Принцип работы ДВС на бензине

Бензиновый двигатель: принцип работы, устройство и фото

Бензиновые двигатели – одни из самых распространенных среди всех прочих, которые устанавливаются на автомобили.

Несмотря на то, что современный силовой агрегат состоит из множества деталей, принцип работы бензинового двигателя очень простой.

В рамках статьи мы познакомимся с устройством и принципом действия ДВС.

Устройство

Бензиновые моторы относят к классу двигателей внутреннего сгорания.

Внутри камер сгорания предварительно сжатая топливно-воздушная смесь воспламеняется посредством искры.

Для управления мощностью мотора используется дроссельная заслонка. Она позволяет регулировать количество воздуха, попадающего в камеру сгорания.

Давайте подробнее познакомимся с устройством всех основных узлов любого ДВС.

Также двигатель не сможет работать без электрического оборудования. Все эти системы и узлы взаимодействуют между собой в процессе работы двигателя.

Блок цилиндров ДВС

Блок цилиндров – это основная деталь любого мотора. Это чугунная или алюминиевая литая цельная деталь.

В блоке имеются цилиндры и масса различных отверстий с резьбой для монтажа навесного и другого оборудования.

Элемент имеет обработанные механически плоскости для монтажа ГБЦ и других деталей.

Конструкция блока сильно зависит от количества цилиндров, расположения камер сгорания, метода охлаждения. В одном блоке может объединяться от 1 до 16 цилиндров.

При этом блоки, где количество цилиндров нечетное, встречаются реже. Из тех моделей, что выпускаются сейчас, можно встретить 3-цилиндровые ДВС.

Большинство же блоков имеют 2, 4, 8, 12 и иногда даже 16 цилиндров.

Двигатели с количеством цилиндров от 1 до 4 отличаются расположением камер сгорания в ряд. Они так и называются – рядные двигатели.

Если цилиндров больше, то они располагаются в блоке в два ряда под определенным углом.

Можно выделить еще один вид блоков. В них камеры сгорания расположены в два ряда под углом в 180 градусов. Это так называемые оппозитные моторы.

Принцип работы бензинового двигателя такого типа ничем не отличается от традиционных ДВС.

Их чаще можно встретить на мототехнике, но существуют и автомобили, оснащенные ими.

От того, какая выбрана система охлаждения, зависят конструктивные особенности блока цилиндров.

Блок с системой воздушного охлаждения устроен гораздо проще, по сравнению с таким же на водяном охлаждении. Камеры сгорания в данном случае к блоку не относятся.

Блок на жидкостном охлаждении устроен гораздо сложнее. В конструкцию уже входят камеры сгорания.

Сверху блок цилиндров накрыт головкой. Она образует закрытое пространство, где и осуществляется процесс горения топлива. ГБЦ может иметь простую конструкцию или же более сложную.

Кривошипно-шатунный механизм

Данный узел, который также является неотъемлемой частью двигателя, необходим для преобразования возвратно-поступательных движений поршней во вращательные движения коленчатого вала. деталь здесь – это коленчатый вал. Он подвижно соединен с блоком двигателя. За счет этой подвижности обеспечивается возможность вращения вала вокруг своей оси.

К одному из концов коленчатого вала крепится маховик. Он необходим для того, чтобы передавать крутящий момент от коленчатого вала на трансмиссию.

Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя предусматривает два оборота коленчатого вала на одну половину оборота с полезной работой.

Остальные такты требуют обратных действий – это и обеспечивает маховик.

Так как он имеет достаточно большой вес, то при вращении за счет кинетической энергии он поворачивает коленчатый вал на этапах подготовительных тактов.

На маховике по окружности имеется специальный зубчатый венец. При помощи данного узла можно запускать двигатель стартером.

С другой стороны коленчатого вала имеется шестеренка масляного насоса и шестерня ГРМ.

Также с обратной стороны имеется фланец, на который крепится шкив.

Узел включает в себя и шатуны. Они позволяют передать усилие от поршней к коленчатому валу и наоборот.

Шатуны также подвижно закреплены на коленчатом валу.

Прямого контакта между поверхностями блока цилиндров, коленчатым валом и шатунами нет – эти детали работают через подшипники скольжения.

Цилиндропоршневая часть

Данная часть представляет собой цилиндры или гильзы, поршни, поршневые кольца и пальцы. Именно на этих деталях основан принцип работы бензинового двигателя. Здесь выполняется вся работа.

