется в цилиндры двигателя. Обедненная газовоздушная смесь затем сжимается в цилиндре в ходе такта сжатия и воспламеняется в момент впрыска дизельного топлива. Обедненный состав газовоздушной смеси гарантирует невозможность преждевременного воспламения.

Контроль за процессом горения осуществляется за счет применения датчиков температуры в выпускном коллекторе после каждого цилиндра и датчиков детонации в цилиндрах. Это позволяет осуществлять контроль параметров установки обеспечивая максимальное замещение дизельного топлива при сохранении эксплуатационных показателей двигателя.  

Количество газа, поступающего в двигатель, зависит от нагрузки и будет изменяться в соответствии с изменениями нагрузки.

Параметры двигателя при работе в двухтопливном режиме остаются на том же уровне, что и в дизельном режиме. Количество теплоты, отводимое системой охлаждения и отработавшими газами, остается в пределах нормы. Реакция двигателя на увеличение или уменьшение нагрузки при работе в двухтопливном режиме такие же как и при работе в дизельном режиме, благодаря тому что резкое изменение нагрузки компенсируется в первую очередь увеличением подачи дизельного топлива.

Газодизельные установки

Принцип работы газодизеля — Автогаз

ГАЗОДИЗЕЛЬ


Прежде всего, нужно отметить, что на одном газе дизельный двигатель работать не может. Газ не может загораться от сжатия, как солярка, поскольку температура его самовоспламенения намного выше (около 700oС против 320-380oC у дизтоплива).

Так что если попробовать заставить обычный дизельный двигатель работать на метане, температуры сжатого воздуха в цилиндрах просто не хватит для его самовоспламенения. Поэтому «чисто газовый» дизель даже теоретически невозможен. Тем не менее, существуют два способа приспособить дизельный двигатель к работе на газе.

Существует два способа перевода дизелей на газообразное топливо: конвертирование дизеля в двигатель с искровым зажиганием и переход на газодизельный процесс.

ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Первый способ (газовый двигатель) более простой и радикальный, требует существенной переделки мотора (что в Европе практикуется достаточно давно). Для этого на дизельном двигателе демонтируют топливную аппаратуру, вместо нее устанавливают систему зажигания, а форсунки заменяют свечами зажигания. Машина комплектуется соответствующим газобаллонным оборудованием, и газ подается при помощи дозатора во впускной коллектор. Но так как октановое число у метана 120, то степень сжатия, присущая дизелю, для него будет слишком высока. Двигатель, переделанный таким образом, проработает очень недолго и разрушится от детонации.

Чтобы обеспечить мотору нормальный режим работы, нужно уменьшить степень сжатия до 12-14 путем выборки «лишнего» металла на днищах поршней или в камерах сгорания головки блока. Если же этого окажется недостаточно, придется установить прокладки определенной толщины под головку блока цилиндров. Правда, в результате подобных переделок получится уже не дизель, а так называемый «газовый» двигатель. Он ничем (кроме повышенного ресурса) не будет отличаться от «поджатого» под газ до такой же степени сжатия (12-14) бензинового мотора.

После подобной переделки бывший дизель станет намного экологичнее и экономичнее, а ресурс его возрастет. Но в таком исполнении двигатель сможет работать только на природном газе, а сеть газовых заправок у нас пока не настолько развита, чтобы можно было эксплуатировать автомобиль, особо не беспокоясь о том, хватит ли газа до следующей заправочной станции. Перспектива же остаться без топлива мало кого порадует. Ведь с канистрой за газом не сбегаешь…

ГАЗО-ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Существует и более простой вариант (газодизель), который уже давно используется, хотя и распространен не очень широко. Речь идет о приспособлении обычного дизеля для работы на смеси солярки и метана (так называемый газодизельный двигатель). В этом случае для работы дизеля на газе необходима подача в цилиндры некоторого количества солярки — так называемой запальной порции. Подаваемая в конце такта сжатия, она будет воспламеняться и поджигать газо-воздушную смесь, поступающую в цилиндры на такте впуска.

Запальная порция для газифицированных быстроходных дизелей (таковыми считаются все автомобильные) составляет 15-30% от обычной порции солярки (в зависимости от ГБО, типа двигателя и его состояния). Это то минимальное количество, которое, самовоспламенившись, гарантированно подожжет в цилиндрах газовоздушную смесь. Преимущество такого мотора заключается в том, что, когда газ заканчивается, он может работать в своем обычном режиме — на дизтопливе. При работе в таком режиме, когда 70-85% топлива составляет природный газ, у дизеля полностью исчезает свойственный ему черный дым. Правда, в выхлопе несколько увеличивается содержание углеводородов — СН. Но это уже не канцерогены, выбрасываемые дизельным двигателем (тот же 3,4-бензопирен), а лишь незначительное количество не сгоревшего, совершенно безвредного метана. Кроме того, у газодизеля, по сравнению с обычным дизельным двигателем, возрастают ресурс (из-за уменьшения отложений на деталях цилиндро-поршневой группы) и срок службы масла.

Для переделки мотора требуется не только установка газобаллонного оборудования, но и определенная доводка имеющейся топливной аппаратуры. Прежде всего это касается насоса высокого давления, который должен обеспечивать стабильную подачу небольших порций дизтоплива на всех режимах работы двигателя. Приспособить таким образом для работы на газе можно любой дизельный мотор.

