Что такое ДВС в автомобиле, расшифровка кратко

Что такое ДВС в автомобиле, расшифровка кратко

 

По дорогам мира перемещаются миллионы автомобилей, автобусов и грузовиков. Такое развитие транспорта было бы невозможным без ДВС – главной движущей силы всех современных машин. Расшифровка аббревиатуры ДВС несложная – двигатель внутреннего сгорания.

Что такое ДВС в автомобиле, что в нем горит и почему внутри – поясняем кратко. Паровой котел – это двигатель внешнего сгорания: дрова, уголь или мазут горят, подогревая воду, которая превращается в пар, который толкает поршни. Получается длинный и неэффективный цикл. Принципиальное отличие ДВС в том, что топливо сгорает внутри цилиндров, передавая энергию непосредственно поршням и валу, эффективность преобразования существенно выше. Кроме этого ДВС занимают немного места, мало весят, экономичны, работают на разнообразных видах топлива.

 

Краткое содержание статьи

1. Типы ДВС;

2. Как устроен ДВС автомобиля;

3. Как работает ДВС, описание, анимация;

4. Ремонт ДВС, стоимость.

 

 

1. Типы ДВС, бензин и дизель

 

По принципу воспламенения топлива двигатели делятся на несколько типов: искровые и дизельные. В первых топливо воспламеняется от искры, в цилиндрах вторых дизель зажигается от сжатия топливной смести. Бензиновые моторы имеют меньший КПД, по этому дизельные моторы экономичнее. Дизельные моторы дороже в обслуживание и ремонте, так как сложнее в устройстве.

 

2. Как устроен ДВС автомобиля

 

Приведем на примере современного двигателя внутреннего сгорания, опишем как устроен ДВС автомобиля.

ДВС состоит из следующих модулей:

• Система подачи топлива;
• Головка блока цилиндров;
• Блок цилиндров с поршневой группой;
• Газораспределительный механизм;
• Коленчатый вал.

 

3. Как работает ДВС, описание и анимация

 

Главный принцип работы ДВС – расширение объема газов в замкнутом пространстве цилиндра от тепла, возникающего в результате сгорания топлива.

Чтобы двигатель работал непрерывно, реализуется цикл, состоящий из:

1. Поступления топливной смеси в цилиндр, Поджога и сгорания смеси;
2. Рабочего хода поршня;
3. Выпуска газов.

Импульс, полученный от сгоревшего топлива, толкает поршень, коленчатый вал поворачивается. Так энергия преобразуется в движение. Выше мы описали как работает ДВС, прикрепляем анимацию. 

 

4. Ремонт ДВС в автомобиле, стоимость

Из чего состоит, и что такое ДВС в автомобиле мы разобрались, теперь немного расскажем о ремонте ДВС. Так как ДВС является сложным инженерным устройство и состоит из множества систем, которые должны слаженно работать, выход из строя или обшивка одной системы двигателя ведет к неровной работе системы в целом или к полной остановке мотора — поломке. Например, вышла из строя форсунка распыления топливной смеси в одном цилиндре, следовательно, в одном цилиндре нет детонации и что происходит с мотором в целом?

Мотор или как его еще называют ДВС, теряет мощность, и, если мотор 4 цилиндровый будет работать с рывками и провалами. С большой вероятностью будет давать сильную вибрацию на кузов, из-за ассиметричного зажигания. На помощь приходит диагностика и ремонт ДВС, автомобиль подключают к компьютеру и считывают ошибки по работе мотора. По набору ошибок, мастера поймут в чем причина поломки и поменяют форсунку.

 

Стоимость ремонта ДВС в автомобиле варьируется от модификации самого мотора и вида неисправности. Бывает, такое, что сама машины дешевая, а ремонт мотора дорогой, из-за неудобного расположения различных узлов. Бывает наоборот. Лучше всего не запускать проблемы по ДВС до ремонта. Нужно вовремя вменять масло, фильтры. Ели появляется как-либо проблема, нужно сразу вытиснять в чем причина и решать вопрос, пока мелкая проблема не переросла в полномасштабный ремонт.

 

 

Устройство ДВС автомобиля

Наверное, уже всем известно, что ДВС автомобиля называют сердцем автомобиля. В современном мире без автомобиля никуда, поэтому следует изучить принцип работы двигателя автомобиля и изучить устройство автомобиля.

Общее устройство ДВС предполагает наличие поршня, который является деталью кривошипно-шатунного механизма автомобиля. Поршень ДВС выливается в форме стакана и состоит из следующих частей: днище, головка поршня, направляющая часть поршня (юбка), канавки для компрессионных и маслосъемных колец. Поршневые кольца ДВС обеспечивают герметичность во время движения поршня в цилиндре, что необходимо для исключения попадания масла в камеру сгорания и газов в картер двигателя. Поршневые кольца представляют собой уплотнители. Бывают компрессионные поршневые кольца и маслосъемные поршневые кольца. Компрессионные поршневые кольца ДВС обеспечивают высокую степень сжатия при работе двигателя.

Когда из топливной системы подается топливная смесь, поршень двигается вверх-вниз. Когда поршень поднимается вверх, то горючая смесь сжимается, после чего начинает работать система зажигания — свеча зажигания подает искру и горючая смесь воспламеняется (карбюраторные и инжекторные ДВС). В дизельных ДВС происходит самовоспламенение от высокой степени сжатия.

После сгорания горючей смеси выделяется огромное количества газов, которые воздействуют на поршень, толкая его вниз, и передавая усилие через шатун коленчатому валу, тем самым раскручивая его.

Как работает ДВС

Принцип работы ДВС заключается в преобразовании кинетической энергии в механическую работу (преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала).

Как возвратно-поступательно движение поршня-шатуна преобразуется во вращательное движение коленчатого вала?

Поршень крепится к шатуну с помощью поршневого пальца, который располагается внутри юбки поршня и фиксируется стопорными кольцами. Для стопорных колец в юбке поршня имеются специальные канавки. Коленчатый вал ДВС вращается на подшипниках скользящего типа в картере ДВС.

Крутящий момент коленчатого вала ДВС через трансмиссию (сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал, полуоси) передается на ведущие колеса автомобиля.

Виды автомобильных двигателей: описание, характеристики

Мало кто знает, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён ещё 5 веков назад, легендарным инженером и конструктором Леонардо да Винчи. Но, после первого чертежа потребовалось ещё 300 лет, чтобы были созданы первые прототипы, которые могли полноценно работать.

Виды двигателей

Первый полноценный прототип двигателя внутреннего сгорания был сконструирован в далёком 1806 году, который принадлежал братьям Ньепсье. После этого важного исторического факта было недолгое затишье.

Но, в конце 19 века три легендарным немца положили старт автомобилестроению — Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. После этого двигатели внутреннего сгорания получили много модификаций и вариантов, которые используются по сегодняшний день.

Рассмотрим, какие существуют виды автомобильных ДВС, а также укажем типы двигателей:

• Паровая машина
• Бензиновый двигатель
• Карбюраторная система впрыска
• Инжектор
• Дизельные двигатели
• Газовый двигатель
• Электрические моторы
• Роторно-поршневые ДВС

Паровая машина

Первым представителем полноценного двигателя внутреннего сгорания следует считать паровую машину, которая устанавливалась на все транспортные средства 19 века, до момента изобретения остальных видов моторов.

На то время паровыми движками оснащались паровозы, автомобили и даже примитивные трёхколёсные самоходные машины (напоминающие мотоциклы). Изобретение такого класса завоевало весь мир, но к концу 19 — начало 20 века стало неэффективное, поскольку транспортные средства на пару не могли развивать достаточно большую скорость.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель — это ДВС средством питания, которого является бензин. Горючее подаётся с топливного бака при помощи насоса (механического или электрического) на систему впрыска. Итак, рассмотрим, какие бывают типы бензиновых моторов:

• С карбюратором.
• Инжекторного типа.

Современный мир привык, что большинство автомобилей имеет электронную систему впрыска топлива (инжектор).

Карбюраторная система впрыска

Карбюратор — это тип впрыскового устройства горючего во впускной коллектор с дальнейшим распределением по цилиндрам. Первый примитивный карбюратор был разработан в Германии ещё в конце 19 века и имеет почти 100 летнюю историю развития.

Карбюраторы бывают — одно-, двух-, четырех- и шестикамерные. Кроме этого существует достаточно много прототипов.

Принцип работы карбюратора достаточно простой: бензонасос подаёт топливо в поплавковую камеру, где бензин проходит сквозь жиклёры механическим путём (количество впрыскиваемого топлива регулирует водитель при помощи педали акселератора), и подаётся во впускной коллектор. Недостатком карбюратора стало то, что он чувствительный к регулировкам, а также не соответствует экологическим международным нормам.

Инжектор

Инжекторный двигатель — это тип впрыскового устройства горючего в цилиндры двигателя. Инжекторный впрыск бывает моно и разделённым Данная система на сегодняшний день все больше совершенствуется, чтобы уменьшит выбросы СО2 в атмосферу. Для впрыска используются форсунки, которые ещё ранее начали использоваться на дизельных двигателях.

С переходом на данную систему транспортные средства стали оснащать электронными блоками управления двигателем, чтобы корректировать состав воздушно-топливной смеси, а также сигнализировать о неисправностях внутри системы.

Дизельные двигатели

Дизельный мотор — это вид двигателя, который расходует как горючее дизельное топливо. Основные системы и элементы движка идентичны бензиновому брату, различие состоит в системе впрыска и воспламенении смеси. В дизельном моторе отсутствуют свечи зажигания, поскольку воспламенение смеси от искры не нужно.

На моторах такого типа устанавливаются свечи накала, которые разогревают воздух в камере сгорания, который превышает температуру воспламенения. После этого через форсунки подаётся распылённое топливо, которое сгорает, чем создаёт достаточное давление для привода в движения поршня, который раскручивает коленчатый вал.

Дизель с турбонаддувом

Одним из подвидов дизельного ДВС считается турбодизель. На этом моторе установлена турбина, которая имеет вид улитки. При помощи турбины в мотор подаётся больше количество сжатого воздуха, который даёт больше детонационный эффект, за счёт чего движок можно быстрее разогнать.

