Технические характеристики двс газ 53: технические характеристики, его мощность и объем, сколько нужно заливать масла

Двигатель автомобиля ГАЗ-53 и его основные детали

______________________________________________________________________________

Двигатель автомобиля ГАЗ-53 и его основные детали

 На автомобиле ГАЗ-53 устанавливается двигатель ЗМЗ-53 — заволжского моторного завода.

Двигатель ГАЗ-53 (ЗМЗ-53) — V-образный, восьмицилиндровый, карбюраторный, четырехтактный. Рабочий объем цилиндров двигателя — 4,25 л, при диаметре цилиндров 92 мм и ходе поршня 80 мм.

Необходимость ремонта двигателя ГАЗ-53 (ЗМЗ-53) вызывается изнашиванием деталей и устанавливается проверкой его технического состояния. В отдельных случаях преждевременный ремонт может быть вызван поломкой отдельных деталей из-за неправильной эксплуатации или скрытого дефекта.

Первые 2,5 — 5,0 тыс. км происходит приработка деталей двигателя. Далее (до 150— 175 тыс. км) интенсивность изнашивания снижается. Это период нормальной эксплуатации.

Потом интенсивность изнашивания вновь нарастает и примерно к 200 тыс. км зазоры между трущимися деталями возрастают настолько, что возникает необходимость в ремонте.

Предельные зазоры в двигателе ГАЗ-53 (ЗМЗ-53) между основными трущимися парами вследствие изнашивания ориентировочно составляют, мм:

Юбка поршня — гильза цилиндра — 0,250—0,300
Поршневое кольцо — канавки в поршне его высоте — 0,150
Замок поршневого кольца — 2,500
Верхняя головка шатуна — поршневой палец — 0,030
Шатунные и коренные подшипники — 0,150
Стержень клапана — направляющая втулка — 0,250
Шейка распределительного вала — втулка в блоке — 0,150
Осевой люфт распределительного и коленчатого валов — 0,250

Блок цилиндров и головка блока двигателя ГАЗ-53

Блок цилиндров двигателя ГАЗ-53 отлит из алюминиевого сплава и подвергнут термической обработке и пропитке специальной искусственной смолой, обеспечивающей герметичность отливки; представляет собой моноблочную V-образную конструкцию.

Угол развала цилиндрической части блока — 90°.

Стенки блока цилиндров ГАЗ-53 образуют водяную рубашку цилиндров, в нижней части которой имеются гнезда для установки гильз цилиндров.

По контуру водяной рубашки в специальные бобышки ввертываются шпильки крепления головок цилиндров. Для повышения жесткости блока нижняя плоскость его расположена ниже оси коленчатого вала на 75 мм.

В торцовых стенках и трех внутренних перегородках блока цилиндра двигателя ГАЗ-53 выполнены гнезда для коренных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала.

Нижняя половина гнезда коренного подшипника выполнена крышкой из ковкого чугуна. Кроме крышки заднего коренного подшипника, на задней стенке блока располагается сальникодержатель.

Крышки коренных подшипников и сальникодержатель растачиваются совместно с блоком, поэтому они не взаимозаменяемы и после разборки должны устанавливаться на свои места.

Четыре крышки, кроме передней, одинаковые, поэтому на крышках нанесены порядковые номера 2,3 и 4. На пятой крышке номер не ставится. К заднему торцу блока цилиндров ГАЗ-53 крепится картер сцепления. Точное расположение картера на блоке обеспечивается двумя установочными штифтами.

Установочное отверстие и привалочная плоскость на картере сцепления для крепления коробки передач обрабатываются в сборе с блоком цилиндров при расточке постелей коренных подшипников, поэтому перестановка картеров с блока на блок без специальной подгонки недопустима.

Гильзы и головка блока цилиндров ГАЗ-53

Гильзы блока цилиндра ГАЗ-53 изготавливают из специального износостойкого чугуна. В верхней части гильза имеет фланец для уплотнения с прокладкой головки, в нижней — шлифованный поясок и буртик для фиксации в блоке цилиндров и уплотнения.

В нижней части гильза уплотняется медным кольцом, в верхней — прокладкой головки цилиндров. Надежность этого уплотнения зависит от выступания верхнего фланца гильзы над поверхностью блока цилиндров в пределах 0,02 — 0,30 мм, что обеспечивается точностью изготовления блока и самой гильзы.

По диаметру цилиндра гильзы разбиваются на пять размерных групп. Маркировка производится на шлифованном пояске гильзы блока цилиндров ГАЗ-53. Условное обозначение размерных групп А, Б, В, Г и Д.

Головка блока цилиндров ГАЗ-53 отлиты из алюминиевого сплава, общие для четырех цилиндров одного ряда. Седла клапанов — вставные, изготовлены из специального жаростойкого чугуна.

Направляющие втулки клапанов изготовлены из медно-графитовой металлокерамики. Каждая из головок крепится к блоку шпильками, а фиксируется двумя установочными штифтами-втулками, запрессованными в блок цилиндров.

Под гайки шпилек устанавливают плоские стальные шайбы. Между головками цилиндров и блоком ГАЗ-53 устанавливают на прокладки из асбестового картона, армированного стальным каркасом и пропитанного графитом.

Периодически проверяют крепление головок цилиндров к блоку и очищают от нагара днища поршней и поверхности камер сгорания. Подтягивают гайки крепления головок блока цилиндров ГАЗ-53.

Перед этим сливают охлаждающую жидкость из системы охлаждения. Затем для исключения взаимного влияния подтяжки одной головки на другую ослабляют крепление впускной трубы к головкам цилиндров ГАЗ-53.

После этого уже подтягивают гайки крепления головки к блоку динамометрическим ключом моментом 73 — 78 Нм в последовательности, указанной на рис.1.

Рис.1. Порядок затяжек гаек крепления головки блока цилиндров ГАЗ-53

Эту операцию рекомендуется проделывать при первых трех технических обслуживаниях, в дальнейшем подтяжку головок производить через каждое ТО-2.

При применении рекомендованных бензинов и масел и соблюдении температурного режима работы двигателя (температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться в пределах 80 — 90 °С) отложения нагара незначительны и на работу двигателя не влияют.

При нарушении этих условий в двигателе ГАЗ-53 может образоваться слой нагара, вызывающий детонацию, падение мощности и увеличение расхода топлива.

Проверяют рабочую поверхность гильзы блока цилиндров, которая в результате естественного изнашивания приобретает по длине форму конуса, а по окружности — форму овала.

Наибольшей величины износ достигает в верхней части гильзы против верхнего компрессионного кольца, наименьшей — в нижней части против маслосъемного кольца.

Изнашивание гильз цилиндров на 0,3 мм является предельно допустимым. При больших изнашиваниях двигатель дымит, расходует много масла и теряет мощность, прогрессивно нарастает изнашивание шеек коленчатого вала.

Гильзы блока цилиндров ГАЗ-53 имеют следующие ремонтные размеры при ремонтном интервале в 0,5 мм: 92,5 — I; 93,0 — II; 93,5 — III. После ремонтного размера III гильзу заменяют новой.

Направляющие толкателей и необходимость в их смене вызывается главным образом увеличением зазоров между толкателем и направляющей в блоке в результате изнашивания, что приводит к суткам в этом сопряжении.

Допустимый предельный размер направляющих не должен превышать диаметра 25,05 мм.

Для двигателя ГАЗ-53 в качестве запасных частей выпускают толкатели только стандартного размера, поэтому при износе направляющих в блоке цилиндров ставят ремонтные втулки.

Ремонтные втулки изготавливают из алюминиевого сплава или бронзы. Размеры втулок: наружный диаметр 30 мм, внутренний диаметр (с припуском на развертку после запрессовки в блок) 24,5+0,1 мм; длина втулки 41 мм.

Отверстие в блоке ГАЗ-53 под запрессовку втулки раззенковывают, а затем развертывают до диаметра 30+0’03 мм. Перед за прессовкой втулок блок нагревают до температуры 90 — 100 °С.

После запрессовки втулки развертывают до диаметра 25+0,023 мм, шероховатость поверхности 8-го класса.

 

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Каталоги запасных частей и сборочных деталей

Поршневая группа ГАЗ — ООО «ЧелТракСнаб», Челябинск

Высокое качество и долгий срок службы деталей, позволили Горьковскому заводу вырваться на международный рынок, в России продукция пользуется особой популярностью уже долгие годы.

Поршневая группа ГАЗ: технические характеристики

Поршневая ГАЗ состоит из следующих компонентов:

• Блока цилиндров – особо прочных комплектующий, выполняющих определенный набор обязанностей, за счет чего нуждающихся в повышенных показателях долговечности и надежности.
• Гильзы цилиндра – находятся в постоянном движении, поэтому должны обеспечить высокую стойкость к трению;
• Самого поршня – основного механизма в системе поршневой группы ГАЗ. Ему следует уделять особое внимание, ведь если он выйдет из строя, то и вся система пойдет под замену;
• Поршневых колец – обеспечивающих компрессионность;
• Шатуна с коленвалом – изготавливаются из чугуна для недопущения преждевременного износа.

Система устанавливается на двигатели ЗМЗ 4062, 4063, 53, 511, 513 и другие. Поршневая группа ГАЗ поставляется в комплекте.

Поршневая группа ГАЗ работает в жестких и тяжелых условиях и постоянно испытывает на себе влияние высоких температур, трения и механического воздействия. Производители стараются повысить срок службы системы, используя при ее создании особо прочные металлы и механизмы. Но любая техника выходит из строя, как бы хорошо она ни была сделана.

Признаки поломки комплектующих поршневой:

• Повышается расход масла;
• Ухудшается процесс запуска агрегата;
• Понижается мощность и производительность двигателя;
• Увеличивается задымленность, свойство и качество выхлопных газов.

Поршневая группа ГАЗ в компании «ЧелТракСнаб»

Во время проведения капитального ремонта двигателя машины, необходимо также заменять и поршневую группу. При выборе запчастей предпочтение отдавать следует проверенным опытом и временем производителям. Именно таким и является «Горьковский Автомобильный Завод».

Наша компания занимается реализацией поршневых групп ГАЗ. Мы продаем только оригинальные запчасти, которые прослужат вам долго и сделают рабочий процесс комфортным и беспроблемным.

Выбирая нас, вы гарантируете себе высокий уровень качества покупки, большой выбор запчастей, быстрое оформление заказа и его срочную доставку.

технические характеристики. Сборка двигателя ГАЗ-53, установка, ремонт :: SYL.ru

В СССР самой распространенной моделью грузовых автомобилей стал ГАЗ-53 и его модификации. За более чем тридцать лет, с момента выпуска первой машины, с конвейеров сошло свыше 4 миллионов экземпляров.

Выпускался автомобиль с 1961 по 1992 годы на мощностях Горьковского автозавода.

Двигатель ГАЗ-53

На автомобили ГАЗ-53 устанавливались две основные модели силовых агрегатов: шестицилиндровый ГАЗ-11 и восьмицилиндровый ЗМЗ-53. Второй мотор имел несколько различных модификаций, однако особой разницы в их конструкции нет.

Несмотря на высокое качество сборки и надежность, двигатель ГАЗ-53 со временем требует проведения ремонтных работ.

Обслуживание мотора

Двигатели внутреннего сгорания, относящиеся к семейству ЗМЗ-53, отличаются неплохим рабочим ресурсом и надежностью, однако, как и любые другие силовые агрегаты, требуют проведения регулярного технического обслуживания. К числу подобных профилактических мер можно отнести:

• Смену смазочного материала. Масло в двигатель ГАЗ-53 заливается как минеральное, так и синтетика с полусинтетикой. Менять его приходится каждые 5-6 тысяч километров пробега для первого типа, для второго – каждые 10-12 тысяч. Впрочем, синтетические масла не совсем подходят для такого двигателя, и использовать их нежелательно.
• Регулярная подтяжка креплений впускного коллектора и головок блока цилиндров. В других ситуациях проверяется затяжка раз в 30 тысяч километров, однако можно и чаще. У двигателя слабым местом является именно впускной коллектор, который зачастую идет «винтом». Подтягиваются его гайки очень просто и находятся в свободном доступе.
• Проверка уровня охлаждающей жидкости. Проводить ее желательно перед каждым выездом на автомобиле. Ремонт двигателя ГАЗ-53 зачастую становится последствием недостаточного уровня жидкости в системе охлаждения.
• Проверка клапанов. Их регулировку проводят только после смены прокладок ГБЦ либо если двигатель ГАЗ-53 подвергался серьезному ремонту. В остальных случаях корректировка их работы происходит только если они начинают стучать. Сами по себе клапаны, как правило, из строя не выходят, так что в большинстве случаев их слишком сильно пережимают мастера во время работы. Как показывает практика, лучше, если они будут немного стучать.
• Проверка уровня масла. Проводится процедура ежедневно. При нехватке масла его доливают до необходимого уровня.
• Ремонт двигателя ГАЗ-53 может заключаться в заделке протечек масла. В большинстве случаев смазка протекает через задний коренной подшипник, поэтому его осмотр проводят только на смотровой яме.

Чтобы двигатель ГАЗ-53 работал как можно больше без неисправностей, необходимо регулярно проводить его диагностику, вовремя устранять неполадки и заливать только качественное моторное масло.

Двигатель ГАЗ-53: технические характеристики

Транспортные средства данной марки комплектуются несколькими модификациями силовых агрегатов. Начиная с 1966 года, на автомобили ГАЗ производилась установка двигателя ГАЗ-53. Модель комплектовалась карбюратором К-126Б и имела верхнее расположение клапанов. Нескольким позднее характеристика двигателя ГАЗ-53 изменилась, поскольку карбюратор был заменен на К-135.

У этого мотора небольшой ход поршня и объем цилиндров. Многие придерживаются мнения, что детали других ДВС из одной линейки можно установить на двигатель ГАЗ-53. Технические характеристики этих моторов несколько разные, поэтому их элементы не являются взаимозаменяемыми. Отличаются не только блоки цилиндров, но и ГБЦ, поршневая группа и коленчатый вал.

Диагностика двигателя

Регулярная проверка необходима для блока цилиндров. Если его крепления ослабевают, подтягивают гайки. Прежде чем проводить такие работы, из системы сливается вся охлаждающая жидкость и ослабевается крепление впускной трубы — это позволяет не допускать воздействия подтяжки одной головки цилиндра на остальные.

После проведения таких процедур динамометрическим ключом закручиваются гайки. Такую работу производитель рекомендует осуществлять первые три технических обслуживания, затем ее частоту можно сократить до каждого второго.

Двигатель ГАЗ-53 не требует проведения ремонта при условии использования смазочных материалов и топлива высокого качества. В таком случае образующийся на поршнях и внутри камеры сгорания нагар будет небольшим и не станет оказывать никакого влияния на работу мотора.

Несоблюдение банальных правил может привести к детонации, увеличению расхода и понижению мощности.

Удаление нагара

Двигатель ГАЗ-53 очень просто избавляется от нагара. Для этого необходимо провести чистку стенок камеры сгорания и днища поршней. Нагар содержит большое количество вредных веществ, поэтому при проведении такой процедуры желательно защитить дыхательные пути. С этой целью его нередко промазывают керосином.

Смена деталей коленчатого вала

С целью повышения потенциала двигателя желательно регулярно производить замену вкладышей коленчатого вала и поршневых колец.

Основной причиной обновления вкладышей является резкое снижение давления масла. Если возникает необходимость, замене подлежат и шатунные вкладыши.

Замена поршневых колец

Главным признаком того, что пришла пора менять поршневые кольца, становится увеличение расхода смазочного материала. В норме он составляет 400 г на 100 километров пробега. В комплект поршневых колец входят стальные диски и компрессионное кольцо из чугуна.

С гильз цилиндров во время замены удаляют неизношенный участок пояска, а ГБЦ очищаются от нагара.

Газораспределительный механизм также требует регулярной диагностики. Зазоры клапанов проверяются только при работающем вхолостую двигателе и опущенном до упора толкателе.

Возможные неисправности ДВС ГАЗ-53

У силового агрегата встречаются поломки и неисправности, характерные для любого другого мотора. Для их устранения производится полная разборка и сборка двигателя ГАЗ-53. Причины появления поломок могут быть различными:

• Появление стука латунных вкладышей. Является самой серьезной неисправностью. Приводит к ней низкий уровень масла, износ всех деталей либо сниженное или полностью отсутствующее давление в системе.
• Повышенный расход смазочного материала. Масло может либо протекать через сальники и соединения, либо через поршневые кольца. Также причиной этого может быть забивка сапуна.

• Стуки втулок или поршней шатуна. Для поршней характерно перегорание днища либо выход из строя перегородок между кольцами. Основная причина этого — перегрев двигателя.
• Прогорание выпускных клапанов. Сами по себе они не прогорают, но зачастую можно столкнуться с износом направляющих втулок. Причин этого может быть несколько: попадание моторного масла, низкое качество топлива или отсутствие в клапанах зазора.
• Прогорание прокладок блока цилиндров. Причина — перегрев двигателя, который может привести к искривлению поверхности головок.

Капитальный ремонт двигателя

Мотор ГАЗ-53 при должном уходе крайне редко нуждается в капитальном ремонте, но если это все же случается, то причинами могут быть следующие неисправности:

• Увеличение расхода смазочного материала, причем с заменой колец проблема осталась актуальной.
• Низкое давление в смазочной системе и появление стуков в двигателе.
• Износ всего силового агрегата с исчерпыванием его рабочего ресурса.
• Заклинивание мотора из-за коленчатого вала.

Ремонт двигателя может производиться самостоятельно — производителем выпускается полное руководство по эксплуатации, в котором все действия по смене деталей и возможные неисправности и методы их устранения подробно описаны.

Несмотря ни на что, двигатели, устанавливаемые на ГАЗ-53, отличаются неплохой выносливостью. Учитывая различные «доработки» ДВС и масла, которые порой в него заливают, остается только удивляться его работоспособности. Нередко такой движок может спокойно функционировать годами даже при условии наличия непонятных стуков.

