Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Нижегородский политехнический колледж»
603094г.Нижний Новгород, ул.Ф.Энгельса,3
Физика
РЕФЕРАТ
Тема: «Сравнение дизельного и бензинового двигателя».
Специальность: «140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»
ВЫПОЛНИЛ:студент I курса
Группа ЭО-105 Савин Денис Сергеевич
2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Сравнение между бензиновым и дизельным двигателем.
Влияние объёма двигателя на долговечность.
Количество цилиндров и их расположение.
Система впрыскивания топлива.
Как увеличить КПД.
Влияние турбонаддува.
Устройство и принцип работы интеркулера
Сравнение фирм производителей.
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
Какой двигатель лучше.
В 1883 году немец Юлиус Даймлер создал первый бензиновый двигатель. После изобретения в 1893 году карбюратора с распылением топливной смеси бензиновый мотор приобрел современные черты. Другой тип двигателя создал Рудольф Дизель и в 1892 г получил на него патент.
В 1897 г. заработал первый дизель мощностью 20 л.с. и огромных габаритов – около трех метров высотой. Свое место на автомобилях новый двигатель начал завоевывать после установки на нем топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Оба двигателя родились почти одновременно, и поэтому при использовании в одинаковых условиях, возникает естественный и вечный вопрос, а какой двигатель самый лучший для автомобиля?
Сравнение между бензиновым и дизельным двигателем.
Обычно, сравнивая оба двигателя, нарекают на шум дизеля, который с рождения был шумноват и славился черным выхлопом. Шум имеет свою причину – повышенное давление в камере сгорания, а дым - это неполное сгорание топлива. Для уменьшения шума улучшают звукоизоляцию салона. Однако, благодаря новациям, большинство характеристик дизелей изменились. В последнее время и шум, и экологичность выхлопа, стали не хуже чем у бензиновых двигателей.
Экономичность.
В вопросе экономичности дизель сразу получил пальму первенства – высокая степень сжатия обеспечивает ему КПД почти на 40% больше, чем у бензиновых моторов. А это означает снижение расхода топлива на 20-40%. Преимущество дизеля особенно значительно при движении на малых и средних скоростях.
Эксплуатационные характеристики.
Дизель более долговечен и надёжный, т.к. прочность блока цилиндров, цилиндропоршневой группы и коленвала у него выше. Больший межремонтный пробег – существенное достоинство. На долговечность мотора влияет качество солярки, особенно в зимнее время. Обычно эта проблема решается применением топливной присадки.
Без преувеличения можно сказать, что ремонт двигателя и его обвески – это наибольшие расходы. Раньше считалось, что дизель в ремонте дороже из-за дороговизны ТНВД и комплектующих. В те времена, обсуждать, какой двигатель самый лучший, было не принято. Однако разница в стоимости ремонта смягчается большим ресурсом дизеля. Кроме того, все большее число фирм унифицируют многие детали своих бензиновых и дизельных моторов, из-за чего их стоимость постоянно снижается.
В заключение можно сказать, что «междоусобица» двигателей, имеет временный характер, т.к. каждый имеет и преимущества и недостатки.
С другой стороны, пользователь имеет свои предпочтения в требованиях к автомобилю: одному подавай динамику при разгоне и скорость, а другому важнее расход топлива и экономичность. Отсюда и надо исходить при выборе автомобиля.
Влияние объёма двигателя на долговечность.
Надежность и долговечность двигателя зависит от многих параметров конструкции и условий эксплуатации. Общеизвестно, что двигатели с большим объемом цилиндров имеют невысокую скорость вращения.
С другой стороны, чем меньше оборотов коленвала за единицу времени, тем больше будет ресурс, т. е. меньшая частота вращения способствует долговечности. Это хорошо видно на сравнении ресурса автомобилей, с частотами вращения 3000-3500 об/мин и 2000-2500 об/мин: более тихоходные двигатели «живут» более чем на 50% дольше.
Количество цилиндров и их расположение.