Основными преимуществами газодизелей являются:

  • Сохранение энергетических параметров на уровне базового двигателя;
  • Возможность увеличения максимума крутящего момента и смещение его в зону более низких частот вращения коленчатого вала;
  • Снижение в 2-4 раза дымности отработавших газов;
  • Экономия до 80% дизельного топлива за счет замещения его газом;
  • Более низкий уровень шума;
  • Относительная простота переоборудования дизеля в газодизель;
  • Возможность переоборудования автомобилей, находящихся в эксплуатации;
  • Увеличение срока службы моторного масла и уменьшение износа цилиндропоршневой группы

Газодизельная система ГБО на дизель

ГБО на дизель — Газодизельная система

 Дизельные двигатели имеют значительные отличия от категории бензиновых, поэтому ГБО на дизель также кардинально отличается. Прежде всего, это связано с воспламенением топлива от сжатия. Наша компания PRIDE GAS представляет на Украинском рынке новинку топливной системы — это современное газобаллонное оборудование, которое успешно устанавливается на дизельные двигатели многих видов транспортных средств. В наших сервисных центрах выполняется установка ГБО производства Италии на такие виды техники и спецтехники как:

  • дизельные легковые авто;
  • строительная техника; экскаваторы, тягачи с дизельными двигателями;
  • автобусы, работающие на дизельном топливе;
  • сельскохозяйственная: трактора и комбайны;

Работа ГБО для дизельных двигателей системы AEB осуществляется по особому принципу взаимной работы обоих видов топлива. Такая система впрыска подразумевает:

  • при подаче электричества на установленное дозирующее устройство, в двигатель впрыскивается определенное количество солярки;
  • через впускные коллекторы в цилиндры подается газ;
  • при сжатии, дизтопливо детонирует, одновременно поджигая собой и поступивший в цилиндры газ;
  • воспламенение основного топлива задает необходимую энергию для работы мотора.

Работа системы связана с непосредственным и постоянным контролем температурных показателей двигателя, так как температура сгорающего быстро пропана на много превышает возникающую от дизельного топлива. При установке дешевых вариантов систем, ремонт ГБО Харьков требует практически постоянно. Причиной является именно отсутствие контроля температуры. Поэтому наша компания Pride Gas использует высококачественное итальянское ГБО, которое отличается следующими особенностями:

  • активное использование и контроль данных по работе газобаллонной системы для выполнения коррекции, что позволяет получить идеальные дизель-газ пропорции;
  • газ на дизельный двигатель подается исключительно через специальные форсунки, не используя механических узлов и смесителей;
  • постоянный контроль температуры специальным датчиком;
  • качественная настройка газового ГБО в соответствие транспортному средству. Карта на газ создается только раз, без постоянных дополнительных настроек.

Установка ГБО нашей сервисной компании имеет исключительные характеристики, которые гарантируют долгосрочную работу транспортного средства с сохранением мощностных показателей.

Установка ГБО на дизель в Харькове

В 2016 году газовая установка для дизеля получила немалую популярность. Прежде всего, это связано с огромной экономией денежных средств и быстрой окупаемостью вложений. Вся работа связана с переоборудованием топливной системы, установка ГБО на дизель выполняется прошедшими обучение специалистами.

Предлагая установку ГБО в Харькове и других украинских городов, на которые распространяется наша сервисная сеть, мы используем современные AEB системы, обладающие автоматическим контролем дозировок впрыска.

Такая система, в которой связаны два вида топлива, имеет название Dual Fuel. Для ее управления используется электронный блок, определяющий все рабочие параметры, как объем впрыскиваемого топлива, пропорции газ-дизель и прочее. При этом весь комплект механизмов, выполняющих подачу газа состоит из компонентов:

  • электронный блок управления;
  • комплект форсунок;
  • редуктор газовый;
  • датчик давления газа;
  • газовые фильтры;
  • монтажные аксессуары, в том числе жгуты и трубки транспортировки топлива.

В зависимости от транспортного средства, нашими специалистами будут подобраны соответствующие составляющие. От этого будет зависеть стоимость ГБО и производительность автомобиля. Большое значение имеет устанавливаемый баллон, объем которого может варьироваться между 30 и 200 литрами. Выбор места установки одного или нескольких баллонов оговаривается индивидуально. В зависимости от вида транспорта, это может быть:

  1. в пространстве за кабиной водителя;
  2. вместо запасного колеса;
  3. на раме;
  4. возможен другой вариант, допустимый конструкцией авто и соблюдением техники безопасности.

Выполнение работы опытными специалистами гарантирует исправную работу оборудования в течение длительного времени. Все что необходимо вам — это позвонить нашему специалисту и заказать ему установку системы подачи газа. Новейшее ГБО 2017 года будет установлено на ваше авто или транспортное средство специального назначения достаточно быстро и эффективно. Также выбрать систему можно онлайн, указав марку вашего транспорта. Специально под модель автомобиля будет подобраны первоклассные детали итальянского производства. Пример того как выглядит система газового впрыска указан на фото на нашем сайте.

Как быстро окупается ГБО PRIDE GAS на дизельном двигателе

После того как будет установлен газ на дизель нашим сервисным центром, общий расход топлива представлен в соотношении 30% к 70%. Это позволяет получить экономию средств до 40% при работе на пропане и до 60% замещения дизтоплива на метане. Выполняющийся по современной технологии впрыск Common Rail гарантирует безопасность для двигателя, сохраняя соответствующую ему мощность. Учитывая параметры автомобиля, а также цену на ГБО, средний срок окупаемости системы будет достигнут уже в ближайшие 2-3 года. При этом берется во внимание, что система газового впрыска PRIDE AEB должна проходить периодическое техническое обслуживание каждые 10000-15000 километров, а это 1 раз в один-два года.

Газовое оборудование на дизель по стоимости зависит от габаритов авто, количества цилиндров и объема баллонов. Расход приравнивается 1 кубометром газа к 1 литру солярки, что более экономно при сравнении стоимости топлива. К тому же, само обслуживание более дешевое, так как после установки газового оборудования для дизеля в Харькове, чистота мотора сохраняется намного дольше. Вложив средства в ГБО, вы получаете отличную инвестицию, ведь даже продажа транспорта в будущем, окупит сумму потраченных денег более чем на 50%. Самое главное — это обратиться к профессионалам, которые выполнят работу максимально качественно.

