Альтернативные двигатели: Альтернативный двигатель — Энергетика и промышленность России — № 1 (65) январь 2006 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Содержание

Альтернативный двигатель — Энергетика и промышленность России — № 1 (65) январь 2006 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 1 (65) январь 2006 года

Поршневые, газотурбинные и жидкостно-реактивные двигатели производят более 60% всей вырабатываемой человечеством энергии. Несмотря на существование многочисленных альтернативных вариантов – атомных реакторов, топливных элементов, солнечных батарей и т. д., львиная доля полезной работы производится установками, в основе которых лежат идеи столетней давности. Производители двигателей скептически относятся к возможности радикально изменить технологии. Однако такие возможности есть. Это доказал инженер Михаил Кузнецов. Его разработка – объемно‑струйный двигатель «Перун» – заинтересовала такие серьезные компании, как «Даймлер-Крайслер», «Ман» и др. Предлагаемая инновация объединила достоинства своих предшественников – двигателей поршневого внутреннего сгорания, газотурбинного и жидкостно-реактивного.

Сейчас поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) остаются самым распространенным классом тепловых машин. За год их выпускают в мире более 40 млн. Они используются в большинстве транспортных средств, реже – в энергоустановках.

От поршневых – до реактивных

Преимущество поршневых ДВС в том, что они обеспечивают большой крутящий момент при различных скоростях вращения мотора и различных режимах съема с него мощности. Но у этих установок низкий показатель выхода мощности на единицу веса – 0,8 кг / кВт, относительно низкий КПД – около 30%, а удельный расход топлива составляет в среднем около 250 г / кВт-ч. Кроме того, несмотря на все ухищрения конструкторов, эти двигатели остаются одними из основных загрязнителей окружающей среды: топливо в цилиндре не сгорает полностью – и этот недостаток невозможно ликвидировать ни с помощью компьютерного управления, ни путем дожигания выхлопных газов.

Еще один распространенный тип ДВС – газотурбинные двигатели (ГТД). Струя пара или продуктов горения топлива истекает из сопла на лопасти турбины, вызывая ее вращение. КПД таких двигателей достигает 90%. Однако значительную часть (до 60%) вырабатываемой механической энергии приходится расходовать на привод компрессора, который сжимает поток воздуха, поступающего в камеру сгорания для ее же охлаждения и для увеличения полноты сгорания топлива. К примеру, автомобильный ГТД «Ровер» развивает около 265 кВт мощности, а ее эффективная составляющая в три раза меньше – около 90 кВт. Высок в таких двигателях и удельный эффективный расход топлива: 300‑400 г/кВт-ч. К тому же чем меньше турбина, тем выше ее обороты, – и следовательно, нужна громоздкая система редукторов. В двигателе мощностью 40 кВт, например, турбина раскручивается со скоростью 60 тыс. оборотов в минуту. Поэтому изготовление ГТД экономически невыгодно, если его мощность составляет менее 110 кВт. Это ограничивает область применения ГТД, и они крайне редко используются в качестве автомобильных моторов. С другой стороны, они незаменимы в стационарной энергетике и авиации, где необходимо производство таких мощностей, получение которых на поршневых силовых устройствах было бы экономически нецелесообразным.

Если считать КПД главным критерием определения эффективности двигателей, то дальше создания жидкостных реактивных двигателей (ЖРД) идти было уже некуда. Топливо сгорает в камере полностью при температуре в тысячи градусов. Это обеспечивает максимальный КПД при самом чистом выхлопе рабочего тела, создающего реактивную тягу. Но по ряду причин – высокой температуры выхлопных газов, крайне низкого ресурса самого двигателя и, главное, экономической нецелесообразности использования при небольших мощностях – сфера применения ЖРД ограничивается ракетно-космической техникой.

Идея – старая, устройство – новое

Справедливости ради стоит отметить, что первая попытка улучшить характеристики двигателя внутреннего сгорания за счет кардинального изменения одного из основных элементов – поршня – была предпринята задолго до изобретения Кузнецова. Феликс Ванкель еще в 1936 году получил патент на роторную силовую установку (первый автомобиль с таким мотором сошел с конвейера в 1963 году), в которой уже не было возвратно-поступательного движения поршня. Его мощность оказывалась равной мощности поршневого мотора с вдвое большим рабочим объемом. Возможность создания мощного, но легкого и малогабаритного двигателя вызвала огромный интерес со стороны автомобилестроителей, десятками стоявших в очереди за покупкой лицензии на его производство (кстати, одним из последних отметился там ВАЗ). Но конструкторы, по большому счету, так и не смогли уменьшить удельный расход топлива, а ресурс работы двигателя оставался крайне низким, поэтому большого распространения он не получил.

После этого были попытки (в середине 1950‑х их предприняли американские инженеры, а в 1970-х – японские) разработать принципиальную схему сферической роторной машины (СРМ), совмещавшей принципы работы поршневого и газотурбинного двигателей. Но особым успехом они не увенчались.

Михаил Кузнецов решил заняться воплощением идеи, почерпнутой им из публикации в журнале «Техника – молодежи» 35-летней давности. Именно там он впервые увидел схему объемной сферической роторной машины. В марте 1999 года изобретение было зарегистрировано Российским агентством по патентам и товарным знакам, а Московский Международный институт промышленной собственности оценил интеллектуальную собственность Кузнецова в 5,64 млн. долларов.

Как повысить эффективность?

Кузнецов нашел простое и красивое решение: вынес камеру сгорания, работающую по принципу ЖРД, за пределы сферической роторной машины, что значительно повысило ресурс работы двигателя. В этом – одно из главных преимуществ нового устройства. Отдельная камера сгорания позволяет использовать все преимущества жидкостно-реактивных и газотурбинных двигателей. Можно достичь высоких – до 2900 градусов по Цельсию – температур рабочего тела, при этом топливо будет выгорать полностью. К тому же такое решение дает возможность совершенствовать камеру сгорания отдельно от других составляющих двигателя.

Роторный узел образует в полости корпуса СРМ два расширительных контура. Каждый из них состоит из двух камер переменного объема. За один оборот они совершают полный рабочий цикл (сжатие и расширение). Смена рабочих циклов происходит автоматически за счет перекрытия впускных и выпускных каналов ротора.

При использовании в двигателе одной сферической роторной машины один контур работает в качестве двигателя, а камеры второго контура – в качестве компрессора, задача которого подавать сжатый воздух в камеру сгорания. Еще одно преимущество изобретения Кузнецова состоит в том, что возможны варианты, в которых можно использовать одновременно несколько роторных машин в одном двигателе. Простое увеличение их числа позволит управлять «литровой мощностью» всей установки. Скажем, в самолете все силовые компоненты двигателя будут включаться при взлете, а при крейсерском режиме часть из них можно вывести в режим ожидания. Это существенно увеличивает надежность и ресурс двигательной установки в целом, что особенно важно в авиации.

Пятикратное увеличение мощности

Профессор Технического университета имени Баумана, заведующий кафедрой поршневых и комбинированных двигательных установок Николай Иващенко отмечает, что «Перун» особенно привлекателен для малой авиации. Сотрудники его кафедры провели расчет математической модели двигателя, который подтвердил его работоспособность. Специалисты доказали, что «Перун» обладает низким удельным весом на единицу эффективной мощности и, соответственно, небольшими габаритами. Если такой двигатель поместить в объемы существующего моторного отсека современного танка, то его мощность увеличится в пять раз – с 2 тыс. до 10 тыс. кВт.

Профессор МАИ Валентин Рыбаков отметил, что роторная машина в двигателе Кузнецова при сопоставимых с газотурбинными устройствами мощностях совершает значительно меньшее число оборотов (40-киловаттный ГТД вращается со скоростью 60 тыс. оборотов в минуту, а СРМ достигает той же мощности при 12 тыс. оборотов в минуту), что упрощает редукционный механизм. Профессионалы особо подчеркивают следующие преимущества изобретения: отсутствие возвратного механизма, высокий механический КПД и возможность использования установки в качестве компрессора или гидронасоса.

Естественно, не все технические проблемы решены: велики потери при перетекании продуктов сжигания топлива из камеры в камеру, дорого обходится точнейшая обработка деталей сферической роторной машины, а прочность конструкции ротора при высоких оборотах вызывает сомнения. Технические вопросы можно было бы решить, если бы дело дошло до стендовых испытаний хотя бы одного опытного образца. Но с этим как раз проблема. Внедрение инновации такого уровня требует больших инвестиций и времени. Сам Кузнецов утверждает, что для доведения его проекта до ума понадобится семь‑десять лет и не менее 100…200 млн. долларов. Первый этап – проектный – может занять полтора года и стоить около 100 тыс. долларов.

Кроме того, «Перун» бросает серьезный вызов традиционному двигателестроению. Авиационные, автомобильные и энергостроительные концерны потратили уже немало денег на доводку старых идей, и для них объемно‑струйный двигатель – слишком радикальный способ повысить конкурентоспособность своей продукции. Может быть, поэтому переговоры с потенциальными инвесторами пока ни к чему не привели.

Альтернативные двигатели внутреннего сгорания | Rock Auto Club

Двигатель внутреннего сгорания

был изобретен в далеком 1765 году

Его работа основана на преобразовании химической энергии топлива в механическую работу. Данный процесс становится возможным, благодаря сгоранию бензина или солярки, находящихся в рабочей зоне агрегата. Недостатки мотора подобного типа вполне очевидны – чрезмерно сложная система настройки глушителей, системы зажигания/впуска, а также низкий коэффициент полезного действия.

Устаревший кривошипно-шатунный механизм, как правило, оказывается не в состоянии обеспечить КПД выше 35-40%. Однако и главное преимущество двигателя внутреннего сгорания выглядит весьма солидно – он экономичнее всех существующих моторов, за исключением некоторых экзотических образцов. Пытаясь максимально использовать преимущества двигателя подобного типа и стараясь устранить недостатки, люди издавна пытались разработать и применить его альтернативные версии.

Первый двигатель Даймлера годился и для транспортного, и для стационарного применения. Работал на газе и на бензине. Все позднейшие конструкции Даймлера рассчитаны исключительно на жидкое топливо. Большую частоту вращения вала двигателя, обеспечиваемую, в частности, интенсивным воспламенением смеси, Даймлер справедливо считал главным показателем работы двигателя на транспортной машине. Частота вращения вала двигателя Даймлера была в 4—5 раз больше, чем у газовых двигателей, и достигала 450—900 об/мин, а мощность на 1 л рабочего объема — вдвое больше. Соответственно могла быть уменьшена масса. К этим штрихам «транспортной специфики» добавим закрытый картер (кожух) двигателя, заполненный смазочным маслом и защищавший подвижные части от пыли и грязи. Охлаждению воды в окружающей двигатель «рубашке» способствовал пластинчатый радиатор. Для пуска двигателя служила заводная рукоятка… .

Известные альтернативные варианты двигателя

Наиболее известный альтернативный вариант двигателя внутреннего сгорания предложил в 1957 году изобретатель Феликс Ванкель. Мотор представляет собой четырехтактный механизм с ротором треугольной конфигурации. Придает вращающий момент ротору планерная передача, за счет чего объем камеры между треугольником и статором постоянно варьируется. Главным достоинством двигателя Ванкеля является экономичность конструкции агрегата – для него требуется более чем на треть меньшее количество деталей, чем для образца классического типа. Кроме того, такой мотор, сохраняя первоначальную мощность, весит в два раза меньше, нежели стандартный двигатель внутреннего сгорания. Главным недостатком изобретения Ванкеля следует признать малый рабочий ресурс, вызванный низким качеством уплотняющих материалов и большим расходом топлива.

Еще один интересный альтернативный вариант кривошипно-шатунного двигателя предложил ученый А.С. Абрамов. Его разработка предлагает систему преобразования стандартного прямолинейного движения поршня во вращающий момент, за счет скольжения роликового механизма, прикрепленного к ротору. Подробные научные исследования данного варианта в настоящий момент должным образом не проведены, поэтому возможность работы такого двигателя при больших мощностях достоверно неизвестны.

Гибридный двигатель Хессельмана

Двигатель Хессельмана является комбинацией бензинового и дизельного двигателя, предложен шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Впоследствии данный тип двигателя применялся в тяжёлых грузовиках и автобусах, выпущенных в промежуток с 1920-х по 1930-е годы.

Двигатель представлял собой двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием, модифицированный таким образом, чтобы он был в состоянии работать на тяжёлых нефтепродуктах, таких как мазут, керосин или дизельное топливо.

Горючее впрыскивается в камеру сгорания посредством топливного насоса высокого давления. Из-за низкой степени сжатия дизельное топливо и тяжёлые нефтепродукты воспламенялись при помощи свечи зажигания. В дизельном двигателе происходит самовоспламенение топлива под воздействием разогретого сильным сжатием воздуха.  Двигатели Хессельмана обычно заводились на бензине, а после прогрева до рабочей температуры переключались на керосин или дизельное топливо.

Это был первый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием и прямым впрыском горючего в цилиндры, который был установлен на автомобиль. Эти двигатели могли работать на тяжёлом жидком топливе, которое было дешевле бензина, что сделало их установку на автомобили более выгодной. Современные исследования показали, что по сравнению с бензиновыми двигателями двигатели Хессельмана потребляли меньше топлива, развивая при этом равную мощность. 

По сравнению другими дизельными двигателями модель Хессельмана была меньше по размерам, и соответственно, весила меньше. В 1930-х годах металлургия не была так развита, как сейчас, поэтому дизельные двигатели были довольно тяжёлыми, чтобы выдерживать воздействие высоких температур и давления при сжатии воздуха и возгорании топлива. Впоследствии благодаря дальнейшему развитию металлургии появилась возможность сделать дизельные двигатели более лёгкими и компактными, из-за чего двигатель Хессельмана лишился данного преимущества.  Модель Хессельмана при всех своих достоинствах обладала также рядом недостатков. Из-за низкой степени сжатия температура в камере сгорания была более низкой, чем в дизельном двигателе, что приводило к неполному сгоранию тяжёлого топлива.

Это, в свою очередь, вело к быстрому износу свечей зажигания. В довершении всего двигатели Хессельмана выделяли выхлопные газы, которые представляли собой густой едкий дым. 

С конца 1920-х годов двигатели Хессельмана производились на всех трёх шведских заводах, выпускавших грузовики, Scania-Vabis, Tidaholms Bruk и Volvo. В 1936 году завод Scania-Vabis перешёл на более совершенные дизельные двигатели, а в 1947 году его примеру последовал Volvo.

Альтернативные двигатели внутреннего сгорания от попаданцев

 Так случилось, что о некоторых технических новинках я узнал из художественных произведений про попаданцев, в том числе и про новые и не очень конструкции двигателей внутреннего сгорания, предлагаю их вашему вниманию.

Двигатель Ибадуллаева

В произведении с самиздата “Атоммаш” Макгваера Артура, в первой его версии, я впервые встретил упоминание про Двигатель Ибадуллаева,  по сути это модификация обычного ДВС, отличающаяся более высокой степенью сжатия и немного измененным режимом работы, что позволяет увеличить мощность двигателя как минимум в 2 раза. Как известно именно недостаточная мощность авиадвигателей, заметно сказывающаяся на главных характеристиках боевых самолетах, была одной из  главных проблем нашей авиации в начальный период Великой отечественной войны, такой двигатель тогда бы очень пригодился, да и танковый дизель можно было бы сделать компактнее и изменить конструкцию Т-34.

Встраивание запрещено пользователем (((

http://www.youtube.com/watch?v=zXkylKpeoIg

Оппозитный турбо дизель с противоположно движущимися поршнями – OPOC.

В произведении “Звоночек” Михаила Маришина —

Михаил Маришин. Дизель решает всё. Звоночек 1. Скачать

ГГ решает двигать в СССР двигателестроение (извиняюсь за каламбур), и предлагает конструкцию оппозитного Дизеля, создание которого в нашем времени спонсирует Билл Гейтс, двигатель намного компактнее классического дизеля, и как минимум в 2 раза дешевле, так как 1 цилиндр заменяет 4 в классическом дизеле, что для встающего на ноги СССР очень важно.

Однако ГГ на этом не останавливается, когда промышленность не может увеличить выпуск топливной аппаратуры для дизелей, то “изобретает” Двигатель Кушуля, этот двигатель был разработан профессором Кушулем в начале 70-х, особенность этого двигателя в том что детонации в нем невозможны в принципе, что позволяет использовать в нем низкосортный бензин, и даже керосин, опят же в СССР тогда качественного бензина было мало.

Подробная статья о двигателе — http://www.studiplom.ru/Technology/DVS_bez_dima.html

http://www.youtube.com/watch?v=HTaaiur_DsM

 

Альтернативные двигатели

Необходимость охраны среды обитания от загрязнения отработавшими газами автомобилей и требования топливной экономичности поставили перед конструкторами транспортных средств вопрос: насколько бензиновые (карбюраторные) двигатели перспективны для будущего автомобильного транспорта и какие двигатели могут прийти им на смену.