В цилиндрах сгорает топливо, а выделенная энергия преобразовывается во вращение коленчатого вала. Горение происходит внутри цилиндров, которые с одной стороны закрыты ГБЦ, а с другой – поршнями.

Поршень свободно перемещается внутри цилиндра.

  Suzuki Jimny — тюнинг автомобиля

Принцип работы бензинового двигателя основывается не только на сгорании топлива, но и на сжатии топливовоздушной смеси.

Последние предотвращают попадание топливной смеси и продуктов горения между поршнем и цилиндром.

Грм (газораспределительный механизм)

Основная функция данного механизма в своевременной подаче топливной смеси или горючего в цилиндры. Также ГРМ необходим для отвода выхлопных газов.

Грм двухтактного двигателя

Если рассмотреть принцип работы двухтактного бензинового двигателя, то в нем механизм ГРМ как таковой отсутствует.

Здесь впрыск топливной смеси и выпуск отработанных газов выполняется посредством технологических окон в цилиндре.

Различают три окна – впускное окно, выпускное, перепускное.

Когда поршень двигается, то он тем самым открывает или закрывает то или иное окно. Цилиндр наполняется топливом, также отводятся газы.

При таком механизме газораспределения не нужно никаких дополнительных деталей. Поэтому головка блока цилиндров в двухтактных моторах простая.

Ее функции заключаются лишь в обеспечении максимальной герметичности.

Грм 4-тактного двс

4-тактный мотор оснащен полноценным механизмом ГРМ. Топливо в данном случае впрыскивается через отверстия в ГБЦ, связанные с клапанами.

При необходимости подачи или отвода выхлопных газов, соответствующие клапана открываются и закрываются. Последние могут открываться и закрываться посредством распределительного вала.

На нем имеются специальные кулачки.

Система питания

задача данной системы – приготовить топливную смесь и обеспечивать дальнейшую подачу ее в камеры сгорания. Конструкция очень зависит от принципа работы бензинового двигателя автомобиля.

Бензиновые двигатели могут иметь два вида топливных систем – карбюратор и инжектор. В первом случае для приготовления смеси служит карбюратор.

Он смешивает, дозирует и подает смесь топлива и воздуха в камеры сгорания.

Инжектор же впрыскивает топливо под давлением в топливную рампу, откуда через форсунки бензин попадает в цилиндры.

Кроме того, воздух в инжекторе смешивается с бензином во впускном коллекторе.

Форсунка в отличие от карбюратора лучше распыляет топливо.

  Торможение двигателем: плюсы и минусы

Топливная система дизельных двигателей отличается.

Здесь впрыск осуществляется раздельно для каждого цилиндра. ГРМ подает в камеры сгорания только воздух.

Система включает в себя бак, фильтры, топливные насосы, магистрали.

Смазочная система

Принцип работы бензинового двигателя внутреннего сгорания подразумевает трение деталей. Благодаря смазочной системе снижается терние между трущимися поверхности.

На деталях создается масляная пленка, которая защищает поверхности от прямого контакта.

Система состоит из насоса, картера для хранения масла, фильтра, а также смазочных каналов в блоке двигателя.

Турбонаддув

Современные автомобили оснащаются небольшими малообъемными двигателями, но многие из них имеют достаточную мощность. Ее получают за счет применения турбин.

Принцип работы турбины на бензиновом двигателе основан на использовании отработанных газов. Газы вращают крыльчатку турбины, а та под давлением нагнетает воздух в камеры сгорания.

Чем больше воздуха, тем больше топлива будет подано, отсюда и мощность.

Охлаждающая система

В процессе работы мотора он существенно нагревается. В цилиндрах температура может достигать 800 градусов.

Чтобы поддерживать оптимальную рабочую температуру, необходима система охлаждения.

задача – отвести лишнее тепло от цилиндров, поршней и других деталей.

https://www.youtube.com/watch?v=AMwvcPELG2o

Воздушная система состоит из специальных поверхностей на блоке, которые охлаждаются за счет обдува их воздухом.

Жидкостная система предусматривает рубашку охлаждения, в которой циркулирует антифриз. Он находится в прямом контакте с внешней поверхностью цилиндров.

Система состоит из помпы, термостата, патрубков для соединения магистралей, расширительного бачка и термостата.

Электрическое оборудование

За счет данного оборудования осуществляется подача электричества в бортовую сеть автомобиля. Электричество необходимо для работы системы зажигания, стартера и других устройств.