Принцип работы газодизеля

Сегодня газодизель можно установить двумя способами – полностью переоборудовать двигатель на питание газом, либо организовать систему комбинированного питания двигателя.

  1. Первый способ подразумевает основательную модернизацию двигателя, так как октановое число метана всего 120 – штатная степень сжатия дизеля для него высока, что создает риск детонации. В этом случае степень детонации снижается до 12:1 или 14:1. Помимо этого, температура воспламенения газа 700 градусов, а у дизеля лишь 380 градусов – газ не сможет воспламениться, поэтому нуждается в системе зажигания искрой (как в бензиновых двигателях). Уже модернизированный двигатель нельзя будет обратно перевести на дизельное топливо.
  2. Второй способ проще и дешевле – основным будет дизельное топливо, но его часть заменится газом (метан или пропан). В таком случае дизельное топливо выполняет роль поджигающего смесь топлива и воздуха, что создает заряд для воспламенения газа. В зависимости от нагрузки на топливную аппаратуру и двигатель определяется степень замещения основного топлива дополнительным. Сегодня можно добиться уровня замещения в 50 и более процентов у метана, а также в 30 и более у пропана.

В чем плюс газодизеля?

  1. Простота установки – комплект оборудования универсален, поэтому подойдет для любых дизельных двигателей (включая современные модели). Установка не требует разборки двигателя и его модификаций, а вернуться обратно на дизель можно в любой момент – достаточно активировать переключатель в кабине.
  2. КПД и ресурс двигателя возрастает – газ повышает мощность и крутящий момент (с турбонаддувом показатели возрастают на 30%). Двигатель начинает работать плавно и тихо, снижается нагрузка на систему подачи дизельного топлива, что продлевает ее срок службы.
  3. Экономичность и экологичность – при помощи замещения дизельного топлива газом, вы сможете снизить стоимость эксплуатации ТС на 20 процентов, а также снизить количество отработавших газов – это повышает экологические показатели двигателя.

Трудности полного перехода с дизеля на газ

Мы уже перечислили трудности выше, поэтому приведем их более кратко:

  • Температура воспламенения ДТ и газа разная.
  • Степени сжатия в дизельном двигателе не хватит для разогрева смеси газа – нужны сторонние свечи.
  • Октановое число газа и ДТ разное – нужна коррекция степени сжатия, либо снижение октанового числа в газе.

Система Dual Fuel и как она работает?

Комбинированная система подачи топлива является максимально доступным и простым в установке вариантом – воспламенение метана или пропана происходит за счет ДТ, а основными составляющими системы являются газовый редуктор, шланги и магистрали, а также баллоны для хранения. При организации такой системы двигатель запускается на ДТ, а затем подключается редуктор газа – он подает смесь в камеру сгорания по впускному клапану. Смесь газа с кислородом смешивается с небольшой дозой дизеля, которая воспламеняется и поджигает метан или пропан. Это позволяет получить неизменный КПД двигателя при сниженной порции ДТ.

К установке в дизельные двигатели допускается как пропановая, так и метановая система, однако есть некоторые трудности. Процент содержания пропана в смеси не превышает 50%, а в случае с метаном 60% — это снижает порцию подачи ДТ в камеру сгорания, что положительно сказывается на экономичности. Однако, полностью убрать подачу ДТ невозможно, так как смесь не будет воспламеняться.

Насколько это выгодно?

Благодаря переводу двигателя на газовое топливо, можно снизить затраты на топливо в два раза. Благоприятные условия эксплуатации позволяют полностью окупить установку ГБО на дизельный двигатель за 70-100 тысяч километров, а затем уже начать экономить. Именно поэтому подобные системы более распространены на грузовых автомобилях, нежели на легковых.

Требования к газообразному топливу

  • Возможность обеспечить хорошее образование смеси.
  • Способность создать высококалорийную горючую смесь.
  • Отсутствие появления коррозии.
  • Минимальный уровень образования отложений на выпускном и впускном тракте.
  • Возможность сохранять свое качество при перевозке и хранении.
  • Доступная цена на производство и перевозку.

Газ как топливо и его преимущества

Высокое октановое число газа позволяет добиться большей устойчивости к детонации, чем у самого качественного бензина. Двигатели с повышенной степенью сжатия могут получить гораздо большую экономичность, а более низкая скорость сгорания газа позволяет снизить нагрузку на стенки цилиндров, коленвал и поршневую группу. Газ легко перемешивается с воздухом, поэтому равномерно заполняет цилиндры – двигатель начинает работать тише, а полное сгорание газа не оставляет нагара на поршнях, клапанах и свечах. Использование газового топлива помогает остановить смывание масляной пленки на стенках цилиндра, что никак не ухудшает смазочных свойств масел – износ поршней и цилиндров становится меньше, а масло можно дольше не менять.

Если сравнивать природный газ и бензин, то у газа будут следующие преимущества:

  1. Меньшая себестоимость.
  2. Высокая устойчивость к детонации.
  3. Увеличение срока службы свечей и периодичности замены масла.
  4. Практически полное отсутствие серы, вызывающей коррозию.
  5. Снижение токсичности отработанных газов.
  6. Более однородный состав.
  7. Отсутствие накопления смолистых отложений.
  8. Уменьшение образования нагара.

Сравнивая природный газ и нефтяной газ, можно говорить о следующих преимуществах первого:

  1. Повышенная безопасность – улетучивается при протечках.
  2. Доступная стоимость.
  3. Огромные запасы в природе.
  4. Более чистые отработанные газы.

