виды подогревателей и принцип работы

Предпусковой подогреватель двигателя устанавливается на различные виды техники, начиная от гражданских легковых авто и заканчивая тяжелыми грузовиками, спецмашинами и т.д. Оснащение устройством предпускового подогрева двигателя и салона позволяет облегчить запуск ДВС, увеличить ресурс силовой установки и в значительной степени повысить комфорт эксплуатации в зимний период.

На машины, которые не имеют штатно установленного подогревателя, имеется возможность отдельно приобрести  и установить подобное решение. При этом подогрев двигателя можно поставить практически на любую модель автомобиля. Главное, правильно подобрать необходимое устройство из тех вариантов, которые имеются в продаже, а также выполнить качественный монтаж.

Далее мы рассмотрим, какие бывают предпусковые подогреватели двигателя, изучим принцип работы предпускового подогрева. Также мы постараемся ответить на вопрос, какие преимущества и недостатки имеет тот или иной тип подогревателей мотор и салона автомобиля из общей группы подобных устройств.

Содержание статьи

Что такое предпусковой подогреватель двигателя и его устройство

Начнем с того, что существует несколько видов подогревателей ДВС, которые отличаются по принципу действия, назначению, производительности, габаритам и ряду других параметров и характеристик. Как правило, зачастую подогреватели делят на:

• жидкостные автономные;
• электрические;

Теперь давайте рассмотрим эти решения более подробно. Итак, самым распространенным вариантом является автономный предпусковой подогреватель двигателя жидкостной. Многие водители хорошо знают такие устройства по брендам  Webasto, Hydronic, Теплостар и т.д.

Обратите внимание, автономные предпусковые подогреватели делятся на жидкостной и воздушный. Жидкостной подогрев предназначается для обогрева двигателя перед запуском, а также для прогрева салона. Воздушный обогреватель позволяет подогревать только салон, то есть проблема холодного запуска ДВС в этом случае не решается.

При этом оба типа обогревателей являются автономными. Устройства осуществляют забор топлива (бензин, солярка) из  основного бака или отдельного резервуара (идет в комплекте с  автономным отопителем). Далее происходит сжигание этого топлива в небольшой камере сгорания.

Данные решения являются экономичными, так как расход топлива небольшой, также потребляется минимум электроэнергии, подогреватели отличаются сниженным уровнем шума во время работы. Еще следует отметить универсальность, так как поставить отопитель можно на бензиновый, дизельный, газовый или газодизельный двигатель, мотор с ГБО и т.д.

Как правило, автономные предпусковые подогреватели устанавливают в моторном отсеке, после чего  они также подключаются к системе охлаждения двигателя. Воздушный отопитель в таком подключении не нуждается. Устройство ставят в салоне, так как его задача не греть ОЖ, а подать подогретый воздух в воздуховоды.

Как работает предпусковой подогреватель двигателя автономный

Начнем с того, что жидкостной отопитель представляет собой готовый монтажный комплект. Основными элементами являются:

• котел с камерой сгорания;
• жидкостной радиатор;
• магистрали для подачи топлива;
• насос для подкачки горючего;
• насос жидкостной;
• термореле;
• электронный блок отопителя;
• органы управления;

Итак, после того, как на устройство приходит сигнал о запуске, электрический ток начинает подаваться на исполнительный мотор. Такой двигатель приводит в действие специальный топливный насос, который входит в конструкцию отопителя. Параллельно начинает работать и вентилятор. Насос накачивает горючее, после чего топливо испаряется в испарителе. Также в отопитель поступает воздух.

В результате образуется топливно-воздушная смесь, которая поступает в камеру сгорания  и воспламеняется от искры на свече зажигания. Тепловая энергия, которая образуется после сгорания, через специальный теплообменник отдается охлаждающей жидкости в системе охлаждения.

Сама ОЖ при этом циркулирует. Циркуляция становится возможной благодаря работе подкачивающего насоса, который входит в конструкцию отопителя. Таким образом, подогретая и циркулирующая по рубашке охлаждения жидкость способна передать тепло холодному двигателю.

После того, как нагрев ОЖ составит 30 градусов по Цельсию, в автоматическом режиме включается вентилятор штатного отопителя (печки) в салоне. В результате нагретый воздух подается в салон автомобиля.  Затем, когда антифриз или тосол разогреется до 70 градусов,  интенсивность подачи топлива в отопитель уменьшается для экономии горючего. Если ОЖ снова остынет до 55 градусов, весь описанный выше процесс повторится.

Если же говорить о воздушных отопителях, в этом устройстве горелка нагревает только воздух, при этом не греет охлаждающую жидкость. В автоматическом режиме  устройство «ориентируется» по показателю температуры воздуха в салоне или кабине. Другими словами, отопитель поддерживает ту или иную температуру воздуха, которую задал пользователь, а также работает столько времени, сколько запрограммировал водитель.

Как  жидкостные, так и воздушные отопители комплектуются различными органами управления, что позволяет управлять устройством не только из салона ТС, но и дистанционно. Среди основных функций следует выделить возможность автоматического включения  предпускового подогревателя по таймеру, запуск отопителя удаленно с брелка или при помощи мобильного телефона.

Принцип работы электрического подогрева двигателя

Электрический подогреватель является спиралью, которая вкручивается в блок цилиндров двигателя. Электрическая спираль ставится вместо заглушки в блоке. Принцип работы достаточно прост. Через спираль проходит ток, спираль нагревается, что и позволяет в результате нагреть тосол или антифриз. Циркуляция ОЖ и распределение тепла происходит естественным путем (за счет конвекции).

Отметим, что такой прогрев менее эффективен, а также занимает много времени. Также важно понимать, что хотя электрический предпусковой подогреватель двигателя является  более доступной  и простой альтернативой, однако  в значительной степени проигрывает воздушным и жидкостным отопителям.

Дело в том, что электроподогрев двигателя не является автономным. Устройство питается от внешней розетки, что во многих случаях становится  существенным недостатком. Еще одним минусом можно считать то, что такое решение потребляет достаточно много электрического тока.

Чтобы обеспечить нагрев ОЖ до определенной температуры и дальнейшее поддержание такой температуры, владелец сам задает температурный диапазон. Если просто, в комплекте идет таймер, что позволяет установить нужную температуру. После того, как ОЖ будет прогрета до нужного значения, спираль отключается.

Затем, когда температура жидкости снизится до определенного порога, устройство снова включится в автоматическом режиме. Еще отметим, что электрообогреватель позволяет прогреть не только двигатель, но и салон. После нагрева ОЖ включается штатный вентилятор печки, после чего теплый воздух идет из воздуховодов. Также имеется возможность реализовать подзарядку АКБ параллельно предпусковому подогреву силового агрегата.

Подогрев двигателя при помощи теплового аккумулятора

Данный тип обогревателей двигателя менее распространен по сравнению с другими аналогами. Подобные решения на рынке представлены системами Гольфстрим, Автотерм и т.д.

Принцип работы указанных тепловых аккумуляторов сводится к тому, что после прогрева ОЖ в результате работы двигателя, тосол или антифриз накапливается в специальной емкости, где остается горячим до 48 часов. При очередном запуске холодного мотора теплая жидкость поступает в систему охлаждения, что позволяет быстро прогреть двигатель и салон.

Предпусковой подогреватель двигателя: плюсы

Как известно, износ двигателя наиболее интенсивен в момент его запуска. При этом низкие температуры влияют на вязкость моторного масла (смазка густеет), смазывающие и защитные свойства ухудшаются.

В результате после холодного пуска усиливается трение, в первые секунды нагруженные детали испытывают масляное голодание. Зачастую быстрее всего изнашиваются элементы КШМ, ЦПГ и ГРМ. При этом возможность избежать холодного пуска и быстрый прогрев ДВС до рабочих температур позволяет говорить о том, что двигатель эксплуатируется в щадящем режиме.

Как видно, наличие автономного или электрического подогревателя позволяет увеличить срок службы мотора, снизить расходы на топливо и повысить экологичность силовых агрегатов. Также удается добиться повышения комфорта во время эксплуатации ТС в зимний период.

Читайте также

• Гидроник, Вебасто или Бинар/Планар

  Особенности выбора предпусковых подогревателей Вебасто и Гидроник. Характеристики, установка и стоимость, гарантийные обязательства. Какой отопитель лучше.

Устройство и работа предпускового подогревателя двигателя автомобиля Урал-4320

Категория:

   Автомобили Камаз Урал

Публикация:

   Устройство и работа предпускового подогревателя двигателя автомобиля Урал-4320

Читать далее:

Устройство и работа предпускового подогревателя двигателя автомобиля Урал-4320

Предпусковой подогреватель автомобиля Урал-4320 в основном аналогичен предпусковому подогревателю автомобилей КамАЗ-5320 и КамАЗ-4310. Его конструктивные особенности — несколько иное расположение агрегатов, вызванное компоновочными сообра-желиями, и специальный пульт управления, установленный под капотом автомобиля на левой боковине радиатора.

Вместо одного рычажка переключателя режимов работы подогревателя, находящегося в кабине водителя автомобилей КамАЗ-5320 и КамАЗ-4310, на пульте управления подогревателем автомобиля Урал-4320 размещены выключатели электромагнитного топливного клапана, насосного агрегата, транзисторного коммутатора с искровой свечой и электрического нагревателя топлива.

При использовании в системе охлаждения низкозамерзающей жидкости прогрев и пуск двигателя производятся в такой последовательности. Открывается кран на топливном бачке подогревателя, и путем включения насосного агрегата выключателем центробежным вентилятором продувается газоход котла в течение 10…15 с. Затем включением электронагрева выключателем (включение нефиксированное) производится подогрев топлива в течение 30…90 с перед его впрыском в зону смесеобразования горелки. Время удержания выключателя 5 во включенном положении зависит от температуры окружающей среды и составляет: 30 с при минус 30 °С; 60 с при минус 40 °С; 90 с при минус 50 °С.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 2.35. Пульт управления подогревателем автомобиля Урал-4320:

1 —выключатель электромагнитного топливного кла. пана: 2 — выключатель насосного агрргата; 3 — выключатель транзисторного коммутатора с искровой свечой: 4,6— таблички; 5 — выключатель электроподогрева топлива

После этого выключателем (включение нефиксированное) включается транзисторный коммутатор с искровой свечой, выключателем — насосный агрегат, а выключателем — электромагнитный топливный клапан. Ручка выключателя транзисторного коммутатора со свечой удерживается во включенном положении не более 30 с до появления в котле характерного гула, указывающего на воспламенение топлива в горелке. Исправный подогреватель пускается в течение 10… 15 с. После отпускания ручки выключателя транзисторного коммутатора со свечой в котле подогревателя должен продолжаться непрерывный ровный гул, свидетельствующий о выходе подогревателя на режим устойчивой работы.

При неудавшемся пуске подогревателя электромагнитный топливный клапан и насосный агрегат выключаются и через минуту повторяется пробный пуск подогревателя в указанной последовательности.

При нагреве жидкости в системе охлаждения до температуры 40 °С пускается двигатель с последующим его прогревом до температуры 70…80 °С. При устойчивой работе двигателя подогреватель выключается прекращением подачи топлива в горелку подогревателя электромагнитным топливным клапаном и в течение 20…30 с производится продувка газоходов котла подогревателя центробежным вентилятором.

В случае использования в системе охлаждения воды прогрев и пуск двигателя производятся в такой последовательности. Подогреватель пускается на 10…15 с без воды в системе охлаждения. Затем воду в объеме 16 л через горловину заливают в когел подогревателя, держа пробку радиатора открытой. Двигатель прогревается до обильного выделения пара из заливной горловины радиатора, после чего воду доливают до заполнения системы охлаждения. И наконец двигатель пускается, прогревается до температуры 70…80 °С, а подогреватель выключается.

Рекламные предложения:

Читать далее: Техническое обслуживание и правила использования предпускового подогревателя

Категория: — Автомобили Камаз Урал

Главная → Справочник → Статьи → Форум

ПРЕДПУСКОВЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ — Алькор-Кострома

Установка и обслуживание предпусковых подогревателей в Костроме

Обладая способностью подготовить двигатель автомобиля к заводке и дальнейшей работе, предпусковые подогреватели позволяют обеспечивать оптимальные условия для долговременной эксплуатации машины. Снижая вероятность поломок мотора, основной части авто, такие устройства требуют грамотного выбора и профессиональной установки. Если установка предпускового подогревателя двигателя доверяется мастерам компании «Алькор-Кострома», можно быть уверенным в высоком качестве работы и надежности функционирования мотора.

Что собой представляет предпусковой подогреватель

Устройство по предварительному подогреву двигателя жидкостного типа представляют собой своеобразный котел, в котором имеются теплообменник, камера сгорания, насос для топлива и провод для его приведения, дополнительный насос, который необходим для подгонки антифриза.

Предпусковой подогреватель характеризуется надежностью при использовании. Однако для длительной и безотказной его работы потребуется обратиться к профессионалам, которые обладают достаточными навыками в данной области.

Специфика работы и установки предпусковых подогревателей

Обеспечивая подготовку двигателя к заводке, рассматриваемый механизм выполняет также следующие функции:

· повышает температуру внутри салона машины, тем самым обеспечивая создание комфортных условий для пассажиров и водителя;

· осуществляет разморозку автомобильных стекол;

· делает снегоочистители более мягкими и эластичными за счет их отогревания.

Чтобы устройство качественно и надежно работало, установка предпускового подогревателя должна осуществляться только в условиях профессиональной мастерской. Ведь именно здесь имеется необходимое специализированное оборудование, мастера обладают необходимым уровнем квалификации и практическим опытом.

Какой предпусковой подогреватель двигателя лучше и почему

Устройство, указанное в заголовке статьи, позволяет двигатель автомобиля или другого транспортного средства, не запуская его. Используется такое устройство для предварительного прогрева двигателя, облегчения запуска двигателя, а в некоторых случаях – и для прогрева воздуха в салоне транспортного средства.

Важность подогревателя двигателя в российских условиях сложно переоценить. Особенно актуально устройство для владельцев автомобилей с дизельным двигателем. На многочисленных форумах часто можно прочесть о том, что «солярка замерзла». Впрочем, владельцам авто с бензиновым двигателем такое устройство тоже не помешает в условиях русской зимы. Подогреватель доводит температуру масла до приемлемой, и автомобиль легко заводится.