Газовый двигатель

Газовые двигатели на сегодняшний день в автоиндустрии в чистом виде почти не используются, поскольку частые поломки моторов, стали причиной полного отказа от них. Вместо этого, газовые установки зачастую можно встретить на бензиновых автомобилях, что значительно экономит расход денег на горючее.

Газ с баллона подаётся на редуктор, который распределяет топливо по цилиндрам, а затем горючее попадает непосредственно в камеры сгорания. После этого с помощью свечей зажигания газ воспламеняется. Единственным недостатком использования газовой установки считается то, что мотор теряет 20% своего потенциального ресурса.

Электрические моторы

Николас Тесла впервые предложил использовать для автомобилей электроэнергию. Электрические моторы на сегодняшний день не распространены, поскольку заряда батареи хватает только до 200 км пути, а заправочных станций, которые могут предоставить услугу зарядки автомобиля — практически нет.

Известная мировая компания, производитель электрических автомобилей «Тесла» продолжает совершенствовать электродвигатели, и каждый год дарит потребителям новинки, которые имеют больший запас хода без дозарядки.

Гибриды

Наверное, самые желаемые двигатели на сегодняшний день. Это смесь бензинового двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Существует несколько вариантов работы такого движка.

1. Мотор может работать на попеременном питании. Сначала движение производится на бензине, пока генератор заряжает батарею, а затем водитель может переключиться на электропитание.
2. Двигатель и электромотор работают одновременно, что помогает сэкономить расход горючего на одно, и тоже расстояние с другими типами ДВС.

Роторно-поршневые ДВС

Роторно-поршневой силовой агрегат в автомобилестроении не нашёл широкого распространения, хотя можно встретить модели автомобилей, которые используют такой тип ДВС. Предложил создание такого мотора — конструктор Ванкель.

Движение осуществляется за счёт вращения трёхзубчатого ротора, который позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Данный мотор активно использовался в 80-е годы 20 ст.

Водородный мотор

НОУ-ХАУ современного мира считается водородный двигатель. В автомобиль устанавливается установка водородного типа. Отличие от бензиновых моторов заключается в подаче топлива. Если у бензина топливо подаётся вовремя возврата поршня к ВТМ, то у водородного силового агрегата в момент, когда поршень возвращается к НТМ.

В будущем планируется создать водородный двигатель закрытого типа, когда не будет требоваться выброс отработанных газов, а также на 500 км автолюбитель сможет забить о заправке автомобиле.

Стоит понимать, что автомобили с таким мотором будут стоить весьма не дёшево, пока они полностью не вытеснят бензинового брата.

Вывод

Двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно большое количество видов и типов, на любой вкус. Так, самыми популярными, по мировой статистике, считают бензиновые, дизельные и гибридные силовые агрегата. Но, все движется к тому, что человек хочет отойти от использования бензина и его аналогов и перейти полностью на электрику.

Причины и признаки неисправности двигателя автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) устанавливается на автомобили более 100 лет. За это время, агрегат прошел длительный путь развития. В настоящее время конструкция ДВС усовершенствовалась настолько, что позволяет совместить высокую эффективность с надежностью, долговечностью.

Но нет ничего вечного, и со временем мотор приходит в негодность. Принцип действия двигателя практически не изменился, соответственно, остались такими же, как и раньше, характерные неисправности.

Чтобы ДВС отработал положенный ему срок без серьёзных поломок, важно своевременно обнаружить и устранить возникшие неисправности. Не всегда существует возможность провести полноценную диагностику состояния двигателя силами технических центров, оснащенных профессиональным оборудованием. Водитель должен обладать умением оценить состояние мотора по косвенным признакам, которые проявляются при возникновении неисправностей.

Основные признаки неисправности двигателя

Ресурс современных двигателей колеблется в больших пределах. Высокофорсированные моторы служат не более 150 тыс. км, тогда как дизели на многотонных тягачах способны пройти 1 млн. км и более до капитального ремонта. Этот пробег сильно зависит от условий эксплуатации. На состояние двигателя оказывает влияние следующие факторы:

• использование некачественных горюче-смазочных материалов;
• эксплуатация в тяжелых условиях;
• агрессивный стиль езды;
• выход температуры двигателя за допустимые пределы;
• несоблюдение межсервисных интервалов.

Мотор не приходит в неисправное состояние сразу. Он заводится, работает, но со временем всё громче и громче заявляет о том, что в скором времени потребуется диагностика и замена выработавших ресурс деталей, а то и капитальный ремонт двигателя или его замена в сборе. Чем раньше водитель уловит признаки неисправностей, тем легче и дешевле будет сделать ремонт. Несвоевременное вмешательство приводит к появлению новых поломок, двигатель приходит в негодное состояние.

Насторожить должны характерные признаки, проявляющиеся только в неисправных моторах.

Потеря динамики разгона

Со временем ДВС теряет мощность, соответственно, автомобиль хуже разгоняется, потребляет больше топлива. Если снижение динамики – результат естественного износа двигателя, то это нормальное явление. Вмешиваться необходимо, когда потеря мощности достигает 20 % и более. Не почувствовать это сложно.

Помимо износа ДВС, на динамику разгона влияет масса других неисправностей:

• выход из строя, некорректная работа систем питания и зажигания;
• использование некондиционного топлива;
• неисправности трансмиссии, например когда пробуксовывает сцепление.
• высокое противодавление выхлопных газов в выпускном тракте, вызванное забитым катализатором.

Существует множество других причины потери динамики, но в любом случае это повод для вмешательства. Без диагностики тут не обойтись.

Чрезмерный расход масла

Расход смазочных материалов в двигателе внутреннего сгорания у разных автомобилей может существенно различаться. В каких-то моделях расход 1 л масла на 1000 км считается нормой. Другие, когда находятся в исправном состоянии, не требуют долива от замены до замены. Причин повышенного расхода масла несколько:

• износ цилиндро-поршневой группы;
• выход из строя маслосъемных колпачков;
• закоксовывание канала вентиляции картера, а также другие причины.

При попадании масла в камеру сгорания выхлоп приобретает синеватый, сизый цвет. Во всех случаях необходимо оперативно установить и устранить причину чрезмерного потребления смазочных материалов.

Низкое давление масла

Во всех автомобилях на панели приборов имеется контрольный индикатор, сигнализирующий о том, что давление смазочной жидкости ниже нормы. При срабатывании сигнализатора необходимо немедленно заглушить двигатель и устранить причину.

Недостаточное давление может быть вызвано как элементарной нехваткой масла, забившимся фильтром, так и серьезными поломками, в числе которых выход из строя масляного насоса, засорение масляных каналов, разжижение масла антифризом через пробитую прокладку головки блока. Это самые распространенные причины падения давления масла.

Неустойчивая работа на холостом ходу

Исправный двигатель во всех режимах работает ровно и мягко, чего не скажешь об изношенном моторе. Неровный холостой ход может быть вызван разными причинами, такими как:

• пропуски зажигания, вызванные изношенными свечами, неисправными катушками зажигания;
• загрязненные или неисправные форсунки;
• низкое давление топлива;
• подсос воздуха.

Такие неисправности оказывают серьезное влияние на работоспособность двигателя, но не являются критическими. Поводом для серьезного беспокойства должна стать неустойчивая работа двигателя, вызванная разбросом компрессии по цилиндрам из-за неравномерного износа цилиндро-поршневой группы, негерметичных клапанов.

Нагар на свечах

Свечи для опытного водителя являются своеобразным индикатором состояния двигателя. Матово белый цвет электродов свидетельствует о попадании антифриза в камеру сгорания. Темный зернистый налет вызван попаданием на свечи масла. Черный нагар образуется при переобогащении топливо-воздушной смеси. Попадание антифриза или масла в камеру сгорания – серьезная неприятность, в некоторых случаях требующая капитального ремонта мотора.

Перегрев двигателя

Чрезвычайно важно внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости, информация о которой выводится на панель приборов. Перегрев мотора в большинстве случаев приводит к тяжелым последствиям, для устранения которых потребуется капитальный ремонт. Само по себе это явление может быть вызвано неисправной системой охлаждения, тяжелыми условиями эксплуатации, сильной жарой. Но когда все агрегаты работают исправно, а двигатель перегревается без видимых причин, наверняка сильно изношена поршневая группа. Такой перегрев сопровождается детонационными стуками, автомобиль отказывается нормально ехать, сильно теряет мощность.

Появление признаков некорректной работы двигателя — повод для немедленного вмешательства. Современные ДВС имеют сложную конструкцию, и самостоятельно можно только уловить косвенные признаки неисправностей. Точный ответ о состоянии двигателя даст комплексная диагностика двигателя, включающая в себя проверку электронной системы управления, электрооборудования, навесных агрегатов.

Двигатель автомобиля (ДВС). Типы двигателей

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – одно из главных устройств в конструкции автомобиля, служащее для преобразования энергии топлива в механическую энергию, которая, в свою очередь, выполняет полезную работу. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания построен на том, что топливо в соединении с воздухом образуют воздушную смесь. Циклически сгорая в камере сгорания, воздушно-топливная смесь обеспечивает высокое давление, направленное на поршень, а тот, в свою очередь, вращает коленчатый вал через кривошипно-шатунный механизм. Его энергия вращения передается трансмиссии автомобиля.

Для запуска двигателя внутреннего сгорания часто используется стартер – обычно электрический двигатель, проворачивающий коленвал. В более тяжелых дизельных двигателях в качестве стартера и для той же цели применяется вспомогательный ДВС («пускач»).

Существуют следующие типы двигателей (ДВС):

1. бензиновые
2. дизельные
3. газовые
4. газодизельные
5. роторно-поршневые

Также ДВС классифицируются: по виду топлива, по числу и расположению цилиндров, по способу формирования топливной смеси, по количеству тактов работы двигателя внутреннего сгорания и т.д.

 

Бензиновые и дизельные двигатели

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания – наиболее распространенные из автомобильных двигателей. Топливом для них служит бензин. Проходя через топливную систему, бензин попадает через распыляющие форсунки в карбюратор или впускной коллектор, а затем эта воздушно-топливная смесь подается в цилиндры, сжимается под воздействием поршневой группы, поджигается искрой от свечей зажигания.