Электрооборудование – это аккумулятор, генератор, стартер, датчики. Хоть принципы работы бензинового и дизельного двигателя различаются, электрооборудование имеется и на дизельном ДВС.

Система зажигания

Данная система есть только на бензиновых ДВС. На дизельном силовом агрегате топливная смесь воспламеняется за счет сжатия.

В бензиновом двигателе топливо и воздух поджигается искрой, которая проскакивает в нужный момент между электродами свечи.

Система включает в себя катушку зажигания, распределитель, высоковольтные провода, свечи, электронные устройства.

Заключение

Вот и все про устройство и принцип работы бензинового двигателя. Как видите, все очень просто, нужно лишь немного понимать законы физики.

Источник

Источник: https://ruud.ru/avtomobili/55841-benzinovyj-dvigatel-princip-raboty-ustrojstvo-i-foto/

Бензиновый двигатель: устройство,принцип работы,виды ,фото,видео

Бензиновый двигатель – особый вид поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в котором воспламенение ТС (смеси топлива и воздуха) в цилиндрах осуществляется принудительно при помощи электрической искры, а в качестве топлива используется бензин.

Виды бензиновых двигателей

Современные бензиновые двигатели можно классифицировать по нескольким категориям.

1. По количеству цилиндров – с одним цилиндром, двумя цилиндрами и несколькими цилиндрами.
2. По расположению цилиндров:
   • рядные двигатели (цилиндры расположены строго в ряд наклонным или вертикальным способом);
   • V-образные двигатели (цилиндры расположены под углом);
   • W-образные двигатели (цилиндры располагаются в четыре ряда под углом с коленвалом)
   • оппозитные двигатели (цилиндры расположены под углом 180 градусов)
3. По способу получения топливной смеси – инжекторные, карбюраторные.
4. По типу смазки — раздельные (масло находится только в картере), смешанные (масло смешивается с топливом).
5. По методу охлаждения — охлаждение жидкостью, охлаждение воздухом.
6. По типу циклов – двухтактные, четырехтактные.
7. По типу подачи воздушной смеси в цилиндры — с наддувом, без наддува.

Устройство бензо двигателя

Бензиновый двигатель относится к классу двигателей внутреннего сгорания, в которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь в цилиндрах поджигается при помощи искры. Управление мощностью в такого рода двигателях происходит посредством регулирования потока воздуха, попадающего в них, с помощью дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка (дроссель, дроссельный клапан) – это устройство, проходное сечение которого значительно меньше сечения подводящего трубопровода. Это устройство служит для регулирования количества подаваемого в камеру сгорания двигателя топливо-воздушной смеси.

Карбюраторная дроссельная заслонка является одним из видов дросселя: ее задача заключается в регулировании поступления горючей смеси в цилиндр двигателя (рис. 13).

Управление дросселем в автомобиле происходит с места водителя, при этом обычно предусматриваются два возможных способа привода: от руки рычажком или кнопкой (такой способ используется, например, в автомобилях для инвалидов) либо (что более распространено) с помощью педали, нажимаемой ногой водителя.

Рисунок 13. Дроссельная заслонка

Классификация бензиновых двигателей

существует определенная классификация бензиновых двигателей по различным параметрам.

✓ по способу смесеобразования.

 существуют двигатели с внешним смесеобразованием, в которых данный процесс происходит вне цилиндра, и двигатели с внутренним смесеобразованием, в которых процесс происходит соответственно внутри цилиндра – это двигатели с непосредственным впрыском.

✓ по способу осуществления рабочего цикла выделяют двигатели четырехтактные и двухтактные. и у тех, и у других существуют свои преимущества и недостатки.

так, например, двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объема по сравнению с четырехтактными, однако коэффициент полезного действия (кпд) у них ниже.

четырехтактные двигатели более распространены и используются в абсолютном большинстве транспортных средств.

✓ по числу цилиндров бывают одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые двигатели.

✓ по расположению цилиндров выделяют двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (так называемые «рядные» двигатели); v-образные с расположением цилиндров под углом (если они расположены под углом 180°, то это двигатель с противолежащими цилиндрами – оппозитный двигатель).

✓ по типу охлаждения существуют двигатели воздушного (в основном устаревшие модели) и жидкостного охлаждения.

✓ по типу смазки существуют раздельный (когда масло находится в картере) и смешанный (когда масло смешивается с топливом) типы.

✓ по способу приготовления рабочей смеси. по этому параметру выделяются карбюраторные и инжекторные двигатели.

