Малотоксичные двигатели

Малотоксичные двигатели

Малотоксичными являются газотурбинные, роторные и гибридные двигатели, а нетоксичными — инерционные.

Газотурбинный двигатель проще поршневого по конструкции, имеет меньшую массу, проще в эксплуатации, легко пускается и значительно меньше загрязняет воздух, поскольку в его отработавших газах содержится существенно меньше оксидов углерода и углеводородов. Однако для двигателя этого типа характерны высокая стоимость, большой расход топлива и малая приемистость (медленно развивает максимальную мощность).

Роторный двигатель — это бензиновый двигатель, отличающийся по конструкции от поршневого. У роторного двигателя нет цилиндров и шатунно-поршневой группы. Вместо поршней двигатель имеет вращающийся ротор, который передает крутящий момент через зубчатую передачу. В двигателе также отсутствуют клапаны, а вместо них предусмотрены впускные и выпускные отверстия. Двигатель имеет меньшую массу и более высокую частоту вращения. Он компактен, прост в производстве, бесшумен и способен работать на бензине с любым октановым числом и без добавок антидетонационных свинцовых присадок. Однако по сравнению с поршневым роторный двигатель менее экономичен. Кроме того, трудно обеспечить необходимую герметичность между его корпусом и ротором по мере их изнашивания и эксплуатации.

Гибридные двигатели менее токсичны и более бесшумны по сравнению с поршневыми. На автомобиле (рис. 2.1) устанавливают два двигателя: двигатель 1 внутреннего сгорания и тяговый электродвигатель 4. В условиях города используется электродвигатель, который работает от аккумуляторной батареи 3, а при выезде из города — двигатель внутреннего сгорания. При работе последнего генератор 2 подзаряжает аккумуляторную батарею. Автомобиль с гибридным двигателем сложнее по конструкции и дороже в производстве, чем обычный электромобиль.

Рис. 2.1. Автомобиль с гибридным двигателем:1 — двигатель внутреннего сгорания; 2 — генератор; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — электродвигатель

Инерционный двигатель представляет собой маховик. Достоинства такого двигателя связаны с его экологической чистотой, отсутствием токсичных отходов, практически бесшумной работой и высоким КПД. Недостатком, препятствующим его внедрению, является малая энергоемкость маховика и, следовательно, незначительный пробег автомобиля в период между подзарядками (раскручиванием) маховика. Кроме того, определенную сложность | представляет создание трансмиссии, передающей энергию от маховика к ведущим колесам автомобиля Вахламов В. К. Автомобили: Эксплуатационные свойства. – М.: Академия, 2005, с. 226-227..

Электромобили

Электромобили существенно улучшают состояние окружающей среды. Они не потребляют топливо, не загрязняют воздух отработавшими газами, работают почти бесшумно, неогнеопасны; ими легко управлять. Электродвигатель такого автомобиля выдерживает кратковременные перегрузки и имеет хорошую тяговую характеристику, поэтому на электромобиле можно устанавливать двигатель меньшей мощности. Кроме того, электромобиль не нуждается в сложной трансмиссии и во многих системах, характерных для обычного современного автомобиля. Однако быстрое развитие электромобилей сдерживается из-за отсутствия высокоэффективных источников электроэнергии.

Рис. 14.3. Электромобиль: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — силовая проводка; 3 — система регулирования; 4– электродвигатель; 5– карданная передача; 6– ведущий мост

Основным недостатком современного электромобиля, снабженного в качестве источника тока свинцово-кислотными аккумуляторными батареями, являются ограниченный пробег, большая масса, малый срок службы источника тока и высокая стоимость.

Источником энергии для электромобиля (рис. 2.2) служит аккумуляторная батарея 1. Электрический ток поступает в тяговый электродвигатель 4 через силовую проводку 2 и систему регулирования 3. Крутящий момент от электродвигателя к ведущему мосту б подводится с помощью карданной передачи 5. Крутящий момент электродвигателя увеличивается при уменьшении частоты вращения вала. Это позволяет электромобилю преодолевать повышенное сопротивление движению и развивать большое ускорение при трогании с места без изменения передаточного числа трансмиссии. Вследствие этого отсутствует потребность в коробке передач, повышается плавность движения электромобиля и облегчается управление им Вахламов В. К. Автомобили: Эксплуатационные свойства. – М.: Академия, 2005, с. 227-228..