Карбюраторная система считается устаревшей, поэтому сейчас повсеместно используется инжекторная система подачи топлива. Распыляющие топливо форсунки (инжекторы) осуществляют впрыск либо непосредственно в цилиндр, либо во впускной коллектор. Инжекторные системы делятся на механические и электронные. Во-первых для дозации топлива используются механические рычаговые механизмы плунжерного типа, с возможностью электронного контроля топливной смеси. Во вторых процесс составления и впрыска топлива полностью возложен на электронный блок управления (ЭБУ). Инжекторные системы необходимы для более тщательного сгорания топлива и минимизации вредных продуктов горения.

Дизельные ДВС используют специальное дизтопливо. Двигатели автомобиля подобного типа не имеют системы зажигания: топливная смесь, попадающая в цилиндры через форсунки, способна взрываться под действием высокого давления и температуры, которые обеспечивает поршневая группа.

 

Газовые двигатели

Газовые двигатели используют газ в качестве топлива – сжиженный, генераторный, сжатый природный. Распространение таких двигателей было обусловлено растущими требованиями к экологической безопасности транспорта. Исходное топливо хранится в баллонах под большим давлением, откуда через испаритель попадает в газовый редуктор, теряя давление. Далее процесс аналогичен инжекторным бензиновым ДВС. В некоторых случаях газовые системы питания могут не использовать в своем составе испарители.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

от автомобиля с ДВС до беспилотного транспорта

29 января 1886 года немецким изобретателем Карлом Бенцем был официально получен патент на первый в мире автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.

В первое время изобретение величайшего немецкого инженера не вызывало особого интереса со стороны общественности, тем не менее, Benz Patent-Motorwagen заинтересовались автомобильные энтузиасты.

Несмотря на все технические несовершенства, установленный на автомобиле Бенца одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания заложил основы современного двигателестроения на многие годы вперед, а некоторые его элементы используются в производстве и по сей день.

Времена меняются, на смену классическим ДВС приходят более экологичные электромоторы, повсеместно внедряются альтернативные виды топлива, проводятся глобальные научные исследования в этой области. Все это было бы невозможно без той поистине новаторской разработки, которую представил миру Карл Бенц 135 лет назад.

Изобретение немецкого ученого легло в основу создания на базе нашего университета мощной научной школы. В 1933 году член-корреспондент АН СССР Николай Брилинг организовал в МАДИ кафедру «Автотракторные двигатели» (ныне – «Теплотехника и автотракторные двигатели»).

Сегодня кафедра представляет собой крупный научно-методический центр, аккумулировавший многолетний опыт научно-исследовательской и учебно-педагогической работы в области ДВС. Лаборатории кафедры оснащены самым современным оборудованием для компьютерного моделирования и экспериментальных исследований, проектирования и разработки новых двигателей, а также их диагностики.

Сотрудники еще одной кафедры МАДИ – «Электротехники и электрооборудования», в свою очередь, следуя самым актуальным трендам, решили идти в ногу со временем и создали экспериментальный электромобиль на базе Mazda RX-8, заменив традиционный двигатель внутреннего сгорания на бесконтактный тяговый электродвигатель-генератор переменного тока.

Кроме того, наш университет можно считать одним из пионеров по разработке автономных транспортных средств. Кафедры «Автомобили» и «Организация и безопасность движения» успешно реализуют свои научные проекты – создают беспилотники, некоторым их которых уже нашлось практическое применение.

В конце XIX века запатентованный автомобиль Бенца не мог похвастаться своей управляемостью, даже когда за рулем находился опытный водитель, а теперь мы учим автомобили ездить самостоятельно. То, что когда-то казалось невозможным, сегодня становится той реальностью, в которой живем мы с вами.

И все это благодаря тому, что когда-то давно, в далеком 1886 году, новатор Карл Бенц в буквальном смысле опередил время и, благодаря своей инновационной и непонятной многим разработке, прочно вписал свое имя в историю мирового автомобилестроения, создав огромный задел для научных исследований.

Термодинамика ДВС и гистерезис термостата

Сесть за написание статьи по термостату автомобиля меня заставил случай. На интернет-форуме завязался спор о влиянии термостата на скорость прогрева инжекторного двигателя. Каждый из спорящих приводил свои доказательства. Поскольку аргументация каждого, действительно, была убедительна, но и в то же время противоположна, то я решил самостоятельно разобраться в данной теме.

Открыл старый учебник по термодинамике и вот, что я там вычитал. Термодинамика – наука об основных способах преобразования внутренней энергии тел для совершения механической работы. Определение очень подходило к обсуждаемой автомобильной тематике. Читаем дальше о так называемом постулате Клаузиуса: «процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких-либо других изменений в системе». Из прочитанного постулата делаем для себя существенный вывод: энергия передается от горячего тела к холодному.

Теперь разберемся, откуда, собственно, берется энергия в автомобиле для его перемещения в пространстве. Конечно, это энергия сгорания бензина. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) переводят химическую энергию топлива в тепловую энергию, а затем с помощью кривошипно-шатунного механизма в механическую работу. При этом 1 литр бензина при сгорании выделяет около 9,5 кВт*ч тепловой энергии.

У современного ДВС к.п.д. достаточно низкий – до 30%, поэтому основная (70%) часть тепловой энергии, которая не была преобразована в механическую должна быть рассеяна и отведена от ДВС. Зачем её отводить от ДВС тоже ясно, т.к. двигатель работает эффективно достаточно в узком температурном диапазоне от +80 до +115 °С, который называется рабочей температурой. И если лишнюю энергию не отводить от двигателя, то он перегреется. Также не нужно забывать о том, что если скорость отвода тепловой энергии будет большой, то температура мотора упадет ниже указанных цифр, что скажется на эффективности выработки механической энергии, проще сказать, автомобиль начнет «тупить», а КПД падать.

Как раз для регулирования скорости отвода «лишней» тепловой энергии и нужен термостат. Но при этом необходимо помнить, что это не единственный вариант и отведение тепловой энергии происходит тремя путями, а их процентное соотношение между собой колеблется в зависимости от оборотов двигателя (см. диаграмму):

1) через конвекцию и тепловое излучение, 2) через систему отвода выхлопных газов и 3) через систему охлаждения двигателя, где как раз и нужен пресловутый термостат для регулирования объема охлаждающей жидкости.

Теперь остановимся немного на значении стабильного рабочего температурного режима ДВС (Н5.). Я уже отметил, что его диапазон достаточно узок (80–115 °С). Но здесь также нужно понимать, что бывают разные условия движения, которым соответствуют разные температурные значения. Для экономного стиля и небольшой загрузки машины оптимальной будет температура 95–115 °С. Для эксплуатации с максимальной нагрузкой нужна температура поменьше – около 85–95 °С. Для экологичного вождения, когда процент NOх в выхлопе минимален, нужна и минимальная температура – примерно 80–85 °С. По приведенной классификации терморежимов ДВС в журнале «АБС» за январь 2012 г. эти режимы обозначаются как Н5.3., Н5.2. и Н5.1. соответственно. У разных производителей двигателей приведенные значения, естественно, будут несколько отличаться.

Теперь, понимая, что оптимальная температура ДВС зависит от условий вождения и что она находится в очень узком диапазоне температур, перейдем к вопросу регуляции и поддержания необходимой температуры. Исходя из приведенной диаграммы, мы видим, что регулировать её можно только двумя способами: регуляцией через систему охлаждения и путем рассеивания конвекцией и излучением. Для первого варианта хорошо подходит термостат, для второго же необходима регулируемая теплоизоляция моторного отсека.

Остановимся на первом варианте – термостате и его свойствах, что собственно и являлось предметом спора на автомобильном форуме. Приводить устройство термостата не буду, т.к. основная масса читателей знает его нехитрое устройство. Остановлюсь лишь на некоторых общепринятых заблуждениях и опровергну их.

1. Термостат не ускоряет прогрев двигателя.

Я категорически против распространенного утверждения, что термостат ускоряет прогрев двигателя, ибо термостат не может быть источником энергии, он всего навсего отводит лишнюю тепловую энергию. График прогрева ДВС движется по определенной кривой (красная линия), причем темп роста температуры в первой половине графика выше, чем во второй. Это как раз говорит о том, что в первой части не работает отвод тепла через конвекцию и излучение, а во второй части он усиливается. Средняя же скорость (линия тренда) – это прямая, расположенная под определенным ß-углом, который показывает рост температуры во времени и зависит только от технологических особенностей двигателя (теплоемкости) и количества сгоревшего топлива. Отличия для разных двигателей незначительны, т.к. даже на ХХ ЭБУ у многих машин готовит одинаковую смесь. Для конкретного двигателя ß-угла есть константа. Термостат же включается в термодинамический процесс только при достижении температуры его открытия: как правило, это от +87 до +93 °С. При его открытии резко усиливается теплопотеря двигателя, которая прекращается в момент его закрытия, т.е. фактически термостат замедляет и ограничивает дальнейший перегрев двигателя, отводя от ДВС лишнюю тепловую энергию! Я имел, конечно ввиду, только часть энергии, которая рассеивается через ОЖ. Про другие (выхлоп, конвекция и изучение) – отдельная история!

2. Термоизоляция моторного отсека в т.ч. термоодеялом не ускоряет прогрев двигателя.

Мои друзья спорили о термоизоляции. Один говорил, что термоизоляция моторного отсека (МО) влияет на скорость прогрева двигателя. Другой говорил, что не влияет. Я решил провести эксперимент. Утеплил моторный отсек и поставил жалюзи. В мороз в –25 °С поехал на работу и фиксировал температуру двигателя и МО. Жалюзи были плотно закрыты. На следующий день при той же температуре открыл капот и жалюзи и снова поехал на работу. Также записывал температуру двигателя и моторного отсека. Потом нарисовал графики.

Единственное, в данном вопросе нужно сначала определиться с термином прогрев. Если мы считаем, что прогрев это нагревание до температуры +50 °С ОЖ, то теплоизоляция однозначно не влияет на скорость прогрева. Если всё-таки мы считаем, что прогрев идет до максимальной температуры ОЖ, то выводы следующие:

1. От –25 °С до +50 °С скорость прогрева одинакова и утепление на нее не влияет.

2. От +50 °С до +70 °С скорость прогрева чуть больше с утеплением.

3. От +70 °С до +100 °С скорость прогрева больше с утеплением.