Однако, природный газ также имеет и некоторые недостатки:

  1. Снижение мощности ДВС за счет уменьшенной скорости сгорания.
  2. Затруднительный запуск при отрицательных температурах.
  3. Увеличение металлоемкости автомобиля.
  4. Увеличение стоимости автомобиля за счет применения дорогостоящего оборудования.
  5. Более высокий расход.
  6. Необходимость проводить периодическое освидетельствование баллонов для хранения.
  7. Более трудный процесс техобслуживания и ремонта двигателя.
  8. Дальность поездки на одной заправке не более 250 километров.
  9. Повышенные требования к безопасности при использовании ГБО.

Газодизель — Центр ГБО

Газодизель — это альтернативная, двух-топливная система питания дизельных двигателей, использующий LPG или CNG. Система Газодизеля снижает впрыск дизельного топлива и вместо него подает точную дозировку газа.

Дизельное топливо вводится традиционно в камеры сгорания двигателя, в то время как доза газа вводится в впускной коллектор за или перед турбокомпрессором с помощью газовых форсунок.

Добавление газа позволяет практически полностью сгорать дизельному топливу. В обычных условиях в дизельном двигателе полное сгорание практически невозможно. Дизельные двигатели сжигают бОльшую часть дизельного топлива, однако всегда остается часть, которая превращается в выхлопные газы. В состав этих газов входят окись углерода, углеводороды и канцерогенные частицы. Что наносит существенный вред природе и здоровью человека.

Более эффективное сгорание дизельного топлива также благоприятно влияет на мощность двигателя и его крутящий момент, не снижая срок его службы. Наоборот, использование дизельного двигателя в газодизельном режиме, существенно снижает нагрузку на ЦПГ двигателя, чем существенно продлевает срок его службы.

Основные преимущества газодизельной технологии:

  1. Увеличение ресурса двигателя. Газ сгорает медленнее и мягче. Благодаря этому существенно снижается нагрузка на всю цилиндро-поршневую группу.
  2. Существенный рост мощности и момента двигателя, без снижения ресурса.
  3. Применение газодизельной установки повышает экологический класс автомобиля на 1-2 класса. Благодаря добавке газа — дизельное топливо сгорает существенно плотнее и практически полностью.
  4. Увеличение пробега между заправками. Если газ закончится — система автоматически перейдет в дизельный режим, только оповестив водителя о том, что газ закончился.
  5. Экономия денежных средств. Это для большинства самое приятное преимущество. Благодаря использованию сжатого природного газа, есть возможность экономить до 45% денежных средств. А если машина часто ездит по Европе — для газодизельных автомобилей существенно снижена плата за проезд, а в некоторых странах — полностью отменена.

 

TE-GD4 | TEGAS

Контроллер впрыска газа газодизельной системы

Контроллер впрыска газа газодизельной системы TE-GD4 позволяет, без внесения изменений в конструкцию двигателя и топливную систему, переоборудовать практически любой дизельный двигатель для работы в газодизельном (двухтопливном) режиме: на смеси дизельного топлива и газа.

Экономический эффект

Экономический эффект достигается путём частичного замещения дизельного топлива более дешёвым — газом. Ввиду физических особенностей невозможна работа дизельного двигателя исключительно на газе. Процент замащения зависит от типа применяемого газа. В случае применения пропан-бутана процент варьируется от 20 до 40%. В случае применения метана — от 40 до 60%.

Тип дизельного двигателя.

Система TE-GD4 может быть установлена на любые типы дизельных двигателей, начиная с двигателей с механическим ТНВД до common rail. Также, могут быть переоборудованы двигатели не только автотранспорта, но и двигатели небольших электростанций,  морских и речных судов, тепловозов и т.д.

Используемый газ

Система TE-GD4 может использовать любой горючий тип газа. Это пропан-бутан, метан, сжиженный метан, водород и т.д. В любом случае, двигатель работает только при совместном потреблении дизельного топлива и газа. При этом, поджигание смеси происходит от воспламенения дизеля. Соотношение между подаваемым дизелем и газом зависит от свойств газа и режимов работы двигателя.

Установка и настройка

Установка мало отличается от установки газового оборудования 4 поколения: на двигатель устанавливается система подачи газа, монтируются необходимые датчики, устанавливается впрысковый редуктор, газовые электромагнитные форсунки.

Ограничение подачи топлива осуществляется путём занижения показаний электронной педали газа.

Настройка принципиально отличается от настройки привычных систем ГБО 4 поколения и требует от установщика дополнительных знаний в области принципа работы дизельных двигателей.

Во время настройки совершенно нет необходимости в динамометрических стендах. Настройка осуществляется на ходу на дорогах общего пользования.

Системы защиты

В системе TE-GD4 применяются два датчика (оба идут в комплект) для защиты двигателя от неприемлемых режимов работы: датчик детонации и датчик темперытуры выхлопных газов.

  • Работает со всеми типами дизельных двигателей
  • Работает с пропан-бутаном (LPG) и с метаном (CNG)
  • Впрыск газа с помощью 1 — 4 форсунок
  • Автоматическая настройка
  • Эмулятор датчика положения дроссельной заслонки (TPS)
  • Защита от перегрева выпускного коллектора

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно. Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

На фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот фотография Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия. Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами. В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо больше, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль может. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину в на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндра выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория того, как работают тепловые двигатели, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может легко сжимать воздух намного сильнее, и это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам потребуется подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин).Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал страшные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, состоящие из большего количества углерода и водорода атомов).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, более эффективный и экономичный. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду. Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества производителей двигателей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах — грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выхлопные газы можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость вращения двигателя (отключает подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
  • 1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, не требующий свечи зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
  • 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 г.
  • 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
  • 1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
  • 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
  • 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, основанный на популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
  • 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
  • 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельными двигателями того времени.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры для твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99 процентов.
  • 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно. Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки.На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

На фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом. Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия. Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами. В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо больше, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль может. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину в на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндра выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория того, как работают тепловые двигатели, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может легко сжимать воздух намного сильнее, и это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам потребуется подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин).Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал страшные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, состоящие из большего количества углерода и водорода атомов).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, более эффективный и экономичный. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду. Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества производителей двигателей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах — грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выхлопные газы можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость вращения двигателя (отключает подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
  • 1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, не требующий свечи зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
  • 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 г.
  • 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
  • 1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
  • 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
  • 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, основанный на популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
  • 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
  • 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельными двигателями того времени.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры для твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99 процентов.
  • 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.
Основы двигателя внутреннего сгорания

| Министерство энергетики

Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают исключительную управляемость и долговечность, от них в Соединенных Штатах полагаются более 250 миллионов транспортных средств по шоссе.Наряду с бензином или дизельным топливом они также могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно комбинировать с гибридными электрическими силовыми агрегатами для повышения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя.Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. В конечном счете, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива. В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.В дизельном двигателе только воздух всасывается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.

