Открыть главное меню

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Поршнево́й дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень. Поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом.

Поршневой ДВС является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок (бензо-болгарок), газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий. Мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания колеблется в пределах от нескольких ватт (двигатели авиа-, мото- и судомоделей) до 75 000 кВт (судовые двигатели).

В рамках технической термодинамики работа поршневых двигателей внутреннего сгорания в зависимости от особенностей их циклограмм описывается термодинамическими циклами Отто, Дизеля, Тринклера, Аткинсона или Миллера.

Циклы работы поршневых ДВСПравить

 
Четырёхтактный цикл двигателя внутреннего сгорания
Такты:
1. Всасывание горючей смеси
2. Сжатие
3. Рабочий ход
4. Выхлоп
 
Двухтактный цикл.
Такты:
1. При движении поршня вверх — сжатие топливной смеси в текущем цикле и всасывание смеси для следующего цикла в полость под поршнем
2. При движении поршня вниз — рабочий ход, выхлоп и вытеснение топливной смеси из-под поршня в рабочую полость цилиндра

Поршневые ДВС, являясь машинами периодического действия (рабочие процессы в их камерах сменяют друг друга), классифицируются прежде всего по тактности (такт - это одно движения поршня (вверх или вниз), по времени он занимает пол-оборота коленчатого вала).

Разработаны и применяются (применялись) 2-х, 4-х и 6-тактные двигатели, то есть полный рабочий цикл в них происходит за 1, 2 и 3 оборота коленчатого вала сооответственно. Поскольку рабочий ход является тактом выделения энергии, то повышение мощности двигателя при равных показателях цикла (индикаторное давление) возможно путём уменьшения тактности.

И в самом деле, по этой причине 2-тактные двигатели имеют большое распространение в устройствах, требующих минимальной массы (газонокосилки, подвесные лодочные моторы, резервные бензоэлектрогенераторы). Устройство их проще, а цена ниже, но экологические и экономические качества уступают 4-тактным. Поэтому большинство транспортных двигателей 4-тактные.

Главные судовые двигатели, наоборот, обычно двухтактные. Причина в том, что добиться высокой экономичности двухтактного дизеля всё-таки возможно, но путём усложнения и удорожания системы продувки. Снижение массы при переходе к 2-тактному циклу этим окупается, так как главные судовые дизели имеют ресурс в десятки и сотни тысяч часов, в отличие от двигателей автомобилей. С другой стороны, сэкономленный однажды вес увеличивает грузоподъёмность судна на эту величину (+ разница в весе, обусловленная креплением двигателя). Заключительным штрихом является возможность лёгкого реверса 2-тактного двигателя, поскольку трансмиссия корабля не имеет редуктора и разобщительной муфты.

Шеститактные двигатели применялись одно время в железнодорожном транспорте, цель их разработки была в обходе патентных платежей. Ввиду сложности и отсутствия особых преимуществ, дальнейшего развития они не получили.

Рабочий цикл наиболее распространённых (4-тактных) поршневых ДВС занимает два полных оборота кривошипа или четыре такта:

  1. Впуска (воздуха или топливо-воздушной смеси);
  2. Сжатия заряда (для роста КПД);
  3. Рабочего хода (расширение продуктов сгорания);
  4. Выпуска (выхлопа).

Двухтактные двигатели имеют всего два такта:

  1. Сжатия заряда;
  2. Рабочего хода.

Однако впуск и выпуск рабочего тела у двухтактных двигателей происходит, когда поршнень находится вблизи нижней мёртвой точки и является нетривиальной задачей. Многочисленные варианты газораспределительного механизма показывают огромную важность задачи. Короткое время газообмена двухтактного двигателя обычно не позволяет добиться столь же полной очистки и наполнения цилиндров, как у четырёхтактных, поэтому мощность их при равном рабочем объёме не удваивается. Сказывается и влияние потерянного хода поршня, так что мощность таких двигателей лишь в 1,5..1,7 раза выше четырёхтактных равной форсировки.