в настоящее время последние постепенно вытесняют первые.

принцип работы четырехтактного двигателя

как уже следует из самого названия, рабочий цикл четырехтактного двигателя основывается на четырех этапах – тактах.

первым из этих этапов является впуск. он характеризуется тем, что в течение этого такта происходит опускание поршня из верхней мертвой точки (вмт) в нижнюю мертвую точку (нмт).

впуск происходит за счет того, что кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, через который в цилиндр засасывается свежая порция воздушно-топливной смеси (рис. 14).

рисунок 14. принцип работы четырехтактного двигателя

вторым тактом является сжатие. на этом этапе поршень, наоборот, проходит путь из нмт в вмт; при этом рабочая смесь, полученная на первом этапе, сжимается.

в этот момент происходит резкое повышение температуры рабочей жидкости. главнейшим параметром на данном этапе является степень сжатия.

важность его определяется тем, что, чем выше степень сжатия, тем выше экономичность двигателя.

стоит однако подчеркнуть, что для двигателя с большой степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, а оно всегда стоит дороже.

под степенью сжатия понимается отношение рабочего объема двигателя в нмт к объему камеры сгорания в вмт.

с помощью искры от свечи зажигания поджигается топливовоздушная смесь, причем это происходит незадолго до конца цикла сжатия. в процессе прохождения поршня из вмт в нмт топливо сгорает.

под воздействием тепла, выработанного при сгорании топлива, рабочая смесь расширяется и толкает поршень.

здесь одним из важнейших параметров является угол опережения зажигания, под которым понимается степень недоворота коленчатого вала до вмт в момент поджигания смеси.

дело в том, что давление газов должно достигнуть максимальной величины именно в тот момент, когда поршень находится в вмт, для чего и необходимо опережение зажигания.

для регулировки угла опережения в современных двигателях используется электроника, в то время как в старых образцах это происходит с помощью механики.

в целом все это приводит к поставленной задаче – максимально эффективному использованию сгоревшего топлива.

а учитывая то обстоятельство, что сгорание топлива занимает практически фиксированное время, то для повышения эффективности двигателя необходимо увеличить угол опережения зажигания при повышении оборотов.

выпуск – четвертый такт.

однако стоит иметь в виду, что для начала следующего процесса (например, впуска) не обязательно должен быть полностью завершен предшествующий процесс (например, выпуск).

подобное положение, когда открытыми оказываются одновременно оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов.

к преимуществам четырехтактного двигателя можно отнести следующие характеристики: большой ресурс, большая (по сравнению с другими двигателями) экономичность, более чистый выхлоп, меньший шум, к тому же не требуется выхлопная система.

принцип работы двухтактного двигателя

в отличие от четырехтактного двигателя рабочий цикл двухтактного происходит в течение одного оборота коленчатого вала.

из четырех тактов предыдущего двигателя в данном случае присутствуют только два – сжатие и расширение.

два других цикла – впуск и выпуск – заменены в таком двигателе процессом продувки цилиндра вблизи нмт поршня.

в этот момент свежая струя рабочей смеси вытесняет отработанные газы из цилиндра.

в то время когда поршень двигается вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. одновременно с этим поршень, движущийся вверх, создает разрежение в кривошипной камере (рис. 15).

рисунок 15. двухтактный двигатель: 1 – выпускной клапан; 2 – форсунка; 3 – продувочный насос; 4 – продувочные (впускные) окна

под воздействием создаваемого разрежения клапан впускного коллектора открывается и свежая порция топливовоздушной смеси (обычно с добавлением масла) засасывается в кривошипную камеру.

в ходе движения поршня вниз повышается давление в кривошипной камере и клапан закрывается.

сам же процесс сгорания и расширения рабочей смеси происходит точно так же, как и в четырехтактном двигателе.

однако в момент движения поршня вниз открывается так называемое впускное окно (т. е. поршень перестает перекрывать его).

через это окно выхлопные газы, все еще находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор. через некоторое время таким же образом поршень открывает впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллек тора.

часть рабочей смеси при этом выбрасывается в выпускной коллектор.

во время движения поршня вверх часть свежей смеси, которая была вытолкнута из выпускного коллектора, засасывается обратно в кривошипную камеру.

при одинаковом объеме цилиндра двухтактный двигатель должен иметь почти в два раза большую мощность, чем четырехтактный.

однако это потенциальное преимущество далеко не всегда возможно полностью реализовать. прежде всего это затрудняется недостаточной эффективностью продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском.