Электрические подогреватели

Данный тип подогревателей является неавтономным. Такой тип устройств изобрел в 1949 году А. Фримен. Изобретение запатентовано. Подогреватель вкручивается вместо одного из болтов блока цилиндров двигателя, питается от розетки в 220 вольт. В некоторых машинах подобные устройства входят в комплектацию.

Понятно, что электрические подогреватели популярны в северных странах: Канада, страны Скандинавии. В России они также используются.

Данный тип подогревателей устроен довольно сложно. В нем есть следующие составные части:

• нагревательный элемент. Обычно, мощность его варьируется от 500 до 5000 Вт. Нагревательный элемент помещен в герметичный теплообменник, который монтируется в технологические отверстия системы охлаждения двигателя, либо же соединяется с рубашкой охлаждения при помощи патрубков.
• ЭБУ с таймером. Таймер необходим, чтобы управлять временем включения и выключения подогревателя.
• блок подзарядке аккумуляторов, если они предусмотрены конструкцией подогревателя.
• вентилятор, необходимый для подогрева салона или подкапотного пространства авто.
• существуют модели с помпой, которая способствует равномерному прогреву двигателя.

Принцип действия электрического подогревателя прост и основан на самых известных законах физики.

Нагревательный элемент воздействует на охлаждающую жидкость. Та начинает циркулировать до тех пор, пока полностью не прогреется. Нагревательный элемент нужно устанавливать в нижней части системы охлаждения, так как, согласно все тем же законам физики, теплая жидкость поднимается вверх, а холодная – опускается вниз. Если подогреватель оснащен помпой, то место размещения нагревательного элемента не принципиально.

Универсальный ППД

Автономные подогреватели

Автономные жидкостные подогреватели устанавливаются под капотом автомобиля и работают на одном из видов топлива: бензин, ДТ, газ.

Составные элементы жидкостного подогревателя:

• достаточно сложный блок управления, который контролирует ряд параметров: температуру, подачу топлива, подачу воздуха;
• насос, отвечающий за подачу топлива;
• нагнетатель воздуха;
• котел с размещенной в ней камерой сгорания топлива;
• насос, отвечающий за циркуляцию охлаждающей жидкости;
• также система может комплектоваться реле, которое включает салонный вентилятор печки. В этом случае подогревается не только двигатель, но и салон, что очень удобно;
• таймер, пульт дистанционного управления или другой модуль управления подогревателем.

Принцип действия данного типа подогревателя тоже достаточно понятен. Система запускается дистанционно или с помощью таймера. В движение приходит топливный насос, закачивающий в камеру сгорания топливо из бака автомобиля, другой насос нагнетает воздух. При помощи свечи зажигания осуществляется возгорание топлива. Тепло передается охлаждающей жидкости, которая начинает циркулировать, благодаря третьему насосу. Как только жидкость нагревается до определенной температуры, включается вентилятор салона. Начинает обогреваться салон автомобиля. Если охлаждающая жидкость нагрелась до высокой температуры, система отключается.

Средний расход топлива при использовании такого подогревателя составляет 0,5 литров бензина в час. Лучше потратить деньги на бензин, чем с утра «колдовать» у машины с паяльной лампой и другими подручными средствами, пытаясь завести автомобиль.

К недостаткам жидкостных подогревателей относят следующее: в своей работе система использует энергию аккумуляторной батареи, установленной на автомобиле. Если батарея слабая, то жидкостный подогреватель может «посадить» её полностью, и машина с утра не заведется.

В целом, же данный тип подогревателей не имеет серьезных недостатков, зато обладает большими преимуществами.

Тепловые аккумуляторы

Тойота Приус оснащена такими устройствами. Что они из себя представляют? Тепловой аккумулятор – это термос, в который собирается определенный объем теплой охлаждающей жидкости. Когда двигатель заводится, из теплового аккумулятора в систему охлаждения впрыскивается собранная жидкость. В среднем, температура всей жидкости системы охлаждения повышается на 10-15 градусов, что дает возможность работать двигателю без особой нагрузки. Кстати, тепловые аккумуляторы могут сохранять охлаждающую жидкость в теплом состоянии до 2 суток.

Очевидно, что метод имеет право на жизнь. Тем более, при использовании таких аккумуляторов, не требуется дополнительно затрачивать электроэнергию или  топливо.

Подогреватели дизельного топлива

Как уже говорилось в начале статьи, дизельное топливо не очень хорошо дружит с низкими температурами. Поэтому, для растворения парафинов, образующихся в ДТ, также используют подогреватели.

Дизельное топливо подогревают двумя типами устройств: одни из них крепятся на фильтре очистки ДТ, а другие – на магистрали топливной системы, либо врезаются в неё.

Популярные модели предпусковых подогревателей

Webasto Thermo Top E

Люди, которые хоть немного интересуются автомобилями, наверняка слышали название Вебасто. Да, это, пожалуй самая популярная марка подогревателей.

Модель Термо Топ Е является предпусковым подогревателем-отопителем, то есть она подогревает охлаждающую жидкость, двигатель и воздух в салоне. Производится в Германии, как и другие продукты Вебасто.

Термо Топ Е – классический пример жидкостных подогревателей, о которых уже шла речь. Устройство относительно компактное, подойдет для установки даже в автомобилях малых классов. Важно, что даже в момент своего пуска подогреватель потребляет очень малое количество электроэнергии. Таким образом, за уровень заряда аккумулятора автомобиля волноваться не приходится.

Модернизированная версия таймера подогревателя позволяет включать устройство подогрева на время от 10 минут до 1 часа. При морозе в 10-15 градусов, подогреватель вполне может справиться со своей задачей за 15 минут.

В жаркое время года подогреватель умеет проветривать салон автомобиля, что тоже очень приятно, особенно для владельцев тех автомобилей, в которых не установлен кондиционер.

Всё хорошо в Вебасто, кроме цены. Не каждый российский автовладелец решится потратиться на подогреватель данной фирмы.

Webasto Thermo Top Evo 5

Теплостар 04ТС

Теплостар – отечественный подогреватель, который производится в Самаре. Модель, в целом, очень даже неплохая. При помощи 04ТС подогревается охлаждающая жидкость и салон, имеется пульт дистанционного управления, который действует на расстоянии до 150 метров. То есть, если машина стоит под окнами дома, то запустить подогреватель с ПДУ не составит труда. У пульта есть только один минус: он не оборудован системой обратной связи. Есть опасность, что, если подогреватель даст сбой, то владелец авто узнает об этом только утром, сидя в холодной машине.

Отрадно, что самарские производители подогревателей уделили особое внимание безопасности устройства. Перед пуском ЭБУ проверяет работоспособность всех систем. Если что-то работает неправильно, на специальный дисплей выводятся коды ошибок. Если по каким-то причинам прекращается горение в камере, то подача топлива прекращается. Это очень важно и ценно.

Северс 103.3741

Северс – это подогреватель, который тоже производится в России, но он является неавтономным и работает от розетки с напряжением 220 В. Устройство имеет терморегулятор, защищающий от перегрева двигателя. Нагрев до 60 градусов осуществляется за 1-1,5 часа. При температуре 85 градусов система прекращает работу. Если температура охлаждающей жидкости падает до 50 градусов, то подогреватель вновь начинает свою работу.

Примечательно, что подогреватель имеет защиту от влаги и от поражения электрическим током.

Минусом Северса является лишь то, что ему нужна розетка. Для автовладельцев имеющих собственный гараж, устройство подходит очень хорошо. А вот для остальных оно малоприменимо.

Defa Warm Up

Неавтономный подогреватель, который производят в Норвегии. Подогревает двигатель, салон и, внимание, может подзаряжать аккумуляторную батарею. Последнее очень важно, так как на морозе аккумулятор автомобиля значительно теряет свою мощность.

Имеет базовый и универсальные комплекты, которые можно объединять по своему усмотрению.

По сравнению с вышеописанным подогревателем Северс, Дефа, конечно дороговата. Но цену оправдывает функциональный набор.

Автоплюс МАДИ УОПД -0.2-2

Устройство от фирмы Автоплюс является тепловым аккумулятором. Оно легко устанавливается на автомобиль любых размеров. Вся работа устройства автоматизирована. Водителю никаких манипуляций совершать не требуется. Примечательно, что установить тепловой аккумулятор на автомобиль любой автовладелец может самостоятельно. Никаких особых умений здесь не требуется.

Номакон ПБ

Номакон является предпусковым подогревателем дизельного топлива. Он монтируется на фильтр тонкой очистки. По сути, конкурентов данному подогревателю на отечественном рынке нет. Но белорусы держат достаточно низкие цены на устройство, при этом сохраняя и высокое качество оборудования.

Итоги

Рассмотрев типы предпусковых подогревателей, ознакомившись с их основными моделями, пользующимися популярностью, можно сделать один простой вывод: в России можно и нужно пользоваться предпусковыми подогревателями. Какими именно? Решать каждому, исходя из предпочтений, типа автомобиля и бюджета.

Обслуживание предпусковых подогревателей в Хабаровске

Предпусковой подогреватель — чрезвычайно полезное устройство не только в плане комфорта, хотя садиться в прогретый салон всегда приятно.

Предпусковые подогреватели значительно снижают износ двигателя в зимнее время, поскольку один холодный пуск по нагрузке равен пробегу в 100 км.

Ремонт и замена двигателя — вещи весьма недешевые, поэтому мы являемся сторонниками системного подхода и планового ТО. Это же правило распространяется и на обслуживание подогревателей.

Предпусковые отопители бывают разного типа: жидкостные и воздушные, с разным функционалом и возможностями программирования.

Наш Установочный центр является официальным дилером подогревателей Hydronic на Дальнем Востоке и партнером Webasto, поэтому у нас вы можете выполнить установку, пройти обслуживание, сделать настройку или диагностику на оригинальном оборудовании. Также, наши сотрудники проходят обязательную сертификацию и регулярное обучение, поэтому за качество работы мы отвечаем на все 100.

Обслуживание подогревателей состоит из нескольких пунктов:

1. Диагностика отопителя на стенде / с разбором
2. Расшифровка ошибок системы
3. Диагностика системы охлаждения
4. Замена расходников: прокладки камеры сгорания, свечи, уплотнительных колец
5. Чистка свечи накаливания
6. Чистка камеры сгорания жидкостного отопителя
7. Профилактика работы

Предпусковой подогреватель двигателя будет служить вам верой и правдой очень долгое время, если обслуживать его у специалистов в центре автомобильной безопасности

Гарантия на оборудование
Вам не придется искать комплектующие самому. Мы официальный представитель Эбершпехер в Хабаровске и несем все гарантийные обязательства по устанавливаемому оборудованию.

Гарантия на работы 2 года
Вам не придется дополнительно оплачивать услуги по ремонту и установке гарантийного оборудования.

Экономия Вашего времени
Не нужно тратить его на поиски или ждать доставку расходных материалов и комплектующих . Мы имеем свой склад в Хабаровске.

Квалифицированная работа и сервис
Инженеры нашего Установочного Центра имеют сертификат производителя.

Рассрочка платежа
Вы получаете возможность оплаты в рассрочку (кредит без переплат от АО ОТП Банк)

Теперь поговорим немного подробнее об обслуживании отопителей, поскольку некоторые элементы вызывают проблемы.

Замена топливного фильтра

Замена топливных сеток нужна чаще всего, когда двигатель вдруг начинает троить. В особо запущенных случаях двигатель вообще перестает запускаться. Про сетку вспоминают не часто (а зря!), поскольку забитая мусором сетка серьезно приближает капремонт.

Причиной несвоевременного загрязнения сетки, чаще всего, становится некачественное сорное топливо. Убедиться, что двигатель страдает именно из-за грязной сетки можно, измерив давление в топливном насосе. Если низкое — это наш случай.

Сетка забивается полностью довольно редко и далеко не сразу, поэтому водитель может долгое время передвигаться на автомобиле со сниженной мощностью двигателя. Постепенно это входит в неприятную привычку и тем сильнее потом реакция на замену. Ощущения после замены топливной сетки можно сравнить с пересадкой за руль нового автомобиля.

Замена топливной сетки связана с разбором топливного насоса, поэтому процедуру лучше проводить в специализированных сервисах ввиду ее сложности. Не доверяйте обслуживание Вашего предпускового подогревателя неспециалистам. Любое несанкционированное вмешательство чревато потерей гарантии и серьезной поломкой Вашего отопителя.

Замена прокладок камеры сгорания

Еще один важный пункт в деле обслуживания подогревателей — это замена прокладок камеры сгорания.

Самая распространенная причина неполадок с камерой сгорания по сути всего одна — перегрев. Не обязательно всей камеры, возможно, отдельных ее участков, но систематический перегрев серьезно влияет на расходники, поэтому может потребоваться замена прокладок камеры сгорания.

Сам элемент стоит от 250 руб и имеет, как правило, округлую форму. Подобрать необходимую для вашего отопителя прокладку довольно непросто, поэтому специалисты нашего установочного центра всегда готовы помочь в выборе и установке нового элемента.

Чистка предпускового подогревателя двигателя

Какое обслуживание не обходится без чистки подогревателя? Никакое.

Уровень загрязнения напрямую зависит от условий эксплуатации и качества потребляемого топлива.

Сам процесс и порядок чистки подогревателя зависит от типа устройства. Иногда достаточно заменить испарительную сетку и комплект прокладок, очистить камеру сгорания от нагара и все. Но, например, для устройств Webasto линейки termo top процесс чистки несколько усложняется, поскольку испарительную сетку без полного разбора не демонтировать.

В ходе обслуживания мы должны вычистить топливный насос, но горелку отопителя лучше заменить, как предписывает производитель.

В жидкостных отопителях также проводится чистка помпы.

С воздушными отопителями ситуация немного другая. Здесь в первую очередь проверяется и прочищается котел и воздуховоды. 

Шумоизоляция котла отопителя

Наш хабаровский установочный центр, также проводит работы по дополнительной шумоизоляции котла отопителя. Некоторые владельцы, пользующиеся автозапуском, вообще не берут во внимание факт повышенного уровня шума во время работы отопителя, а на некоторых автомобилях его неслышно в принципе, но все же для повышения комфорта эксплуатации мы предлагаем дополнительную шумоизоляцию котла отопителя.