Diplom Consult.ru

14.3. Малотоксичные и нетоксичные двигатели

Малотоксичными являются газотурбинные, роторные и гиб­ридные двигатели, а нетоксичными — инерционные.

Газотурбинный двигатель проще поршневого по конструкции, имеет меньшую массу, проще в эксплуатации, легко пускается и значительно меньше загрязняет воздух, поскольку в его отрабо­тавших газах содержится существенно меньше оксидов углерода и углеводородов. Однако для двигателя этого типа характерны высо­кая стоимость, большой расход топлива и малая приемистость (медленно развивает максимальную мощность).

Роторный двигатель — это бензиновый двигатель, отличающий­ся по конструкции от поршневого. У роторного двигателя нет ци­линдров и шатунно-поршневой группы. Вместо поршней двига­тель имеет вращающийся ротор, который передает крутящий мо­мент через зубчатую передачу. В двигателе также отсутствуют кла­паны, а вместо них предусмотрены впускные и выпускные отвер­стия. Двигатель имеет меньшую массу и более высокую частоту вращения. Он компактен, прост в производстве, бесшумен и спо­собен работать на бензине с любым октановым числом и без до­бавок антидетонационных свинцовых присадок. Однако по срав­нению с поршневым роторный двигатель менее экономичен. Кро­ме того, трудно обеспечить необходимую герметичность между его корпусом и ротором по мере их изнашивания в эксплуатации-

Гибридные двигатели менее токсичны и более бесшумны по срав­нению с поршневыми. На автомобиле (рис. 14.2) устанавливают два двигателя: двигатель 1 внутреннего сгорания и тяговый элект­родвигатель 4. В условиях города используется электродвигатель, который работает от аккумуляторной батареи 3, а при выезде из города — двигатель внутреннего сгорания. При работе последнего

Рис. 14.2. Автомобиль с гибридным двигателем:

1 — двигатель внутреннего сгорания; 2 — генератор; 3 — аккумуляторная

батарея; 4 — электродвигатель

генератор 2 подзаряжает аккумуляторную батарею. Автомобиль с гибридным двигателем сложнее по конструкции и дороже в про­изводстве, чем обычный электромобиль.

Инерционный двигатель представляет собой маховик. Достоин­ства такого двигателя связаны с его экологической чистотой, от­сутствием токсичных отходов, практически бесшумной работой и высоким КПД. Недостатком, препятствующим его внедрению, является малая энергоемкость маховика и, следовательно, незна­чительный пробег автомобиля в период между подзарядками (рас­кручиванием) маховика. Кроме того, определенную сложность представляет создание трансмиссии, передающей энергию от ма­ховика к ведущим колесам автомобиля.

14.4. Электромобили

Электромобили существенно улучшают состояние окружающей среды. Они не потребляют топливо, не загрязняют воздух отрабо­тавшими газами, работают почти бесшумно, неогнеопасны; ими легко управлять. Электродвигатель такого автомобиля выдержива­ет кратковременные перегрузки и имеет хорошую тяговую харак­теристику, поэтому на электромобиле можно устанавливать дви­гатель меньшей мощности. Кроме того, электромобиль не нужда­ется в сложной трансмиссии и во многих системах, характерных для обычного современного автомобиля. Однако быстрое разви­тие электромобилей сдерживается из-за отсутствия высокоэффек­тивных источников электроэнергии.

Основным недостатком современного электромобиля, снабжен­ного в качестве источника тока свинцово-кислотными аккумуля­торными батареями, являются ограниченный пробег, большая мас­са, малый срок службы источника тока и высокая стоимость.

Источником энергии для электромобиля (рис. 14.3) служит ак­кумуляторная батарея 1. Электрический ток поступает в тяговый электродвигатель 4 через силовую проводку 2 и систему регули-

Рис. 14.3. Электромобиль:

1 — аккумуляторная батарея; 2 — силовая проводка; 3 — система регулирова­ния; 4 — электродвигатель; 5 — карданная передача; 6 — ведущий мост

рования 3. Крутящий момент от электродвигателя к ведущему мос­ту 6 подводится с помощью карданной передачи 5. Крутящий мо­мент электродвигателя увеличивается при уменьшении частоты вращения вала. Это позволяет электромобилю преодолевать повы­шенное сопротивление движению и развивать большое ускорение при трогании с места без изменения передаточного числа транс­миссии. Вследствие этого отсутствует потребность в коробке пере­дач, повышается плавность движения электромобиля и облегча­ется управление им.