но все-таки при одинаковом литраже двухтактный двигатель мощнее в 1,5 или 1,8 раза.

неотъемлемое преимущество двухтактного двигателя перед четырехтактным заключается в его компактных габаритах из-за отсутствия громоздкой системы клапанов и распределительного вала.

к преимуществам двухтактного двигателя можно также отнести отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения, большую мощность в пересчете на 1 л рабочего объема, простоту и дешевизну изготовления.

преимущества и недостатки бензинового и дизельного двигателя

если судить о преимуществах и недостатках бензинового и дизельного двигателя, то можно сразу сказать, что каждый из этих видов имеет свои плюсы и минусы, по которым нельзя назвать один двигатель лучше другого.

и поэтому выбор одного из варианта двигателя зависит от конкретных потребностей и предпочтений автолюбителя.

итак, рассмотрим отдельно основные плюсы и минусы каждого из двигателей: к основным плюсам бензинового двигателя относительно дизельного можно отнести более удобную эксплуатацию – не требует перехода на зимнее топливо, более низкий уровень шума, большую экологичность, а так же большую удельную мощность объема, то есть достижение большей мощности при малых объемах двигателя.

нельзя не отметить, что к плюсам двигателя этого вида можно отнести более высокий крутящий момент, чем у бензинового двигателя, что очень полезно для грузовых автомобилей.

а так же меньшую пожароопасность, благодаря тому, что дизельное топливо подвержено меньшей способности к возгоранию.

карбюраторные и инжекторные двигатели

Приготовление горючей смеси в карбюраторных двигателях происходит в специальном устройстве – карбюраторе, в котором осуществляется процесс смешивания топлива с потоком воздуха, за счет искусственной конвекции, создаваемой аэродинамическими силами потока воздуха, засасываемого двигателем.

В инжекторных двигателях процесс смесеобразования организован иначе.

Топливо впрыскивается в воздушный поток, через специальные форсунки.

Дозируется подача топлива электронным блоком управления, или (в более старых автомобилях) механической системой.

Первые инжекторные двигатели появились в 1997 году. Их внедрению способствовала корпорация OMC, которая выпустила двигатель, сконструированный с использованием технологии FICHT.

Это революционное решение, в купе с использованием современного бортового компьютера, сделало возможным точное дозирование топлива, при перемещении поршня. В полость коленчатого вала впрыскивается чистое масло, без примесей топлива.

Благодаря новой технологии конструкторам удалось изобрести двухтактный двигатель, который не уступал по экономичности карбюраторному четырехтактному двигателю, а также был компактным и легким.

Из-за новых стандартов на чистоту выхлопа, автомобильным производителям пришлось перейти от классических карбюраторных двигателей к инжекторным, а также установить современные нейтрализаторы выхлопных газов. Для функционирования катализатора необходим постоянный состав выхлопного газа, который поддерживается системой впрыска топлива. Обязательной составляющей катализатора является датчик содержания кислорода, благодаря которому отслеживается точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива и оксидов азота, которые сможет нейтрализовать катализатор.

Источник: http://seite1.ru/zapchasti/benzinovyj-dvigatel-ustrojstvoprincip-rabotyvidy-fotovideo/.html

Бензиновый двигатель: устройство, принцип действия, достоинства и недостатки

Бензиновый двигатель – особый вид поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в котором воспламенение ТС (смеси топлива и воздуха) в цилиндрах осуществляется принудительно при помощи электрической искры, а в качестве топлива используется бензин.

© GM Company

Принцип работы бензинового двигателя

Работа бензинового двигателя, как и любого другого двигателя внутреннего сгорания заключается в сгорании топливной смеси в закрытом пространстве, в данном случае, в камере сгорания. При сгорании ТС выделяется большое количество тепловой энергии, которая запускает механическую работу основного механизма двигателя.

Для обеспечения постоянной механической работы ДВС,  в камеру сгорания должна осуществляться бесперебойная (цикличная) подача ТС.

В большинстве случаев бензиновые двигатели являются четырехтактными, рабочий цикл которых состоит из четырех тактов:

• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска

Более подробно о каждом из 4-х тактов.

Впуск

Поршневое движение начинается с одной точки (нижней или верхней), при этом открывается клапан впуска и происходит подача топлива в камеру сгорания. После того как поршень останавливается в противоположной крайней точке, все впускные клапаны закрываются.