Первые ДВС были с одним цилиндром, и увеличение мощности достигалось увеличением объема. Позже, увеличивая число цилиндров, получали увеличение мощности. Двухцилиндровые, а затем и четырёхцилиндровые, двигатели появились на рубеже XIX-ХХ веков. Большее число цилиндров позволяет снизить вибрации от неравномерного вращения коленчатого вала. Дело в том, что в одноцилиндровом четырехтактном двигателе на четыре такта только один «рабочий» - при давлении газов, остальные «холостые» - за счет энергии маховика.
При «холостых» тактах вращения скорость коленчатого вала замедляется, что является причиной вибраций и шума. Увеличивая число цилиндров, а в современных автомобилях их количество может быть от 2 до 16, добиваются равномерной работы двигателя. Расположение цилиндров также влияет на характеристики двигателя и наиболее принятое - однорядное вертикальное и двухрядное V-образное. Если количество цилиндров расположенных в одном ряду четное, то уровень шума и вибраций наименьший.
Система впрыскивания топлива.
В бензиновом двигателе подготовленная карбюратором или инжектором смесь впрыскивается в цилиндр. При максимальном сжатии происходит ее воспламенение электрической искрой. Топливо в камеру подается струей, поэтому здесь увеличенный расход топлива и, как результат, низкий КПД. При инжекторном впрыске электронный блок рассчитывает количество подаваемого топлива по нагрузке двигателя, что заметно улучшает расход топлива – до 40%.
В дизельном двигателе температура воздуха при сжатии возрастает и по достижению наибольшей величины происходит впрыск, и воспламенение топливной смеси. Форсунка распыляет смесь очень хорошо, поэтому топливо сгорает лучше, а значит и увеличивается кпд. Дизельная система впрыска использует ТНВД – сложный и дорогостоящий узел. Последний «крик» в области дизельных систем впрыска - электронно-управляемые форсунки на базе системы Common Rail, еще более улучшает эксплуатационные параметры – мощность и снижение расхода топлива.
5.Как увеличить КПД.
Модуль увеличения КПД двигателя "I-DRIVE" – это уникальный и безопасный метод увеличения динамики автомобиля, оптимизирующий работу системы впрыска топлива. Установка электронного модуля "I-Drive" позволит существенно увеличить динамику движения и экономию топлива во всех режимах езды!
Комплектность: блок, коннектор.
Принцип работы модуля "I-DRIVE"
Работа модуля настолько заметна, что кардинально меняются физические ощущения от вождения: увеличивается КПД, исчезают провалы в работе двигателя и появляется "Ламбо-эффект". Эффектом "Ламбо" называют такой процесс, при котором электронная вычислительная система автомобиля не производит расчет необходимых недостающих программных величин, а берет их с нашего устройства. При нажатии педали акселератора ощущается моментальная реакция всех электронных компонентов и систем автомобиля. Экономия топлива происходит за счет увеличения КПД, который, в свою очередь, повышается за счет мгновенного расчета параметров системы во внештатных ситуациях, ведь до поступления управляющего импульса двигатель продолжает потреблять горючее. Работа модуля как раз и заключается в удалении этого провала из динамики работы двигателя.
Большинство автопроизводителей при выпуске на рынок очередной новой модели, стараются подогнать ее под существующие нормы. Это, прежде всего, экологичность используемых материалов, параметры токсичности отработанных газов и безопасностью время вождения. Как правило, автопроизводитель заявляет максимальный крутящий момент и мощность двигателя как само собой разумеющееся, но не уточняет тот факт, что такие параметры снимаются в идеальных эксплуатационных условиях. Но в мире есть суровая реальность погодных условий, качества топлива и различные режимы вождения, поэтому для обеспечения параметров работы двигателя, подходящих под абсолютно все дорожные ситуации, необходимо привлекать производителей супер-каров. Этот метод непозволителен для большинства производителей автомобилей, так как он очень длительный и затратный.
Внедрение в электронную систему автомобиля устройства "I-Drive" можно сравнить со схемой работы обычного компьютера, к которому добавили еще один процессор. Ведь ни для кого не секрет, что ЭБУ это тот же компьютер, только специального назначения. В этом случае блок управления и встроенный модуль будут работать синхронно и обрабатывать данные с датчиков двигателя в несколько раз быстрее. За счет совместной работы двух устройств время вычисления новых параметров сводится к минимуму.