Мусоровоз ГАЗ-3309 (Газон) с боковой загрузкой

Модель		ГАЗ 3309 борт/шасси
ГАЗ 3309 Газон — рамная конструкция с цельнометаллической кабиной (2-местной 2-дверной), и металлической платформой с тремя откидными бортами  для ускоренной и облегченной  погрузки и разгрузки.   Кабина ГАЗ 3309 имеет системы  отопления и вентиляции, которые обеспечивают комфорт водителю при различных погодных условиях и климатических зонах. Раздельные сиденья для пассажиров и водителя с  ремнями безопасности. Данный грузовик предназначен для перевозки любых грузов по любым дорогам, даже грунтовым.
Габаритные размеры,мм	длина	6435/6330
	ширина	2380
	высота	2350
Дорожный просвет, мм		265
Колесная база, мм		3770
Колесная формула		4*2
Габаритные размеры грузовой платформы, мм	длина	3490
	ширина	2170
	длина	510
Грузоподъемность, кг		4350/4500
Снаряженная масса, кг		3530/3680
Полная масса, кг		8180/7850
Масса на ось, кг	переднюю	1850
	заднюю	6000
Колея колес, мм	передних	1630
	задних	1690
Погрузочная высота, мм		1365
Угол свеса, градусов	переднего	38
	заднего	35
Коробка передач		механическая пятиступенчатая синхронизированная
Подвеска колес	передняя	зависимая рессорная, с гидравлическими телескопическими амортизаторами двустороннего действия
	задняя	зависимая, рессорная
Тормоза	передние	барабанные
	задние	барабанные
Рабочая тормозная система		двухконтурная, с гидравлическим приводом
Тип рулевого управления		«винт — шариковая гайка» с гидравлическим усилителем
Двигатель		ММЗ Д-245. 7	Cummins ISF 3800 L
Тип двигателя		Рядный, 4-х цилиндровый, 4-х тактный дизельный двигатель с жидкостным охлаждением, с турбонаддувом и охладителем наддувочного воздуха, с непосредственным впрыском топлива.	Рядный, 4-х цилиндровый,  система питания — Common Rail Bosch система зажигания — микропроцессорная
Рабочий объём, л		4,75	3,80
Степень сжатия		15,1 (17±1*)
Мощность,л. с.(кВт)/об/мин		117,2 (86,2) / 2400	82,5 (112) / 2600
Максимальный крутящий момент,кГс*м (Н*м) / об/мин		42,1 (413) / 1500	491 / 1200—1900
Топливо		дизельное топливо
Экологический класс		Евро-3
Максимальная скорость, км/ч		95	105
Время разгона до 80 км/ч, с		55/40
Расход топлива, л/100 км при 60 км/ч		14	13,3
Расход топлива, л/100 км при 80 км/ч		19	18
Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем, %, не менее		25
Запас хода по контрольному расходу топлива при движении с постоянной скоростью 60 км/ч, км		750
Диски, размерность		6,0Б-20
Шины, размерность		8,25R-20
Гарантия		80000 км пробег или 2 года на двигатель  Cummins , 100000 км на узлы и агрегаты
Моторесурс двигателя		Cummins – 500000 км

Газ-52, ремонт и обслуживание.

Статьи компании «Всегда в наличии Двигатели, автозапчасти, узлы и агрегаты ГАЗ, ЗИЛ, ПАЗ, УАЗ, КАМАЗ и многие другие»

Двигатель Газ 52 обладает достаточно высокими техническими характеристиками. Автомобили оснащались 6-цилиндровым рядным двигателе, что значительно отличали их от остальных моделей движков. Итак, рассмотрим основные технические характеристики и…

ГАЗ-52-04. КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ

В блок цилиндров запрессовываются сухие гильзы из кислотоупорного чугуна. Седла выпускных клапанов вставные, изготовлены из специального жароупорного чугуна большой твердости; седла впускных клапанов выполнены непосредственно в теле блока.

Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава. Головка крепится к блоку с помощью 33 шпилек. Гайки этих шпилек следует затягивать моментом 6,7—7,2 кгс-м. Подтяжку делать на холодном двигателе в два—три приема в порядке, указанном на рис. 3.

Поршни. Юбка поршня в поперечном сечении имеет овальную форму. Малая ось вала лежит в плоскости поршневого пальца.

В двигатель поршни устанавливаются так, чтобы П-образная прорезь на юбке была обращена в сторону, противоположную клапанам.

Поршневые кольца чугунные: два компрессионных, одно маслосъемное, верхнее компрессионное кольцо хромированное, остальные луженые.

Поршневые пальцы плавающего типа, пустотелые. От осевого перемещения поршневой палец удерживается двумя стопорными кольцами.

Шатуны. Отверстие в нижней головке шатуна обрабатывается совместно с крышкой. Поэтому крышки при сборке должны всегда устанавливаться на прежнее место. На нижней головке шатуна и на его крышке выбит порядковый номер цилиндра.

Шатунные болты взаимозаменяемы. Гайки болтов должны затягиваться моментом 6,8—7,5 кгс-м. Затяжку стопорной гайки необходимо производить путем ее поворота на 1,5—2 грани от положения соприкосновения торца стопорной гайки с торцом основной гайки.

Коленчатый вал стальной, кованый, четырехопорный.

Видео (кликните для воспроизведения).

Передний коренной подшипник воспринимает осевые перемещения вала через две упорные шайбы, изготовленные из стальной, залитой баббитом, ленты.

Коленчатый вал балансируется динамически с маховиком и сцеплением в сборе.

Для увеличения ресурса двигателя до первого капитального ремонта после пробега 60—70 тыс. км необходимо произвести замену поршневых колец. Вкладыши шатунных и коренных подшипников нужно осмотреть и заменить в случае необходимости. В это же время необходимо притереть клапаны и очистить головку цилиндров и поршни от нагара, а клапанную коробку и ее крышку—от осадков масла.

ГАЗ 52 — это автомобиль целой эпохи. Можно сказать, что двигатель этого транспортного средства — это переходящая модель между 53 и 51 Газонами. Как показала практика, силовой агрегат достаточно надежный, но все чаще оставшиеся моторы подвергаются капитальному ремонту.

Двигатель Газ 52 обладает достаточно высокими техническими характеристиками. Автомобили оснащались 6-цилиндровым рядным двигателе, что значительно отличали их от остальных моделей движков. Итак, рассмотрим основные технические характеристики и устройство, которыми обладают силовые агрегаты:

Капитальный ремонт двигателя ГАЗ 52 своими руками проводиться достаточно типично, как и для остальных 6-рядных моторов. Как показывает практика, большинство автолюбителей делают это именно самостоятельно, поскольку стоимость восстановления достаточно дорогая.

Вначале проведения ремонта мотор подвергается разборке, что характерно для операции проведения восстановления. Разбирается поршневая группа, вытягивается коленчатый вал, снимается головка блока цилиндров. Следующим этапом становится проведения диагностических работ.

В процессе диагностики, ДВС Газ 52 подвергается промерам. Так, мерятся поршневая группа, а также коленчатый вал. Соответственно мотор осматривается на наличие трещин. Согласно промерам мотор ГАЗ 52, ремонт которого проводится, проводится подбор поршней. Основными ремонтным размерами являются поршни — 82.5мм, 83 мм. В дальнейшем нет смысла проводить расточку, и проводится гильзовка блока.

Что касается коленчатого вала, то он растачивается на специальном станке для проточки коленвалов. Так, типовыми ремонтными размерами, которые устанавливаются на шейках, являются 0.25 мм, 0.50 мм и 0.75 мм. В очень редких случаях, применяется размер с маркировкой 1,00 мм. Такая размерность шеек коленчатого вала значительно понижает твердость, что с большой вероятностью может привести к обрыву сердца двигателя и прочим последствиям.

Расточка ГАЗ 52 (двигатель) должна проводиться профессионалами и очень точно. Так, силовой агрегат устанавливается на специальный стенд, на котором точатся цилиндры. Если перед этим проводилась гильзовка блока, то все равно необходимо проточить гильзы и подогнать поршни по зазорам.

Также, чтобы не было дисбаланса, поршневая группа подгоняется по весу. Так, поршни и шатуны (точнее втулки) подгоняются по весу методом проточки.

Следующим этапом становится хонинговка. Каждый цилиндр хонингуется до получения зеркальной поверхности. Это необходимо для того, чтобы сгорание происходило правильно, а поршни с маслосъемными кольцами скользили и полностью снимали масло со стенок.

После проведения этих операций, мотор ставится на плоскошлифовальный станок и поверхность шлифуется. Так, снимается от 1 до 5 миллиметров, пока поверхность не станет ровной. Следующим этапом станет мойка, чтобы очистить весь внутренний мир двигателя от стружки и пыли.

Процесс сборки достаточно долгий. Сначала перевязывается поршневая группа, а точнее укладывается коленчатый вал, и к нему присоединяются шатуны с поршнями. Далее, происходит переборка головки блока цилиндров. Так, меняются направляющие втулки, клапаны, седла клапанов (при сильном разрешении блока в местах крепления клапанов). При необходимости проводится опресовка ГБЦ, и устраняются трещины. Делается это при помощи аргонной сварки.

Далее, мотор начинает собраться. В процессе сборки проводится диагностика водяного насоса. При необходимости на нем меняют вал в сборе, подшипник и крыльчатку. Помпа — один из элементов, которые устанавливаются последними. Впоследствии, ставится поддон и головка блока. Когда все собрано в мотор заливают масло. Для двигателя ГАЗ 52 это 10 литров смазочной жидкости — М-8.

Последним этапом по праву становится обкатка и регулировка клапанов. Так, данный силовой агрегат сначала катается на холодную, а потом уже на горячую. После пробега 1000 км, стоит провести техническое обслуживание по замене масла, масляного фильтра и регулировка клапанного механизма.

Ремонтировать свой мотор ГАЗ 52 большинство автолюбителей предпочитают сами, пренебрегая техническими картами ремонта и процессами. Так, автомобильный мотор должен пройти все стадии капитального ремонта, и только после этого, ему гарантировано надежное и долгое функционирование.

Обзор новинки автомобилей ГАЗ Садко Next

Полная масса, кг	6850
Масса снаряженного автомобиля с бортовой платформой (с тентом, с запасным колесом, инструментом, заправкой), кг	4400/4590*
Максимальная технически допустимая масса, кг
– переднюю ось, кг	3200
– заднюю ось, кг	4200
Дорожный просвет, мм	315
Максимальная скорость автомобиля на горизонтальном участке ровного шоссе, км/ч	95
Габаритные размеры, мм
– длина (для автомобиля с лебедкой)	6530
– ширина (по зеркалам)	2620
– высота по кабине/тенту	2655/ 2800
Колесная база, мм	3770
Максимальная масса прицепа, кг	2650
Двигатель (марка, тип)	ЯМЗ-53443 Дизельный, с турбонаддувом и охладителем наддувочного воздуха
Рабочий объем цилиндров, л	4,43
Степень сжатия	17,5±0,6
Максимальная мощность, кВт (мин-1)/число оборотов, об.мин.	109,5 (148,9 л.с.)/2300
Максимальный крутящий момент, Нм (мин-1)	490 (1200-2100)
Коробка передач	механическая, пятиступенчатая
Колеса	228Г-457
Шины	12.00R18
Рулевое управление	Интегральный рулевой механизм с гидроусилителем руля
Рулевая колонка	регулируемая
Рабочая тормозная система	двухконтурная с раздельным торможением осей, с пневматическим приводом с ABC
Тормозные механизмы:
– передних колес	барабанные
– задних колес	барабанные
Тормозные механизмы:
Номинальное напряжение бортовой электросети	12В
Аккумуляторная батарея	2х110 Ач
Кабина	из цельного металла
Число мест	2+1

Спецтехника Авторемонтного завода «Минусинский»

Автомобили нашего Городка

Денис Дементьев
Фото из архивов СГУП «Моссельхоз»,
музея СДК с. Городок и В.А. Бродникова

В селе с интересным названием Городок, что находится на юге Красноярского края, у Тубинского залива могучего Енисея, в советские годы существовало предприятие, по своим размахам соперничающее с промышленными гигантами близлежащего районного центра – Минусинска. Речь идёт о Щетинкинском авторемонтном заводе, который на протяжении многих лет был одним из основных изготовителей передвижных мастерских для сельского хозяйства большой страны.

История зарождения завода в селе, которому сегодня уже больше 300 лет, началась с появления в Красноярском крае первых машинно-тракторных станций. Одна из них в 1934 году была организована и в Городке. Ей присвоили имя Петра Ефимовича Щетинкина, красного героя Гражданской войны. На тот момент в регионе насчитывалось всего восемь станций, которые служили очагом индустриализации на селе. В те годы на МТС, создаваемые по всему СССР, были возложены задачи по механизации сельского хозяйства и освоения тракторной техники колхозами, или, как было сказано в постановлении Правительства от 7 июня 1929 года, «для поднятия общего уровня агротехнической культуры». Кроме того, они занимались и ремонтом тракторов.

В 1959 году на юге Красноярского края было решено создать авторемонтный завод для обеспечения ремонта автомобилей местных колхозов и совхозов. В качестве основы для него рассматривались имеющие уже определённую производственную базу МТС в сёлах Знаменка и Городок. В итоге выбор пал на последнюю. Так, в декабре 1959 года ордена Ленина машинно-тракторная станция им. Щетинкина была реорганизована в Щетинкинский АРЗ.

На первых порах кроме производства капитального ремонта грузовых автомобилей ГАЗ, УралЗИС и их двигателей предприятие смогло наладить изготовление промышленной продукции – мотодрезин МД-2. Однако во второй половине 1960-х профиль предприятия несколько меняется. Этому способствовала длившаяся пять лет и оконченная в 1968 году масштабная реконструкция завода, когда были построены авторемонтный цех мощностью 1000 условных капремонтов в год, блок деревообрабатывающих цехов, кузнечно-прессовый цех, котельная и др.

Вслед за мотодрезинами пришла новая промышленная продукция. По заданию Всероссийского объединения «Россельхозтехника» на заводе смогли наладить выпуск автопередвижных электроремонтных мастерских АПЭМ-2 (на шасси ГАЗ-51А) с дерево-металлическим кузовом-фургоном, предназначенным для текущего ремонта и обслуживания электрооборудования на сельскохозяйственных объектах. В среднем их выпуск составлял 400 штук в год, что обеспечивало потребности всего Сибирского и Дальне-Восточного регионов РСФСР.

В 1976 году в связи со сворачиванием в Горьком производства ветеранов ГАЗ-51А на заводе начали осваивать производство новых мастерских на шасси ГАЗ-52-04. Для этих целей московским ЦПКТБ В/О «Россельхозтехника» было разработано целое семейство передвижных мастерских, получившее общее наименование «МТП-817М» (МТП – мастерская технической помощи). Они представляли собой модернизированный вариант мастерской МПР-817 (ГОСНИТИ-2), что выразилось в применении нового базового шасси и цельнометаллического кузова. К тому же теперь каждый тип мастерской в семействе (см. таблицу) был предназначен для выполнения узкоспециализированных функций, а именно ремонта конкретного вида техники и оборудования, для чего имел необходимый комплект средств технического обслуживания, ремонта и поверки.

Семейство мастерских технической помощи МТП-817М на шасси ГАЗ-52-04, разработанных ЦПКТБ В/О «Росссельхозтехника»

Модель	Назначение	Код ОКП	Изготовитель (начало производства, г.)
МТП-817М «Алтай»	Ремонт сельскохозяйственной техники	45 2161 2137	Большереченский (1974) и Пермский (1980) ремзаводы, Заларинский мехзавод (1975)
МТП-817МВ	Оказание ветеринарной помощи	45 2122 2014	Острогожский АРЗ (1976)
МТП-817МД	Ремонт и диагностика сельскохозяйственной техники	45 2162 2016	Пермский ремзавод (1975)
МТП-817МЖКФ	Монтаж животноводческих комплексов и ферм	45 2161 2138	Острогожский АРЗ (1976)
МТП-817МЭ	Обслуживание электрооборудования и электроустановок	45 2161 2115	Пермский ремзавод и Щетинкинский АРЗ (1976)

Щетинкинскому заводу из всего семейства предстояло осваивать модификацию МТП-817МЭ, которая по своему назначению была близка к мастерской АПЭМ-2, её она и должна была заменить в эксплуатации. Комплекс предназначался для монтажных и пусконаладочных работ, в электрохозяйстве колхозов и совхозов монтировался в унифицированном кузове мастерской МТП-817М «Алтай». Отличие заключалось лишь в наборе специализированного оборудования, которое наряду со сварочными и слесарно-монтажными операциями позволяло измерять силу тока, напряжение и мощность однофазных и трёхфазных цепей переменного тока при равномерной и неравномерной нагрузке в пределах 45–1500 Гц, проверять напряжение в пределах 10 кВ в закрытых установках, а также разность потенциалов на контролируемых участках, определять число оборотов электродвигателей и других машин.

Уже в плане 1975 года предусматривалось изготовление 400 шт. МТП-817МЭ, в том числе 3 шт. в экспортном исполнении (для демонстрации в качестве экспонатов на промышленных и сельскохозяйственных выставках за рубежом). Однако вопреки этому плану в последний год уходящей IX пятилетки в Городке ни одной мастерской новой модели так и не изготовили. Вместо этого завод в целях обеспечения объёмов валовой продукции, в дополнение к 403 шт. АПЭМ-2, отчитался ещё за 454 изготовленных фургона типа АЖ-М, представлявших собой фактически те же кузова мастерских АПЭМ-2, но без внутреннего оборудования. Эти кузова-фургоны поставлялись заказчикам под комплектацию и для самостоятельного монтажа на шасси. А планомерный выпуск новых мастерских МТП-817МЭ на шасси ГАЗ-52-04 начался лишь с 1976 года, когда было изготовлено 680 шт. В последующие годы выпуск автомастерских заводом в количественном выражении колебался в пределах 600–800 шт., пока планом не была установлена программа в 890 шт., редко отличающаяся от фактического выполнения из-за ограниченности фондов на базовые грузовые шасси.

Что касается ремонтной деятельности, то завод специализировался на капитальном и текущем ремонте грузовых автомобилей типа ГАЗ-51 и ГАЗ-53 и их двигателей. На предприятии был полностью механизирован процесс ремонта и оборудованы поточные линии их сборки. В первой половине 1970-х в отдельном вновь возведённом корпусе был организован и ремонт автомобилей ГАЗ-69, а в 1981 году к ним добавился и ремонт УАЗ-469.

