- Еволюція двигунів- як було тоді, і як є зараз Незважаючи на те, що перші двигун внутрішнього згорання...
- Рециркуляція вихлопних газів
- Система електронного запалювання
- Застосування збідненого паливної суміші
- Електронний паливний впорскування
Еволюція двигунів- як було тоді, і як є зараз
Незважаючи на те, що перші двигун внутрішнього згорання були сконструйовані більше 140 років тому, у сучасних автомобільних моторів і раніше надзвичайно багато спільного з тими першими агрегатами, які за своїм принципом дії нагадують мініатюрні електростанції.
Як відомо, паливом для першого двигуна був газ, займистий в спеціальній камері внутрішнього згоряння. Як і тоді, в сьогоднішніх моторах пари бензину, попередньо змішані з повітрям, підпалюються в камері внутрішнього згоряння за допомогою іскри. Таким чином очевидно, що основний принцип автомобільного двигуна залишився незмінним. А ось що стосується енергоефективності та екологічності сучасних моторів, то вони в значній мірі еволюціонували, ставши більш доброзичливими і безпечними для навколишнього середовища при істотному зростанні ефективності.
Як власник компанії Хонда довів General Motors, що його автомобілі краще
Карбюратор і інжектор
Одним з ключових елементів в конструкції бензинових моторів до останнього часу був карбюратор. Подібне технічне рішення для автомобільних моторів можна зустріти ще й сьогодні, заглянувши під капот деяких вітчизняних машин, сконструйованих в ХХ столітті .
Як показали дослідження, модернізація карбюратора, що є пристроєм, необхідним для якісного і правильного змішування палива і повітря, зайшла в глухий кут. Підвищувати ефективність карбюраторів більше вже було неможливо, через що інженери в сфері автомобільної індустрії стали один за іншим відмовлятися від застосування карбюраторів на моторах своїх автомобілів.
Крім того, карбюраторні мотори є досить не екологічними, що в світлі тез про захист навколишнього середовища стало додатковим стимулом відмови від карбюраторів. Варто відзначити, що довгий час робота двигуна внутрішнього згоряння передбачала мастило тертьових внутрішніх частин мотора за допомогою додавання моторного масла безпосередньо в бензин. Тут було надзвичайно важливо дотримати оптимальні пропорції, що дозволяють забезпечувати необхідний ефект змащення, разом з тим допускаючи мінімальну кількість нагару, що утворюється після вигоряння паливної суміші, присмаченою моторним маслом. Порушення технології змішування бензину і масла тягло за собою появу густого сизого диму позаду навіть цілком справної машини.
Дивіться також: 10 божевільних позашляхових транспортних засобів
Перші мотори, що оснащуються системою паливного вприскування, побачили світло в кінці ХІХ столітті. У той час, на зорі минулого століття, коли переважна кількість автомобілебудівників працювали над удосконаленням карбюратора, один з німецьких інженерів вперше отримав патент на систему уприскування палива в камеру згоряння автомобільного циліндра. Однак надійність і практична безвідмовність карбюраторних моторів не дала можливості бурхливого розвитку інжекторних моторів, через що говорити про перші серйозні спроби конструкторів двигунів запустити систему паливного вприскування в серійне виробництво стало можливим лише стосовно періоду початку Першої світової війни. Але саме німецькі військові літаки стали першими серійними апаратами, на чиїх моторах карбюратори поступилися місцем упорскуванню. А от радянська, англійська і американська авіація отримала на озброєння літаки з інжекторними моторами лише до кінця війни. Правда, тоді це була система механічного паливного вприскування, за своєю ефективністю мало чим нагадує сучасні електронні системи.
На відміну від карбюраторних моторів, двигуни, оснащені системою паливного вприскування, відрізнялися більшою потужністю і тягою завдяки тому, що для кожного циклу згоряння кількість і склад суміші були точно відміряно.
Що стосується автомобілебудування, то тут, незважаючи на меншу ефективність карбюратора, карбюраторні мотори залишалися практично безальтернативними ще дуже довгий час.
Рециркуляція вихлопних газів
Може здатися, що вдосконалення автомобільних двигунів відбувалося недостатньо швидко, однак цей висновок передчасний і не справедливий. Однією з перших деталей, які відіграють ключову роль в роботі мотора, став клапан рециркуляції відпрацьованих газів. Система рециркуляції вихлопу є невід'ємною частиною силових агрегатів переважної більшості сучасних автомобілів. Ця система дозволяє максимально ефективно задіяти паливо , Спалюючи його в камерах циліндрів з найбільшим ефектом. Завдяки процесу рециркуляції продуктів згоряння палива відпрацьовані гази знову надходять в двигун, де знову беруть участь в процесі запалення і згоряння паливної суміші. Таким чином досягається не тільки більш повне спалювання бензину, але і зменшується кількість шкідливих викидів, що утворюються в результаті роботи двигуна внутрішнього згоряння.
Варто зазначити, що в сучасних моторах клапан рециркуляції відпрацьованих газів дозволяє заощадити до 25% палива, що не згорілого при первинному запаленні робочої суміші, яка у відсутності системи рециркуляції просто вилетіло б в атмосферу. Таким чином, з'явившись вперше в середині минулого століття, система рециркуляції вихлопних газів стала обов'язковою частиною для випускаються нині моторів.
Система електронного запалювання
Іншим важливим кроком в процесі еволюції автомобільних моторів можна назвати розробку і застосування електроніки в системі запалювання. Досить тривалий час система запалювання автомобільного двигуна мала контактну конструкцію. Однак при такій конструкції мотора від правильно виставленого випередження запалювання в повній мірі залежала ефективність роботи всього агрегату.
Як власник компанії Хонда довів General Motors, що його автомобілі краще
Електроніка, що прийшла на зміну контактного запалювання, дозволила точно вивіряти момент займання паливної суміші, виключивши її передчасне займання щодо ходу поршня. Втім, досить тривалий час електронне запалювання застосовувалося тільки для деяких карбюраторних моторів будучи своєрідною опцією для дорогих моделей машин, призначеної для підвищення віддачі двигуна. Але оскільки використовувані пристрої вимагали складних налаштувань і спеціального обладнання, електронні системи запалювання довгий час залишалися рідкістю, тоді як переважна більшість автомобілістів продовжували спалювати мільйони тонн палива через неефективну роботу карбюраторних моторів, що оснащуються морально-застарілої системою запалювання контактного типу.
Застосування збідненого паливної суміші
Варіантом підвищення ефективності бензинових двигунів став перехід деяких розробників на використання збідненого паливної суміші. Інженерами було змінено звичне співвідношення паливної суміші. За такою технологією в другій половині 70-х років стали будувати свої мотори інженери Honda, Mitsubishi, Nissan, а також деяких інших виробників. Але оскільки мотори, розроблені під застосування збідненого суміші, вимагали установки найскладніших і дорогих каталітичних нейтралізаторів, подібні агрегати не прижилися і вже до початку 90-х років практично повністю перестали проводитися.
Електронний паливний впорскування
Мабуть, найбільш серйозним кроком в процесі еволюції автомобільних моторів є розробка системи електронного паливного вприскування. У порівнянні з механічними аналогами, електронні системи дозволяли набагато точніше контролювати кількість суміші, яка подається в камеру згоряння. Початкові технології передбачали одноточечную конструкцію електронного уприскування, на зміну якій прийшли системи багатоточкового і навіть многопортового уприскування. Втім, багатопортовий уприскування сьогодні практично не використовується через складність і дорожнечу конструкції.
Сьогодні в конструкції інжекторних моторів повсюдно застосовуються датчики кисню, іменовані лямбда-зондами. Такі датчики встановлюються в системі випуску відпрацьованих газів, виконуючи функцію контролю ефективності згоряння палива в кожному циклі. Багато автомобілів мають у своєму розпорядженні двома і більше кисневими датчиками, що встановлюються до і після каталітичного нейтралізатора. При всіх плюсах, лямбда-зонди мають істотний недолік, особливо помітним в російських умовах експлуатації автомобілів. Ці пристрої надзвичайно чутливі до якості палива і при використанні неякісного бензину можуть вийти з ладу вже після декількох тисяч пробігу.
Крім двигунів, що працюють за принципом циклу Отто, в світі сучасного автомобілебудування знаходять застосування та інші технології. Так, в якості альтернативи можна назвати мотори, що працюють за принципом циклу Аткінсона. Правда, такі двигуни не настільки поширені через меншу потужності при інших рівних характеристика. Як правило, бензинові двигуни, що працюють по циклу Аткінсона, використовуються в гібридних силових установках.
Сьогодні, як і сто років тому, конструктори продовжують працювати над підвищенням ефективності автомобільних двигунів. Так, вже можливо зовсім скоро в свічках запалювання будуть використовуватися лазерні технології, а для виготовлення дросельної заслінки будуть застосовуватися альтернативні матеріали.