Как увеличить мощность двигателя? 16 способов — журнал За рулем
Как добавить лошадиных сил своему автомобилю?
Материалы по теме
«Дурь водителя прямо пропорциональна мощности двигателя»
Юмор из Сети
Идею материала подсказала голова неизвестного посетителя, появившаяся в двери. Голова осмотрелась, поздоровалась и изрекла следующее:
— Ребята! А вот как повысить мощность двигателя?
Несколько фраз про степень сжатия и полноту сгорания быстро заставили голову исчезнуть. А у нас в итоге появился вот такой материал. На тот случай, если голова появится снова…
Материалы по теме
Откуда берется мощность?
Для того чтобы поднять мощность двигателя внутреннего сгорания, есть два пути. Нужно либо заставить топливо работать эффективнее, либо увеличить его потребление. Других путей не существует, поскольку всю свою энергию ДВС черпает исключительно из бензина или дизтоплива. Остается распорядиться энергией сгорания как можно эффективнее.
Снижаем механические потери
Никакой двигатель не выдаст полную мощность, если значительная часть энергии будет уходить на преодоление механических потерь. Избавиться от них полностью невозможно, а вот снизить — реально. Именно с этой целью двигателестроители стали применять облегченные поршни и шатуны, сохраняя их исходную размерность. Такие комплекты для моторов зачастую продаются — тюнингисты этим охотно пользуются. Моторчику становится легче раскручивать массивные детали.
Уменьшаем сопротивление на входе
Воздушный фильтр нулевого сопротивления. Ну очень «спортивный» имидж! Многие искренне не понимают, почему их не устанавливают на все машины серийно…Воздушный фильтр нулевого сопротивления. Ну очень «спортивный» имидж! Многие искренне не понимают, почему их не устанавливают на все машины серийно…
Материалы по теме
Без воздуха ДВС мгновенно заглохнет — это понятно. А поскольку добраться до камер сгорания воздуху не очень просто, стоит облегчить ему жизнь.
Повышаем степень сжатия
Чем выше степень сжатия, то есть отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, тем выше его мощность — это азбука. Но просто так степень сжатия не поднять: потребуется механическое вмешательство. Типичные пути — подрезать головку блока цилиндров, применить более тонкую прокладку и т.п.
Увеличиваем рабочий объем
Это еще одна страничка азбуки: чем больше литраж мотора, тем больше от него можно требовать. А увеличить объем можно двумя путями: увеличением хода поршня и диаметра цилиндра.
Наддуваем
Чтобы увеличить количество сгораемого топлива, нужно добавить воздух, а для этого применяют наддув. Способов много — турбокомпрессор, приводные нагнетатели разных типов. Если компрессор на машине уже есть, то его можно попытаться немножко «дожать» — разумеется, в разумных пределах, а то он разнесет все на свете.
Охлаждаем наддувочный воздух
Тюнингованный наддув — ну очень красиво…Тюнингованный наддув — ну очень красиво…
Если воздух, нагретый компрессором, пропустить через интеркулер, то его плотность вырастет, а потому наполнение цилиндров улучшится.
Нагреваем мотор
Чем выше температура ДВС, тем выше его КПД. Понятно, что перегрев — штука опасная, но если поиграть с температурой в небольших пределах (скажем, регулировкой термостата), то можно чего-то добиться. Кстати, той же цели в свое время добивались, отказываясь от приводного вентилятора системы охлаждения в пользу электрического. Тот крутился не постоянно, а только при необходимости, значительно ускоряя прогрев мотора и несколько увеличивая его КПД.
Материалы по теме
А98Простейший путь к увеличению мощности — переход на высокооктановый бензин: если, конечно, мотор на него рассчитан. Чем выше октан, тем больше угол опережения зажигания — контроллер введет необходимые поправки, и ваша мощность чуть-чуть подпрыгнет. Любопытно, что большинство представителей нефтехимических компаний сегодня дружно ратуют за безоговорочный переход на 98-й безо всяких «если» — мол, будет только лучше. А если бензин — с улучшенной моющей способностью, то и подавно.
Масло
С маслом все просто. Менее вязкое масло априори сулит меньшее трение, а потому на предельных режимах моторчик сможет выдавить из себя лишнюю лошадиную силу…
Закись азота (NOS)
Закись азота (N2O) при нагревании распадается на кислород и азот. Поэтому во время сгорания топливно-воздушной смеси становится доступным больше кислорода — около 31%, против 21% в обычном воздухе. Это позволяет добавить побольше горючего, выжимая из мотора лишние силы.
Кроме того, когда эта закись испаряется, она обеспечивает охлаждение всасываемого воздуха. Плотность растет, кислорода становится больше — и так далее. На практике запаса этой закиси обычно хватает на несколько секунд работы. А ресурс мотора гробится в несколько раз.
Чип-тюнинг
Чип-тюнинг — чемпион по популярности. Внешние приличия соблюдены, а что внутри — сразу и не поймешь. Как правило, прибавил мощность — убавил ресурс или ухудшил экологию…Чип-тюнинг — чемпион по популярности. Внешние приличия соблюдены, а что внутри — сразу и не поймешь. Как правило, прибавил мощность — убавил ресурс или ухудшил экологию…
Материалы по теме
Самое популярное развлечение тюнингистов. Мотор вскрывать не надо, а мощность может вырасти… Обычно увеличивают подачу топлива, добавляя мощность, но ухудшая экологию.
Наращиваем обороты
Разблокировав электронный ограничитель частоты вращения двигателя, обычно можно поднять мощность на самом пике оборотов.
Когда-то безнаддувная Хонда выдавала 160 л.с. с 1,6-литрового двигателя. Как? Да просто двигатель крутился почти до 8000 об/мин — почти как на мотоцикле.
Комплектующие
Давно известно, что свечи зажигания, фильтры, высоковольтные провода и прочие комплектующие разных производителей способны выдавать несколько лучшие показатели по сравнению с «серой массой». А если применить всё и сразу? Когда-то мы поставили такой эксперимент на вазовском моторе, заменив все указанные комплектующие на победителей зарулевских экспертиз. Что ж, мощность реально поднялась — до 4–5%! Однако чем выше рейтинг комплектующих, применяемых на конвейере, тем меньшего эффекта можно будет добиться.
Присадки
Присадочники любят обещать сумасшедшие проценты от применения своих снадобий. Зарулевские экспертизы разных лет обычно показывали более скромные результаты — в пределах единиц процентов. А ученые, именующие себя трибологами, всегда утверждали, что применение таких средств нуждается в строго научном подходе.
Будем считать, что они правы.
Плюнуть на экологию
Выпускная система такого вида придает «крутости» и децибелов. Многим этого вполне достаточно.Выпускная система такого вида придает «крутости» и децибелов. Многим этого вполне достаточно.
Материалы по теме
Известнейший способ подъема мощности — удалить из автомобиля всевозможные нейтрализаторы, поставить глушитель типа прямоток «самоварная труба», применить извращенный чип-тюнинг, позволяющий увеличить подачу топлива… Рекламировать подобный путь не хотим: просто укажем, что многие нехорошие люди им пользуются.
Омагничиватели и одурачиватели
Способ, дающий огромный прирост мощности — до 50%, а то и более. Во всяком случае, продавцы и производители жонглируют именно такими цифрами. Недостаток тоже известен: на практике ничего такого не получается. Но вера творит чудеса…
Если мы упустили какой-то из приемов увеличения мощности — предложите свой. Удачного пути, независимо от киловаттов и лошадей под капотом!
Свой 2-тактный мотор.
CR620 / Хабр Так как Хабр — ресурс неспециализированный по тематике поста, поэтому, пожалуй, буду следовать стилю «просто о сложном» .
Года 4 назад я подошел к пониманию, что вырос из мотора ижп5, конструкция которого заботливо сохранялась ижевскими инженерами на протяжение почти 70лет. И на то есть причины: со своими задачами она справляется достаточно эффективно. И вроде все хорошо, вот только задачи перед мотоциклом ставил несколько отличные: легкий и мощный эндуро, ресурс хотя бы в два сезона, дальняки с крейсерской скоростью в районе 120км/ч, перевозка в коляске всякого хлама и транспорт на каждый день. Иж благополучно удовлетворяет только последним двум задачам.
Если из ходовой при помощи болгарки, металлопроката, САПР-а, сварки и станков можно сделать почти все, да и смысл привязываться к стандартной более чем достаточный — документы. С мотором дело иное, а ведь именно вокруг него должен строиться мотоцикл, тут уже грубыми инструментами не обойдешься, и работы горы.
Собственно поэтому товарищи кастомайзеры мучают ходовую в лучших традициях дизайнера, мимикрировшего под инженера, но крайне редко лезут в двс и кпп, предпочитая купить готовое и не усложнять себе жизнь, ибо лишь бы смотрелось.
Сделай сам, и получится дороже, но интересней
Вначале планировал мучить мотор иж пс, превращая его 500сс. Цилиндр и коленвал должны были быть сделаны на заказ. Подготовив примерные чертежи деталей, я стал искать завод или фирму, который возьмется за изготовление их. Начать хотел с гильзы цилиндра, но никто не стал за нее браться: кто-то отказывал в открытую, кто-то обещал перезвонить, кто-то предлагал чугунную болванку. В общем желающих взяться за это дело я так и не нашел. Сейчас спустя годы понимаю свою ошибку — не там искал, первый звоночек кризиса мех. обработки прозвенел.
Таким образом, от идеи собственного цилиндра в тот момент пришлось отказаться. Нужен был подходящий цилиндр от серийного мотоцикла. И он был найден в лице цилиндра от Honda CR500.
Составив смету проекта я выяснил, что покупка целого мотора от хонды будет немного дороже: разность цены моторов компенсируется трудностью доводки ижевского детища. К слову сказать, эта идея не умерла, после длительного обсуждения за нее решил взяться другой человек, а я ему помог детальками. (Фото публиковать не буде, оно доступно по ссылке).
Собственно так я и пришел к выбору мотора Honda CR500. Это такой кроссовый мотоцикл 80-90годов прошлого века, эпохи господства 2-т и 500сс, можно сказать живая легенда.
Идея бессмертна
Через некоторое время мотор был по частям вытянут с ebay. И вроде все готово к сборке, все уже давно лежит в столе, а душа требует рукоблудия и навязчивый мысли о своем моторе так и не удалось прогнать. Собрать cr500 в стандарте уже не хочется, а мозг за прошедшее время успел найти странные инженерные решения в заметном количестве. Выбора не остается, придется делать свой цилиндр, только используя другой низ.
стандартный мотор cr500
как конечный итог
Начал узнавать цены за литье — все плохо.
Спроектировал формы, набравшись опыта печати, переделал их. Люблю двойную работу.
И напечатал их. Ушло 3,5кг пластика и 252часа станочного времени.
Что бы чудовище влезо, нужно подварить картер, хотя делать этого не хотел.
Тем временем настало лето, а вместе с теплой погодой и литейный сезон.
Первый блин, как известно, комом, поэтому переводить хороший металл на него не стал, а переплавил карнизы, от которых шел желтый дым, растеливавшийся медленно по окрестностям, не тревожимый ни единым порывом брезгливого ветра.
Потом была вторая отливка, лом закончился, и надеялся получить хорошую, но второй блин решительно отправился в след за первым.
Нельзя же останавливаться на пол пути? Вновь исправил найденные ошибки и сделал новые формы, к слову, на каждый комплект форм уходит около месяца работы.
Сейчас нахожусь в томительном ожидание хорошей погоды, в Карелию пришла дождливая осень плавно перетекающая в зиму. Видимо, это будет последняя крупная отливка в этом сезоне, и надеюсь, она будет удачной.
Следующая часть: Проект длиной в 8 лет — знал бы, ни за что не ввязался: свой 2-тактный мотор
| самодельного изготовления Если Вас интересуют направления: снегоход, описание снегохода, самодельный, своими руками, одногусеничный , или найти ответ на Ваш вопрос в статьях из меню справа >>>
| |||||
Советы и инструкции как сделать снегоход на двух гусеницах и с одной лыжей своими руками, фото и картинки, снегоболотоходы на гусеницах
Запчасти для снегохода: где купить или как сделать своими руками, советы и рекомендации
AvtoKanal (ХАММЕР ИЗ ГАЗ 66 СВОИМИ РУКАМИ ДВС турбо дизель 3,0 литра от Мерседеса (ОМ 617) ‘перезалив’) – Передачи и шоу
Видеоблог AvtoKanal — развлекательно-познавательный канал для всех автолюбителей.
Блог начал свою деятельность в 2013 году. За время существования на канале было собрано множество материала, способного заинтересовать автолюбителей разных направлений: в роликах показан процесс реставраций старых автомобилей, автотюнинг, разбор плюсов и минусов той или иной марки авто и многое другое. Ролики на канале длятся в общей сложности порядка десяти минут, за которые ведущий влога успевает емко и по делу рассказать о той или иной особенности разных видов тюнинга или ремонта машины; некоторые ролики длятся не больше пары минут — в основном это короткие ознакомительные обзоры без разбора всех тонкостей.
За шесть лет шоу AvtoKanal удалось привлечь более 60 тысяч людей, которые непрерывно следят за творчеством автора. Интересно, что создатель старается разнообразить информацию, которую предлагает зрителям, и делает всевозможные топы, как, например, самые дорогие машины в мире или самые большие грузовики; также автор предлагает автоприколы, например смешные надписи на автомобилях; ну и, конечно же, бронетехника, где представлены видео о разных бронеавтомобилях, а также уникальный снегоболотоход своими руками, который удалось соорудить мужчине, правда, всего для одного человека.
Многие видео на канале набирают тысячи и миллионы просмотров, в которых зрители могут узнать, как восстановить ВАЗ Ниву, как сделать Muscle car из старого Мерседеса, как получить Хаммер из ГАЗ, как оттюнинговать ЗИЛ; также автолюбители могут увидеть удивительные результаты превращений, например, результат скрещения ЗИЛа и Мерседеса, ГАЗа и Ниссана, Москвича и Тойоты.
Видеоблог AvtoKanal — развлекательно-познавательный канал для всех автолюбителей. Блог начал свою деятельность в 2013 году. За время существования на канале было собрано множество материала, способного заинтересовать автолюбителей разных направлений: в роликах показан процесс реставраций старых автомобилей, автотюнинг, разбор плюсов и минусов той или иной марки авто и многое другое. Ролики на кана
Как сделать электромобиль своими руками
Апологеты электротранспорта получили новый стимул к творчеству: в интернете появились комплекты привода для самостоятельной постройки электромобиля или переоборудования в него классических транспортных средств.
Итак, как сделать своими руками электромобиль?
Как известно, принципиальных отличий электромобиля от машины с ДВС два: наличие тяговой батареи и иной силовой агрегат. Для самодеятельного конструктора вопрос батареи обычно более-менее ясен: сколько денег есть – такую и батарею покупаешь. Маленькую или большую, свинцово-кислотную или литий-железную, а то и, не дай Бог, хватит денег на литий-ионную. А вот с приводом вопросов больше: где взять двигатель и какого типа, где размещать его, как сопрягать с ведущими колесами, оставлять ли коробку передач.
В комплекте для постройки электромобиля кроме трансмиссии и двигателя – контроллер, акселератор, рычаг двухступенчатой МКП, проводка и заготовки для крепления моста к раме.
Отдельная наука – система управления электромотором, для которой нужен и специальный контроллер, и некий аналог акселератора. А еще почти всегда нужен преобразователь тока – модуль, который преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный ток, на котором работают большинство доступных ныне тяговых электродвигателей.
Читайте также: “Киев-1103”: как погиб первый украинский электромобиль
На все готовое
И вот на нескольких китайских сайтах мы видим в продаже набор, который решает проблему привода комплексно. Некая тамошняя компания выпускает ведущий задний мост с пристроенным к нему электромотором. В трансмиссию встроен двухступенчатый редуктор для повышения крутящего момента на подъемах или тяжелых дорогах. Прилагается также контроллер – блок управления двигателем, необходимые кабели, соединители и даже педаль газа – акселератор. Мост укомплектован ступицами для крепления колес, причем с тормозными механизмами. Цена комплекта – порядка 480 долларов без доставки.
Прилагающаяся инструкция умалчивает о подробностях, но судя по всему, это асинхронный двигатель переменного тока с управлением по частоте тока.
Предлагается два варианта привода, оба мощностью 1,5 кВт, но базовый рассчитан на питание от батареи напряжением 60 вольт, а более сильный – на 72 вольта.
Передаточное отношение первой передачи – 1:20, второй – 1:10. Производитель приводит данные, согласно которых оснащенное этими узлами транспортное средство будет на высшей передаче разгоняться до 30 – 41 км/ч. Правда, никаких отсылов к допустимой нагрузке на ось и нам найти не удалось.
Интересно, что предлагается на выбор семь вариантов ширины моста, колея составляет от 890 мм до 1210 мм. То есть геометрически такой привод можно установить даже на легковушку (колея «Москвича-412» – 1270 мм, «Таврии» – 1280 мм).
Читайте также: Главный враг электромобиля: двигатель, который от нас скрывают
Несколько “но”
Нужно сказать, что китайцы вопрос электрификации транспорта понимают по-своему. Во-первых, в КНР налажено серийное производство доступных электромобилей, во-вторых существует весомая субсидия от государства каждому покупателю электромобиля. Поэтому пассажирские электромобили в гаражах там вряд ли кто-то мастерит.
Данные комплекты предназначаются в первую очередь для самостоятельного переоборудования на электропривод подобных грузовых трициклов.
А вот множество электрифицированных – явно кустарным образом – велорикш и грузовых мотороллеров журналистам Авто24 там доводилось видеть не раз. В том числе и на улицах крупных богатых городов в процветающих южных провинциях. Для них и предназначаются данные комплекты привода.
Поэтому мы и видим на них такой существенный недостаток, как отсутствие гидравлических тормозов на ведущих колесах. Поэтому, если кому-то из наших соотечественников придет в голову поставить этот ведущий мост на автомобиль, механический привод тормозов придется переделывать на гидравлический самостоятельно.
Передача крутящего момента от электродвигателя к колесам организована через небольшую двухступенчатую коробку передач. Рычаг переключения прилагается.
То же самое и с подвеской моста к несущей системе транспортного средства – площадки для крепления амортизаторов, рессор или пружин прилагаются, но приваривать их “по месту” придется самостоятельно.
И еще одно замечание.
В доступных через интернет инструкциях мы не нашли ничего о наличии или отсутствии в приводе режима рекуперации – то есть неясно, сможет ли будущий электромобиль пополнять тяговую батарею энергией при движении накатом – на спусках, приближении к перекрестку. На самом деле это важная возможность продлить пробег между подзарядками, которая есть на любом серийном электромобиле.
Читайте также: Каким был первый переднеприводный автомобиль Украини
Справедливости ради нужно сказать, что комплекты для постройки электромобиля существовали в природе и ранее. Например, некоторые украинские электросамодельщики еще десять лет назад выписывали из-за океана американские комплекты. Состоящие из специального электродвигателя, блока управления и бортового зарядного устройства, они стоили намного дороже – около 3,5 тыс. долларов.
Электродвигатель крепится прямо на ведущий мост, и это плохо: высокой плавности хода с такими неподрессоренными массами не достигнуть.
Какие выбрать аккумуляторы для электромобиля
Отметим, что напряжение питание приведенных тут электродвигателей – 60 вольт и 72 вольта – наталкивают на мысль использовать последовательно соединенные стандартные автомобильные аккумуляторы на 12 вольт.
Категорически не рекомендуется это делать, поскольку эти стартерные батареи не прослужат нормально даже один сезон – они не предназначены для работы в качестве тяговых источников тока.
Рекомендуется использовать оптимальный вариант для недорогого электромобиля – литий-железо-фосфатные (они же литий-феррум). Они относительно дешевы, обладают достаточно высокой плотностью энергии, к тому же почти не боятся морозов. Именно такие используют вполне успешные производители серийного электротранспорта, например, известная даже в развитой части Европы китайская компания BYD.
Рекомендация Авто 24
Признаться, внешний вид электроприводов, появившихся в продаже на китайских торговых площадках, отличается от тех, что журналисты Авто24 видели в цехах и исследовательских лабораториях известных мировых автопроизводителей. Скорее всего, и эксплуатационные параметры данных узлов с востока не будут идеальными. Но если вы собрались «поставить на электроход» не суперкар, а какой-то сугубо утилитарный транспорт, это не должно вас особо смущать.
Читайте также: Расходы на электромобиль и бензиновый: какой выгоднее
Как сделать самоходную тележку своими руками
Приобретая дачу, стоит приготовиться к постоянным работам в саду или огороде. Они могут быть различными: начиная от посадки культурных растений, и заканчивая постройкой небольшого дачного домика. Но в любом случае придется перемещать предметы с одного места в другое. Для облегчения используют тележку. С ней очень удобно перевозить удобрение, кирпич, сорняк. Особенно она актуальна во время строительных работ, чтобы с легкостью перевозить материалы.
В наше время достаточно много вариантов можно найти в специализированных магазинах. Цена на такое изделие варьируется в среднем диапазоне и зависит от основных характеристик: размер, основной материал, качество конструкции. Но можно постараться сделать тележку своими руками, если есть небольшой опыт и свободное время.
На что нужно обратить внимание при изготовлении самодельной тележки?
Чтобы сделать тележку самостоятельно, для начала нужно определиться с ее основным предназначением и свойствами.
К примеру, если тележка предназначается для перевозки тяжелых предметов, то она должна быть прочной и обладать повышенной грузоподъемностью. А для перевозки песка или гранита, следует изготавливать невысокую конструкцию, которая облегчит процесс насыпки строительного материала при помощи лопаты. Также опытные строители рекомендуют обратить внимание на некие нюансы:
- максимальное значение объема;
- маневренность;
- мощность и сила ДВС.