К середине 1980-х годов стало очевидно, что мастерские серии «МТП-817» по своим конструктивным параметрам и эксплуатационным свойствам морально устарели. Поэтому спустя 10 лет после их разработки и освоения требовалось создать новое семейство современных передвижных ремонтно-диагностических средств, которые будут отличаться не только комплектом оборудования, но и более удобными и просторными кузовами. С этой целью в 1985 году в том же ЦПКТБ Госкомсельхозтехники РСФСР (с 1986 года оно получило наименование «Росагропромремтехпроект») были подготовлены первые предложения по созданию нового семейства передвижных мастерских, в частности мастерской модели 17102 по техническому обслуживанию и текущему ремонту электроустановок объектов сельскохозяйственного назначения. Этой мастерской в соответствии с новым отраслевым стандартом ОСТ 70.0001.179-78 было присвоено обозначение «ТЭ-II-4,5», где «Т» и «Э» – соответственно, исполнение (техническое обслуживание и текущий ремонт) и вид (электроустановок), II – тип (в зависимости от диапазона грузоподъёмности и колёсной формулы), а 4,5 – грузоподъёмность шасси.

Интересно, что первоначально мастерскую 17102 предполагали выпускать на Пермском ремонтном заводе (ПО «Пермсельхозремонт») в объёме 1000 шт. в год. Однако впоследствии планы поменялись: в Перми их освоили только на шасси ГАЗ-52-01, ГАЗ-52-04 (ТЭ-II-2,5) и на шасси ГАЗ-66-11 (ТЭ-II-4,5), а вот в Городке вместо МТП-817М с 1989 года начали выпуск этой модели на шасси ГАЗ-53-12 (ТЭ-II-4,5). Позже, кстати, здесь эту модель выпускали и на базе других машин: ГАЗ-3307, ГАЗ-52-01, ГАЗ-52-04 и даже ЗИЛ-131. Вне зависимости от применяемого шасси конструкция кузова и состав оборудования не менялся, однако ввиду производства кузовов двумя разными заводами в них имелись незначительные отличия по конструкции окон, водостоков и другие нюансы, обусловленные технологическими особенностями конкретного производства.

Щетинкинские мастерские нового поколения выпускали в период 1989–1990 годов в том же неизменном объёме 890 шт./год. В 1990 году с целью расширения номенклатуры по заказу завода в ЦПКТБ был разработан проект универсальной передвижной мастерской МП-17136 на новом шасси ГАЗ-3307. Её отличительной особенностью было наличие двух отсеков (для размещения оборудования сзади и пассажирского салона спереди), благодаря чему она могла совмещать в себе функции собственно производства работ, а также перевозки в кузове ремонтной бригады из 6 человек. Для этих целей была увеличена площадь остекления салона, сделана боковая дверь с уменьшенной высотой ступеньки; в заднем отсеке оборудовали верстак и кран-укосину грузоподъёмностью 250 кг. Опытный образец мастерской изготовили в том же 1990 году, а уже в мае 1991 завод получил Свидетельство о согласовании конструкции, означавшего возможность регистрации и постановки на учёт серийной продукции в органах ГАИ. К сожалению, точных сведений об объёмах выпуска МП-17136 пока найти не удалось, однако общие цифры выпуска передвижных мастерских всех типов на предприятии показывают падение производства с начала 1990-х годов: 1991 г. – 822, 1992 г. – 643, 1993 г. – 161, 1994 г. – 3 шт. Это было обусловлено отсутствием средств у прежних основных заказчиков – организаций агропрома. По той же причине падали и объёмы капремонта: если в 1987 году, например, было отремонтировано 1612 автомобилей всех марок и 1255 двигателей, то в 1994 году, который стал практически последним годом полноценного функционирования предприятия, эти цифры составляли, соответственно, 208 и 165 единиц. То есть падение в 8 раз за 8 лет!

Однако с первыми шагами по либерализации государственной экономики перспективы не выглядели столь печальными. Спецавтотехника всегда была в дефиците, а производственные мощности и технологии завода позволяли выпускать достаточно широкий спектр машиностроительной продукции. Поэтому в 1993 году, когда Щетинкинский АРЗ прошёл процедуру акционирования и сменил наименование на АОЗТ «Авторемонтный завод «Минусинский», главной своей задачей руководство ставило поиск нового продукта, который мог быть востребован – уже тогда было понятно, что ремонт, да ещё в столь больших промышленных масштабах, уже мало кому нужен. То же касалось и передвижных мастерских. Тогда первым проектом по диверсификации производства стал пассажирский фургончик ТС-17144 на шасси УАЗ-3303 и его санитарная модификация АС-1. В статистике производства завода, сохранившейся в фондах Минусинского районного статуправления, в 1993–1994 гг. присутствуют некие «фургоны», которых за два года изготовили 92 шт., хотя нет уверенности в том, что речь идёт именно об этих автомобилях на шасси УАЗ.

Были и другие проекты. В частности, велись переговоры с китайцами об организации на заводе производства мини-тракторов. Но пользовались спросом в то время мелкие и недорогие услуги промышленного характера, например, изготовление жёсткого верха на автомобили УАЗ-31512: за 1993–1994 гг. их было сделано 103 шт.

С 1995 года завод стало лихорадить, многих работников вынужденно сократили – так предприятие двигалось к банкротству, которое окончательно и произошло. В 2000 году ЗАО «Авторемонтный завод «Минусинский» было ликвидировано.

Поездка в Городок в апреле 2018 года вызвал двоякие чувства. С одной стороны, брошенное главное здание бывшего заводоуправления АРЗ до сих пор зияет чернотой отсутствующих окон, напоминая о том, как в итоге сложилась судьба одного из крупнейших авторемонтных предприятий Госагропрома в Сибири. С другой стороны, на бывшей территории завода и сейчас кипит работа, правда, уже в другом русле – компания «Минусинский дар» занимается здесь производством муки и гречневой крупы, но зато люди при деле, и есть рабочие места. Значит, как метко выразился бывший директор авторемзавода: «Получается, жизнь после смерти».

Технические характеристики автопередвижных мастерских производства Щетинкинского АРЗ

	МТП-817МЭ	17102 (ТЭ-II-4,5)	МП-17136
ТУ	ТУ 70 РСФСР 78-470-74	ТУ 10 РСФСР 283-86	Н.д.
Базовое шасси	ГАЗ-52-04 (+ ТАПЗ-755)	ГАЗ-53-12 (+ ТАПЗ-755)	ГАЗ-3307 (+ ТАПЗ-755)
Габаритные размеры, мм	6310х2150х2760	Н.д.	6420 (9100)х2400х3200
Снаряжённая масса, кг	3957 (5127)	Н.д.	4030 (5200)
Полная масса, кг	Н.д.	Н.д.	7850 (9020)
Число мест в кузове, пас.	0	4	6
Комплектация	С прицепным сварочным агрегатом АСБ-300	С прицепным сварочным агрегатом АСБ-300	С прицепным сварочным агрегатом АСБ-300

Автор выражает благодарность бывшему директору АРЗ Бродникову Виталию Александровичу, председателю Совета депутатов села Городок Савину Леониду Георгиевичу, краеведу Минусинского района Ермолаевой Людмиле Николаевне и всем, кто смог помочь в подготовке данного материала.

Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа (Технический отчет)

Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар. Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа . США: Н. П., 2007. Интернет. DOI: 10,2172 / 927586.

Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар. Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/927586

Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар. Сидел . «Характеристики производительности, эффективности и выбросов поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа».Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/927586. https://www.osti.gov/servlets/purl/927586.

@article {osti_927586,
title = {Характеристики, эффективность и выбросы поршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях водорода и природного газа},
author = {Чепмен, Кирби С. и Патил, Амар},
abstractNote = {Водород является привлекательным источником топлива не только потому, что его много и он возобновляем, но и потому, что он производит почти нулевые регулируемые выбросы.Двигатели внутреннего сгорания, работающие на сжатом природном газе (КПГ), используются в различных отраслях промышленности в различных мобильных и стационарных приложениях. Хотя двигатели, работающие на КПГ, обладают многими преимуществами по сравнению с обычными бензиновыми и дизельными двигателями внутреннего сгорания, характеристики двигателей на КПГ могут быть существенно улучшены в режиме бедной эксплуатации. Экономичная эксплуатация имеет ряд преимуществ, наиболее заметным из которых является сокращение выбросов. Однако чрезвычайно низкие скорости распространения пламени СПГ значительно ограничивают эксплуатационные ограничения двигателей на СПГ на обедненной смеси.Однако водород имеет высокую скорость пламени и широкий рабочий предел, который простирается в бедную область. Добавление водорода в двигатель КПГ делает его жизнеспособным и экономичным методом значительного увеличения рабочего предела обедненной смеси и, таким образом, повышения производительности и снижения выбросов. Недостатки водорода в качестве источника топлива, однако, включают более низкую удельную мощность из-за более низкой теплотворной способности на единицу объема по сравнению с КПГ, а также подверженность преждевременному воспламенению и детонации двигателя из-за широких пределов воспламеняемости и низкой минимальной энергии воспламенения.Однако сочетание водорода с КПГ позволяет преодолеть недостатки, присущие каждому типу топлива. Цели настоящего исследования заключались в оценке возможности использования смесей водорода и природного газа в качестве топлива для обычных двигателей, работающих на природном газе. Эксперимент и анализ данных включали оценку характеристик двигателя, эффективности и выбросов, а также подробные измерения основных физических параметров в цилиндрах. Это обеспечило подробную базу знаний о влиянии использования смесей водорода и природного газа.Четырехтактный атмосферный двигатель V-6 объемом 4,2 л, соединенный с вихретоковым динамометром, был использован для измерения влияния смеси водорода и природного газа на производительность, термодинамический КПД и выбросы выхлопных газов в поршневом четырехтактном двигателе. . Матрица испытаний варьировала нагрузку двигателя и соотношение воздух-топливо при открытии дроссельной заслонки 50% и 100% при эквивалентных отношениях 1,00 и 0,90 для процентного содержания водорода 10%, 20% и 30% по объему. Кроме того, испытания проводились при 100% открытии дроссельной заслонки с коэффициентом эквивалентности 0.98 и смесь водорода 20% для дальнейшего исследования изменений выбросов CO. Анализ данных показал, что использование топливной смеси водород / природный газ ухудшает работу двигателя с уменьшением крутящего момента на 1,5-2,0%, но обеспечивает до 36% снижения CO, 30% снижения NOX и 5% увеличения. в термической эффективности тормозов. Эти результаты согласуются с предыдущими результатами, опубликованными в открытой литературе. Дальнейшее сокращение выбросов может быть достигнуто за счет уменьшения угла опережения зажигания.},
doi = {10.2172/927586},
url = {https://www.osti.gov/biblio/927586}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2007},
месяц = ​​{6}
}

Двигатель внутреннего сгорания — обзор

26.3.2.6 Бензин

Бензин — уникальный продукт, имеющий одну особую область применения: топливо для двигателей внутреннего сгорания, например, используемых в автомобилях.Практически все остальные категории являются классификациями, которые включают продукты с аналогичным химическим составом, но могут иметь заметно разное конечное использование. Бензин, однако, не имеет другого коммерческого использования; его единственное предназначение — это топливо для двигателя внутреннего сгорания. Большая часть процесса переработки направлена ​​на максимальное производство бензина. Это наиболее экономически важный производимый нефтепродукт [22]. Для того, чтобы выполнять свою задачу в качестве эффективного топлива, бензин должен иметь диапазон летучести, обеспечивающий достаточное количество пара для воспламенения, а также он должен иметь адекватные антидетонационные характеристики.Очистить продукт до необходимого давления пара не сложно. Старые автомобильные топлива имели состав, аналогичный LPD, и удовлетворяли потребности двигателя в отношении давления паров и летучести. Однако с годами двигатели совершенствовались и становились мощнее. Принципиальная конструкция четырехтактного двигателя не претерпела серьезных изменений; скорее, большая часть дополнительной мощности поступала от дополнительных цилиндров и повышенной степени сжатия. Использование увеличенных степеней сжатия для увеличения мощности двигателя имело одну проблему.С увеличением степени сжатия усилилась тенденция к преждевременному воспламенению, также известному как детонация. Чтобы свести к минимуму детонацию и достичь максимальной потенциальной мощности двигателей с высокими рабочими характеристиками, необходимо было увеличить октановое число бензина. Октановое число — это просто мера способности топлива сопротивляться ударам. Он определяется путем использования стандартного двигателя и сравнения характеристик тестируемого топлива с различными комбинациями стандартных видов топлива. Для определения октанового числа используются два стандартных испытательных двигателя.Один имитирует вождение по шоссе, а другой — вождение по городу. В зависимости от используемого двигателя можно получить октановое число по исследовательскому методу (RON) или октановое число двигателя (MON). Размещенное октановое число (PON), которое указывается на бензоколонках в Соединенных Штатах, представляет собой среднее арифметическое RON и MON. В большинстве других частей мира в насосе и в целях сравнения используется именно RON. Чистые соединения изооктан и n -гептан используются в качестве стандартов, и им присвоены значения 100 и 0, соответственно, потому что изооктан имеет хорошие антидетонационные свойства, тогда как n -гептан очень плохо работает в этом отношении.Таким образом, топливу, обладающему такими же антидетонационными характеристиками, как и смеси, состоящей из 89% изооктана и 11% n -гептана, будет присвоено октановое число 89.

К сожалению, состав сырой нефти при температуре кипения диапазон, необходимый для бензина — примерно C ₄ –C ₁₁ — не приводит к получению высокооктанового топлива. Прямая фракционная перегонка сырой нефти приведет к продукту типа LPD, который будет иметь правильный диапазон температур кипения, но неадекватное октановое число.Чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым к современному автомобильному топливу, для производства бензина требуется значительная переработка сырой нефти.

Состав большей части нефти довольно богат нормальными алканами и циклоалканами, с меньшими количествами изопарафинов и ароматических углеводородов, хотя относительные количества этих классов соединений будут варьироваться в зависимости от источника [23]. Как правило, ароматические соединения имеют наивысшее октановое число, при этом изопарафины также очень хороши. Нафтены и алканы с прямой цепью значительно хуже.Следовательно, для производства бензина необходимо выполнить дополнительные операции на нефтеперерабатывающем заводе, чтобы повысить октановое число до приемлемого уровня. Несмотря на то, что на современном интегрированном нефтеперерабатывающем заводе существует множество процессов, которые используются для повышения качества бензина, два наиболее важных процесса — это риформинг и изомеризация. Проще говоря, основная цель процесса риформинга состоит в увеличении доли ароматических углеводородов, в первую очередь за счет превращения нафтенов в ароматические соединения.Целью изомеризации является превращение нормальных парафинов в изопарафины [22]. Использование процессов риформинга и изомеризации обеспечивает смешивание компонентов, которые используются для улучшения октанового числа конечного бензина. Из-за этих процессов химический состав получаемого бензина сильно отличается от сырой нефти. Бензин намного богаче ароматическими и изопарафиновыми соединениями, чем соответствующая легкая прямогонная фракция. Эти методы очистки бензина не удаляют нормальные парафины или нафтены; однако, поскольку многие из этих компонентов превращаются в изопарафины и ароматические углеводороды, их относительные количества значительно снижаются.Поэтому типичный бензин будет богат ароматическими соединениями, такими как одноядерные алкилбензолы, а также парафинами с разветвленной цепью. Нормальные алканы и нафтены также будут присутствовать, хотя и в гораздо меньших количествах, чем в менее очищенных продуктах типа дистиллятов. ПНА на основе индана и нафталина также будут присутствовать, но не в качестве основных компонентов. Таким образом, имеющийся в продаже бензин является уникальным нефтепродуктом, состав которого отражает предполагаемое использование и требуемые характеристики.

Почему мы должны продолжать инвестировать в развитие двигателей внутреннего сгорания для дорожного применения | Нефтегазовая наука и технологии

Нефтегазовая наука и технологии — Rev. IFP Energies nouvelles 75 , 56 (2020)

Обычная статья

Почему мы должны и дальше инвестировать в разработку двигателей внутреннего сгорания для дорожного применения

Лука Лешник ^{1 *} , Бреда Кегл ¹ , Элоиза Торрес-Хименес ² и Фернандо Крус-Перагон ²

¹ Факультет машиностроения, Мариборский университет, улица Сметанова 17, SI-2000 Марибор, Словения
² Кафедра машиностроения и горного дела, Хаэнский университет, кампус лас-Лагунильяс, серийный номер, 23071, Хаэн, Испания

^* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

Поступило: 19 сентябрь 2019 г.
Принято: 2 июль 2020 г.

Аннотация

Сегодня большинство дорожных транспортных средств приводится в действие двигателями внутреннего сгорания, которые в большинстве случаев работают на жидком топливе, полученном из нефти, в смеси с биокомпонентами. Соотношение мощности и веса двигателей внутреннего сгорания в сочетании с высоким содержанием энергии обычного топлива, которое можно легко заправить за считанные минуты, делает их идеальными для всех видов дорожных перевозок.С момента введения норм выбросов EURO выбросы в транспортном секторе Европейского Союза значительно сократились. Существует несколько альтернатив ископаемому топливу с аналогичными свойствами, которые могут заменить их использование в транспортном секторе. Основное внимание в исследованиях последних десятилетий уделялось биотопливу, которое можно производить из нескольких источников. Производство биотоплива обычно более энергоемкое, чем производство ископаемого топлива, но его использование может способствовать сокращению выбросов в транспортном секторе.В последние годы много усилий было направлено на продвижение электромобилей как транспортных средств с нулевым уровнем выбросов. Это утверждение следует пересмотреть, поскольку парниковым эффектом электромобилей нельзя пренебречь. И наоборот, в некоторых случаях электромобиль может иметь даже более сильное воздействие на выбросы, чем современные автомобили со сложными двигателями внутреннего сгорания. Это характерно для стран, где большая часть электроэнергии производится на угольных электростанциях. С уменьшением выбросов парниковых газов в секторе производства электроэнергии и увеличением емкости аккумуляторных батарей роль электромобилей в транспортном секторе, вероятно, возрастет.Несмотря на значительные исследования и финансовые вложения в разработку электромобилей, транспортный сектор в ближайшем будущем будет в основном работать на двигателях внутреннего сгорания и жидком топливе, полученном из нефти. Уровень загрязнения от транспортного сектора будет дополнительно регулироваться более строгими нормами выбросов в сочетании с меньшим объемом использования альтернативного топлива.