В качестве альтернативных карбюраторному стали предлагаться дизели, роторный двигатель, газовая турбина, паровая поршневая машина, паровая турбина, двигатель «внешнего» сгорания (Стирлинга), инерционный двигатель и некоторые другие.

Токсичность выхлопных газов у карбюраторного и дизельного двигателей

Токсичное вещество

Количество токсичных веществ на 1000 л сжигаемого топлива, кг

Карбюраторный двигатель

Дизель

Окись углерода СО

200

25

Углеводороды СН

25

8

Окислы азота NOx

20

36

Сажа

1

3

Сернистые соединения SOx

1

30

Итого:

247

102

Дизельный двигатель. Считается, что в борьбе за уменьшение загрязнения воздушного бассейна дизельные двигатели могут сыграть существенную роль. Относясь к классу двигателей внутреннего сгорания, дизель отличается от карбюраторного двигателя: имеет более высокие степени сжатия, которые обеспечивают самовоспламенение топлива, ввиду этого отпадает надобность в системах электрического зажигания; вместо карбюратора используются топливные форсунки, осуществляющие под большим давлением впрыск топлива в цилиндры.

Дизельный двигатель выделяет значительно меньше окиси углерода и углеводородов. В его отработавших газах содержится даже меньше окислов азота, если по этому компоненту его сравнивать с бензиновыми двигателями с особо высокой степенью сжатия. Однако крупными недостатками дизелей являются дымность, неприятный запах и более высокий уровень шума. Тем не менее более высокая тепловая экономичность дизелей (эксплуатационный к. п. д. 30—35% вместо 20—25% у карбюраторных двигателей), способность работать на более дешевом (дизельном) топливе, возможность получения относительно больших мощностей предопределили дизелю доминирующее положение в мировом грузовом автомобильном парке и парке автобусов. К этому следует добавить, что ряд автомобильных фирм уже в течение многих лет выпускает и легковые автомобили с дизельными двигателями, причем выпуск таких автомобилей возрастает.

В нашей стране осуществляется дизелизация грузового и автобусного парков и разрабатываются меры по использованию дизелей на легковых автомобилях. Ведутся серьезные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по дальнейшему совершенствованию дизелей: повышению топливной экономичности, удельной мощности, надежности и долговечности, а также снижению металлоемкости, токсичности отработавших газов. Одна из важных мер, позволяющих достичь поставленных целей, — применение так называемого турбонаддува, т. е. постановка на дизель специального турбокомпрессора для нагнетания в цилиндры большего количества воздуха. На лучших образцах получен к. п. д., равный 45%.

Основные выводы из исследований и опыта эксплуатации дизельных автомобилей, проведенных в СССР и за рубежом, сводятся к тому, что предстоит расширение производства этих автомобилей. Прогнозируется, что в мире к 1990 г. 10% всех легковых автомобилей будут иметь дизели, а к 2000 г. их удельный вес возрастет до 25—30%.

Роторный двигатель. Это — бензиновый двигатель, имеющий принципиально иную конструкцию основного силового агрегата. У роторного двигателя нет цилиндров и шатунно-кривошипной группы. Вместо поршней с их возвратно-поступательными движениями он имеет вращающийся ротор, который передает крутящий момент через зубчатую передачу. В роторном двигателе нет клапанов, а лишь впускное и выпускное отверстия.

Не разбирая подробно конструкционные и технико-экономические характеристики этого двигателя (меньшая масса, компактность, высокооборотность, большая удельная мощность на единицу массы, простота производства, отсутствие вибраций, способность работать на топливе с низким октановым числом и др.), отметим, что он дает несколько менее токсичный выхлоп в результате меньшего содержания окислов азота. В силу конструкционных особенностей и компактности роторный двигатель облегчает установку дополнительных приборов для очистки отработавших газов и улучшает протекание реакций в них ввиду более высокой температуры отработавших газов (несмотря на более низкую температуру сгорания).

Давно запатентованный немецким механиком Ванкелем роторный двигатель в течение многих лет дорабатывался в ФРГ, где небольшое их производство было начато лишь в 1964 г. Японские промышленники, приобретшие лицензию на двигатель Ванкеля, затратили много времени на его доводку и лишь к середине 60-х годов создали работоспособную конструкцию. В 1967 г. фирма «Тойо Когио» начала серийный выпуск автомобилей «Мацуда» с роторным двигателем и к 1980 г. выпустила миллион таких автомобилей, часть которых была продана за границей.

С 1970 г. автомобили с роторными двигателями начали выпускаться фирмой «Ситроен» во Франции. Концерн «Дженерал моторс», перекупивший лицензию у Японии, также проводил работы над усовершенствованием двигателя Ванкеля и намечал с 1974 г. расширить выпуск автомобилей с роторным двигателем. Однако позднее этот концерн отказался от продолжения работ над указанным двигателем.

В связи с энергетическим кризисом производство автомобилей с роторными двигателями не получило большого развития, за исключением упомянутой выше фирмы в Японии, которая вложила в исследования и организацию производства этих двигателей большие капиталы и которая продолжает их выпуск, совершенствуя одновременно конструкцию.

Главная причина лежит в меньшей экономичности роторного двигателя по сравнению с традиционным поршневым. Кроме этого, до конца не удалось преодолеть существенные конструкционные трудности с обеспечением необходимой плотности между корпусом (блоком) двигателя и ротором по мере износа их в процессе эксплуатации. В силу названных причин новые автомобили с роторными двигателями почти перестали появляться на выставках (салонах) автомобилей. Тем не менее ряд зарубежных фирм продолжают работы над этим двигателем.

У нас в стране также проводятся исследования и разработка роторных двигателей. В течение ряда лет ведутся работы на Волжском автомобильном заводе, где совместно с Автомобильным и моторным институтом (НАМИ) разработаны и изготовлены экспериментальные образцы роторного двигателя, предназначенного для установки на автомобили ВАЗ «Жигули».

Газотурбинный двигатель. В течение последних 25—30 лет проводятся исследования и экспериментальное конструирование газотурбинных двигателей для автомобилей. Газовые турбины, как известно, широко применяются на воздушном транспорте. Они имеют малую массу, рекордную удельную мощность, компактность, малое число подвижных частей, плавность работы и другие качества.

Попытки применить газотурбинный двигатель на автомобиле предприняты давно. Еще в 1959 г. в СССР был создан экспериментальный автобус, оборудованный газотурбинным двигателем. Во время его испытаний были обнаружены существенные недостатки, среди которых важное место занимала низкая топливная экономичность двигателя, а также трудности приспособления его к условиям работы транспортного средства (малая приемистость, невозможность динамического торможения).

Из зарубежных стран интерес к этому двигателю проявили США, Великобритания, Швеция. К настоящему моменту в мире построены сотни газотурбинных экспериментальных автомобилей. Многие конструкторы считают газовую турбину более перспективной для тяжелых грузовых автомобилей и автобусов, хотя имеются прецеденты создания и легковых автомобилей. Так, еще на выставке 1969 г. в Чикаго фирма «Шевроле» показывала легковой автомобиль «Астра-III» с газотурбинным двигателем мощностью 230 кВт при массе турбины 70 кг.

В СССР в 1970 г. был изготовлен карьерный самосвал грузоподъемностью 120 т с газовой турбиной мощностью 880 кВт. Позднее на новой модели грузового автомобиля МАЗ-6422 проходил испытания новый отечественный газотурбинный двигатель мощностью 260 кВт.

В 70-х годах компания «Вильямс» (США) разработала газовую турбину для массового легкового автомобиля мощностью 60 кВт. В качестве достоинств этого двигателя называли отсутствие вибрации, малошумность, возможность работы без системы водяного охлаждения и достаточно чистые отработавшие газы. Тогда же были опубликованы прогнозы, согласно которым в США в 1980 г. намечалось выпускать 50 тыс. автомобилей с газотурбинными двигателями. Однако прогнозы эти не оправдались. Основная причина заключается в меньшей экономичности созданных газовых турбин против карбюраторного двигателя и особенно дизеля.

Недостаточный к. п. д. газовой турбины связан с относительно невысокой температурой рабочего процесса. Повышение этой температуры требует применения дорогих жаропрочных металлов и сложных конструкций турбинных лопаток. В этом смысле большой интерес представляют сообщения печати об испытании в Швеции экспериментального автомобиля с газовой турбиной, в конструкции которой использована жаропрочная керамика. Пока же газотурбинный двигатель остается сложным по конструкции и дорогим.

Что касается отработавших газов, то результаты большинства испытаний говорят о существенно меньшей их токсичности в части окиси углерода и углеводородов. Об удельном весе окислов азота приводятся противоречивые данные: по одним сведениям окислов азота у газовых турбин меньше, чем у дизелей и карбюраторных двигателей, по другим — больше. Дальнейшие эксперименты позволят устранить это противоречие.

Таким образом, пока недостаточно оснований считать газовую турбину серьезной альтернативой традиционным автомобильным поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Паровой двигатель. Требование сохранить в чистоте воздушный бассейн заставило некоторых конструкторов снова вернуться к почти забытой идее создания парового автомобиля. Во Франции и в ряде других, стран они появились более 100 лет назад. Тихоходные, но работоспособные паровые «омнибусы» в Париже совершали рейсы еще в 1873 г. Тогда же были созданы и легковые автомобили с паровыми двигателями. Один экземпляр такого автомобиля на четыре места, построенного французской фирмой «Жардне-Серполле», можно видеть сейчас в национальном музее в Праге. Паровая машина, размещенная под полом автомобиля, позволяла ему развивать скорость 65 км/ч. Паровые автомобили продолжали выпускаться и работать много лет спустя и после создания двигателя внутреннего сгорания и были окончательно сняты с производства в начале 30-х годов (в Великобритании).

В США, Японии, Австралии и ряде европейских стран сделаны попытки создать образцы современных паровых автомобилей разных категорий. Так, в США еще в 1968 г. были построены две модели легковых автомобилей. Конструкция их включает водотрубный парогенератор, двигатель — паровую машину высокого давления, вспомогательную машину низкого давления (для приведения в действие водяного насоса и вентилятора радиатора).

Однако усовершенствованная паровая машина, а позднее легкий бензиновый двигатель, высокоэкономичный дизель и, наконец, газовая турбина полностью вытеснили громоздкий, плохо сбалансированный (а потому шумный), неэкономичный воздушный двигатель. Сейчас этот двигатель возрождается на новой технической основе.

Современный двигатель внешнего сгорания представляет собой герметически закрытый цилиндр, заполненный над поршнем сжатым гелием или водородом. При сгорании топлива газ через стенку цилиндра нагревается и опускает поршень. Отработавший газ направляется в камеру охлаждения, а поршень возвращается в исходное положение. После этого порция холодного газа поступает в камеру расширения (над поршнем) для нагрева и рабочего хода.

Помимо высокого к. п. д., равного 35—40% и более, двигатель внешнего сгорания может работать на любом топливе и дает минимальное загрязнение воздуха окисью углерода и углеводородами, поскольку горелка работает в стабильном режиме с оптимальным соотношением топлива и воздуха. Он практически бесшумен.

Полагают, что при использовании тепла, например, расплавленного лития, такой двигатель может вообще обходиться без сжигания топлива, что важно и реально при работе в черте города. Фирма «Филипс» разработала аккумуляторы тепла энергоемкостью до 23 кВт-ч.

К настоящему моменту построено достаточно много опытных образцов двигателя Стирлинга мощностью от 7 до 265 кВт, предназначенных для автомобилей, автобусов, судов и в качестве стационарных. Испытания таких двигателей ведутся в СССР, США, ФРГ, Швеции, Нидерландах и других странах.

К трудным и еще не полностью решенным проблемам относятся: сложность конструкции и необходимость обеспечения в течение срока эксплуатации двигателя полной герметичности для сохранения рабочего тела (гелия или водорода). Отмечается также высокая стоимость двигателя Стирлинга. Поэтому двигатель Стирлинга пока не может конкурировать с двигателями внутреннего сгорания.

Инерционный двигатель (маховик) — самый древний двигатель, так как гончарный круг, которому более 5 тыс. лет, по существу является маховиком. Идея использования кинетической энергии маховика для движения не нова. Более 100 лет назад русский инженер В. И. Шуберский исследовал возможности маховика как транспортного двигателя. Однако реализацию эта идея получила в середине XX в. В этот период в Швейцарии было выпущено 17 городских «жиробусов», которые эксплуатировались в течение 16 лет в Швейцарии.

Основу двигателя на этих машинах представлял маховик массой 1,5 т (10% от массы автобуса), который перед началом движения в течение 25 мин раскручивался электродвигателем до 3000 об/мин и «запасал» 9 кВт-ч энергии. После раскручивания обратимый электродвигатель, соединенный с маховиком, работал уже как динамомашина, питая тяговые двигатели жиробуса, который мог развивать скорость до 50 км/ч и проходить путь до следующей подзарядки (раскручивания) до 5 км. Фактически скорость жиробуса составляла 20—25 км/ч. На пути 2,5 км он расходовал 60% запаса энергии и требовал подзарядки. Поэтому зарядные устройства были размещены через 1,0—1,2 км, что соответствовало и требованиям размещения остановок для пассажиров.

Большим преимуществом маховика является его экологическая чистота, имея в виду отсутствие токсичных отходов и практическую бесшумность, а также высокий к. п. д. Но самым главным недостатком следует признать его малую энергоемкость, а следовательно, незначительный пробег между подзарядками. Тем не менее исследования и эксперименты с этим типом двигателя продолжаются. В США, например, спроектирован супермаховик массой 100 кг, который, по расчетам авторов, при 30 000 об/мин может обеспечить пробег легковому автомобилю 160 км. Хотя реализация такого проекта принципиально возможна, предстоит решить немало сложных научно-технических задач и определить экономическую целесообразность его применения в массовом производстве.

Оригинальный легковой автомобиль разработан и выпущен в конце 70-х годов в США. Автомобиль шестиместный с экономичным двигателем мощностью 44 кВт. В багажнике смонтирован тяжелый стальной маховик диаметром 950 мм и массой 231 кг. Вращаясь на магнитных подшипниках в вакууме, маховик при 15 000 об/мин развивает мощность 100 кВт. Через электрогенератор эта мощность передается тяговому электродвигателю, а затем на ведущие передние колеса. Начальная раскрутка маховика производится от внешней электросети. Данный автомобиль может работать как: обыкновенный на двигателе внутреннего сгорания при остановленном маховике; электромобиль от маховика, обеспечивающего запас хода в 36 км при скорости 48 км/ч; машина от двигателя внутреннего сгорания и маховика одновременно. В границах населенных пунктов водитель может выключать двигатель и использовать только энергию маховика, а за их пределами — экономичный двигатель внутреннего сгорания, резко повышая мощность силовой установки за счет подключения энергии маховика при кратковременной необходимости ускорить разгон или поднять скорость движения на крутом подъеме, при обгоне и в других ситуациях (до 151 км/ч). Нетрудно понять, что такой сложный автомобиль дорог как в устройстве, так и в эксплуатации.

В Советском Союзе исследуется возможность использования маховиков как источников энергии для транспортных средств. В этом направлении, в частности, ведутся работы в Институте проблем механики АН СССР.

Источник: И.Я. Аксенов, В.И. Аксенов. Транспорт и охрана окружающей среды. Изд-во «Транспорт». Москва. 1986

Альтернативы двигателям внутреннего сгорания

Альтернативы двигателям внутреннего сгорания

Фролов М.А.

Россия, 170001, МОУ «Тверской лицей», г. Тверь, пр. Калинина 10, [email protected]

1  стр. (принято к публикации)

Около 1870 года в Вене, Австрия (тогда Австро-Венгерская империя) изобретатель Зигфрид Маркус поместил жидкостный двигатель внутреннего сгорания на простой тележке, что сделало его первым человеком, использовавшим транспортное средство на бензине. С тех пор прошло уже практически два с половиной века, и автомобили прочно вошли в нашу жизнь. Но что приводит их в движение? Двигатели. Однако используемое автомобилем топливо – бензин негативно влияет на экологию. В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Цель данного реферата – рассмотреть двигатель внутреннего сгорания, используемый в автомобиле, и альтернативные двигатели, их преимущества и недостатки.

Актуальность: Тема является актуальной, так как двигатели внутреннего сгорания, работающие на продуктах нефтепереработки, оказывают наибольшее антропогенное воздействие на окружающую среду. Сейчас в биосфере Земли содержится около 3 млн. химических соединений, никогда ранее не встречавшихся в природе. Так же нефть, являющаяся сырьём для производства бензина – основного топлива – является исчерпаемым природным ресурсом. Поэтому учёные продолжают поиск энергоёмкого топливного элемента для транспортных средств.