Звоните и записывайтесь на обслуживание предпускового подогревателя двигателя в Хабаровске по номеру +7 (4212) 76 26 60

Устройства для зимней эксплуатации автомобиля

Стандартный план-минимум автолюбителя по подготовке к зиме, как правило, включает аккумулятор, масло и свечи. Но если в вашей местности не редкость морозная погода, а ездить приходится часто, стоит подумать и об установке устройств, облегчающих запуск промерзшего за время ночной стоянки мотора. Ведь заботливый водитель помнит, что каждый холодный пуск – это повышенные износ, расход топлива и вред окружающей среде.

Содержание статьи

Предпусковые подогреватели

Жидкостные. Предпусковые подогреватели выполняют двуединую задачу: подготавливают двигатель к пуску после длительной стоянки и прогревают воздух в салоне автомобиля. Самые распространенные подогреватели – жидкостные. Устройство их просто, как и все гениальное – горелка, сжигая топливо из бака автомобиля, разогревает массивный котел. Антифриз, прокачиваемый через котел насосом подогревателя, нагревается – двигатель “оттаивает”. Топливом для подогревателей может служить и бензин, и «солярка», и газ.

Отличия в основном состоят в устройстве горелки. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 35-40 градусов, специальное реле подключает вентилятор отопителя и начинается прогрев салона. Здесь важна одна особенность. Если автомобиль оборудован климат-контролем, то перед уходом нужно выставить значение температуры на максимальное значение. Подогреватель обладает функцией автоматического поддержания температуры – как только антифриз нагреется до 75 градусов, он отключится. Когда температура снизится, он снова включается. Сколько времени нужно для “оживления” автомобиля? Все зависит от температуры “за бортом”: если она находится в районе -15 градусов, на прогрев уйдет около 20 минут; если мороз ниже 25 градусов – потребуется около часа.

Подогреватель устанавливается в подкапотном пространстве. Во многих моделях автомобилей для этого предусматривается специальное место. Подключается подогреватель к малому кругу системы охлаждения, включающему и радиатор печки. Для подачи топлива служит отдельная топливная магистраль, а для питания насоса необходимо подключение к электросети автомобиля. Таким образом, подогреватель для своей работы задействует ресурсы автомобиля. Как много? Судите сами: в зависимости от вида топлива и мощности отопителя за час “уходит” от 0,5 до 0,7 литра. А вот то, что подогреватель “нагружает” аккумулятор, является его самым большим недостатком.

Ведь зимой каждый ампер-час на “вес золота”! Поэтому в подогревателях предусмотрено автоматическое отключение в случае, если АКБ разряжена до критического значения. После пуска двигателя необходимо, чтобы время его работы (время поездки) было не меньше времени, в течение которого работал подогреватель. Это позволит подзарядить аккумулятор. В противном случае примерно за 5-6 дней такой эксплуатации батарея истощится. Есть у подогревателей еще одно слабое место – горелка. Из-за низкого качества топлива, особенно дизельного, она нередко выходит из строя – потребуется замена. Подбирать подогреватель нужно в зависимости от литража двигателя. При объеме, не превышающем 2 литров, устанавливают четырехкиловатный подогреватель, при объеме свыше 2 литров – пятикиловатный.

По замыслу, водитель, подойдя к автомобилю, должен сесть в уже теплый салон и одним поворотом ключа завести теплый мотор. А значит, обогреватели должны быть оборудованы устройствами автоматического включения. Вариантов такого включения существует несколько. Первый, самый простой – таймер. Ему задается программа, и в установленное время он включает подогреватель. Но здесь есть одно неудобство – нужно заранее знать время следующей поездки. Второй вариант – включение подогревателя через мобильный телефон с помощью SMS или голосового меню. Ну и, наконец, можно использовать либо отдельный брелок, либо добавить функцию включения подогревателя в брелок сигнализации. Дальность действия на открытой местности – около километра, в городе – несколько сотен метров.

Устройство жидкостного предпускового подогревателяЖидкостный предпусковой подогревательЭлектрический предпусковой подогревательАккумулятор тепла

Электрические. Кроме жидкостных выпускаются подогреватели, работающие от бытовой электросети. Они также вначале греют мотор, а затем салон автомобиля. Нагреватель охлаждающей жидкости представляет собой металлическую спираль, которая монтируется в патрубке системы охлаждения либо в рубашке охлаждения блока цилиндров (в этом случае необходимо удалять заглушку). Циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается либо за счет естественной конвекции (более нагретая жидкость поднимается вверх) либо принудительно с помощью встроенного электронасоса. Отопитель устанавливается в салоне. Недостаток таких устройств очевиден – зависимость от наличия розетки в месте стоянки автомобиля. Зато они обладают дополнительной полезной функцией – грея мотор, они еще попутно могут и подзаряжать АКБ.

Аккумуляторы тепла. В общем, всем хороши подогреватели, но вот цена не каждому по карману. В таком случае можно прибегнуть к более бюджетному варианту – аккумулятору тепла, или, в просторечии – “термосу”. Аккумулятор тепла представляет собой герметичный металлический цилиндр. Внутри размещены капсулы с легкоплавким веществом. Во время работы двигателя горячая охлаждающая жидкость периодически прогоняется через «термос» и нагревает капсулы. Вещество плавится, и капсулы запасают тепло. После остановки двигателя часть охлаждающей жидкости остается в термосе. Накопленное тепло термос способен хранить до двух суток. Перед пуском двигателя водитель включает электронасос термоса, и тот закачивает запасенную в нем порцию горячей охлаждающей жидкости в малый контур системы охлаждения, а затем прогоняет холодную жидкость через разогретые капсулы. Последние отдают тепло, и расплавленное вещество вновь переходит в твердое состояние. Аккумуляторы тепла способны разогреть двигатель до +50…+55 градусов. Термосы выпускают разных размеров – для двигателей с разным объемом. Некоторые модели автомобилей имеют аккумуляторы тепла в штатной комплектации. Использование аккумуляторов тепла оправдано при ежедневных зимних поездках, при больших перерывах их эффективность падает.

“Дизельный” сервис

Устройства подогрева дизельного топливаЖидкостный обогреватель салонаЭлектрические обогреватели салона

Зимой “дизелистов” подстерегает еще одна напасть – загустевание солярки. Для борьбы с ней предназначены подогреватели дизтоплива. Спектр выпускаемой продукции позволяет осуществить прогрев на любом участке топливной магистрали. Для нагрева солярки в баке устройство крепится на заборной трубке. Второй вид подогревателей устанавливается на фильтры грубой и тонкой очистки. А подогревателем, похожим на ленту, обматывают топливопроводы. Можно использовать только один подогреватель, а можно несколько в разных комбинациях – все зависит от возможностей аккумулятора и генератора.

Отопители салона

Отопители салона бывают разных типов. Самые мощные в основном используются дальнобойщиками. По устройству и принципу действия они аналогичны жидкостным подогревателям. Устанавливаются такие подогреватели в кабине. По отдельной топливной магистрали подается горючее, горелка нагревает котел, а вентилятор прогоняет через него воздух. Выхлопные газы выводятся наружу через специальный отвод. Отопитель обладает функцией автоматического поддержания заданной температуры.

Салоны дизельных автомобилей часто нуждаются в дополнительном подогреве. Рабочая температура дизельного двигателя гораздо ниже бензинового, следовательно, и прогреть его тяжелее. А чем ниже температура двигателя – тем холоднее в салоне. Поэтому в жидкостных подогревателях, описанных выше, предусмотрена отдельная кнопка, позволяющая запустить его прямо в движении. Тем самым подогреватель помогает штатной печке поднять температуру в салоне. Подогреватель можно настроить и на автоматическую работу – достаточно установить в салоне датчик температуры.

Многие дизельные автомобили штатно комплектуются догревателями, единственное назначение которых – согреть подаваемый печкой воздух. Работают они только при включенном двигателе и запускаются автоматически, когда температура в салоне падает ниже заданной отметки.

Более компактные электрические нагреватели воздуха можно подключать в гнездо прикуривателя. Завел машину, включил электрообогреватель и он сразу же начинает нагнетать теплый воздух. Для автомобилей, не оборудованных электроподогревом сидений, в продаже имеются электрические подстилки или попоны. За две-три минуты они разогреваются до 30 градусов.

Зимой щетки стеклоочистителей часто примерзают к стеклу, а их подогрев предусмотрен далеко не во всех машинах. Не беда – можно приобрести пленку, внутри которой находятся нагревательные дорожки. Длину ее можно подобрать в зависимости от размера “дворников”. Крепится пленка в салоне к лобовому стеклу в зоне покоя стеклоочистителей. Энергии потребляет совсем немного, а польза очевидна.

Электрические подогреватели двигателя в Красноярске

Электрический подогреватель двигателя – это отличное решение для подогрева двигателя в холодный период года. 

Такие подогреватели в настоящее время пользуются большой популярностью благодаря низкой цене и высокому качеству. 

Электрический подогреватель двигателя – это отличное решение для подогрева двигателя в холодный период года. 

Электрические подогреватели в настоящее время пользуются большой популярностью благодаря низкой цене и высокому качеству. 

Для каких целей нужен электрический подогреватель:

1. Быстрый и безопасный прогрев двигателя
2. Теплый запуск (отсутствие холодного запуска), продлит безупречную работу двигателя на больший срок службы.

3. Теплый воздух из печки когда Вы заводите автомобиль, а это тепло в салоне, Ваше здоровье и хорошее настроение.

4. Для сокращения расходов на топливо при прогревах автомобиля.

Принцип работы электрических предпусковых подогревателей двигателя

Разновидности электроподогревателей 

Электрические подогреватели двигателя, представляют собой электрический тэн, встраиваемые в блок цилиндров двигателя, или тэн в собственном корпусе, которые подключаются через шланговые соединения.

Подогреватели резервуарного типа делятся на два вида с циркуляционным насосом (помпой) и без него (конвекционного типа).

Подогреватели резервуарного требовательны к месту их установки, обязательно должны быть установлены в самой нижней точке двигателя, иметь определенные углы наклона и подключены таким образом к двигателю, что бы максимально уменьшить сопротивление потоку жидкости циркулирующей через подогреватель.

Электрический ТЭН, встраиваемый в двигатель

Тэн, встраиваемый в блок двигателя, имеют малую мощность от 0,5 до 1,0 кВт и не имеют системы защиты. В этих подогревателях защита, не требуется, терморегуляция тоже. Эти подогреватели служат для предпускового подогрева жидкости в блоке двигателя, более эффективны в режиме работы поддержания температуры горячего двигателя, в течение ночи, после его эксплуатации.

Электроподогреватель в собственном корпусе

Подогреватели резервуарного типа надежны и просты в эксплуатации. Принцип действия подогревателей резервуарного типа основан на нагреве жидкость внутри корпуса, под действием конвекции (выталкивания горячей жидкостью холодной), нагревают двигатель и частично печку автомобиля.

Не гарантируется полный прогрев двигателя и печки автомобиля, при конвекции могут оставаться очаги холодной жидкости в узких местах или на большой высоте от подогревателя.

Подогреватель в корпусе с насосом

Подогреватели со встроенным насосом (помпой), менее требовательны к месту их установки. В отличие от конвекционных подогревателей, подогреватели с помпой более равномерно разогревают жидкость в двигателе и печке. Помпа позволяет протолкнуть жидкость во все потаенные места двигателя и печки автомобиля. 

Устройство подогревателей с помпой схоже с устройством подогревателей резервуарного типа, отличием является встроенный моторчик с крыльчаткой для перекачивания охлаждающей жидкости.

Модельный ряд электрических подогревателей, которые мы устанавливаем:

Тюменские подогреватели двигателя

Китайские подогреватели с помпой

Тюменские подогреватели двигателя 

Как работают тепловые двигатели?

Как работают тепловые двигатели? — Объясни это Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 7 ноября 2020 г.

В наш век топливных элементов и электромобили, паровозы (и даже автомобили с бензиновым двигателем) может показаться ужасно старой технологией. Но посмотрите на историю шире, и вы увидите, что даже самые старые паровой двигатель — действительно очень современное изобретение. Люди были использовать инструменты для увеличения своей мышечной силы примерно на 2.5 миллионов лет, но только за последние 300 лет или около того мы усовершенствовали искусство создания «мускулов» — машин с приводом от двигателя — которые работают все сами по себе. Другими словами: люди были без двигатели для более чем 99,9 процента нашего существования на Земле!

Теперь у нас есть двигатели, без которых, конечно, не обойтись. их. Кто мог представить себе жизнь без машин, грузовиков, кораблей или самолеты — все они приводились в движение мощными двигателями. И двигатели не просто перемещают нас по миру, они помогают нам его кардинально изменить.От мостов и туннелей до небоскребов и плотины, практически каждое крупное здание и сооружение, построенное людьми за последние пару веков был построен с помощью двигатели — краны, экскаваторы, самосвалы, бульдозеры и т. д. их. Двигатели также подпитывают современную сельскохозяйственную революцию: подавляющая часть всех наших еда теперь собирается или транспортируется с помощью двигателя. Двигатели не заставляют мир идти раунд, но они участвуют практически во всем, что происходит на нашей планете.Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и как они работай!

Artwork: Основная концепция теплового двигателя: машина, которая преобразует тепловую энергию в работу, перемещаясь туда и обратно между высокой и низкой температурой. Типичный тепловой двигатель приводится в действие за счет сжигания топлива (внизу слева) и использует расширяющийся-сжимающийся поршень (вверху в центре) для передачи энергии топлива к вращающемуся колесу (внизу справа).

Что такое тепловая машина?

« Всем известно, что тепло может вызывать движение.В том, что он обладает огромной движущей силой, никто не может сомневаться … ”

Николас Сади Карно, 1824

Двигатель — это машина, которая энергия, заключенная в топливе, превращается в силу и движение. Уголь нет очевидное использование кто угодно: это грязный, старый, каменистый материал, похороненный под землей. Сжечь это в двигателем, и вы можете высвободить содержащуюся в нем энергию, чтобы силовые заводские машины, автомобили, лодки или локомотивы. То же самое верно других видов топлива, таких как природный газ, бензин, древесина и торф.С двигатели работают, сжигая топливо для выделения тепла, иногда они называется тепловые двигатели . Процесс сжигания топлива включает в себя химическая реакция, называемая сгорание , где топливо сгорает в кислород в воздухе для образования углекислого газа и пара. (Как правило, двигатели также загрязняют воздух, потому что топливо не всегда чистое на 100 процентов и не горит идеально.)