Малотоксичный высокоэкономичный двигатель с бесшатунным силовым механизмом

Разработан и прошел первый этап стендовых испытаний на кафедре «Двигатели внутреннего сгорания» СПбГПУ уникальный двухтактный двигатель с улучшенными мощностными, экономическими, экологическими характеристиками и увеличенным моторесурсом. На конструкцию двигателя получен патент РФ №2117791.

Основные проектные данные двигателя:
Число цилиндров
Диаметр цилиндров, мм
Ход поршня, мм
Рабочий объем, см3
Степень сжатия геометрическая
Мощность, кВт (л.с.)
Частота вращения, мин-1
Минимальный удельный
расход топлива, г/кВт•ч (г/л.с.•ч)

Улучшение показателей двухтактного двигателя с искровым зажиганием достигнуто путем применения ряда новых технических решений, основные из которых:

  1. Нетрадиционная организация рабочего процесса, позволяющая повысить степень сжатия до оптимального значения ε = 11÷13 и обеднять смесь на частичных нагрузках до коэффициента избытка воздуха α ≈ 2,3;
  2. Наличие бесшатунного силового механизма (БСМ) вместо традиционного кривошипно-шатунного механизма (КШМ);
  3. Система непосредственного впрыска топлива.

Опытные образцы двигателя были изготовлены на ОАО «завод им. В.А. Дегтярева» (г. Ковров) при участии ФГУП «завод им. В.Я. Климова» (г. Санкт – Петербург). В ходе первого этапа стендовых испытаний двигатель работал в диапазоне n=1400÷5000 мин-1. Двигатель получил золотую медаль на Петербургской технической ярмарке (март 2010 г). Назначение: мотоциклы, летательные аппараты, моторные лодки, электрогенераторы. Предлагаемые двигатели с искровым зажиганием сочетают преимущества бензиновых двигателей (высокая литровая мощность, малый удельный вес, высокая частота вращения) и дизелей (высокая экономичность). Преимущества достигаются совокупностью оптимальных параметров рабочего процесса:

  • степени сжатия ε = 11. ..13;
  • количественно-качественному регулированию заряда, допускающему обеднение смеси на частичных нагрузках до коэффициента избытка воздуха α = 2,5.

В сочетании с возможностью активного направленного воздействия на процесс сгорания, последнее в три – пять раз снижает токсичность отработавших газов на частичных нагрузках по сравнению с традиционными бензиновыми двигателями. Предлагаемый двигатель без каких-либо дополнительных устройств является альтернативой традиционного бензинового двигателя, снабженного каталитическим нейтрализатором.

Дополнительное преимущество предлагаемых двигателей – многотопливность, т. е. способность работы без детонации на низкооктановых (дешевых) сортах топлива, включая бензин А-80, при указанном выше значении ε. В сравнении с традиционными бензиновыми двигателями со степенью сжатия, равной 8,5 (топливо – бензин А-92), литровая мощность предлагаемого двигателя на 20 процентов выше, а удельный расход топлива ниже:

  • на режиме максимальной мощности – на 12-15 процентов,
  • в условиях городской езды – на 20-25 процентов,
  • на режимах близких к холостому ходу – на 35-40 процентов.

В сравнении с дизелем без наддува, со степенью сжатия ε = 17, экономичность предлагаемого двигателя с ε = 11, при одинаковом значении α =1,4, выше на 9% из-за уменьшения механических потерь и сокращения продолжительности сгорания топлива по углу поворота коленчатого вала (механический КПД равен 0,83 вместо 0,78 у дизеля). При этом стоимость бензина А-80, по состоянию на 2009 год, на 20% ниже стоимости дизельного топлива, масса дизеля в 1,5 раза выше, а первоначальная стоимость дизеля в 1,3-1,6 раза выше, чем предлагаемого двигателя. В некоторых разработанных конструкциях вместо традиционного кривошипно-шатунного механизма (КШМ) использован бесшатунный силовой механизм (БСМ), позволяющий, в сравнении с КШМ, на 6 – 10% повысить механический КПД, увеличить моторесурс цилиндро-поршневой группы и обеспечить полную уравновешенность сил инерции.