Цель работы: показать преимущества альтернативных двигателей перед бензиновым двигателем внутреннего сгорания, показать негативное влияние современного топлива на атмосферу и человека.

Содержание работы: Реферат рассматривает историю создания, принцип действия, преимущества и недостатки бензинового двигателя внутреннего сгорания, негативное действие выхлопов на окружающую среду и человека, а также альтернативные двигатели автомобиля – роторно-поршневой двигатель, электродвигатель, гибридный двигатель, водородный двигатель внутреннего сгорания. В каждой главе, посвященной альтернативе бензинового ДВС сообщается об истории создания, устройстве двигателя, а также о его преимуществах и недостатках. Данный реферат является дополнительным источником информации для изучения темы: «Двигатели».

Заключение: В результате обзора и анализа конструкций автомобильных двигателей, построенных на протяжении всей истории существования автомобилей, на основе современного состояния автомобильной техники можно сделать некоторые заключения о перспективах развития автомобильных двигателей в ближайшем будущем. Одна из них – замена, полная или частичная, традиционного топлива водородом, при этом на автомобиле остается двигатель внутреннего сгорания. Вторая – использование вместо двигателя внутреннего сгорания электродвигателя, питание которого будет проводиться за счет энергии, вырабатываемой в топливных элементах. Какие из двух вариантов, использование водорода в качестве топлива или использование гибридных двигателей, окажутся экономически и технически наиболее перспективным пока не ясно: исследования в данной области продолжаются.



Альтернативные двигатели что это такое

Двигатели Ванкеля, Стирлинга, разного рода газотурбинные установки так и не стали автомобильным мейнстримом. Ряд известных компаний (от Мазды до GM, от Мерседеса до Volvo) работали над ними десятки лет, упорствовали маленькие фирмы и отдельные изобретатели.

Увы, в конце концов выяснялось, что подводных камней в той или иной конструкции намного больше, чем казалось вначале. Но это не значит, что развитие альтернативных агрегатов невозможно.

Энтузиасты перебирают идею за идеей, и мне как инженеру-двигателисту интересно поделиться с вами рядом экзотических схем.

Некоторые создатели перспективных двигателей решили, что комбинация из цилиндра, поршня, шатуна и коленвала отлично себя зарекомендовала более чем за столетие и, чтобы улучшить параметры ДВС, не надо изобретать её заново — достаточно лишь подправить кое-какие аспекты.

Поэтому первый в нашем обзоре — мотор американской компании Scuderi Group, который имеет классические такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, но происходят они не в одном и том же цилиндре, а в разных.

Так называемый холодный цилиндр отвечает за впуск и сжатие, а второй, горячий — за рабочий ход и выпуск.

В простейшем моторе Scuderi цилиндров два: поршень в холодном цилиндре отстаёт на 30 градусов поворота коленвала от собрата в горячем.

Пока в рабочем цилиндре идёт расширение газов, в холодном, компрессорном, — такт впуска. В рабочем — выпуск, в холодном — сжатие. В конце такта сжатия поршни приближаются к своим верхним мёртвым точкам, смесь через перепускной канал перебрасывается из холодного цилиндра в горячий и поджигается.

Такой разделённый цикл (в принципе — тот же цикл Отто, пусть и модифицированный) американцы придумали в 2006 году, а в 2009-м построили опытный Scuderi Split Cycle Engine.

У компрессорного и рабочего цилиндров могут быть разные диаметры и ходы поршней, что даёт гибко настраивать параметры — получается аналог цикла Миллера с дополнительным расширением газов.

Экспериментальный литровый мотор Scuderi на стенде работает плавно и относительно тихо — даже без глушителя!

По расчётам мотор Scuderi на 25% экономичнее обычного, а с турбонаддувом и теплообменником, передающим энергию выхлопных газов воздуху в перепускном канале, и того выше. В четырёхцилиндровом варианте один компрессорный цилиндр может загонять смесь в три рабочих.

Если к каналу между цилиндрами добавить ответвление с клапанами и баллоном высокого давления, можно заставить такой мотор собирать энергию при торможении и использовать её при разгоне (этот режим показан на последней минуте первого ролика). Однако на протяжении уже ряда лет деятельность компании Scuderi Group ограничивается лишь опытными образцами и участием в выставках. Похоже, реальная экономичность тут всё же не может перебить высокую сложность конструкции.

Двухтактный агрегат Paut Motor использует принцип, подобный применённому в моторах Scuderi Group, — сжатие и рабочий ход тут происходят в разных цилиндрах, между которыми устроены перепускные каналы.

К разделённому рабочему циклу обратились было и разработчики хорватской фирмы Paut Motor. Их «разнесённая» конструкция привлекла меньшим числом деталей, низким трением и сниженным шумом.

А необходимость внешнего бака для системы смазки, вызванная тем, что в картере масла не предусмотрено, не испугала. Изобретатели построили несколько опытных образцов.

Для рабочего объёма в семь литров их габариты (500×440×440 мм) и вес (135 кг) оказались чуть ли не вдвое ниже, чем у традиционных ДВС. А отдачу так и не выяснили. Последний прототип был собран в 2011 году, а затем проект заглох.

В агрегате Paut Motor — четыре рабочих камеры с поршнями диаметром 100 мм и четыре компрессионных (120 мм). Двухсторонние поршни передают усилия на коленвал, который, благодаря паре шестерён с внутренним зацеплением, совершает планетарное движение.

Двухтактный двигатель Bonner (по имени спонсора, фирмы Bonner Motor), изобретённый в 2006 году в США Вальтером Шмидом, устроен ещё сложнее. Как и в проекте Paut Motor, цилиндры тут расположены буквой X, а коленвал тоже совершает планетарное движение за счёт системы шестерён.

Ключевое отличие от схемы фирмы Paut Motor — роль рабочих поршней играют подвижные цилиндры, соединённые с коленвалом (показаны красным). А с внешней стороны их закрывают неподвижные поршни (отмечены серым).

За газораспределение в Боннере отвечают клапаны в донышках цилиндров и вращающиеся золотники в корпусе мотора.

При этом внешние поршни могут немного смещаться под давлением масла, обеспечивая переменную степень сжатия. Запутанная схема! А всё — ради высокой мощности на единицу веса.

В теории Bonner выглядит интересно, но на практике о нём уже давно нет никаких новостей — судя по всему, надежд он не оправдал.

Некий мистер Смоллбон получил американский патент на аксиальный мотор ещё в 1906 году. Но если бы такой агрегат был идеалом, через 110 лет все автомобили использовали бы его.

Другие изобретатели не меняли рабочие циклы ДВС, а сосредотачивались на расположении его частей. Таковы, например, аксиальные моторы, которым уже больше ста лет (один из ранних патентов — на рисунке выше).

Все они отличаются деталями, но объединены общим принципом — цилиндры располагаются, как патроны в барабане револьвера, с соосным выходным валом.

За преобразование возвратно-поступательных движений поршней во вращение вала отвечают разные системы вроде наклонённых к продольной оси двигателя штифтов, косых шайб и тому подобного.

По такому принципу сегодня работают некоторые компрессоры. Добавив продуманное газораспределение и зажигание, можно превратить подобный блок в мотор…

…такой, как американский Dina-Cam 1960-х с полувековыми корнями. Благодаря хорошему соотношению веса и мощности аксиальные агрегаты прочили на роль моторов для лёгких самолётов.

Разновидностью аксиальных агрегатов является новозеландский проект фирмы Duke Engines — пятицилиндровый четырёхтактник рабочим объёмом три литра. По сравнению с классическим ДВС того же литража этот был, по расчётам авторов, на 19% легче и на 36% компактнее. Ему сулили применение в самых разных областях, но мечты о завоевании целого мира остались мечтами.

Опытный образец мотора Duke был построен в 2012 году. Потом он мелькал на выставках, собирал призы, но вот уже несколько лет новостей о нём нет.

Ещё более сложный аксиальный пример — двигатель RadMax канадской фирмы Reg Technologies. Здесь вместо цилиндров в общем барабане с помощью тонких лопастей организована дюжина отсеков.

В прорезях ротора установлены пластины, которые сдвигаются вдоль них по мере его вращения.

С торцов полученные переменные объёмы ограничивают изогнутые поверхности: они задают траекторию движения лопастей и заведуют газообменом.

Основные части мотора RadMax. За один оборот вала тут происходит 24 полных рабочих цикла.

Схема RadMax позволяет создавать двигатели под разные виды топлива, хотя изначально изобретатели выбрали дизельное. В 2003 году был построен образец диаметром и длиной всего 152 мм.

Он развивал 42 силы — в разы больше, чем схожий по габаритам ДВС. Позже фирма отчиталась о создании более крупных прототипов на 127 и 380 сил.

Но, судя по релизам, вся её деятельность по-прежнему не выходит за рамки экспериментов.

Ещё один пример превосходства теории над практикой — тороидальный мотор Round Engine (или VGT Engine) уже исчезнувшей канадской компании VGT Technologies. Первые прототипы двигателя с тором переменной геометрии (отсюда и буквы VGT — Variable Geometry Toroidal Engine) инженеры испытывали ещё в 2005 году.

Авторы кругового двигателя избавились от возвратно-поступательных движений. Отсюда — радикальное снижение вибраций. Плюсом можно назвать минимальное число деталей и хорошую расчётную экономичность.

Тор здесь играет роль цилиндра, внутри которого вращается ротор с парой закреплённых на нём поршней.

Необходимые для обеспечения рабочих тактов переменные объёмы образуются между поршнями с помощью тонкого распределительного диска с вырезом под поршни, который ремённым или иным приводом вращается поперёк тора. Этот диск ограничивает топливно-воздушную смесь в процессе сжатия и рабочего хода.

Система фирмы Garric Engines похожа на VGT, однако вместо поперечного распреддиска использовано шесть поворотных золотников.

В 2009 году свой тороидальный мотор, принципиально повторяющий канадский, разработали американцы Гарри Келли и Рик Айвас (видео выше). По их оценке, тор полуметрового диаметра обеспечивал бы 230 л.с. и около 1000 Н•м всего при 1050 об/мин.

Но… На сайте их фирмы Garric Engines сейчас висит заглушка «Спасибо за интерес. В будущем страница может быть обновлена».

Возможно, чуть лучшая судьба ждёт так называемый нутационный двигатель, придуманный американцем Леонардом Мейером в 2006 году — его хотя бы построили в нескольких экземплярах.

Главный принцип нутационного диска: в процессе работы он не вращается вокруг вала, а качается из стороны в сторону. Добавив перегородки, получаем отсеки, в которых газ может сжиматься и расширяться.

Нутация по-латински означает «кивать». Мейер сформировал четыре рабочие камеры переменного объёма между корпусом мотора и «кивающим» по сторонам диском, который играет роль поршня. Диск разрезан пополам вдоль своего диаметра и нанизан на Z-образный вал, с которого и снимается мощность. За газообмен отвечают каналы и клапаны в корпусе.

Рабочий диск показан в разрезе. Минимализму, уравновешенности и лёгкости нутационной конструкции позавидует даже двигатель Ванкеля.

Прототипы мотора Мейера построила компания Baker Engineering и родственная ей Kinetic BEI. С единственным диском диаметром 102 мм агрегат развивает семь сил, а с парой дисков по 203 мм — уже 120! Длина двухдискового двигателя — 500 мм, диаметр — 300, а рабочий объём — 3,8 л.

На килограмм веса — 2,5−3 «лошади» против одной-двух у массовых атмосферных ДВС (из немассовых некоторые моторы Ferrari выдают больше трёх сил на килограмм, но при высоченных 9000 об/мин). Литровая мощность, правда, не впечатляет.

Ныне Baker и Kinetic вроде как доводят проекты до ума, хотя особой активности на их сайтах не видно.

За один оборот вала в двухдисковом нутационном агрегате происходят те же четыре рабочих хода, что и в восьмицилиндровом поршневом «четырёхтактнике». На фото — одно- и двухдисковые рабочие прототипы. (Кстати, из двух дисков в принципе можно создать и машину с разделённым циклом, одному отдать сжатие смеси, другому рабочий ход.)

В 2010 году нутационный мотор попал в зону интереса исследовательского центра ВВС США. Гарри Смит, менеджер лаборатории, демонстрирует внутренности мотора и объясняет, что особую ценность конструкция представляет для лёгкой авиации.

Идея роторных агрегатов различного типа так часто привлекает новаторов, будто один лишь отход от знакомой схемы даёт существенное повышение характеристик.

Так, Николай Школьник, выходец из СССР, давно перебравшийся в США, с сыном Александром разработал мотор, напоминающий двигатель Ванкеля, вывернутый наизнанку.

Ротор арахисовой формы также вращается в треугольной камере, но в отличие от агрегата Ванкеля уплотнители закреплены не на поршне, а на стенках камеры.

В роторе LiquidPiston есть полость, играющая свою роль в газообмене. Процесс сгорания проходит при постоянном объёме, а затем идёт расширение — это один из факторов, повышающих КПД.

Для развития конструкции Школьники основали фирму LiquidPiston, которой заинтересовалось оборонное агентство DARPA — теперь оно софинансирует эксперименты в расчёте на перспективы работы «арахисовых» агрегатов в лёгких летательных аппаратах, включая беспилотники, и в переносных генераторах. Опытный моторчик рабочим объёмом 23 см³ обладает неплохим для таких габаритов КПД в 20%. Теперь авторы нацелены на дизельный прототип весом около 13 кг и мощностью 40 л.с. для установки на гибридный автомобиль. Его КПД якобы вырастет уже до 45%.

Первый образец мотора Школьников можно положить на ладонь. Он весит 1,8 кг и может заменить вдесятеро более тяжёлый поршневой ДВС карта (показан слева). Мощность всего 3 л.с., но классический двигатель такого размера был бы ещё слабее.

Последний рассмотренный нами мотор демонстрирует, что идея плоского агрегата (ротор ведь можно сделать очень узким) заманчива. Вместе с тем для её реализации сами роторы не так обязательны — достаточно «оквадратить» традиционный поршень и, соответственно, сделать прямоугольным на виде сверху цилиндр.

Этой странной разработке фирмы Pivotal Engineering уже несколько лет, в течение которых создан ряд образцов, приводивших в движение мотоциклы и самолёты. Авторы адресуют так называемый качающийся поршень в первую очередь авиации.

Помимо высоких выходных характеристик по отношению к весу и габаритам, такой двухтактный агрегат отлично поддаётся форсировке за счёт прохождения сквозь неподвижную ось поршня (рисунок ниже) жидкостного канала охлаждения.

С иной схемой такой трюк затруднителен.

Задумка компании Pivotal Engineering из Новой Зеландии представляет собой мотор с качающимися прямоугольными (в плане) поршнями. Один их край закреплён на неподвижной оси, второй — связан с шатуном. Справа — четырёхцилиндровый образец на 2,1 л.

За пределами нашего обзора осталось ещё много экзотических разработок вроде 12-роторного мотора Ванкеля, двигателя Найта или агрегатов со встречными поршнями, ДВС с изменяемой степенью сжатия или с пятью тактами (есть и такие!), а ещё роторно-лопастные агрегаты, в которых составные части ротора совершают движения, будто сходящиеся и расходящиеся лезвия ножниц.

Ещё пример чудачеств — H-образный двигатель, объединяющий в себе две рядные «пятёрки». Автор патента Луи Хернс полагает, что одну половину агрегата можно адаптировать под бензин, а другую — под метан и активировать их как врозь, так и вместе.

Даже беглый экскурс за пределы классических ДВС показал, сколь большое количество идей не находит массового воплощения. Роторы часто губит проблема износа уплотнений. Роторно-лопастные варианты вдобавок страдают от высоких знакопеременных нагрузок, разрушающих механизм связи лопастей и вала. Это только одна из причин, почему мы не встречаем такие «чудеса» на серийных автомобилях.

Вторая — в том, что и традиционные ДВС не стоят на месте. У последних бензиновых образцов с циклом Миллера термический КПД доходит до 40% даже без турбонаддува. Это много. У большинства бензиновых агрегатов — 20−30%. У дизелей — 30−40% (на крупных судах — до 50).

А главное — глобальная альтернатива ДВС уже найдена. Это электромоторы и силовые установки на топливных элементах.

Поэтому если изобретатели диковинок не решат все технические проблемы в самое ближайшее время, вырулить с обочины прогресса перед электричками они попросту не успеют.

Альтернативные силовые установки для транспортных средств

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) уже почти 200 лет служат человечеству. Однако их широкое использование оборачивается целым рядом экологических и ресурсных проблем. 26% всех выбросов антропогенных парниковых газов вызваны сжиганием ископаемого топлива.