Есть два основных типа тепловых двигателей: внешнего сгорания и внутреннего сгорания. сжигание:

• В двигателе внешнего сгорания топливо горит снаружи и вдали от основной части двигателя, где сила и движение производятся.Хороший пример — паровая машина: уголь горит на одном конце, который нагревает воду для образования пара. Пар подается в прочный металлический цилиндр , где он перемещает Плотно прилегающий поршень называется поршнем вперед-назад. В движущийся поршень приводит в действие все, к чему прикреплен двигатель (возможно, заводская машина или колеса локомотива). Это внешний двигатель внутреннего сгорания, потому что уголь горит снаружи, а некоторые расстояние от цилиндра и поршня.
• В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндр.Например, в обычном автомобильном двигателе есть что-то вроде четырех-шести отдельных цилиндров, внутри которых бензин постоянно горит кислородом, выделяя тепловую энергию. В цилиндры «зажигаются» поочередно, чтобы двигатель постоянный источник энергии, приводящий в движение колеса автомобиля.

Двигатели внутреннего сгорания обычно намного более эффективны, чем внешние двигатели внутреннего сгорания, потому что энергия не тратится впустую на передачу тепла от огонь и бойлер к баллону; все происходит в одном месте.

Художественное произведение: В двигателе внешнего сгорания (таком как паровой двигатель) топливо горит вне цилиндра, и тепло (обычно в виде горячего пара) необходимо отводить на некоторое расстояние. В двигателе внутреннего сгорания (таком как двигатель автомобиля) топливо сгорает прямо внутри цилиндров, что намного эффективнее.

Как двигатель приводит в действие машину?

В двигателях

используются поршни и цилиндры, поэтому мощность, которую они производят, равна непрерывное возвратно-поступательное движение, толкающее и вытягивающее или возвратно-поступательное движение движение.Проблема в том, что многие машины (и практически все автомобили) полагаются на на вращающихся колесах — другими словами, вращающихся движение. Существуют различные способы поворота возвратно-поступательного движения. движение во вращательное (или наоборот). Если вы когда-нибудь смотрели паровой двигатель гудит, вы заметите, как колеса приводится в действие кривошипом и шатуном: простой рычаг-рычаг, который соединяет одну сторону колеса с поршнем, чтобы колесо вращается, когда поршень качается вперед и назад.

Альтернативный способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение использовать шестерни. Вот что гениальный шотландский инженер Джеймс Ватт (1736–1819) решил заняться этим в 1781 году, когда обнаружил кривошипно-шатунный механизм. потребовалось использовать в его усовершенствованной конструкции паровой машины, на самом деле, уже защищен патентом. Дизайн Ватта известен как Солнце и планетарная передача ) и состоит из двух и более передач колеса, одно из которых (планета) толкается вверх и вниз поршнем стержень, вращающийся вокруг другой шестерни (Солнца) и заставляющий ее вращаться.

Фото: Два способа преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное: Первое фото: Солнце и планетарная передача. Когда поршень движется вверх и вниз, шестерни вращаются. Второе фото: В этом токарном станке с ножным приводом просто решена проблема преобразования вертикального движения в круговое. Когда вы нажимаете вверх и вниз на педаль (педаль), вы заставляете струну подниматься и опускаться. Это заставляет вал, к которому прикреплена колонна, вращаться со скоростью, приводя в действие токарный станок и сверло или другой инструмент, прикрепленный к нему.Обе фотографии сделаны в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.

Некоторым двигателям и машинам необходимо преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное движение. Для этого вам нужно что-то, что работает в путь, противоположный коленчатому валу, а именно кулачок. Камера — это некруглое (обычно яйцевидное) колесо, имеющее что-то вроде бар, опирающийся на него. Когда ось поворачивает колесо, колесо заставляет штангу подниматься и опускаться. Не можете себе это представить? Попробуйте представить себе машину, колеса которой яйцевидной формы.Во время движения колеса (кулачки) поворачиваются как обычно, но кузов автомобиля подпрыгивает и вниз одновременно — поэтому вращательное движение производит возвратно-поступательное движение (подпрыгивание) у пассажиров!

Кулачки работают на всех типах машин. Есть камера в электрическая зубная щетка, которая делает щетка движется вперед и назад, когда внутри вращается электродвигатель.

Рекламные ссылки

Типы двигателей

Фото: Внешнее сгорание: Эта стационарная паровая машина использовалась для закачки природного газа в дома людей с 1864 года.Фотография сделана в Think Tank.

Существует около полдюжины основных типов двигателей, которые вырабатывают энергию за счет сжигания топлива:

Двигатели внешнего сгорания

Балочные двигатели (атмосферные двигатели)

Первые паровые машины были гигантскими машинами, которые заполняли целые здания. и они обычно использовались для откачки воды из затопленных шахт. Первопроходец англичанин Томас Ньюкомен (1663 / 4–1729) в начале 18 века они имели один цилиндр и поршень, прикрепленный к большой балке, которая раскачивалась взад и вперед.Тяжелая балка обычно наклонялась вниз так, чтобы поршень находился высоко в цилиндре. В цилиндр закачивался пар, затем вбрызгивалась вода, охлаждающая пар, создавая частичный вакуум и заставляя луч отклоняться назад наоборот, до того, как процесс повторится. Лучевые двигатели были важным технологическим достижением, но они были слишком большими, медленными и неэффективными, чтобы приводить в действие заводские машины и поезда.

Иллюстрация: Как работает атмосферный (пучковый) двигатель (упрощенно).Двигатель состоит из тяжелой балки (серая), установленной на башне (черная), которая может качаться вверх и вниз. Обычно балка наклоняется вниз и вправо под весом присоединенного к ней насосного оборудования. Водогрейный котел (1) выпускает пар (2) в цилиндр (3). Когда цилиндр заполнен, из бака (4) впрыскивается холодная вода. Это конденсирует пар, создавая более низкое давление в цилиндре. Поскольку атмосферное давление (воздух) над поршнем выше, чем давление под ним, поршень толкается вниз, вся балка наклоняется влево, а насос тянется вверх, вытягивая воду из шахты (5).

Паровые двигатели

В 1760-х годах Джеймс Ватт значительно усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, сделав ее меньше, эффективнее и мощнее — и эффективно превращает пар двигатели в более практичные и доступные машины. Работа Ватта привела к стационарному пару двигатели, которые можно использовать на заводах, и компактные движущиеся двигатели которые могли приводить в действие паровозы. Подробнее читайте в нашей статье о паровых двигателях.

Двигатели Стирлинга

Не все двигатели внешнего сгорания огромны и неэффективны.Шотландский священник Роберт Стирлинг (1790–1878) изобрел очень умную двигатель, который имеет два цилиндра с поршнями, приводящими в действие два кривошипа вождение одного колеса. Один цилиндр постоянно остается горячим (нагревается внешней энергией). источник, который может быть чем угодно, от угольного костра до геотермальной энергии поставка), в то время как другой постоянно остается холодным. Двигатель работает перекачивает тот же объем газа (постоянно запечатанный внутри двигатель) вперед и назад между цилиндрами через устройство, называемое регенератор , который помогает сохранять энергию и значительно увеличивает КПД двигателя.Двигатели Стирлинга не обязательно предполагают сгорание, хотя они всегда питаются от внешнего источника тепла. Узнайте больше в нашей основной статье о двигателях Стирлинга.

Фото: Машинный зал Think Tank (научный музей в Бирмингеме, Англия) представляет собой удивительную коллекцию энергетических машин XVIII века. Среди экспонатов — огромный паровой двигатель Сметвик, самый старый действующий двигатель в мире. Это не показано на этом снимке, в основном потому, что оно было слишком большим, чтобы его можно было сфотографировать!

Двигатели внутреннего сгорания

Бензиновые двигатели

В середине 19 века несколько европейских инженеров, в том числе Француз Жозеф Этьен Ленуар (1822–1900) и немец Николаус Отто (1832–1891) усовершенствовал двигатели внутреннего сгорания, которые сжигали бензин.Для Карла Бенца (1844–1929) это был короткий шаг. подключить один из этих двигателей к трехколесному перевозки и создать первый в мире автомобиль, работающий на газе. Прочитайте больше в нашей статье о автомобильных двигателях.

Фото: мощный бензиновый двигатель внутреннего сгорания от спортивного автомобиля Jaguar.

Дизельные двигатели

Позже, в 19 веке, другой немецкий инженер, Рудольф Дизель (1858–1913), понял, что может сделать гораздо более мощный внутренний двигатель внутреннего сгорания, который может работать на всех видах топлива.В отличие от бензиновых двигателей, дизельные двигатели сжимают топливо намного сильнее. он самопроизвольно загорается и выделяет тепловую энергию заперт внутри него. Сегодня дизельные двигатели по-прежнему являются предпочтительными машинами для вождения. тяжелые транспортные средства, такие как грузовики, корабли и строительные машины, а также многие автомобили. Подробнее читайте в нашей статье о дизельных двигателях.

Роторные двигатели

Одним из недостатков двигателей внутреннего сгорания является то, что они нужны цилиндры, поршни и вращающийся коленчатый вал, чтобы использовать их мощность: цилиндры неподвижны, поршни и коленчатый вал постоянно двигаются.Роторный двигатель — это кардинально другая конструкция двигателя внутреннего сгорания, в котором «цилиндры» (которые не всегда цилиндры по форме) вращаются вокруг неподвижного коленчатого вала. Хотя роторные двигатели восходят к 19 веку, возможно, наиболее известной конструкцией является относительно современный роторный двигатель Ванкеля , особенно используется в некоторых японских автомобилях Mazda. Статья в Википедии о Роторный двигатель Ванкеля — хорошее вступление с прекрасной небольшой анимацией.

Теоретические двигатели

Фото: Машинист: гениальный Николя Сади Карно, 17 лет.

Пионерами двигателей были инженеры, а не ученые. Ньюкомен и Ватт были скорее практическими «деятелями», чем ломающими голову теоретическими мыслителями. Лишь когда в 1824 году появился француз Николя Сади Карно (1796–1832), то есть спустя более века после того, как Ньюкомен построил свой первый паровой двигатель, были предприняты какие-либо попытки понять эту теорию. о том, как работают двигатели и как их можно улучшить с истинно научной точки зрения. Карно интересовался, как сделать двигатели более эффективными (в другими словами, как можно получить больше энергии из того же количества топлива).Вместо того, чтобы возиться с настоящим паровым двигателем и пытаться его улучшить методом проб и ошибок (такой же подход, который использовал Ватт с двигателем Ньюкомена), он заставил себя теоретический двигатель — на бумаге — и вместо этого поигрался с математикой.

Фото: Паровые двигатели по своей сути неэффективны. Работа Карно говорит нам, что для максимальной эффективности пар в двигателе как будто это нужно перегреть (так что это выше его обычная температура кипения 100 ° C), а затем дать ему максимально расшириться и остыть в цилиндрах, чтобы передать как можно больше энергии поршням.

Цикл Карно

Тепловая машина Карно представляет собой довольно простую математическую модель. о том, как в теории может работать наилучший поршневой и цилиндровый двигатель, путем бесконечного повторения четырех шагов, теперь называемых циклом Карно . Мы не собираемся здесь подробно останавливаться на теории или математике (если вам интересно, см. Страница цикла Карно НАСА и превосходные тепловые двигатели: страница цикла Карно Майкла Фаулера с превосходной флэш-анимацией).

Базовый двигатель Карно состоит из газа, заключенного в цилиндр с поршнем. Газ забирает энергию от источника тепла, расширяется, охлаждается и выталкивает поршень. Когда поршень возвращается в цилиндр, он сжимает и нагревает газ, поэтому газ завершает цикл с точно такими же давлением, объемом и температурой, с которых он был начат. Двигатель Карно не теряет энергии на трение или окружающую среду. Это полностью обратимо — теоретически совершенная и совершенно теоретическая модель того, как работают двигатели.Но это также многое говорит нам о реальных двигателях.

Насколько эффективен двигатель?

Стоит отметить вывод, к которому пришел Карно: КПД двигателя (реальная или теоретическая) зависит от максимальной и минимальной температуры, между которыми работает . С математической точки зрения, эффективность двигателя Карно, работающего между Tmax (его максимальная температура) и Tmin (минимальная температура):

(Tmax − Tmin) / Tmax

, где обе температуры измеряются в кельвинах (К).Повышение температуры жидкости внутри цилиндра в начале цикла делает его более эффективным; понижение температуры на противоположном конце цикла также делает его более эффективным. Другими словами, действительно эффективная тепловая машина работает между максимально возможной разницей температур. Другими словами, мы хотим, чтобы Tmax была как можно выше, а Tmin как можно меньше. Вот почему такие вещи, как паровые турбины на электростанциях, должны использовать градирни для максимального охлаждения пара: именно так они могут получить максимум энергии из пара и произвести больше электроэнергии.В реальном мире движущиеся транспортные средства, такие как автомобили и самолеты, очевидно, не могут иметь ничего похожего на градирни, и трудно достичь низких температур Tmin, поэтому мы обычно фокусируемся на повышении Tmax. Настоящие двигатели — в автомобилях, грузовиках, реактивных самолетах и ​​космических ракетах — работают. при чрезвычайно высоких температурах (поэтому они должны быть построены из высокотемпературных материалы, такие как сплавы и керамика).

« Мы не должны ожидать, что когда-либо сможем использовать на практике всю движущую силу горючих материалов. ”

Николас Сади Карно, 1824

Каков максимальный КПД двигателя?

Есть ли предел эффективности теплового двигателя? Да! Tmin никогда не может быть меньше нуля (при абсолютном нуле), поэтому, согласно Согласно приведенному выше уравнению, никакой двигатель не может быть эффективнее, чем Tmax / Tmax = 1, что равно 100-процентной эффективности, и большинство настоящие двигатели даже близко не подходят к этому. Если бы у вас был паровой двигатель, работающий при температуре от 50 ° C до 100 ° C, это будет около 13 процентов эффективности.Чтобы добиться 100-процентной эффективности, вам нужно охладить пар. до абсолютного нуля (−273 ° C или 0K), что, очевидно, невозможно. Даже если бы вы могли охладить его до заморозки (0 ° C или 273K), вы все равно сможете достичь эффективности только на 27 процентов.