Строго говоря, любая теплоизоляция моторного отсека (в т.ч. теплоодеяло) хорошо работает не в фазе нагрева ДВС, а в фазе остывания, когда она удлиняет остывание МО и двигателя в т.ч. И происходит это благодаря «перекрытию» канала рассеивания тепла конвекцией и излучением.

3. Выбитые цифры на корпусе термостата ни о чем не повествуют

На графике представлены температурные кривые открытия (сплошные) и закрытия (пунктирные) трех разных новых термостатов, на корпусах которых были выбиты цифры температуры в +92 °С. При этой заявленной температуре они должны были открываться, но на практике ни один термостат не соответствовал указанным значениям (+82,+84,+89 °С). Для написания этой статьи было проверено 10 новых различных термостатов, и только один открылся точно при достижении указанной температуры!

4. Термостаты со временем теряют свои свойства.

Многие автолюбители уверены в том, что рабочий термостат не изменяет своих свойств со временем. К сожалению, это не соответствует действительности, т.к. со временем изменяются свойства наполнителя (воска) и различных присадок, и на перемещающемся штоке клапана появляются наложения из антифриза, препятствующие свободному его перемещению.

5. Главным и единственным критерием определения работоспособности термостата является «петля» гистерезиса.

Идеальный термостат должен работать примерно так, как изображено на данном графике:

1. Точка открытия А должна точно соответствовать маркировке (температуре открытия).

2. Точка В соответствует максимальной амплитуде открытия и должна быть стабильна во временя эксплуатации.

3. Гистерезис (разница в открытии и закрытии при заданной температуре) должен быть минимальным, т.е петля должна выглядеть на графике «тощей», а не «толстой».

4. Со временем эксплуатации авто ß-угол не должен изменяться.

5. Отрезок А-С (начало открытия и момент полного закрытия) хорошего термостата минимален и не увеличивается со временем службы.

6. Значение точки С (полное закрытие) также должно быть нанесено на корпус термостата.

Ну, а теперь домашнее задание. Какой из новых термостатов разных производителей (V или W) с одинаковым клеймом в +92 °С Вы выберете для своей машины из представленных на графике? И можно ли выбирать термостат для своей машины только на основании выбитых цифирь или нужно обратиться за истиной все-таки к «гистерезису»?

Как говорит мой учитель, специалист по термодинамическим процессам профессор Твердислов В.А. из МГУ, все фундаментальные исследования в основных областях наук (физика, химия и т.п.) закончены, нужно только это помнить и не возвращаться в своих заблуждениях в ХIХ и ХХ века. А для этого достаточно купить кастрюльку и градусник.

• Юрий Богданов

Аккумуляторные электромобили и автомобили с двигателем внутреннего сгорания

Комплексная оценка в США

Электромобили с аккумуляторной батареей (BEV) не потребляют бензин и не производят выбросы углерода из выхлопной трубы, что делает возможным экологически устойчивое вождение в пределах досягаемости среднего потребителя.Однако остается вопрос: «Действительно ли BEV обладают экологическим преимуществом в отношении потенциала глобального потепления и вторичного воздействия на окружающую среду — и если да, то какой ценой?»

Чтобы ответить на этот вопрос, Артур Д. Литтл провел общий анализ экономической стоимости жизненного цикла и воздействия на окружающую среду электромобилей с литий-ионными аккумуляторами (BEV) по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания (ICEV), чтобы лучше понять BEV и их преобразующий потенциал. В этом исследовании моделируется относительное воздействие новых BEV и ICEV в Соединенных Штатах за последний полный календарный год, за который имеются данные, 2015 г., и прогнозируется влияние BEV и ICEV на экономику и окружающую среду в течение всего предполагаемого двадцатилетнего срока службы для легковой автомобиль США.Учитывая, что это быстро развивающийся рынок, наше исследование также прогнозирует экономические и экологические последствия, которые новые BEV и ICEV будут иметь в 2025 году, с учетом ожидаемых значительных изменений в технологии аккумуляторов, ассортименте транспортных средств и стандартах экономии топлива.

Чтобы определить истинные затраты и воздействие на окружающую среду от BEV, мы провели всесторонний количественный анализ, исключая любые государственные стимулы или субсидии. В нашем исследовании был изучен каждый этап жизненного цикла автомобиля, от НИОКР и производства, включая поиск сырья до владения и утилизации по окончании срока службы.Мы оценили воздействия, связанные с каждым компонентом транспортного средства, от новейших технологий и химического состава, задействованных в производстве аккумуляторов, до потребляемой энергии (например, бензин и электричество, от колодца до колес), необходимых для питания транспортного средства. Мы построили модели, которые рассчитывают совокупную стоимость владения (TCO) за 2015 г., потенциал глобального потепления (GWP) и вторичные воздействия на окружающую среду (например, потенциал токсичности для человека, характеризующийся потерянными годами жизни с поправкой на инвалидность) для BEV и ICEV.Мы также прогнозируем развитие технологий BEV и ICEV в ближайшее десятилетие, и мы использовали эту информацию для моделирования совокупной стоимости владения, GWP и вторичного воздействия на окружающую среду на 2025 год для BEV и ICEV.

Согласно нашему исследованию, экологическая и экономическая реальность электромобилей намного сложнее, чем они обещали. С экономической точки зрения BEV обладают рядом явных преимуществ. Во-первых, стоимость электроэнергии, связанная с эксплуатацией BEV на расстоянии в одну милю, значительно ниже, чем стоимость бензина, необходимая для эксплуатации сопоставимого ICEV на том же расстоянии.Во-вторых, БЭВ обходятся дешевле в обслуживании благодаря относительной элегантности и простоте системы аккумулятор-электродвигатель по сравнению с частым обслуживанием, необходимым для работы системы внутреннего сгорания. В-третьих, технология автомобильных аккумуляторов быстро развивалась с тех пор, как на рынке появилось текущее поколение BEV, при этом цена за киловатт-час (кВтч) литий-ионных аккумуляторных батарей снизилась с 1126 долларов в 2010 году до всего 300 долларов в 2015 году (см. Приложение E-1. ).

Согласно нашему исследованию, экологическая и экономическая реальность электромобилей намного сложнее, чем они обещали.С экономической точки зрения BEV обладают рядом явных преимуществ. Во-первых, стоимость электроэнергии, связанная с эксплуатацией BEV на расстоянии в одну милю, значительно ниже, чем стоимость бензина, необходимая для эксплуатации сопоставимого ICEV на том же расстоянии. Во-вторых, БЭВ обходятся дешевле в обслуживании благодаря относительной элегантности и простоте системы аккумулятор-электродвигатель по сравнению с частым обслуживанием, необходимым для работы системы внутреннего сгорания. В-третьих, технология автомобильных аккумуляторов быстро развивалась с тех пор, как на рынке появилось текущее поколение BEV, при этом цена за киловатт-час (кВтч) литий-ионных аккумуляторных батарей снизилась с 1126 долларов в 2010 году до всего 300 долларов в 2015 году (см. Приложение E-1. ).

Рисунок 1.

Общая стоимость владения в течение 20-летнего срока службы ICEV 2015 года по сравнению с эквивалентным BEV

Электромобили с аккумуляторной батареей и автомобили с двигателем внутреннего сгорания

Рисунок 2.

Выбросы парниковых газов в течение 20-летнего срока службы для ICEV 2015 года по сравнению с эквивалентным BEV

являются значительным препятствием для более широкого внедрения BEV и могут объяснить, почему их проникновение на рынок до сих пор ограничено.

С экологической точки зрения картина еще сложнее. BEV в 2015 году достигают цели по сокращению выбросов парниковых газов по сравнению с сопоставимыми ICEV, если рассматривать их на протяжении всего срока службы транспортного средства, но это маскирует повышенное воздействие на здоровье человека по сравнению с ICEV и множество других побочных воздействий на окружающую среду (см. Рисунки 2 и 3). . В то время как большинство воздействий на окружающую среду, создаваемых ICEV, локализовано на сгорании бензина в двигателе транспортного средства, производственный процесс для BEV создает гораздо более широкие

Рисунок 3.

дней жизненного воздействия (смерть или инвалидность) для компактного пассажирского ICEV 2015 года по сравнению с эквивалентным BEV за 20 лет владения

разбросанных и разрушительных воздействий на окружающую среду, компенсирующих значительную часть их общего преимущества в отношении выбросам парниковых газов.

В частности, использование тяжелых металлов в производстве литий-ионных аккумуляторных батарей для BEV в сочетании с загрязнением, создаваемым энергосистемой США (например,грамм. хвосты угольных электростанций) для эксплуатационной части жизненного цикла BEV создают примерно в три раза больше токсичности для человека по сравнению с ICEV (см. рисунок 3). Принимая во внимание расхождения в распределении воздействий на окружающую среду, можно с уверенностью сказать, что потребитель, который предпочитает использовать BEV вместо ICEV, смещает экологию

Рис. Результаты Бюро экономических исследований

влияние владения автомобилем.Как подробно описано в недавней серии расследований, опубликованных газетой Washington Post, большая часть кобальта и графита, поступающих в цепочку поставок литий-ионных аккумуляторов, поступает из плохо регулируемых и сильно загрязняющих шахт в Конго1 и Китае2. Вкладывая местный вклад в выбросы парниковых газов, они создают более рассеянный набор воздействий на окружающую среду, распространяющихся по всему миру, последствия которых в значительной степени несут сельские и часто неблагополучные общины вблизи шахт, откуда поставщики BEV получают сырье для производства аккумуляторных батарей.

В рамках нашего исследования Артур Д. Литтл также представляет результаты двух других широко цитируемых отчетов о влиянии BEV на окружающую среду по сравнению с ICEV — «Более чистые автомобили от колыбели до могилы: как электромобили побеждают бензиновые автомобили по выбросам из-за глобального потепления. , »3 из Союза обеспокоенных ученых (UCS) и« Экологические преимущества от вождения электромобилей? »4 из Национального бюро экономических исследований (NBER). Оба этих отчета исследуют воздействие BEV и ICEV на окружающую среду, и оба отчета описывают последствия для политики, вытекающие из их выводов.Однако UCS и NBER приходят к совершенно разным выводам. Мы представляем их различные результаты, чтобы сформировать более широкую дискуссию и поместить наше исследование в рамки более широкой дискуссии об истинном воздействии BEV и ICEV на окружающую среду в США (см. Рисунок 4).