Принцип работы "I-Drive" прост – он подключается к системе как дополнительное устройство, работающее в фоновом режиме, и сразу же начинает обрабатывать данные. При этом система безопасности ЭБУ его не обнаруживает, так как питание через порт к модулю не поступает. Выход из строя нашего устройства маловероятен, но даже если это и случится, то какого-либо отрицательного влияния на работу штатного ЭБУ и других элементов автомобиля не произойдет.
Установка модуля возможна и на уже чипированные ЭБУ, так как любая перепрошивка штатного блока управления – это всего лишь изменение заводских таблиц на увеличение впрыска топлива. Конечно же, проблему провалов этот метод не устранит, но заметно улучшится динамика и отзывчивость всех систем автомобиля, появится "Ламбо-эффект" и, соответственно, расход топлива станет на порядок ниже нынешнего чипованного состояния.
Почему стоит выбрать "I-Drive"?
Немецкая компания ZEIGEN SYSTEMS смогла предложить рынку систему, которая действительно увеличивает мощность/динамику и снижает расход топлива. Согласно независимым тестам, именно "I-Drive" показал наилучший результат среди комплектов для увеличения коэффициента полезного действия двигателей.
Модуль увеличения КПД двигателя "I-Drive" разработан немецкими инженерами, и позволяет наиболее эффективно использовать все заложенные возможности современного двигателя автомобиля. На сегодняшний день "I-Drive" является наиболее оптимальным и безопасным способом увеличения мощности/динамики автомобиля и снижения потребления топлива. Блок подключается к системе автомобиля как дополнительное устройство, что позволяет сохранить официальную гарантию на автомобиль.
Представленная система уже доработана под отечественное топливо. Более того, каждый комплект предлагается под конкретную марку и модификацию двигателя. Дополнительный блок для системы впрыска имеет штатные разъёмы, что позволяет существенно снизить время монтажа и демонтажа.
Преимущества "I-DRIVE":
- экономия топлива
- тесты показали, что установка системы позволяет снизить потребление топлива от 10% и выше;
- среднее увеличение мощности составляет 20%;
- повышение динамики автомобиля на 10%;
- среднее увеличение значения крутящего момента составит до 30%;
- быстрый монтаж-демонтаж, используются только штатные разъемы;
- гарантия от производителя.
Представленная система позволяет добиться более эффективных характеристик двигателя без изменения стандартной программы чипа. Таким образом вы не теряете гарантии официального производителя и сможете без проблем продать автомобиль в будущем.
6. Влияние турбонаддува.
С целью более полного сгорания топливной смеси на двигатели устанавливают компрессор турбонаддува, который подкачивает воздух в цилиндры.
Выгода очевидная – без увеличения расхода топлива получаем добавку мощности. Компрессор может быть механический, с приводом от коленвала, или «турбо» с приводом от выхлопных газов. Турбонаддув применяют на обоих типах моторов.
При этом улучшаются характеристики двигателя, в т.ч. и экологичность выхлопа. Если нужно выбирать «с» или «без» турбонаддува, то какой же двигатель лучше, уже очевидно.
7.Устройство и принцип работы интеркулера
У любого нагнетателя, будь то механический компрессор или турбонагнетатель, есть один серьезный конструктивный недостаток: воздух, нагнетаемый в цилиндры, слишком сильно нагревается при сжатии. В соответствии с законами физики, чем выше температура воздуха, тем меньше его плотность, а следовательно, и масса. Таким образом, даже сильно сжатым горячим воздухом наполнить цилиндры в том же объеме, чем если бы он был холодным, сложнее.
Поскольку для увеличения эффективности сгорания важна именно масса воздуха, охлаждение его на пути к камере сгорания - важная задача. Инженеры, столкнувшись с этой проблемой, вскоре пришли к выводу, что система охлаждения воздуха при помощи промежуточного радиатора может быть хорошим решением, и не ошиблись. Если в системе есть интеркулер, мощность двигателя удается увеличить на 5-25%.