Предлагаемые двигатели относятся к качественно новым образцам техники. По своим параметрам двигатели конкурентоспособны на мировом рынке. На конструкции предлагаемых двигателей получены патенты России №2008478, №2117790, №2117791. Опытные образцы двигателей были изготовлены: ВНИИ 3.101 – во ВНИИмотопроме (г. Серпухов); Каспий 65 – на заводе «Дагдизель» (г. Каспийск); ДНБ – 4 – на ОАО «Турбомоторный завод» (г. Екатеринбург); 2Д200 – на ОАО «завод им. В.А. Дегтярева» (г. Ковров) при участии ФГУП «завод им. В.Я. Климова» (г. Санкт – Петербург); АИК – 97 в ГУАП при участии ОАО «Красный Октябрь» (г. Санкт – Петербург). Расширенный объем исследований, подтвердивший преимущество нетрадиционной организации рабочего процесса, был проведен на двигателе ВНИИ 3.101. Положительные результаты снижения механических потерь в БСМ были получены в начале предварительных испытаний двигателей Каспий-65, ДНБ-4 и 2Д-200. Отпускная цена предлагаемых двигателей аналогична стоимости существующих бензиновых двигателей (ниже стоимости дизелей).

Малотоксичные двигатели

При сжигании любого вида топлива в атмосферу выделяются продукты его сгорания. Они содержат токсичные (ядовитые) вещества, которые оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

Основными источниками загрязнения воздуха больших городов в настоящее время являются промышленные предприятия и автомобили. Вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями, распределяются в ограниченной зоне, возле предприятия, отработавшие же газы двигателей автомобилей загрязняют атмосферу всюду, где они работают. Поэтому считается, что атмосферный воздух сейчас загрязняется больше отработавшими газами двигателей автомобилей и меньше выбросами промышленных предприятий. Уменьшение загрязнения воздуха токсичными веществами продуктов сгорания двигателей автомобилей превратилось в одну из проблем, стоящих перед человечеством. Токсичные вещества автомобили выделяют главным образом в составе отработавших газов, отводимых через систему выпуска из цилиндров двигателя, в виде картерных газов, а также в виде испарений из топливных баков при заправке и карбюратора. Современными методами газового анализа установлено около 200 вредных соединений и веществ, входящих в состав отработавших газов. К наиболее токсичным относятся окись углерода СО, несгоревшие углеводороды CmHn и окислы азота NOx. На эти вещества установлены законодательствами промышленно развитых стран предельно допустимые нормы содержания.

Стандарты на выброс токсичных веществ введены во многих странах мира. Для стран Европы оценку токсичности двигателей автомобилей рекомендуется проводить по Правилам Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН). Они устанавливают предельно допустимые нормы содержания окиси углерода и несгоревших углеводородов при испытаниях типов I, II, III . Тип испытаний определяет условия их проведения.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В состав отработавших газов входят кроме остро токсичных компонентов нетоксичные вещества: кислород, углекислый газ, азот, сера. Азот воздуха при высоких температурах и давлении в цилиндре двигателя реагирует с кислородом и образует ядовитые окислы.

Сера, присутствующая в топливах, также вступает в реакции с кислородом и водородом, образуя токсичные сернистый и сероводородный газы. Углекислый газ, хотя и не является токсичным для живых организмов, при повышении концентрации усиливает разложение строительных материалов (известняков, бетона и др.), ускоряет «старение» каменных построек и вызывает коррозию металлов. Таким образом, отработавшие газы двигателей помимо прямого отрицательного влияния на человеческий организм приносят материальный ущерб.

Содержание и количество токсичных веществ в отработавших газах двигателей не остается постоянным и зависит от целого ряда причин. К ним следует отнести прежде всего тип двигателя (карбюраторный или дизельный), режим работы, оптимальность регулировок, техническое состояние двигателя и качество топлива.

Дизельный двигатель обладает меньшей токсичностью, чем карбюраторный. Так, окись углерода, окислы азота и несгоревшие углеводороды присутствуют в отработавших газах дизельного двигателя в значительно меньших количествах и лишь по объему выделений сажи он превосходит карбюраторный двигатель.

Режим работы двигателя оказывает решающее влияние на токсичность отработавших газов. Наибольший выброс окиси углерода происходит при холостом ходе двигателя, когда он работает на обогащенной горючей смеси. Именно этот режим и положен в основу нормирования токсичности отработавших газов в законодательствах разных стран.