Диаграмма

: Тепловые двигатели более эффективны, когда они работают при больших перепадах температур. Если предположить, что минимальная ледяная температура остается постоянной (0 ° C или 273K), эффективность медленно растет по мере увеличения максимальной температуры. Но обратите внимание, что мы получаем убывающую отдачу: с каждым повышением температуры на 50 ° C эффективность с каждым разом растет все меньше.Другими словами, мы никогда не сможем достичь 100-процентной эффективности, просто подняв максимальную температуру.

Это также помогает нам понять, почему более поздние паровые двигатели (впервые разработанные такими инженерами, как Ричард Тревитик) и Оливер Эванс) использовали гораздо более высокие давления пара, чем те, которые производились такими людьми, как Томас Ньюкомен. Двигатели с более высоким давлением были меньше, легче и их легче было установить на движущихся транспортных средствах, но они также были намного эффективнее: при более высоких давлениях вода закипает при более высоких температурах, и это дает нам большую эффективность.При двойном атмосферном давлении вода закипает при температуре около 120 ° C (393K), что дает эффективность 30%. с минимальной температурой 0 ° C; при давлении, в четыре раза превышающем атмосферное, температура кипения составляет 143 ° C (417K), а эффективность приближается к 35 процентам. Это большое улучшение, но до 100 процентов еще далеко. Паровые турбины на электростанциях используют действительно высокое давление (в 200 раз превышающее атмосферное давление). типично). При 200 атмосфер вода закипает при температуре около 365 ° C (~ 640K), что дает максимальную теоретическую эффективность около 56 процентов, если мы также можем охладить воду вплоть до замерзания (и если нет других потерь тепла или неэффективности).Даже в этих экстремальных и идеальных условиях мы все еще очень далеки от 100-процентной эффективности; реальные турбины с большей вероятностью достигнут 35–45 процентов. Создать эффективные тепловые двигатели намного сложнее, чем кажется!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

Один из лучших способов понять движки — это посмотреть, как они работают. Вот два очень хороших сайта, которые исследуют широкий спектр различных движков:

• Анимированные движки: Этот замечательный сайт охватывает практически все виды движков, о которых вы только можете подумать, с простой для понимания анимацией и очень четкими письменными описаниями.
• Посмотрите, как работают двигатели: Коллекция очень красиво нарисованных анимаций реальных двигателей из Лондонского музея науки. (Архивировано через Wayback Machine.)

Книги

Вводный

• Шесть легких пьес Ричарда П. Фейнмана. Penguin, 1998. Глава 4 представляет собой очень оригинальное объяснение сохранения энергии, включая довольно простое объяснение того, почему ни один двигатель или машина не являются более эффективными, чем идеально обратимые (идеальные).

Более сложный

Детские книги

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2019) Двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/engines.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

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 изображение 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 сильнее, 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 становится 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 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 с легкостью сжимать воздух намного сильнее, а также это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности слишком. 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 спереди) из отработанного кулинарного масла, выбрасываемого 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, эффективнее и экономичнее. 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. Поэтому 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: Рудольф Дизель, способ и устройство для преобразования тепла в работу.

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, которому не нужна свеча 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 года.
• 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%.
• 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 паровые машины?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 сентября 2020 г.

Представьте, что вы живете только за счет угля и вода и все еще достаточно энергии бежать со скоростью более 100 миль в час! Именно на это способен паровоз. Хотя эти гигантские механические динозавры в настоящее время вымерли из большинства железных дорог мира, паровые технологии живут в сердцах людей и Подобные локомотивы до сих пор используются как туристические достопримечательности по многим историческим местам. железнодорожные пути.

Паровозы приводились в движение паровыми двигателями и заслуживают того, чтобы быть запомнили, потому что они охватили мир через промышленные Революция 18-19 веков.Паровые двигатели занимают место в рейтинге машины, самолеты, телефоны, радио и телевидение среди величайших изобретений всех времен. Это чудеса техники и превосходные примеры инженерной мысли, но под всем этим дымом и паром, как именно они работают?

На фото: паровоз, работающий на железной дороге Твитси в Северной Каролине. Это узкоколейный поезд, а значит, колея не такая широкая, как на обычной железной дороге. Узкие дорожки часто используются в горных районах и на другой труднопроходимой местности, потому что их строительство, как правило, дешевле.Предоставлено: фотографии из американского проекта Кэрол М. Хайсмит в архиве Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Что приводит в действие паровой двигатель?

Чтобы сделать что угодно, требуется энергия вы можете придумать — кататься на скейтборде, чтобы летать на самолете, дойти до магазинов или проехать на машине по улица. Большая часть энергии, которую мы сегодня используем для транспорта, поступает от масло, но так было не всегда. До начала 20 века уголь был любимое топливо в мире, и оно питало все, от поездов и кораблей к злополучным паровым самолетам, изобретенным американским ученым Сэмюэл П.Лэнгли, ранний соперник братьев Райт. Что было так особенного об угле? Внутри Земли его много, так что это было относительно недорогой и широко доступный.

Уголь — это органическое химическое вещество, что означает это основано на элементе углерод. Уголь образуется за миллионы лет, когда останки мертвых растения погребаются под камнями, сдавливаются давлением, и приготовленные внутренним теплом Земли. Вот почему это называется ископаемым топливом. Глыбы угля — это действительно глыбы энергия. Углерод внутри них связан с атомами водорода и кислород через суставы, называемые химическими связями.Когда мы сжигаем уголь в огне, связи разрываются, и энергия выделяется в виде тепла.

Уголь содержит примерно половины энергии на килограмм, чем более чистые ископаемые виды топлива, такие как бензин, дизельное топливо и керосин, — и это одна из причин, по которой паровые двигатели должны сжигать его так много.

Фото: Основные части паровоза. Щелкните маленькую фотографию, чтобы увидеть ее намного больше. Это бывший танковый локомотив 4MT стандарта British Railways номер 80104 (построен в Брайтоне в 1955 году). работал на железной дороге Суонедж, Англия, в августе 2008 года.Прочтите, как его восстановили из ржавой кучи и вернули в строй. его владельцы, Южные Локомотивы, в 80104 Реставрация.

Что такое паровая машина?

Паровая машина — это машина, сжигающая уголь для выделения тепла. энергия, которую он содержит — так что это пример того, что мы называем тепловым двигателем. Это немного похоже на гигантский чайник, стоящий на угольном костре. Тепло от огня кипятит воду в чайнике и превращает ее в пар. Но вместо того, чтобы бесполезно взорвать воздух, как пар из чайника, пар улавливается и используется для питания машина.Давайте узнаем как!

Как работает паровая машина

Грубо говоря, паровой двигатель состоит из четырех частей:

1. Пожар, в котором горит уголь.
2. Котел, наполненный водой, которую огонь нагревает для получения пара.
3. Цилиндр и поршень, скорее как велосипедный насос, но очень больше. Пар из котла направляется в цилиндр, в результате чего поршень двигается сначала в одну сторону, затем в другую. Это движение внутрь и наружу (который также известен как «возвратно-поступательное движение») используется для вождения…
4. Станок, прикрепленный к поршню. Это может быть что угодно из водяной насос к заводской машине … или даже гигантскому паровозу бегает вверх и вниз по железной дороге.

Конечно, это очень упрощенное описание. На самом деле в даже самый маленький паровоз.

Пошаговая инструкция

Проще всего увидеть, как все работает, в нашей маленькой анимации. паровоза, внизу. Внутри кабины локомотива вы загружаете уголь в топку (1), что вполне буквально металлический ящик содержащий ревущий угольный огонь.Огонь нагревает котел — «великан чайник »внутри локомотива.

Котел (2) в паровозе не очень похоже чайник, который вы бы использовали, чтобы заварить чашку чая, но он работает таким же образом производят пар под высоким давлением. Котел представляет собой большой резервуар с водой с десятками тонких металлических трубок. Бег через него (для простоты мы показываем здесь только один, окрашенный в оранжевый цвет). Трубы идут от топки к дымоходу, неся тепло и дым огня с ними (показаны белыми точками внутри трубки).Такое расположение котельных труб, как их называют, означает двигатель огонь может намного быстрее нагреть воду в баке котла, поэтому он производит пар быстрее и эффективнее. Вода, создающая пар, либо поступает из цистерн, установленных сбоку от локомотива, или из отдельного вагона, называемого тендером, тянущегося за локомотивом. локомотив. (В тендер также включена локомотивная поставка угля.) Вы можете увидеть фото тендера с изображением резервуара для воды ниже на этой странице.

Пар, образующийся в котле, стекает в цилиндр (3) прямо перед колесами, толкая плотно прилегающий плунжер, поршень (4), вперед и назад.Небольшой механический затвор в цилиндре, известный как впускной клапан (показан оранжевым) пропускает пар. Поршень подсоединен к одному или больше колес локомотива через своего рода руку-локоть-плечо соединение, называемое кривошипом и шатуном (5).

По мере того, как поршень толкает, кривошип и шатун поворачивают колеса локомотива и привести поезд в движение (6). Когда поршень достигает конца цилиндра, он не может толкать дальше. Импульс поезда (тенденция продолжать движение) несет в себе поверните рукоятку вперед, проталкивая поршень обратно в цилиндр. Оно пришло.Клапан впуска пара закрывается. Выпускной клапан открывается, и поршень выталкивает пар обратно через цилиндр и вверх дымовая труба локомотива (7). Прерывистый шум, который паровой двигатель производит, и его прерывистые клубы дыма случаются, когда поршень движется вперед и назад в цилиндре.

По цилиндрам с каждой стороны локомотива и два цилиндра. стрелять немного не в ногу друг с другом, чтобы всегда было что-то мощность толкает двигатель вперед.

Типы паровых машин

Фото: Крупный план поршня и цилиндра паровой машины.

На приведенной выше диаграмме показан очень простой одноцилиндровый паровой двигатель, приводящий в действие паровоз по рельсам. Это называется роторным пар двигатель, потому что работа поршня — заставить колесо вращаться. В первые паровые машины работали совершенно иначе. Вместо вращая колесо, поршень толкал балку вверх и вниз простым возвратно-поступательное или возвратно-поступательное движение.Возвратно-поступательный пар двигатели использовались для откачки воды из затопленных угольных шахт в начале 18-ый век.

На нашей диаграмме показан пар, толкающий поршень в одну сторону, а импульс локомотива, едущего в другую сторону. Это называется односторонним действием. паровой двигатель, и это довольно неэффективная конструкция, потому что поршень работает только половину времени. Намного лучше (хотя и немного больше сложная) конструкция использует дополнительные паровые трубы и клапаны для подачи пара поршень сначала в одну сторону, а затем в другую.Это называется двойным действием. (или противоточный) паровой двигатель. Он более мощный, потому что пар движет поршень по всей длине. время. Если вы внимательно посмотрите на колеса типичного парового двигателя, вы видите, что все сложнее, чем мы видели в простой анимации выше: машин гораздо больше, чем просто кривошип и шатун. Фактически, есть сложная коллекция блестящих рычагов, скользящих вперед и назад с тщательной точность. Это называется клапанной передачей. Его работа открывать и закрывать клапаны баллона в нужный момент, чтобы позволить пар поступает с обоих концов, чтобы двигатель работал как можно эффективнее и мощнее, и чтобы он мог ехать задним ходом.Есть довольно много разных типов клапанный редуктор; один из наиболее распространенных дизайнов называется Walschaerts, названный в честь его бельгийский изобретатель Эгиде Вальшартс (1820–1901). Танковый двигатель 80104 На втором фото на этой странице изображен клапанный механизм типа Walschaerts, как и Эддистон, локомотив, изображенный ниже.

Фото: Механизм клапана Walschaerts на типичном большом паровозе, 34028 Эддистоун.

Первые паровые машины были очень большими и неэффективными, что означало потребовалось огромное количество угля, чтобы заставить их что-либо делать.Более поздние двигатели производил пар при гораздо более высоком давлении: пар производился в котел меньше, намного сильнее, поэтому он выдавливается с большей силой и задул поршень сильнее. Дополнительная сила высокого давления пар двигатели позволили инженерам сделать их легче и компактнее, и это открыло путь для паровозов, пароходов, и паровые машины.

Фото: Паровозы не могли нести всю воду они нужны были для дальнего путешествия. Периодически им приходилось останавливаться, чтобы пополнить счет в железнодорожные цистерны с водой, подобные этому (вверху) на железной дороге Суонедж.На более крупные двигатели были тендеры: грузовики, которые они тащили за собой, с запасами уголь (перед нарисованной красной линией) и вода (за красной линией). Уголь опирается на угловой пластина внутри тендера, которая естественным образом наклоняется к отверстию спереди, где пожарный может легко перелопатить его в топку. Внизу: Как выглядит тендер внутри на этой необычной фотографии пустого тендера, сфотографировано немного сверху и сзади, сделано в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.Этот тендер вмещает около 18000 литров (4000 британских галлонов) воды и принадлежит музейному локомотиву Бирмингема.

Неужели умер пар?

Уголь был дешевым и доступным топливом в период раннего индустриального развития. Революция, но изобретение бензинового двигателя (бензиновый двигатель) в середине 19 века ознаменовал новую эру: в 20-м веке нефть превзошла уголь как мировой фаворит. топливо. Паровые двигатели крайне неэффективны, тратя около 80–90 процентов. всей энергии, которую они производят из угля.Это означает, что они должны гореть огромное количество угля для производства полезного количества энергии.

Паровая машина настолько неэффективна, потому что огонь, сжигающий уголь, полностью отделить (и часто на некотором расстоянии от) вращающийся цилиндр тепловую энергию пара в механическую энергию, которая приводит в действие машина. Такая конструкция называется ДВС. потому что огонь и котел находятся вне цилиндра. Это неэффективно потому что энергия тратится впустую, поскольку тепло и пар уносятся от огня, через котел в цилиндр.Бензиновые и дизельные двигатели основаны на совершенно другой конструкции, называемой двигатель внутреннего сгорания. Бензин или дизельное топливо горит внутри цилиндра, а не за его пределами, и это делает двигатели внутреннего сгорания значительно более эффективны. (Подробнее о внутреннем и внешнем горении вы можете прочитать в нашем обзоре двигателей.) Нефть также имеет много других преимуществ: она чище угля, меньше производит загрязнение воздуха, и его намного легче транспортировать по трубам.

Во многом поэтому паровозы исчезли с наших железных дорог — тепловозы были в целом удобнее.Требуются часы, чтобы запустить паровой двигатель, прежде чем вы сможете его использовать; ты можешь запустить дизельный двигатель менее чем за минуту. Паровые двигатели исчезли с заводов, когда электричество стал более удобным способом питания зданий. Кто хочет загружать уголь на фабрику каждый день, когда они могут просто щелкнуть переключателями, чтобы все заработало?

Иллюстрации: Лучше меньше, да лучше: Великобритания перешла с паровых двигателей на дизельные и электрические в 1960-е годы. Последние паровозы были построены здесь в 1956 году, а последний паровоз ходил в августе 1968 года.К 1968 году количество локомотивов в эксплуатации было примерно на треть меньше, чем в 1962 году, но перевозилось столько же грузов: дизель-электрическая железнодорожная система, очевидно, была намного эффективнее. Источник: построено с использованием данных из «The Performance of British Railways 1962–1968» C.D. Jones, Journal of Transport Economics and Policy, Vol. 4, № 2 (май 1970 г.), стр. 162–170.

Но все не совсем так, как кажется. Пар и уголь никогда не делали исчезнуть — не совсем. Откуда берется электричество, которое мы используем? Было бы здорово, если бы все это происходило из возобновляемых источников энергии. (ветряные турбины, солнечные батареи и т. д.), но большая часть его по-прежнему поступает из угля, сгорел на электростанциях за много миль от наши дома и фабрики.Внутри угольной электростанции уголь все еще сжигается для производства пара, приводя в движение устройства, похожие на ветряные, называемые паровые турбины, которые намного эффективнее паровых двигателей. Когда они вращаются, они поворачиваются электромагнитные генераторы и производят электричество. Итак, видите, хотя паровозы исчезли из нашего железные дороги, паровая энергия жив и здоров — и так же важен, как никогда!

На фото: некоторые паровые машины, работающие на линиях наследия. были еще относительно новыми, когда они были сняты с вооружения.Вот этот, Bulleid Pacific № 34070 «Манстон», был построен в 1947 году и снят менее чем через 20 лет (в 1964 году). После долгой реставрации Южными Локомотивами он вернулся в Служба на Swanage Railway в сентябре 2008 года. Чудесно впечатляющее зрелище, он весит 128 тонн и может развивать скорость более 160 км / ч (100 миль в час).

Кто изобрел паровой двигатель … и когда?

Вот краткая история паровой энергии:

• I век н. Э .: Герой Александрии демонстрирует паровую вращающуюся сферу, называемую эолипилом.
• 16 век н. Э .: итальянский архитектор Джованни Бранка (1571–1640) использует струю пара для вращения лопастей небольшого колеса, предвосхищая паровую турбину, разработанную сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году.
• 1680: голландский физик Христиан Гюйгенс (1629–1693) делает первый поршневой двигатель, используя простой цилиндр и поршень питается от взрывающегося пороха. Помощник Гюйгенса Денис Папин (1648 – c.1712) понимает, что пар — лучший способ управлять цилиндром и поршень.
• 1698: Томас Савери (ок.1650–1715) развивает паровой водяной насос под названием «Друг шахтера». Это просто поршневой паровой двигатель (или балочный двигатель) для откачки воды из мины.
• 1712: англичанин Томас Ньюкомен (1663–1729) развивает намного лучшая конструкция парового водонасосного двигателя, чем Savery и обычно приписывают изобретение паровой машины. А Шотландский инженер по имени Джеймс Ватт (1736–1819) вычисляет гораздо более эффективный способ получения энергии из пара после улучшения модель двигателя Ньюкомена.Ватт усовершенствовал систему Ньюкомена. двигатель привел к широкому распространению пара.
• 1770: офицер французской армии Николя-Жозеф Cugnot (1725–1804) изобретает паровой трехколесный трактор.
• 1797: английский горный инженер Ричард Trevithick (1771–1833) разрабатывает паровую версию двигателя Ватта высокого давления, открывая путь для паровозов.
• 1803: английский инженер Артур Вульф (1776–1837) делает паровая машина с более чем одним цилиндром.
• 1804: американский промышленник Оливер Эванс (1775–1819) изобретает пассажирский автомобиль с паровым двигателем.Как и Тревитик, он осознает важность пара высокого давления и создает больше, чем 50 паровых машин.
• 1807: американский инженер Роберт Фултон (1765–1815) пробеги первое пароходное сообщение по реке Гудзон.
• 1819: Океанский корабль с паровым двигателем «Саванна». пересекает Атлантический океан из Нью-Йорка в Ливерпуль всего за 27 дней.
• 1825: английский инженер Джордж Стефенсон (1781–1848) строит первую в мире паровую железную дорогу между города Стоктон и Дарлингтон.Начнем с того, что паровозы тянут только тяжелые угольные грузовики, а пассажиров перегоняют в конных экипажах.
• 1830: Ливерпульско-Манчестерская железная дорога первой стала использовать паровую силу. для перевозки пассажиров и грузов.
• 1882: плодовитый американский изобретатель Томас Эдисон (1847–1931) открывает первую в мире коммерческую электростанцию ​​в Перле. Улица, Нью-Йорк. Он использует высокоскоростные паровые двигатели для питания генераторы электроэнергии.
• 1884: английский инженер сэр Чарльз Парсонс (1854–1931) разрабатывает паровую турбину для своего скоростного парохода «Турбиния».

Фото: Подумайте о паровых двигателях, и вы, вероятно, подумаете о паровозах, но корабли тоже были на паровой тяге до того, как появились дизельные двигатели. Это прекрасно отреставрированный PS Waverley, последний океанский пароход в мире, построенный в 1947 году и прибывший на пирс Суонедж в сентябре 2009 года.

Использование отработанного тепла двигателя в автомобильных двигателях

Автопроизводители улучшают экономию топлива, используя новый подход к управлению, использующий отходящее тепло двигателей транспортных средств.В настоящее время до 65% тепловой энергии, производимой в двигателях внутреннего сгорания, будь то бензин или дизельное топливо, тратится впустую. Обычно трансмиссия или двигатель рассеивают тепло за счет конвекции, где оно переносится в охлаждающий контур или теряется из выхлопной трубы с выхлопными газами.

Совместная команда из Chrysler и Центра автомобильных исследований при Университете штата Огайо недавно разработала практический подход к максимальному повышению эффективности трансмиссии и снижению расхода топлива и выбросов углекислого газа.Совместно промышленные инженеры и исследователи вместе со студентами определили, как улавливать и эффективно распределять полезную тепловую энергию между трансмиссионными и моторными маслами с точки зрения управления, для чего потребовалось дополнительное оборудование, такое как трансмиссионный теплообменник и связанная с ним сантехника, а также новое программное обеспечение. . Масло с более высокой температурой менее вязкое, поэтому для работы требуется меньший крутящий момент, а трансмиссия и двигатель могут работать с более высоким механическим КПД.

Контроль температуры масла

Автопроизводители могут повысить экономию топлива, выбрав оптимальную архитектуру контуров охлаждающей жидкости, теплообменники и устройства регулирования расхода.Целью этой работы было быстрое разогревание масел трансмиссии и запуск при немного более высокой температуре без дополнительной гидравлической мощности. Кевин Лабо, возглавляющий группу управления тепловым режимом трансмиссии в Chrysler Advanced Powertrain Group, Детройт, штат Мичиган, и возглавлявший группы моделирования и тестирования, говорит, что задача заключалась в том, чтобы распределить тепло наиболее эффективным способом.

В настоящее время до 65% тепловой энергии, производимой в двигателях внутреннего сгорания, тратится впустую.

«Сначала нам нужно было понять, сколько тепла выделяется трансмиссией во время различных ездовых циклов и в условиях холодного пуска», — говорит он.Путем моделирования тепловых компонентов, которые контролируют нагрев силового агрегата, таких как электронный термостат, охлаждающие вентиляторы, жалюзи гриля и водяной клапан, они определили наилучший способ распределения доступной энергии.

Команда провела симуляции, чтобы максимизировать эффективность трансмиссии и минимизировать расход топлива в различных условиях движения, а также протестировала свой подход, основанный на моделях, путем подачи управляющих команд на исполнительные механизмы, которые регулируют нагрев трансмиссии на тестовом автомобиле. Они контролировали температуру охлаждающей жидкости двигателя, температуру моторного масла, температуру трансмиссионного масла и расход топлива транспортного средства и в конечном итоге обнаружили, что для быстрого прогрева и контроля трансмиссионных масел не требуется дополнительная мощность насоса охлаждающей жидкости.

Все приводы должны были работать согласованно, чтобы быстро нагревать масло и поддерживать постоянную температуру. Открытие жалюзи гриля или включение электрического вентилятора потребляет электроэнергию. Совместное управление исполнительными механизмами — это новый способ решения проблемы управления температурным режимом. По словам Лабое, хотя он и более сложен, он позволяет системе достигать постоянной температуры быстрее и во всех рабочих условиях, что продлевает срок службы каждого терморегулирующего привода.

Значительная экономия топлива

Группа обнаружила, что использование отработанного тепла с оптимальным управлением постоянно обеспечивает более высокие температуры масла и значительно сокращает время прогрева.Это привело к повышению экономии топлива почти на 4% по сравнению с традиционными стратегиями управления температурным режимом. Наибольший прирост эффективности достигается при нагревании масла при холодном пуске, и примерно половина улучшений достигается за счет силового агрегата и трансмиссии.

Этот тип системы используется рядом поставщиков, чаще всего в Европе, но еще не появился на рынке во многих регионах мира. Лабое говорит, что продемонстрированное увеличение экономии топлива является значительным.Эта технология приближается к будущим нормативным обязательствам, и Chrysler заинтересован в таком подходе, поскольку он способствует экономии топлива за счет использования доступной энергии и, что наиболее важно, может быть включен в существующие архитектуры силовых агрегатов.

Дебби Снайдерман — генеральный директор VI Ventures LLC, компании по техническому консалтингу.

Сначала нам нужно было понять, сколько тепла было доступно от трансмиссии во время различных ездовых циклов и условий холодного запуска. Кевин Лабое, Группа передовых силовых агрегатов Chrysler

ДВИГАТЕЛЬ И ДВИГАТЕЛЬ

ДВИГАТЕЛЬ И ДВИГАТЕЛЬ

---

ДВИГАТЕЛЬ И ДВИГАТЕЛЬ Фред Лэндис

---

Автономные устройства, преобразующие электрические, химические, или ядерная энергия в механическую энергию называются двигателями и двигатели. Во многих регионах мира они заменили людей и сила животных, обеспечивающая энергией для транспортировки и вождения всевозможные машины.Химическая энергия топлива может быть преобразована путем сгорания в тепловую или тепловую энергию в тепловом двигателе. Двигатель, в свою очередь, преобразует тепловую энергию в механическую. энергия, как в двигателях с приводными валами. Когда происходит возгорание в той же единице, которая производит механическую энергию, устройство называется двигателем внутреннего сгорания. Автомобильный бензин или дизельные двигатели — это двигатели внутреннего сгорания. Паровой двигатель, с другой стороны, это двигатель внешнего сгорания котел отдельно от двигателя.Электродвигатели преобразуют электрические энергия в механическую энергию.

Тепловые двигатели

Термин тепловой двигатель включает все двигатели, производящие работа или передача энергии, работая между высокими и низкие температуры и часто между высоким и низким давлением также. Самыми распространенными тепловыми двигателями являются двигатели внутреннего сгорания. двигатели, особенно бензиновые.

Бензиновые двигатели работают на смесь воздуха и паров бензина, которая обычно втягивается в поршневой механизм и сжатый поршнем.Как объем камеры уменьшается, давление и температура внутри него увеличиваются. Вблизи точки максимального сжатия пар горючего воспламеняется от искры. Горячие газы расширяются и заставляют поршень вниз в так называемом рабочем ходе, обеспечивая работать через шток поршня к коленчатому валу. Остаточные газы затем изгоняются, и процесс повторяется.

В обычно используемом четырехтактном двигателе компрессия и процесс расширения происходит за один оборот коленчатого вала.Первый ход называется тактом впуска, второй — тактом сжатия. Инсульт. Во время второго оборота следует рабочий ход. ходом выхлопа, когда отработанные газы выбрасываются. Затем втягивается смесь свежего воздуха и паров бензина. В двухтактных двигателях выхлоп происходит в конце рабочего такта, в то время как свежая воздушно-бензиновая смесь вводится вначале такта сжатия. Большинство двухтактных двигателей ограничены к небольшим двигателям, таким как те, которые используются в газонокосилках и некоторых небольших мотоциклы.Двигатели инжекторного типа впрыскивают бензин в виде штрафа. распылите непосредственно перед горением. Другой тип бензинового двигателя — это вращающийся двигатель Ванкеля. Он состоит из треугольного ротора. в почти эллиптическом корпусе. Формируются воздушные камеры в форме полумесяца между ротором и корпусом служат камеры сгорания.

Дизельные двигатели первоначально сжимать воздух до гораздо более высокого давления и температуры, чем бензиновые двигатели. Затем впрыскивается топливо и зажигается без Искра.Требуемое более высокое давление делает дизельные двигатели тяжелее. и дороже бензиновых двигателей; однако они обычно более эффективным. Они используются в основном в автобусах, грузовиках, локомотивах, и на некоторых электростанциях.

Газотурбинные двигатели использование роторный компрессор для сжатия непрерывного потока поступающего воздух, тем самым повышая температуру воздуха. Затем воздух проходит через камеру сгорания, куда впрыскивается и сжигается топливо.Газ, находящийся под высоким давлением и температурой, расширяется. через турбину, обеспечивая мощность для привода компрессора. На выходе из турбины газы все еще имеют температуру и давление. выше наружного воздуха. В авиационном реактивном двигателе оставшиеся газ расширяется через сопло, образуя высокоскоростную струю, которая создает тягу для приведения в движение самолета. В качестве альтернативы газ, выходящий из первой турбины, может расширяться через вторую турбина, которая затем может приводить в действие электрогенератор или, в корпус реактивного двигателя, воздушный винт.Газотурбинные двигатели менее эффективны, чем дизели, но могут производить больше мощности для заданного размера. Таким образом, они часто используются для резервного питания от электрических коммунальные услуги.

Ракетные двигатели используют два химические вещества, которые при соединении выделяют химическую энергию, которая увеличивает температура и давление в ракетной камере. Горячие газы затем позволяют расширяться через сопло для создания тяги. Топливо может быть жидким или твердым. Потому что ракетные двигатели могут работать вне атмосферы Земли, они являются двигательными установками используется в космических кораблях.

Двигатели паровые двигатели внешнего сгорания двигатели, которые сжигают топливо в отдельном котле для производства пара на высокое давление и температура. Затем пар расширяется возвратно-поступательно. двигатель или турбина. Пар низкого давления обычно конденсируется. поливать перед закачкой обратно в бойлер. В паре локомотив, однако, расширенный пар сдувается.

Паровые двигатели медленные, тяжелые, неэффективные и сегодня используются редко.Вместо этого современные крупные паровые электростанции использовать паровые турбины, которые могут работать при гораздо более высоких температурах и давления и может обрабатывать больше пара. Паровые турбины могут поставлять больше мощности, чем у больших дизелей, при меньших затратах.

Ионные двигатели предлагается к космическому полету. Их источником топлива было бы легко ионизируемое вещество, такое как металлический цезий, для доставки ионов или заряженные частицы. Генератор или солнечные батареи произведут электрическое поле, которое достаточно сильно отталкивает ионы выбрасывать их из двигателя, создавая тягу.Такой двигатели будут производить очень небольшую тягу, но они должны быть в состоянии длительное время работать в межзвездном полете.

Электродвигатели

Электродвигатели состоят из двух механических частей: статор, или неподвижная часть, и ротор, или вращающаяся часть, и два набора электрических обмоток возбуждения и якоря. Электромагнитный поля, создаваемые в воздушном зазоре между статором и ротором взаимодействуют друг с другом и создают крутящий момент или крутящую силу, который вращает мотор.Выходная мощность является продуктом крутящий момент и скорость вращения. Двигатель классифицируется как двигатель постоянного тока (прямой ток) или AC (переменный ток), в зависимости от источника питания.

Асинхронные двигатели Наиболее широко используются двигатели переменного тока. Обмотка возбуждения обычно намотана в прорези, расположенные вокруг железного статора для образования магнитных полюсов. В обмотках статора создается вращающееся электрическое поле. наводит токи в обмотках ротора.Взаимодействие между эти два поля создают крутящий момент для вращения двигателя. Мотора скорость меняется в зависимости от нагрузки.

Двигатели синхронные работают с фиксированной скоростью независимо от нагрузки. Однофазный гистерезис двигатели используются в небольших устройствах с постоянной скоростью, таких как электрические часы и фонографы. Обмотки статора соответствуют обмоткам Индукционный двигатель. Источник поля предоставляется либо прямым током или постоянным магнитным материалом.

Двигатели постоянного тока обеспечивают крутящий момент и управление скоростью по более низкой цене, чем блоки переменного тока, и механически более сложный. Обмотка полюсного поля на статоре состоит из магнитных полюсов, каждый из которых имеет множество витков, по которым проходит небольшой ток. Обмотка якоря размещается на роторе концами каждой катушка подключена к противоположным стержням. По мере вращения ротора удельный катушка, по которой течет ток, изменяется, но ее расположение относительно стационарное поле остается фиксированным.

---

Источник: Интерактивная энциклопедия Комптона.

Инновационное и выполнимое предложение

Было предложено множество устройств для экономии энергии (путем нагрева воды) за счет отходящего тепла автомобильных двигателей, некоторые из которых были созданы еще в начале 1900-х годов. Однако вопрос о том, для чего можно использовать эту нагретую воду, остается открытым. В этой статье представлено новое предложение, чтобы ответить на этот вопрос. Это бортовой автомобиль и наземные системы для нагрева воды, которая будет использоваться на благо общества, поскольку эта горячая вода будет использоваться для удовлетворения потребности в отоплении в зданиях.Были обсуждены опасения по поводу дополнительной массы автомобиля, затрат и преимуществ, а также пользовательского интерфейса, и была разработана универсальная система, которая могла бы удовлетворить всем этим критериям.

1. Введение

В 1900 году только 4 192 легковых автомобиля были построены в Соединенных Штатах (единственной стране, производившей автомобили в то время) [1]. К 1985 году существовало сто миллионов автомобилей. Сегодня, когда в производстве автомобилей участвуют десятки стран, это число в шесть раз больше.Считается, что такими темпами количество автомобилей на Земле удвоится в течение следующих 20 лет, Китай и Индия будут процветать.

Автобум только усилит потребность мира в нефти и выбросит в воздух еще больше углекислого газа. Среди ключевых предположений, лежащих в основе этих прогнозов, эксперты считают, что альтернативные виды топлива и радикальные технологические инновации не будут значительно проникать на рынок [2]. Растущий спрос на автомобильное топливо «возможно, является наиболее стратегическим событием в международной нефтегазовой геополитике», — говорит Фатих Бирол, главный экономист Международного энергетического агентства [2].Это вынудит автомобильную промышленность столкнуться с растущими требованиями к эффективности использования топлива и контролю за загрязнением окружающей среды как по экологическим, так и по политическим причинам.

КПД различных типов двигателей внутреннего сгорания различается. Принято считать, что двигатели с лучшим двигателем внутреннего сгорания, работающим на бензине, имеют механический КПД около 20%. Большинство двигателей внутреннего сгорания тратят около 36% энергии бензина на потерю тепла в системе охлаждения и еще 38% на выхлоп.Остальное, около 6%, теряется на трение [3]. Следовательно, между тем существует лишь небольшой запас для будущего повышения эффективности двигателя, более двух третей энергии топлива выделяется в виде тепла в окружающую среду.

Большинство производителей двигателей мало что сделали, чтобы использовать эту потерянную энергию, хотя существуют различные дополнительные устройства и системы, которые, как известно, значительно регенерируют потерянную энергию. С другой стороны, этот вопрос широко изучался для наземных генераторов с большими двигателями.Для них экономически и технически целесообразно установить когенерационные системы [4]. Однако применение этих методов на борту автомобилей несколько иное. При этом обязательно нужно учитывать стоимость, простоту эксплуатации и вес. Поскольку двигатель используется с перерывами, решения с высокими инвестициями недоступны; Технический надзор будет недоступен, а мобильность транспортного средства не должна ограничиваться чрезмерным весом.

Многие изобретатели уже столетие разрабатывают устройства для нагрева воды с помощью выхлопа двигателя или его системы охлаждения [5, 6].Подводя итог, эти изобретения состоят из резервуара для воды, который (1) размещается вокруг выхлопной трубы или (2) вводит в него трубопровод системы охлаждения. В обоих случаях предлагаемая система могла бы сделать это без смешивания потоков с использованием своего рода кожухотрубного теплообменника. В обоих случаях цель состоит в обмене и хранении тепла, теряемого двигателем автомобиля, в этом дополнительном запасе воды, который может быть спроектирован так, чтобы он не мешал работе двигателя. Во втором случае (система охлаждения) единственная мера предосторожности — использовать секцию охлаждающей трубки между клапаном термостата и радиатором (таким образом, дополнительный бак фактически работает как другой радиатор) и не использовать секцию трубки. между двигателем и клапаном термостата.Для первого случая предлагаемая система связана с выхлопным трубопроводом только внешне, по существу, непертурбативным образом. Действительно, поскольку выхлопные газы охлаждаются (и, следовательно, их скорость снижается), падение давления в выхлопном трубопроводе соответственно уменьшается, и, таким образом, эффективность двигателя может быть даже немного улучшена.

Количество энергии, выделяемой автомобилями в окружающую среду, огромно. Сжигая всего один галлон бензина в наиболее эффективном двигателе и предполагая, что обычный КПД теплообменника составляет 70%, можно нагреть около 90 литров воды с 10 ° C до 100 ° C, используя только одну из двух описанных систем. выше.Но какой толк от такой подогретой воды в машине? Это кажется открытым вопросом, учитывая тот факт, что ни один автомобиль еще не был построен, в котором использовались бы эти идеи.

2. Новое предложение

Настоящее предложение состоит из нового подхода, сфокусированного на последнем вопросе. Мы рассматриваем эту тему не с «внутренней» точки зрения, а вместо этого, используя «нестандартный ум», с точки зрения сообщества. В этом смысле такой запас горячей воды может быть полезен для удовлетворения больших потребностей в энергии для обогрева домашнего помещения.Отметим, что потребление энергии в зданиях составляет 40% от общего потребления энергии в странах ОЭСР.

Средний дом на одну семью в регионах с холодным климатом (например, в Швеции) имеет годовое потребление энергии на отопление около 50 ГДж (0,5 ГДж / м ² / год). Таким образом, за счет использования в качестве горячей воды 70% энергии, потраченной впустую в автомобилях (при одновременном использовании обеих предложенных систем), эта потребность может быть удовлетворена за счет сжигания 70 галлонов бензина в месяц, что можно считать средним показателем для двух семейств автомобилей.Таким образом, принимая во внимание прогнозируемое глобальное использование нефтяного топлива в легковых и легких грузовых автомобилях к 2030 году, можно сэкономить общую потребность в отоплении около 600 миллионов шведских домов или, по приблизительным оценкам, до двух домов в среднем по Европе.

Это предложение состоит из двух частей. Во-первых, оснастив любой автомобиль системой водяного отопления, подобной описанной выше. Во-вторых, создание множества точек подзарядки в районе, где водители могут распределять подогретую воду во время коротких поездок в школу, больницу и т. Д.

Что касается первой части, эти системы могут быть установлены в любом автомобиле, легком грузовике, автобусе и других транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания. Бак на 90 литров рекомендуется для среднего автомобиля (вес 1300 кг) и пропорционально больше для более крупных автомобилей. Отметим, что, поскольку добавленный вес составляет менее 10% от веса автомобиля, это не вызовет заметной перегрузки амортизаторной системы или эффективности движения. Энергия, потребляемая при транспортировке, обусловлена ​​двумя основными причинами: трением о дорогу и силами сопротивления воздуха, причем последняя остается неизменной.Добавленный вес вносит вклад в потери из-за трения о дорогу и кинетической энергии. Кинетические потери составляют менее 1% от общей суммы за среднюю поездку. В тихоходном городском транспорте кинетическая энергия невысока; Между тем на скоростном автомобильном транспорте частота поломок невысока. Более того, для современного гибридного автомобиля, способного восстанавливать кинетические потери, это могло быть даже меньше. Что касается этого момента, еще одним преимуществом предлагаемой бортовой системы является то, что ее можно не использовать в любое время по мере необходимости (например,g., управляя автомобилем с лишним весом), просто сбросив запас воды. Потери на трение на дороге составляют около половины общих транспортных потерь в среднем городском путешествии и меньше на автомагистралях (на которых преобладают потери от сопротивления воздуха). Что касается закона Кулона, сила трения пропорциональна массе автомобиля. Следовательно, общие добавленные потери составляют около 5%, что представляет собой лишь незначительное увеличение расхода топлива. Это потребление мало по сравнению с энергией, сэкономленной в виде тепла. Согласно нашей предыдущей оценке, экономия энергии может составлять до 50% от общей топливной энергии (при использовании обеих предложенных систем и если вся нагретая вода эффективно используется для вторичных целей, например, для обогрева помещений в здании), что удваивает нынешний КПД автомобиля.

3. Практическое инженерное решение

Сейчас мы предлагаем инженерное решение, специально разработанное для применения в сообществе. Одним из замечательных нововведений является простота эксплуатации, а также недорогая и универсальная применимость бортового устройства. Проблемы, касающиеся (а) взаимодействия между пользователями и системами отопления здания, (б) задержек пользователя из-за процесса зарядки и разрядки и (в) управления избыточным давлением в резервуаре из-за теплового расширения воды, все решаются с помощью наземных система разработана здесь.Эта система будет установлена ​​на каждой транспортной станции в районе (магазины, больницы, школы и т. Д.). Поскольку наземная система предназначена для многих автомобилей, такая конфигурация позволяет нам снизить затраты на всю систему, одновременно сохраняя заявленные бортовые характеристики (простота, удобство в эксплуатации, низкие затраты, универсальность изготовления и простота установки). Это ключевые функции, нацеленные на создание крупномасштабных приложений.

Устройство, предназначенное для системы охлаждения двигателя, представляет собой емкость плоской квадратной формы (около 1 м × 1.5 м, высота 6 см; см. рисунок 1) с объемом воды 90 литров и встроенным металлическим змеевиком (длина 3 м, диаметр 2). Эта система работает как кожухотрубный теплообменник, нагревая воду в резервуаре потоком горячей воды. используется для охлаждения двигателя. Этот бак соединен с системой зарядки и слива парой гибких шлангов, которые можно прикрепить к брызговикам автомобиля. Такая конструкция была выбрана потому, что ее можно было установить за двигателем практически любого автомобиля. Таким образом, для больших транспортных средств, в которых может использоваться большой запас воды, можно организовать множество соединенных между собой резервуаров, подобных этому.Таким образом, устройство может быть универсально изготовлено любым производителем резервуаров, а также установлено и эксплуатироваться обычными пользователями.

Устройство, предназначенное для системы выхлопного двигателя, представляет собой тонкий бак (секция 0,1 м × 0,5 м, длина 2 м; см. Рисунок 2), предназначенный для замены существующей выхлопной системы. Выхлопная труба встроена в дно этого резервуара, чтобы улучшить передачу тепла воде. Учитывая высокую температуру источника тепла, необходимо контролировать поток горячих газов внутри емкости для воды.Эта проблема может быть решена путем разработки вторичной внешней выхлопной трубы с двухходовым клапаном и системой управления, которая изменяет путь выхлопных газов, когда температура воды достигает 95 ° C.

Оба устройства могут нагреть воду до 80 ° C за полчаса при среднем использовании автомобиля, как мы увидим в следующем разделе. Хотя воде не дают закипеть, ее тепловое расширение может вызвать значительное избыточное давление в резервуаре, если не предусмотрено регулирование давления. По расширяемости воды наблюдается увеличение объема на 5% для нагрева воды с 10 ° C до 80 ° C.Поскольку простейший резервуар представляет собой резервуар, состоящий из одной жесткой камеры с металлическими стенками, это увеличение объема приведет к неуправляемому избыточному давлению и, как следствие, к повреждению резервуара. По этой причине в большинстве обычных водонагревательных систем, таких как бойлеры, это тепловое расширение необходимо обеспечивать за счет использования вторичного вакуумного объема для сброса повышающегося давления. Однако это обычное решение (и связанная с этим сложность) неприменимо для недорогого и легкого бортового устройства.