Интеркулер устанавливается между выпускным коллектором и нагнетателем. Он представляет собой радиатор, такой же, как в системе охлаждения, с той лишь разницей, что через него проходит не антифриз, а воздух. Суммарная площадь оребрения радиатора весьма велика, что позволяет при его помощи эффективно отводить тепло.
Чаще всего интеркулеры устанавливают перед радиатором охлаждения двигателя, чтобы обеспечить контакт с потоком набегающего воздуха во время движения. Но на некоторых автомобилях они могут располагаться и в других местах, например, под крылом. В некотороых турбированных модификациях Subaru интеркулер расположен над двигателем, а поток воздуха попадает на него через прорези в капоте. Такая же конструкция применена в турбированном MINI COOPERS 2003 года.
Способы увеличения эффективности интеркулера Чтобы увеличить эффективность интеркулера, на спортивных автомобилях иногда используется орошение теплообменника водой. При испарении воды на сотах радиатора охлаждение идет эффективнее. Опрыскиватель, к примеру, штатно устанавливается на все модификации Subaru Impreza WRX (в том числе, и на поставляемые в Россию). В багажнике автомобиля стоит отдельный бачок объемом 12 литров: вода подается в опрыскиватель при помощи электромотора, а управляется система нажатием кнопки на приборной панели .На некоторых современных автомобилях используются интеркулеры с дополнительным жидкостным охлаждением. Во впускной тракт устанавливается теплообменник, в котором циркулирует охлаждающая жидкость.
8. Сравнение фирм производителей.
Сравнение фирм производителей. Первостепенная задача при покупке автомобиля выбрать качество и надежность соразмерно бюджету. Немалое значение имеет и фирма производитель. Ежегодные рейтинги на лучший автомобиль могут сослужить реальную пользу покупателю – согласитесь, что большое число знающих людей ошибаются редко, и делать вывод о том, у какой машины самый лучший мотор, лучше всего с учетом их мнения. На сегодняшний день немецкие фирмы - лидеры по производству и продажам легковых авто. Audi, BMW, Mercedes-Benz максимально удовлетворяют потребностям водителей и популярны во всем мире. Япония вторая в рейтинге мирового автопрома, благодаря ориентации производителей на долговременную эксплуатацию, высокое качество и недорогие запчасти. Nissan, Honda, Mazda Toyota, Subaru и другие марки авто – уже давно долгожители наших дорог. На третьей позиции среди производителей находится Южная Корея. Известные модели фирм Hyundai и Kia, вполне доступны по цене и имеют приемлемое качество. Практически все известные фирмы-производители выпускают модели, укомплектованные бензиновым или дизельным двигателем – на выбор потребителя. Преимущества тех или других общеизвестны. Покупателю остается только выбрать комплект наиболее привлекательных из них именно «под себя».
Заключение: Влияние двигателей на экологию.
Природа для человека не только источник продуктов питания и сырья для промышленности. Человек – сам часть природы – нуждается в благоприятной среде жизни с чистой водой и воздухом. Повсеместное применение тепловых двигателей отрицательно влияет на окружающую среду.
В мире происходит загрязнение воздуха и повышается средняя температура на Земле, что может создать угрозу таяния ледников и повышения уровня мирового океана. В настоящее время в ряде стран применяются прямые и косвенные методы защиты воздушного и водяного бассейна от загрязнения. Прямые методы – это очистка и улавливание дымовых и вентиляционных газов; переход на использование топлив, мало загрязняющих атмосферу, например природного газа, бессернистой нефти; создание не бензиновых автомобильных двигателей; очистка воды с помощью фильтрообменных смол и повторное использование.
Применение косвенных методов обеспечивает значительное снижение концентрации вредных веществ в самом нижнем слое атмосферы.
Двигатель внутреннего сгорания выбрасывает в атмосферу оксиды азота, углеводороды, оксид углерода, CO и др. Перспективными являются разработки электромобилей, двигателей, работающих на смеси водорода и кислорода. |