Улучшение двигателей внутреннего сгорания

За последние 30 лет исследования и разработки помогли производителям снизить выбросы ДВС таких загрязнителей, как оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM), более чем на 99%, чтобы соответствовать стандартам выбросов EPA. . Исследования также привели к улучшению характеристик ДВС (мощность в лошадиных силах и время разгона 0-60 миль в час) и эффективности, помогая производителям поддерживать или увеличивать экономию топлива.

Узнайте больше о наших передовых исследованиях и разработках двигателей внутреннего сгорания, направленных на повышение энергоэффективности двигателей внутреннего сгорания с минимальными выбросами.

Газовые и дизельные двигатели: в чем разница?

Когда мы подъезжаем к насосу, большинство из нас автоматически знает, следует ли выбрать бензин или дизельное топливо. В конце концов, это решение принимает ваш автомобиль. Но задумывались ли вы, в чем разница между работой бензиновых и дизельных двигателей?

Понимание того, что происходит под капотом, является ключевой частью ухода за вашим автомобилем.Чтобы помочь вам обрести уверенность в себе как владельцу транспортного средства, вот наиболее важные сходства и различия между бензиновыми и дизельными двигателями.

Как работают бензиновые и дизельные двигатели
По своей сути бензиновые и дизельные двигатели работают по одним и тем же принципам. Оба преобразуют химическую энергию топлива в механическую энергию для создания движения. В каждом типе двигателя это преобразование происходит посредством процесса, называемого внутренним сгоранием, когда смесь топлива и воздуха сжимается внутри цилиндров двигателя для создания небольших взрывов, называемых сгоранием, которые производят энергию.

Вне зависимости от того, водите ли вы автомобиль с бензиновым или дизельным двигателем, общий процесс создания мощности одинаков. В обоих типах двигателей действие можно разделить на четыре этапа: впуск, сжатие, зажигание и выпуск. Однако разница между бензиновыми и дизельными двигателями заключается в том, как каждый двигатель выполняет эти шаги.

  • Впуск: Это первый этап процесса сгорания. На этом этапе содержимое попадает в цилиндры двигателя.В газовом двигателе это содержимое включает смесь воздуха и топлива. Однако дизельный двигатель только на этом этапе пропускает воздух в цилиндры и подмешивает топливо позже.
  • Сжатие: Прежде чем произойдет возгорание, содержимое цилиндров необходимо сначала нагреть, сжав их до небольшого пространства. Поскольку бензиновый двигатель с самого начала содержит в цилиндрах как воздух, так и топливо, компрессия должна быть ниже, иначе температура внутри цилиндров может слишком сильно подняться и вызвать самовоспламенение топлива, что приведет к серьезному повреждению двигателя.Но поскольку в этот момент в цилиндрах дизельного двигателя находится только воздух, он может создавать гораздо более высокую степень сжатия и, фактически, зависит от того, достигают ли цилиндры температуры самовоспламенения на этом этапе.
  • Зажигание: Способы зажигания каждого двигателя — одно из самых больших различий между бензиновыми и дизельными автомобилями. В газовом двигателе свеча зажигания создает электрический разряд, воспламеняющий топливно-воздушную смесь внутри цилиндра. Однако у дизельного двигателя нет свечи зажигания.Поскольку цилиндры в дизельном двигателе сжимают воздух выше температуры самовоспламенения, топливо воспламеняется от сочетания тепла и давления при впрыске.
  • Выхлоп: Этот последний шаг одинаков как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. После того, как топливо сгорает для выработки энергии, образующиеся пары выпускаются через клапан, и весь процесс начинается заново, повторяя несколько раз каждую секунду.

Двигатели на природном газе

Двигатели на природном газе

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Двигатели, работающие на природном газе, могут варьироваться от небольших двигателей малой мощности до низкооборотных двухтактных судовых двигателей мощностью более 60 МВт. Доминирующим циклом двигателя может быть Отто или Дизель, с использованием нескольких различных методов приготовления смеси и зажигания. Большинство коммерческих и разрабатываемых двигателей, работающих на природном газе, можно разделить на четыре типа технологий: (1) двигатели со стехиометрическим циклом Отто; (2) сжигание обедненной смеси, двигатели с циклом Отто; (3) двухтопливные двигатели смешанного цикла (комбинация Отто и Дизеля) и (4) дизельные двигатели, работающие на природном газе.Эти технологии демонстрируют различия в тепловом КПД, производительности и требованиях к последующей обработке.

Введение

Низкая стоимость природного газа по сравнению с дизельным топливом и бензином в сочетании с различными регулирующими мерами, связанными с выбросами, продолжает вызывать значительный интерес к природному газу как альтернативному топливу для двигателей внутреннего сгорания. Производители двигателей ответили поставкой новых, специально созданных двигателей, работающих на природном газе, в размерах от небольших легких двигателей мощностью несколько кВт до низкооборотных двухтактных судовых двигателей мощностью более 60 МВт. В 2019 году WinGD заявила, что их двухтопливный двигатель 12X92DF является самым мощным двигателем с циклом Отто с мощностью 63 840 кВт [4829] . Производители оригинального оборудования и поставщики послепродажного обслуживания также предоставляют комплекты для переоборудования, позволяющие переоборудовать существующие дизельные и бензиновые двигатели для работы на природном газе.