© Л. Лешник и др., Опубликовано IFP Energies nouvelles, 2020

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (https: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0), что разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

1 Введение

Мировой спрос на энергию увеличивается почти каждый год. В 2017 году общее мировое потребление первичной энергии увеличилось на 2,1%, что увеличивает потребность в новых источниках энергии [1, 2]. Большая часть сегодняшних мировых потребностей в энергии обеспечивается за счет сжигания ископаемого топлива. Нефть по-прежнему остается доминирующим топливом, занимая 34% мирового рынка.За ним следуют уголь и газ, на долю которых приходится 27,6% и 23,4% мировых рынков соответственно. Доля мирового рынка возобновляемой энергии постоянно увеличивается и в 2017 году достигла 13,6%. Структура потребления первичной энергии в Европейском Союзе ( ЕС ) очень похожа на глобальную, Рисунок 1.

Рис. 1 Потребление первичной энергии в ЕС [51, 52].

В 2016 году на ископаемое топливо приходилось более 72% общего потребления первичной энергии в ЕС .На твердое топливо (уголь, кокс, торф, горючие сланцы и нефтеносный песок) пришлось 14,8%, сырая нефть и нефтепродукты — 34,9% и газ — 23,6% соответственно. На атомную энергию и возобновляемые источники энергии (ВИЭ) приходилось по 13,3% каждая. Все твердое и жидкое биотопливо, биогаз, гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия и возобновляемые отходы включены в категорию возобновляемых источников энергии.

На рисунке 2 представлена ​​тенденция глобального потребления первичной энергии и производства углекислого газа в Европейском союзе (CO ₂ ).

Рис. 2 Тенденции энергопотребления Global и EU и выбросов CO 2 [1, 2].

Четкая связь между потреблением первичной энергии и выбросами углекислого газа в мире и ЕС очевидна из результатов, представленных на Рисунке 2. Общее мировое потребление энергии быстро растет по сравнению с потреблением энергии в Европейском Союзе, которое колеблется в более или менее на том же уровне с 1990 года.Основной причиной роста мирового потребления первичной энергии является быстрое развитие Китая, Индии и других азиатских стран, не входящих в ОЭСР [3]. Увеличение доли рынка возобновляемых источников энергии способствовало стабилизации роста выбросов CO ₂ в последние годы.

Увеличение спроса на первичную энергию и снижение потребления ископаемого топлива в ЕС было покрыто увеличением рыночной доли возобновляемых источников энергии и газа. В период с 1990 по 2016 год рыночная доля возобновляемых источников энергии увеличилась с 4.От 3% до 13,3%, диаграмма 1.

В представленном документе исследуется текущая ситуация в секторе пассажирского транспорта Европейского Союза по энергопотреблению, образованию выбросов и технологии силовых установок. В представленной статье также изучалась применимость различных альтернативных силовых установок к обычным дизельным и бензиновым двигателям. В документе также рассмотрены некоторые новые технологии двигателей и их потенциал для снижения расхода топлива и образования выбросов. В конце, энергия и интенсивность выбросов различных силовых установок и различных видов топлива были сравнены с традиционными двигателями с прямым впрыском и воспламенением от сжатия.

2 Транспортный сектор в

ЕС

Энергия, произведенная из первичных источников, используется в нескольких сферах человеческой деятельности. Потребление первичной энергии в Европейском Союзе можно разделить на потребление в конкретных секторах, Рисунок 3.

Рис. 3 ЕС Потребление первичной энергии по секторам [51].

Соотношение энергопотребления в конкретных секторах показывает, что транспортный сектор в ЕС составляет одну треть от общего потребления первичной энергии.Вторым по величине сектором потребления энергии является жилищный сектор с 26%, за ним следует промышленный сектор, который потребляет четверть первичной энергии.

В статистике транспортный сектор подразделяется на железнодорожный, автомобильный, международную авиацию, внутреннюю авиацию, внутренние перевозки и другие транспортные сектора. На Рисунке 4 представлена ​​структура конечного потребления энергии в Европе в транспортном секторе.

Рис. 4 Конечное потребление энергии в транспортном секторе ЕС [51].

Результаты, представленные на Рисунке 4, показывают, что большая часть энергии в транспортном секторе потребляется автомобильным транспортом. Согласно [4] пассажирский транспорт составляет примерно 61% от общего потребления энергии в транспортном секторе ЕС .

Общая структура потребления энергии по видам топлива в миллионах тераджоулей (МТДж) и структура сектора пассажирских и грузовых перевозок в ЕС представлены в таблице 1.

Таблица 1 Структура

по видам топлива и структура пассажирских и грузовых перевозок ЕС транспортный сектор [4, 5, 12, 51, 53].

Из данных, представленных в таблице 1, видно, что ископаемое топливо представляет собой большую часть топлива, используемого в транспортном секторе. Дизельное топливо по-прежнему остается наиболее продаваемым топливом для автомобильного транспорта, с долей рынка 67% в 2016 году. В общем транспортном секторе на дизельное топливо приходится примерно 49,4% доли рынка [5, 6]. Доля использования возобновляемых источников энергии в секторе автомобильного транспорта EU составляла всего 7.1% в 2016 году [5]. Большая часть возобновляемой энергии в секторе пассажирского транспорта получается путем смешивания биотоплива с обычным топливом в небольших количествах [7].

Структура топлива, используемого в транспортном секторе, отражает долю рынка регистрации новых транспортных средств. В 2016 году на долю легковых автомобилей с дизельным двигателем приходилось 49% рынка новых легковых автомобилей, зарегистрированных в Европейском Союзе [8].

Принимая во внимание структуру транспортного сектора и используемые виды топлива, нет сомнений в том, что сжигание ископаемого топлива в двигателях внутреннего сгорания для дорожных применений приводит к значительным выбросам CO ₂ и других выхлопных газов.Тенденции транспортных выбросов оксида углерода (CO), неметановых летучих органических соединений (НМЛОС), оксидов серы (SO _x ), оксидов азота (NO _x ) и твердых частиц PM2,5 представлены на рисунке. 5.

Рис. 5 Тенденция выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от транспортного сектора в ЕС [9, 54].

Результаты, представленные на Рисунке 5, показывают, что все представленные транспортные выбросы в ЕС претерпели значительное сокращение в период с 1990 по 2016 годы.Выбросы оксида углерода и неметановых летучих органических соединений претерпели наибольшее сокращение, составившее примерно 85%. Окиси серы и оксиды азота подверглись снижению на 64% и 41% соответственно. Полученное сокращение выбросов PM2,5 с 2000 по 2016 год составило около 42%.

Выбросы выхлопных газов автомобильного транспорта в Европейском Союзе составляют 18,9% от общих выбросов углекислого газа в ЕС, 6,3% от общих выбросов НМЛОС в ЕС, 28,6% от общих выбросов NO в ЕС _x , 3.1% от общих выбросов твердых частиц PM10 в ЕС, 5,8% от общих выбросов твердых частиц PM2,5 в ЕС и 1% от общих выбросов SO _x в ЕС. Также значительный вклад составляет EU автомобильных выбросов, не связанных с выхлопными газами. На его долю приходится 2% от общего количества НМЛОС в ЕС, 4,6% от общих выбросов PM10 в ЕС и 4,2% от общих выбросов PM2,5 в ЕС [9].

Снижение транспортных выбросов является результатом нескольких факторов. На автомобильном транспорте внедрение стандартов выбросов EURO, которые определяют допустимые пределы выбросов выхлопных газов новых автомобилей, продаваемых в странах EU , является основным фактором сокращения выбросов в странах EU .Их внедрение способствовало внедрению систем прямого впрыска бензина (GDI), блоков управления двигателем (ECU) и каталитических нейтрализаторов в автомобилях с бензиновыми двигателями. В автомобилях с дизельными двигателями нормы EURO привели к внедрению систем Common Rail, систем рециркуляции выхлопных газов (EGR) и сажевых фильтров. Более свежие нормы евро привели к разработке и внедрению систем избирательного каталитического восстановления (SCR), катализатора окисления дизельного топлива (DOC) и ловушек для обедненных NO _x в современных дизельных транспортных средствах.Системы турбонаддува и уменьшенные объемы двигателей были внедрены как в дизельные, так и в бензиновые двигатели. Все эти системы помогли снизить выбросы CO, NO _x , HC и PM [10]. На сокращение выбросов также повлияло изменение качества топлива. Бензиновые топлива с более высоким октановым числом и дизельные топлива с более высоким цетановым числом позволили производителям двигателей производить двигатели с более высокой степенью сжатия, а также получать более высокую эффективность двигателя и более низкий удельный расход топлива.Введение Директив ЕС , касающихся содержания серы в жидком топливе, также способствовало сокращению выбросов оксидов серы (SO _x ) [11].

Усовершенствования, регулируемые введением норм евро , привели к усовершенствованию двигателей внутреннего сгорания и других систем транспортных средств. Эти улучшения дополнительно повлияли на расход топлива автомобилем и выбросы CO ₂ . Средний расход топлива и выбросы CO ₂ европейских автомобилей, испытанных по циклу NEDC, снизились на 27.9% и 30,2% соответственно в 2016 году по сравнению с 2001 годом. За тот же период средняя номинальная мощность двигателя и масса европейского легкового автомобиля увеличились на 28,4% и 11,1% соответственно. Несмотря на все улучшения и снижение энергопотребления, автомобильный транспорт в ЕС по-прежнему потреблял на 32% больше энергии в 2016 году, чем в 1990 году [12]. Основная причина увеличения энергопотребления автомобильным транспортом заключается в росте сектора автомобильного транспорта. С 1990 года среднее количество легковых автомобилей на 1000 жителей в странах Европейского Союза из увеличилось на 1.7 раз [13].

3 Усовершенствования двигателей внутреннего сгорания и альтернативы топливу на нефтяной основе

В своем развитии автомобили и двигатели внутреннего сгорания претерпели множество модификаций, которые были реализованы с целью повышения их характеристик, снижения расхода топлива и уменьшения образования вредных выбросов выхлопных газов. Несмотря на то, что в настоящее время многие исследователи сосредоточены на разработке альтернативных систем пропорционального регулирования, все еще проводятся некоторые исследования того, как повысить эффективность обычных ДВС, снизить выбросы выхлопных газов и оптимизировать системы транспортных средств.

Есть несколько вариантов, где мы можем использовать современные технологии. Альтернативные виды топлива, такие как биодизель, дают нам возможность влиять на сокращение выбросов до того, как топливо будет сожжено. Современные новые технологии двигателей влияют на снижение расхода топлива, улучшение процесса сгорания и повышение эффективности двигателя.

3.1 Современные технологии двигателей внутреннего сгорания

Первые двигатели внутреннего сгорания имели КПД в несколько процентов, который теперь увеличился почти до 50% для тяжелых низкооборотных судовых дизельных двигателей.Существующие системы в двигателях внутреннего сгорания, такие как системы открытия клапанов, системы смазки, системы охлаждения, системы впрыска и т. Д., Могут быть дополнительно оптимизированы. Ожидается, что сумма всех возможных улучшений в системах двигателя в сочетании с дополнительным снижением трения, увеличением степени сжатия, регулируемым управлением клапанами на всех режимах работы, двухступенчатыми турбокомпрессорами, внедрением систем старт / стоп и более эффективными системами трансмиссии в сочетании с вес транспортного средства, сопротивление шин и снижение лобового сопротивления могут снизить расход топлива легковым транспортным средством на 20% в следующие 10–15 лет [14].Немного меньшее снижение расхода топлива можно ожидать в модели European Union , поскольку многие новые автомобили уже имеют уменьшенные двигатели с турбонаддувом. Более высокое снижение расхода топлива может быть достигнуто за счет внедрения современных технологий двигателей, которые в настоящее время отсутствуют на рынке.

Основным недостатком бензиновых двигателей в достижении более высокого КПД является их низкая степень сжатия по сравнению с двигателями с воспламенением от сжатия. В традиционных бензиновых двигателях с искровым зажиганием (SI) коэффициент сжатия (CR) ограничен коэффициентом около 13, чтобы избежать детонации топлива и повреждения двигателя.В последние десятилетия была проделана большая работа по системам впрыска бензина и дозированию топлива, где мы наблюдаем переход от карбюраторов к многоточечным системам впрыска и к системе прямого впрыска бензина (GDI).

В последние годы появились передовые концепции бензиновых двигателей, такие как воспламенение от сжатия бензина (GCI), воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI), горение с частичным предварительным смешиванием (PPC), низкотемпературное горение (LTC), октановое число по запросу (OOD) и т. Д. . были разработаны.Эти концепции позволяют бензиновым двигателям работать с более высокими степенями сжатия до 18 и достигать более высокого КПД двигателя без увеличения образования выбросов в цилиндрах. Большинство этих концепций сочетают в себе прямой впрыск бензина под высоким давлением, несколько впрысков за цикл, низкую и высокую рециркуляцию выхлопных газов, регулируемые фазы газораспределения и т. Д., Чтобы использовать бензин в двигателях с воспламенением от сжатия с высокой степенью сжатия [15, 16]. Некоторые версии этих концепций, такие как искровое зажигание со сжатием (SPCCI), коммерчески доступны с 2019 года.

Еще более высокий КПД двигателя и более значительное сокращение образования выбросов возможны, если одновременно будут разрабатываться новые виды топлива и новые концепции двигателей. Топливо с более низким октановым числом (~ 70) может помочь в успешной работе двигателей с воспламенением от сжатия в режиме GCI [17, 18]. Такое топливо можно производить на нефтеперерабатывающих заводах из нафты, которую затем перерабатывают для получения бензина с достаточным октановым числом и другими свойствами. Процесс их производства менее требователен и дешевле, так как низкооктановое топливо требует меньше добавок и меньше обработки.

Принцип работы дизельного двигателя с воспламенением от сжатия (CI) с непосредственным впрыском топлива позволяет им работать с более высокими степенями сжатия и достигать более высокого КПД по сравнению с бензиновыми двигателями. Конструкция современных дизельных двигателей очень сложна и дорога. Чтобы контролировать более высокие значения твердых частиц, дизельные двигатели должны работать на обедненной топливной смеси, что увеличивает производство оксидов азота, поэтому требуются дополнительные системы для контроля производства NO _x .За последние десятилетия по системам впрыска дизельных двигателей было проделано много работы. Более высокое давление впрыска в двигателях с ХИ обычно приводит к лучшему распылению, улучшает процесс смешивания топлива и воздуха и является очень эффективным подходом к увеличению производительности двигателя. Более высокое давление впрыска также влияет на более равномерное распыление топлива. Высокое давление впрыска усиливает образование кавитации внутри впрыскивающего сопла, что влияет на лучший процесс разбрызгивания и более высокую скорость топлива на выходе из сопла [19–21].На процессы образования и разрушения топливных брызг также влияют количество инжекционных отверстий и форма объема соплового мешка [22].

Распыление топлива, процесс смешивания топлива с воздухом, повышение термического КПД прерывания и сокращение выбросов могут быть дополнительно оптимизированы за счет формы камеры сгорания. Доказано, что тороидальная форма камеры сгорания положительно влияет на рабочие параметры двигателя и снижает уровень выбросов [23, 24].

3.2 Системы доочистки выхлопных газов

Использование современных технологий ДВС позволяет снизить выбросы выхлопных газов только до определенной степени.Таким образом, необходимо использовать дополнительные системы доочистки выхлопных газов, чтобы достичь норм по выбросам и уменьшить загрязнение воздуха. При использовании этих систем выбросы выхлопных газов современных дизельных и бензиновых автомобилей стандарта EURO VI более или менее одинаковы [25].

Основными выбросами, которые необходимо контролировать / снижать в бензиновых двигателях SI, являются выбросы углеводородов, оксида углерода и оксидов азота. Поскольку бензиновые двигатели работают в условиях, близких к стехиометрическим, эти выбросы можно эффективно снизить с помощью трехкомпонентного каталитического нейтрализатора.Эти системы не могут в достаточной степени работать с избытком кислорода в выхлопных газах, поэтому их нельзя использовать в дизельных двигателях с воспламенением от сжатия, которые работают на обедненной воздушно-топливной смеси [26].

В большинстве современных дизельных двигателей используются системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) для снижения выбросов NO _x . Выбросы NO _x нельзя полностью контролировать с помощью только систем рециркуляции отработавших газов. Для дальнейшего снижения выбросов NO _x в большинство современных автомобилей, оснащенных дизельными двигателями, встроены системы избирательного каталитического восстановления (SCR).Эти системы способны дополнительно снизить выбросы NO _x за счет химических реакций с такими реагентами, как аммиак или мочевина. У дизельных двигателей также есть большая проблема с твердыми частицами, которые можно эффективно уменьшить с помощью дизельных сажевых фильтров. Катализатор окисления дизельного топлива может использоваться для окисления выбросов оксида углерода и углеводородов [27].

Системы доочистки выхлопных газов — эффективный способ снизить выбросы выхлопных газов, которые в настоящее время используются во всех новых автомобилях, продаваемых в EU .В будущем для достижения норм ЕВРО потребуется больше систем доочистки выхлопных газов. Предполагается, что в двигателе с интегральной системой бензиновые фильтры твердых частиц будут использоваться для уменьшения выбросов твердых частиц, а в двигателе с непрерывным циклом выбросы обедненных NO _x Traps (LNT) будут способствовать дальнейшему сокращению выбросов оксидов азота.

3.3 Альтернативные виды топлива

Выбросы от сжигания ископаемых видов топлива можно также снизить за счет использования альтернативных видов топлива. Они представляют собой несколько альтернатив топливам на нефтяной основе, которые в настоящее время доступны в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.Все эти альтернативы вместе составляют около 5% от общего спроса на энергию в транспортном секторе. В будущем ожидается, что к 2040 году они смогут составлять до 10% транспортной энергии [4, 28].

3.3.1 Водород

Водород — это очень чистое топливо с нулевыми выбросами в выхлопной трубе транспортного средства, и его можно использовать для питания легковых и грузовых автомобилей. Наиболее распространенное использование водорода на транспорте — это производство электроэнергии в топливных элементах, которые приводят в действие бортовой электродвигатель электромобилей на топливных элементах (FCEV).

Чистый водород нельзя найти в атмосфере Земли в больших количествах, поэтому его необходимо производить, чтобы использовать в качестве топлива. Для производства водорода требуется много энергии, что определяет окончательный объем выбросов водородных транспортных средств. Наиболее распространенными источниками производства водорода являются уголь, природный газ и вода [4, 29].

Энергосодержание водорода на единицу объема при нормальном давлении и температуре примерно в 3100 раз ниже, чем в бензине при тех же условиях.Чтобы использовать водород в качестве топлива в транспортных средствах, его необходимо сжать до 700 бар или сжижать путем охлаждения до −253 ° C. Оба процесса очень энергозатратны и создают довольно большую проблему для использования в транспортных средствах [4, 29, 30].

Основная проблема массового использования водорода в транспортном секторе заключается в его производстве, хранении и распределении, которые очень дороги. Этот факт, вероятно, ограничит его использование для специальных приложений.

3.3.2 Биотопливо

Снижение выбросов CO ₂ в транспортном секторе является одним из ключевых факторов в достижении желаемого общего сокращения выбросов CO ₂ .Биотопливо известно как ключевая альтернатива традиционным видам топлива для сокращения выбросов CO ₂ в транспортном секторе [31, 32]. В настоящее время все дизельное топливо, продаваемое в Европейском Союзе , содержит несколько процентов биодизеля, в то время как около 75% бензина содержит 5% этанола [7].

Биотопливо можно разделить на четыре поколения, которые различаются в зависимости от типа сырья, используемого для их производства. Более 90% всего используемого в настоящее время биотоплива во всем мире — это биотопливо первого поколения, изготовленное из пищевой биомассы.Биотопливо второго поколения производится из лигноцеллюлозного материала, полученного из лигнина, целлюлозы или гемицеллюлозы. Это биотопливо гораздо более устойчиво для использования по сравнению с биотопливом первого поколения, поскольку сырье для его производства не конкурирует с возможными источниками пищи для человека. Макро- и микроводоросли представляют третье поколение биотоплива. Водоросли считаются материалами с самым высоким содержанием масла среди различных растений. В настоящее время производство биотоплива из водорослей слишком дорогое, поэтому этот тип (поколение) биотоплива неконкурентоспособен с биотопливом первого и второго поколений.Главный недостаток массового производства биотоплива из водорослей заключается в экономичных поставках CO ₂ , питательных веществ и источника воды. Биотопливо четвертого поколения все еще находится на ранней стадии разработки. Их получают из генетически модифицированных микроорганизмов, таких как микроводоросли, грибы, цианобактерии или дрожжи [31, 33, 34].

3.3.3 Синтетическое топливо, метанол и диметиловый эфир

Жидкое топливо также может производиться из источников, содержащих смесь водорода и окиси углерода, которая может быть найдена в различных формах, таких как природный газ, уголь или биомасса.Наиболее подходящим и чистым источником для производства синтетического топлива является природный газ (ПГ). Топливо, произведенное из ПГ, называется GTL (Gas-to-Liquid). Большое количество GTL-топлива может производиться на нефтеперерабатывающих заводах, где природный газ является побочным продуктом, который обычно сжигается в газовых факелах или выбрасывается в атмосферу, что наносит вред окружающей среде. Синтетическое топливо, полученное из угля, обычно называют CTL (Coal-To-Liquid), а BTL — это сокращение от синтетического топлива из биомассы (Biomass-To-Liquid).

Процесс Фишера-Тропша (FT) можно использовать для производства GTL из природного газа на нефтеперерабатывающих заводах, а также из других источников, что может способствовать снижению загрязнения окружающей среды, повышению энергоэффективности нефтеперерабатывающих заводов и производству высококачественного топлива для Двигатели IC.Различные катализаторы и другие процессы, используемые в процессе F-T, могут производить как дизельное, так и бензиновое топливо [35].

Природный газ, уголь и биомасса также могут использоваться для производства метанола и диметилового эфира (DME). Метанол имеет высокое октановое число и используется в основном в качестве компонента смеси с бензином. Основным недостатком метанола является его высокая токсичность и агрессивность по отношению к топливным системам и их компонентам. DME имеет очень высокое цетановое число, поэтому он в основном используется в качестве заменителя топлива в дизельных двигателях.Проблема с широким использованием как метанола, так и ДМЭ заключается в инфраструктуре, необходимой для их распределения [4].

4 Использование электроэнергии на транспорте

электромобилей (электромобилей) существуют уже несколько десятилетий. Впервые они появились в 19 веке, когда массовое использование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания не было столь популярным из-за большой разницы в свойствах жидких топлив и низкого качества производства ДВС. Во время и после Первой и Второй мировых войн машины с ДВС стали более надежными, что в сочетании с другими факторами повысило их популярность [36].С тех пор было разработано несколько версий автомобилей с электрической силовой установкой. В зависимости от источника энергии их можно разделить на гибридные электромобили (HEV), гибридные электромобили (PHEV), электромобили на топливных элементах (FCEV) и электромобили с аккумулятором (BEV).

4.1 Аккумулятор для электромобилей

БЭВ используют электричество как единственный источник энергии. Электрическая энергия (или электричество) является вектором энергии и не существует как источник в природе.Его необходимо генерировать и хранить, чтобы использовать в качестве источника энергии в электромобилях и других типах электромобилей. Емкость аккумулятора существенно влияет на повседневное использование электромобиля. Текущая удельная энергия батареи увеличилась с 10–25 Втч / кг в 19 веке до 80–150 Втч / кг в современных транспортных средствах [37]. Это увеличение плотности энергии и емкости аккумуляторов было достигнуто за счет использования лития и других редкоземельных металлов. Их использование влияет на окончательную цену комплекта аккумуляторных батарей и вносит значительный вклад в выбросы в течение жизненного цикла электрических и гибридных транспортных средств с аккумуляторными батареями.На производство литиевых батарей приходилось 20% выбросов в течение жизненного цикла BEV в Германии, которая является страной с очень высоким уровнем выбросов углерода с точки зрения производства электроэнергии, и на 50% в такой безуглеродной стране, как Норвегия, которая производит большую часть электроэнергии с использованием возобновляемых источников. источники [38].

Исследование Международного совета по чистому транспорту [38] показало, что в течение жизненного цикла более 150 000 км средний BEV производит на 50% меньше выбросов CO ₂ , чем средний европейский автомобиль.Это значение сильно зависит от типа производства энергии и может варьироваться от 28% до 72%. Если мы сравним объем выбросов CO ₂ с наиболее эффективным дизельным автомобилем, произведенным в 2016 году, разница между электрическим и обычным автомобилем уменьшится или даже станет в пользу автомобилей с дизельным двигателем в некоторых странах [13]. Средний срок службы BEV составляет более 20 лет, а аккумуляторной батареи — от 5 до 15 лет. Это означает, что общее количество выбросов CO ₂ в жизненном цикле BEV и количество выбросов при производстве литиевых батарей в некоторых случаях может удвоиться [39].В соответствии с этим, нет сомнений в том, что BEV могут помочь сократить выбросы CO ₂ , но на сокращение сильно влияет источник (тип) производства электроэнергии.

Нынешняя плотность энергии батарей ограничивает их использование легковыми автомобилями малого или среднего размера. Стоимость производства аккумуляторов, относительно низкая плотность энергии и большой вес ограничивают их более широкое использование в коммерческих транспортных средствах. По словам Калгатги [18], вес аккумуляторной батареи для тяжелого грузовика класса 8 будет более чем в четыре раза выше, чем у обычного дизельного двигателя для грузовика этого класса.Цена только на аккумуляторную батарею будет выше, чем на весь грузовик с дизельным двигателем. Цена на аккумуляторы и их вес по сравнению с обычными силовыми агрегатами / системами даже увеличивается на воздушном транспорте. Вес необходимого аккумуляторного блока для часто используемого коммерческого Airbus A320 Neo будет в 19 раз больше, чем максимальная взлетная масса самолета [18]. При нынешних скоростях зарядки этому аккумуляторному блоку потребуется более недели для полной зарядки.

4.2 Гибридные автомобили

Гибридные автомобили

(HV) используют комбинацию электрического двигателя и двигателя внутреннего сгорания для обеспечения движения колес транспортного средства.Эта комбинация может повысить эффективность автомобиля и снизить расход топлива. Электроэнергия для питания электродвигателя хранится в аккумуляторной батарее, которая используется в качестве второй системы хранения энергии. Комбинация двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя управляется таким образом, чтобы оптимизировать эффективность трансмиссии и снизить расход топлива. Основным преимуществом гибридных транспортных средств является их способность преобразовывать кинетическую энергию во время торможения в электричество и сохранять ее в аккумуляторной батарее для последующего использования.Эта энергия обычно рассеивается в виде тепла в атмосфере в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Это также снижает количество загрязнений в результате износа тормозов.

Гибридные автомобили

представлены в двух различных конфигурациях: гибридные электромобили (HEV) и гибридные электромобили с подзарядкой от сети (PHEV). Основное различие между ними заключается в том, что PHEV могут заряжать свои батареи во время движения или использовать электричество от сети, в то время как обычные HEV заряжают свои батареи только во время вождения.Эта функция расширяет дальность действия PHEV на чистом электричестве и делает их гораздо более удобными, чем HEV [40].

В предыдущих исследованиях было показано, что гибридные автомобили могут снизить расход топлива по сравнению с обычными автомобилями, оснащенными двигателем внутреннего сгорания. Снижение расхода топлива более заметно в городских условиях с несколькими режимами остановки и запуска. Гибридные автомобили (HV) также могут помочь снизить выбросы выхлопных газов оксида азота. При использовании HV не наблюдалось значительного сокращения выбросов углеводородов (УВ).Выбросы оксида углерода (CO) увеличиваются по сравнению с обычными автомобилями из-за частых условий остановки и запуска, более низкой температуры выхлопных газов и снижения эффективности каталитического нейтрализатора [41].

4.3 Электромобили на топливных элементах

Другой возможностью для питания электромобилей является использование водорода или другого типа электролита. Большинство топливных элементов используют водород для выработки электроэнергии в автомобиле. Произведенное электричество затем используется для питания электродвигателей BEV или вспомогательных электродвигателей гибридных транспортных средств.По сравнению с аккумуляторными электромобилями, FCEV может заправляться быстрее и обеспечивать больший запас хода. Различные типы топливных элементов могут также использовать метанол, гидроксид калия, жидкую фосфорную кислоту, смесь расплавленных карбонатных солей и другие специальные материалы в качестве топлива для производства электроэнергии [42, 43].

Топливный элемент каждого типа предназначен для работы в определенном температурном диапазоне. Топливные элементы с полимерно-электролитной мембраной (PEM), в которых в качестве топлива используется водород, являются наиболее подходящими для использования в транспортных средствах, поскольку они работают при низких температурах.Основная проблема массового (более широкого) использования топливных элементов PEM заключается в высокой стоимости производства водорода и чистой системы распределения, как обсуждалось ранее. Эту проблему можно решить с помощью топливных элементов с прямым метанолом (DMFC), которые работают на чистом метаноле. Метанол имеет более высокую плотность энергии по сравнению с водородом, его легче транспортировать и поставлять, но его токсичность необходимо учитывать при проектировании системы для его использования [42, 43].

4.4 Влияние на энергетический сектор

Большой вопрос при более широком использовании электромобилей — это последующее увеличение потребления электроэнергии.Можем ли мы производить достаточно электроэнергии, чтобы покрыть все наши потребности в ежедневных перевозках? Текущее конечное потребление энергии в транспортном секторе ЕС выше, чем доступная электрическая энергия для конечного потребления, Рисунок 6.

Рис. 6 Сравнение потребления энергии в транспортном секторе и электроэнергии, доступной для конечного потребления в ЕС в 2016 году [44].

Данные, представленные на Рисунке 6, показывают, что в настоящий момент мы не производим достаточно электроэнергии, чтобы покрыть все потребности в энергии в транспортном секторе.Как обсуждалось ранее, текущий вес и плотность энергии батарей ограничивают использование электроэнергии в легковых легковых автомобилях, используемых для личной мобильности. Потребление топлива, связанное с личной мобильностью, составило 61% от общего мирового потребления энергии на транспорте в 2012 году, в то время как на легкие личные автомобили приходилось 44% от общего мирового потребления энергии на транспорте в 2012 году. Эта величина зависит от конкретной страны или региона. В европейских странах ОЭСР на легковые автомобили приходилось примерно 50% общего потребления энергии в транспортном секторе в 2012 году [4].Учитывая эти данные, мы потенциально могли бы заменить ископаемое топливо, используемое для сжигания в легких личных транспортных средствах, электричеством.

Согласно Eurostat [44], около 36,4% электроэнергии в ЕС используется в промышленности, более 61,3% используется в домашних хозяйствах и около 2,3% в транспортном секторе. Использование большего количества электроэнергии для питания наших транспортных средств может существенно повлиять на цены на электроэнергию для домашних хозяйств и конечную продукцию. Если цена на электроэнергию вырастет, это также может повлиять на конкурентоспособность нашего промышленного сектора.

Если посмотреть дальше, 48,7% электроэнергии, произведенной в странах ЕС в 2016 году, было произведено за счет сжигания горючего топлива, такого как природный газ, уголь или нефть. Более четверти, 25,7% электроэнергии было произведено на атомных станциях. Третий по величине источник производства электроэнергии — гидроэлектростанции с долей 12,1%, за ними следуют ветер, 9,7% и солнечная энергия с долей 3,5% [45].

В последние годы было много дискуссий о де-фоссилизации сектора производства электроэнергии в некоторых европейских странах, особенно в Германии.Это может привести к снижению производства энергии (энергии, доступной для конечного потребления), что может иметь дальнейшее влияние на цены на электроэнергию для домашних хозяйств среднего размера [46, 47].

5 Энергетические потребности для производства топлива

В последние годы было много дискуссий о том, сколько энергии требуется для производства жидкого топлива (бензина и дизельного топлива). Исследования Well-To-Tank (WTT) подходят для определения количества энергии, необходимого для производства топлива, которое можно купить на заправочных станциях.Было проведено несколько исследований по определению потребления энергии в процессе нефтепереработки в разных регионах (странах) [48–50]. Результаты по потреблению энергии в EU в процессе производства дизельного и бензинового топлива представлены в таблице 2.

Таблица 2

Энергопотребление в процессе нефтепереработки в EU .

Энергию, необходимую для производства топлива, можно увидеть из представленных результатов энергетического баланса, которые показывают, сколько энергии требуется для производства конкретного топлива.Примерно пятая часть конечной энергии используется для производства ископаемого топлива. Если преобразовать это в электрическую энергию, мы увидим, что для производства 1 литра дизельного и бензинового топлива требуется около 2 кВтч электроэнергии.

Большая часть энергии, используемой на нефтеперерабатывающем заводе, производится за счет поступления сырья и производится на нефтеперерабатывающем заводе. Некоторые источники энергии также необходимо покупать [49]. Электроэнергия, используемая в процессе нефтепереработки, обычно вырабатывается на электростанции нефтеперерабатывающего завода из топлива, такого как топочный мазут.Покупная электроэнергия составляет менее 5% энергии, потребляемой в процессе нефтепереработки [48–50]. Согласно исследованию JRC [48], около половины энергии, используемой в WTT, используется в процессе переработки топлива. Если мы рассмотрим эти данные и предположим, что на других этапах WTT также необходимо закупить такое же количество электроэнергии (вместе 10% энергии, используемой в WTT), мы получим разные результаты использования электроэнергии в производстве топлива, Таблица 2.

На основании представленных данных можно сделать вывод, что количество энергии, используемой в процессе рафинирования, не является незначительным.Используемая энергия производится из нескольких источников, которые в основном являются побочными продуктами нефтеперерабатывающего завода, поэтому их нельзя преобразовать напрямую в электричество и использовать для питания электромобилей. Учитывая эффективность их преобразования в электричество 35%, можно определить количество энергии, которое потенциально может быть использовано для питания электромобилей, без учета каких-либо потерь при транспортировке электроэнергии (потери в электросети), батарей электромобилей и т. Д. Таблица 2.

Исследования Well-to-Tank (WTT) позволяют нам оценить увеличенную энергию и выбросы, выделяемые в процессах, необходимых для производства определенных видов топлива, и доставлять их на автозаправочные станции.Исследования Tank To Wheels (TTW) дополнительно оценивают увеличение энергии и выбросы, выделяемые конкретными автомобилями и комбинациями топлива. Если мы суммируем эти значения, мы получим исследование Well-To-Wheels (WTW), которое дает нам представление о количестве увеличенной энергии и выбросов, выделяемых при управлении транспортным средством с определенным типом двигателя, использующим другое топливо или биотопливо. В исследовании WTW также рассматриваются различные варианты производства конкретного топлива, такие как различные пути распределения сырья (ПГ из трубопроводов, ПГ из сланцевого газа и т. Д.).), различное сырье для производства топлива (биодизель из рапсового масла, биодизель из подсолнечного масла и т. д.), различные виды используемой энергии ( ЕС смешивают электроэнергию, электроэнергию с угольных электростанций и т. д.) и тому подобное.

В представленном документе мы суммируем результаты исследования WTW Европейской комиссии [48], для энергии, израсходованной в МДж / 100 км, и выбросов в г CO _2экв. / км. В том случае, когда несколько вариантов сырья, путей и т. Д., были доступны для конкретного вида топлива, мы рассчитали и использовали среднее значение. В исследовании представлены результаты WTW для обычных автомобилей 2010 года и для варианта 2020 года. Результаты для варианта 2020 года содержат достижения в традиционных технологиях (снижение аэродинамического сопротивления транспортного средства, улучшение сопротивления качению, снижение веса, уменьшение габаритов двигателя и использование систем последующей обработки) по сравнению с 2010 годом. На рисунках 7 и 8 мы представляем Результаты исследования WTW для израсходованной энергии и выбросов для варианта транспортного средства 2020 года (прогноз).

Рис. 7 Общее количество энергии, израсходованной в WTW для автомобильной техники 2020 года [48].

Рис. 8 Выбросы WTW для автомобильной техники 2020 года [48].

Использование бензина в двигателях с искровым зажиганием с прямым впрыском (DISI) и использование дизельного топлива в двигателях с прямым впрыском и компрессионным зажиганием (DICI) потребляет меньше энергии, чем использование большинства рассмотренных альтернативных видов топлива, рисунок 7.Увеличение энергии связано с более высокой энергоемкостью производства альтернативных видов топлива по сравнению с производством традиционных видов топлива. На энергоемкость также влияет эффективность сгорания каждого топлива и путь транспортировки сырья (, например, , природный газ (ПГ), транспортируемый на 4000 км по трубопроводам, или сланцевый газ, перекачиваемый в ЕС ). Двигатели с портовым впрыском искрового зажигания (PISI) потребляют немного больше энергии, чем двигатели с искровым зажиганием с прямым впрыском, при работе на сжиженном природном газе (СПГ).

При рассмотрении результатов для этанола и биодизеля мы должны иметь в виду, что общая энергия представлена ​​на рисунке 7. Общая энергия состоит из химической энергии, хранящейся в ресурсе биомассы (сырье), и энергии, необходимой для производства топлива. . Энергия источника биомассы в несколько раз превышает используемую ископаемую энергию. По этой причине топлива из рапса, подсолнечника, соевых бобов и пальмового масла намного более энергоемки, чем топливо из таллового масла и растительного масла.Такое же влияние, как и на высокую энергоемкость всех вариантов производства этанола.

Все синтетическое топливо и топливо DME также потребляют больше энергии, чем обычные бензин и дизельное топливо. Потребление энергии снова зависит от типа сырья, используемого для производства топлива. Производство из угля (уголь в жидкость — CTL) и из биомассы (биомасса в жидкость — BMT) требует больше энергии для производства синтетического топлива, чем производство из газа (газ в жидкость — GTL). Производство ДМЭ такое же.

Ситуация немного отличается при сравнении результатов по энергопотреблению HEV, PHEV, BEV и FCEV. Гибридные и гибридные электромобили менее энергоемки, чем автомобили с обычными двигателями DISI и DICI. Причина меньшего потребления энергии заключается в их способности преобразовывать кинетическую энергию во время торможения в электричество и сохранять ее в аккумуляторной батарее для последующего использования. Эта энергия, которая обычно тратится впустую в автомобилях с обычными двигателями, помогает снизить потребность в энергии для питания гибридных автомобилей.

У аккумуляторных и гибридных электромобилей потребление энергии сильно зависит от типа источника электричества. Более низкая эффективность производства электроэнергии достигается на атомных электростанциях, поэтому потребление энергии BEV и PHEV является самым высоким, когда атомные электростанции используются для производства электроэнергии.

Использование водорода в электромобиле на топливных элементах сильно зависит от метода производства водорода. Тепловой процесс производства водорода как из природного газа (ПГ), так и из сжиженного природного газа (СПГ) требует меньше энергии, чем использование ископаемого топлива.Электролизные пути производства водорода более энергоемкие. Исключение составляет только путь, на котором используется ветровая электроэнергия.

Все комбинации транспортных средств и топлива выделяют определенное количество выбросов. Объем выбросов в исследовании WTW представлен на Рисунке 8.

Тенденции выбросов при использовании различных альтернативных видов топлива отличаются от тенденций потребления энергии. При использовании сжатого природного газа количество выбросов примерно такое же, как при использовании бензина и дизельного топлива, в то время как все другие рассматриваемые виды биотоплива выделяют гораздо меньше выбросов.Количество энергии, необходимое для производства биотоплива, сильно зависит от используемого сырья. Это приводит к разным объемам выбросов для разных путей получения биотоплива. Выбросы этанола и синтетического топлива также сильно зависят от используемого сырья. Разное сырье требует разных подходов к производству топлива, что приводит к разной интенсивности выбросов для каждого типа сырья. Если рассматривать результаты по интенсивности выбросов ДМЭ, производство ДМЭ из древесины является наиболее благоприятным.Основным источником энергии при преобразовании древесины в ДМЭ является сама древесина, поэтому количество выбрасываемых выбросов очень мало по сравнению с производством ДМЭ из природного газа или угля.

При сравнении результатов для гибридных автомобилей и автомобилей с обычными двигателями, более низкая энергоемкость, как видно из результатов на Рисунке 8, влияет на меньшее количество выбросов парниковых газов. Объем выбросов парниковых газов аккумуляторным электромобилем зависит только от типа процесса производства электроэнергии.Процессы производства электроэнергии из угля и тяжелой нефти на сегодняшний день являются наиболее интенсивными по выбросам. Электроэнергия, производимая ветром и атомными электростанциями, является наиболее чистой. Это также отражено в FCEV, где процесс электролиза используется для производства водорода.

6 Заключение

В представленной статье исследуется текущая ситуация в области разработки двигательных систем дорожного применения. В последние годы гибридные и электрические транспортные средства значительно продвинулись в своем развитии и удобстве использования.Несмотря на весь достигнутый прогресс, нынешняя система автомобильного транспорта по-прежнему основана на двигателях внутреннего сгорания и сжигании жидкого топлива на основе нефти. Доля рынка всех BEV и всех гибридных автомобилей в европейских странах в 2016 году составила около 3,4%.

Мировой спрос на топливо на нефтяной основе ежегодно растет [18]. Общий объем энергии ветра и солнца, произведенной в 2016 году, смог покрыть глобальный спрос на энергию в транспортном секторе за 12 дней. Это показывает нам повседневное измерение спроса на энергию в транспортном секторе и указывает на сложность замены его нынешнего первичного источника энергии.Текущие тенденции в производстве электроэнергии и емкости аккумуляторных батарей не в пользу более широкого использования электроэнергии в транспортном секторе. Также возникает вопрос о способности электрической сети передавать больше электроэнергии в случае, если все больше и больше домохозяйств будут иметь электромобили, которые необходимо регулярно заряжать.

С другой стороны, недавний прогресс в разработке двигателей внутреннего сгорания повышает их эффективность и снижает выбросы выхлопных газов.Современные технологии сжигания и новые технологии доочистки выхлопных газов значительно снижают количество вредных выбросов, особенно от дизельных двигателей. Выбросы выхлопных газов строго регулируются нормами EURO и другими национальными нормами, которые способствуют развитию новых методов дополнительного сокращения выбросов. Они также поощряют использование биотоплива, которое смешивается с топливом на нефтяной основе в большинстве стран ЕС и оказывает доказанное положительное влияние на сокращение выбросов.Использование биотоплива в сочетании с современными технологиями сжигания или с гибридными силовыми установками может иметь даже большее влияние на сокращение выбросов, чем каждое отдельное решение.

При рассмотрении других альтернатив обычным видам топлива, таких как синтетическое топливо, ДМЭ и водород, мы должны быть очень осторожны. Как видно из исследования WTW, некоторые из них могут иметь большее воздействие на окружающую среду по сравнению с дизельным и бензиновым топливом. Производство электроэнергии в некоторых европейских странах все еще сильно зависит от угля.Этот тип производства электроэнергии также требует значительных выбросов и может быть более вредным для окружающей среды, чем использование обычного жидкого топлива на основе нефти в транспортном секторе.

Электричество, безусловно, сыграет важную роль в будущем дорожных силовых установок. Насколько велик будет его вклад, будет зависеть от будущего увеличения емкости аккумуляторных батарей, обновления мощности электрических сетей, декарбонизации сектора производства электроэнергии, будущих тенденций в развитии автомобилестроения и т. Д.Большое беспокойство вызывает также цена на электроэнергию и снижение собираемых дорожных налогов от продажи ископаемого топлива, которое, как ожидается, последует в определенный момент перехода к электрификации транспорта. Как видно из недавних данных о рыночных долях, гибридные электромобили во всех формах обладают наибольшим потенциалом для массового использования в будущем.

Все это указывает на то, что в ближайшем будущем двигатели внутреннего сгорания по-прежнему будут играть основную роль во всех типах дорожных приложений. Сочетание современного ДВС с повышенной эффективностью и меньшим воздействием на выбросы с частичной электрификацией транспортных средств в настоящее время представляет собой лучшее решение для сокращения выбросов парниковых газов в ближайшем будущем.Доступные технологии необходимо сбалансировать в соответствии с конкретными характеристиками каждого региона. Учитывая это, необходимы дальнейшие инвестиции в новые технологии двигателей внутреннего сгорания, системы доочистки выхлопных газов и биотопливо для дальнейшего снижения воздействия транспортного сектора на окружающую среду в ближайшем будущем.

Список литературы

• Статистический обзор мировой энергетики BP. (2018) https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2018-full-report .pdf [доступ 12 марта 2019 г.]. [Google Scholar]
• МЭА. (2018) Global Energy & CO ₂ Status Report 2017, Международное энергетическое агентство. [Google Scholar]
• Перспективы BP Energy.(2017) https://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/energyeconomics/energy-outlook-2017/bp-energy-outlook-2017.pdf [по состоянию на 26 февраля 2018 г.]. [Google Scholar]
• Международный энергетический прогноз. (2016) Управление энергетической информации, 2016.[Google Scholar]
• ЕЭЗ. (2018) Прогресс транспортного сектора ЕС в достижении его экологических и климатических целей, Европейское агентство по окружающей среде. [Google Scholar]
• Евростат.(2018) Показатели энергетики, транспорта и окружающей среды, издание 2018 г., Европейский Союз, Люксенбург. ISBN 978-92-79-96509-8 ISSN 2363-2372. [Google Scholar]
• ЕЭЗ. (2018) Качество топлива в ЕС в 2016 году, Европейское агентство по окружающей среде, doi: 10.2800/224432. [Google Scholar]
• Статистика европейского автомобильного рынка. (2017) Международный совет по чистому транспорту, http://eupocketbook.theicct.org. [Google Scholar]
• ЕЭЗ.(2018) Выбросы загрязнителей воздуха от транспорта, Европейское агентство по окружающей среде. [Google Scholar]
• Уильямс М., Миньярес Р. (2016) Техническое резюме стандартов выбросов транспортных средств Euro 6 / VI, icct, доступно онлайн на https: // www.theicct.org [дата обращения: 3.04.2019]. [Google Scholar]
• ЕЭЗ. (2018) Отчет об инвентаризации выбросов Европейского Союза за 1990–2016 гг. В соответствии с Конвенцией ЕЭК ООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (LRTAP), Европейское агентство по окружающей среде, ISSN 1977-8449.[Google Scholar]
• EEA (2018) Конечное потребление энергии по видам транспорта, Европейское агентство по окружающей среде. [Google Scholar]
• Евростат, http: // appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/submitViewTableAction.do [доступ 26 марта 2019 г.] Ключевые слова: количество легковых автомобилей на 1 000 жителей. [Google Scholar]
• Хейвуд Дж., Маккензи Д. (2015) На пути к 2050 году: потенциал для значительного сокращения энергопотребления легковых автомобилей и выбросов парниковых газов, Автомобильная лаборатория Слоуна Массачусетского технологического института, Отдел инженерных систем.[Google Scholar]
• Мао Б., Пэн К., Хайфэн Л., Цзуньцин З., Минфа Ю. (2018) Воспламенение от сжатия бензина в многоцилиндровом дизельном двигателе большой мощности, Топливо 2015, 339–351. [CrossRef] [Google Scholar]
• Любой., Jaasim M., Raman V., Hernández Pérez FE, Sim J., Chang J., Im HG, Johansson B. (2018) Воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI) и частично предварительно смешанное сгорание (PPC) в двигателе с воспламенением от сжатия с низким бензин с октановым числом, Energy 158, 181–191. [CrossRef] [Google Scholar]
• Калгатги Г., Йоханссон Б. (2018) Подход с воспламенением от сжатия бензина (GCI) для эффективного, чистого и доступного двигателя будущего, Proc. Inst. Мех. Англ. Часть D: J. Automob. Англ. 232, 1, 118–138. [CrossRef] [Google Scholar]
• Калгатги Г.(2018) Неужели и двигателей внутреннего сгорания, и бензина на транспорте? Прил. Энергия 225, 965–974. [Google Scholar]
• Ван Л., Лоури Дж., Нгайле Г., Фанг Т. (2019) Распыление дизельного топлива под высоким давлением из пьезоэлектрического топливного инжектора, Прил.Therm. Англ. 15, 807–824. [Google Scholar]
• Морган Р., Бэнкс А., Олд А., Хейкал М. (2015) Преимущества высокого давления впрыска для будущих характеристик двигателей большой мощности, Технический документ SAE 2015–24-2441, DOI: 10.4271 / 2015-24-2441.[Google Scholar]
• Стэнтон Д. (2013) Систематическая разработка высокоэффективных и экологически чистых двигателей для соответствия будущим правилам выбросов парниковых газов в коммерческих транспортных средствах, SAE Int. J. Eng. 6, 3, 1395–1480. DOI: 10.4271 / 2013-01-2421. [CrossRef] [Google Scholar]
• Хуан В., Мун С., Гао Ю., Ван Дж., Одзава Д., Мацумото А. (2019) Влияние числа отверстий на динамику распыления дизельных форсунок с несколькими отверстиями: наблюдение для форсунок с тремя и девятью отверстиями, Exp. Therm. Fluid Sci. 102, 387–396. [CrossRef] [Google Scholar]
• Картикеян В.(2019) Влияние изменения геометрии чаши камеры сгорания на характеристики двигателя, характеристики сгорания и выбросов дизельного двигателя, работающего на биодизельном топливе, с его анализом энергии и эксергии, Energy 176, 830–852. [CrossRef] [Google Scholar]
• Паппула Б., Питчайпиллай П., Нараянан К.Г. (2019) Комбинированный эффект композитной присадки и модификации камеры сгорания для адаптации отработанного пластикового масла в качестве топлива для дизельного двигателя, J. Taiwan Inst. Chem. Англ. 97, 297–304. [Google Scholar]
• Рука., Дуань Ю., Ван К., Линь Х., Хуанг З. (2015) Экспериментальное исследование двухступенчатого впрыска смеси дизельного топлива и бензина в системе впрыска Common Rail, Fuel 159, 470–475. [CrossRef] [Google Scholar]
• Пайри Ф., Лухан Дж. М., Гвардиола К., Пла Б. (2014) Непростое будущее для двигателя внутреннего сгорания: новые технологии и роль управления, Oil Gas Sci. Technol. — Rev. IFP Energies nouvelles 70, 15–30. DOI: 10.2516 / ogst / 2014002. [CrossRef] [Google Scholar]
• Айодхья А., Нараянаппа К. (2018) Обзор систем последующей обработки для дизельных двигателей, Environ. Sci. Загрязнение. Res. 25, 1–4. DOI: 10.1007 / s11356-018-3487-8. [CrossRef] [Google Scholar]
• Exxonmobil, Перспективы энергетики: взгляд до 2040 г., https: // cdn.exxonmobil.com/~/media/global/files/outlook-for-energy/2017/2017-outlook-for-energy.pdf [дата обращения 31.1.2019]. [Google Scholar]
• США DOE. Центр данных по альтернативным видам топлива. (2019) Производство и распределение водорода, https://afdc.energy.gov / fuels / Hydrogen_production.html [дата обращения 31.1.2019]. [Google Scholar]
• США DOE. (2009) Потребность в энергии для сжатия и сжижения газообразного водорода в связи с потребностями в хранении транспортных средств, https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/9013_energy_requirements_for_hydrogen_gas_compression.pdf [дата обращения 31.01.209]. [Google Scholar]
• Ю-Кван О., Кюнг-Ран Х., Чангман К., Юнг Р.К., Джин-Сок Л. (2018) Последние разработки и основные препятствия на пути к передовым видам биотоплива: краткий обзор, Bioresource Technol. 257, 320–333. [CrossRef] [Google Scholar]
• Альгрен Э., Хагберг М.Б., Гран М. (2017) Транспортное биотопливо в моделировании глобальной энергетики — обзор подходов к комплексной оценке энергетических систем, GCB Bioener. 9, 1168–1180. [CrossRef] [Google Scholar]
• Алалван Х.А., Альминшид А.Х., Альджаафари Х.А.С. (2019) Многообещающая эволюция производства биотоплива. Тематический обзор, Обновить. Energy Focus 28, 127–139. [CrossRef] [Google Scholar]
• Сикарвар В.С., Чжао М., Феннелл П.С., Шах Н., Энтони Э.Дж. (2017) Прогресс в производстве биотоплива путем газификации, Process Ener. Гореть. Sci. 61, 189–248. [CrossRef] [Google Scholar]
• Всемирный банк и партнеры GGFR раскрывают ценность потраченного впустую газа, http: // web.worldbank.org/WBSITE/EXTERNAL/TOPICS/EXTSDNET/0,,contentMDK:22416844~menuPK:64885113~pagePK:64885161~piPK:64884432~theSitePK:5929282,00.html [дата обращения 29.1.209]. [Google Scholar]
• Мама Г. (2014) Эволюция автомобильных технологий: Справочник, SAE International.[CrossRef] [Google Scholar]
• Сафари М. (2018) Аккумуляторные электромобили: взгляд назад, чтобы двигаться вперед, Энергетическая политика 115, 54–65.[Google Scholar]
• Холл Д., Лютси Н. (2018) Влияние производства аккумуляторов на выбросы парниковых газов в течение всего жизненного цикла электромобилей, icct. Доступно на сайте www.theicct.org [дата обращения 15.04.2019]. [Google Scholar]
• Дитман С., Паулюк С., ван Вуурен Д.П., ван дер Воет Э., Туккер А. (2018) Сценарии роста спроса на металл в технологиях производства электроэнергии, автомобилях и электронных устройствах, Environ. Sci. Technol. 52, 4950–4959. [Google Scholar]
• Сабри М.Ф.М., Данапаласингам К.А., Рахмат М.Ф. (2016) Обзор архитектуры гибридных электромобилей и стратегий управления энергопотреблением, Renew. Sust. Energ. Ред. 53, 1433–1442. [CrossRef] [Google Scholar]
• Хуан Ю., Суаравски Н.С., Орган Б., Чжоу Дж.Л., Тан О.Х.Х., Чан Э.Ф.С. (2019) Расход топлива и выбросы при реальном вождении: сравнение гибридных и обычных транспортных средств, Sci. Total Environ. 659, 275–282. [PubMed] [Google Scholar]
• Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии.(2019) Типы топливных элементов, https://www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells [дата обращения 16.04.2019]. [Google Scholar]
• Танк Б., Арат Х.Т., Балтаджоглу Э., Айдын К. (2019) Обзор видения электромобилей на водородных топливных элементах на следующую четверть века, Inter.J. Hydrogen Ener. 44, 10120–10128. [CrossRef] [Google Scholar]
• Евростат интернетна страна.(2018) iskalne besede: поставка, преобразование и потребление электроэнергии и нефти, 5.10.2018. [Google Scholar]
• Евростат. (2018) Производство, потребление и обзор рынка электроэнергии. Статистические данные объяснены, Евростат. [Google Scholar]
• Ренн О., Маршалл Дж. П. (2016) Политика в отношении угля, ядерной энергии и возобновляемых источников энергии в Германии: с 1950-х годов до «Energiewende», Energy Policy 99, 224–232. [Google Scholar]
• Хейк Дж. Ф., Фишер В., Венгхаус С., Векенброк К. (2015) Немецкая энергия — история и статус-кво, Энергия 92, 532–546.DOI: 10.1016 / j.energy.2015.04.027. [CrossRef] [Google Scholar]
• JRC.(Июль 2013 г.) Анализ будущего автомобильного топлива и силовых агрегатов в европейском контексте от Well to Wheels, версия 4, Европейская комиссия, Объединенный исследовательский центр, Институт энергетики и транспорта. [Google Scholar]
• Имран Хан М.(2018) Сравнительное использование энергии между скважинами и резервуарами и оценка выбросов парниковых газов природного газа в качестве транспортного топлива в Пакистане, Ener. Поддерживать. Развивать. 43, 38–59. [CrossRef] [Google Scholar]
• Патил В., Шастры В., Химабинду М., Равикришна Р.В. (2016) Анализ жизненного цикла энергии и выбросов парниковых газов автомобильного топлива в Индии: Часть 2 — Анализ от скважины к колесам, Energy 96, 699–712. [CrossRef] [Google Scholar]
• Европейский Союз.(2016) Энергетические балансы 2016 DATA, Европейский Союз, Люксембург. ISBN 978-92-79-92826-0 ISSN 1830-7558. [Google Scholar]
• Евростат, http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/submitViewTableAction.do [дата обращения 18.03.2019]. [Google Scholar]
• Евростат, https: // ec.europa.eu/eurostat/web/products-datasets/-/road_eqr_carpda [2.10.2018]. [Google Scholar]
• Евростат, http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=env_air_emis&lang=en [по состоянию на 28 марта 2019 г.]. [Google Scholar]

Все таблицы

Таблица 1 Структура

по видам топлива и структура пассажирских и грузовых перевозок ЕС транспортный сектор [4, 5, 12, 51, 53].