Прогнозирование технологических тенденций для новых BEV и ICEV в 2025 году, Артур. Моделирование Д. Литтла показывает, что хотя разница в совокупной стоимости владения между BEV и ICEV значительно сократится по сравнению с 2015 годом, ICEV по-прежнему будут иметь экономическое преимущество в диапазоне от 5 800 до 11 100 долларов (текущая стоимость) по сравнению с BEV.С экологической точки зрения различия в потенциале глобального потепления и в потенциале токсичности для человека увеличатся в 2025 году по сравнению с 2015 годом: BEV будут производить еще более низкие уровни парниковых газов по сравнению с ICEV, но они будут генерировать примерно в пять раз больше антропогенных газов. потенциал токсичности по сравнению с ICEV из-за использования более крупных аккумуляторных блоков. В сочетании с большим финансовым бременем, которое BEV возлагает на потребителя, сложная экологическая реальность BEV будет по-прежнему создавать проблемы для потребителей, ориентированных на экологическое развитие, при выборе между автомобилем BEV или ICEV.

Обновленная информация о государственных целях по поэтапному отказу от продаж новых легковых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания

Это глобальный обзор всех объявленных с июня 2021 года целей по прекращению продажи или регистрации новых пассажирских двигателей внутреннего сгорания (ДВС) машины. Он включает подробную информацию о каждой цели в заключительной таблице. Обратите внимание, что поэтапные отказы, предусмотренные в разных юрисдикциях, различаются по срокам и по определению того, что квалифицируется как автомобиль с нулевым выбросом или без ДВС.Понимание различных задействованных автомобильных технологий важно при рассмотрении потенциальных последствий этих инициатив для климата, и в этом брифинге представлен обзор этих технологий.

На политической карте ниже выделены страны, провинции и штаты, правительства которых заявили о своем намерении разрешить продажу или регистрацию только новых аккумуляторных электромобилей (BEV), электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV) и подключаемых гибридных электромобилей. (PHEV) на некоторую дату в будущем.Объявления, которые сигнализируют о намерении прекратить продажу или регистрацию новых бензиновых и дизельных автомобилей, но прямо разрешают продажу или регистрацию других новых транспортных средств, использующих ископаемое топливо, таких как мягкие гибридные электромобили и гибридные электромобили, а также сжатые природные автомобили, работающие на газе и сжиженном углеводородном газе, не показаны. Кроме того, правительства, которые ограничивают целевой показатель отказа от ДВС определенными группами пользователей, например, частными легковыми автомобилями, не выделяются.

Установив эти цели, правительства послали четкий сигнал, даже если в настоящее время невозможно реализовать цели в форме обязательного регулирования, как это имеет место в странах Европейского Союза.Кроме того, по мере того, как страны стремятся уменьшить воздействие выбросов от транспорта на изменение климата и соблюдать цели по сокращению выбросов парниковых газов в соответствии с Парижским соглашением, эти цели будут приобретать все большую актуальность. Для достижения этих целей необходим переход на автомобили с нулевым уровнем выбросов.

Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания — обзор

3.1 Все старое снова новое: поездка на электромобиле во времени

Кажется, что умные деньги делают ставку на электромобили. Крупные автомобильные компании производят или разрабатывают модели электромобилей, правительства субсидируют исследования и продажи, а Уоррен Баффет инвестировал в китайского производителя электромобилей BYD.Генеральный директор Tesla Motors признан бизнесменом года по версии журнала Fortune в 2013 году, а модель S — автомобилем года. Электромобили, аккумуляторные батареи и технологии V2G, похоже, набирают обороты. Platt et al. обсудите последствия в главе 17. Однако история электротранспорта, ориентированная на пользователя, предполагает другую историю.

Длительное доминирование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) не было очевидным в начале двадцатого века. Увлечение велосипедами 1870-х годов привело к появлению более совершенных дорог, проложивших путь для автомобилей; во-первых, только как опасные игрушки для богатых детей, примерно до 1908 года, когда электрический стартер и модель T Ford принесли автомобилестроению безопасность, удобство и доступность.В Америке около 1908 года электрические и паровые транспортные средства были так же распространены, как и автомобили внутреннего сгорания, включая такси, мотоциклы, грузовики и автобусы. Многие считали тихий чистый электромобиль идеальным «городским автомобилем», а шумный, закопченный и вонючий ICE лучше подходил для длительных загородных поездок, и «Эдисон искренне верил, что ICE — это не что иное, как мостовая технология, которая в конечном итоге приведет к созданию электромобиля». ³⁰ (рисунок 3).

Рисунок 3. Эдисон и электромобиль.

Эдисон, самый успешный изобретатель Америки, и Генри Форд, самый успешный бизнесмен Америки, вместе разработали электромобиль.В конце концов, отсутствие эффективной батареи победило вдохновение и потоотделение Эдисона, а также его веру в то, что «я не думаю, что природа будет настолько злой, чтобы скрыть секрет хорошей батареи, если будет начата настоящая охота за ней». ³¹

Итак, в то время как Ford Model T продал более 16,5 миллионов, электромобиль исчез из поля зрения на столетие. ³² Но даже когда электромобили стали редкостью на дорогах, они никогда полностью не исчезали, удерживаясь в нишах, таких как молочные платформы, тележки для гольфа, инвалидные коляски, вилочные погрузчики (с батареями в качестве противовесов) и лунные багги.В более широком смысле электромобили на дорогах снова являются захватывающей новинкой, но электрический транспорт был повсеместным все время, поскольку поезда, трамваи, лифты, траволаторы, канатные дороги и подъемники продолжают ежедневно перемещать миллиарды. И, наконец, «назад в будущее»: продажи велосипедов превысят продажи автомобилей во всем мире — ³³ , а в 2013 году продажи электрических велосипедов, по прогнозам, достигнут 26 миллионов, опередив электромобили по количеству пользователей, километров и киловатт-часов.

Что можно сказать о новых технологиях V2G, которые обсуждались Platt et al.? Фактически, концепция V2G, «отбор мощности» (ВОМ) от автомобилей, не нова. Для сельских владельцев Ford Model T был не только транспортным средством, но и портативным двигателем. С присоединенным ременным приводом он стал водяным насосом, управлял сельскохозяйственными орудиями или действовал как электрический генератор. ВОМ по-прежнему является обычным явлением для тракторов и грузовиков, но в наши дни, как правило, предпочтительнее автономные генераторы, так как автономные батареи могут быть в будущем.

Как указывают Фаруки и Грюнех, электрификация транспорта с помощью электромобилей может позволить коммунальным службам сгладить нагрузку и вырасти для решения текущих проблем — решение прямо из учебника Сэмюэля Инсулла для трамваев и поездов.Тем не менее, влияние электромобилей все еще остается неопределенным, и массовое внедрение все еще кажется долгим, даже при оптимистичных прогнозах. Более того, когда батареи достаточно дешевы, чтобы сделать электромобиль экономичным, они достаточно дешевы и для автономного использования — другая проблема и стимул для повышения тарифов на мощность.

Идея распределенного накопления электроэнергии тоже не нова. В статье, опубликованной в Журнале Общества инженеров-телеграфистов и электриков в 1888 году, предлагалось использовать распределение энергии постоянного тока с помощью аккумуляторов (батарей), устанавливаемых заказчиком, для лучшего управления пиковой нагрузкой электрического освещения Лондона.И снова, в далеком Тамворте в 1907 году услуги по электрическому освещению для домашних хозяйств и магазинов основывались на подзарядке аккумуляторов за ночь, когда городская электростанция работала для электрического уличного освещения ³⁴ (рис. 4).

Рис. 4. Ранний аргумент в пользу распределенного хранения энергии для управления пиковой нагрузкой освещения в Лондоне из Журнала Общества инженеров телеграфов и электриков за 1888 год.

Будет ли распределенное накопление энергии, например, V2G или бытовые батареи, изменить правила игры для сетки? Возможно, но он будет конкурировать и сосуществовать с бесчисленным множеством старых неинтересных решений по хранению энергии, которые в настоящее время используются в домашних хозяйствах:

•

аккумуляторных батарей в ноутбуках, телефонах и мобильных устройствах;

•

традиционные батарейки в игрушках, инструментах, фонариках и второстепенных приборах;

•

аккумулирование тепла в электрической, газовой и солнечной горячей воде, в строительной массе и в холодильниках и, в некоторых случаях, геотермальных;

•

баллонный газ там, где нет основного газа, но также для барбекю большинства людей;

•

древесина, масло и уголь для отопительных и бензиновых косилок и инструментов; и

•

даже пропан, керосин и жир / воск, которые все еще присутствуют в свечах, фонарях и походных печах.

Самое главное, что все эти решения для хранения данных составят конкуренцию 100 годам, потраченным на разработку и расширение повсеместной сети.

Как бензиновые двигатели могут выжить в будущем электромобилей

Двигатели внутреннего сгорания не исчезнут полностью в ближайшее время, если вообще когда-нибудь. Определенные транспортные задачи или условия эксплуатации просто не подходят для электрических силовых установок, работающих на батареях или водороде. Полтора века исследований и разработок значительно повысили эффективность двигателей внутреннего сгорания, и у инженеров есть множество дополнительных уловок, которые обещают извлечь из молекулы топлива еще больше работы, производя при этом еще меньше вредных выбросов.Вот лишь некоторые из них, за которыми мы постоянно следим, они перечислены в порядке сложности и стоимости реализации.

Стандарт топлива с октановым числом 98

Простая возможность спроектировать двигатель для работы со сжатием 15: 1 или выше значительно улучшает его термодинамический КПД и удельную мощность, что позволяет дополнительно уменьшить габариты двигателя. Для этого требуется топливо с более высоким октановым числом, а исследовательское октановое число (RON) 98 представляет собой золотую середину, выше которой производство / очистка топлива потребляет больше энергии, что снижает эффективность использования энергии на колесах / выбросов CO2.