Таким образом, предлагается новый подход к предыдущей задаче. Он основан на комплексном подходе к объединению наземных и бортовых систем вместо предоставления изолированного решения для бортовой системы. Таким образом, бортовая система остается довольно простой, передавая все функции управления наземной системе. Эта система может использоваться для обслуживания многих автомобилей в сообществе и не имеет ограничений по весу и пространству.

Процесс зарядки и сброса воды будет контролироваться наземной системой.Во-первых, нагретая вода может быть очень быстро сброшена в резервуар небольшой системы с помощью водяного насоса, который всасывает через одно впускное отверстие, в то время как сжатый воздух нагнетается через другое впускное отверстие. Затем можно контролировать температуру воды и объем подачи, чтобы компенсировать пользователю, если это будет учтено. Иногда, если пользователи не хотят пополнять воду, процесс может закончиться на этом, не тратя воду впустую. Когда слив воды закончен, бак быстро наполняется путем откачки холодной воды после создания вакуума.Когда бак заполнен, система выравнивает давление в баке и атмосферное давление. Наконец, вводится расчетный (около 10% от объема резервуара) объем воздуха, чтобы получить двухфазную смесь. Этот воздушный пузырь используется во время цикла нагрева для поглощения теплового расширения воды. Таким образом, избыточное давление, вызванное тепловым расширением, составляет до 2 бар, что является приемлемым значением.

Когда процесс обмена завершен, наземные системы подают горячую воду, собранную в большой резервуар внутри здания, и в его систему отопления (см. Рисунок 3).Следовательно, эта горячая вода может использоваться непосредственно конечными пользователями, например, в банях и прачечных. Кроме того, его можно использовать в системе отопления помещений здания (которая использует замкнутый водный цикл), обеспечивая внутри этого резервуара недорогой теплообменник, который предварительно нагревает воду перед входом в котел. Таким образом, стандартная система отопления практически не модифицируется, и потребность в горячей воде и ее подача могут быть легко согласованы. Горелка котла отключается, когда этого предварительного нагрева достаточно для полного удовлетворения потребности здания в отоплении; в противном случае мощность горелки используется для регулирования температуры воды на выходе из котла, как и в каждом котле.

4. Термический анализ

Давайте рассмотрим тепловые характеристики обоих предложенных устройств, рассматривая одномерную модель, которая подходит для концептуального уровня данного исследования. Следовательно, эффективность теплообмена может быть изучена с использованием подхода одномерного теплового сопротивления, в котором полное сопротивление является суммой как конвективного сопротивления внутреннего потока (ℎ𝑖), так и внешнего потока (), по формуле 1𝑈1 = 𝑅 = ℎ𝑖 + 1ℎ𝑒, (1) где 𝑈 — общий коэффициент теплопроводности, который в основном используется для расчета мощности тепла, передаваемого (𝑄) через смоченную площадь стенки (𝐴) за счет скачка температуры (Δ𝑇) между горячей (𝑇ℎ) и холодной (𝑇𝑐) температурами, существование 𝑇𝑄 = 𝐴𝑈ℎ − 𝑇𝑐.(2) Коэффициенты конвекции могут быть рассчитаны из инженерных соотношений, обычно выражаемых безразмерным числом Нуссельта (Nu𝐷 = ℎ𝐷 / 𝑘𝑓, т.е. проводимость жидкости и 𝐷 диаметр трубы). Корреляция Диттуса-Боелтера обычно используется для внутренних турбулентных течений [7] Nu𝐷 = 0,023Re0,8Pr0,3, (3) где Re и Pr — числа Рейнольдса и Прандта потока. С другой стороны, для свободно конвективного потока, окружающего горизонтальный цилиндр, подходящая корреляция [7] Nu𝐷 = 0.0125Ra0.333, (4) где Ra — число потока Рэлея. Теплопередача может быть связана со скоростью увеличения температуры воды (𝑑𝑇 / 𝑑𝑡) с помощью баланса энергии 𝑄 = 𝑀𝑐𝑑𝑇𝑑𝑡. (5) Уравнения ((1) — (5)) могут использоваться для определения изменения температуры воды в резервуаре во времени, (𝑡) . Рассмотрим автомобильный двигатель мощностью 100 кВт, работающий в установившемся режиме половинной нагрузки (50 кВт). Следовательно, система охлаждения двигателя выдает 18 кВт за счет откачки 𝑚 массового расхода воды при 90 ° C. Мы можем оценить 𝑚, учитывая, что он должен быть рассчитан на режим полной мощности (𝑄 = 36 кВт), и учитывая Δ𝑇 = 40 ° C как скачок охлаждения через радиатор, исходя из его энергетического баланса.Расчетные параметры приведены в таблице 1 для обоих случаев.

906 906 9036 906 906 900 Система охлаждения Выхлопная система 𝑇ℎ 90 ° C 90 ° C 19 кВт 𝑚 0,21 кг / с 0,0173 кг / с U 500 Вт / м 2 K 50 Вт / м 2 K 50 Вт / м 90 K592 9036 2 10 ° C → 80 ° C 29 минут 34 минуты

Система выхлопных газов, помимо возможности нагрева воды до более высоких температуры.В этом случае, когда горячий газ охлаждается с 1000 ° C до 200 ° C, его скорость снижается до одной трети. Эта функция может быть очень полезна при разработке новой выхлопной системы с гораздо меньшим перепадом давления, и, соответственно, эффективность двигателя также может быть повышена.

Что касается очень высокой температуры выхлопных газов, это позволяет нам исследовать новые области применения нагретой воды. Мы представляем здесь только предварительное другое новое предложение. Воду можно кипятить и конденсировать, получая дистиллированную воду, очень ценную пищу во многих развивающихся странах.И наоборот, запас воды в резервуаре может быть заметно уменьшен из-за очень высокой теплоты фазового перехода, которая может достигать семи раз. Эта система может быть особенно подходящей для больших транспортных средств, где нехватка места может быть незначительной проблемой, например, для тяжелых грузовиков и, что еще лучше, для железнодорожных локомотивов. Локомотивы — лучший выбор, потому что у них практически незначительные потери на трение. Так что озабоченность по поводу массы (и объема) — это лишь второстепенные вопросы.

5. Анализ затрат и выгод

Используя предложенную наземную систему, процесс зарядки и разрядки может быть завершен быстро (около одной минуты), не вызывая заметных задержек со стороны пользователя и позволяя одной наземной станции обслуживать несколько автомобилей.Таким образом, количество необходимых наземных станций (а также затраты) остаются низкими.

Эти предлагаемые системы не оказывают заметного влияния на КПД двигателя, и его можно даже немного улучшить для выхлопной системы. Общие затраты на каждую установленную бортовую систему были приблизительно оценены в 500 долларов (в промышленных масштабах), 5000 долларов на каждую наземную станцию ​​и 3000 долларов на модификацию системы здания. Рассмотрим в качестве примера район, связанный с централизованным теплоснабжением, в котором модернизировано 100 автомобилей и установлено 8 станций в 4 разных точках.В этом случае общие требуемые инвестиции составляют около 100 000 долларов, из них около половины — на наземные и бортовые системы. Ожидаемая годовая экономия (относительно, например, текущих цен на бензин в Германии в размере 8,8 долларов за галлон) на один автомобиль (при среднем расходе топлива от 35 до 70 галлонов в месяц, как мы видели ранее) можно приблизительно оценить между 3500 и 7000 долларов. Таким образом, срок окупаемости всей системы можно приблизительно оценить всего в два месяца, а после этого годовая экономия составит до 700 000 долларов, что в семь раз больше, чем вложенные инвестиции, при лишь незначительных эксплуатационных расходах.Помимо этого, значительную экономическую выгоду для общества и экологические выгоды следует рассматривать, среди других примечательных политических вопросов, как уменьшение национальной зависимости от импортного нефтяного топлива. Эти цифры иллюстрируют огромный потенциал, как в экономическом, так и в экологическом плане, который может быть реализован во всем мире для широкомасштабного развития этой доступной системы.

6. Выводы

В этой статье представлено новое концептуальное предложение по утилизации отработанного тепла от автомобильных двигателей [8].Поскольку это хорошо известный предмет, который уже был изучен, новизна этого предложения связана с точкой зрения сообщества, рассматриваемой здесь, и использованием этого элемента для решения открытых проблем. При разработке наземной системы, которая работает вместе с бортовой системой, это предложение нашло новый синергетический эффект. Таким образом, бортовая система может оставаться простой, недорогой и универсальной; Между тем, наземная система может управлять интерфейсом между пользователями и системой отопления здания, а также обеспечивать элегантное решение проблемы теплового расширения воды.

Эта последняя проблема, возможно, была причиной того, что производители автомобилей неохотно принимают эти системы. Что касается этого момента, основным преимуществом этого предложения является то, что его можно полностью разработать и применить независимо от автомобильной промышленности. Это преимущество — ключ к реальному применению этого предложения в больших масштабах.

Эта технология может оказать огромное влияние на наше нынешнее потребление энергии, и ее перспективы будут даже лучше, если она будет соответствовать нынешнему автомобильному буму.Кроме того, были представлены два предварительных новых предложения, которые могут заметно улучшить будущие результаты после этого направления исследований.

Международная группа экспертов ООН по изменению климата недавно представила свой четвертый доклад в Бангкоке. Его главный вывод заключается в том, что без принятия мер глобальные выбросы парниковых газов к 2030 году будут на 25–90% выше текущего уровня, при этом самый высокий уровень роста будет достигнут в транспортном секторе. Более того, хотя эксперты прогнозировали, что автомобили на топливных элементах не получат заметного развития, это предложение по-прежнему полностью совместимо с автомобилями, работающими на водороде, в наиболее вероятном сценарии будущего с использованием двигателей внутреннего сгорания.

Как было отмечено экспертами, роль цивилизации в решении огромной задачи построения устойчивого общества зависит от сильных сторон «социальных технологий», состоящих из бизнес-сектора, правительства и законодательства, а также от умения. и желание общества интегрировать все эти элементы для достижения цели устойчивого благополучия. Это предложение явно выходит за рамки нашего нынешнего поведения.

Как работает обогреватель в моем автомобиле?

Система обогрева в вашем автомобиле разработана таким образом, чтобы вам было тепло, когда на улице холодно, влажно и / или ветрено.Система охлаждения двигателя автомобиля
напрямую связана с системой отопления. Если ваша система отопления не работает должным образом, важно ее проверить, потому что ваша система охлаждения двигателя также может работать неправильно, а перегретый двигатель может привести к его повреждению.

Система отопления состоит из нескольких основных компонентов; сердечник обогревателя, электродвигатель нагнетателя / вентилятор, шланги обогревателя, регулирующий клапан обогревателя и панель / узел управления HVAC (обогрев, вентиляция, кондиционирование воздуха) внутри кабины.Компоненты системы охлаждения, которые взаимодействуют с системой отопления, — это охлаждающая жидкость, термостат, радиатор и водяной насос. Сердечник обогревателя также используется в системе охлаждения автомобиля.

Тепло, которое создается при работе двигателя, накапливается, и его нужно куда-то уйти. Большая часть этого тепла проходит через выхлопную систему. Остающееся тепло остается в отливке двигателя, передаваясь охлаждающей жидкости. Как только автомобиль нагревается до рабочей температуры, термостат открывается и позволяет охлаждающей жидкости из системы охлаждения циркулировать по каналам двигателя, удаляя тепло от двигателя, отправляя его в радиатор и циркулируя в сердечнике нагревателя, который распределяет это тепло в кабине автомобиля. транспортное средство.Пассажиры в автомобиле управляют элементами управления обогревателем и вентилятором, чтобы контролировать, сколько тепла и с какой скоростью поступает в кабину, с помощью скорости электродвигателя / вентилятора нагнетателя.

Сердечник нагревателя похож на небольшой радиатор, который действует как теплообменник. Обычно он устанавливается под приборной панелью или кожухом HVAC рядом с брандмауэром на стороне пассажира
автомобиля. Этот компонент имеет впускное и выпускное отверстия, позволяющие теплоносителю проходить через активную зону. Электродвигатель нагнетателя продувает воздух через сердечник обогревателя в салон автомобиля.Клапан управления нагревателем — это устройство, которое регулирует поток горячей охлаждающей жидкости двигателя через сердечник нагревателя. Обычно он расположен в одном из шлангов нагревателя, чтобы регулировать этот поток. Таким образом, этот клапан помогает регулировать мощность обогревателя в кабине, как того требуют органы управления обогревателем, которыми управляют пассажиры салона автомобиля.

Для правильной работы нагревателя решающее значение имеет хорошее рабочее состояние системы охлаждения. Правильное сочетание чистой охлаждающей жидкости и воды, обеспечивающее надлежащий уровень защиты, который в нашем климате составляет -32 градуса по Фаренгейту.Наличие полного уровня охлаждающей жидкости без утечек также очень важно для правильной работы. Термостат должен открываться и закрываться при надлежащих уровнях температуры и не заедать, а водяной насос должен работать, чтобы он мог циркулировать охлаждающую жидкость через двигатель, радиатор и сердечник нагревателя. Сердечник нагревателя и радиатор необходимо поддерживать чистыми и герметичными, чтобы тепло от двигателя должным образом отводилось.

Правильное обслуживание системы охлаждения — ключ к эффективной работе системы обогрева вашего автомобиля.Регулярная промывка охлаждающей жидкости в двигателе и добавление чистой смеси охлаждающая жидкость / вода очень важны наряду с устранением любых утечек, возникающих в вашей системе охлаждения. Мы рекомендуем регулярно проверять вашу систему охлаждения при каждой замене масла, чтобы вы знали о любых проблемах с системой охлаждения и могли их отремонтировать, пока они еще небольшие. Стив и Карен Джонстон — владельцы компании All About Automotive, занимающейся ремонтом автомобилей и техническим обслуживанием автомобилей в историческом центре города Грешем.Если у вас есть вопросы или комментарии, позвоните им по телефону 503-465-2926 или напишите по адресу [адрес электронной почты защищен], вы также можете посетить наш веб-сайт allaboutautomotive.