Варианты газораспределительного механизмаПравить

золотниковое (высокое сечение, что важно в быстротечном газообмене 2-тактного двигателя) газораспределение имело широкое применение, но экологические трудности (угар масла) делают его применение теперь затруднительным;

  • поршневое (более простой вариант золотникового, только на 2-тактных; имеет те же проблемы);
  • клапанное в различном исполнении (наиболее распространены схемы с двумя и четырьмя клапанами на цилиндр, с одним или двумя верхними распредвалами)) — имеют наибольшее распространение на двигателях среднего и крупного размера;
  • комбинированные (клапанно-щелевые, клапанно-золотниковые и другие схемы).

В целом, среди остальных систем двигателя, газораспределительный механизм отличается наибольшим разнообразием исполнения по причинам:

  • различной тактности и типа цикла двигателя (искровой, дизельный);
  • назначения двигателя, обуславливающего стоимость дальнейшего снижения его массы и/или повышения удельной мощности;
  • ресурсных требований;
  • требований к экономичности и экологичности;
  • требований к транспортным характеристикам двигателя (запас крутящего момента, согласованность с трансмиссией или винтом);
  • удобства обслуживания и ремонта и другим, которым схемы ГРМ отвечают в разной степени.

Другие системы ДВСПравить

Недостатком большинства двигателей внутреннего сгорания является то, что они развивают наивысшую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому частым спутником транспортного двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия. Лишь в некоторых случаях (например, в самолётах, вертолётах и кораблях) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме (электротрансмиссия). Двигатели с разным циклом работы имеют отличающийся набор систем, например, дизельный не имеет системы зажигания, а искровой - топливного насоса высокого давления.

Обычно двигателю внутреннего сгорания необходимы: система питания (для подачи топлива и воздуха — приготовления топливо-воздушной смеси), выхлопная система (для отвода выхлопных газов), также не обойтись без системы смазки (предназначена для уменьшения сил трения в механизмах двигателя, защиты деталей двигателя от коррозии, а также совместно с системой охлаждения для поддержания оптимального теплового режима), системы охлаждения (для поддержания оптимального теплового режима двигателя), система запуска (применяются способы запуска: электростартерный, с помощью вспомогательного пускового двигателя, пневматический, с помощью мускульной силы человека), система зажигания (для воспламенения топливо-воздушной смеси, применяется у двигателей с принудительным воспламенением). Это относится не только к поршневым, а и газотурбинным и реактивным ДВС, где масса таких систем может превысить массу основных деталей. Таким образом, может случиться, что даже значительная форсировка не позволит значительно сократить массогабариты, если они ограничены, например, системой охлаждения.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра (S/D)Править

Одним из конструктивных параметров ДВС является отношение хода поршня к диаметру цилиндра (или наоборот). Для более быстроходных бензиновых двигателей это отношение близко к 1 или менее, на дизельных моторах ход поршня, как правило, больше диаметра цилиндра. Уменьшение S/D позволяет сократить габариты двигателя при практически равной мощности (потому что скорость поршня при соответствующем увеличении числа оборотов сохранится прежней). Чем больше ход поршня, тем больший крутящий момент развивает двигатель, и тем ниже его рабочий диапазон оборотов. Таким образом, из двух двигателей равной мощности короткоходный будет легче и меньше.

Однако, для уменьшения S/D имеются конструктивные границы. При сокращении хода рост частоты вращения приведёт к увеличению потерь трения, в том числе и аэродинамических при движении кривошипов и шатунов; растут силы инерции; станет затруднительным или невозможным получить нужную форму камеры сгорания при достаточной степени сжатия; из-за увеличения соотношения поверхности к объёму камеры сгорания возрастёт теплоотдача. При значительном росте быстроходности двигателя задача газообмена становится затруднительной, а сгорание смеси может не доходить до конца. Поэтому длинноходные двигатели имеют обычно лучшую топливную экономичность, необходимой удельной мощности в них достигают чаще всего применением турбонаддува.

Двигатели с искровым зажиганиемПравить

Бензиновый двигательПравить

Является наиболее распространённым вариантом ДВС, поскольку установлен на значительной части легковых автомобилей (ввиду меньшей массы, стоимости, хорошей экономичности и малошумности). Имеет два варианта подачи топлива: инжектор и карбюратор.