Таблица 2

Энергопотребление в процессе нефтепереработки в EU .

Все рисунки

	Рис. 6 Сравнение потребления энергии в транспортном секторе и электроэнергии, доступной для конечного потребления в ЕС в 2016 году [44].
По тексту

Характеристики дизельного двигателя и выбросы при использовании топлива, полученного из отработанных шин

1.

Дхар А. и Агарвал А. К. Рабочие характеристики, выбросы и характеристики сгорания биодизельного топлива Каранджа в транспортном двигателе. Топливо 119 , 70–80 (2014).

CAS Статья Google Scholar

2.

Дуан П., Цзинь Б., Сюй Ю. и Ван Ф. Копиролиз микроводорослей и отработанных резиновых покрышек в сверхкритическом этаноле. Chem. Англ. J. 269 , 262–271 (2015).

CAS Статья Google Scholar

3.

Мохтар, Н. М., Омар, Р., Идрис, А. Микроволновый пиролиз для преобразования материалов в энергию: краткий обзор. Источники энергии, Часть A Восстановление. Util. Environ. Эфф. 34 , 2104–2122 (2012).

CAS Статья Google Scholar

4.

Де Марко Родригес, И. и др. . Пиролиз изношенных покрышек. Топливный процесс. Technol. 72 , 9–22 (2001).

Артикул Google Scholar

5.

Шива М., Оненц С., Учар С. и Яник Дж. Влияние маслянистых отходов на пиролиз утильных шин. Energy Convers. Manag. 75 , 474–481 (2013).

CAS Статья Google Scholar

6.

Ван, В. К., Бай, К. Дж., Лин, К. Т. и Пракаш, С. Альтернативное топливо, полученное путем термического пиролиза отработанных шин, и его использование в дизельном двигателе. заявл. Therm. Англ. 93 , 330–338 (2016).

CAS Статья Google Scholar

7.

Мартинес, Дж. Д. и др. . Пиролиз отработанных шин — обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 23 , 179–213 (2013).

CAS Статья Google Scholar

8.

Ани, Ф. Н. и Мат Нор, Н. С. Быстрый пиролиз резиновых шин, вызванный воздействием микроволн. AIP Conf. Proc . 1440 , 834–841 (2012).

9.

МакТирнан, Х.М.А. Управление утилизацией шин в Австралии. 10 , (2012). http://www.wastenet.net.au/Assets/Documents/Content/Information/Endorsed_Tyre_Research_Paper_20.02.13.pdf (дата обращения: ^8t h май 2017 г.).

10.

Автомобильная перепись, Австралия. Австралийское статистическое бюро (2016). Доступно по адресу: http://www.abs.gov.au/AUSSTATS/[email protected]/ProductsbyCatalogue/06D0E28CD6E66B8ACA2568A

9408?OpenDocument.(Дата обращения: 8 ^th , май 2017 г.).

11.

Асеведо, Б. и Барриоканал, С. Топливные масла, полученные в результате совместного пиролиза утильных шин с углем и битумными отходами. Влияние конфигурации печи. Топливо 125 , 155–163 (2014).

CAS Google Scholar

12.

Муруган С., Рамасвами М. К. и Нагараджан Г. Пиролизное масло для шин в качестве альтернативного топлива для дизельных двигателей. SAE Тех.Пап . https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.03.035 (2005).

13.

Пилуса Т. Дж. Использование топлива, полученного из модифицированных шин, для двигателей с воспламенением от сжатия. Управление отходами . https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.06.020 (2016).

14.

Кумаравел, С. Т., Муругесан, А., Кумаравел, А. Пиролизное масло для шин в качестве альтернативного топлива для дизельных двигателей — обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 60 , 1678–1685 (2016).

CAS Статья Google Scholar

15.

Туду К., Муруган С. и Патель С. К. Влияние смеси дизельного топлива и масла, полученной из шин, на характеристики сгорания и выбросов в двигателе с воспламенением от сжатия с внутренней геометрией реактивного поршня. Топливо 184 , 89–99 (2016).

CAS Статья Google Scholar

16.

Муруган С., Рамасвами М. К. и Нагараджан Г. Использование масла для пиролиза шин в дизельных двигателях. Управление отходами. 28 , 2743–2749 (2008).

CAS Статья PubMed Google Scholar

17.

Илькилич, К. и Айдын, Х. Производство топлива из отработанных автомобильных шин путем каталитического пиролиза и его применение в дизельном двигателе. Топливный процесс. Technol. 92 , 1129–1135 (2011).

Артикул Google Scholar

18.

Харихаран С., Муруган С. и Нагараджан Г. Влияние диэтилового эфира на дизельный двигатель, работающий на пиролизном масле. Топливо 104 , 109–115 (2013).

CAS Статья Google Scholar

19.

Туду К., Муруган С. и Патель С. К. Экспериментальный анализ дизельного двигателя DI, работающего на легкой фракции пиролизного масла. Внутр. J. Oil, Gas Coal Technol. 11 , 318–338 (2016).

Артикул Google Scholar

20.

Афзал, А., Хелме-Айяла, П., Эль-Дин, А.Г. и Эль-Дин, М.Г. Автомобильные отходы. Water Environ. Res. 80 , 1397–1415 (2008).

CAS Статья Google Scholar

21.

Форрест, М. Обзор мирового рынка вторичной переработки резины. Recycl. Повторное использование резиновых отходов 17–18 (2014).

22.

Qu, W. et al. . Пиролиз отработанной покрышки на цеолите ЗСМ-5 с повышенной каталитической активностью. Полим. Деграда. Stab. 91 , 2389–2395 (2006).

CAS Статья Google Scholar

23.

Мурильо, Р. и др. . Применение термических процессов для повышения стоимости изношенных шин. Топливный процесс. Technol. 87 , 143–147 (2006).

CAS Статья Google Scholar

24.

Уильямс, П. Т. Пиролиз изношенных шин: обзор. Управление отходами. 33 , 1714–1728 (2013).

CAS Статья PubMed Google Scholar

25.

Рамос, Г., Альгуасиль, Ф. Дж. И Лопес, Ф. А. Утилизация изношенных шин. Технологический обзор. Ред. Металл. 47 , 273–284 (2011).

CAS Статья Google Scholar

26.

Роухани, А. и Рейни, Т.J. Пути обращения с утильными шинами и их использование в качестве топлива — обзор. Энергия 9 , 1–26 (2016).

Артикул Google Scholar

27.

Cheperdak, L. et al. . Автомобильные отходы. Water Environ. Res. 78 , 1563–1584 (2006).

CAS Статья Google Scholar

28.

Ваманкар, А. К. и Муруган, С.Горение, характеристики и выбросы дизельного двигателя, работающего на дизельном топливе с добавлением технического углерода. Энергия 86 , 467–475 (2015).

CAS Статья Google Scholar

29.

Э. Маунтджой, Д. Хастанаяке, Т. Фриман. Запасы и судьба шин с истекшим сроком службы — исследование 2013-14 гг. (2015).

30.

Шах, Дж., Ян, М. Р. и Мабуд, Ф. Каталитическое превращение отработанных шин в ценные углеводороды. J. Polym. Environ. 15 , 207–211 (2007).

CAS Статья Google Scholar

31.

Абниса, Ф. и Ван Дауд, В. М. А. Оптимизация утилизации топлива посредством ступенчатого совместного пиролиза скорлупы пальмы и утильных шин. Energy Convers. Manag. 99 , 334–345 (2015).

Артикул Google Scholar

32.

Муруган, С., Рамасвами, М. К. и Нагараджан, Г. Оценка пиролизного масла как источника энергии для дизельных двигателей. Топливный процесс. Technol. 90 , 67–74 (2009).

CAS Статья Google Scholar

33.

Чен, Т. К., Шен, Ю. Х., Ли, В. Дж., Лин, К. С. и Ван, М. В. Исследование процесса окислительного обессеривания с помощью ультразвука, применяемого к утилизации пиролизного масла из отработанных шин. J. Clean.Prod. 18 , 1850–1858 (2010).

CAS Статья Google Scholar

34.

Намчот, В. и Джиткарнка, С. Модернизация масла, полученного из отработанных шин при пиролизе отработанных шин, на никелевом катализаторе, нанесенном на цеолит HZSM-5. Chem. Англ. Пер. 45 , 775–780 (2015).

Google Scholar

35.

Aydin, H. & Ilkiliç, C. Оптимизация производства топлива из отработанных автомобильных шин путем пиролиза и сходного с дизельным топливом с помощью различных методов обессеривания. Топливо 102 , 605–612 (2012).

CAS Статья Google Scholar

36.

Муруган, С., Рамасвами, М. Р. и Нагараджан, Г. Влияние перегонки на производительность, выбросы и сгорание дизельного двигателя с использованием смесей дизельного топлива для пиролиза шин. Therm. Sci. 12 , 157–167 (2008).

Артикул Google Scholar

37.

Чжан Х., Лей Х., Чен С. и Ву Дж. Каталитический сопиролиз лигноцеллюлозной биомассы с полимерами: критический обзор. Green Chem. 18 , 4145–4169 (2016).

CAS Статья Google Scholar

38.

Исаев А.И., Юшанов С.П., Ким С.Х., Левин В.Ю. Ультразвуковая девулканизация резиновых отходов: эксперименты и моделирование. Rheol. Acta 35 , 616–630 (1996).

CAS Статья Google Scholar

39.

Чжан, Х., Ван, Т., Ма, Л. и Чанг, Дж. Вакуумный пиролиз отработанных шин с основными присадками. Управление отходами. 28 , 2301–2310 (2008).

CAS Статья PubMed Google Scholar

40.

Исаев А., Юшанов С. П. и Чен Дж. Ультразвуковая девулканизация. J. Appl. Polym.Sci. 59 , 803–813 (1996).

CAS Статья Google Scholar

41.

Чен, Д. Т., Перман, К. А., Рихерт, М. Э. и Ховен, Дж. Деполимеризация шин и натурального каучука с использованием сверхкритических жидкостей. J. Hazard. Матер. 44 , 53–60 (1995).

CAS Статья Google Scholar

42.

Park, S. & Gloyna, E.F. Статистическое исследование разжижения использованной резиновой шины в сверхкритической воде. Топливо 76 , 999–1003 (1997).

CAS Статья Google Scholar

43.

Эпплтон, Т. Дж., Колдер, Р. И., Кингман, С. В., Лаундес, И. С. и Рид, А. Г. Микроволновая технология для энергоэффективной обработки отходов. заявл. Энергетика 81 , 85–113 (2005).

CAS Статья Google Scholar

44.

Boxiong, S., Chunfei, W., Binbin, G., Rui, W. & Liangcai Пиролиз отработанных шин с использованием цеолитных катализаторов USY и ZSM-5. заявл. Катал. B Environ. 73 , 150–157 (2007).

Артикул Google Scholar

45.

Конеса, Дж. А. и др. . Сравнение выбросов от пиролиза и сжигания различных отходов. J. Anal. Прил. Пиролиз 84 , 95–102 (2009).

CAS Статья Google Scholar

46.

Banar, M., Akyildiz, V., Özkan, A., okaygil, Z. & Onay, Ö. Характеристика пиролитического масла, полученного при пиролизе TDF (топливо из шин). Energy Convers. Manag. 62 , 22–30 (2012).

CAS Статья Google Scholar

47.

Фриго, С., Джентили, Р., Седжани, М., Пуччини, М.Дизельное топливо методом термомеханического пиролиза утильных шин. SAE Int. Дж. Топливо Любр . 6 , (2013).

48.

Янг, А.Л.С. и Ани, Ф.Н. Контролируемый микроволновый пиролиз отработанных резиновых покрышек. Внутр. J. Technol. 2 , 314–322 (2016).

Артикул Google Scholar

49.

Данг, Н. А., Клаевкла, Р., Вонгкасемджит, С. и Джиткарнка, С. Производство легких олефинов и светлых нефтепродуктов путем каталитического пиролиза отработанных шин. J. Anal. Прил. Пиролиз 86 , 281–286 (2009).

CAS Статья Google Scholar

50.

Мартинес, Дж. Д., Родригес-Фернандес, Дж., Санчес-Вальдепенас, Дж., Мурильо, Р. и Гарсия, Т. Рабочие характеристики и выбросы автомобильного дизельного двигателя с использованием жидкой смеси для пиролиза шин. Топливо 115 , 490–499 (2014).

CAS Статья Google Scholar

51.

Ваманкар А. К. и Муруган С. Экспериментальное исследование эмульсии технического углерода-воды-дизельного топлива в стационарном дизельном двигателе. Топливный процесс. Technol. 125 , 258–266 (2014).

CAS Статья Google Scholar

52.

Murugan, S., Ramaswamy, M. C. & Nagarajan, G. Сравнительное исследование характеристик, выбросов и исследований сгорания дизельного двигателя DI, использующего смеси дистиллированного пиролизного масла для шин и дизельного топлива. Топливо 87 , 2111–2121 (2008).

CAS Статья Google Scholar

53.

Ваманкар, А. К. и Муруган, С. Д. Дизельный двигатель, работающий на суспензии технического углерода, воды и дизельного топлива при различных моментах впрыска и давлении открытия форсунки. Дж. Энергетический институт . 1–14 https://doi.org/10.1016/j.joei.2015.04.003 (2015).

54.

Сан, Дж., Кейтон, Дж. А. и Джейкобс, Т. Дж. Оксиды выбросов азота из дизельных двигателей, работающих на биодизельном топливе. Прог. Энергия сгорания. Sci. 36 , 677–695 (2010).

CAS Статья Google Scholar

55.

Мюллер, К. Дж., Беман, А. Л. и Мартин, Г. К. Экспериментальное исследование происхождения повышенных выбросов NO x при заправке двигателя с воспламенением от сжатия соевым биодизелем для тяжелых условий эксплуатации. SAE Int. Дж. Топливо Любр . 2 , 2009-01–1792 (2009).

56.

Кегль, Б.Влияние биодизеля на характеристики сгорания и выбросов в двигателе. заявл. Энергия 88 , 1803–1812 (2011).

CAS Статья Google Scholar

57.

Коц, А. Б. и Абдулла, М. Характеристики 4-цилиндрового дизельного двигателя, работающего на смеси масло-биодизель-дизель для шин. Топливный процесс. Technol. 118 , 264–269 (2014).

CAS Статья Google Scholar

58.

Мартинес, Дж. Д., Рамос, А., Армас, О., Мурильо, Р., Гарсия, Т. Возможности использования смеси жидкого дизельного топлива для пиролиза шин в двигателе малой мощности в переходных режимах. заявл. Энергетика 130 , 437–446 (2014).

CAS Статья Google Scholar

59.

Джакумис, Э. Г., Ракопулос, К. Д., Димаратос, А. М. и Ракопулос, Д. С. Выбросы выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в переходных условиях со смесями биодизельного топлива. Прог. Энергия сгорания. Sci. 38 , 691–715 (2012).

CAS Статья Google Scholar

60.

Aydın, H. & İlkılıç, C. Анализ характеристик сгорания, рабочих характеристик и выбросов дизельного двигателя, использующего топливо для шин с низким содержанием серы. Топливо 143 , 373–382 (2015).

Артикул Google Scholar

61.

Субраманян, К.А. и Рамеш А. Экспериментальные исследования по использованию водной дизельной эмульсии с воздухом, обогащенным кислородом, в дизельном двигателе прямого действия. SAE Тех. Пап . 2001-01–02 , (2001).

62.

Ваманкар, А. К. и Муруган, С. Характеристики горения, рабочих характеристик и выбросов дизельного двигателя с внутренним струйным поршнем, использующим эмульсию сажа-вода-дизельное топливо. Энергетика 91 , 1030–1037 (2015).

CAS Статья Google Scholar

63.

Ваманкар, А. К. и Муруган, С. Влияние времени впрыска на дизельный двигатель, работающий на синтетической топливной смеси. J. Energy Inst. 88 , 406–413 (2015).

CAS Статья Google Scholar

64.

Ваманкар А.К., Сатапати А.К. и Муруган С. Экспериментальное исследование влияния степени сжатия, времени впрыска и давления в дизельном двигателе с прямым впрыском, работающем на эмульсии сажа-вода-дизельное топливо. Энергия 93 , 511–520 (2015).

CAS Статья Google Scholar

65.

Фриго, С., Сеггиани, М., Пуччини, М. и Витоло, С. Производство жидкого топлива путем пиролиза отработанных шин и его использование в дизельном двигателе. Топливо 116 , 399–408 (2014).