Просмотреть все 5 фото

Интеллектуальная деактивация цилиндров

Размеры двигателей рассчитаны на наихудшие сценарии, такие как ускорение на четверть мили или буксировка тяжелых трейлеров до плотины Дэвис. Деактивация цилиндров повышает эффективность в менее экстремальных дорожных ситуациях, заставляя несколько цилиндров работать с плотностью Дэвиса, в то время как другие ничего не делают. Система динамического управления подачей топлива может отключить любой или все цилиндры в 5,3- и 6,2-литровых двигателях V-8 GM, чтобы повысить экономию топлива EPA почти на 12 процентов. В настоящее время Tula Technologies и Eaton предлагают аналогичные системы для дальнемагистральных дизельных двигателей, в которых выгода за меньшую топливную эффективность (1.5-4,0 процента) приносит огромные дивиденды по NOx за счет поддержания температуры выхлопных газов, необходимой для поддержания работы катализаторов.

Инновационные нагнетатели

Мощность двигателя ограничена количеством воздуха, который он может проглотить, поэтому более века назад были разработаны нагнетатели с приводом от коленчатого вала и турбонагнетатели с приводом от выхлопных газов. Электрические нагнетатели, использующие рекуперативную энергию, в частности, двигатели Volvo Drive E и Mercedes M256; Добавление двигателя / генератора к турбонагнетателю устраняет отставание по мощности и позволяет собирать энергию во время движения.Два интересных варианта компрессоров с кривошипным двигателем — это центробежный нагнетатель Torotrak V-Charge, в котором используется бесступенчатый трансмиссионный привод для быстрого соответствия скорости требованиям, и нагнетатель типа Lysholm от Hansen Engine Corp, который имеет окно, которое открывается или закрывается в соответствии с потребностью в воздухе. давление при минимизации потерь для обеспечения турбоэффективности с повышенной отзывчивостью.

Просмотреть все 5 фотографий

Необычные системы зажигания

Поскольку для сгорания топлива требуется время, обычные свечи зажигания загораются, поскольку поршень уже движется вверх, что делает начальное сгорание контрпродуктивным.Схемы одновременного воспламенения большего количества смеси обещают более быстрое сгорание, что позволяет ему в основном происходить при ходе вниз. Форд разработал лазеры ближнего инфракрасного диапазона для зажигания нескольких точек в камере сгорания, но стоимость и надежность остаются проблематичными. Встраиваемая свеча зажигания Transient Plasma впрыскивает пласты низкотемпературной плазмы, которая обещает быстро и холодно воспламенить ультра-обедненные смеси для повышения экономии топлива на 10-15 процентов и значительного снижения выбросов NOx. Даже новая форкамерная система Twin-Combustion от Maserati квалифицируется как ускоритель зажигания.

Переменная степень сжатия

Эта концепция «торт-и-есть-это» обещает высокую степень сжатия для экономного движения с легким дросселем и низкую компрессию, когда турбонаддув находится в режиме наддува. Шатунная штуковина Руба-Голдберга от Nissan изменяет ход двигателя, плавно изменяя степень сжатия от 8: 1 до 14: 1. Нас не впечатлили производительность Nissan / Infiniti VC-Turbo и экономия топлива, и мы задаемся вопросом, может ли эксцентричный шатун FEV быть проще и работать лучше.Давление масла, подаваемое через коленчатый вал, вращает эксцентриковый подшипник в конце поршня, изменяя ход в более узком диапазоне, скажем, с 8: 1 до 12: 1, обещая 5-процентное снижение расхода топлива.

Просмотреть все 5 фото

Однородный заряд, воспламенение от сжатия

Эффективность дизеля по выбросам бензина! Это дихотомическое обещание HCCI, стремящегося спонтанно воспламенять смеси обедненного бензина путем сжатия. У GM, Mercedes и Hyundai были многообещающие программы HCCI, но только Mazda запустила HCCI в производство.Вроде, как бы, что-то вроде. SkyactivX иногда использует свечи зажигания, и все еще считается слишком дорогим для продажи в Северной Америке. Компания Nautilus Engineering предложила концепцию HCCI, которая включает небольшой поршень наверху главного поршня, который входит в свой собственный небольшой цилиндр с более высокой степенью сжатия в верхней части хода, чтобы инициировать воспламенение от сжатия. Однако нам неизвестно о каких-либо OEM-контрактах, заключенных компанией.

Системы утилизации отработанной энергии

Двигатели внутреннего сгорания выделяют много тепла и вибрации; почему бы не использовать его для выработки энергии пара, термоэлектрической или пьезоэлектрической энергии? От предложенной BMW и многих других систем Turbosteamer отказались по причинам стоимости и веса.Твердотельные термоэлектрические генераторы обещают превращать тепло, как правило, от компонентов выхлопных газов, непосредственно в электричество. (Осуществимость производства зависит от повышения эффективности необходимых материалов по сравнению с сегодняшним уровнем примерно в 5 процентов.) И исследователи из Университета Дьюка предлагают использовать пьезоэлектрические кристаллы, подобные кристаллам, расширяющимся под действием напряжения, для приведения в действие прямых топливных форсунок для выработки энергии при вибрации.

Просмотреть все 5 фотографий

Совершенно новые концепции двигателей

Любая радикально новая конструкция двигателя сталкивается с огромной промышленной инерцией.Тем не менее, несколько «лучших мышеловок», похоже, держатся за свои права. Achates Power недавно получила еще один грант в размере 5 миллионов долларов от армии для продолжения разработки своего трехцилиндрового двухтактного двигателя с шестью оппозитными поршнями и двумя коленчатыми валами (показан выше). В 4,9-литровом прототипе с супер- и турбонаддувом мощностью 275 л.с. и 811 фунт-фут, его эффективность, как сообщается, превосходит 6,7-литровый турбодизель Power Stroke в Ford F-Series на 20 процентов. Скудери и Примавис предложили двигатели с разделенным циклом, которые выполняют циклы впуска / сжатия и сгорания / выпуска в отдельных цилиндрах, каждый из которых предназначен для выполнения своих разрозненных задач.Это снижает температуру. Scuderi столкнулся с юридическими проблемами со своими инвесторами, Primavis рассматривал свой крошечный двухтактный двигатель в первую очередь как расширитель диапазона, и в последнее время ни один из них не получил много новостей, хотя их научные данные кажутся обоснованными. Концепция LiquidPiston X-1 представляет собой роторный двигатель «наизнанку Ванкеля» с ротором в форме корпуса Ванкеля, качающимся через неопределенно треугольный корпус с тремя камерами сгорания. Установка сальников на стационарный корпус облегчает их смазку.Он все еще находится в активной разработке как расширитель диапазона. Кроме того, есть еще большие скачки в дизайне, такие как концепция вращающейся турбины внутреннего сгорания Astron Aerospace, которая сочетает в себе работу с разделенным циклом, HCCI, сверхдлинный цикл расширения и другие замечательные идеи. Он также все еще находится в активной разработке, обеспечивая впечатляющую мощность, крутящий момент и эффективность.

Зеленое топливо обещает углеродно-нейтральное сжигание сейчас

Биотопливо: использование зеленой энергии для производства топлива из растений, которые вытягивают CO2 из атмосферы, теоретически не добавляет нового CO2 в нашу «теплицу».«Но использование чистого этанола, сделанного из кукурузы, обычно не считается, потому что земля, на которой выращивалась эта кукуруза, обычно преобразовывала одно и то же количество CO2, независимо от того, стала ли она топливом или кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, поэтому чистое сокращение углерода невозможно. заявлено. Биотопливо, изготовленное из целлюлозного сырья, такого как стебли кукурузы, трава мискантуса или новые культуры, посаженные там, где ничего не было или не могло быть выращено / собиралось до того, как засчитывается, и существует множество процессов для преобразования целлюлозных материалов или даже мусора в этанол, метанол. или бутанол.Также идентифицировано несколько процессов превращения водорослей в биодизельное топливо. К сожалению, все они слишком дороги, чтобы конкурировать с дешевым бензином.

Прямое улавливание углерода: Было предложено несколько схем для извлечения CO2 из воздуха и его гидрогенизации с образованием углеводородного топлива. Prometheus Fuels планирует производить бензин из CO2, а сотрудничество Audi / Sunfire намеревается производить дизельное топливо из «голубой нефти», полученной путем использования экологически чистой электроэнергии для соединения углерода CO2 с водородом из воды. Компания Carbon Engineering из Британской Колумбии, Канада, планирует начать промышленное производство к 2022 году.ReactWell LLC надеется объединить процесс преобразования CO2 непосредственно в этанол в Национальной лаборатории Окриджа с собственным процессом преобразования его в био-сырую нефть, которую можно перерабатывать в различные углеводородные топлива.

Действительно ли двигатель внутреннего сгорания отойдет на задний план по сравнению с электромобилями?

Достижение приемлемого уровня инфраструктуры будет играть ключевую роль в конечном … [+] принятии электромобилей. В настоящее время сеть нагнетателей Tesla предлагает лучшие общенациональные зарядные устройства.(Фото Smith Collection / Gado / Getty Images)

Getty Images

Если верить действиям мировых автопроизводителей, двигатель внутреннего сгорания, который приводил в движение автомобили более века, может устареть в течение нескольких десятилетий. Но переход на электромобили (EV), который поначалу материализовался медленно, сейчас ускоряется в глобальном масштабе из-за более строгих правительственных норм по выбросам, падающих затрат, все более позитивного отношения общества к растущему количеству вариантов выбора электромобилей и общественного мнения. об изменении климата.

California заявила на этой неделе, что планирует к 2035 году постепенно отказаться от продаж обычных новых автомобилей с бензиновым двигателем в пользу автомобилей с нулевым уровнем выбросов, которые работают на электричестве. Исполнительный указ губернатора Гэвина Ньюсома, несомненно, столкнется с огромной судебной тяжбой и, по правде говоря, может сильно зависеть от результатов выборов и формы Верховного суда.

Остальной мир далеко впереди: по крайней мере, 15 стран, включая Францию, Великобританию, Нидерланды и Бельгию, уже запрещают новые бензиновые автомобили, а другие страны принимают строгую политику для ускорения внедрения электромобилей в период с 2030 по 2035 год.«Европа и Китай осознали тот факт, что двигатель внутреннего сгорания не работает», — говорит Арндт Эллингхорст, автомобильный аналитик Bernstein Research. «Теперь похоже, что США просыпаются».