Карбюраторный двигательПравить

Основная статья: Карбюраторный двигатель

Особенностью является получение топливо-бензиновой смеси в специальном смесителе, карбюраторе. Ранее такие бензиновые двигатели преобладали; теперь, с развитием микропроцессоров, их область применения стремительно сокращается (применяются на маломощных ДВС, с низкими требованиями к расходу топлива).

Инжекторный двигательПравить

Особенностью является получение топливной смеси в коллекторе или цилиндрах двигателя путём подачи инжекторной системой подачи топлива. В настоящий момент является преобладающим вариантом бензинового ДВС, поскольку позволяет резко упростить электронное управление двигателем. Нужная степень однородности смеси достигатеся подачей топлива под давлением, вместо распыла потоком воздуха в карбюраторном двигателе.

Газовые двигателиПравить

Основная статья: Газовый двигатель

Двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:

  • смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
  • сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.
  • генераторный газ — газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твёрдого топлива используются: уголь, торф, древесина.

Эти двигатели имеют широкое применение, например, в электростанциях малой и средней мощности, использующих в качестве топлива природный газ (в области высоких мощностей безраздельно властвуют газотурбинные энергоблоки).

Двигатель с воспламенением от сжатияПравить

Основная статья: Дизельный двигатель

Дизельный двигатель характеризуется воспламенением топлива без использования свечи зажигания. В разогретый в цилиндре воздух от адиабатического сжатия (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через форсунку впрыскивается порция топлива. В процессе впрыскивания топливной смеси происходит его распыление, а затем вокруг отдельных капель топливной смеси возникают очаги сгорания, по мере впрыскивания топливная смесь сгорает в виде факела. Так как дизельные двигатели не подвержены детонации, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия. Повышение её свыше 15 практически роста КПД не даёт[1], поскольку при этом максимальное давление ограничивают путём более длительного сгорания и уменьшением угла опережения впрыска. Однако малоразмерные быстроходные вихрекамерные дизеля могут иметь степень сжатия до 26, для надёжного воспламенения в условиях большого теплоотвода и для меньшей жёсткости работы (жёсткость обуславливается задержкой воспламенения, характеризуется в повышении давления при сгорании, измеряется в МПа/градус поворота коленчатого вала). Крупногабаритные судовые дизели с наддувом имеют степень сжатия порядка 11..14 и КПД более 50%[2].

Дизельные двигатели обычно менее быстроходны и при равной мощности с бензиновыми характеризуются большим крутящим моментом на валу. Также некоторые крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжёлых топливах, например, мазутах. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, за счёт пневматической схемы с запасом сжатого воздуха, либо, в случае с дизель-генераторными установками, от присоединённого электрического генератора, который при запуске выполняет роль стартера.

Вопреки расхожему мнению, современные двигатели, традиционно называемые дизельными, работают не по циклу Дизеля, а по циклу Тринклера — Сабатэ со смешанным подводом теплоты. Недостатки дизельных двигателей обусловлены особенностями рабочего цикла — более высокой механической напряжённостью, требующей повышенной прочности конструкции и, как следствие, увеличения её габаритов, веса и увеличения стоимости за счёт усложнённой конструкции и использования более дорогих материалов. Также дизельные двигатели за счет гетерогенного сгорания характеризуются неизбежными выбросами сажи и повышенным содержанием оксидов азота в выхлопных газах.

Газодизельный двигательПравить

Основная статья: Газодизельный двигатель

Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю. Обычно имеется возможность работы по чисто дизельному циклу. Применение: тяжёлые грузовики. Газодизельные двигатели, как и газовые, дают меньше вредных выбросов, к тому же природный газ дешевле. Такой двигатель зачастую получают дооснащением серийного, при этом экономия дизтоплива (степень замещения газом) составляет порядка 60%[3]. Зарубежные фирмы также активно разрабатывают такие конструкции[4].

Обозначение и параметры поршневых ДВСПравить

В практике приходится иметь дело с цифро-буквенным обозначением двигателей. Для поршневых оно (в России) стандартизовано по ГОСТ 10150-2014 в рамках межгосударственного стандарта обозначений и терминов[5].

Например, обозначение 6Ч15/18 указывает на 6-цилиндровый четырёхтактный двигатель с диаметром поршней 15 см и ходом 18 см, 12ДКРН20/30 — на 12-цилиндровый двухтактный крейцкопфный реверсивный с наддувом, диаметр поршней 20 см и ходом 30 см (примеры условны).