CAS Статья Google Scholar

66.

Öztop, H. F., Варол Ю., Алтун Ş. И М. Фират. Использование бензиноподобного топлива, полученного из отработанных автомобильных шин, в двигателе с искровым зажиганием. Источники энергии, Часть A Восстановление. Util. Environ. Эфф. 36 , 1468–1475 (2014).

Артикул Google Scholar

67.

Хейвуд, Дж. Б. Основы двигателя внутреннего сгорания . (Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, 1988).

68.

Samy, S. & Zielinska, B. Производство вторичных органических аэрозолей из выбросов современных дизельных двигателей. Атмос. Chem. Phys. 10 , 609–625 (2010).

ADS CAS Статья Google Scholar

69.

Зелинска Б. Атмосферная трансформация выбросов дизельных двигателей. Exp. Toxicol. Патол. 57 , 31–42 (2005).

CAS Статья PubMed Google Scholar

70.

Ван, Дж., Ву, Ф., Сяо, Дж. И Шуай, С. Конструкция кислородсодержащей смеси и ее влияние на снижение выбросов твердых частиц из дизельного топлива. Топливо 88 , 2037–2045 (2009).

CAS Статья Google Scholar

71.

Gill, S. S., Tsolakis, A., Herreros, J. M. & York, A. P. E. Уменьшение выбросов дизельного топлива за счет использования биодизельного топлива или кислородсодержащих компонентов смеси. Топливо 95 , 578–586 (2012).

CAS Статья Google Scholar

72.

Рахман, М.М. и др. . Выбросы твердых частиц от биодизелей с различными физическими свойствами и химическим составом. Топливо 134 , 201–208 (2014).

CAS Статья Google Scholar

73.

Краль, Дж., Бюнгер, Дж., Шредер, О., Мунак, А. и Кнотх, Г. Выбросы выхлопных газов и воздействие на здоровье твердых частиц сельскохозяйственных тракторов, работающих на метиловом эфире рапсового масла. J. Am. Oil Chem.Soc. 79 , 717–724 (2002).

CAS Статья Google Scholar

74.

DieselNet. Циклы испытаний на выбросы: FTP-72 (UDDS). Доступно по адресу: https://www.dieselnet.com/standards/cycles/ftp72.php. (Дата обращения: 29 марта 2017 г.) (2013 г.).

75.

Муруган С. и Нагараджан Г. Экспериментальные исследования дизельного двигателя DI с использованием смесей диэтилового эфира пиролизного масла для шин. Proc. ASME 2010 4th Int.Конф. Энергетическая устойчивость . 1–11 (2010).

76.

Шен, Б., Ву, К., Ван, Р., Го, Б. и Лян, К. Пиролиз утильных шин с цеолитом USY. J. Hazard. Матер. 137 , 1065–1073 (2006).

CAS Статья PubMed Google Scholar

77.

Вихар Р., Селджак Т., Родман Опресник С. и Катрасник Т. Характеристики горения пиролизного масла в шинах в двигателе с турбонаддувом и воспламенением от сжатия. Топливо 150 , 226–235 (2015).

CAS Статья Google Scholar

Техническая диагностика двигателей внутреннего сгорания по параметрам вибрации

[1] Доработка автомобиля по шуму и вибрации.Отредактировал Сюй Ван. Woodhead Publishing Limited, CRC Press, Нью-Йорк, (2010).

[2] Сяо Цин Тянь, Ши Ин Лю, Го Дун Дин.Исследование крутильно-вибрационного воздействия на коленчатый вал дизельного двигателя. Перспективные исследования материалов. 199–200 (2011) 769-772.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.199-200.769

[3] Сяо Хуа Ли, Бей Шен, И Си Цай, Кай Чжан.Свободный модальный эксперимент и анализ крутильно-изгибной вибрации коленчатого вала дизельного двигателя 4105. Перспективные исследования материалов. 753–755 (2013) 1804–1811.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.753-755.1804

[4] Виброакустическая диагностика машин и механизмов роторного типа / С.Геранмайе, А. Раджабванд, М. Д. Хамидзаде, Ф. Этемад, Ш. М. Гасанли, С. Хорам, С.А. Сейедзаде Сабунчи., Э.К. Гусейнов, Материалы конференции II Международной конференции по техническим и физическим проблемам энергетики, Тебриз – Иран, 2004, 509 с.

[5] Хао Дун Мэн, Шунь Мин Ли, Ин Бай.Анализ динамических характеристик аномальной вибрации силового агрегата дизельного двигателя внедорожника. Advanced Materials Research, 308-310 (2011) 1941- (1945).

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.308-310.1941

[6] Васильев А.V. Снижение низкочастотного шума автомобильных двигателей за счет комплексного использования метода активного шумоподавления: Учеб. ISMA 25, Международная конференция по шуму и вибрации, Лёвен, Бельгия, 1, (2000).

Прогноз

: конец бензинового двигателя не так близок, как вы думаете

Помните песню REM из 1990-х годов под названием «Это конец света (и я чувствую себя прекрасно)»? Эта песня с сумасшедшим количеством текстов, кажется, регулярно звучит в моей голове, когда я вижу напыщенные заголовки и прокламации даже из авторитетных изданий, в которых говорится, что конец бензиновым и дизельным двигателям наступит в недалеком будущем.

На это я говорю: погоди минутку. Это не конец света, и я чувствую себя хорошо.

Хотя электрификация, безусловно, является частью будущего для всей автомобильной промышленности, это не означает, что двигатели внутреннего сгорания просто исчезнут, как динозавры (которых они, по иронии судьбы, используют в качестве топлива).

Скорее я придерживаюсь более рационального подхода, чем другие. Вы не можете отрицать, что автопроизводители стремятся к электрифицированному будущему. Когда Tesla превратилась в законного автопроизводителя, они стали катализатором и подорвали автомобильную промышленность.Некоторые считают это плохим, а я придерживаюсь другого подхода.

Я сторонник потребителя, то есть хочу, чтобы потребители могли выбирать из как можно большего количества вариантов. Сюда входят электромобили, гибриды и да, бензиновые и дизельные двигатели, включая V8. Я знаю, насколько фанаты V8 любят грузовики и маслкары.

Я достаточно написал о Mustang Mach-E, чтобы упоминание об электромобиле Mustang вызвало возмущение у толпы «маслкаров, которые должны быть громкими V8». Точно так же, когда я говорю о F-150 EV 2023 года, поднятом грузовике, люди, катящие уголь, становятся такими же громкими, как их поднятые грузовики.

Я хочу сказать, что мы все вместе можем хорошо поиграть в песочнице. Там должны быть варианты трансмиссии для всего, что вы хотите. К сожалению, автопроизводителям сейчас не хватает основы и видения. С изменением политической власти в Вашингтоне автопроизводители опасаются ужесточения правил EPA и пытаются отреагировать на этот потенциал.

Но хотят ли этого потребители? В этом суть проблемы. Для любого производителя автомобилей было бы жизненной ошибкой навязывать потребителю продукт, который им просто не нужен.И это электрический слон в комнате, когда дело касается обсуждения.

Сторонники

говорят, что «это хорошо для будущего нашей планеты» или «это правильно», или если потребитель просто будет водить электромобиль, он ему понравится. Все это вызывает споры, но, в конце концов, важнее всего то, на что американский потребитель готов потратить свои кровно заработанные деньги. Принимая во внимание среднюю покупку автомобиля за последние 12 лет. Это большие вложения при большой неопределенности.

«Двигатели внутреннего сгорания действительно никуда не денутся в течение некоторого времени»
В статье, опубликованной NPR, Билл Висник, редакторский директор Общества автомобильных инженеров, сказал приведенную выше цитату и изложил ее там.Как директор SAE он, безусловно, держит руку на пульсе и знает, о чем говорит.

В той же статье NPR Сэм Абуэлсамид, автомобильный аналитик из Navigant, сказал: «Даже если бы … 100 процентов проданных автомобилей были электрическими, начиная с сегодняшнего дня, все равно потребовалось бы 20-25 лет, чтобы заменить весь автопарк на электрические. транспортных средств «.

Clean ICE
В современных автомобилях с бензиновым двигателем больше технологий, чем когда-либо. С двигателями меньшего размера, турбонаддувом и прямым впрыском современный двигатель внутреннего сгорания работает чище и эффективнее, чем когда-либо.

Так что напрашивается вопрос, нужен ли массовый уход из ICE? Даже Мэри Николс, возглавляющая Калифорнийский совет по воздушным ресурсам, сказала в статье NPR, что современные двигатели внутреннего сгорания чище, чем когда-либо.

«Я начала работать в этой области контроля загрязнения воздуха еще в 1971 году», — сказала она NPR. «И за это время выбросы в атмосферу от двигателей внутреннего сгорания сократились более чем на 90 процентов — вдвое».

Все еще на обочине
Статистика, которую я не могу пройти, и во время споров о электромобилях ее трудно игнорировать.Consumer Reports утверждает в своем исследовании «Зеленый выбор», что большинство потребителей, а точнее 61%, утверждают, что выбросы выхлопных газов являются одним из факторов при выборе автомобиля для покупки или аренды.

Если это правда, и я настроен скептически, то почему электромобили являются не более чем второстепенным автомобилем с таким небольшим объемом продаж? В настоящее время электромобили представляют собой не более чем вспышку в общей картине покупок автомобилей. Неудивительно, что Tesla лидирует по общему объему продаж электромобилей, но даже их самый продаваемый автомобиль едва достигает 100000 единиц.Сравните это с 900 000 автомобилей Ford, которые Ford продает ежегодно Ford F-150. Рам тоже, General Motors тоже.

Вы хотите сказать мне, что 61% среднего потребителя использует выбросы в качестве руководящего фактора и по-прежнему предпочитает покупать пикап? Посмотрим, насколько хорошо продается новый гибрид PowerBoost Ford F-150. Конечно, у него есть много преимуществ, в том числе генератор мощностью 7,2 кВт, но является ли это плюс немного лучшая экономия топлива фактором для потребителя грузовиков?

Я по-прежнему настроен скептически и сомневаюсь в любом опросе, который свидетельствует об обратном.По мере того, как Ford продвигается вперед с Mustang Mach-E, автомобилем, который может соперничать с Tesla на дальних дистанциях, это станет важным автомобилем, чтобы показать, где находится американский потребитель. Они просто ждали внедорожник с большей дальностью хода или автомобиль без названия Tesla? Учитывая, что так много автопроизводителей запускают настоящих конкурентов электромобилей, ближайшие пару лет многое нам покажут.

Сосуществование — ключ к успеху
Я на 100% поддерживаю автопроизводителей, вкладывающих средства в электрификацию.Я считаю, что Форд говорит и делает много правильных вещей. Они смягчили риторику, к которой, похоже, тянуло GM.

Поскольку GM объявила о плане прекратить производство автомобилей с бензиновым двигателем и производить только электромобили к 2035 году, Ford воздержался от таких обязательств. И это мудро. Но это не помешало Ford удвоить свои обязательства по электрификации.

«Преобразование Ford происходит, как и наше лидерство в революции электромобилей и развитии автономного вождения», — сказал президент и главный исполнительный директор Ford Джим Фарли.«Сейчас мы выделяем в совокупности 29 миллиардов долларов капитала и огромных талантов на эти две области и предлагаем клиентам крупные подключенные электрические внедорожники, коммерческие фургоны и пикапы».

Мой последний вывод: смирись с будущим, но не делайте этого, не обращая внимания на потребителя. Перестаньте убеждать их в том, чего они хотят, и прислушивайтесь к их потребностям. Медленный, логичный и разумный подход к электрификации — это разумно. Окунитесь в бассейн электрификации, не ныряйте.Я считаю, что General Motors находится на высоком уровне и собирается сделать решительный шаг, и это может оказаться дорогостоящим. Между тем, я считаю, что Форд придерживается более осторожного и, следовательно, разумного подхода.

И пока люди ворчат и жалуются на предстоящую электрификацию Ford F-150 или Mustang Mach-E, они должны понимать, что эти автомобили вполне могут оказаться на рынке электромобилей и сформировать будущее.

Я хочу услышать ваше мнение. Вы согласны с тем, что электромобили слишком явно раздумывают, чтобы убедить не желающего потребителя? Или я не на базе? Оставьте мне свои мысли в комментариях ниже.

Джимми Динсмор был автомобильным журналистом более десяти лет и писателем со средней школы. Его колонка со стороны водителя содержит обзоры новых автомобилей и публикуется в нескольких газетах по всей стране. Он также является соавтором книг «Mustang by Design» и «Ford Trucks: Уникальный взгляд на техническую историю самого популярного грузовика Америки». Кроме того, Джимми работает в сфере маркетинга в социальных сетях в канадской компании по производству автомобильных средств обучения.Следите за Джимми в Facebook, Twitter, в его специальном репортаже о Ford F-150 в Twitter и LinkedIn. Вы можете прочитать большую часть рассказов Джимми, выполнив поиск в Torque News Ford, где вы найдете ежедневный отчет о автомобилях Ford.

двигатель внутреннего сгорания — Студенты | Britannica Kids

Введение

Британская энциклопедия, Inc.

Когда топливо сгорает на воздухе, образующийся горячий газ пытается расшириться, создавая силу, которую можно использовать для перемещения поршня в цилиндре, как в автомобильном двигателе, или для приведения в действие лопаток турбины.В любом случае, поскольку в нем происходит сгорание, двигатель называют двигателем внутреннего сгорания.

Современный транспорт в значительной степени зависит от двигателей внутреннего сгорания. На них приводятся все самолеты и большинство автомобилей, кораблей и железнодорожных локомотивов. Они также приводят в действие газонокосилки, цепные пилы, воздушные компрессоры и другие электроинструменты.

Двумя наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания являются бензиновый и дизельный двигатели. Первый используется в большинстве автомобилей.Дизельный двигатель сжигает более тяжелое топливо и находит свое основное применение в более крупных транспортных средствах, таких как корабли, локомотивы, тяжелые грузовики и автобусы, хотя он также используется в некоторых автомобилях. Однако почти любое жидкое или газообразное топливо можно использовать в двигателе внутреннего сгорания, включая смеси бензина и спирта, называемые бензохолом, спиртом, газообразным метаном и сжатым угольным газом.

История

Немецкий инженер Николаус А. Отто разработал современный четырехтактный двигатель в 1876 году, который в сочетании с изобретением в 1885 году карбюратора другим немцем, Готлибом Даймлером, положил начало автомобильной эре.Стремясь повысить эффективность двигателя, немецкий инженер Рудольф К.К. Дизель разработал в 1892 году двигатель, носящий его имя. ( См. Также автомобиль; дизельный двигатель.)

Характеристики поршневых двигателей

Как в двигателях с циклом Отто, так и в дизельных двигателях используются одни и те же компоненты. Камера сгорания состоит из цилиндра, в котором скользит плотно подогнанный поршень. Пространство между сторонами цилиндра и краями поршня уплотнено поршневыми кольцами, а трение уменьшается за счет подачи смазочного масла вдоль стенки цилиндра.Движение поршня вверх и вниз изменяет объем камеры от максимума в «нижней мертвой точке» до минимума в «верхней мертвой точке». Отношение максимального к минимальному объему камеры известно как степень сжатия. Типичные степени сжатия для двигателей с циклом Отто колеблются от 7 до 12, а для четырехтактных дизельных двигателей от 4 до 18. Поршень прикреплен к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, так что движение вверх и вниз возвратно-поступательное движение поршня можно преобразовать во вращательное движение.Можно использовать несколько цилиндров, каждый с поршнем, соединенным с коленчатым валом. Для автомобильных двигателей обычно от четырех до шести цилиндров, хотя были построены автомобили с 16 цилиндрами. На поршневых авиадвигателях установлено 28 штук.

Все двигатели внутреннего сгорания должны запускаться с помощью вспомогательного устройства, которым может быть либо пусковой двигатель, либо, для больших дизелей, сжатый воздух. В обычных бензиновых двигателях топливо предварительно смешивается с воздухом в карбюраторе, в то время как в дизельных двигателях и двигателях с впрыском топлива оно впрыскивается непосредственно в камеру сгорания с помощью топливного насоса и распыляется или превращается в мелкую струю через форсунку.Поток воздуха в цилиндр и из него регулируется клапанами, которые удерживаются в закрытом положении пружинами и открываются только в соответствующее время кулачками, установленными на вращающемся распределительном валу, который приводится в движение коленчатым валом.

Топливо должно зажигаться в нужный момент, обычно около верхней мертвой точки. В бензиновом двигателе это достигается за счет свечи зажигания. В дизельном топливе, где газы более сжаты и достигают более высокой температуры, сгорание происходит автоматически, как только впрыскивается топливо.

Только часть энергии топлива преобразуется в полезную мощность. Большая часть энергии превращается в тепло, которое должна отводиться системой охлаждения. Обычно это связано с водяным охлаждением, при котором надлежащая температура воды поддерживается с помощью радиатора. Некоторые небольшие двигатели и авиационные двигатели используют прямое воздушное охлаждение через ребра, установленные на внешней стороне цилиндра, через которые обдувается воздух.

Британская энциклопедия, Inc.

КПД двигателя с циклом Отто составляет от 20 до 25 процентов.Это означает только то, что процент энергии топлива преобразуется в механическую энергию. Остаток попадает в систему охлаждения и выхлоп. В больших дизелях достигнут КПД 42 процента, тогда как для двигателей легковых и грузовых автомобилей диапазон составляет всего от 25 до 30 процентов. Производительность как дизельного, так и бензинового двигателей может быть улучшена, если воздух предварительно сжимается с помощью роторного компрессора или турбонагнетателя перед входом в камеру сгорания.

Двухтактные двигатели

И двигатели с циклом Отто, и дизельные двигатели могут быть модифицированы для работы с двухтактным, а не с четырехтактным двигателем.Это снижает эффективность, но позволяет увеличить выходную мощность на цилиндр, поскольку рабочий ход происходит на каждом обороте. Двухтактные агрегаты популярны для газонокосилок, двигателей небольших мотоциклов и двигателей моделей.

Роторные двигатели

Первый успешный роторный двигатель был разработан в 1956 году Феликсом Ванкелем в Западной Германии. Здесь поршень заменен трехгранным ротором, который вращается в овальном корпусе, образуя три отдельные камеры сгорания.