Двигатели, работающие на природном газе, можно разделить на категории по многочисленным параметрам, включая: подготовка смеси (предварительно смешанная или не предварительно смешанная), зажигание (искровое зажигание или пилотный дизель) и преобладающий цикл двигателя (отто или дизель).Одна из распространенных категорий: Рис. 1 [4247] :

  • Предварительная смесь, искровое зажигание, только природный газ
  • Предварительная смесь, пилотное зажигание дизеля, комбинированное топливо — природный газ / дизельное топливо
  • Прямой впрыск природного газа под высоким давлением, пилотное зажигание дизеля, комбинированное топливо природный газ / дизельное топливо
Рисунок 1 . Три категории двигателей, работающих на природном газе

(Источник: Wärtsilä)

Приведенная выше группа адекватно охватывает коммерческие двигатели размером примерно до 2.5 л / цилиндр, когда также рассматриваются более крупные двигатели, возникает ряд проблем при представлении общих концепций между некоторыми из различных подходов. В частности, двухтопливные двигатели, работающие на обедненной смеси, с зажиганием от небольшого (<~ 5% топливной энергии) дизельного микропилотного двигателя имеют больше общего с двигателями SI, работающими на обедненной смеси, чем с двухтопливными двигателями, использующими гораздо более крупный дизельный пилот % топливной энергии). Он также не охватывает некоторые концепции, находящиеся на стадии разработки. Следующая категоризация является более общей и отражает общие концепции различных подходов:

  • Стехиометрические двигатели по циклу Отто
  • Бедное сжигание, двигатели с циклом Отто
  • Двухтопливные двигатели со смешанным циклом (комбинация Отто и Дизеля)
  • Дизельные двигатели, работающие на природном газе

В двигателях со стехиометрическим циклом Отто используется предварительно смешанная «почти стехиометрическая» воздушно-топливная смесь, и они воспламеняются свечой зажигания. Важной мотивацией для использования стехиометрических двигателей является тот факт, что они могут использовать трехкомпонентный катализатор (TWC), иногда также называемый катализатором неселективного каталитического восстановления (NSCR), для снижения NOx и окисления CO и углеводородов в выхлопных газах. . Следует отметить, что пиковая эффективность преобразования NOx, CO и HC в TWC с природным газом просто богата стехиометрией, и двигатели, работающие на природном газе, работающие на «стехиометрической» топливовоздушной смеси, обычно калибруются для работы на слегка обогащенной смеси.Это отражено в терминологии, используемой для стационарных двигателей, работающих на природном газе, для которых двигатели, работающие на природном газе, использующие смесь, близкую к стехиометрической, иногда называют двигателями «богатого горения».

В двигателях с циклом Отто с обедненным сжиганием используется обедненная предварительно смешанная воздушно-топливная смесь с несколькими вариантами зажигания. Свеча зажигания или дизельный микропилот — два наиболее распространенных варианта. Свечи накаливания также нашли ограниченное коммерческое применение. Одним из важных преимуществ двигателей с циклом Отто, работающего на обедненной смеси, является их высокий термический КПД тормозов (BTE), который во многих случаях может достигать 50%.Если на двигателях, работающих на обедненной смеси, требуется дополнительная обработка, для контроля NOx можно использовать СКВ мочевины. Катализаторы окисления метана требуют высокой температуры выхлопных газов, чтобы быть эффективными, и полезны только в некоторых стационарных применениях.

В двухтопливных двигателях смешанного цикла используется обедненная предварительно смешанная воздушно-топливная смесь, воспламеняемая значительным пилотом дизельного топлива, что составляет более ~ 15% от общей энергии топлива. Они упоминаются здесь как двигатели со смешанным циклом, потому что пилотный дизельный двигатель вносит значительный вклад в общее тепловыделение при сгорании предварительно смешанной смеси природного газа и воздуха. Важным преимуществом этого подхода является то, что существующие дизельные двигатели (либо используемые двигатели, либо существующие платформы дизельных двигателей от производителя двигателей) могут быть относительно легко преобразованы для использования природного газа — популярное соображение, когда разница в ценах на дизельное топливо и природный газ составляет большой.

В дизельных двигателях, работающих на природном газе, природный газ предварительно не смешивается с воздухом. Вместо этого природный газ впрыскивается прямо в камеру сгорания под высоким давлением почти так же, как это делается в дизельном двигателе.Однако, в отличие от дизельных двигателей, требуется источник воспламенения. Основным средством зажигания струй природного газа является зажигание небольшого дизельного двигателя непосредственно перед впрыском газа. Этот подход иногда называют прямым впрыском высокого давления (HPDI) или газодизелем. Также исследуются возможности зажигания через свечу накаливания или свечу зажигания с форкамерой. Важным преимуществом этого подхода является то, что достижима более высокая удельная мощность и может использоваться более высокая степень сжатия по сравнению с подходами с предварительным смешиванием.

В таблице 1 суммированы эти подходы с более подробной информацией, представленной ниже. Доступны и другие сводки, аналогичные таблице 1, но в основном они ориентированы только на приложения с тяжелыми условиями эксплуатации [3568] [4323] .