Проблема снижения токсичности отработавших газов решается по двум направлениям. Первое направление предполагает совершенствование рабочих процессов существующих двигателей внутреннего сгорания частичным изменением их конструкции, введением различных дополнительных приспособлений и регулировок, а также использованием более высококачественного топлива.

Второе направление — создание малотоксичных двигателей для автомобилей. Такие двигатели базируются на других принципах работы, чем применяемые теперь карбюраторные и дизельные. В качестве возможных малотоксичных двигателей автомобилей исследуются: газотурбинный; внешнего сгорания — двигатель Стерлинга и паровой; электрический с аккумуляторной батареей; электрический с топливными элементами.

дипломная работа Совершение очистки дизельного топлива грузового автомобиля

Сравнение систем питания дизельных двигателей. Смешанные системы питания. Малотоксичные и нетоксичные двигатели. Зависимость топливной экономичности от конструкций систем. Наличие примесей в дизельном топливе. Нормы расхода топлива для автомобиля ЗИЛ-133.

Нажав на кнопку “Скачать архив”, вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку “Скачать архив”

Рубрика Транспорт
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 16.06.2015
Размер файла 1,2 M

Подобные документы

История развития грузового автомобиля MAN TGA. Назначение, классификация, устройство и принцип работы агрегатов, механизмов, узлов системы питания дизельного двигателя грузового автомобиля. Схема системы питания дизеля. Контрольно-осмотровые работы.

курсовая работа [55,6 K], добавлен 19.11.2013

Изучение топлива и химических реакций при его сгорании. Рассмотрение конструкции системы питания дизельного двигателя. Предложение мероприятий, способных повысить эффективность диагностики системы питания дизельных двигателей и снизить их себестоимость.

дипломная работа [1,2 M], добавлен 16.06.2015

Назначение, устройство и принцип действия управляемых электроникой систем многоточечного (распределенного) прерывистого впрыска топлива. Достоинства систем: увеличение экономичности, снижение токсичности отработавших газов, улучшение динамики автомобиля.

контрольная работа [1,2 M], добавлен 14.11.2010

Факторы, способствующие снижению расхода топлива – масло, фильтры, свечи. Зависимость расхода топлива от качества и соответствия ГСМ. Экономичное вождение. Давление в шинах и выбор покрышек для экономии топлива. Влияние аэродинамики на расход топлива.

реферат [50,3 K], добавлен 25.11.2013

Топливо для дизелей, конструкция и работа системы питания дизеля топливом и воздухом, система выпуска отработавших газов, топливный насос высокого давления, форсунки. Топливо для газовых двигателей, конструкция и работа систем питания газовых двигателей.

реферат [229,4 K], добавлен 29.01.2010

Определение тягово-скоростных характеристик автомобиля. Выбор прототипа автомобиля. Полный вес, передаточное число коробки передач автомобиля. Расчет показателей топливной экономичности, путевой расход топлива. Динамические качества при торможении.

курсовая работа [429,3 K], добавлен 20.05.2015

Преимущества впрысковых систем подачи топлива. Устройство, электросхема, особенности работы системы впрыска топлива автомобиля ВАЗ-21213, ее диагностика и ремонт. Диагностические приборы и основные этапы диагностики систем автомобиля. Промывка инжектора.

реферат [2,3 M], добавлен 20.11.2012

Обслуживание и контроль системы питания. Измерение величины подачи топлива. Метод измерительных мензурок. Электронная система измерения величины подачи топлива. Возможность уменьшения и компенсации температуры. Проверка при помощи оптического датчика.

реферат [19,2 K], добавлен 31.05.2012

Анализ свойств автомобиля, влияющих на эффективность его эксплуатации. Обзор тяговой характеристики и топливной экономичности ЗАЗ-1102. Расчет передаточного числа главной передачи, путевого расхода топлива, предельного угла поперечного уклона дороги.

курсовая работа [435,2 K], добавлен 30.11.2011

Конструкция главной дозирующей системы карбюратора автомобиля. Система компенсации состава горючей смеси с уменьшением разрежения у топливного жиклера. Устройство системы впрыскивания бензина. Конструкции систем питания газовых двигателей и их работа.

курсовая работа [8,5 M], добавлен 23.03.2011

Ссылка на основную публикацию