Сжатие

На данном такте поршень возвращается на исходную точку, сжимая поступившую топливную смесь, увеличивая ее температуру нагрева. После того как поршень достигает крайней точки, происходит воспламенение сжатой топливной смеси свечой зажигания.

Рабочий ход

При сгорании топливная смесь образует газы, при расширении которых происходит выталкивание поршня. Все клапаны во время рабочего хода остаются полностью закрытыми.

Выпуск

Вместе с ним открывается клапан выпуска, при котором поршень выталкивает газы в газораспределительную систему.

После завершения такта все выпускные клапаны закрываются.

Весь рабочий процесс носит цикличный характер, поэтому после завершения одного такта, начинается следующий такт.

Основные элементы бензинового двигателя

Поршень

Основным рабочим элементом ДВС является поршень, соединенный с коленчатым валом специальным шатуном.

Это образует кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательные перемещения поршней в рабочий ход (вращение) коленвала.

Для обеспечения нужной компрессии в цилиндрах двигателя, поршень оснащается уплотняющими чугунными кольцами.

На современных бензиновых двигателях могут устанавливаться узкие кольца (высотой не более 2 мм) и широкие поршневые кольца (высотой до 3 мм).

Шатун

Элемент, соединяющий поршень и коленвал. Шатуны изготавливаются из высокопрочной стали, реже – из алюминия. Рабочее шатунное вращение всегда является двухсторонним.

Коленчатый вал

Поступательные поршневые движения преобразуются во вращательные движения вала, который отвечает за вращение автомобильных колес.

Клапаны

ДВС оснащен специальными клапанами – впускными и выпускными. Они предназначены для впуска воздушной массы и вывода выхлопных газов, полученных в процессе сгорания топлива.

Свеча зажигания

Вспомогательные рабочие системы бензинового двигателя

Бесперебойная и эффективная работа бензинового двигателя обеспечивается вспомогательными рабочими системами — запуска ДВС, розжига, подачи смеси топлива и воздуха, охлаждения, вывода выхлопных газов, смазки.

Источник: https://autodromo.ru/articles/benzinovyy-dvigatel-ustroystvo-princip-deystviya-dostoinstva-i-nedostatki

Двигатель внутреннего сгорания на водороде: устройство и принцип работы

Как понятно, поршневой движок внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и целый ряд определенных недочетов.

До этого всего, глобальной неувязкой является ядовитый выброс бензиновых и дизельных ДВС, также неизменная потребность в нефтяном горючем.

Не очень изменяется ситуация и опосля перевода кара на газ, потому что установка ГБО также не решает всех задач.

С учетом данных особенностей повсевременно ведутся разработки других вариантов. Сейчас настоящим соперником ДВС является электродвигатель.

При всем этом относительно маленький припас хода, высочайшая стоимость аккумуляторных батарей и всего электрокара (электромобиля) в целом, также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таковых машин закономерно тормозит их популяризацию.

По данной для нас причине автопроизводители повсевременно работают над тем, чтоб получить «безобидный» для окружающей среды и относительно дешевенький в производстве агрегат, который при всем этом не будет нуждаться в драгоценном горючем.

Посреди схожих движков следует раздельно выделить водородный ДВС, который полностью может поменять имеющийся на сейчас дизельный либо бензиновый мотор, при этом в обозримой перспективе. Давайте разглядим, как работает водородный движок, какую систему имеет схожий мотор и в чем заключаются его индивидуальности.

История сотворения водородного мотора

Начнем с того, что идеи выстроить водородный мотор возникли еще в 1806 г.

Основателем стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды способом электролиза.

Как видно, движок на водороде «родился» за длительное время до того, как был поднят ряд вопросцев касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Иными словами, пробы запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях очевидного использования водорода в качестве горючего.

в Германии возник агрегат, который удачно работал на консистенции воздуха и водорода.

Во времена 2-ой мировой войны, когда появились трудности с поставками нефтяного горючего, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил базы русской водородной энергетики.

Он также предложил употреблять смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, опосля чего же его идеи стремительно отыскали практическое применение.

В итоге возникло около полутысячи движков, работавших на водороде.

Потом о этом движке вспомянули лишь тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В итоге компания BMW в 1979 г. выстроила кар, движок которого употреблял водород в качестве основного горючего.

Агрегат работал относительно размеренно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Остальные автопроизводители также начали работы в данной для нас области, в итоге чего же к концу XX века возникло не только лишь много прототипов, но и полностью удачно работающих образцов движков на водородном горючем (бензиновый и дизельный движок на водороде).