Автопроизводители уже борются за позиции, инвестируя около 200 миллиардов долларов в технологии электромобилей в течение следующих пяти лет, по данным консалтинговой фирмы AlixPartners. Хотя запуск некоторых новых серийных электромобилей был отложен в этом году из-за пандемии коронавируса, к концу 2021 года на рынке появится более двух десятков электромобилей.К ним относятся Ford Mustang E и Rivian R1T, Tesla Cybertruck, Model Y и Roadster. Между тем General Motors обязалась выпустить к 2023 году 20 новых электромобилей, включая модели от Chevrolet, Cadillac, GMC и Buick.

Европейцы также активно участвуют в жизни с такими моделями, как Audi e-Tron, BMW i4 и iX3, Polestar 2, Volvo XC40 Recharge, Porsche Taycan, Macan EV и Mini Cooper SE. В течение следующих шести месяцев японцы начнут продавать Honda e, внедорожник Nissan Ariya, автомобиль для заправки топливом Toyota Mirai и Mazda MX-30, первый электрический внедорожник компании.

В 2019 году объем продаж электромобилей во всем мире превысил 2,1 миллиона единиц, что на 40% больше, чем годом ранее. На электромобили приходилось 2,6% мировых продаж автомобилей и около 1% мирового парка автомобилей в 2019 году.

«Мы должны реально поверить в то, что примерно в 2035 году начнется серьезная дискуссия о запрете двигателей внутреннего сгорания, и не только в Калифорнии», — говорит генеральный директор Volvo Cars Хокан Самуэльссон. Изменение климата никуда не денется, и устранение выбросов от легковых и грузовых автомобилей имеет решающее значение в усилиях по сокращению выбросов CO2.

Градостроители стремятся реконструировать города вокруг людей, а не автомобилей, вкладывая средства в пешеходные районы вместо пригородных автострад и используя электрические технологии. В январе этого года Toyota объявила о планах построить «Woven City», прототип города недалеко от горы Фудзи, который будет представлять собой полностью подключенную экосистему, работающую на водородных топливных элементах и ​​обслуживаемую электромобилями, роботами и дронами. Напротив, Porsche работает над новыми видами транспорта, которые будут ориентированы на электромобили в сочетании с интеллектуальными системами управления движением, чтобы избежать заторов на городских дорогах.

Пока этого не произойдет, люди будут продолжать водить машину, — предупреждает сотрудник Брукингса Ади Томер. «Метрополитен Америка на данный момент увяз в вождении, поэтому мы должны немедленно электрифицировать автопарк», — добавляет он.

В США сегодня электрические машины составляют менее 2% автомобилей, а в Калифорнии — лишь 6%. Даже если все остальные штаты последуют примеру Калифорнии к 2035 году, пройдут десятилетия, прежде чем все бензиновые автомобили исчезнут с американских дорог.

Один аналитик считает, что к 2040 году продажи электромобилей вырастут до 58% от продаж новых автомобилей во всем мире, но по-прежнему только 31% от всех автомобилей на дорогах.Тем не менее, инвесторы полны энергии. Акции компаний, занимающихся электромобилями и возобновляемыми источниками энергии, стремительно растут, даже если они еще не производили никаких транспортных средств. Акции малоизвестного SPI Energy, например, взлетели на 4000% недавно после того, как компания объявила о выходе на рынок электромобилей.

Однако, даже с учетом многомиллиардных инвестиций и изменения общественного восприятия электромобилей, существуют серьезные препятствия, которые необходимо преодолеть, прежде чем электромобили станут доступными и удобными для всех.К ним относятся недорогие батареи и электромобили по разумной цене, стабильные поставки кобальта и других минералов для создания огромного количества требуемых литий-ионных аккумуляторов, больший радиус действия и более доступная и быстрая инфраструктура для зарядки.

Как будто бросая вызов автомобильной промышленности, предлагая надежные решения для этих вопросов, Tesla на прошлой неделе изложила дорожную карту для более дешевых аккумуляторов с более высокой плотностью энергии и поставила цель вывести на рынок электромобиль стоимостью 25000 долларов в течение следующих трех лет, автомобиль, который может похвастаться дальностью более 300 миль.Теперь это может просто изменить отрасль.

Что такое водородный двигатель внутреннего сгорания и может ли он быть реальной альтернативой аккумуляторным электромобилям? — Новости технологий, Firstpost

Амаан Ахмед 7 ноября, 2021 04:23:19 IST

В мире, столкнувшемся с больше, чем когда-либо, единственная хорошо задокументированная уверенность заключается в том, что ископаемое топливо скоро будет отказано в пользу альтернативных источников энергии для мобильных приложений во всем мире. Большинство автопроизводителей уже поднялись на борт перспективного электромобиля и работают над переходом от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) к автомобилям с литий-ионными батареями.Однако не каждый игрок хочет идти по этому пути, и некоторые известные имена оценивают другие формы источников энергии для будущих автомобилей, в том числе использование водорода в качестве топлива в автомобиле с ДВС.

Были ли автомобили на водороде уже много лет?

Да, за последние несколько десятилетий мир видел множество электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV) — как в концептуальной, так и в производственной форме. Однако, несмотря на несколько попыток, ни одному автомобилестроителю не удалось привлечь внимание к FCEV, и поэтому они по-прежнему остаются редкостью.В настоящее время производятся только кроссоверы Hyundai Nexo и Toyota Mirai, а Honda недавно отключила Clarity FCEV. И Hyundai, и Toyota используют водород для питания топливного элемента, который посредством химической реакции превращает энергию в электричество и приводит в действие электродвигатель, приводящий в движение транспортное средство.

Toyota Mirai — один из двух автомобилей с водородными топливными элементами, которые продаются в настоящее время. Изображение: Toyota

Но это сложный процесс, и приложение стоит дорого.Теперь Toyota предлагает более прямое (и почти такое же чистое) решение в виде двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде.

Чем отличается водородный двигатель внутреннего сгорания? Приносит ли это пользу?

При использовании FCEV нужно многое учитывать — автомобиль несет водородные баки, топливный элемент, а также электродвигатель или двигатели (в зависимости от конфигурации автомобиля), все они объединены в одно связное целое. Он также использует платину, редкий ингредиент, который также довольно дорогой, для реакции восстановления кислорода в топливном элементе.

Водородный двигатель внутреннего сгорания может быть произведен простым внесением ряда модификаций в существующие бензиновые и дизельные двигатели. Изображение: Toyota

Водородный ДВС, как следует из названия, упрощает аппаратное обеспечение, поскольку это, по сути, старый добрый двигатель внутреннего сгорания, преобразованный для работы на h3. Существующие двигатели можно адаптировать, изменив определенные компоненты, такие как система подачи топлива и свечи зажигания, для использования водорода вместо бензина или дизельного топлива, что означает, что у автопроизводителей есть проверенная, проверенная временем база для развития и доработки для дальнейшего соответствия водородным приложениям. , без значительных вложений в электрические силовые агрегаты.

Основная цель использования водорода — превратить автомобиль в автомобиль со сверхнизким уровнем выбросов. При сжигании водорода автомобиль будет в основном выделять только водяной пар. Причина, по которой это не приложение с нулевым уровнем выбросов, заключается в том, что небольшое количество углекислого газа (CO2) также выделяется из-за сжигания моторного масла, а процесс сгорания в h3 ICE приводит к выбросу оксидов азота ( NOx). Хотя эти выбросы значительно ниже, чем у автомобилей с бензиновым / дизельным двигателем, FCEV лучше в этом отношении ДВС h3, поскольку они являются автомобилями с истинным нулевым уровнем выбросов.

Что сделала Toyota для стимулирования разработки водородного двигателя внутреннего сгорания?

Ранее в этом году Toyota преобразовала 1,6-литровый трехцилиндровый турбобензиновый двигатель от хэтчбека Toyota GR Yaris для использования сжатого водорода и поставила его на гоночный хэтчбек Corolla.

Motorsport, по словам Тойоты, будет лучшим местом для того, чтобы испытать водородный двигатель внутреннего сгорания, поскольку опыт, полученный на гоночной трассе, ускорит процесс разработки и поможет реализовать массовое внедрение трансмиссии в гораздо более быстрые темпы.Японский автогигант сразу же бросил водородную Corolla в самое сложное испытание, приняв участие в 24-часовой гонке на выносливость Super Tec на трассе Fuji Speedway в мае.

Toyota поместила 1,6-литровый трехцилиндровый турбобензиновый двигатель GR Yaris, модифицированный для работы на водороде, в гоночный автомобиль Corolla и участвовал в 24-часовой гонке на выносливость на Fuji Speedway. Изображение: Toyota

Замечательно, что Corolla, управляемая бывшим гонщиком Формулы-1 Камуи Кобаяши и главой Toyota Motor Corporation Акио Тойода, среди прочих, сумела финишировать в целости и сохранности.Тем не менее, это было не так быстро — за 24 часа Corolla h3 смогла проехать только 358 кругов по трассе Fuji Speedway, что почти вдвое меньше, чем у других автомобилей с традиционным двигателем на трассе. Corolla, показавшая невысокую среднюю скорость 68 км / ч, также делала больше остановок для дозаправки (всего 35) по сравнению со средним числом 20 для других участников, и каждая заправочная остановка также занимала больше времени (около шести-семи минут), что означает должен был останавливаться для заправки примерно каждые 42 минуты, а из 24 часов потратил почти четыре часа на заправку.

В более многообещающих показаниях Corolla h3 с тех пор участвовала в пятичасовых гонках на выносливость Super Taikyu в Autopolis и Suzuka, при этом Toyota утверждает, что водородный гоночный автомобиль теперь такой же мощный, как гоночный с бензиновым двигателем (чего не было). случай ранее), с ускорением, увеличенным на 10 процентов, и увеличенным расходом топлива, чтобы сократить время дозаправки до двух минут. Говорят, что производительность значительно улучшилась, и энтузиастам понравится тот факт, что он звучит более или менее как обычный гоночный автомобиль, что является освежающим изменением от сверхбыстрых, но бесшумных электромобилей.При этом в значительной степени выделяется водяной пар.

Звучит здорово, но ведь тут же должна быть загвоздка?

Тут не просто загвоздка — их много, как сейчас.