При этом более 90% топлива,  используемого для автомобилей, судов, локомотивов и самолетов, получено из нефти. При сгорании нефтепродуктов в атмосферу выделяются крайне вредные окись углерода, двуокись углерода, углеводороды, окислы азота и другие компоненты.

Загрязнение воздуха выступает причиной каждой девятой смерти в мире и признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В ряде развитых стран принимаются активные меры по постепенному переводу транспорта с ДВС и расширению использования альтернативных источников топлива.

Так, Германия приняла закон о запрете продажи новых автомобилей с ДВС с 2030 г. Страна планирует к 2050 г. сократить автомобильные выхлопы до нуля. Аналогичные инициативы обсуждаются в других странах ЕС, США, Индии.

Более активное использование современных альтернативных силовых установок позволит снизить объем вредных выбросов в атмосферу Земли, сократить расходы на содержание транспортных средств и увеличить их КПД.

Разработка таких технологий даст возможность странам, испытывающим дефицит традиционного топлива, уменьшить свою энергетическую зависимость. Ниже рассмотрены перспективные технологии новых типов двигателей для автомобилей, работающих на альтернативном топливе: водородные и метанольные топливные элементы для электромобилей, а также двигатели внутреннего сгорания на диметиловом эфире.

ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Использование водорода в качестве топлива возможно в транпортных средствах как с ДВС, так и с водородными топивными элементами. Однако традиционные поршневые ДВС приспособить к работе на водороде и сложно, и дорого (стоимость эксплуатации и обслуживания такой водородной силовой установки примерно в 100 раз выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания).

Альтернативные вариантом являются топливные элементы (ТЭ), преобразующие химическую энергию топлива в тепло и постоянный электрический ток, питающий электродвигатель или системы бортового питания транспортного средства.

ТЭ представляет собой непрерывно перезаряжаемую батарею из двух покрытых катализатором электродов, между которыми находится электролит. Через один электрод подается водород, через другой — чистый кислород или кислород из воздуха, к которым постоянно добавляются химическое топливо и окислитель.

Соединение водорода с кислородом обычно происходит внутри пористой полимерной мембраны. Водородные ТЭ намного более экологичны, эффективны (их КПД составляет 45%, современного автомобильного ДВС — 35%), надежны, способны работать при низких температурах, при этом менее габаритны.

Они могут  применяться в качестве силовых установок в гибридных автомобилях, а в электромобилях — в качестве суперконденсаторов. 

  •   Экологичность: при сгорании водорода в двигателе образуется практически только вода
  •  Распределенное энергоснабжение: водород в виде неиспользованного электричестваможно применять для питания домашней электросети
  •  Возможное сокращение общего объема потребления нефти в секторе автомобильных перевозок на 40% к 2050 г.
70 тыс. в год  к 2027 г. составит выпуск новых водородных автомобилей в мире 
  1.   Удобство использования автомобильной техники на ТЭ (не требуют перезарядки, моментально поставляют электроэнергию, выработка энергии ТЭ не зависит от времени суток, погодных условий и др.)
  2.  В перспективе открытие более дешевых и эффективных катализаторов для получения водорода позволит значительно снизить стоимость производства водородных ТЭ
  3.  Высокие затраты на выработку водорода: от

$4 до $12 за килограмм в разных странах (бензин-галлоновая эквивалентная стоимость составляет от $1,60 до $4,80) Отсутствие автомобильной инфраструктуры

  •  Сложность в эксплуатации: уязвимость к ударным нагрузкам и сотрясениям, взрывоопасность, при низких температурах ТЭ требуют внешнего подогрева из-за замерзающей воды
  •  Отсутствие единых стандартов безопасности, хранения, транспортировки, распределения и применения водородных ТЭ
«Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.

МЕТАНОЛЬНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Метанол — высококачественное моторное топливо для ДВС — хорошо зарекомендовал себя и как энергоноситель в ТЭ, используемых в портативной электронике, транспортных приложениях, а также в электромобилях. В ТЭ метанол расщепляется при взаимодействии с атмосферным кислородом (воздухом), в результате этой реакции возникает электрический ток и образуется вода в качестве побочного продукта. 

В настоящее время разрабатываются технологии получения метанола из природного газа (минуя синтез-газ) посредством гидрирования из промышленных выбросов углекислого газа (в долгосрочной перспективе его научатся извлекать прямо из окружающего воздуха). Также ведутся разработки по производству биометанола из биомассы (лигноцеллюлозы), что послужит толчком к массовому распространению метанольных ТЭ.  

  Сокращение выбросов углекислого газа более чем на 70% при расщеплении биометанола в ТЭ   Электромобили нового типа могут проезжать до 800 км на одном заряде батареи с применением метанольных ТЭ 40 млн ед.  к 2020 г. составит объем рынка автотранспортных средств, работающих на метанольных ТЭ (благодаря чему на 104 млн т будут сокращены выбросы углекислого газа по сравнению с объемом выбросов от автомобилей на бензиновом ДВС)
  1.  Экологичность: метанол менее биологически опасен, чем нефтепродукты
  2.  Возможность использования существующей транспортной инфраструктуры для заправки транспортного средства
  3.   Простота эксплуатации: в частности, метанол не улетучивается при транспортировке
  4.  Возможно создание технологии производства биометанола в промышленных масштабах, что увеличит его использование в ТЭ
  5.  Высокая себестоимость производства метанола с помощью существующих технологий
  6.  Используемые в качестве катализаторов в ТЭ драгоценные металлы (платиноиды) значительно повышают рыночную стоимость установок и вырабатываемой ими энергии
«Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.

ДВИГАТЕЛИ НА ДИМЕТИЛОВОМ ЭФИРЕ 

Серьезным конкурентом традиционным видам ископаемого и синтетического топлива и основной альтернативой дизелю может стать диметиловый эфир (ДМЭ).

В сравнении с дизельным топливом эфир лучше горит и более экологичен (не содержит серы, в течение суток полностью разлагается в атмосфере на воду и углекислый газ).

Это в целом более чистое топливо, некоррозионноактивное, нетоксичное, не вызывает мутаций, в том числе канцерогенного характера. 

Сегодня ДМЭ производится из переработанного угля, природного газа, биомассы, бытовых и промышленных отходов. Также разрабатывается синтетическое биотопливо второго поколения (BioDME), которое может быть изготовлено из лигноцеллюлозной биомассы. Преобразовать дизельный двигатель в ДМЭ-двигатель можно без больших затрат, что будет стимулировать массовое распространение технологии. 

  •     Значительное сокращение уровня вредных выбросов с отработавшими газами: оксидов азота в 3-4 раза, углеводородных соединений — в 3 раза, угарного газа — в 5 раз, при практически бездымной работе двигателя во всех режимах
  •  Повышение экономичности ДВС (до 5%) и его КПД по сравнению с работой на дизельном топливе
  •  Оптимизация расходов на производство и транспортировку топлива (сократятся в 10 раз относительно показателей сжиженного природного газа)
  •  Легкое преобразование ДМЭ в бензин, характеризующийся высокой стабильностью и повышенным экологическим качеством, минимальным содержанием нежелательных примесей (отсутствие серы, незначительное содержание бензола (0,1% при норме 1%), непредельных углеводородов (~1%))
  •  Создание дополнительных рабочих мест в добывающей промышленности благодаря развитию производства диметилового эфира из ископаемого сырья (природный газ, уголь) 
$9,7  млрд к 2020 г. достигнет объем глобального рынка ДМЭ (среднегодовые темпы роста 16-19% в 2015-2020 гг.)  Ужесточение экологических стандартов  Наличие соответствующей инфраструктуры: применение ДМЭ не требует серьезной конструкционной доработки дизельных двигателей и установки специальных фильтров. Использование ДМЭ на автомобилях с ДВС возможно даже при 30%-м его содержании в топливе без трансформации систем питания и зажигания двигателя.  Масштабная сырьевая база: сырьем для производства ДМЭ является природный газ, доказанные запасы которого в России по состоянию на 2015 г. остаются крупнейшими в мире.
  1.   Ряд нерешенных проблем с хранением ДМЭ
  2.   Сравнительно высокая рыночная цена ДМЭ относительно других видов топлива
  3.  При производстве ДМЭ затрачивается существенно больший объем сырьевого газа, чем для других топливных продуктов с эквивалентной теплотворной способностью
  4.   При меньшей в 1,5 раза полноте сгорания по сравнению с дизельным топливом увеличивается расход ДМЭ в 1,5–1,6 раза
  5.   ДМЭ является наркотическим галлюциногенным веществом
«Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.

Альтернативные двигатели внутреннего сгорания

был изобретен в далеком 1765 году

Его работа основана на преобразовании химической энергии топлива в механическую работу. Данный процесс становится возможным, благодаря сгоранию бензина или солярки, находящихся в рабочей зоне агрегата. Недостатки мотора подобного типа вполне очевидны – чрезмерно сложная система настройки глушителей, системы зажигания/впуска, а также низкий коэффициент полезного действия.

Устаревший кривошипно-шатунный механизм, как правило, оказывается не в состоянии обеспечить КПД выше 35-40%.

Однако и главное преимущество двигателя внутреннего сгорания выглядит весьма солидно – он экономичнее всех существующих моторов, за исключением некоторых экзотических образцов.

Пытаясь максимально использовать преимущества двигателя подобного типа и стараясь устранить недостатки, люди издавна пытались разработать и применить его альтернативные версии.

Первый двигатель Даймлера годился и для транспортного, и для стационарного применения. Работал на газе и на бензине. Все позднейшие конструкции Даймлера рассчитаны исключительно на жидкое топливо.

Большую частоту вращения вала двигателя, обеспечиваемую, в частности, интенсивным воспламенением смеси, Даймлер справедливо считал главным показателем работы двигателя на транспортной машине.

Частота вращения вала двигателя Даймлера была в 4—5 раз больше, чем у газовых двигателей, и достигала 450—900 об/мин, а мощность на 1 л рабочего объема — вдвое больше. Соответственно могла быть уменьшена масса.

К этим штрихам «транспортной специфики» добавим закрытый картер (кожух) двигателя, заполненный смазочным маслом и защищавший подвижные части от пыли и грязи. Охлаждению воды в окружающей двигатель «рубашке» способствовал пластинчатый радиатор. Для пуска двигателя служила заводная рукоятка… .

Наиболее известный альтернативный вариант двигателя внутреннего сгорания предложил в 1957 году изобретатель Феликс Ванкель. Мотор представляет собой четырехтактный механизм с ротором треугольной конфигурации.

Придает вращающий момент ротору планерная передача, за счет чего объем камеры между треугольником и статором постоянно варьируется.

Главным достоинством двигателя Ванкеля является экономичность конструкции агрегата – для него требуется более чем на треть меньшее количество деталей, чем для образца классического типа.

Кроме того, такой мотор, сохраняя первоначальную мощность, весит в два раза меньше, нежели стандартный двигатель внутреннего сгорания. Главным недостатком изобретения Ванкеля следует признать малый рабочий ресурс, вызванный низким качеством уплотняющих материалов и большим расходом топлива.

Еще один интересный альтернативный вариант кривошипно-шатунного двигателя предложил ученый А.С. Абрамов.

Его разработка предлагает систему преобразования стандартного прямолинейного движения поршня во вращающий момент, за счет скольжения роликового механизма, прикрепленного к ротору.

Подробные научные исследования данного варианта в настоящий момент должным образом не проведены, поэтому возможность работы такого двигателя при больших мощностях достоверно неизвестны.

Гибридный двигатель Хессельмана

Двигатель Хессельмана является комбинацией бензинового и дизельного двигателя, предложен шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Впоследствии данный тип двигателя применялся в тяжёлых грузовиках и автобусах, выпущенных в промежуток с 1920-х по 1930-е годы.

Двигатель представлял собой двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием, модифицированный таким образом, чтобы он был в состоянии работать на тяжёлых нефтепродуктах, таких как мазут, керосин или дизельное топливо.

Горючее впрыскивается в камеру сгорания посредством топливного насоса высокого давления. Из-за низкой степени сжатия дизельное топливо и тяжёлые нефтепродукты воспламенялись при помощи свечи зажигания.

В дизельном двигателе происходит самовоспламенение топлива под воздействием разогретого сильным сжатием воздуха.

  Двигатели Хессельмана обычно заводились на бензине, а после прогрева до рабочей температуры переключались на керосин или дизельное топливо.

Это был первый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием и прямым впрыском горючего в цилиндры, который был установлен на автомобиль.

Эти двигатели могли работать на тяжёлом жидком топливе, которое было дешевле бензина, что сделало их установку на автомобили более выгодной.

Современные исследования показали, что по сравнению с бензиновыми двигателями двигатели Хессельмана потребляли меньше топлива, развивая при этом равную мощность. 

По сравнению другими дизельными двигателями модель Хессельмана была меньше по размерам, и соответственно, весила меньше. В 1930-х годах металлургия не была так развита, как сейчас, поэтому дизельные двигатели были довольно тяжёлыми, чтобы выдерживать воздействие высоких температур и давления при сжатии воздуха и возгорании топлива.

Впоследствии благодаря дальнейшему развитию металлургии появилась возможность сделать дизельные двигатели более лёгкими и компактными, из-за чего двигатель Хессельмана лишился данного преимущества.  Модель Хессельмана при всех своих достоинствах обладала также рядом недостатков.

Из-за низкой степени сжатия температура в камере сгорания была более низкой, чем в дизельном двигателе, что приводило к неполному сгоранию тяжёлого топлива.

Это, в свою очередь, вело к быстрому износу свечей зажигания. В довершении всего двигатели Хессельмана выделяли выхлопные газы, которые представляли собой густой едкий дым. 

С конца 1920-х годов двигатели Хессельмана производились на всех трёх шведских заводах, выпускавших грузовики, Scania-Vabis, Tidaholms Bruk и Volvo. В 1936 году завод Scania-Vabis перешёл на более совершенные дизельные двигатели, а в 1947 году его примеру последовал Volvo.

Альтернативные двигатели

  • Необходимость охраны среды обитания от загрязнения отработавшими газами автомобилей и требования топливной экономичности поставили перед конструкторами транспортных средств вопрос: насколько бензиновые (карбюраторные) двигатели перспективны для будущего автомобильного транспорта и какие двигатели могут прийти им на смену.
  • В качестве альтернативных карбюраторному стали предлагаться дизели, роторный двигатель, газовая турбина, паровая поршневая машина, паровая турбина, двигатель «внешнего» сгорания (Стирлинга), инерционный двигатель и некоторые другие.
  • Токсичность выхлопных газов у карбюраторного и дизельного двигателей
Токсичное вещество Количество токсичных веществ на 1000 л сжигаемого топлива, кг
Карбюраторный двигатель Дизель
Окись углерода СО 200 25
Углеводороды СН 25 8
Окислы азота NOx 20 36
Сажа 1 3
Сернистые соединения SOx 1 30
Итого: 247 102

Дизельный двигатель. Считается, что в борьбе за уменьшение загрязнения воздушного бассейна дизельные двигатели могут сыграть существенную роль.

Относясь к классу двигателей внутреннего сгорания, дизель отличается от карбюраторного двигателя: имеет более высокие степени сжатия, которые обеспечивают самовоспламенение топлива, ввиду этого отпадает надобность в системах электрического зажигания; вместо карбюратора используются топливные форсунки, осуществляющие под большим давлением впрыск топлива в цилиндры.

Дизельный двигатель выделяет значительно меньше окиси углерода и углеводородов. В его отработавших газах содержится даже меньше окислов азота, если по этому компоненту его сравнивать с бензиновыми двигателями с особо высокой степенью сжатия.

Однако крупными недостатками дизелей являются дымность, неприятный запах и более высокий уровень шума. Тем не менее более высокая тепловая экономичность дизелей (эксплуатационный к. п. д.

30—35% вместо 20—25% у карбюраторных двигателей), способность работать на более дешевом (дизельном) топливе, возможность получения относительно больших мощностей предопределили дизелю доминирующее положение в мировом грузовом автомобильном парке и парке автобусов.

К этому следует добавить, что ряд автомобильных фирм уже в течение многих лет выпускает и легковые автомобили с дизельными двигателями, причем выпуск таких автомобилей возрастает.

В нашей стране осуществляется дизелизация грузового и автобусного парков и разрабатываются меры по использованию дизелей на легковых автомобилях.

Ведутся серьезные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по дальнейшему совершенствованию дизелей: повышению топливной экономичности, удельной мощности, надежности и долговечности, а также снижению металлоемкости, токсичности отработавших газов.

Одна из важных мер, позволяющих достичь поставленных целей, — применение так называемого турбонаддува, т. е. постановка на дизель специального турбокомпрессора для нагнетания в цилиндры большего количества воздуха. На лучших образцах получен к. п. д., равный 45%.

Основные выводы из исследований и опыта эксплуатации дизельных автомобилей, проведенных в СССР и за рубежом, сводятся к тому, что предстоит расширение производства этих автомобилей. Прогнозируется, что в мире к 1990 г. 10% всех легковых автомобилей будут иметь дизели, а к 2000 г. их удельный вес возрастет до 25—30%.

Роторный двигатель. Это — бензиновый двигатель, имеющий принципиально иную конструкцию основного силового агрегата. У роторного двигателя нет цилиндров и шатунно-кривошипной группы.

Вместо поршней с их возвратно-поступательными движениями он имеет вращающийся ротор, который передает крутящий момент через зубчатую передачу.

В роторном двигателе нет клапанов, а лишь впускное и выпускное отверстия.

Не разбирая подробно конструкционные и технико-экономические характеристики этого двигателя (меньшая масса, компактность, высокооборотность, большая удельная мощность на единицу массы, простота производства, отсутствие вибраций, способность работать на топливе с низким октановым числом и др.

), отметим, что он дает несколько менее токсичный выхлоп в результате меньшего содержания окислов азота.

В силу конструкционных особенностей и компактности роторный двигатель облегчает установку дополнительных приборов для очистки отработавших газов и улучшает протекание реакций в них ввиду более высокой температуры отработавших газов (несмотря на более низкую температуру сгорания).

Давно запатентованный немецким механиком Ванкелем роторный двигатель в течение многих лет дорабатывался в ФРГ, где небольшое их производство было начато лишь в 1964 г.

Японские промышленники, приобретшие лицензию на двигатель Ванкеля, затратили много времени на его доводку и лишь к середине 60-х годов создали работоспособную конструкцию. В 1967 г.

фирма «Тойо Когио» начала серийный выпуск автомобилей «Мацуда» с роторным двигателем и к 1980 г. выпустила миллион таких автомобилей, часть которых была продана за границей.

С 1970 г. автомобили с роторными двигателями начали выпускаться фирмой «Ситроен» во Франции. Концерн «Дженерал моторс», перекупивший лицензию у Японии, также проводил работы над усовершенствованием двигателя Ванкеля и намечал с 1974 г. расширить выпуск автомобилей с роторным двигателем. Однако позднее этот концерн отказался от продолжения работ над указанным двигателем.

В связи с энергетическим кризисом производство автомобилей с роторными двигателями не получило большого развития, за исключением упомянутой выше фирмы в Японии, которая вложила в исследования и организацию производства этих двигателей большие капиталы и которая продолжает их выпуск, совершенствуя одновременно конструкцию.

Главная причина лежит в меньшей экономичности роторного двигателя по сравнению с традиционным поршневым.

Кроме этого, до конца не удалось преодолеть существенные конструкционные трудности с обеспечением необходимой плотности между корпусом (блоком) двигателя и ротором по мере износа их в процессе эксплуатации.

В силу названных причин новые автомобили с роторными двигателями почти перестали появляться на выставках (салонах) автомобилей. Тем не менее ряд зарубежных фирм продолжают работы над этим двигателем.

У нас в стране также проводятся исследования и разработка роторных двигателей. В течение ряда лет ведутся работы на Волжском автомобильном заводе, где совместно с Автомобильным и моторным институтом (НАМИ) разработаны и изготовлены экспериментальные образцы роторного двигателя, предназначенного для установки на автомобили ВАЗ «Жигули».

Газотурбинный двигатель. В течение последних 25—30 лет проводятся исследования и экспериментальное конструирование газотурбинных двигателей для автомобилей. Газовые турбины, как известно, широко применяются на воздушном транспорте. Они имеют малую массу, рекордную удельную мощность, компактность, малое число подвижных частей, плавность работы и другие качества.

Попытки применить газотурбинный двигатель на автомобиле предприняты давно. Еще в 1959 г. в СССР был создан экспериментальный автобус, оборудованный газотурбинным двигателем.

Во время его испытаний были обнаружены существенные недостатки, среди которых важное место занимала низкая топливная экономичность двигателя, а также трудности приспособления его к условиям работы транспортного средства (малая приемистость, невозможность динамического торможения).

Из зарубежных стран интерес к этому двигателю проявили США, Великобритания, Швеция. К настоящему моменту в мире построены сотни газотурбинных экспериментальных автомобилей.

Многие конструкторы считают газовую турбину более перспективной для тяжелых грузовых автомобилей и автобусов, хотя имеются прецеденты создания и легковых автомобилей. Так, еще на выставке 1969 г.

в Чикаго фирма «Шевроле» показывала легковой автомобиль «Астра-III» с газотурбинным двигателем мощностью 230 кВт при массе турбины 70 кг.

В СССР в 1970 г. был изготовлен карьерный самосвал грузоподъемностью 120 т с газовой турбиной мощностью 880 кВт. Позднее на новой модели грузового автомобиля МАЗ-6422 проходил испытания новый отечественный газотурбинный двигатель мощностью 260 кВт.

В 70-х годах компания «Вильямс» (США) разработала газовую турбину для массового легкового автомобиля мощностью 60 кВт. В качестве достоинств этого двигателя называли отсутствие вибрации, малошумность, возможность работы без системы водяного охлаждения и достаточно чистые отработавшие газы.

Тогда же были опубликованы прогнозы, согласно которым в США в 1980 г. намечалось выпускать 50 тыс. автомобилей с газотурбинными двигателями. Однако прогнозы эти не оправдались.

Основная причина заключается в меньшей экономичности созданных газовых турбин против карбюраторного двигателя и особенно дизеля.

Недостаточный к. п. д. газовой турбины связан с относительно невысокой температурой рабочего процесса. Повышение этой температуры требует применения дорогих жаропрочных металлов и сложных конструкций турбинных лопаток.

В этом смысле большой интерес представляют сообщения печати об испытании в Швеции экспериментального автомобиля с газовой турбиной, в конструкции которой использована жаропрочная керамика.

Пока же газотурбинный двигатель остается сложным по конструкции и дорогим.

Что касается отработавших газов, то результаты большинства испытаний говорят о существенно меньшей их токсичности в части окиси углерода и углеводородов.

Об удельном весе окислов азота приводятся противоречивые данные: по одним сведениям окислов азота у газовых турбин меньше, чем у дизелей и карбюраторных двигателей, по другим — больше.

Дальнейшие эксперименты позволят устранить это противоречие.

Таким образом, пока недостаточно оснований считать газовую турбину серьезной альтернативой традиционным автомобильным поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Паровой двигатель. Требование сохранить в чистоте воздушный бассейн заставило некоторых конструкторов снова вернуться к почти забытой идее создания парового автомобиля. Во Франции и в ряде других, стран они появились более 100 лет назад.

Тихоходные, но работоспособные паровые «омнибусы» в Париже совершали рейсы еще в 1873 г. Тогда же были созданы и легковые автомобили с паровыми двигателями.

Один экземпляр такого автомобиля на четыре места, построенного французской фирмой «Жардне-Серполле», можно видеть сейчас в национальном музее в Праге. Паровая машина, размещенная под полом автомобиля, позволяла ему развивать скорость 65 км/ч.

Паровые автомобили продолжали выпускаться и работать много лет спустя и после создания двигателя внутреннего сгорания и были окончательно сняты с производства в начале 30-х годов (в Великобритании).

В США, Японии, Австралии и ряде европейских стран сделаны попытки создать образцы современных паровых автомобилей разных категорий. Так, в США еще в 1968 г. были построены две модели легковых автомобилей.

Конструкция их включает водотрубный парогенератор, двигатель — паровую машину высокого давления, вспомогательную машину низкого давления (для приведения в действие водяного насоса и вентилятора радиатора).

Однако усовершенствованная паровая машина, а позднее легкий бензиновый двигатель, высокоэкономичный дизель и, наконец, газовая турбина полностью вытеснили громоздкий, плохо сбалансированный (а потому шумный), неэкономичный воздушный двигатель. Сейчас этот двигатель возрождается на новой технической основе.

Современный двигатель внешнего сгорания представляет собой герметически закрытый цилиндр, заполненный над поршнем сжатым гелием или водородом.

При сгорании топлива газ через стенку цилиндра нагревается и опускает поршень. Отработавший газ направляется в камеру охлаждения, а поршень возвращается в исходное положение.

После этого порция холодного газа поступает в камеру расширения (над поршнем) для нагрева и рабочего хода.

Помимо высокого к. п. д., равного 35—40% и более, двигатель внешнего сгорания может работать на любом топливе и дает минимальное загрязнение воздуха окисью углерода и углеводородами, поскольку горелка работает в стабильном режиме с оптимальным соотношением топлива и воздуха. Он практически бесшумен.

Полагают, что при использовании тепла, например, расплавленного лития, такой двигатель может вообще обходиться без сжигания топлива, что важно и реально при работе в черте города. Фирма «Филипс» разработала аккумуляторы тепла энергоемкостью до 23 кВт-ч.

К настоящему моменту построено достаточно много опытных образцов двигателя Стирлинга мощностью от 7 до 265 кВт, предназначенных для автомобилей, автобусов, судов и в качестве стационарных. Испытания таких двигателей ведутся в СССР, США, ФРГ, Швеции, Нидерландах и других странах.

К трудным и еще не полностью решенным проблемам относятся: сложность конструкции и необходимость обеспечения в течение срока эксплуатации двигателя полной герметичности для сохранения рабочего тела (гелия или водорода). Отмечается также высокая стоимость двигателя Стирлинга. Поэтому двигатель Стирлинга пока не может конкурировать с двигателями внутреннего сгорания.

Инерционный двигатель (маховик) — самый древний двигатель, так как гончарный круг, которому более 5 тыс. лет, по существу является маховиком. Идея использования кинетической энергии маховика для движения не нова.

Более 100 лет назад русский инженер В. И. Шуберский исследовал возможности маховика как транспортного двигателя. Однако реализацию эта идея получила в середине XX в.

В этот период в Швейцарии было выпущено 17 городских «жиробусов», которые эксплуатировались в течение 16 лет в Швейцарии.

Основу двигателя на этих машинах представлял маховик массой 1,5 т (10% от массы автобуса), который перед началом движения в течение 25 мин раскручивался электродвигателем до 3000 об/мин и «запасал» 9 кВт-ч энергии.

После раскручивания обратимый электродвигатель, соединенный с маховиком, работал уже как динамомашина, питая тяговые двигатели жиробуса, который мог развивать скорость до 50 км/ч и проходить путь до следующей подзарядки (раскручивания) до 5 км. Фактически скорость жиробуса составляла 20—25 км/ч.

На пути 2,5 км он расходовал 60% запаса энергии и требовал подзарядки. Поэтому зарядные устройства были размещены через 1,0—1,2 км, что соответствовало и требованиям размещения остановок для пассажиров.

Большим преимуществом маховика является его экологическая чистота, имея в виду отсутствие токсичных отходов и практическую бесшумность, а также высокий к. п. д. Но самым главным недостатком следует признать его малую энергоемкость, а следовательно, незначительный пробег между подзарядками.

Тем не менее исследования и эксперименты с этим типом двигателя продолжаются. В США, например, спроектирован супермаховик массой 100 кг, который, по расчетам авторов, при 30 000 об/мин может обеспечить пробег легковому автомобилю 160 км.

Хотя реализация такого проекта принципиально возможна, предстоит решить немало сложных научно-технических задач и определить экономическую целесообразность его применения в массовом производстве.

Оригинальный легковой автомобиль разработан и выпущен в конце 70-х годов в США. Автомобиль шестиместный с экономичным двигателем мощностью 44 кВт. В багажнике смонтирован тяжелый стальной маховик диаметром 950 мм и массой 231 кг.

Вращаясь на магнитных подшипниках в вакууме, маховик при 15 000 об/мин развивает мощность 100 кВт. Через электрогенератор эта мощность передается тяговому электродвигателю, а затем на ведущие передние колеса. Начальная раскрутка маховика производится от внешней электросети.

Данный автомобиль может работать как: обыкновенный на двигателе внутреннего сгорания при остановленном маховике; электромобиль от маховика, обеспечивающего запас хода в 36 км при скорости 48 км/ч; машина от двигателя внутреннего сгорания и маховика одновременно.

В границах населенных пунктов водитель может выключать двигатель и использовать только энергию маховика, а за их пределами — экономичный двигатель внутреннего сгорания, резко повышая мощность силовой установки за счет подключения энергии маховика при кратковременной необходимости ускорить разгон или поднять скорость движения на крутом подъеме, при обгоне и в других ситуациях (до 151 км/ч). Нетрудно понять, что такой сложный автомобиль дорог как в устройстве, так и в эксплуатации.

В Советском Союзе исследуется возможность использования маховиков как источников энергии для транспортных средств. В этом направлении, в частности, ведутся работы в Институте проблем механики АН СССР.

Источник: И.Я. Аксенов, В.И. Аксенов. Транспорт и охрана окружающей среды. Изд-во «Транспорт». Москва. 1986

Альтернативы ДВС

Komatsu инвестирует в исследования и разработку альтернатив двигателям внутреннего сгорания, в том числе для карьерных самосвалов. Японский бренд поставил цель вдвое сократить выбросы CO₂ в своей технике к 2030 году. По мнению руководства компании, это сделает горнодобывающую отрасль безопаснее и экологически чище.

Уже несколько лет Komatsu занимается разработкой автономных карьерных самосвалов, самосвалов с электрической трансмиссией на альтернативных источниках энергии. Это тяжеловозы с троллейными системами, аккумуляторами, экологичными водородными топливными элементами. Автономные самосвалы, запущенные в коммерческую эксплуатацию компанией Komatsu в Австралии 10 лет назад, перевезли около 3 миллиардов тонн груза по всему миру.

Джейсон Артур, национальный менеджер Komatsu, отвечает за продвижение электроприводной спецтехники:
«За время моей работы произошло несколько крупных усовершенствований. Первое – внедрение в конце 1990-х годов бесщеточных силовых агрегатов переменного тока. Второе – появление электронных систем впрыска дизельного топлива. Третье – разработка двигателей Tier 4, в которых снижены выбросы твердых частиц и оксидов азота (NOx)».

Новейшие электрические карьерные самосвалы Komatsu Dash 5 с двигателями Tier 4 пользуются спросом в горнодобывающей промышленности. Более 140 единиц техники с двигателем Tier 4 были проданы по всему миру и наработали 1,2 миллиона часов с момента их коммерческого выпуска в 2018 году. Выбросы твердых частиц и оксидов азота от одного двигателя Tier 1, выпускавшегося до 1998 года, эквивалентны выбросам от 25 современных Tier 4.

«Десять лет назад наши двигатели были рассчитаны на 1900 об/мин в режиме движения. Агрегаты Dash-5 развивают 1800 об/мин в режиме движения и только 800 об/мин в режиме торможения. Это привело не не только к снижению уровня шума, но и к уменьшению расхода топлива».

Также, по мнению г-на Артура, у альтернативных источников энергии есть свои плюсы и минусы.

Например, троллейная система для самосвалов с электроприводом позволяет снижать производственные выбросы углекислого газа, расход топлива и обслуживание двигателя. Однако такой переход в большей степени выгоден предприятиям, работающим в регионах, где затраты на завоз дизельного топлива значительно выше, чем расходы на электроэнергию. Применение микрогибридной системы приводит к снижению объема двигателя, но требует достаточного количества аккумуляторов на борту и модернизированной системы охлаждения. Водород – источник топлива будущего. Однако, существуют проблемы, связанные с его хранением на борту. В связи с этим, необходимо найти решение, подходящее для конкретного применения и обеспечивающее определенную эксплуатационную гибкость.

Альтернативные двигатели внутреннего сгорания

Альтернативные двигатели внутреннего сгорания

Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр

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

Abstract : В то время как четырехтактные дизельные и бензиновые двигатели прочно закрепились в большинстве областей применения, были разработаны альтернативные концепции двигателей внутреннего сгорания, которые могут обеспечить повышенную эффективность, удельную мощность и другие потенциальные преимущества.Эти альтернативные конструкции включают роторные двигатели, такие как двигатель Ванкеля, двухтактные двигатели, а также шеститактные двигатели и двигатели с разделенным циклом.

Введение

Двигатели внутреннего сгорания, состоящие из поршня, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре и соединенного шатуном с коленчатым валом, — чаще всего четырехтактные дизельные двигатели и двигатели с искровым зажиганием — закрепились во многих областях применения по крайней мере на столетие. Тем не менее, альтернативные конструкции двигателей могут предложить некоторые потенциальные преимущества и продолжают изучаться.Эти преимущества могут включать в себя высокий тепловой КПД, высокую удельную мощность и связанные с этим компактные размеры и малый вес, а также устойчивость к низкокачественному топливу.

Несколько альтернативных концепций сжигания либо нашли ниши в приложениях, для которых они предлагают явные преимущества, и/или были исследованы в качестве альтернатив укоренившейся конструкции. Заслуживающие внимания альтернативные концепции двигателей внутреннего сгорания включают:

  • Двухтактные двигатели , хотя их постепенно изъяли из большинства транспортных средств из-за проблем с соблюдением стандартов выбросов, которые были приняты в 1990-х и 2000-х годах, по-прежнему остаются предпочтительным вариантом силовой установки для многих приложений.Для крупных судовых двигателей возможность сочетать большое соотношение хода и диаметра цилиндров с низким BMEP и низкой частотой вращения обеспечивает непревзойденную эффективность и долговечность. Из-за своего легкого веса они также используются в ручном бензиновом коммунальном оборудовании, таком как бензопилы, где возможна высокая удельная мощность. Пример постоянного развития технологии двухтактных двигателей можно найти в двигателе с оппозитным поршнем .
  • Роторные двигатели , в которых используется эксцентрично установленный ротор для преобразования давления во вращательное движение, обладают высоким соотношением мощность/вес и мощность/размер, что делает их привлекательными для приложений, где вес и размер имеют решающее значение.Большинство роторных двигателей имеют искровое зажигание, но также были попытки создания дизельных версий. Хорошо известным примером роторного двигателя является двигатель Ванкеля, который имел некоторый коммерческий успех в различных приложениях — сначала у немецкого автопроизводителя NSU Motorenwerke, а затем, что наиболее известно, у Mazda. Совсем недавно роторные двигатели использовались для питания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), широко известных как дроны .
  • Шеститактные двигатели и с разделенным циклом представляют собой модифицированные четырехтактные двигатели, в которых добавлены два дополнительных такта (с впрыском воды или топлива) или четырехтактный цикл разделен между двумя цилиндрами соответственно.Хотя коммерческое применение этих циклов двигателя в настоящее время неизвестно, они продолжают изучаться с точки зрения их эффективности.

Роторные двигатели

Двигатель Ванкеля

Роторный двигатель Ванкеля был назван в честь немецкого изобретателя Феликса Ванкеля, который разработал двигатель DKM ( Drehkolbenmotor ) во время работы в НГУ. В двигателе ДКМ и ротор, и корпус вращались [5321] . Коллега Ванкеля по НГУ Ханс Дитер Пашке разработал двигатель ККМ ( Kreiskolbenmotor ) со стационарным корпусом, являющийся основой современных двигателей Ванкеля [5322].

В двигателе Ванкеля (рис. 1) используется широкий треугольный диск с закругленными сторонами. Углубление в середине боковой стороны каждой боковой поверхности представляет собой камеру сгорания. Этот треугольный ротор приводится в движение эксцентриковым приводом, вокруг которого вращается ротор. Ротор движется по орбите внутри корпуса, эпитрохоидная форма которого напоминает восьмерку. На каждой вершине треугольного ротора расположен механизм скользящего уплотнения для уменьшения утечки газа между двумя камерами по обе стороны от уплотнения во время фаз сгорания.Цикл сгорания очень похож на цикл возвратно-поступательного движения поршня. Однако вращательное действие треугольного ротора/диска завершает все фазы цикла сгорания без чрезмерных дисбалансных сил, возникающих в поршневом двигателе.

Рисунок 1. Конструкция двигателя Ванкеля — фаза индукции и сжатия

(любезно предоставлено Хайнцем Хейслером)

На рисунке 1 слева показана фаза индукции роторного двигателя, когда заряд всасывается в двигатель через впускное отверстие, когда ротор движется против часовой стрелки.Предыдущий заряд сжимается, а объем пространства между флангом ротора и корпусом двигателя уменьшается. Уплотнение на вершине P отвечает за предотвращение утечки заряда при сжатии на сторону ротора со свежевведенным зарядом. В нужный момент свеча зажигания инициирует сгорание, в то время как ротор продолжает вращаться против часовой стрелки. Фаза сжатия цикла сгорания показана на правой диаграмме на рисунке 1. Фаза расширения и выхлопа цикла сгорания схематически представлены на рисунке 2.Двигатель Ванкеля выдает три импульса мощности за один оборот ротора, а выходной вал поворачивается три раза за каждый оборот ротора, что дает один импульс мощности за один оборот выходного вала.

Рисунок 2. Силовая и выпускная фазы двигателя Ванкеля

(любезно предоставлено Хайнцем Хейслером)

Следует отметить, что с идеей Ванкеля о вращающемся корпусе и роторе оба компонента будут вращаться вокруг своей оси и могут быть полностью сбалансированы для достижения очень высоких оборотов — по сообщениям, до 17 000 об / мин.В то время как разработка Пашке стационарного корпуса привела к более простой конструкции, которую было легче изготовить, колебания ротора должны были быть уравновешены, а максимальные обороты двигателя были ниже.

Двигатель Ванкеля столкнулся с рядом технических проблем, которые иногда оказывались проблематичными. Самой серьезной из этих проблем был поиск подходящего материала для апексного уплотнения, которое может подвергаться чрезмерному износу в результате перемещения по острым краям портов.Другой серьезной проблемой была деформация корпуса двигателя из-за того, что небольшая часть двигателя охлаждалась поступающим зарядом, а остальная часть двигателя оставалась при более высокой температуре. При чрезмерных перепадах температур деформация корпуса влияла на расход масла и потери тепла при охлаждении. Еще одним серьезным ограничением этого двигателя была его низкая степень сжатия, ограниченная геометрическим эксцентриситетом ротора. Эта проблема усугублялась верхними уплотнениями, которые предотвращали сильное сжатие, что в конечном итоге приводило к низкой тепловой эффективности.Конструкция камеры сгорания также имеет высокие характеристики теплопередачи и плохие характеристики выбросов из-за относительно большого отношения площади поверхности к объему и большого объема щелей. Тем не менее, двигатель компактен, прост и способен развивать относительно высокие скорости и высокую мощность двигателя с очень небольшой вибрацией.

В то время как роторы с масляным охлаждением распространены в двигателях Ванкеля, также используется сжатый воздух, рис. картерные газы через ротор, а затем через воздухо-водяной теплообменник для последующей отбраковки.Циркуляционный воздух наддувается до среднего давления в рабочих камерах двигателя за счет небольшой двусторонней утечки газов через боковые уплотнения ротора. При полностью открытой дроссельной заслонке давление в системе охлаждения может повышаться примерно до 0,5 или 0,6 МПа, что улучшает теплообмен. Утверждается, что ротор SPARCS с воздушным охлаждением устраняет потерю влажных частиц масла из герметичной системы и снижает трение по сравнению с ротором с масляным охлаждением (OCR). Трение снижается благодаря отсутствию трения в маслосъемном кольце, отсутствию потерь масла при «шейкере», подшипникам качения, отсутствию приводного масляного насоса и меньшему размеру ротора, что снижает трение в газовом уплотнении [5323] [5324] [5325] [5326] .

Рисунок 3 . Ротор с воздушным охлаждением (ACR) роторного двигателя UAV Engines

(Источник: SAE)

В 1960-х и 1970-х годах компании, в том числе Curtiss-Wright, автопроизводители, в том числе Mazda и GM, а также несколько производителей мотоциклов, приобрели права на производство Ванкеля у владельца патента Audi NSU. В то время как NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем с двигателем Ванкеля, Mazda можно приписать наиболее успешное применение роторного двигателя. Мазда продана около 1.8 миллионов автомобилей, оснащенных роторным двигателем, начиная с Cosmo 110S 1967 года и продолжая до 2012 года в RX-8. До 2017 года сообщалось, что двигатель производился в небольших объемах для некоторых гоночных автомобилей. С 2013 года Mazda продолжала разработку двигателя и включила в него некоторые планы по выпуску продукции, но об окончательном повторном внедрении в серийный автомобиль не было объявлено до конца 2021 года. Например, в 2020 году Mazda анонсировала роторный двигатель SKYACTIV-R. для концепции роторного спортивного автомобиля Mazda RX-VISION.У них также были предварительные планы по выпуску гибридного автомобиля с роторным двигателем в качестве увеличения запаса хода в 2022 году, но этот план был отложен.

Что касается мотоциклов, Suzuki RE-5, выпускавшийся с 1974 по 1976 год, был одним из примеров серийно выпускаемого мотоцикла с роторным двигателем. Другие производители мотоциклов, которые тестировали эту концепцию, включали Hercules/DKW, Kawasaki, Yamaha и Norton [5327] .

Двигатели Ванкеля широко используются в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).В 2021 году один производитель предложил несколько вариантов роторных двигателей мощностью от 35 до 120 л.с. [5328] .

Дизельная версия двигателя Ванкеля с воспламенением от сжатия была предпринята в 1960-х и 1970-х годах несколькими производителями, включая совместное предприятие Daimler-Benz, MAN, Krupp и KHD («Дизельное кольцо»), Rolls-Royce и самого Феликса Ванкеля. Форма ротора затрудняла достижение оптимальной формы камеры сгорания с воспламенением от сжатия и достаточно высокой степени сжатия для воспламенения.Требовалось внешнее сжатие через нагнетатель, что приводило к высоким паразитным потерям и увеличению веса. Хотя некоторые двигатели Ванкеля для БПЛА могут работать на дизельном топливе, обычно это двигатели с искровым зажиганием, которые сжигают предварительно смешанный заряд дизельного топлива и воздуха, а не двигатели с воспламенением от сжатия [5329] . Возможность работы на дизельном топливе важна для некоторых военных операций с использованием одного топлива для широкого спектра применений.

Что касается водорода, роторный двигатель имеет то преимущество, что процессы впуска и сгорания происходят в разных местах, и преждевременного воспламенения водорода можно избежать легче, чем в поршневых двигателях.Впуск происходит в относительно прохладной части корпуса без горячих точек. Исследование роторного двигателя на водородном топливе было проведено Mazda и другими [5330] [5331] [5332] . Двигатели Ванкеля на водородном топливе в качестве расширителей диапазона электромобилей, от городских такси и небольших грузовых фургонов до больших грузовиков, рассматриваются как вариант [5326] .

###

Libralato Engines — Технология — Альтернативные экспериментальные двигатели

Другие экспериментальные двигатели находятся в разработке.Однако ни один из них не сочетает в себе все преимущества двигателя Libralato R6 eco.

Двигатель жидкого поршня

Новая конструкция с отдельной расширительной камерой
Очень высокая тепловая нагрузка на устройство камеры сгорания, из-за чего уплотнение будет серьезной проблемой
Очень высокие потери на трение
Охлаждение расширителя также может быть проблемой

RAD Макс.

Новое ротационное 12-лопастное устройство прямого вытеснения, производящее 48 насосных операций за каждый оборот

Двигатель Лонтра

Новый дизайн, основанный на двух отдельных цилиндрах с соединяющим их каналом с керамическим покрытием.
Конструкция с двумя цилиндрами не очень компактна — более низкое отношение мощности к весу.
Канал чувствителен к вибрации и может сломаться; таким образом, конструкция не подходит для применения в транспортных средствах
Компания, ориентированная на различные рынки компрессоров и генераторных установок

REVETEC Двигатель

В новой 4-тактной конструкции используются два вращающихся в противоположных направлениях трехлопастных кулачка и ролики для создания возвратно-поступательного движения, обычно создаваемого коленчатым валом и шатуном
Независимая проверка для достижения 38.КПД 5 % (BSFC 212 г/кВтч при BMEP 4,5 бар, 2000 об/мин, соотношение обедненной смеси 15,2:1)
Утверждается, что это самый эффективный бензиновый двигатель в мире. лопастные кулачки и узел роликов подвержены износу и проблемам с техническим обслуживанием

Двигатель Ox2

Двигатель Ox2 представляет собой круглый блок цилиндров, содержащий 8 цилиндров, которые воздействуют на кулачок конической формы. В то время как в 4-тактном двигателе вращается распределительный вал, в двигателе Ox2 вращается весь блок цилиндров
Поршни соединены кольцами (называемыми «пластинами»), которые перемещаются с помощью роликов по неподвижному кулачку (дорожке)
При более высоких оборотах (1000 об/мин)

Двигатель со звездообразным ротором

Двигатель Star Rotor основан на рекуперированном героторе цикла Брайтона, который имеет отдельные компрессорный и детандерный блоки.Прогнозируется, что это будет иметь исключительно высокий КПД (до 50% при полной нагрузке), потому что:

  • Рекуператор улавливает тепловую энергию выхлопных газов детандера и возвращает ее в двигатель
  • Роторы не соприкасаются, что снижает трение
  • Регулирование скорости осуществляется без потерь на дросселирование
  • Сгорание топлива завершено, что снижает количество топлива, необходимого для работы
  • Впрыск распыленной жидкой воды в компрессор обеспечивает почти изотермическое сжатие, что значительно снижает работу сжатия

Этот двигатель обладает многими преимуществами двигателя Libralato и даже, возможно, превосходит их благодаря использованию цикла Брайтона
Однако при полной нагрузке двигатель потребляет 2 галлона воды на каждый галлон бензина.Это дополнительное требование ограничивает применение двигателя в автомобильном контексте.

Роторный двигатель Anyoon

Роторный двигатель Anyoon представляет собой новую концепцию с некоторыми преимуществами двигателя Libralato и двигателя Star Rotor:

  • Как и двигатель Libralato R6 eco, он использует больший объем расширения, чем объем сжатия
  • Как и двигатель Star Rotor, он использует впрыскиваемую воду для охлаждения камеры сгорания

Уплотнение является серьезной проблемой для этой конструкции, и очень дорогие алмазоподобные композитные материалы изучаются для решения этой проблемы. вода ограничивает применение двигателя в автомобильном контексте

Двигатель Lotus Range Extender (серийный гибрид)

Трехцилиндровый 1.Бензиновый двигатель объемом 2 л и весом 56 кг, оптимизированный для двух точек выработки мощности: 15 кВт при 1500 об/мин и 35 кВт при 3500 об/мин
Инновационная архитектура, состоящая из алюминиевого моноблока, объединяющего блок цилиндров, головку блока цилиндров и выпускной коллектор в одном корпусе
Этот двигатель не отличается высокой мощностью достаточно для питания автомобиля среднего размера со скоростью более 85 миль/ч / 140 км/ч.

Двигатель Хефли

Двигатель Hefley представляет собой двигатель с переменным рабочим объемом с противоположными поршнями, воздействующими на центральный кулачок, аналогичный двигателю REVETEC
Конструкция неэффективна по пространству
Возможны проблемы усталости центрального соединительного вала
Полезность переменного рабочего объема для различных видов топлива сомнительна

Двигатель Скудери

Двигатель Скудери представляет собой двигатель с разделенным циклом, в котором четыре такта обычного цикла сгорания разделены на два спаренных цилиндра, с одним цилиндром впуска/сжатия и одним цилиндром мощности/выпуска
Конструкция неэффективна по пространству
Конструкция предполагает чрезвычайно высокое давление которые требуют чрезвычайно низких допусков и высоких производственных затрат

Двигатель GO

Двигатель Go представляет собой обычный двигатель, в котором используются эксцентриковые подшипники с планетарной передачей.Это позволяет изменять степень сжатия и использовать цикл Аткинсона с большим объемом расширения по сравнению с объемом сжатия
. Двигатель не дает значительных преимуществ с точки зрения размера, веса, вибрации, шума, стоимости и т. д.

Моллер Двигатель

Двигатель Moller представляет собой двигатель типа Ванкеля с улучшенным покрытием поверхности сгорания и охлаждением поступающего топливно-воздушного заряда. Это позволяет избежать недостатков системы масляного охлаждения, используемой в Mazda
. Двигатель Moller имеет такое же отношение мощности к весу, как и двигатель Libralato, но менее эффективен: около 255 г/кВтч BSFC.

Двигатель OPOC

Двигатель OPOC представляет собой дизельный двигатель с турбонаддувом и оппозитным поршнем с оппозитным цилиндром.40%), но не имеет компактной формы и все же должен уравновешивать большие возвратно-поступательные массы поршней.

Альтернативные двигатели на подъеме

Грузовики с двигателями, работающими на КПГ и СПГ, завоевывают популярность в Европе и в 2021 году переживают настоящий бум продаж, особенно в Германии, Франции и Польше.

Как показывают данные Acea, двигательные установки на СПГ и СПГ в настоящее время пользуются большим спросом, особенно среди грузовых автомобилей.Источник: Скания

Ассоциация 16 крупнейших производителей легковых и грузовых автомобилей, легких коммерческих автомобилей и автобусов в Европе, Европейская ассоциация автопроизводителей, сокращенно Acea, объявила данные о продажах в разбивке по типам двигателей на 2021 год. грузовых автомобилей, все большее число логистических компаний и экспедиторов по всей Европе полагаются на альтернативные виды топлива, такие как СПГ и СПГ, или на более экологичные альтернативы биогаз и LBG.

В 2021 году 10 300 новых грузовиков работали на альтернативных видах топлива, что на колоссальные 40,7% больше, чем в предыдущем году. Чисто электрические грузовики также смогли добиться прироста, но в 2021 году их количество достигнет лишь 1582 единиц, увеличившись на 27,5%. Обычные дизельные грузовики по-прежнему пользуются большой популярностью среди грузовых автомобилей: продано 306 598 единиц, что на 11,9% больше, чем в предыдущем году. В прошлом году наиболее важными рынками сбыта грузовых автомобилей с двигателем, работающим на КПГ или СПГ, была Германия (2258 единиц, рост на 37.5%), Франция (1 858 единиц, рост на 20%) и Польша (1 596 единиц, рост на 119,2%).

Столица Эстонии Таллинн значительно экономит выбросы CO 2 благодаря новому парку из 350 автобусов, работающих на природном газе. Источник: Солярис/Камминз

Легкие коммерческие автомобили, использующие альтернативные виды топлива, также увеличились на 10,3% до 21 530 единиц. Однако, в отличие от грузовиков, многие из прежних дизельных моделей по всей Европе также были заменены электрическими (69 416 единиц, рост на 78%) или гибридными версиями (31 200 единиц, рост на 141 единицу).8%). Большинство новых автобусов по-прежнему работают на дизельном топливе (68,8%). Оставшиеся доли рынка в 10,1 % для гибридных автобусов, 10,6 % для чисто электрических автобусов и 10,5 % для автобусов, работающих на СПГ и СПГ, почти равномерно распределены между другими типами двигателей.

Цифры Европейской ассоциации автопроизводителей ясно показывают, что, несмотря на все крики об опасности, двигатели на СПГ и СПГ представляют собой интересную, легкодоступную и популярную альтернативу, особенно в области тяжелых коммерческих автомобилей.Благодаря биогазу или сжиженному биогазу (LBG) в баках эти двигатели могут быть почти нейтральными по отношению к CO 2 . (Ян, 24 марта 2022 г.)

Интернет-гигант Amazon заказал у Iveco 1064 грузовика, работающего на сжатом природном газе, для надежной доставки своих посылок в Европу и постепенно запускает их в эксплуатацию. Источник: Iveco/Amazon

21 альтернативная поисковая система для использования в 2022 году

Когда мы говорим о SEO и поисковых системах, мы сразу же думаем о Google.Но знаете ли вы, что существует множество альтернативных поисковых систем, которые могут предложить столько же?

Google является всемирно признанной поисковой системой и отраслевым гигантом. Согласно этому исследованию, даже второй по величине «поисковой системой» является Google Images:

Доля рынка поисковых систем

Даже если это самая большая и известная, это не значит, что это ваш единственный выбор.

Одна из основных причин, по которой люди предпочитают использовать альтернативную поисковую систему, заключается в повышении конфиденциальности, поскольку известно, что Google отслеживает пользовательские данные как для собственного, так и для стороннего использования.

Если вы когда-либо использовали только Google, проверьте некоторые другие поисковые системы, и вы можете найти то, что вам больше нравится.

Наше руководство по альтернативным поисковым системам

Прежде чем мы углубимся и начнем думать об альтернативных поисковых системах, задайте себе несколько вопросов о том, что вы на самом деле хотите от поисковой системы:

  • Какие поисковые системы лучше Google?
  • Какая поисковая система самая безопасная?
  • Какая поисковая система лучше всего подходит для конфиденциальности?
  • Какая поисковая система лучше?

Поисковые системы, кроме Google

Просмотрите этот список альтернативных поисковых систем, содержащий некоторые поисковые системы, кроме Google, о которых вы, возможно, слышали, и некоторые, которые могут быть для вас новыми:

1.Бинг

Microsoft Bing — вторая по величине поисковая система после Google.

Он прост в использовании и обеспечивает более визуальный опыт с красивыми ежедневными фоновыми фотографиями. Bing отлично подходит для поиска видео, поскольку он отображает результаты в виде больших миниатюр, которые можно просмотреть со звуком, наведя на них курсор.

Как и Google, Bing обладает множеством внутренних функций, таких как конвертация валюты, перевод и отслеживание рейсов, что делает его по-настоящему универсальным инструментом, зарекомендовавшим себя на мировом рынке.Обязательно прочитайте наше подробное руководство по инструментам Bing для веб-мастеров.

Хотя вы, вероятно, знакомы с Bing, вы можете не знать, что он предлагает схему вознаграждений. Когда вы делаете покупки или выполняете поиск через Bing, вы зарабатываете баллы, которые можно потратить на покупку приложений и фильмов, что очень удобно.

2. ДакДакГо

Поисковая система DuckDuckGo

DuckDuckGo — популярная поисковая система для тех, кто ценит свою конфиденциальность и не хочет, чтобы каждый их запрос отслеживался и регистрировался.

Он имеет очень чистый интерфейс с минимальным количеством рекламы и бесконечной прокруткой, поэтому пользовательский интерфейс приятный и оптимизированный. Отслеживание пользователей абсолютно нулевое, и вы даже можете добавить расширение DuckDuckGo в свой браузер, чтобы сохранить конфиденциальность своей активности.

У поисковой системы есть очень полезная функция под названием челка, которая позволяет вам искать прямо на другом веб-сайте из DuckDuckGo, вводя префикс. Например, ввод «!ebay magic the collection» приведет вас прямо к результатам поиска eBay по запросу «волшебный сбор».

3. Yahoo!

Поисковая система Yahoo

Yahoo существует даже дольше, чем Google, и хотя некоторые считают ее устаревшей, она по-прежнему остается третьей по популярности поисковой системой в мире. Это даже поисковая система по умолчанию для Firefox.

Одна из замечательных особенностей Yahoo заключается в том, что это гораздо больше, чем просто поисковая система. Веб-портал Yahoo предлагает электронную почту, новости, онлайн-покупки, игры и многое другое, обеспечивая всесторонний пользовательский опыт в одном месте.

Его интеграция с Flickr, Yahoo Answers и Yahoo Finance означает, что он предлагает лучшие результаты поиска изображений и огромное количество информации по различным темам.

(Рекомендуемая литература: 77 проверенных тактик для привлечения трафика на ваш сайт)

4. Спросите

Поисковая система Ask

Когда-то известная как Ask Jeeves, простой формат вопросов и ответов Ask позволяет осуществлять поиск на естественном языке. Это делает его очень удобным для пользователя, особенно для тех, кто менее знаком с поисковыми системами, таких как пользователи компьютеров старшего возраста.

В результатах поиска также отображаются часто задаваемые вопросы, связанные с вашим поисковым запросом, которые могут предоставить полезные ресурсы и помочь вам в поиске.

5. Байду

Поисковая система Baidu

Baidu является ведущей поисковой системой в Китае, на долю которой приходится более 70% китайского интернет-рынка. Хотя на мандаринском языке он поразительно похож на Google. Он похож с точки зрения дизайна, монетизируется за счет рекламы и использует расширенные сниппеты в результатах поиска.

Тем не менее, Baidu подвергается жесткой цензуре. Некоторые изображения и даже продемократические веб-сайты заблокированы в поисковой системе.

6. ВольфрамАльфа

Поисковая система WolframAlpha

WolframAlpha — это частная поисковая система, которая позволяет «вычислять ответы экспертного уровня, используя передовые алгоритмы Wolfram, базу знаний и технологию искусственного интеллекта.

Он предназначен для предоставления экспертных знаний и разделен на категории «Математика», «Наука и технологии», «Общество и культура» и «Повседневная жизнь». В них есть различные подкатегории и полезные инструменты, которые позволяют вам вычислять данные, исследовать статистику и находить экспертные ответы на ваши вопросы (вы увидите пример через минуту).

Будучи центром экспертных знаний, WolframAlpha не отслеживает ваши поисковые запросы, обеспечивая спокойствие, когда речь идет о конфиденциальности.

7.Борт-ридер

Поисковая система Boardreader

Boardreader — поисковая система для форумов и досок сообщений. Это позволяет вам искать форумы, а затем фильтровать результаты по дате и языку.

Это полезный инструмент для исследования контента, так как он позволяет очень легко находить контент, написанный реальными пользователями по теме. Если вы не знакомы с нишей, чтобы узнать, какой форум лучше всего посетить, Boardreader может быть хорошим местом для начала.

8. Стартовая страница

Поисковая система Startpage

Как и DuckDuckGo, StartPage была создана с учетом строгой конфиденциальности пользователей.Он не отслеживает и не хранит ваши данные. Он также не ориентирует рекламу на основе вашего поведения в Интернете.

Стартовая страница претендует на звание «самой закрытой поисковой системы в мире». Вы сможете получить результаты, аналогичные тем, которые вы бы видели в полностью приватном поиске Google.

Подпишитесь на информационный бюллетень

Хотите узнать, как мы увеличили трафик более чем на 1000%?

Присоединяйтесь к более чем 20 000 других пользователей, которые получают нашу еженедельную рассылку с советами по WordPress, посвященными инсайдерской информации!

Подпишись сейчас

Стартовая страница не только является поисковой системой, но и предлагает прокси-сервис, который позволяет вам анонимно просматривать веб-сайты для повышения безопасности в Интернете.У них даже есть собственный генератор URL-адресов, что означает, что вы можете просматривать без необходимости устанавливать файлы cookie.

Все это представлено в интеллектуальном, чистом интерфейсе, который можно настроить на различные темы, включая ночной режим, обеспечивающий сверхфункциональный пользовательский интерфейс.

9. Экосия

Поисковая система Ecosia

Интенсивное использование поисковой системы влияет на выбросы CO 2 в окружающую среду. Вот тут-то и появляется Ecosia: нейтральная альтернативная поисковая система CO 2 .

За каждый выполненный поиск (при поддержке Bing) полученный доход идет на его схему посадки деревьев. В среднем для создания одного дерева требуется примерно 45 поисков.

10. Количество

Поисковая система Qwant

Расположенная во Франции, Qwant — это поисковая система, основанная на конфиденциальности, которая не записывает ваши поисковые запросы и не использует ваши личные данные для рекламы.

Удобный интерфейс разделяет результаты поиска на веб-сайты, новости и социальные сети, и даже есть специальный музыкальный раздел, который использует искусственный интеллект, чтобы помочь вам искать тексты песен и находить новую музыку.

Он использует функцию быстрого поиска, где вы можете ввести «&» перед названием веб-сайта (или выделенным шорткодом), чтобы мгновенно увидеть результаты внешнего поиска. Например, «&w» или «&wikipedia» позволяет вам немедленно получить доступ к результатам из Википедии непосредственно из Qwant.

11. Поисковое шифрование

Search Encrypt поисковая система

Еще одна поисковая система, основанная на конфиденциальности, — Search Encrypt, которая использует локальное шифрование, чтобы гарантировать невозможность отслеживания идентифицируемой информации пользователей.

Являясь метапоисковой системой, Search Encrypt получает результаты от сети поисковых партнеров, предоставляя всесторонние результаты, которые не персонализированы для вашей истории.

Действительно интересная особенность этой поисковой системы заключается в том, что она автоматически стирает вашу локальную историю просмотра через 15 минут бездействия. Это означает, что вам никогда не придется беспокоиться о своей конфиденциальности, даже если кто-то еще имеет доступ к вашему компьютеру.

12. SearX

Поисковая система SearX

Предлагая беспристрастные результаты из нескольких источников, SearX представляет собой метапоисковую систему, целью которой является предоставление бесплатного децентрализованного представления об Интернете.

Это поисковая система с открытым исходным кодом, которая доступна всем для проверки исходного кода, а также для добавления материалов на GitHub. Есть даже возможность настроить его и разместить на своем сервере в качестве собственной поисковой системы.

SearX предлагает множество предпочтений и настроек, которых нет в других поисковых системах, обеспечивая удобство использования и быстрые и точные результаты.

13. Яндекс

Поисковая система Яндекса

Являясь пятой по популярности поисковой системой в мире, Яндекс широко используется в своей родной России, где ему принадлежит около 60% рынка поисковых систем.

Сервис очень похож на Google, и вы можете искать веб-сайты, изображения, видео и новости в удобном для пользователя формате. Благодаря дополнительным функциям, включая мобильные приложения, карты, перевод, облачное хранилище и многое другое, Яндекс предлагает столько же функций, но с более понятным интерфейсом.

14. Гибиру

Поисковая система Gibiru

Слоган Gibiru — «Частный поиск без фильтров», и это именно то, что она предлагает.

При загрузке надстройки AnonymoX для Firefox все ваши поисковые запросы отправляются через прокси-IP-адрес.Это дает вам конфиденциальные и непредвзятые результаты поиска и гарантирует, что другие пользователи компьютеров не смогут отслеживать вашу историю.

Поисковые запросы не сохраняются на серверах Gibiru, а записи стираются в течение нескольких секунд после выполнения поиска.

15. Отключить поиск

Отключить поисковую систему

Отключить позволяет проводить анонимный поиск через поисковую систему по вашему выбору.

Когда вы вводите поисковый запрос, ваш запрос перенаправляется и анонимизируется через серверы Disconnect перед передачей в выбранную вами поисковую систему.Это позволяет вам использовать вашу любимую поисковую систему без каких-либо проблем с конфиденциальностью.

Disconnect также предлагает расширения и приложения для браузера, которые позволяют блокировать отслеживающие сайты, быстрее загружать страницы, просматривать рекламные запросы и многие другие функции, основанные на конфиденциальности.

16. швейцарские коровы

Поисковая система Swisscows

Swisscows обеспечивает полностью зашифрованный поиск для защиты вашей конфиденциальности и безопасности. Он не хранит личные данные, IP-адреса или поисковые запросы, а его серверы расположены в Швейцарии, где действует одна из самых строгих политик конфиденциальности в мире.

Он особенно популярен среди родителей, которые хотят предоставить своим детям безопасный поиск, поскольку его встроенный фильтр порнографии и насилия не может быть переопределен.

Он использует распознавание семантической информации, чтобы предлагать интуитивно понятные ответы на поисковые запросы, и пулы данных, чтобы быстро и эффективно генерировать ответы. Инновационная семантическая карта показывает другие релевантные или популярные запросы, помогая предоставить вам еще больше информации.

17. Лукол

Поисковая система Lukol

Lukol — это анонимная поисковая система, которая выдает результаты из Google, но сохраняет вашу конфиденциальность, удаляя любые отслеживаемые элементы.

Это означает, что вы по-прежнему можете пользоваться возможностями поиска Google, не беспокоясь о том, что вас отследят. Lukol обеспечивает полную анонимность ваших поисков и помогает обеспечить вашу безопасность, защищая вас от вводящих в заблуждение или неуместных сайтов.

По функционалу довольно простая поисковая система. Вы можете выбирать из Интернета, изображений, новостей и видео для поиска, но нет никаких параметров для фильтрации результатов.

18. Метагер

Поисковая система MetaGer

MetaGer предлагает «Поиск и поиск с защитой конфиденциальности» посредством анонимного поиска.Это некоммерческая организация, поэтому им нечего выигрывать, отслеживая ваши поиски, и они используют только зеленую энергию, повышая чувство доверия.

MetaGer — это метапоисковая система, которая запрашивает до 50 внешних поисковых систем, придавая своим результатам разнообразие и глубину. При обработке запроса рейтинг кликов не учитывается, поэтому результаты не фильтруются и не предвзяты. Они даже предлагают карты и планирование маршрута без отслеживания вашего местоположения.

Вы также можете загрузить плагин, который устанавливает MetaGer в качестве поисковой системы по умолчанию и стартовой страницы, чтобы ваши поиски всегда оставались конфиденциальными.

19. Гигабласт

Поисковая система Gigablast

Gigablast — это частная поисковая система, которая индексирует информацию о миллионах веб-сайтов и серверов в режиме реального времени, не отслеживая ваши данные, скрывая вас от маркетологов и спамеров.

Это не самая привлекательная поисковая система, но она предлагает множество вариантов фильтрации или персонализации вашего запроса, включая поиск по языку, точной фразе и типу файла. Наряду с веб-сайтами, новостями и изображениями Gigablast также предлагает каталог и комплексную расширенную функцию поиска.

20. Оскобо

Поисковая система Oscobo

Oscobo — это поисковая система, которая защищает вашу конфиденциальность во время поиска в Интернете. Благодаря тому, что вы не используете какие-либо сторонние инструменты или скрипты, ваши данные защищены от взлома и неправомерного использования.

Шифруя весь трафик, он предоставляет анонимные результаты поиска без какой-либо формы отслеживания, включая IP-адреса и файлы cookie. Oscobo не будет отправлять поисковый запрос на сайт, на который вы нажимаете, или делиться вашими личными данными или историей поиска.

Вы можете выполнять поиск по сети, изображениям, видео и картам для удобства использования.Существует также расширение Chrome, которое позволяет выполнять частный поиск с панели Chrome для быстрого доступа к безопасным запросам.

21. Бесконечный поиск

Infinity search

Infinity Search — альтернативная поисковая система, уделяющая особое внимание конфиденциальности. На самом деле Infinity Search не сохраняет то, что ищут пользователи, и не регистрирует какую-либо идентифицирующую информацию о своих посетителях. Чтобы ускорить результаты поиска, Infinity Search извлекает результаты из нескольких источников и имеет боковую панель на странице результатов, где пользователи могут искать то же самое на многих других веб-сайтах.

Отличительной чертой этой надежной альтернативной поисковой системы является то, что она также имеет открытый исходный код. Вы можете найти больше об этом на GitLab.

Поисковая система имеет несколько встроенных интеграций, таких как биржевые диаграммы и HTML-редакторы. Что отличает Infinity Search от многих других поисковых систем, так это то, что они имеют свои собственные индексы и не полагаются исключительно на внешние источники.

Какая поисковая система лучше, чем Google?

Нет никаких сомнений в том, что Google является крупнейшей и, возможно, лучшей поисковой системой благодаря своим мощным алгоритмам и искусственному интеллекту.

Таким образом, выбор работы в Интернете без использования Google может показаться странным. Но за то, чтобы быть лучшей поисковой системой, приходится платить.

Хорошо известно, что Google персонализирует ваш опыт просмотра за счет обмена вашими личными данными и предоставления Google возможности отслеживать вас в Интернете. Некоторых эта персонализация может как минимум раздражать.

Более того, многие из этих альтернатив предлагают вам различные функции и подходы к обеспечению конфиденциальности.Так что продолжайте и попробуйте, возможно, вы даже получите лучшие результаты поиска.

Вот несколько способов использования этих альтернативных поисковых систем:

Выполните поиск взрыва на DuckDuckGo

DuckDuckGo bang — это быстрый переход к результатам поиска на других сайтах.

Например, если вы хотите выполнить поиск на другом сайте (например, Википедии, Amazon, GitHub, Stack Overflow и т. д.), просто добавьте ! в строку поиска:

Ударный поиск с DuckDuckGo

Вы сможете выбирать из большого списка целевых сайтов и выполнять поиск.После этого вы попадете прямо на страницу результатов поиска на только что указанном веб-сайте. Полезно, когда вы знаете, что хотите выполнить поиск на другом сайте.

Проверьте, не работают ли веб-сайты на DuckDuckGo

Еще один от DuckDuckGo здесь. Вы можете быстро и легко проверить, не работает ли веб-сайт, выполнив поиск: «is X down» :

Статус веб-сайта DuckDuckGo

Предварительный просмотр изображений в результатах на Bing

Просто наведите указатель мыши на изображение в результатах поиска, чтобы получить предварительный просмотр изображения:

Предварительный просмотр изображений с помощью Bing

Если вы наведете курсор на эскизы изображений в поиске видео Bing, вы также получите короткий предварительный просмотр видео.Это поможет вам быстро проверить актуальность клипа, не заходя на сайт.

Сравнение сайтов в WolframAlpha

Используя WolframAlpha, вы можете быстро сравнить любой веб-адрес.

Например, поиск «facebook.com vs twitter.com» :

Сравнение веб-сайтов с WolframAlpha

Данные берутся прямо из базы данных Alexa, чтобы дать вам быстрый общий обзор двух веб-сайтов.

Какая поисковая система лучше всего подходит для конфиденциальности?

Итак, вы хотите искать в Интернете, не ставя под угрозу свою конфиденциальность? Тогда вам лучше воспользоваться частной поисковой системой.

Но что такое частная поисковая система?

Частная поисковая система — это поисковая система, которая не отслеживает данные своих пользователей и предоставляет результаты поиска с дополнительной защитой и уровнем конфиденциальности данных.

Лучшие поисковые системы для конфиденциальности:

Давайте рассмотрим их поближе с точки зрения защиты вашей конфиденциальности:

Лучшая частная поисковая система №1: DuckDuckGo

DuckDuckGo содержит подробную и прозрачную политику конфиденциальности.Однако, если ваша цель — 100% конфиденциальность, вы должны знать, что она сохраняет историю поиска. DuckDuckGo утверждает, что это «неличные» и агрегированные данные, поэтому ваши поиски нельзя отследить непосредственно до вас.

Вы можете прочитать полную политику конфиденциальности DuckDuckGo здесь.

Лучшая частная поисковая система № 2: StartPage

Политика конфиденциальности StartPage проста и по существу: «Мы не отслеживаем вас. Мы не профилируем вас. Период.» При использовании этой частной поисковой системы метаданные (личная информация, такая как ваш IP-адрес) удаляются из вашего поискового запроса.Затем этот анонимный поисковый запрос отправляется в Google, а затем результаты отправляются вам через StartPage без раскрытия каких-либо ваших личных данных.

Вы можете прочитать полную политику конфиденциальности StartPage здесь.

Google — поисковая система №1. Означает ли это, что это единственное, что вы могли бы использовать? Узнайте о лучших альтернативах и о том, что они могут предложить 🕵️👤Нажмите, чтобы твитнуть

Хотите узнать, как привлечь трафик на свой сайт с помощью SEO? Посмотрите наше видео:

Резюме

Это просто снимок мира альтернативных поисковых систем и того, что они могут предложить.

Независимо от того, ищете ли вы большую конфиденциальность, улучшенное удобство использования или беспристрастные результаты, существует множество вариантов на выбор. Попробуйте несколько и посмотрите, как у вас получится. Вы никогда не знаете, вы можете найти нового фаворита. Или, по крайней мере, помощник Google.


Экономьте время, деньги и максимизируйте производительность сайта с:

  • Мгновенная помощь от экспертов по хостингу WordPress, круглосуточно и без выходных.
  • Интеграция с Cloudflare Enterprise.
  • Глобальный охват аудитории с 29 центрами обработки данных по всему миру.
  • Оптимизация с помощью нашего встроенного мониторинга производительности приложений.

Все это и многое другое в одном плане без долгосрочных контрактов, сопровождаемой миграции и 30-дневной гарантии возврата денег. Ознакомьтесь с нашими планами или поговорите с отделом продаж, чтобы найти план, который подходит именно вам.

Преобразование транспортных средств и двигателей на альтернативных видах топлива

На этой странице:


Обзор преобразований

Информация для потребителей

Если вы заинтересованы в модификации вашего автомобиля или покупке модифицированного автомобиля, см.:

Для получения общей информации см.:

Системы переоборудования модифицируют транспортные средства и двигатели, чтобы они могли работать на разных видах топлива, отличных от тех, для которых они были изначально разработаны.

Любое изменение оригинальной конструкции транспортного средства или двигателя является потенциальным нарушением Закона о чистом воздухе и может вызвать проблемы, включая увеличение выбросов.

Поэтому EPA установило протоколы, с помощью которых производители преобразователей могут продемонстрировать, что:

  • Средства контроля выбросов в переоборудованном автомобиле или двигателе будут продолжать функционировать должным образом; и
  • Загрязнение не увеличится в результате преобразования.

Эти протоколы передаются в соответствии со следующими правилами и рекомендациями:

Соответствующие инструкции

  • Обновленные присвоенные коэффициенты износа для преобразователей альтернативного топлива (PDF) (5 стр., 56K, CD-12-07 (с изменениями), 30 марта 2012 г.)
  • Обновленное руководство по сертификации преобразователей топлива (PDF) (13 стр., 308 КБ, октябрь 2010 г.)
    Включает указания о том, требуется ли сертификация транспортных средств на альтернативном топливе для перехода на полностью электрическую батарею.
  • Updated Certification Guidance for Fuel Converters (PDF) (22 стр., 150 тыс., CISD-06-02[LD-AFC], 3 февраля 2006 г.)
    Содержит информацию для небольших производителей, которые переоборудуют транспортные средства и двигатели для работы на альтернативных видах топлива. .

Как подать информацию в EPA для демонстрации соответствия

Окончательное правило Агентства по охране окружающей среды для преобразования транспортных средств и двигателей с экологически чистыми альтернативными видами топлива разъясняет процессы, с помощью которых производители переоборудования могут продемонстрировать соблюдение требований к выбросам транспортных средств и двигателей.Процессы различаются в зависимости от возраста автомобиля или двигателя, подлежащего переоборудованию.

Есть три возрастных демонстрационных категории:

  • Системы переоборудования для использования на новых и относительно новых транспортных средствах/двигателях;
  • Системы переоборудования для использования на транспортных средствах/двигателях среднего возраста; и
  • Системы переоборудования для использования на транспортных средствах/двигателях с истекшим сроком полезного использования.

Следующая информация обобщает требования. Регулируемые стороны должны всегда ссылаться на нормативные акты для целей соблюдения.

Системы переоборудования для использования на новых и относительно новых транспортных средствах

Демонстрация соответствия систем переоборудования, предназначенных для использования на новых автомобилях и двигателях, представляет собой процесс сертификации, аналогичный процессу сертификации производителя оригинального двигателя. Используйте соответствующую ссылку ниже.

Системы переоборудования для использования на транспортных средствах промежуточного возраста и вне срока полезного использования

Демонстрация соответствия для систем переоборудования, предназначенных для использования на транспортных средствах и двигателях среднего возраста и с истекшим сроком полезного использования, описана в правилах и руководствах.Пожалуйста, перейдите по ссылке ниже для получения информации о том, как отправить применимые шаблоны и информацию:


Списки систем преобразования, соответствующих требованиям EPA

Как только производитель продемонстрирует соответствие, система преобразования появится в применимом списке:

Использование в двигателях внутреннего сгорания —

Содержание

Введение: наземный, морской и воздушный транспорт

Транспорт

Виды транспорта

Местные уровни производства сырой нефти из разных стран

Уровни импорта и экспорта в разных странах

Мощности по переработке бензина и дизельного топлива — по всему миру

Энергопотребление: Мировоззрение

Транспортный сектор: Текущий сценарий:

Потребление ископаемого топлива в транспортном секторе

Выбросы ПГ в транспортном секторе

Экологические проблемы

Экологические стандарты

Вопросы устойчивого развития

Каталожные номера

Обычные виды топлива для наземного транспорта

Обычные виды топлива для двигателей/автомобилей с искровым зажиганием

Производство бензина/дизельного топлива:

Процесс переработки для производства бензина/дизеля

Обычные виды топлива для двигателя с искровым зажиганием

Обычные виды топлива для двигателей/автомобилей с воспламенением от сжатия

Выводы

Проблемы

Нерешенные проблемы

Каталожные номера

Альтернативные виды топлива для наземного транспорта

Введение

Альтернативные виды топлива для двигателей с искровым зажиганием

Альтернативные виды топлива для двигателя с воспламенением от сжатия

Заключение

Каталожные номера

Авиационное топливо

Введение

Требования к качеству топлива авиационных двигателей (самолеты и вертолеты)

Авиационное бензиновое топливо

Авиационный керосин

Сжатый природный газ

Сжиженный природный газ

Биодизель-дизельная смесь

Дизель Фишера-Тропша

Безуглеродное топливо: сжатый и жидкий водород

Углеродно-нейтральное и экологичное топливо

Технология производства авиационного топлива

Объем и вес авиационного топлива для малых и больших самолетов

Выбросы и воздействие авиационного топлива

Заключение

Каталожные номера

Использование альтернативных видов топлива для внутреннего сгорания

Двигатели/транспортные средства

Двигатели с искровым зажиганием

Двигатели с воспламенением от сжатия

Заключение

Проблемы

Нерешенные проблемы

Каталожные номера

Характеристика качества топлива для пригодности двигателей внутреннего сгорания

Общее введение

Исследование качества топлива

Измерение свойств топлива

Характеристики выбросов двигателей внутреннего сгорания

Исследование динамометрического стенда

Выборка контрольного объема

Анализатор газа

Анализатор CLD

Биодизельный реактор

Расходомер воздуха

Расходомер газа

Экспериментальное исследование на испытательном стенде

Полевые испытания

Моделирование двигателя внутреннего сгорания на альтернативном топливе

Введение

Процессы двигателя внутреннего сгорания

Основные уравнения для двигателей внутреннего сгорания

CI Моделирование двигателей для альтернативных видов топлива

Сгорание в двигателе SI

Проблемы

Нерешенные проблемы

Номенклатура

Греческие буквы

Каталожные номера

Автомобили с альтернативным двигателем

Общее введение

Двухтопливный автомобиль

Двухтопливные автомобили

Электромобили

Гибридный автомобиль

Автомобили на топливных элементах

Каталожные номера

Альтернативные виды топлива для железнодорожного транспорта

Введение

Типы локомотивов

Альтернативные локомотивы

Каталожные номера

Альтернативные виды топлива для морского транспорта

Введение в судовое топливо

Альтернативное топливо для морской техники

Технология двигателя/автомобиля

Технология доочистки для селективного каталитического снижения выбросов

Каталожные номера

Альтернативные виды топлива для авиации (Airbus и вертолеты)

Введение

Важность авиаперевозок

Рабочие характеристики, характеристики сгорания и выбросов авиационных двигателей

Прогресс в использовании альтернативных видов топлива в авиационной отрасли

Каталожные номера

Глобальное потепление и изменение климата

Введение

Механизм глобального потепления

Пути контроля выбросов парниковых газов

Предлагаемые стандарты выбросов парниковых газов

Проблемы

Нерешенные проблемы

Каталожные номера

Индекс

DEUTZ одобряет использование двигателей на альтернативных видах топлива

DEUTZ одобряет последнее поколение всего модельного ряда двигателей TCD для работы на альтернативных видах топлива.Это приведет к дальнейшему значительному сокращению углеродного следа двигателей внутреннего сгорания и даже повысит перспективы эксплуатации таких двигателей с нулевым выбросом углерода. Для DEUTZ это представляет собой следующий логический шаг в ее усилиях по разработке устойчивых и эффективных приводных систем. В сочетании с электрификацией своего портфеля двигателей в рамках стратегии E-DEUTZ компания DEUTZ стремится к лидерству на рынке инновационных трансмиссий.

Использование только электродвигателей уже является жизнеспособным вариантом в диапазоне малой выходной мощности, но для средних и тяжелых условий эксплуатации, например, при использовании строительной техники или тракторов, пока нет подходящей замены двигателю внутреннего сгорания, поскольку первичный источник силы.В то время как электрификация может повысить эффективность гибридной системы и позволяет уменьшить размер двигателя внутреннего сгорания, по-прежнему существует значительный потенциал для повышения экологичности обычных двигателей за счет выбора другого топлива.

Компания DEUTZ одобрила серию двигателей TCD 2.9 / 3.6 / 4.1 / 6.1 / 7.8 / 12.0 / 16.0 в соответствии с действующим стандартом ЕС Stage IV / США Tier 4, а также все старые двигатели DEUTZ без нейтрализации отработавших газов для работы с парафином. дизельное топливо и биодизельное топливо или биодизельные смеси.Термин парафиновое дизельное топливо охватывает широкий спектр продуктов. В частности, HVO (гидрогенизированные растительные масла) в настоящее время производятся в промышленных масштабах из экологически чистых растительных масел и отходов жиров. В будущем «электронное топливо» также станет частью комплекса, который позволит двигателям работать на экологически чистой, углеродно-нейтральной основе с использованием возобновляемой энергии. Основополагающий принцип заключается в том, что в процессе производства удаляется столько же CO 2 , сколько выделяется в процессе сжигания.Из-за своего химического состава синтетическое дизельное топливо, полученное этим методом, можно смешивать и использовать с дизельным топливом на ископаемой основе в любом соотношении. «Электронное топливо» и стратегия E-DEUTZ идеально подходят друг другу. DEUTZ продвигает обе технологии с целью минимизации своего углеродного следа.

Идея использования биодизеля также заключается в сокращении выбросов CO 2 . В Европе биодизель в основном производится на основе экологически чистых и местных растительных масел и отработанных жиров. Разрешение распространяется на 100-процентное биодизельное топливо для ЕС Stage IV, а также на смеси биодизельного топлива, т.е.е. смешанное топливо, содержащее биодизель, для двигателей EU Stage IV и US Tier 4.

Конечные потребители, использующие альтернативные виды топлива, получают выгоду не только от осознания того, что они помогают окружающей среде, но и от налоговых льгот, которые варьируются от региона к региону. В Германии и Австрии, например, биодизель освобождается от налога, когда он используется в сельскохозяйственных целях, что снижает общие эксплуатационные расходы фермеров.

«Для нас, как для производителя двигателей, альтернативные виды топлива являются ключевым компонентом нашей инновационной системы привода», — объясняет д-р Маркус Швадерлапп, руководитель отдела исследований и разработок DEUTZ AG.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.