Сейчас энтузиазм к другим источникам энергии опять вырастает, сейчас уже из-за суровых экологических заморочек, также с учетом того, что припасы нефти на планетке стремительно сокращаются и на нефтепродукты закономерно вырастают цены.

Также правительства почти всех государств стремятся стать энергонезависимыми, а водород является полностью доступной кандидатурой. На нынешний денек над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, компания Ford и т.д.

Работа мотора на водороде: индивидуальности водородного ДВС

Начнем с того, что движок внутреннего сгорания на водороде по собственной конструкции не очень различается от обыденного ДВС.

Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и непростой кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратимо поступательного движения в полезную работу.

Единственное, в цилиндрах сгорает не бензин, газ либо солярка, а смесь воздуха и водорода.

Также необходимо учесть и то, что метод подачи водородного горючего, смесеобразование и воспламенение также несколько иной по сопоставлению с подобными действиями в обычных аналогах.

До этого всего, горение водорода по сопоставлению с нефтяным топливом различается тем, что водород сгорает намного резвее.

В обыкновенном движке смесь бензина либо солярки с воздухом заполняет камеру сгорания тогда, когда поршень практически поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка), потом горючее некое время пылает и уже опосля этого газы давят на поршень.

На водороде реакция протекает резвее, что дозволяет двинуть заполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка).

Также опосля того, как протекает реакция, результатом становится рядовая вода заместо ядовитых выхлопных газов.

Как видно, на 1-ый взор обычный движок относительно просто подстроить под водородное горючее методом доработок впуска, выпуска и системы питания, но это не так.

1-ая неувязка состоит в том, как получать нужный водород.

По данной для нас причине для наибольшей автономности на тс необходимо раздельно ставить водородные установки, чтоб «расщеплять» воду, позволяя мотору питаться нужным топливом.

Мысль кажется симпатичной. Наиболее того, можно даже обойтись без внешнего воздуха на впуске и сделать закрытую топливную систему.

Иными словами, опосля всякого раза, когда в камере сгорит заряд, в цилиндре будет оставаться водяной пар.

Если этот пар пропустить через радиатор, произойдет конденсация, другими словами опять появляется вода, из которой можно повторно получить водород.

Но чтоб этого достигнуть, на каре обязана стоять установка для электролиза (электролизер), которая и будет отделять водород от воды, чтоб потом получить подходящую реакцию с кислородом в камере сгорания. На практике установка выходит сложной и дорогой, а сделать такую закрытую систему достаточно трудно.

Дело в том, что хоть какой движок внутреннего сгорания независимо от типа горючего все равно нуждается в системе смазки, чтоб защитить нагруженные узлы и трущиеся пары.

Если просто, без моторного масла никак не обойтись. При всем этом масло отчасти попадает в камеру сгорания и потом в выброс.

По данной для нас причине современные водородные движки внутреннего сгорания больше напоминают газовые движки, другими словами агрегаты на газе пропане.

Чтоб употреблять водород заместо пропана, довольно поменять опции такового ДВС. Правда, КПД на водороде несколько понижается. Но и водорода необходимо меньше, чтоб получить нужную отдачу от мотора.

При всем этом никаких установок для автономного получения водорода не предполагается.

До этого всего, высочайшие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород будет вступать в реакцию с нагретыми элементами ДВС и моторным маслом.

Также даже маленькая утечка водорода может стать предпосылкой того, что горючее попадет на разогретый выпускной коллектор, опосля чего же может произойти взрыв либо пожар.

Чтоб этого не случилось, для работы на водороде почаще используют  роторные движки.

Так либо по другому, даже с учетом всех сложностей, ряд заморочек удается обойти не только лишь на роторных, но даже и на поршневых моторах, что дозволяет водороду считаться довольно многообещающей кандидатурой бензину, газу либо солярке. К примеру, экспериментальная версия модели BMW 750hL, которую представили в 2000 году, имеет водородный движок на 12 цилиндров. Агрегат удачно работает на таком горючем и способен разогнать кар до скорости около 140 км/час.

Правда, никаких отдельных установок для получения водорода из воды  на машине не имеется. Заместо этого стоит особенный бак, который просто заправлен водородом.

Припас хода  на полном баке водорода составляет около 300  км. Опосля того, как водород завершится, движок в автоматическом режиме начинает работать на бензине.