Хорошая маневренность позволит с легкостью проходить трудности и препятствия при полной загруженности тележки. Большой объем кузова позволит за один раз перевести много материала, чтобы не ходить по несколько раз. Поэтому данные особенности необходимо учитывать прежде, чем делать изделие.
Необходимые материалы и процесс создания
Важно! Материалы следует приобретать на строительной базе, потому что цена на них в специализированных магазинах или на строительном рынке значительно завышена.
Для создания тележки необходимо приобрести:
- детали из металла: трубы, рейки, различные пластины и другое;
- детали из дерева: можно воспользоваться теми, что подойдут для изготовления кузова или каркаса;
- колеса, которые подойдут как от велосипеда, так и от мотоблока, машинки, скутера;
- двигатель внутреннего сгорания, который должен иметь хорошую мощность.
Самый простой способ сделать тележку – это воспользоваться ненужным старым мотокультиватором, который вышел из строя. Для начала можно попробовать его починить и разобраться в причине неисправности. Починенный двигатель облегчит рабочие моменты в дальнейшем. После этого следует приступать к изготовлению каркаса, на который закрепиться ДВС и кузов от тележки. Лучше всего брать уголки из железа, потому что они достаточно прочны и обладают высокой эксплуатационной характеристикой, если за ними стабильно ухаживать и обрабатывать специальным средством.
Многие специалисты рекомендуют сначала сделать чертеж каркаса, а уже потом приступать к работам.
( Пока оценок нет )
Как сделать мотосамокат из бензопилы и болгарки — Мой Мопед
В этой статье вы можете узнать как построить самокат с ДВС мотором из бензопилы и болгарки.
Это на самом деле не так уж и трудно, вполне можно справиться за один воскресный день на даче.
Бензопила используется в качестве мотора, он нее необходимо снять цепной механизм и его держатель, так же снять крышку автоматического сцепления, больше разбирать бензопилу не потребуется.
Рама изготавливается из профильной трубы 10х10. Можно взять и больший размер, тогда самокат с ДВС мотором будет весить больше.
Передняя вилка берется готовая, от любого детского велосипеда.
Колесо от тачки, к нему, прямо к ступице привариваем ведомую звездочку. Чем больше размер звезды – тем меньше скорость, но больше тяговитость и в более крутые горки можно будет въезжать.
Рама готова, пора заняться мотором и трансмиссией.
В качестве трансмиссии используется угловой редуктор от старой болгарки.
Отрезаем мотор и на его место привариваем колокол сцепления.
С другой стороны редуктора ставим ведущую звездочку и крепим трансмиссию к раме.
На трансмиссию надеваем бензопилу, фиксируем ее болтами и можно испытывать!
После испытаний красим раму в тот цвет, который есть под рукой, протягиваем тросик газа на руль и можно отправляться в путь!
Максимальная скорость на таком мотосамокате 40 км в час – это дотаточно много с такими небольшими колесами!
Такой самодельный самокат с ДВС мотором относится к классу “мопед”, он не требует регистрации и на нем можно передвигаться по дорогам общего пользования.
Посмотрите видео как сделать мотосамокат с ДВС мотором и поездку на нем.
Похожие статьи:
Мотосамокаты → Как сделать мотосамокат
Мотосамокаты → Внедророжный мотосамокат от Васюгана
Мотосамокаты → Самодельный мотосамокат из бензотриммера
Мотосамокаты → Обзор мотосамоката Егерь
Запчасти для самодельных мотоциклов и мопедов → Двухтактный двигатель для мопеда
Посмотрите, как подросток создает функциональный двухтактный двигатель целиком с нуля
Какими хобби вы занимались, когда учились в колледже? Может быть, вы были поглощены попытками поддерживать в рабочем состоянии изможденную старую подержанную машину; возможно, вам повезло иметь какой-то проектный автомобиль с высокими характеристиками.
Возможно, вы целиком и полностью посвятили себя рекордному потреблению пива и пиццы.
Наверное, никто из вас не строил вручную полностью функциональный двухтактный двигатель внутреннего сгорания из металлолома.
Этот контент импортирован из Instagram. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Но это именно то, что молодой Дж. Иоахим Холл делал с собой. Плодовитый мастер и студент колледжа, фантастический канал Холла MakerJ101 на YouTube демонстрирует множество гениальных проектов, над которыми он работал в своей домашней мастерской с 2011 года. И эта серия из шести частей, которая завершается полностью функциональным двухтактным двигателем внутреннего сгорания с белым газом. является прекрасным примером того, на что способен Холл.
Только подумайте, что входит в подобный проект. Большинство из нас потерялось бы, просто пытаясь набросать все компоненты, необходимые для создания чего-то подобного.
Но не используя ничего более сложного, чем сверлильный станок и паяльник, Холл создал одноцилиндровый двухтактный двигатель, который действительно работает и вращается. Единственная имеющаяся в наличии деталь – это свеча зажигания. Мы пропустим это Холлу.
Этот контент импортирован из Instagram. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
ВидеожурналHall из шести частей подробно описывает каждый этап процесса. Предупреждаем: здесь больше часа отснятого материала. Если вы просто хотите увидеть результат, нажмите здесь, чтобы увидеть, как двигатель запускается впервые. Но вы упустите тонну по-настоящему блестящей инженерной мысли – и безудержное волнение, которое Зал не сможет сдержать, когда что-то пойдет хорошо.
Этот контент импортирован из Instagram. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Серьезно – выделите час или около того и посмотрите все шесть видео на YouTube ниже. Может быть, даже покажи это своим детям. Кто знает? Их можно было просто вдохновить на создание собственного крошечного двухтактного двигателя.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
через Digg
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Двигатель внутреннего сгорания | Энциклопедия.com
ОбзорФизики называют двигатель внутреннего сгорания «первичным двигателем», то есть он использует некоторую форму энергии (например, бензин) для перемещения объектов. Первые надежные двигатели внутреннего сгорания были разработаны в середине девятнадцатого века и почти сразу же стали использоваться для транспортировки. Развитие двигателя внутреннего сгорания помогло освободить людей от тяжелейшего ручного труда, сделало возможным создание самолетов и других видов транспорта и помогла произвести революцию в производстве электроэнергии.
Предпосылки В 1698 году Томас Савери (ок.
1650-1715), британский военный инженер, построил «Друг шахтера», устройство, которое использовало давление пара для откачки воды из затопленных шахт. Несколько лет спустя Томас Ньюкомен (1663-1729) расширил конструкцию Савери и создал первый настоящий двигатель. В двигателе Ньюкомена, в отличие от двигателя Христиана Гюйгенса (1629-1695) и Савери, использовался поршень, прикрепленный к самому двигателю. Следовательно, он мог производить постоянную (хотя и не плавную) мощность.
Три условия, существовавшие в девятнадцатом веке, способствовали развитию двигателя внутреннего сгорания. Главным условием была потребность в энергии, представленная Промышленной революцией. Во-вторых, физики начали понимать ключевые концепции, на которых построен двигатель внутреннего сгорания. В-третьих, топливо, необходимое для работы двигателя, становилось доступнее.
Между 1700 и 1900 годами ученые разработали область термодинамики, которая дала изобретателям инструменты для расчета КПД и выходной мощности различных типов двигателей.
Эти расчеты показали, что внутренняя Двигатель внутреннего сгорания потенциально был намного эффективнее парового двигателя (который, напротив, был двигателем внешнего сгорания, то есть воспламенял топливо вне самого двигателя).
Самое важное событие в ранней истории двигателя внутреннего сгорания произошло в 1859 году под руководством бельгийского изобретателя Жана-Жозефа Этьена Ленуара (1822-1900). Двигатель Ленуара был одновременно прочным (некоторые из них отлично работали после 20 лет эксплуатации) и, что более важно, надежным.Более ранние версии двигателя были плохого качества и перестали работать без причины. Двигатель Ленуара выдавал постоянную мощность и работал плавно. В 1862 году Ленуар изобрел первый в мире автомобиль.
В 1860-е годы Николаус Отто (1832–1891) начал экспериментировать с двухтактными двигателями Ленуара и теоретическими четырехтактными двигателями Альфонса Бо де Роша (1815–1893). Отто был продавцом бакалеи; у него не было технического образования или опыта.
В 1866 году Отто с помощью Ойгена Лангена (1833-1895), немецкого промышленника, разработал успешный, но тяжелый и шумный двигатель Отто и Лангена.Он продолжал экспериментировать с двигателями. В 1876 году он выпустил «Silent Otto», первый в мире четырехтактный двигатель. Silent Otto был не только более тихим, чем предыдущие двигатели, но и гораздо более экономичным.
Двигатель Отто установил стандарт времени. Фактически, основная конструкция современных двигателей остается такой же, как у Отто. Как и предсказывала термодинамика, двигатель внутреннего сгорания был намного более экономичным, чем паровой. Двигатели внутреннего сгорания, которые были тише, дешевле в эксплуатации и менее громоздкими, чем паровые, начали появляться на промышленных предприятиях по всей Северной Европе.
Чтобы двигатель внутреннего сгорания мог использовать жидкое топливо, он должен сначала перевести жидкость в парообразное состояние. Следующая задача для производителей двигателей заключалась в том, чтобы найти способ осуществить это изменение. Между 1880 и 1900 годами были изобретены различные процессы для выполнения этой задачи. Между 1885 и 1892 годами были разработаны три метода: карбюрация, испарение горячей лампы и дизельный двигатель.
При карбюрации устройство, называемое карбюратором, смешивает воздух с парами жидкого топлива.Затем карбюратор подает смесь в двигатель. Искра или пламя внутри двигателя воспламеняют смесь. Это функция карбюратора в современных автомобилях. Для сравнения, двигатель с горячей лампой распыляет бензин на горячую поверхность рядом с цилиндром, а затем втягивает испаряющееся топливо в двигатель в виде пара. С двигателем с горячей лампой можно было использовать менее летучие виды топлива, такие как керосин. Третий метод – дизельный компрессорный двигатель. Вместо использования внешнего источника тепла для зажигания газа, как в первых двух методах, немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) изобрел процесс, при котором газ воспламеняется сам.У Дизеля был большой опыт в математике и естественных науках, и он знал, что когда газ сжимается, его температура повышается до точки, при которой топливо воспламеняется.
На рубеже веков двигатели внутреннего сгорания стали неотъемлемой частью западной жизни. Промышленные предприятия по всей Европе и Америке широко использовали их, и открылись ворота для крупномасштабного производства автомобилей в 1900-х годах.
В области транспорта бензиновый двигатель внутреннего сгорания и его варианты (в основном дизельный двигатель) были адаптированы для использования в путешествиях по морю, суше и воздуху.В море большое количество небольших кораблей было и продолжает работать на дизельных двигателях, ускоряющих перемещение людей и товаров между любыми местами, связанными водой. Это сделало торговлю более быстрой и менее дорогой. Сочетание морских перевозок с более эффективной наземной перевозкой грузов делает эти преимущества еще более значительными. В свою очередь, расширение торговли ведет к большему благосостоянию и более высокому уровню жизни для обеих сторон, не говоря уже о создании новых рабочих мест.
Самолеты тоже обязаны своим существованием развитию бензинового двигателя.
Многие изобретатели пытались летать с двигателями в конце девятнадцатого века, но только после того, как появились легкие и мощные бензиновые двигатели, возникла область авиации. Фактически, бензиновые двигатели преобладали в авиации в первой половине двадцатого века и даже сегодня играют важную роль в частной, коммерческой и военной авиации.
Также необходимо учитывать влияние на сельское хозяйство и производство продуктов питания.Тракторы и другое современное сельскохозяйственное оборудование, обычно работающее с дизельными или бензиновыми двигателями, играет значительную роль в изобилии продуктов питания в развитых и некоторых частях развивающегося мира. Использование тракторов для обработки почвы, посадки и сбора урожая, а также для буксировки тяжелых грузов помогло увеличить количество земли, которое может обработать один фермер, а также увеличение урожайности с гектара. Это двойное повышение эффективности индивидуальных фермеров приводит к увеличению количества продуктов питания по более низким ценам.
В развитом мире это означает не только больше и более дешевую еду, доступную для его граждан, но и больше еды, доступную для экспорта во все страны.
Дизельный двигатель является развитием двигателя внутреннего сгорания, как упоминалось ранее. Дизельные двигатели мощные, требуют меньшего обслуживания и используют менее очищенное топливо, чем бензиновые двигатели. Эти факторы делают их менее дорогими, и они стали предпочтительным двигателем для путешествий по железной дороге, больших лодок и малых судов, а также грузовиков. Дизельные двигатели также широко используются для выработки электроэнергии, особенно в качестве аварийных резервных источников питания для таких объектов, как больницы и атомные электростанции.В обоих случаях дизельные двигатели зарекомендовали себя как надежные и недорогие в обслуживании и эксплуатации.
Последним воздействием, которое необходимо обсудить, является воздействие двигателя внутреннего сгорания на окружающую среду. Все двигатели внутреннего сгорания работают за счет сжигания углеводородов в той или иной форме и выпуска выхлопных газов.
Эти углеводороды обычно получают из нефти, и они горят с образованием диоксида углерода, монооксида углерода и воды. Хотя были разработаны водородные двигатели, которые сжигают водород и выделяют водяной пар в качестве выхлопного газа, на момент написания этой статьи они были редкостью.
С точки зрения топлива, запасы нефти ограничены, и их становится все труднее обнаружить и добыть. Процесс добычи неизменно приводит к определенному воздействию на окружающую среду не только на буровой, но и на маршруте транспортировки. Поскольку большая часть нефти добывается в регионах, удаленных от нефтеперерабатывающих заводов и промышленных стран, большая часть ее транспортируется океанскими танкерами, которые иногда вызывают разливы с потенциально серьезными последствиями.
При сжигании в двигателях углеводородное топливо выделяет много газов, большая часть которых способствует загрязнению воздуха.До запрета в США многие виды топлива также содержали соединения свинца, которые были причастны к случаям отравления свинцом.
Однако даже без свинца углекислый газ, основной выхлопной газ сгорания, по-видимому, производится в достаточно больших количествах, так что атмосферные уровни, как было отмечено, увеличиваются во всем мире. Поскольку известно, что углекислый газ улавливает солнечное тепло, есть много предположений о том, что широкое использование двигателей внутреннего сгорания вызывает повышение температуры во всем мире с потенциально катастрофическими результатами.Однако следует подчеркнуть, что данные, которые были интерпретированы как показывающие глобальное потепление, могут быть интерпретированы по-разному, и не все ученые считают, что глобальное потепление действительно происходит. Кроме того, следует помнить, что на протяжении большей части истории Земли температуры были намного выше, чем в настоящее время. Таким образом, даже если глобальное потепление происходит, оно может быть связано или не быть результатом сжигания ископаемого топлива в двигателях внутреннего сгорания.
ТОДД ДЖЕНСЕН И П.
ЭНДРЮ КАРАМ
Гребни, Гарри. Убить Дьявольский холм. Бостон: Компания Houghton Mifflin, 1979.
Харденберг, Хорст О. Средние века двигателей внутреннего сгорания 1794–1886. Детройт: Общество автомобильных инженеров, 1999.
Робертс, Питер. Ветеранские и старинные автомобили. Лондон: Drury House, 1967.
Наука и ее время: понимание социального значения научных открытий
Девять стран заявили, что запретят двигатели внутреннего сгорания – Quartz
Двигатель внутреннего сгорания, похоже, находится на последнем этапе.За последние несколько лет более девяти стран и десятка городов или штатов объявили о том, что СМИ назвали «запретами». Мэр Копенгагена Фрэнк Йенсен хочет, чтобы в городе прекратили выпуск новых дизельных автомобилей, начиная со следующего года. В декабре прошлого года Париж, Мадрид, Афины и Мехико заявили, что они откажутся от дизельных автомобилей и фургонов к 2025 году.
Норвегия откажется от обычных автомобилей к 2025 году, за ней следуют Франция и Великобритания в 2040 и 2050 годах соответственно.
Тем не менее, несмотря на все эти обязательства, ни одна страна не приняла закон, запрещающий что-либо.«Буквально нет ни одного запрета на книги в нормативной лексике, который можно было бы применить на любом автомобильном рынке в мире», – сказал по телефону Ник Лютси, директор Международного совета по чистому транспорту (ICCT). Это не делает их бессмысленными. Политики, большинство из которых уйдут с поста к моменту вступления в силу каких-либо запретов, не могут связать своим преемникам руки на десятилетия вперед. Например, президент США Трамп уже пытается отозвать у Калифорнии полномочия в соответствии с Законом о чистом воздухе устанавливать свои собственные стандарты загрязнения и требования к электромобилям.В случае успеха Трамп отменит законопроекты, подобные предложенному в прошлом году законодательным собранием штата о прекращении производства и регистрации новых бензиновых автомобилей в Калифорнии к 2040 году.
Но риторика призывает автопроизводителей подготовиться, как только технология будет готова. «Эти правительства сигнализируют миру, что им необходимо перейти на автомобили с нулевым уровнем выбросов, чтобы достичь своих целей в области климата и качества воздуха», – говорит он. «Все их модели [выбросов] говорят об одном и том же: они не могут достичь своих целей в области климата и выбросов в кратчайшие сроки без транспортных средств с нулевым уровнем выбросов.”
Даже без конкретных законов страны полагаются на кнут и пряник. Большинство так называемых «запретов» на двигатели внутреннего сгорания на самом деле являются ограничениями на продажу новых автомобилей с дизельным двигателем, наряду с финансовыми стимулами или штрафами для ускорения продаж электромобилей и транспортных средств, работающих на альтернативном топливе в ближайшие годы. Европейские страны проводят самую агрессивную политику, чтобы склонить чашу весов против бензина и дизельного топлива. Норвегия, где в 2017 году 52% продаж новых автомобилей приходилось на электромобили, дарит покупателям электромобилей тысячи долларов в виде льгот, таких как бесплатная или субсидируемая парковка, дорожные сборы и зарядка, а также щедрые налоговые льготы.
В Великобритании, где покупатели также получают налоговые льготы на экологически чистые автомобили, Лондон расширяет «зону сверхнизких выбросов», вводя ежедневную плату в размере 12,50 фунтов стерлингов (16,39 долларов США) за автомобили, которые считаются слишком загрязняющими (обычно это обычные автомобили, зарегистрированные после 2005 года). Эти стандарты вступят в силу в апреле следующего года и со временем будут ужесточаться.
В других местах заявления в лучшем случае обнадеживающие, – сказал Лютси. По его словам, большинство из них сводится к «цитатам, цитатам из служителей, ответам на вопросы СМИ после выступлений и общей публикации в Интернете».Задача Индии по выпуску полностью электрических транспортных средств к 2030 году зависит от снижения затрат. Китай просто начал «соответствующие исследования» для определения графика поэтапного отказа от двигателей внутреннего сгорания. Даже канцлер Германии Ангела Меркель, которая назвала постепенный отказ Великобритании и Франции от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2040 году «правильным подходом», отказалась назвать дату.
Эффект распространяется на автомобильную промышленность, несмотря на это. За последние два года автопроизводители поспешили развернуть планы по электрификации своих автомобилей.Daimler потратит 11,7 миллиарда долларов на строительство 10 полностью электрических и 40 гибридных моделей с планами электрифицировать всю свою линейку, сообщает Reuters. Volkswagen AG планирует электрифицировать около 300 своих моделей к 2030 году. Ford заявляет, что делает ставку на электромобили, в то время как GM добавляет еще две электрические модели наряду с Chevy Bolt, в конечном итоге полностью отказавшись от двигателя внутреннего сгорания. Китайская компания Volvo выпускает электрические модели только с 2019 года.
Тем не менее, пройдут десятилетия, прежде чем эти новые автомобили смогут вытеснить свои традиционные аналоги.Автопроизводители должны проектировать новые автомобили, расчищать существующие запасы и ждать, пока автопарк обновится, пока водители обменивают старые автомобили (в США это около 11 лет).
По оценкам FleetCarma, на то, чтобы соответствовать новому закону, требуется около 18 лет, чтобы всего половина автомобилей на дорогах соответствовала требованиям. Поскольку средний автомобиль дольше находится в обращении, автомобили, покупаемые сегодня, легко столкнутся с предлагаемыми запретами в некоторых странах.
Отвращение политиков к двигателям внутреннего сгорания, возможно, уже снижает рыночную долю дизельных автомобилей и их стоимость при перепродаже.Хотя мошенничество Volkswagen с загрязнением является одним из факторов, запрет на дизельное топливо, похоже, дает эффект. ICCT сообщает, что доля новых регистраций дизельного топлива упала на 8% с 2015 года во Франции, Германии, Италии, Испании и Великобритании. В Великобритании и Германии дизельные автомобили потеряли от 6% до 17% своей стоимости при перепродаже в первой половине 2017 года. Многие ожидают, что тот же сценарий вскоре поразит и бензиновые автомобили.
Изменения в городах и таких странах, как Норвегия, будут происходить относительно быстро, но глобальная траектория будет медленной и устойчивой.
Не раньше 2025 года или около того средняя стоимость электромобиля упадет ниже, чем у бензинового или дизельного автомобиля (в большинстве случаев уже намного дешевле эксплуатировать электромобиль). Однако когда это произойдет, политики смогут свободно принимать законы, которые они обещали, когда будет готова доступная технология для замены двигателей внутреннего сгорания.
Quartz рассмотрел все объявления, ограничивающие использование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания по всему миру. Ни один из них не означал юридических запретов, но большинство из них устанавливали цели и сроки поэтапного отказа от дизельных, а затем и бензиновых двигателей в период с 2025 по 2050 год.Краткое содержание каждого объявления приведено ниже.
| Юрисдикция | Что ограничено? | Источник |
|---|---|---|
| Копенгаген, Дания | Запрет на въезд новых дизельных автомобилей в столицу Дании | Мэр Копенгагена заявил в прошлом году, что он введет закон, запрещающий дизельные автомобили, зарегистрированные после 2018 года. |
| Рим, Италия | Запретить дизельные автомобили из центра города к 2024 году | Мэр Вирджиния Рагги объявил о плане запретить дизельные автомобили в центре города к 2024 году. .«Если мы хотим серьезно вмешаться, мы должны набраться смелости и принять решительные меры», – написала она 27 февраля на своей странице в Facebook. |
| Норвегия | Целевой показатель по прекращению продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем к 2025 году | В 2016 году норвежские политики согласились с амбициозной целью поэтапного отказа от всех обычных автомобилей: «Существует договоренность о нулевом объеме новых ископаемых видов топлива. с 2025 года будут продаваться автомобили на топливе. Прямого запрета нет, но требуются решительные действия », – написал в Твиттере тогдашний министр окружающей среды и изменения климата Норвегии Видар Хельгесен в 2016 году. Сегодня почти 40% всех проданных в Норвегии автомобилей – электрические или гибридные. |
| Афины, Париж, Мадрид, Мехико | Окончательное использование всех дизельных автомобилей к 2025 году | На конференции 2016 года руководители города обязались «прекратить использование всех дизельных автомобилей и грузовиков к середине следующее десятилетие »и стимулировать электромобили, водородные и гибридные автомобили. |
| Париж | Запрет на дизельное топливо в городе к 2025 году. Запрет на все автомобили внутреннего сгорания к 2030 году. | Париж обязался запретить дизельные двигатели к 2025 году и постепенно отказаться от всех автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к 2030 году. «Речь идет о долгосрочном планировании со стратегией, которая приведет к сокращению выбросов парниковых газов», – сказал Кристоф Найдовски, глава Парижской транспортной политики. в октябре 2017 года. «Транспорт является одним из основных производителей парниковых газов… поэтому мы планируем отказаться от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания или автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2030 году». |
| Индия | К 2030 году не будет новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем (если экономически выгодно) | В 2017 году правительство Индии заявило, что «к 2030 году все автомобили, продаваемые в Индии, могут быть электрическими.«План энергетического ведомства будет зависеть от того, насколько сильно упадут затраты на электромобили, чтобы сделать его экономичным. |
| Ирландия | Никаких новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем к 2030 году | Страна запретит продажу всех бензиновых и дизельных автомобилей к 2030 году. Такие города, как Дублин, обязаны покупать электрические автобусы только после 2018 года. |
| Израиль | Запретить ввоз всех автомобилей с бензиновым и дизельным топливом к 2030 году. Разрешены только автомобили на природном газе и электромобили. | Министр энергетики Юваль Стейниц сказал на конференции в феврале прошлого года, что «с 2030 года Государство Израиль будет создавать альтернативы и больше не будет разрешать импорт автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе. … Мы намерены достичь ситуации, при которой промышленность Израиля будет основана на природном газе, и, что наиболее важно, транспортировка в Израиле будет основана на природном газе или электричестве ». |
| Брюссель, Бельгия | Запрет дизельного топлива в бельгийской столице к 2030 году | Правительство Брюсселя согласилось ввести запрет на дизельное топливо в столице Бельгии к 2030 году.Ограничения на бензиновые автомобили рассматриваются. |
| Нидерланды | Все автомобили без выбросов к 2030 году | В октябре 2017 года в соглашении голландской парламентской коалиции говорилось, что «цель состоит в том, чтобы к 2030 году все новые автомобили не имели выбросов. автомобили будут приведены в соответствие с этими амбициями ». (страница 39, документ на голландском языке) |
| Франция | К 2030 году не будет продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | Климатический план правительства Франции на 2017 год обещает «вывести с рынка автомобили с выбросами парниковых газов к 2040 году: прекращение продаж. бензиновых или дизельных автомобилей будет стимулировать производителей автомобилей вводить новшества и занимать лидирующие позиции на этом рынке.” |
| Соединенное Королевство | К 2040 году не будет продаж обычных бензиновых и дизельных автомобилей и фургонов. Снизить до нуля национальные выбросы транспортных средств к 2050 году. | Правительство Великобритании обязалось прекратить продажи новых обычных бензиновых и дизельных автомобилей и фургонов путем 2040. Вместо полного запрета бензиновых и дизельных транспортных средств он заявляет (платный доступ), что «большинство» новых автомобилей и фургонов, проданных к 2040 году, должны иметь нулевые выбросы, и все они должны иметь нулевые выбросы (например, гибриды).К 2050 году Великобритания заявляет, что сократит выбросы от транспортных средств практически до нуля к 2050 году, и к 2050 году «почти все автомобили и фургоны» будут без выбросов. Парламент Шотландии объявил о более амбициозных планах по поэтапному отказу от бензиновых и дизельных автомобилей к 2032 году. |
| Тайвань | Никаких новых неэлектрических мотоциклов к 2035 году и четырехколесных транспортных средств к 2040 году | Согласно плану Управления по охране окружающей среды страны, к 2035 и 2040 годам, соответственно, будут запрещены все продажи неэлектрических мотоциклов и четырехколесных транспортных средств. |
| Китай | Дата прекращения использования двигателей внутреннего сгорания не указана | Китай разрабатывает долгосрочный план по поэтапному отказу от двигателей внутреннего сгорания, сообщил Синь Гобинь, правительственный чиновник из Министерства промышленности и информационных технологий. «Некоторые страны установили график, когда прекратить производство и продажу традиционных топливных автомобилей», – сказал он китайским государственным СМИ в сентябре прошлого года, отметив, что министерство начало «соответствующее исследование», чтобы завершить график.«Эти меры, безусловно, внесут глубокие изменения в развитие нашей автомобильной промышленности». Эксперты ожидают (платный доступ), что страна введет запрет на поэтапный отказ от выбросов парниковых газов, как ожидается, около 2030 года. |
| Германия | Ожидается запрет на продажу новых дизельных автомобилей. Рассмотрение запрета на все двигатели внутреннего сгорания к 2040 году по аналогии с Великобританией и Францией. | Германия не установила сроки, но канцлер Ангела Меркель заявила в августе 2017 года, что страна должна в конечном итоге присоединиться к другим европейским странам, запрещающим новые дизельные автомобили.Она назвала планы Великобритании и Франции по поэтапному отказу от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2040 году «правильным подходом», добавив: «Я не хочу называть точный год». Немецкие города уже настаивают на своих собственных запретах на дизельное топливо. |
| Штаты США: Калифорния, Коннектикут, Мэриленд, Массачусетс, Нью-Йорк, Орегон, Род-Айленд и Вермонт. Провинции Канады: Квебек | Снизить до нуля выбросы от транспортных средств в стране к 2050 году. | «Мы будем стремиться к тому, чтобы все продажи легковых автомобилей в нашей юрисдикции проходили как можно быстрее и не позднее 2050 года.” |
«Это не право человека на загрязнять воздух для других. Вот почему необходимо постепенно отказываться от дизельных автомобилей », – сказал он датской газете PolitikenОсновы двигателя внутреннего сгорания | Министерство энергетики
Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают исключительную управляемость и долговечность, от них в Соединенных Штатах полагается более 250 миллионов транспортных средств по шоссе. Наряду с бензином или дизельным топливом они также могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно комбинировать с гибридными электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.
Как работает двигатель внутреннего сгорания?
Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси.
В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя. Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал.В конечном счете, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.
В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.
Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способам подачи и воспламенения топлива.В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска.
После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода. В дизельном двигателе только воздух всасывается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.
Улучшение двигателей внутреннего сгорания
За последние 30 лет исследования и разработки помогли производителям снизить выбросы ДВС определенных загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM), более чем на 99%, чтобы соответствовать стандартам выбросов EPA. .Исследования также привели к улучшению характеристик ДВС (мощность в лошадиных силах и время разгона 0-60 миль в час) и эффективности, помогая производителям поддерживать или увеличивать экономию топлива.
Узнайте больше о наших передовых исследованиях и разработках двигателей внутреннего сгорания, направленных на повышение энергоэффективности двигателей внутреннего сгорания с минимальными выбросами.
Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 1
Дуайт Э. Нойеншвандер, Южный Назаренский университет
См. Также: Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 2
На протяжении последних двух десятилетий я проводил на различных курсах практическое упражнение под названием «Лаборатория трупов двигателя».[1] В отличие от биологов, мы собираем наши трупы, потому что мы рассекаем двигатели газонокосилок (рис. 1)! Опыт всегда доставлял много удовольствия. В дополнение к новым открытиям в области физики, большинство студентов сообщают о том, что они возникли в результате этого, с повышенным уважением к своим автомобилям и глубоким восхищением умными умами, которые предвидели, как все эти системы, состоящие из неодушевленной материи, могут быть скомпонованы, чтобы дать машине жизнь. собственноручно.
За редкими исключениями, большинство студентов приступают к этому упражнению, не имея большого представления о том, что происходит внутри автомобильного двигателя.
(Тем, кто имеет опыт работы в области механики, отводятся роли помощников преподавателя.) Большинство студентов взаимодействуют с автомобилем, заливая бензин в бак и направляя машину вниз по дороге. Это безразличие предполагает, что в нашем обществе мы воспринимаем наши машины как должное, довольствуясь тем, что не понимаем, как они работают, даже несмотря на то, что мы становимся все более зависимыми от них. Такое отсутствие любопытства, я полагаю, совершенно чуждо студентам-физикам.
В этой статье мы исследуем внутреннее устройство бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, легких грузовиков, мотоциклов, легких самолетов и газонокосилок.Базовый дизайн датируется примерно 1890 годом; его долговечность указывает на его надежность. С тех пор четырехтактные бензиновые двигатели стали намного более эффективными и мощными, а их сложность становилась все более сложной, поскольку мы предъявляем к ним все более и более противоречивые требования.
Но основная анатомия двигателя Ferrari V12 имеет много общего с двухцилиндровым Fiat 1899 года выпуска. Основные идеи, лежащие в основе двигателя, можно понять, изучив простейший из двигателей – одноцилиндровый двигатель газонокосилки с воздушным охлаждением и клапанами в блоке, который имеет зажигание от магнита, запуск от натяжения и смазку разбрызгиванием.Вариации этого двигателя десятилетиями создавались такими марками, как Briggs & Stratton, Jacobsen и Tecumseh. В силу своей простоты эти простые машины предлагают для всех двигателей уровень понимания, аналогичный по глубине тому, который дает атом водорода для всех атомов. [2]
На примере двигателя косилки в этой первой из серии из двух частей мы очерчиваем основную анатомию четырехтактного бензинового двигателя, а также его смазку и охлаждение. Мы также определяем термодинамический верхний предел эффективности четырехтактного бензинового двигателя.Попутно отметим отличия одноцилиндрового двигателя косилки от более сложных четырехтактных двигателей.
Часть 2, которая будет опубликована в следующем номере журнала, обсудит воздушную и топливную системы двигателя, а также систему зажигания с ее магнето, цепь RLC и свечу зажигания. Эти технические примечания будут сопровождаться наблюдениями о наших отношениях с нашими автомобилями. Они включают в себя признание и уважение к этим чудесным машинам, одновременно осознавая высокую цену, которую платит общество и окружающая среда за их огромное количество.В заключение мы поговорим об отношениях между известными физиками и их моторизованными товарищами.
Анатомия двигателя и четырехтактный цикл
Двигатель получает энергию за счет передачи тепла от источника при одной или нескольких высоких температурах, преобразует часть подводимого тепла в работу и отдает оставшуюся энергию в виде тепла в окружающую среду при низкой температуре [3]. В бензиновом двигателе тепловложение происходит от периодического взрывного горения порции испаренного бензина.Энергия каждого взрыва толкает поршень вниз по цилиндру (при первом упоминании детали и названия процессов выделены курсивом).
Вместо того, чтобы вылетать из цилиндра через гараж, поступательное движение поршня преобразуется коленчатым валом в угловой момент. Чтобы увидеть, как работает коленчатый вал, представьте, что едете на велосипеде; линейное движение ваших коленей вверх и вниз преобразуется во вращение педалями, которые смещены относительно оси вращения звездочки.
Основным корпусом двигателя является экзоскелет, называемый блоком, – удивительно сложная отливка, которая поддерживает вращающиеся или скользящие детали на критических поверхностях, обработанных с точностью до одной тысячной дюйма (рис.2). Доминирующим элементом в блоке являются одно или несколько больших отверстий, упомянутых выше цилиндров. Двигатель косилки, который мы здесь разбираем, имеет один цилиндр. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном (рис. 3; в аналогии с велосипедом ваша голень служит шатуном). Верхний конец штока крепится внутри поршня с помощью наручного пальца, от которого шток раскачивается взад и вперед, как маятник.
На нижнем конце штока имеется съемный колпачок, который плотно прилегает к шатунной шейке, смещенной части коленчатого вала.Поскольку массы поршня, шатуна и шатунной шейки лежат вне оси вращения коленчатого вала, противовесы врезаны в коленчатый вал для уравновешивания всего узла вокруг этой оси. Коленчатый вал удерживается на месте коренными подшипниками в блоке под цилиндром.
В дальнейшем мы представляем цилиндр, расположенный вертикально, а коленчатый вал – горизонтально под цилиндром. Многие косилки устанавливают двигатель так, чтобы цилиндр располагался горизонтально, а коленчатый вал – вертикально, чтобы вращать нож в горизонтальном направлении.Большинство автомобилей имеют четыре или более цилиндра с горизонтальным расположением коленчатого вала. Цилиндры могут располагаться вертикально по прямой линии (например, Pontiac 1954 года «Straight-8»), они могут быть наклонены двумя рядами для образования буквы V (например, Corvette «V8»), или они могут располагаться горизонтально или « плоский », чтобы снизить центр тяжести (например, Porsche 911« Flat-6 »).
Движение поршня от самой нижней точки в цилиндре (нижняя мертвая точка, или НМТ) до его наивысшей точки (верхняя мертвая точка, или ВМТ) или в обратном направлении от ВМТ к НМТ, является одним ходом работы двигателя.За каждый ход коленчатый вал поворачивается на пол-оборота. Термин «ход» также относится к расстоянию между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра называется расточкой. Объем, определяемый ходом и отверстием, объем, вытесняемый верхней поверхностью поршня за один ход, и есть смещение этого цилиндра. Объем всех цилиндров двигателя является одним из показателей его рабочих характеристик. Если у вас «Корвет 427», рабочий объем его восьми цилиндров равен 427 кубическим дюймам.Конструкторы двигателей, использующие метрические единицы измерения, описывают рабочий объем двигателя в литрах или кубических сантиметрах.
Плотность энергии бензина составляет около 45 мегаджоулей на килограмм. [4] Чем больше бензина поступает в двигатель за цикл его работы, тем большую мощность он может производить.
У двигателей одинаковой конструкции выходная мощность зависит от рабочего объема. Машины первого поколения с бензиновым двигателем, построенные в 1890-х годах, производили примерно такое же количество энергии, что и двигатель нашей косилки, а автомобили, которые они приводили в действие, работали примерно так же, как одна из сегодняшних небольших ездовых газонокосилок.В первой в мире автогонке 1895 года из Парижа в Бордо и обратно приняли участие 15 бензиновых автомобилей (специализированных гоночных автомобилей еще не существовало), один электромобиль и шесть пароходов. Гонку выиграл Эмиль Левассор на своем Panhard-Levassor с двигателем Daimler объемом 1200 куб. См (73 куб. Дюйма) мощностью 3,5 лошадиных силы (1 л.с. = 745,7 Вт). Левассор проехал 723-мильную дистанцию практически без остановок со средней скоростью 14,9 миль в час [5]. Мотор газонокосилки, предназначенный для мотокосилок, производит около 3.75 л.с. при рабочем объеме около 12 куб. дюйм [6] Его вековая конструкция все еще производится сегодня, потому что для предполагаемого применения доминирующим достоинством является простота.
Для увеличения мощности смещения конструкций первого поколения были быстро увеличены. Первый Гран-при специализированных гоночных автомобилей прошел в Ле-Мане, Франция, в 1906 году. Двигатель Renault, который выиграл, имел рабочий объем 12,8 литра (781 куб. Дюйм), развивал 105 л.с. и развивал среднюю скорость 62,88. миль в час, что означает, что на прямых участках он разгонялся до 100 миль в час.Но революция в эффективности была не за горами, когда мощность на рабочий объем станет столь же критичной, как и сам рабочий объем. Peugeot, выигравший Гран-при Франции 1912 года, имел объем всего 7,6 литра, соревнуясь с огромными 14-литровыми Fiat и 15-литровыми Lorraine-Dietrichs [7]. Некоторые конструктивные изменения, которые привели к более высокому соотношению мощности к рабочему объему, будут описаны ниже, поскольку мы исследуем простую конструкцию двигателя косилки, которая перекликается с автомобильными двигателями первого поколения.
В верхней части цилиндра находится головка (рис.
4), с прокладкой головки, расположенной между блоком и головкой для образования плотного уплотнения при затяжке болтов головки (примерно до 12 фунт-футов). Пространство между поршнем в ВМТ и выступом головки над цилиндром образует камеру сгорания. Подвод искры к летучей смеси бензина и воздуха в камере сгорания выстреливает поршнем вниз по цилиндру, чтобы вращать коленчатый вал с помощью шатуна. Как топливовоздушная смесь попадает в цилиндр, как из него выводятся продукты сгорания и как доставляется искра в решающий момент?
Двигатель нашей косилки имеет два клапана, которые обеспечивают проход в цилиндр, впускной и выпускной клапан.Рассмотрим двигатель, работающий на скорости (обороты двигателя измеряются в об / мин, угловая скорость коленчатого вала в оборотах в минуту). Начнем с момента, когда оба клапана закрыты и поршень мгновенно оказывается в ВМТ. Это состояние отмечает начало четырехтактного цикла работы двигателя: такты впуска, сжатия, мощности и выпуска.
(1) Такт впуска: при вращении коленчатого вала поршень опускается вниз, и впускной клапан открывается.
Разница давлений между внутренним пространством цилиндра и наружным воздухом толкает топливовоздушную смесь в цилиндр по мере того, как поршень опускается.Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается.
(2) Такт сжатия: Поршень движется назад при закрытых обоих клапанах, сжимая топливно-воздушную смесь. Пусть V2 будет объемом газа внутри цилиндра, когда поршень находится в НМТ, и пусть V1 будет обозначать объем с поршнем в ВМТ. Степень сжатия V2 / V1 является еще одним показателем производительности двигателя. Двигатели, предназначенные для работы в течение длительного времени, такие как двигатели косилок, должны работать при малых нагрузках и обычно имеют степень сжатия около 4 или 5; двигатели соревнований могут иметь степень сжатия 10 и выше.Поскольку такт сжатия происходит быстро, во время такта во внешний мир передается незначительное тепло («адиабатический» процесс), и температура топливовоздушной смеси повышается.
(3) Рабочий ход: Когда поршень достигает ВМТ в конце такта сжатия, загорается свеча зажигания, воспламеняя топливно-воздушную смесь.
Пламя взрывным образом пронизывает камеру сгорания, повышая температуру и выполняя работу, поскольку оно решительно толкает поршень вниз в рабочем такте.Хотя воспламенение топлива высвобождает огромную внутреннюю энергию в цилиндр, незначительная энергия уходит в виде теплопроводности во время быстрого рабочего хода, поэтому этот ход также является адиабатическим.
(4) Такт выпуска: когда поршень движется вверх от НМТ, выпускной клапан открывается, и поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра. Они выходят через глушитель (с перегородками для гашения шума) в атмосферу. Двигатель обменивается теплом с окружающей средой во время тактов выпуска и впуска, вытесняя горячие выхлопные газы и втягивая относительно холодные всасываемые газы.В конце такта выпуска поршень вернулся в ВМТ с закрытыми обоими клапанами, и цилиндр готов к повторению четырехтактного цикла.
Что открывает и закрывает клапаны и дает искру в нужный момент? Параллельно коленчатому валу движется распределительный вал с кулачками или кулачками (рис.
5). Через пару зацепленных зубчатых колес, по одной на конце каждого вала, вращающийся коленчатый вал поворачивает распределительный вал. В двигателе нашей косилки шестерня коленчатого вала имеет 20 зубьев, а шестерня распределительного вала имеет 40 зубцов, вращая распределительный вал с половиной угловой скорости коленчатого вала.Перпендикулярно распределительному валу и на кулачках расположены толкатели клапанов, а сами клапаны стоят поверх толкателей. Когда распределительный вал вращается, кулачок поднимает толкатель и клапан, открывая проход в камеру сгорания. Когда кулачок выкатывается из-под подъемника, пружины клапана снова закрывают клапан (рис. 6). На распредвале нашего одноцилиндрового двигателя с двумя клапанами кулачки ориентированы на 90 градусов друг от друга, потому что впускные и выпускные клапаны открываются на соседних тактах. Один ход – это половина оборота коленчатого вала и, следовательно, четверть оборота распределительного вала.На обоих зубчатых колесах есть метки, которые необходимо совместить, чтобы клапаны открывались в нужное время в течение цикла (рис.
7).
В четырехтактном цикле одноцилиндровый двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два оборота коленчатого вала. [8] В случае двух цилиндров рабочий ход происходит на каждом обороте. Четыре цилиндра производят рабочий ход каждые пол-оборота. Восемь цилиндров обеспечивают один рабочий ход за четверть оборота и так далее. Увеличение числа цилиндров делает машину более сложной, но выигрыш в том, что мощность прилагается более равномерно.Большинство автомобилей имеют четыре, шесть или восемь цилиндров; у некоторых их 10 (например, Dodge Viper), у некоторых – 12 (например, у большинства Ferrari и Lamborghinis, а также Lincolns и Auburns 1930-х годов), а у некоторых – 16 (например, Cadillac 1932 года, Marmon 1933 года и современный Bugatti Veyron).
К внешнему концу коленчатого вала на конце, противоположном зубчатому колесу привода ГРМ, находим маховик (рис. 8). Самая важная задача маховика в любом двигателе – обеспечить большой момент инерции для максимально плавного вращения коленчатого вала с его штоком и поршнем в сборе между рабочими тактами.
В двигателях косилок маховик также играет роль в системах охлаждения и зажигания, как будет описано ниже.
Объемный КПД, отношение объема паров воздух-топливо, попадающих в двигатель во время такта впуска, к рабочему объему цилиндра, предлагает еще один показатель характеристик двигателя. Говоря простым языком, он измеряет, насколько хорошо двигатель «дышит». Движущийся воздух обладает инерцией, а при турбулентности сила сопротивления воздуха равна квадрату скорости воздуха. Размер и расположение клапана, а также гладкость внутренних поверхностей, через которые проходят газы, существенно влияют на производительность двигателя.Двигатель нашей косилки представляет собой конструкцию с плоской или L-образной головкой, так называемую конструкцию, потому что клапаны проходят через блок параллельно цилиндру, и, таким образом, камера сгорания должна располагаться не только над поршнем, но и над определенной областью. в головке с одной стороны цилиндра, где открываются клапаны (рис.
8). В течение 1940-х годов большинство автомобильных двигателей были плоскими. Примерно в 1950 году производители начали производить конструкции с верхним расположением клапанов. Перемещение клапанов над поршнем увеличивает расход и объемный КПД, поскольку топливовоздушная смесь попадает в камеру сгорания непосредственно над поршнем, а не сбоку.Теперь, когда клапаны должны быть опущены сверху, а коленчатый вал и синхронизирующие шестерни по-прежнему соединены их синхронизирующими шестернями, длинные толкатели расположены над толкателями клапанов и коромыслами, которые качаются вперед и назад на горизонтальном валу, как качели. , теперь сядьте на макушку. Кулачок поднимает толкатель, который поднимает одну сторону коромысла, а другая сторона коромысла толкает клапан вниз, открывая его. Пружины под коромыслами закрывают клапан, когда кулачок выкатывается из-под подъемника и толкателя.
Если бы толкатели и коромысла можно было исключить, а распределительный вал расположить на верхней стороне головки, механическая энергия, потребляемая двигателем, перемещающим его внутренние части, была бы значительно уменьшена.
Это достигается в двигателях с верхним распределительным валом (ohc). (Логотип «DOHC» на некоторых автомобильных значках обозначает двойные верхние кулачки, один для ряда впускных клапанов, а другой для выпускных клапанов.) Если коленчатый вал и распределительный вал находятся слишком далеко друг от друга, чтобы их можно было соединить с помощью синхронизирующих шестерен, коленчатый вал поворачивает распределительный вал ремнем ГРМ или цепью ГРМ.Ремни ГРМ изготовлены из армированной проволокой синтетической резины и должны заменяться через регулярные промежутки времени, обычно около 90 000 миль. Если ремень ГРМ обрывается, открытие клапанов больше не будет зависеть от положения поршня. Столкновение клапана с поршнем приводит к возникновению дорогостоящего шума!
Для дальнейшего увеличения объемного КПД некоторые двигатели имеют четыре клапана на цилиндр, два впускных и два выпускных. Добавление нагнетателя (или «нагнетателя») значительно увеличивает объемный КПД.Нагнетатель – это компрессор, приводимый в движение ремнем, приводимым в действие шкивом коленчатого вала, который нагнетает в двигатель больше воздуха за цикл, чем это было бы возможно только за счет атмосферной аспирации.
К началу 1920-х годов на гоночных автомобилях Гран-при использовались нагнетатели. Турбонагнетатель использует поток выхлопных газов для привода небольшого компрессора с той же целью.
Смазка и охлаждение
Внутри нашей скромной газонокосилки, работающей на скромных 800 об / мин, царит оживленная среда. Поршень перемещается между ВМТ и НМТ 1600 раз в минуту; коленчатый и распределительный валы вращаются в своих подшипниках со скоростью 800 и 400 об / мин, соответственно, при этом зацепляются друг с другом через вращающиеся зубчатые передачи; кулачковые выступы открывают клапаны, которые закрываются пружинами; пары бензина взрываются 200 раз в минуту.Некоторые спортивные мотоциклы развивают скорость до 14 000 об / мин и более! Чтобы продержаться более нескольких секунд, это шоу должно иметь соответствующую смазку, которая не дает металлическим поверхностям сливаться друг с другом, когда они вращаются или скользят друг мимо друга. Избыточное тепло необходимо отводить для поддержания постоянной температуры.
В двигателе нашей косилки масло (1 литр 30 Вт) разбрызгивается на движущиеся части внутри картера с помощью стропила (рис. 7), шестерни, зацепленной с зубчатым колесом распределительного вала и снабженных маленькими лопастными колесами по ее периметру.Несмотря на примитивность, он обеспечивает адекватную смазку даже в гонках на картинге, когда двигатели испытывают гораздо большую нагрузку, чем при стрижке газонов. В более крупных двигателях масляный насос, приводимый в действие распределительным валом, подает масло непосредственно к подшипникам через проходы в блоке и головке. Масло не только обеспечивает смазку, предотвращающую сваривание движущихся частей металла, но и помогает отводить тепло. Масло не может проскользнуть мимо поршня в камеру сгорания (где оно может засорить свечу и вызвать синий дым), а топливовоздушная смесь не может протолкнуться мимо поршня, чтобы разбавить масло в картере с помощью набора поршней. кольца, пружинящие круги из сплава (с небольшим зазором для установки и теплового расширения), которые перемещаются в канавках в верхней части поршня (рис.
2).
Двигатель газонокосилки представляет собой двигатель с воздушным охлаждением (рис. 2, 4). Головка и блок, изготовленные из алюминия, который эффективно проводит тепло, имеют отлитые в них охлаждающие ребра, которые обеспечивают большую площадь поверхности для обмена теплом с окружающим воздухом. Маховик двигателя косилки выполняет функции охлаждающего вентилятора. Окруженный кожухом из листового металла (рис.1) с проволочной сеткой, которая позволяет воздуху втягиваться внутрь, маховик имеет залитые в него лопатки, которые при вращении обеспечивают циркуляцию воздуха по ребрам охлаждения на блоке (рис.9). Пластиковая лопасть, называемая регулятором (рис.9), соединенная пружиной с дроссельной заслонкой, находится между периметром маховика и кожухом, где она поворачивается в ответ на изменения давления воздуха, возникающие в результате изменения скорости двигателя из-за переменной нагрузки двигателя. Простой регулятор помогает поддерживать постоянную частоту вращения двигателя при заданной настройке дроссельной заслонки и предотвращает случайное превышение скорости оператором оборотов двигателя.
Большинство автомобильных двигателей имеют водяное охлаждение; Блок и головка имеют залитые в них проходы, называемые водяной рубашкой, по которым циркулирует хладагент.Из двигателя охлаждающая жидкость поступает в радиатор, где она течет по длинным трубкам, окруженным охлаждающими ребрами, прежде чем вернуться в двигатель. В дополнение к движению автомобиля вперед, вентилятор, приводимый в движение ремнем вентилятора, змеевидным ремнем или электродвигателем, помогает втягивать воздух через радиатор. Охлаждающая жидкость проходит между двигателем и радиатором через верхний и нижний шланги радиатора и проталкивается водяным насосом, обычно приводимым в действие ремнем вентилятора или ремнем привода ГРМ. Охлаждающая жидкость обычно состоит на 50 процентов из дистиллированной воды и на 50 процентов из этиленгликоля; более низкая точка замерзания этой смеси по сравнению с чистой водой предотвращает образование трещин в блоках в холодную погоду (поскольку вода расширяется при замерзании), а также смесь обеспечивает коррозионную стойкость.
Термодинамическая эффективность
В контексте двигателей, «эффективность» означает отношение выполненной работы (то, что вы хотите) к затраченной тепловой энергии (сколько это стоит). Второй закон термодинамики гласит, что эффективность никогда не может достигнуть единицы, поэтому возникает вопрос, насколько большой она может быть, ограничиваясь только вторым законом. Паровые двигатели получают энергию от перегретого пара, впрыскиваемого в цилиндр с температурой TH. Они выполняют работу и отводят отработанный пар в окружающий воздух при температуре TC.Цикл Карно был изобретен Сади Карно (1796-1832) в 1824 году для концептуализации идеализированной версии паровой машины. Таким образом достигается максимальная эффективность, достижимая в принципе для двухтемпературного двигателя. В каждом цикле двигатель Карно изотермически получает энергию в виде тепла от горячего резервуара при абсолютной температуре TH, выполняет работу и изотермически отводит тепло в холодный резервуар с температурой TC.
Два изотермических теплообмена связаны адиабатическими процессами. Обычное упражнение по общей физике требует, чтобы эффективность двигателя Карно была равна 1 – TC / TH.
Концептуальный цикл, называемый циклом Отто (ок. 1880 г.), выполняет те же теоретические функции для четырехтактного бензинового двигателя. Этот идеализированный цикл назван в честь Николауса Отто (1832–1891), который построил первые коммерчески успешные четырехтактные двигатели. Как и цикл Карно, цикл Отто термодинамически обратим (т.е. отклонения от равновесия незначительны), а идеальный газ служит рабочей жидкостью. Но шаги в цикле отличаются от таковых Карно.Давайте продумаем их и отобразим их изменения состояния на диаграмме давление-объем (рис. 10), начиная с рабочего хода, который мы разбиваем на две части. Давайте начнем с события, зажигания свечи зажигания в точке a на фотоэлектрической диаграмме, которое происходит в объеме V1 с поршнем в ВМТ. Это событие повышает температуру и давление от точки a до точки b на диаграмме PV, в то время как объем остается на уровне V1.
Остальная часть рабочего хода моделируется поршнем, который адиабатически опускается до НМТ (от b до c) по мере увеличения объема газов от V1 до V2.Затем такт выпуска удаляет горячие выхлопные газы, когда поршень движется из НМТ в ВМТ, а такт впуска приводит к более холодной воздушно-топливной смеси, когда поршень возвращается в НМТ. В фотоэлектрическом пространстве чистым эффектом тактов выпуска и впуска является падение температуры и давления при постоянном объеме V2, переходя цикл от c к d. Такт сжатия адиабатически уменьшает объем от V2 до V1, повышая температуру и давление и возвращая представление цикла на PV-диаграмме от d к точке a.