Таблица 1
Сравнение различных систем сгорания для двигателей, работающих на природном газе
Стехиометрический цикл Отто Цикл Отто сгорания обедненной смеси Двухтопливный смешанный цикл Дизельный цикл
Состояние смеси воздух / топливо
Стехиометрический Lean
Доминирующий цикл двигателя Otto Otto / Diesel Diesel
Technology Опции зажигания

7

  • Свеча зажигания форкамеры (пассивная или активная)
  • Дизельный микропилот с открытой камерой
  • Дизельный микропилот, форкамер
  • Свеча накаливания, предварительная камера (ограниченное применение)
    • Пилотный дизель, открытая камера
    • Пилотный дизель, открытая камера
    • Свеча накаливания, открытая камера (опытная)
    • Свеча зажигания форкамеры (опытная)
    Контроль выбросов из двигателя
    • NOx: EGR, угол опережения зажигания
    • CH 4 : объемы щелей камеры сгорания, продувочный поток, закрытая вентиляция картера (CCV)
    • ПМ: расход масла
    • NOx: AFR, угол опережения зажигания
    • CH 4 : объемы щелей камеры сгорания, продувочный поток, CCV, объемные потери при сгорании
    • ПМ: расход масла
    • NOx: AFR, пилотное дизельное топливо, шт. , угол опережения зажигания
    • CH 4 : объемы щелей камеры сгорания, продувочный поток, CCV, объемные потери при сгорании
    • PM: дизель-пилот кол-во, расход масла
    • NOx: EGR, угол впрыска
    • ПМ: аналог дизельного
    Опции системы дополнительной обработки (ATS)
    • TWC для NOx, CH 4 , CO
    • PM: ATS не требуется до 2010 США и Euro VI-D
    • NOx: Мочевина SCR
    • CH 4 : MOC в ограниченных применениях
    • NOx: Мочевина SCR
    • CH 4 : MOC в ограниченных применениях
    • NOx: Мочевина SCR
    • CH 4 : обычно не требуется
    • PM: DPF (активная регенерация требует DOC + дизельное топливо)
    Основные области применения
    • Легкие, средние и тяжелые условия
    • Стационарный <~ 1 МВт
    • Модернизация железнодорожных и крупных внедорожных автомобилей с дизельным двигателем
    • Тяжелые, стационарные и морские
    КПД, BTE, без WHR
    • <40%, коммерческие двигатели; ~ 45% потенциал заушных слуховых аппаратов
    • Для тяжелых условий эксплуатации: <46%; Потенциал КПД аналогичен дизелю, ~ 50%
    • Морские низкоскоростные двигатели: <48%, коммерческие двигатели
    Преимущества
    • 100% замена дизельного топлива
    • Низкие выбросы NOx и CH 4
    • Простой пассивный АТС
    • Работает с КПГ или СПГ
    • Высокая эффективность
    • Можно избежать использования свечей зажигания
    • Возможна работа только на дизельном топливе (только на двухтопливном топливе)
    • Работает с КПГ или СПГ
    • 100% дизельная подстанция (кроме дизельной микропилотной)
    • Замена дизельного топлива до> 99% с помощью дизельного микропилотного двигателя
    • Высокая эффективность
    • Нет свечей зажигания
    • Возможна работа только на дизельном топливе
    • Возможна модернизация существующих дизельных двигателей
    • Работает с КПГ или СПГ
    • Высокая удельная мощность
    • Ударопрочный
    • Высокая эффективность
    • Можно избежать использования свечей зажигания
    • Замена дизельного топлива до 95%
    • Низкий CH 4 Выбросы
    • Устойчив к изменениям состава топливного газа
    Проблемы
    • Срок службы свечи зажигания
    • Более низкая удельная мощность по сравнению с дизельным
    • Низкий КПД по сравнению с дизелем
    • Работа при высоких нагрузках может быть ограничена детонацией
    • Срок службы свечи зажигания (только при искровом зажигании)
    • Несгоревшие CH 4 Выбросы
    • Работа при высоких нагрузках на NG может быть ограничена детонацией
    • Замена дизельного топлива ограничена ~ 50-85%
    • Пропуски воспламенения при малой нагрузке с NG
    • Несгоревшие CH 4 Выбросы
    • Работа при высоких нагрузках на NG может быть ограничена детонацией
    • Работа только на дизельном топливе невозможна
    • СПГ только для мобильных приложений. Для КПГ требуется компрессор большой мощности с большой занимаемой площадью
    • Высокая стоимость и сложность
    • PM и NOx требуют полного дизельного двигателя ATS (для тяжелых условий эксплуатации)

    ###

    Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

    Двигатели внутреннего сгорания (ICE) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. [1] В качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя) или турбины.

    Закон об идеальном газе

    Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по принципу закона идеального газа: [math] pV = nRT [/ math]. Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться. [1] Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, которое воспламеняется для повышения температуры газа.

    Когда в систему добавляется тепло, это заставляет внутренний газ расширяться. В поршневом двигателе это заставляет поршень подниматься (см. Рисунок 2), а в газовой турбине горячий воздух нагнетается в камеру турбины, вращая турбину (Рисунок 1). Присоединяя поршень или турбину к распределительному валу, двигатель может преобразовывать часть энергии, поступающей в систему, в полезную работу. [2] Для сжатия поршня в двигателе прерывистого внутреннего сгорания двигатель выпускает газ.Затем используется радиатор, чтобы система работала при постоянной температуре. Газовая турбина, которая использует непрерывное горение, просто выбрасывает свой газ непрерывно, а не по циклу.

    Поршни и турбины

    Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. [3]

    Двигатель, в котором используется поршень , называется двигателем внутреннего сгорания прерывистого действия , тогда как двигатель, в котором используется турбина , называется двигателем непрерывного действия . Разница в механике очевидна из-за названий, но разница в использовании менее очевидна.

    Поршневой двигатель чрезвычайно отзывчив по сравнению с турбиной, а также более экономичен при низкой мощности. Это делает их идеальными для использования в транспортных средствах, так как они также быстрее заводятся. И наоборот, турбина имеет превосходное отношение мощности к массе по сравнению с поршневым двигателем, а ее конструкция более надежна для продолжительной работы с высокой выходной мощностью. Турбина также работает лучше, чем поршневой двигатель без наддува, на больших высотах и ​​при низких температурах.Его легкий вес, надежность и возможность работы на большой высоте делают турбины предпочтительным двигателем для самолетов. Турбины также широко используются на электростанциях для выработки электроэнергии.