Причина, по которой Corolla h3 должна была сделать столько же остановок для дозаправки, как и во время 24-часового пробега, заключалась в меньшей эффективности водородного топлива по сравнению с бензином. Хранящийся в резервуарах высокого давления в газообразной форме водород, который не такой плотный, как бензин, страдает объемной неэффективностью и требует более высоких объемов хранения и емкости сгорания, чем обычное жидкое топливо.Задние сиденья Corolla были выброшены, чтобы освободить место для резервуаров с водородом, которые были сложены штабелями на крыше, полностью закрывая обзор через заднее ветровое стекло. В дорожном транспортном средстве необходимое хранилище для водородных баллонов, которое обеспечило бы транспортному средству приемлемый диапазон движения, съело бы массу внутреннего пространства, делая транспортное средство в значительной степени непрактичным.

Видимость сзади в гоночном автомобиле Corolla была нулевой из-за того, что задняя часть сиденья была полностью занята большими резервуарами для хранения водорода, без которых автомобиль просто не имел бы требуемого диапазона.Изображение: Toyota

По сравнению с ДВС с традиционным приводом, водородные ДВС обеспечивают КПД только между 20-25%, выходная мощность зависит от плотности энергии водородно-воздушной смеси, а водородные ДВС также склонны к детонации, что может отрицательно сказаться на долговечности двигателя, а также эффективность топлива. Однако последнюю проблему можно решить с помощью системы рециркуляции выхлопных газов.

Еще есть чистота самого водородного топлива. В настоящее время процесс создания водорода в основном включает использование ископаемого топлива, которое в значительной степени способствует выбросам CO2.Это контрпродуктивное решение, и идеальная и самая чистая альтернатива, зеленый водород (производимый за счет использования возобновляемых ресурсов), значительно дороже и стоит от 3,5 до 6 долларов за кг. Маловероятно, что до конца этого десятилетия произойдет какое-либо существенное падение цен на зеленый водород. Пока этого не произошло, использование водородного транспортного средства — на любом другом водороде — может быть хуже для окружающей среды, чем использование транспортного средства, работающего на ископаемом топливе.

Количество водородных заправочных станций в большинстве стран ничтожно мало по сравнению с количеством зарядных станций для электромобилей.Изображение: Mercedes-Benz

А еще есть инфраструктура водородного топлива. В то время как зарядные станции для аккумуляторных электромобилей устанавливаются почти каждый день по всему миру, в крупных странах есть лишь несколько водородных заправочных станций, а это означает, что движение на водородном транспортном средстве чрезвычайно ограничено. Стоимость установки водородной станции — которая, как говорят, колеблется от 2 до 3,2 млн долларов в зависимости от типа станции — непомерно высока на большинстве рынков, и, поскольку в продаже почти нет водородных транспортных средств, инвестирование в них не приносит результатов. много бизнес-смысла на этом этапе.

Еще больше усложняет ситуацию то, что заправка водородного автомобиля занимает всего несколько минут, на станции все равно придется ждать — ожидание до 20 минут, поскольку в резервуаре для хранения должно быть достаточное давление, чтобы иметь возможность подавать водород в бак автомобиля, который в противном случае не может быть заполнен полностью. В случае массового усыновления очереди на станциях будут извилистыми, и не у каждого водителя будет время сэкономить.

Даже недавно представленный Hyundai прототип Vision FK водородный FCEV может разгоняться от 0 до 100 км / ч менее чем за четыре секунды, что заметно медленнее, чем у большинства современных высокопроизводительных электромобилей, и сама компания признает, что упаковка этого прототипа «чрезвычайно сложна». .Изображение: Hyundai

Безопасность также остается проблемой для хранилищ водорода. Взрывы высокой интенсивности на объектах для заправки и хранения водорода в Норвегии и Южной Корее в прошлом вызвали вопросы о том, насколько безопасен водород, который является легковоспламеняющимся, для массового потребления, а также привели к тому, что группы жителей выступили против создания новой заправки водородом. станции и производственные мощности в их окрестностях.

Наконец, автомобили на водороде остались далеко позади BEV почти на всех фронтах.Беспокойство о запасе хода быстро уходит в прошлое благодаря BEV с более крупными и более эффективными аккумуляторными батареями, а электромобили всегда будут использовать водородные автомобили, когда дело доходит до производительности. Время зарядки продолжает сокращаться с каждым годом, и быстрое и постоянное развитие технологий аккумуляторов почти наверняка приведет к тому, что для полной зарядки аккумуляторам потребуется ровно столько времени, сколько необходимо для заполнения топливного бака автомобиля с ДВС.

Достигает ли Индия прогресса на фронте производства зеленого водорода?

Погоня за зеленым водородом набирает обороты в Индии.Государственная компания GAIL India Ltd недавно объявила о строительстве завода по производству зеленого водорода мощностью 10 МВт — крупнейшего такого завода в стране — в течение следующих 12-14 месяцев. Глава Reliance Industries Мукеш Амбани сказал, что компания, как часть своего бизнеса в области экологически чистой энергии, стремится к концу этого десятилетия снизить стоимость зеленого водорода до 1 доллара за килограмм.

Правительство Индии уже определило стандарты безопасности для производства зеленого водорода, а министр профсоюзов Нитин Гадкари неоднократно выступал за использование водорода в качестве автомобильного и промышленного топлива, принятие которого поможет сократить импорт топлива в страну. счет существенно.

Найдут ли водородные двигатели где-нибудь применение или даже станут ли они осуществимой концепцией?

Действительно, существует вариант использования водородных двигателей внутреннего сгорания — особенно на стороне коммерческого транспорта. Транспортные средства, у которых время безотказной работы значительно выше, чем у автомобилей личного пользования, такие как тяжелые грузовики, автобусы и тяжелая техника, идеально подходят для водородных ДВС, поскольку они должны работать в течение определенного количества часов (и не могут позволить себе останавливаться надолго. время для зарядки своих батарей), имеют фиксированные точки поездки и будут бороться с дополнительным весом чрезвычайно больших аккумуляторных блоков.В контролируемой среде и с небольшим количеством заправочных станций водородом такие автомобили могут легко перейти на h3, и ряд производителей, включая специалиста по тяжелой технике JCB, находятся на пути к внедрению водородного ДВС для своих коммерческих автомобилей.

Водород лучше подходит для грузовых автомобилей и тяжелой техники. Изображение: Mercedes-Benz

Также потенциально может быть использован водород в автоспорте. Гонки проводятся в контролируемой среде, где водородное топливо может быть доступно по мере необходимости, затраты не будут такой большой проблемой, и зрители будут рады снова услышать звук двигателей внутреннего сгорания, в отличие от серии гонок Формулы E на чисто электрических автомобилях. , считается скучным из-за отсутствия звука гоночных автомобилей.

Toyota и Hyundai — два основных автопроизводителя, которые продолжают продвигать свою идею общества, работающего на водороде, но для того, чтобы водородный двигатель внутреннего сгорания добился большого успеха, потребуются некоторые фундаментальные технологические прорывы, которые изменят правила игры, и даже если они действительно произойдут в ближайшие годы, BEV, вероятно, уже вывели игру за пределы досягаемости h3.

Firstpost входит в группу Network18. Network18 контролируется Independent Media Trust, единственным бенефициаром которой является Reliance Industries.

Некролог двигателю внутреннего сгорания

Почему четырехтактный двигатель выиграл раннюю эволюционную гонку? По сравнению с воспламенением от сжатия (дизель) и двухтактным двигателем, которые были изобретены примерно в то же время, четырехтактный двигатель был более тихим, надежным и относительно эффективным. Конечно, помогло и покровительство некоего Генри Форда. Он использовал его для своих ранних автомобилей и для модели T.

По оценкам, когда модель T пошла в производство в 1908 году, в мире было всего около 200 000 автомобилей.Когда последний экземпляр сошел с конвейера в 1927 году, Ford построил 15 миллионов моделей T. Это помогло моторизовать и мобилизовать Америку, изменив жизни, перспективы и амбиции миллионов людей со средним доходом.

Форд был филантропом и был не в восторге от прибыли, получаемой от постоянно растущих продаж, удвоения заработной платы своих рабочих, в то время как цена Model T постепенно упала с 850 долларов до 260 долларов благодаря экономии за счет масштаба и усовершенствованию производства. Машина должна была остаться.

Высокая удельная энергия жидкого топлива, сделавшая возможным двигатель внутреннего сгорания, также сдерживала ранние разработки. Первоначально использовались любые летучие производные масла — ранняя модель Ts могла работать на конопляном масле — и до начала 1920-х годов октановое число было низким, что ограничивало мощность.

Начало Первой мировой войны поставило процесс горения под более пристальное внимание, и после долгих экспериментов американский химик Томас Мидгли-младший открыл присадку к бензину под названием тетраэтилсвинец (TEL), которая позволила добиться гораздо более высоких степеней сжатия и, следовательно, власть.В то время возникли проблемы со здоровьем — рабочие на фабрике TEL заболели и умерли, и сам Мидгли заболел, — но только в середине 70-х годов начали запрещать. Позже Мидгли изобрел фреон, хладагент.

Другие страны, стремящиеся мобилизовать свое население, создали свои собственные доступные автомобили. Во Франции Citroen начал разработку 2CV в 1930-х годах с учетом интересов фермеров, отсюда и простые кресла-гамак, минимальные функции, но длинноногая подвеска, которая позволяла без поломок транспортировать корзину с яйцами через только что вспаханное поле.Начало Второй мировой войны отложило запуск его в производство до 1948 года. В Германии Volkswagen (буквально «народный автомобиль») разрабатывал Beetle, свой собственный серийный автомобиль.

Пока другие совершенствовали масштаб, именно артистичные, выразительные и страстные итальянцы создали первый суперкар. Энцо Феррари с самого начала создавал красавиц с двигателями V12. Но его новый конкурент, Lamborghini, сделал первый настоящий суперкар, когда он повернул свой собственный V12 на 90 градусов и установил его за сиденьями в Miura со средним расположением двигателя.

Однако ни одна страна не была так привязана к автомобилю, как Америка. Его население росло вместе с автомобилем, который стал неотъемлемой частью повседневной жизни, продвигая жизнь в пригороде и поездки на работу, торговые центры за городом, сети быстрого питания, фильмы о проезде на автомобиле, поездки на автомобиле.

Американские автомобили эволюционировали в соответствии с окружающей средой, они были большими, удобными, легкими и не слишком беспокоились о поворотах.