Эффективность этого цикла, как вы, возможно, продемонстрировали во вводной термодинамике, составляет 1 – (V2 / V1) 1 − γ. V2 / V1 – степень сжатия, а γ – отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. Для воздуха γ ≈ 1,4. Двигатели косилок имеют степень сжатия около 5, что соответствует теоретическому верхнему пределу эффективности 0,47.
Напротив, двигатель соревнований со степенью сжатия 15 имеет верхний предел эффективности 0,66. Настоящий двигатель менее эффективен, чем его идеальный верхний предел, потому что он имеет не только диссипативные влияния, такие как трение, но и теплообмен, превышающий требования второго закона, потери работы при перемещении его внутренних масс и т. Д., Не говоря уже о качении. и сопротивление воздуха, препятствующее движению машины.Как правило, автомобиль ведет себя хорошо, если четверть выходной мощности, измеренной на маховике, преобразовывается в кинетическую энергию центра масс всего автомобиля [9].
Теперь, когда мы вступаем в сезон кошения, проявите уважение к двигателю своей косилки, заменив масло и промытый или новый воздушный фильтр, сотрите грязь с охлаждающих ребер и взаимодействуйте со своей машиной с искренней благодарностью!
В Части 2 мы обсудим, как топливо смешивается с воздухом перед сгоранием и как искра подается в эту смесь в решающий момент между тактами сжатия и такта сжатия.
Эта статья также будет включать несколько примечаний по техническому обслуживанию, и мы увидим некоторых известных физиков-историков, взаимодействующих со своими автомобилями и мотоциклами. //
Благодарность
Большое спасибо Девину Пауэллу за внимательное редактирование этой статьи.
Ссылки и примечания
[1] Лаборатория трупов двигателей с фотографиями студентов, работающих с двигателями, описана в «Техническом обслуживании мотоциклов и признании физики», Радиация (осень 2007 г.), стр.5-11. Веб-сайт с интерактивным моделированием всех типов двигателей можно найти по адресу http://www.animatedengines.com/index.html.
[2] То, что мы вообще можем понять атомы благодаря существованию простейшего атома, водорода, элегантно сформулировано Джоном Ригденом в книге «Водород, существенный элемент» (издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс, 2002).
[3] Выходная мощность, которая обязательно меньше погонной энергии, является утверждением второго закона термодинамики.
См. «Второй закон термодинамики и несохранение энтропии», SPS Newsletter (июнь 1998 г.), стр.9-13.
[4] Гленн Элерт, изд., The Physics Factbook, http://hypertextbook.com/facts/2003/ArthurGolnik.shtml.
[5] Брэд Кинг, Книга всех цветов гоночных автомобилей (Crescent Books, Нью-Йорк, 1972), стр. 5-7.
[6] Объем одноцилиндровых двигателей Brigg & Stratton составляет от 5 до 32 кубических дюймов; эта и другие спецификации двигателя косилки из книги Пола Демпси, «Как ремонтировать двигатели Briggs & Stratton» (Tab Books, Blue Summit, PA, 1978), стр. 9.
[7] Чтобы двигаться быстрее, вытеснение ранних гоночных автомобилей становилось все больше.Fiat S79 1910 года обладал, возможно, самым большим 4-цилиндровым двигателем в истории, мощностью 28,3 литра от дирижабля и разгонялся до 132,37 миль в час в 1913 году. Знаменитый «Blitzen Benz» с 21,5 литровым двигателем в 1911 году разогнался до более 140 миль в час; Король, исх. 5, pp. 5-7, 22.
[8] В двухтактных двигателях поршень используется в качестве клапана с отверстиями или портами, вырезанными по бокам цилиндра, впускной и выпускной отверстий на противоположных сторонах.
Чтобы смазать поршень как клапан, масло необходимо предварительно смешать с бензином. Эти двигатели дымные и шумные, но выдают большую мощность для своего размера с одним рабочим ходом на оборот.Дизельные двигатели работают на четырехтактных двигателях без свечи зажигания. Степень сжатия достаточно высока, чтобы температура достигла температуры вспышки менее летучего дизельного топлива в конце такта сжатия.
[9] Колин Кэмпбелл, Двигатель спортивного автомобиля: его настройка и модификация (Robert Bentley Inc., Кембридж, Массачусетс, 1965, старый, но полезный, загруженный прикладной физикой и написанный с юмором), стр. 4-7.
Разница между двухтактным двигателем и двухтактным двигателем STIHL
Двухтактный двигатель уже много лет используется в производстве электроинструментов и мотоциклов, и за это время были достигнуты огромные успехи в области эффективности сгорания и выбросов. были сделаны.Компания STIHL инвестировала значительные средства в двигатель внутреннего сгорания с 1929 года, когда Андреас Штиль разработал первую в мире портативную бензопилу, и в течение многих лет мы продолжали расширять границы технологий, представив 2-MIX, 4-MIX, ручной впрыск топлива.
, M-Tronic, регулируемый угол опережения зажигания и даже собственное топливо.
На самом деле, двигатель 2-MIX по-прежнему является двухтактным, у которого немного другая конструкция двигателя, что делает его гораздо более экономичным и более мощным.
2-тактные двигатели
Работа 2-тактного двигателя включает в себя два движения поршня (тактов) и один оборот коленчатого вала, отсюда и название; 2-тактный. Сгорание происходит так же, как и в любом двигателе внутреннего сгорания (например, в двигателе автомобиля), с принципом «всасывать, сжимать, трясти, дуть», который поясняется немного ниже, но механические компоненты двухтактного двигателя немного отличаются.
как:
- Поршень также управляет открытием и закрытием впускных и выпускных отверстий вместо клапанов и
- Картер (нижняя часть двигателя, где происходит вращение двигателя) используется во время процесса впуска
- нет масляного резервуара, следовательно, необходимо добавлять в топливо масло для 2-тактных двигателей.
Процесс сгорания в двухтактном двигателе
Процесс сгорания начинается, когда поднимающийся поршень создает падение давления в картере. Это позволяет атмосферному давлению выталкивать смесь топлива / масла / воздуха из карбюратора в картер через открытое впускное отверстие. В то же время поднимающийся поршень сжимает ранее переданный газ, готовый к воспламенению.
Смесь газообразного топлива воспламеняется, когда поршень приближается к вершине своего хода, и давление толкает поршень обратно вниз.Поршень закрывает впускное отверстие на пути вниз, начиная процесс повышения давления в картере. Когда поршень приближается к нижней части своего хода, выпускное отверстие открывается, позволяя выходить выхлопному газу под высоким давлением.
Непосредственно перед тем, как поршень достигает нижней точки своего хода, передаточные отверстия открываются, что позволяет переместить свежую топливную смесь под давлением из картера в камеру сгорания, и процесс начинается снова.
Двигатель STIHL 2-MIX
Двигатель 2-MIX – это двухтактный двигатель, который заменяет несгоревшее топливо, которое могло бы выйти через выхлопные газы во время процесса перекачки, на свежий воздух.
Это достигается за счет добавления дополнительного порта для «свежего воздуха» с каждой стороны впускного коллектора между ним и портами передачи. Свежий отфильтрованный воздух втягивается в каналы передачи во время процесса всасывания (поршень движется вверх) через неглубокие углубления на каждой стороне поршня, которые на мгновение соединяют между собой отверстия для свежего воздуха и передачи.
Свежий воздух из переходных отверстий затем сначала поступает в камеру сгорания, когда отверстия открываются движущимся вниз поршнем, и именно этот газ сопровождает оставшуюся часть выхлопного газа, выходящего через выхлопное отверстие.Добавление воздуха (кислорода) в выхлопные газы снижает уровень NOX, а также довольно значительно снижает содержание углеводородов – обычно на 60-80%. Также может быть достигнута разумная экономия топлива.
Итак, в целом двигатели 2-MIX устанавливают новые стандарты, повышая общую эффективность двигателя и сокращая выбросы – лучше для кошелька пользователя, здоровья и окружающей среды!
Для дальнейшего сокращения выбросов STIHL рекомендует использовать топливо MotoMix, которое почти не содержит олефинов или ароматических соединений и содержит более чистое смазочное масло STIHL HP Ultra.
Более того, топливо не содержит этанола, который, как известно, разрушает компоненты двигателя, которые встречаются в карбюраторах, такие как диафрагмы и прокладки, поэтому использование MotoMix также может продлить срок службы.
Китай начинает прекращать продажу автомобилей внутреннего сгорания
Во всем мире продолжаются споры об альтернативных источниках энергии. Пожалуй, самый большой предмет разногласий – это автомобильная промышленность. В то время как некоторые автопроизводители объявили о недавних попытках полной электрификации, некоторые округа и штаты также решили взять дело в свои руки.Совсем недавно китайское правительство объявило, что в ближайшем будущем планирует запретить двигатели внутреннего сгорания, работающие на традиционном топливе. Страна еще не установила официальную дату, но, возможно, она является самой большой страной и рынком для принятия этого решения.
План Китая и других стран по прекращению использования ископаемых видов топлива
Китай не одинок.
Некоторые другие страны также устанавливают сроки прекращения производства и продажи автомобилей, работающих на ископаемом топливе.Синь Гобинь – заместитель министра промышленности и информационных технологий Китая. Китайская пресса цитирует его во время мероприятия автомобильной промышленности в северном прибрежном городе Тяньцзинь. Страны, о которых он говорит, скорее всего, это Великобритания и Франция. Оба они официально объявили, что с 2040 года запретят использование как бензиновых, так и дизельных автомобилей.
В течение нескольких лет министерство глубоко вело все связанные исследования, чтобы разработать практический график в соответствии с другими правительственными ведомствами Китая.Есть надежда, что принятые ими меры повлияют на развитие китайской автомобильной промышленности. Многие инсайдеры и китайские официальные лица отмечают, что это отчасти является реакцией на ухудшение состояния воздуха в крупных городах Китая.
Это только последний шаг китайского правительства по решению экологических проблем.
Это вторая по величине экономика в мире, и было отмечено, что они принимают аналогичные решения в отношении угольных электростанций и требований к экологически чистой энергии. В настоящее время Китаю принадлежит половина плотин гидроэлектростанций в мире.Они также отменили угольные проекты на сумму около 12,4 ГВт в 2016 году.
Будущее автомобильной промышленности Китая
Синь говорит об этих изменениях, как если бы они были очень полезны для относительно молодого китайского рынка электромобилей. Этот рынок даже привлек внимание основателя Tesla Илона Маска и миллиардера Уоррена Баффета. Китай принял это решение и поставил перед собой цель ограничить выбросы углерода к 2030 году.
Китайское правительство также желает роста местного рынка электромобилей, прежде чем проводить такие радикальные изменения.Только в этом году китайское правительство приостановило введение больших квот на продажу электромобилей. Инсайдеры считают, что это дает международным компаниям больше времени для подготовки и соревнований.