ДВС это прошлое или будущее?

Как долго будут существовать двигатели внутреннего сгорания?

Двигатели внутреннего сгорания в том или ином виде доминировали на протяжении почти 100 лет. Это был основной механизм приведения в движение автомобиля на протяжении всего XX века. В наши дни он по-прежнему имеет огромное преимущество перед конкурирующими системами, несмотря на развитие альтернативы.

Конечно, прогресс не стоит на месте и даже в самом начале повторной попытки завоевания рынка альтернативными гибридными системами и электромоторами, экологические моторы показывают свои определенные преимущества. Тем не менее работающие по циклу Отто двигатели внутреннего сгорания все еще крепко стоят на ногах. Никто в мире не придумал подобную систему, которая имела бы такой же коэффициент действия, надежность, удобство и автономность. Это лишь часть причин, по которым ДВС продолжают оставаться доминирующими долгожителями и в начавшемся XXI веке. Есть немалая вероятность того, что за счет своей приспосабливаемости, бензиновые и дизельные моторы смогут прижиться и в будущем.

Выносливый ДВС

"Мы полностью убеждены в том, что двигатели внутреннего сгорания будут основным источником, приводящим в движение автомобили", сказал Вольфганг Бройер, исполнительный вице-президент BU Engine Systems. Он поведал свой взгляд на развитие технологий в ближайшие годы.

"Да, мы видим электрификацию, мы серьезно работаем над этим во всех направления, так сказать, и да, мы также считаем, что в конечном итоге полностью электрических транспортных средств будет большинство," сказал Бройер, "но мы не уверены в том, что это произойдет до 2025 года" объяснив, что это происходит из-за того, что данная технология просто не готова к прорыву. Электромобили может быть чище и эффективнее, чем его бензиновые соперники, но они до сих пор имеют слишком много компромиссов.

Возьмите Nissan Leaf к примеру. Это чисто электрический автомобиль является впечатляющим технологичным ноу-хау. На бумаге у него отличный диапазон передвижения. На одной зарядке он может преодолеть внушительное расстояние. На практике, максимальный километраж до остановки электрокара составляет в среднем 107 миль (170 км), что просто недостаточно для многих автомобилистов.

Обучить старую собаку новым трюкам

Еще одна причина для дальнейшего доминирования бензиновых и дизельных двигателей является то, что они не стоят на месте. Автопроизводители и компании-поставщики продолжают продвигать технологии вперед, делают данные энергетические установки чище, более «плавными» и эффективными.

"Теперь, следующая вещь, которая приходит в ДВС- переменная степень сжатия," сказал собеседник. То, что может быть достигнуто путем изменения цикла Аткинсона, который задерживает закрытие впускных клапанов двигателя для повышения теплового коэффициента полезного действия. Технология переменной степени сжатия может повысить эффективность использования топлива на 2- 3 процента, что в мире техники является огромным прорывом.

Переход к 48-вольтовым электрических системам обеспечит дополнительные преимущества эффективности в ближайшие годы. Подумайте об этой технологии, как о недорогом мосту между гибридами и обычными автомобилями. Реализация на практике этих более мощных электрических систем позволяет добиться многочисленных преимуществ. Периферические системы, такие как компрессоры кондиционирования воздуха, масляные и водяные насосы смогут работать на электричестве вместо топлива. Кроме того, эти системы могут позволить автомобилю, достигнув крейсерской скорости ехать с выключенным двигателем, еще больше сокращая потребление.

Переход к 48 вольтам позволяет также применить разработанные Continental инновации. К примеру технологию «e-charging», так называемую электронную зарядку. Эта технология посылает поток воздуха на лопасти турбины турбокомпрессора, который позволяет ему вращаться очень быстро даже при низких оборотах двигателя, что значительно сокращает турбояму. E-зарядка дебютирует на новой Audi SQ7, которая оснащена усовершенствованным дизельным двигателем и 48-вольтовой электроникой.

48-вольтовые системы могут повысить реальную эффективность использования топлива на целых 20 процентов, и при этом при гораздо более низкой стоимости по сравнению с гибридными технологиями.