Двигатель на водородных топливных элементах

Направьте внимание, под водородными движками понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые употребляют водородные топливные элементы. 1-ый тип мы уже разглядели выше, сейчас давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде практически представляет собой «батарейку». Иными словами, это водородный аккумулятор с высочайшим КПД около 50%.

Устройство основано на физико-химических действиях, в корпусе такового топливного элемента имеется особенная мембрана, проводящая протоны.

Эта мембрана делит две камеры, в одной из которых стоит анод, а в иной катод.

В камеру, где размещен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды добавочно покрыты дорогими редкоземельными сплавами (часто, платиной).

 Это дозволяет играться роль катализатора, который оказывает действие на молекулы водорода.  В итоге водород теряет электроны. Сразу протоны идут через мембрану на катод, при всем этом катализатор также повлияет и на их.

В конечном итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Таковая реакция образует воду,  при всем этом электроны из камеры с анодом поступают в электронную цепь.

Обозначенная цепь подключена к движку.

Ординарными словами, появляется электричество, которое принуждает движок работать от такового водородного топливного элемента.

Подобные водородные движки дозволяет пройти не наименее 200 км. на одном заряде.

В итоге конечная стоимость транспорта с таковым движком очень увеличивается.

Водородный движок: последующие перспективы

Сейчас над созданием экологичных движков трудятся почти все компании. Некие идут по пути сотворения двигателей-гибридов, остальные делают ставку на электромобили и т.д.

Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в наиблежайшее время составить конкурентнсть ДВС на бензине, газе либо дизтопливе.

Водородные движки проявили себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. К примеру, японская модель Honda Clarity.

Единственное, остался таковой недочет, как методы  и способности заправки.

Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не в особенности развита, при этом в мировом масштабе.

Также не в особенности огромным является и сам выбор водородных  легковых авто. Не считая Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, также BMW Hydrogen 7.

Практически это автомобили-гибриды, которые работают на водянистом водороде и бензине. Еще можно добавить в перечень Mercedes GLC F-Cell.

Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и дозволяет пройти до 500 км. на одном заряде.

Водородные движки еще встречаются на российскей модели «Нива», также инсталлируются корейцами на специальную версию джипа Hyundai Tucson.

Как видно, с движком на водороде интенсивно экспериментируют почти все производители, но такое решение все равно имеет много недочетов. При всем этом некие минусы очень мешают массовой популяризации.

Советуем также прочесть статью о том, что такое движок GDI. Из данной для нас статьи вы узнаете о особенностях, принципах работы, также преимуществах и недочетах моторов данного типа.

По данной для нас причине его трудно хранить и перевозить. Выходит, нужно строить особенные водородные резервуары для  авто с данным типом мотора.

Как итог, на практике водородных заправок весьма не много.

К этому также можно добавить определенную сложность и высочайшие расходы на ремонт и сервис водородного агрегата, также необходимость в подготовке и обучении огромного количества высококвалифицированного персонала. Если же гласить о самом авто на водороде и его эксплуатационных свойствах, наличие водородной установки делает машинку наиболее тяжеленной, закономерно усугубляется маневренность.

Подведем итоги

Как видно, сейчас водородные авто и движок на воде можно считать полностью настоящей кандидатурой не только лишь обычным ДВС, которые употребляют нефтяное горючее, но и электрокарам.

Советуем также прочесть статью о том, что необходимо знать о движках Range Rover на вторичном рынке авто.

Из данной для нас статьи вы узнаете, какие аспекты и индивидуальности касательно ДВС следует учесть при покупке Рендж Ровер б/у, также какой подержанный Рейндж Ровер лучше избрать и с каким мотором.

До этого всего, такие установки наименее токсичны, при всем этом они не нуждаются в дорогостоящем горючем на базе нефти.

Также авто с водородным движком имеют приемлемый припас хода.

В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Не стоит забывать и о том, что также не попросту отыскать профессионалов, которые способны отменно и мастерски обслужить водородную силовую установку. При всем этом сервис будет довольно накладным.

В итоге отметим, что активное стройку трубопроводов для перекачки газа метана обещает в предстоящей перспективе возможность перекачки по сиим же трубопроводам и водорода. Это означает, что в случае роста общего числа авто с водородными движками, также высока возможность резвого роста количества специализированных заправочных станций.

Источник : krutimotor.ru

Источник: https://yavmashine.ru/2/dvigatel-vnutrennego-sgoranija-na-vodorode-ustrojstvo-i-princip-raboty/