Стандартами определяются также технические условия (температура воздуха, атмосферное давление и влажность, вид топлива, потребление мощности внешними агрегатами) для испытаний ДВС, например, на мощность. Поскольку условия такие в разных странах отличаются, то и заявленная производителем мощность может отличаться по локальным стандартам в ту или иную сторону (ввиду разброса размеров деталей, например, системы газораспределения, мощность двигателей всегда имеет естественный заводской разброс; у двухтактных ДВС, ввиду большего влияния этой системы на мощность, такой разброс выше).

Существует, например, понятие "мощность брутто" и "мощность нетто" (SAE). Первая указывает на мощность, снимаемую с вала, без привода помпы, генератора и вентилятора и снятым воздухоочистителем, вторая — со всеми этими агрегатами. До 1971 года автопроизводители (в рекламных целях) указывали в характеристиках двигателя мощность брутто, которая больше примерно на 20%. Это относилось и к таким советским двигателям как ГАЗ-24, Москвич-412. Однако и позднее были "рецидивы" внесения в характеристики мощности брутто (ЗМЗ-406 с заявленной мощностью 150 л.с.).

Основные параметры двигателяПравить

С работой поршневого двигателя внутреннего сгорания связаны следующие параметры.

  • Верхняя мёртвая точка (в. м. т.) — крайнее верхнее положение поршня.
  • Нижняя мёртвая точка (н. м. т.) — крайнее нижнее положение поршня.
  • Радиус кривошипа — расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки
  • Ход поршня — расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).
  • Такт — часть рабочего цикла, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.
  • Объём камеры сгорания — объём пространства над поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке.
  • Рабочий объём цилиндра — объём, освобождаемый поршнем при перемещении его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке.
  • Полный объём цилиндра — объём пространства над поршнем при нахождении его в нижней мёртвой точке. Полный объём цилиндра равен сумме рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания.
  • Рабочий объём двигателя для многоцилиндровых двигателей — это произведение рабочего объёма на число цилиндров.
  • Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания.

Характеристики ДВСПравить

Потребительские качества двигателя (принимая за образец классический поршневой или комбинированный двигатель, отдающий крутящий момент) можно охарактеризовать следующими показателями:

  1. Массовые показатели, в кг на литр рабочего объёма (обычно от 30 до 80), и в кг на 1 л.с. (1 кВт). Они важнее для транспортных, особенно авиационных, двигателей.
  2. Удельный расход топлива, г/л.с.*час (г/кВт*ч), или для конкретных видов топлив с разной плотностью и агрегатным состоянием, л/кВт*ч, м3/кВт*ч.
  3. Ресурс в часах (моточасах). Некоторые применения ДВС не требуют большого ресурса (пусковые ДВС, двигатели торпед), и потому в их конструкции могут отсутствовать, например, фильтры для масла и воздуха.
  4. Экологические характеристики (как самостоятельные, так и в составе транспортного средства), определяющие возможность его эксплуатации.
  5. Транспортные характеристики, определяющие кривую крутящего момента в зависимости от числа оборотов. При работе двигателя по винтовой характеристике, обычно без трансмиссии, специальная корректировка транспортной характеристики не требуется, но в автомобилях и тракторах хорошая транспортная характеристика (высокий запас крутящего момента, тихоходная настройка) позволяют уменьшить число передач в трансмиссии и облегчить управление.
  6. Шумность двигателя, зачастую определяемая его применением в люксовых моделях автомобилей или подводных лодках. Для снижения шумности часто снижают жёсткость подвески двигателя, усложняют схемы выпуска газов (например, выпуск газов через винт в подвесных моторах), а также капотируют.

Топливная экономичность искровых ДВСПравить

Основная статья: Октановое число

Сжатие топливо-воздушной смеси в искровых ДВС повышает их эффективность (КПД), но рост степени сжатия также увеличивает вызываемое сжатием нагревание рабочей смеси согласно закону Шарля. Если топливо легковоспламеняемое, вспышка происходит до достижения поршнем ВМТ. Это приводит к такому увеличению давления в процессе сжатия, что повредит двигателю. Поэтому в двигателе с искровым зажиганием (отто-мотор) самовоспламенение топлива недопустимо. Самовоспламенение, требующее значительного времени для предпламенных реакций, иногда возникает при достаточно малом числе оборотов, проявляется обычно как то, что двигатель не глохнет при выключении зажигания, а продолжает неравномерное вращение, иногда в обратную сторону (калильное зажигание от свечей и частиц нагара). Это может приводить к повреждению двигателя, поэтому для его исключения принимаются конструктивные меры.

Область топливного заряда в искровых ДВС отделена от продуктов реакции фронтом пламени, движущимся со порядка 50 м/с (скорость пламени зависит от турбулизации смеси, её состава и типа топлива, энергии пробоя искрового промежутка, неравномерности состава при послойном образовании и других факторов). В условиях нормального горения фронт пламени, в котором и происходит горение, проходит с этой скоростью от свечи до стенок цилиндра. Однако при работе часто наблюдается быстрое самовоспламенение последних порций топливной смеси, происходящее в объёме. Явление это получило название детонации. Причиной детонации является значительное увеличение давления и температуры в оставшейся части заряда (поджатие продуктами горения) из-за , а также диффузия активных веществ из фронта пламени вместе с достаточным временем (десятки миллисекунд), позволяющим пройти предпламенным реакциям. При отсутствии подачи искры детонация при сжатии и расширении не наблюдается (детонация не самовоспламенение)[6].

Когда же детонация наконец возникает, то скорость сгорания достигает величин 2 км/с и более, тем самым в цилиндре образуются многократные отражённые ударные волны, снаружи воспринимаемые как звонкий стук. Ударные волны, принимая в себя часть энергиии топлива, не только снижают мощность, но и наносят повреждения деталям двигателя таким как поршень, кольца и головка цилиндров. В конечном счёте, энергия детонационных волн переходит в тепловую, поэтому при детонации двигатель может перегреваться. Длительная работа с сильной детонацией вызывает выкрашивание материала, поломки поршневых колец, прогар поршня, и потому недопустима; причём поверхность, повреждённая детонацией, лишь усиливает это явление[7].

В результате этого для каждого двигателя, с учётом его быстроходности, выбранной степени сжатия, угла опережения зажигания, величины подогрева заряда, способа смесеобразования и турбулизации заряда, существует предел работы без детонации на данном виде топлива. Применение топлива с меньшей стойкостью может приводить к описанным выше явлениям в двигателе, что вызывает его отказ. Стойкость топлива к детонационному сгоранию определяют обычно по сравнению с эталонной смесью изооктана и н-гептана. Если бензин имеет октановое число 80, его стойкость соответствует смеси 80% изооктана и 20% н-гептана. Для топлив, имеющих стойкость выше изооктана, число определяют сравнением смешением других смесей. В общем случае, величина измеренного ОЧ зависит от методики. Стойкость топлива к самовоспламенению и детонационная стойкость не равнозначны (нет линейной корреляции). Поэтому организация рабочего процесса в двигателе должна учитывать обе опасности.

В двигателях с воспламенением от сжатия, самовоспламенение топлива носит позитивный характер и оценивается цетановым числом топлива. Большее число показывает более быстрое воспламенение; обычно применяют топлива с ЦЧ более 40. Жёсткость сгорания в дизелях ограничена постепенным сгоранием топлива по мере его подачи, поэтому классической детонации при исправной топливной аппаратуре в таком двигателе не наблюдается.

Термодинамика классического поршневого ДВСПравить

Тепловой расчёт ДВС был впервые разработан русским профессором Гриневецким, директором Императорского Московского технического училища. Его жизнь в 1919-м оборвала Гражданская война. В нашей стране его продолжателем явились такие русские инженеры как Брилинг, Мазинг и Сикорский (последний эмигрировал).

Одним из главных показателей цикла ДВС служит индикаторный КПД, зависящий от степени сжатия и показателя политропы рабочего тела.

Вторым важным уравнением является связь индикаторной мощности с рабочим объёмом двигателя, числом оборотов и степенью форсировки (приведённым индикаторным давлением).

Индикаторный КПД двигателя вычисляется на основании данных индикаторной мощности, расхода топлива, и его теплотворной способности.

Эффективная мощность и эффективное индикаторное давление отличаются от индикаторных на величину механических потерь, выраженных через механический КПД.

Механические потери включают в себя как трение цилиндро-поршневой группы и механизма газораспределения, так и потери в навесных агрегатах (помпа, маслонасос, генератор) и потери в процессе газообмена (отрицательная петля работы в индикаторной диаграмме 4-тактного ДВС).

Термодинамические показатели в целом не связаны с устройством конкретного двигателя, но соответствующие коэффициенты в формулах, обусловленные механическими потерями, максимальной степенью сжатия и плотностью воздуха на впуске, определены конструкцией. Термодинамические показатели влияют не только на КПД и мощность, но и экологические показатели двигателя.

Влияние ДВС на экологию, а также экологических требований на конструкцию ДВСПравить

В таких вариантах ДВС, как газотурбинные и реактивные, сгорание организовано непрерывно, причём максимальная температура меньше. Поэтому они имеют обычно меньшие выбросы недогоревших углеводородов (по причине меньшей области гашения) и выбросы окислов азота (по причине меньшей температуры). Температура в таких двигателях ограничена теплостойкостью лопаток, сопел, направляющих, и для двигателей с большим ресурсом обычно не превышает 1000 оС. Улучшения экологических показателей, например, ракет, достигают обычно подбором топлив (например, вместо НДМГ и перекиси азота применяют жидкие кислород и водород).

Однако, сотни миллионов регулярно используемых транспортных двигателей, потребляя ежедневно огромное количество нефтепродуктов[8], дают в сумме большие вредные выбросы. Их разделяют на углеводороды (CH), окись углерода (CO), и окислы азота (NOx). Также ранее использовали этилированный бензин, продукты сгорания которого содержали практически не выводимый из организма человека свинец. Наиболее это сказывается в крупных городах, расположенных в низинах и окруженных возвышенностями: при безветрии в них образуется смог.

В первые десятилетия развития автотранспорта этому не уделялось достаточное внимание, поскольку автомобилей было меньше. В дальнейшем производителей обязали соблюдать определённые нормы выбросов, причём они становятся строже. Для уменьшения выбросов в принципе возможны три способа:

  1. Выбор экологически чистого топлива (водород, природный газ) или улучшение традиционного жидкого (бензин и дизтопливо "Евро-5").
  2. Изменение параметров цикла двигателя или разработка новых (снижение степени сжатия, расслоение заряда, внутрицилиндровый впрыск, системы компьютерного управления с использованием датчиков кислорода, система Common rail на дизелях, и др.).
  3. Снижение содержания вредных выбросов с использованием термических (ранее) и каталитических (настоящее время) катализаторов.

Существующие нормы токсичности в развитых странах требуют обычно применения всех этих способов сразу. При этом обычно ухудшается экономичность как автомобилей, так и всего транспортного (включая нефтеперегонные заводы) комплекса, поскольку оптимумы циклов по экономичности и экологичности у двигателей обычно не совпадают, а изготовление высокоэкологичного топлива требует больше энергии.

ПримечанияПравить

  1. Процесс сжатия в поршне. vdvizhke.ru. Дата обращения 15 июля 2019.
  2. Дорохов Павел Александрович, Нгуен Динь Хиеп. Исследование влияния степени сжатия на показатели судового ДВС // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2009. — Вып. 1. — ISSN 2073-1574.
  3. Газодизель на метане | Газ в моторы (рус.)  (неопр.) ?. Дата обращения 25 июля 2019.
  4. Технические особенности газо дизелей и анализ экспериментально-теоретических исследований газодизельного процесса. Studref. Дата обращения 25 июля 2019.
  5. ГОСТ 10150-2014 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Общие технические условия (с Поправкой), ГОСТ от 11 августа 2015 года №10150-2014. docs.cntd.ru. Дата обращения 30 июля 2019.
  6. Хиллиард Д., Спринглер Дж. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями. — Москва: Машиностроение, 1988. — С. 209-268. — 509 с.
  7. Хиллиард Д., Спринглер Дж. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями. — Москва: Машиностроение, 1988. — С. 252-268. — 509 с.
  8. Запасы нефти в мире и потребление Онлайн (рус.)  (неопр.) ?. Дата обращения 25 июля 2019.

ЛитератураПравить

СсылкиПравить