Не стоит забывать о базисе. Исходной части двигателя внутреннего сгорания не исчерпала заложенного в нее потенциала. Еще много манипуляций можно сделать с основой ДВС. Главная тенденция по этой части уже просматривается, уменьшение объема и установка наддува и турбин на двигатели. *

*Стоит обратить внимание, что при уменьшении объема моторов, их мощность действительно год от года увеличивается. Но возникает другая проблема, надежность малолитражных и очень мощных агрегатов снижается. Ввиду того, что технологии не сильно обкатаны, всплывают инженерные просчеты, часты поломки. Ресурс подобных двигателей невозможно назвать большим.

Изменение объема двигателей и навешивание на них многочисленных турбин. Это лишь верхушка айсберга. Важные работы проходят по снижению трения компонентов, уменьшению насосных потерь. Управление температурным режимом в целом, еще одна большая тема, которая находится в разработке.

Системы утилизации тепла можно встретить на некоторых гоночных автомобилях и коммерческих транспортных средствах. Могут ли они стать мейнстримом? Бройер не испытывает оптимизма по этому поводу. В легковых автомобилях подобного функционала не будет еще долго, из-за вопросов стоимости и массивности.

В дополнение ко всему вышесказанному, разработчики долгое время прорабатывали систему воспламенения топлива от сжатия для бензиновых двигателей. В теории задумка имеет потенциал, чтобы значительно сократить расход топлива, хотя, возможно, на практике мы этого не увидим. По крайней мере с сегодняшними технологиями.

Помимо этого, сжигание обедненной топливной смеси имеет множество других проблем. Если вы выходите за пределы узкого окна в котором происходит воспламенение от сжатия, это означает, что вы теряете все преимущества. Кроме того, при этом двигатель будет выбрасывать даже большее количество NO, для нейтрализации которого потребуются дополнительные системы контроля выбросов, автоматически увеличивающие стоимость автомобиля и эффективность.

В ближайшие годы, заявил специалист, "Мы считаем, что тенденция к развитию бензинового турбо двигателя будет продолжаться". Будет улучшаться качество двигателей, развиваться технологии. Лишь в 2011 году Фордом был запущен 1.0 литровый трехцилиндровый двигатель EcoBoost. Но уже сейчас он заслужил множество хвалебных отзывов и показал свою состоятельность.

В течение следующих 5- 6 лет мы увидим увеличение количества турбированных двигателей на рынке в два раза к сегодняшнему объему.

Это означает, что развитие традиционных, атмосферных установок уже резко замедлилось. Дальше- больше.

Дизель мертв?

Конечно, повышение доступности двигателей внутреннего сгорания является одним из способов повышения эффективности использования топлива, но продолжающийся дизельный скандал Фольксваген до сих пор вызывает вопросы. "Никто из нас не ожидал, что что-то подобное произойдет," сказал Бройер.

Ущерб, нанесенный репутации дизельного двигателя еще не определён в этой точке, но некоторые специалисты не испытывают оптимизма. "У меня больше нет серьезных надежд на дизельное топливо в США," сказал он. "Оно никогда не имело большой доли на рынке, но я думаю, что этот скандал Volkswagen не помог продвинуть дизельные дела вперед".

Он сказал, что количество дизелей действительно никогда не переходило за долю рынка в 2,5% в Штатах, даже в коммерческих автомобилях это доля была невелика. Наверное, двигатели, работающие на ДТ останутся лишь на грузовых автомобилях и автобусах.

Раздув скандал и выведя VW на чистую воду, американцы нанесли сокрушительный удар по имиджу VW в своей стране. Тем не менее в Европе и других странах мира, в том числе и в России, особой неприязни к чадящим моторам население не испытывает. Проблемы у немецкого автогиганта конечно же большие, но как они их будут решать и насколько это будет продуктивно, ответить на данный вопрос сейчас не в состоянии ни один аналитик. Иски к VW идут один за другим, некоторые из них составляют миллиарды долларов. А ведь помимо судебных тяжб, немцам потребуется физически решить экологическую неполноценность моделей.

В общем, развязка самого громкого скандала в автомобильном мире последних десятилетий еще впереди. Если дизель выдержит натиск критики, то у него будет не менее блистательное будущее, чем у бензинового собрата.

Будущее

ДВС по многим причинам останутся с нами в ближайшем будущем, их постепенно начнут вытеснять электрические транспортные средства (причем со временем электромоторы могут перейти и на коммерческие или даже грузовые автомобили). Распространение электрических автомобилей неизбежно. В глобальном масштабе, по мнению аналитиков, к 2025 году количество электрических транспортных средств едва дойдет до 2%, а скорее всего даже будет меньше данного порога. Это небольшое количество, но, вероятно, это шаг в правильном направлении, подытожили они.

"Я думаю, что есть понимание того, что вы можете сделать более полезные вещи с нефтью, чем его сжигание," сказал Бройер. "В конце концов, речь идет об использовании наших ресурсов настолько эффективно, насколько это возможно".

Популярные новости

Права на изображения и материалы принадлежат их авторам

Источники: http://www.1gai.ru/publ/516567-dvs-eto-proshloe-ili-buduschee.html

Мнение и готовность потребителя отдавать свои средства за продукт всегда является борьбой всех производителей, и в особенности в таком виде бизнеса, как производство автомобилей. И конкуренция Японии и Европы очень ярко выражена на рынке, в частности, в сфере внедрения новых технологий. Но в этой борьбе видна доминирующая часть Японии в плане гибридных двигателей. Из-за того, что сегодня постоянно ужесточают правила для автомобилей в плане экологии (как, например, Евро-6), начинаются экономические проблемы. Ведь, бывает, от этого зависит не только одна компания, но и целые регионы.

Интересный факт о гибридных двигателях – это делается вовсе не для улучшения экологических свойств автомобилей, а просто для того чтобы продолжать производство ДВС. Хотя каждая модель и имеет постоянные улучшения в плане комфорта и безопасности, но самая главная часть машины – двигатель. И сейчас тайной не является то, что силовая мощь автомобиля улучшается за счет вреда экологии, что бы там ни говорили производители.

Поэтому главные разработчики ищут альтернативы традиционному двигателю, работающему на топливе. Гибридные виды разрабатываются на основе уже имеющихся достижений в автомобильной системе. Если обычный двигатель работает за счет выработки электричества из генератора, то тут более сложная система управления процессом работы двигателя. Тот уже в поршневой группе преобразует тепловую энергию в механическую работу, что позволяет быть компактнее и легче, оставляя большее пространство для салона и создавая больше комфорта.

Такие двигатели дают лучший результат коэффициента полезного действия, сочетая в себе преимущества электромобиля и традиционного двигателя. И это все отлично будет применяться уже в недалеком будущем, так как экономичнее на 30%, чем машины с традиционными двигателями.

Слово «гибрид» имеет происхождение из латыни и смысл – смешивание в себе двух различных компонентов. Сегодня все разработки уже не только дают комфорт и удобство, как в BMW 7 Active Hybrid, например, https://motorlandby.ru/engines/bmw/, они разветвились на целых 5 видов гибридных двигателей.

1. Последовательный – в нем применяется метод максимальной экономии, когда ДВС работает лишь для того, чтобы заряжать батарею электродвигателя.
2. Синхронный – в этом автомобиле ДВС и электродвигатель могут работать отдельно друг от друга и способны начинать движения автомобиля в своей разновидности, как отдельно, так и совместно.
3. Плавный – в этом виде отсутствуют знакомые стартер и генератор, а заменены на электродвигатель, который может приводить автомобиль в действие и обеспечивать его движение, что уменьшает расход топлива на 20%. Это все также дает возможность сделать автомобиль дешевле.
4. Полный – в этом виде электродвигатель участвует на всех этапах движения автомобиля как для того чтобы ускоряться, так и для постоянного движения. Всю эту систему тяжелее установить, так как она габаритнее.
5. Аккумуляторный – в таком виде гибрида размер аккумулятора исходит из его назначения, и самые последние разработки в этой области приводят к тому, что повышается электроемкость. Это дает более долгую службу и совершенное будущее.

Но интересный факт виден на рынке конкуренции между японскими и европейскими производителями. Так как новые технологии требуют больше денег для разработки их разработки, японцы выходят на новый уровень в производстве и улучшении традиционных двигателей. Их разработки заслуживают громких оваций, они смогли добиться того, что степень сжатие у них в моторах составляет 15:1, когда у их конкурентов такой результат еще виден только лишь в далеком перспективном будущем, и степень сжатия поднимается максимум до 10:1.

Самая главная загвоздка в таких двигателях заключается в том, что чем больше мы сжимаем воздух с парами бензина в поршневой группе, тем больше риск возгорания. Это, в свою очередь, влечет за собой детонацию, разрушение в поршневой группе и перегрев. После для двигателя – или капитальный ремонт, или свалка. Но как японцы смогли обойти эту проблему? Потому как если бы холодная смесь сжималась в поршневой группе, тогда можно было бы сжимать ее максимально. Но они занялись не впуском, а наоборот, выпуском. Почему? Их технологии основывались на примере гоночных двигателей: при выпуске газов из цилиндров они не мешают друг другу, а просто поочередно выходят в выпуск, давая место свежему воздуху и позволяя увеличить тем самым степень сжатия.

Также производители заверяют, что если охладить еще топливо при впуске, можно будет увеличить степень сжатия без риска детонации. Но при этом приходится уменьшать диаметр поршня и увеличивать ход поршня. А такой длинный ход позволяет увеличить тягу мотора благодаря увеличению крутящего момента. И кроме всего прочего, уменьшается расход топлива и выброс углекислого газа в атмосферу.

Статья подготовлена сайтом Motorlandby.ru, который занимается продажей автомобильных запчастей, в том числе и каробок передач для БМВ https://motorlandby.ru/transmission/bmw/.

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источники: http://matizclub.net/articles/2017/05/11/budushhee-dvs-gibridy-ili-usovershenstvovanie-dvigatelya/

ГИБРИДЫ – БУДУЩЕЕ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

Автомобильная Европа отстает от японских конкурентов по части внедрения новых технологий, и ситуация с гибридными силовыми агрегатами – тому подтверждение. В свете постоянного ужесточения экологических требований эта проблема приобретает экономический оттенок, который в самом ближайшем будущем обещает стать доминирующим.

Задача гибридов — это не улучшение экологических характеристик автомобилей (это лишь «побочный» эффект), а сохранение конвейерного производства ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Причем постоянные изменения норм выбросов можно расценивать как катализатор этого процесса.

ДВИГАТЕЛИ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ

Если автомобильная Европа пытается усовершенствовать свои гибридные двигатели, то японские производители пошли другим путем, а именно улучшили эффективность традиционного двигателя. Они это сделали за счет поднятия степени сжатия до 14:1, что ранее не удавалось ни одному из производителей и было просто невозможно. Они заявляют, что с данной степенью сжатия могут работать, как бензиновый, так и дизельный двигатели, причем на обычном 95-ом бензине. Как это возможно?

Один из важных недостатков бензиновых моторов с искровым зажиганием — относительно невысокая степень сжатия. Если ее поднять с нынешних 10:1 до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего топлива возрастет процентов на шесть. Но чем сильнее мы сжимаем поршнем воздух с парами бензина, тем выше риск взрывного неконтролируемого самовоспламенения смеси — это детонация, страшный враг двигателя: ударные нагрузки, перегрев, разрушение поршней и колец. Не зря степень сжатия бензиновых агрегатов редко поднимается выше 11:1.

На самом деле все дело в снижении средней температуры цикла. Чем «холоднее» горючая смесь в камере сгорания, тем сильнее ее можно сжать без риска возникновения детонации. Думаете, японцы решили охлаждать всасываемый воздух? Нет, они занялись системой выпуска.

Этот прием давно известен по гоночным моторам — «настроенные» выпускные каналы по схеме 4-2-1, в которых порции выхлопных газов из всех четырех цилиндров не «толкаются» друг с другом, а строго поочередно вылетают в атмосферу. При чем здесь температура цикла? «Настроенный» выпуск за счет газодинамического наддува улучшает продувку цилиндров — в них остается меньше горячих отработавших газов, которые неизбежно подмешиваются к свежему воздуху на такте впуска и поднимают температуру в конце такта сжатия.

Как уверяют, если долю выхлопа снизить с обычных 8% до 4%, то степень сжатия можно безболезненно поднять на три единицы. А за счет охлаждения воздуха при распыле бензина прямо в цилиндр — сжатие можно увеличить еще на единичку.

Чтобы реализовать продвинутый газообмен, пришлось раскошелиться на фазовращатели на обоих распредвалах — и впускном, и выпускном. А вдобавок с помощью компьютерного моделирования придумать еще кучу всяких ухищрений. К примеру, чтобы улучшить «термоизоляцию» камеры сгорания, диаметр цилиндра пришлось уменьшить с нынешних 87,5 мм до 83,5 мм, соответственно увеличив ход поршня.

Автор Via Rix

Посмотрите также

Авто ралли – соревнования на регулярность движения. Другими словами, переезд из пункта А в пункт …

Источники: http://idrive.uz/2017/06/19/budushhee-dvs-gibridy-ili-usovershenstvovanie-dvigatelej/