    Двигатель четырехтактный

    главная страница
    Рис. 2. 4-тактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа сделана), 4: выхлоп. [4]

    Хотя существует множество типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из самых распространенных.Он используется в различных автомобилях (которые, в частности, используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы. Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня. Справа есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

    1. Топливо впрыскивается в камеру.
    2. Топливо загорается (в дизельном двигателе это происходит иначе, чем в бензиновом).
    3. Этот огонь толкает поршень, что является полезным движением.
    4. Отходы химикатов, по объему (или массе) это в основном водяной пар и диоксид углерода. Могут быть загрязнители, а также окись углерода от неполного сгорания.

    Двухтактный двигатель

    главная страница
    Рис. 3. 2-тактный двигатель внутреннего сгорания [5]

    Как следует из названия, системе требуется всего два движения поршня для выработки энергии. Основным отличительным фактором, который позволяет двухтактному двигателю работать только с двумя движениями поршня, является то, что выпуск и впуск газа происходят одновременно, [6] , как показано на рисунке 3.Сам поршень используется в качестве клапана системы вместе с коленчатым валом для направления потока газов. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход. В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

    1. Воздушно-топливная смесь добавляется, и поршень движется вверх (сжатие). Впускной канал открывается из-за положения поршня, и топливовоздушная смесь поступает в удерживающую камеру.Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
    2. Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отходящее тепло отводится.

    Роторный двигатель (Ванкеля)

    главная страница
    Рисунок 4. Цикл роторного двигателя. Он всасывает воздух / топливо, сжимает его, воспламеняется, обеспечивая полезную работу, а затем выпускает газ. [7]

    В двигателе этого типа имеется ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке 4), который заключен в корпус овальной формы.Он выполняет стандартные этапы четырехтактного цикла (впуск, сжатие, зажигание, выпуск), однако эти этапы выполняются 3 раза за один оборот ротора , создавая трех тактов мощности за один оборот .

    Для дальнейшего чтения

    Список литературы

    1. 1.0 1.1 Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в журнале Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, гл.19, сек 2, с. 530
    2. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 5-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Брукс / Коул, 2013, глава 4, стр.93-122
    3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
    4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
    5. ↑ «Файл: Двухтактный двигатель.gif — Wikimedia Commons «, Commons.wikimedia.org, 2018. [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
    6. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
    7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Wankel_Cycle_anim_en.gif

    Двигатель с воспламенением от сжатия — обзор

    Топливо с воспламенением от сжатия

    Двигатель с воспламенением от сжатия обычно работает на дизельном топливе, а в последнее время — на биодизельном топливе. Некоторые желательные рабочие характеристики дизельного топлива включают (1) высокое тепловыделение при сгорании, (2) летучесть, которая сохраняет его в жидком состоянии до тех пор, пока температура не станет намного выше точки кипения воды, (3) быстрое воспламенение от сжатия (без искры). ), когда степень сжатия составляет примерно 15 к одному или выше, и (4) образование тонкого однородного тумана при прокачке топлива через топливные форсунки в каждом цилиндре.

    Характеристики дизельного топлива почти противоположны характеристикам бензина.Бензин легко испаряется в воздух и не воспламеняется при сжатии в цилиндре двигателя. Воздух сжимается в цилиндре дизельного двигателя перед впрыском топлива, поэтому предварительного зажигания быть не может. Дизельное топливо испаряется, когда мелкие частицы тумана из топливных форсунок воспламеняются в горячем сжатом воздухе. Топливо также смазывает топливный насос форсунки. Цетановое число дизельного топлива характеризует склонность топлива к воспламенению. Стандарты США для дизельного топлива требуют минимального цетанового числа 40.Механическое отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, что свечи зажигания заменены топливными форсунками.

    Наливать бензин в бак для дизельного топлива и наоборот — не лучшая идея. Многие заправочные станции продают оба вида топлива. Сопло на бензонасосе больше, чем на дизельном топливном насосе. Отверстие под крышкой топливного бака на топливном баке для дизельного топлива меньше, чем топливная форсунка для бензина, поэтому вы не можете заправить дизельный бак бензином. Однако форсунка для дизельного топлива заполняет топливный бак , поэтому покупатель будьте осторожны!

    При разработке альтернативных видов топлива ученый / инженер в области топлива сначала переводит физические свойства, такие как летучесть и легкость воспламенения, в молекулярные свойства, такие как размер и форма молекул.Создание топлива становится управляемой задачей, поскольку молекулы в основном содержат атомы углерода, водорода и кислорода, за некоторыми исключениями.

    Небольшие молекулы, содержащие десять или меньше атомов углерода, более летучие и делают бензин искровым топливом. Слово октан в «октановой шкале» — это химическое название восьмиуглеродной молекулы, содержащейся в бензине. Это хорошая репрезентативная молекула для бензина. Чистому изооктану присвоено октановое число 100, и оно использовалось для определения эмпирической октановой шкалы в 1930 году.

    Дизельное топливо содержит молекулы с восемью или более атомами углерода и менее летучие, чем бензин. У них есть цетановое число, которое характеризует хорошие топлива с воспламенением от сжатия. Слово цетан в «цетановой шкале» — это название молекулы из 16 атомов углерода, которая представляет «хорошее» дизельное топливо. Молекулы с атомами углерода, расположенными в прямые цепи, имеют высокое цетановое число и являются лучшим топливом для двигателей с воспламенением от сжатия. Молекулы, в которых атомы углерода образуют кольца (бензол или толуол) или разветвленные цепи (например, изооктан), как правило, лучше подходят для искрового зажигания.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *