Анализ современных двигателей внутреннего сгорания с электросиловыми установками

Авторы: Столяров Даниил Михайлович, Коротких Юлия Сергеевна, Пуляев Николай Николаевич

.

Рубрика: Технические науки

Страницы: 56-59

Объём: 0,30

Опубликовано в: «Наука без границ» № 6(34), июнь 2019

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Столяров Д.М., Коротких Ю.С., Пуляев Н.Н. Анализ современных двигателей внутреннего сгорания с электросиловыми установками // Наука без границ. 2019. № 6(34). С. 56-59.

Аннотация: В данной статье рассмотрены современный ДВС и электросиловые установки и проведено их сравнение с целью выявления на сегодняшний день лучшего двигателя. Сделаны выводы о положительных свойствах электродвигателя.

Значительный рост во всех отраслях требует перемещения большого количества товаров и пассажиров. Высокая проходимость, вместительность и комфорт для работы в различных условиях делают автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров.

Чтобы выяснить, какой двигатель на сегодняшний день обладает более высокими характеристиками, требуемыми от него, рассмотрим каждый двигатель отдельно.

Современные ДВС с электронным впрыском топлива

Возможно, серьезным шагом в эволюции автомобильных двигателей является разработка электронной системы впрыска топлива. По сравнению с механическими аналогами, электронные системы дали возможность намного точнее вести контроль количества смеси, которая подается в цилиндры двигателя. Начальные технологические процессы предусмотрели систему электронного впрыска с одной точкой, которая была заменена многоточечными и даже многопортовыми системами впрыска. Но многопортовый впрыск на сегодняшний день почти не применяется из-за сложности и дороговизны конструкции [5, 6].

Сегодня датчики кислорода, обычно называемые лямбда-зондами, используются в конструкции двигателей впрыска. Такие датчики установлены в системах выпуска отработавших газов, выполняя функцию контроля эффективности сгорания топлива в каждом цикле. На многих автомобилях установлены два или более кислородных датчика до и после каталитического нейтрализатора. Обладая всеми преимуществами, лямбда-зонды имеют существенный недостаток, наиболее явный в российских условиях эксплуатации автомобиля. Данные устройства весьма чувствительны к качеству горючего и при применении топлива невысокого качества имеют все шансы выходить из строя уже после некоторых тысяч пробега [2, 7, 8].

Кроме двигателей, работающих согласно принципу цикла Отто, в мире нынешней автопромышленности применяют и прочие технологии. Таким образом, в качестве варианта мы можем охарактеризовать двигатели, работающие согласно принципу цикла Аткинсона. Но данные двигатели не так распространены из-за меньшей мощности при других равных свойствах. Как правило, бензиновые двигатели, работающие согласно циклу Аткинсона, применяются в смешанных силовых установках [3].

Устройство тягового моторного транспортного средства

Устройство электродвигателя автомобиля зависит от многих факторов. Электродвигатели для электромобилей могут быть равно как постоянного, так и переменного тока. В последнее время только двигатель переменного тока (синхронный либо асинхронный) установлен в автомобиле данного вида. Первоначальные электродвигатели для машин были постоянного тока. Это логично, поскольку аккумулятор вырабатывает постоянный ток, а электродвигатель также является постоянным током. Они используются сейчас, но не так часто. Двигатели переменного тока намного экономичнее и надежнее. Существует два вида маркировки электродвигателя: АС – двигатель переменного тока, DС – постоянного. Каждый электродвигатель имеет ротор и статор. Ротор – вращающаяся часть, статор не вращается (фиксируется). Ротор и статор имеют обмотки, которые состоят из отдельных проводников. Коллектор предназначен для подачи электрического тока на вращающуюся часть двигателя. От статора к коллектору ток передается с помощью специальных щеток. Взаимодействие магнитных полей вызывает вращение ротора [1].

Двигатели переменного тока работают немного по-другому. Статор создает магнитное поле, которое вращается само по себе. Оно (поле) может уносить стальные предметы, то есть заставлять вращаться ротор. По этой причине на роторе не требуется намотка. Но в этом случае скорость вращения ротора будет отставать от скорости вращения магнитного поля статора. Такие электродвигатели работают асинхронно [1].

Чтобы точно знать, с какой частотой вращается ротор, и отрегулировать эту частоту, необходимо разместить электрическую обмотку на роторе. Такие электродвигатели называются синхронными. Но слабое звено электродвигателя – коллектор вновь появляется. Щетки изнашиваются и требуют замены. Асинхронные двигатели не нуждаются в обслуживании [1].

Во время работы каждый мотор нагревается. По этой причине тема охлаждения электромобилей очень важна. Система охлаждения может быть автономной и принудительной. На электромобилях большой грузоподъемности, например, на БелАЗе, принудительное охлаждение (подача охлаждающего воздуха осуществляется специальным вентилятором). Маленькие автомобили и машины на самом двигателе имеют рабочее колесо, которое продувает воздух через двигатель, тем самым охлаждая его.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод. 

Полностью разобравшись с каждым двигателем в отдельности и рассмотрев их конструктивные особенности, можно сделать выводы:

1. Надежность. Электромобили намного надежнее своих бензиновых аналогов. У них меньше движущихся и изнашивающихся частей, так как сам двигатель и КПП намного проще. Помимо этого, из-за низкого КПД у бензиновых двигателей выделяет большое количество теплоты во время его работы, что ускоряет износ основных узлов силового агрегата.

2. Пометка. Единственная часть двигателя, которая беспокоит – это аккумулятор. Со временем он теряет часть своей первоначальной электрической емкости. Но статические данные позволяют нам судить, что при правильном уходе маловероятно, что батарея потеряет более 20% своей емкости на расстоянии 250 000 км.

3. Стоимость обслуживания и эксплуатации. Следствием высокой надежности электромобилей являются низкие затраты на ремонт и техническое обслуживание. В дополнение к этому у них значительно меньше расходных материалов и жидкостей, которые требуют регулярной замены. Полная зарядка с электричеством будет дешевле для владельца автомобиля, чем заполнение бака обычного автомобиля самым дешевым топливом.

4. Скорость и безопасность. У электродвигателей нет необходимости в коробке передач, поэтому способны мгновенно и более точно передавать количество крутящего момента на колеса, благодаря чему электромобили очень динамичны и позволяют безопасно управлять автомобилем. Расположение батареи в днище автомобиля позволяет сместить центр тяжести ниже и увеличивает жесткость корпуса, что положительно сказывается на управляемости и безопасности при боковых столкновениях. Отсутствие массивного двигателя в передней части электромобиля создает своего рода «буферную зону», смягчающую последствия лобового столкновения.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод, что на современном этапе развития технологий электродвигатели обладают рядом неоспоримых преимуществ, и я думаю, что можно с уверенностью сказать, что будущее транспорта стоит за электрической энергией.

Список литературы

  1. Разработка электромобилей ОАО «АвтоВАЗ». Электромотор для электромобиля [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://10i5.ru/raznoe/elektromotor-dlya-elektromobilya.html. (дата обращения: 11.06.2019).
  2. Электродвигатель или ДВС? Плюсы и минусы двух технологий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://eenergy.media/2018/08/20/elektrodvigatel-ili-dvs-plyusy-i-minusy-dvuh-tehnologij (дата обращения: 12.06.2019).
  3. Электродвигатель или ДВС? Противостояние двух технологий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://renen.ru/an-electric-motor-or-an-ice-confrontation-of-two-technologies (дата обращения: 12.06.2019).
  4. История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://sovavto.org/novosti/istoriya-razvitiya-benzinovyx-dvigatelej-vnutrennego-sgoraniya (дата обращения: 12.06.2019).
  5. Коротких Ю.С. К методу оценки воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду // В сборнике: Проблемы развития технологий создания, сервисного обслуживания и использования технических средств в агропромышленном комплексе. – Воронеж, 2017. – С. 14-18.
  6. Коротких Ю.С. Экологический стандарт Евро-6 в Европе и России [Электронный ресурс] // Управление рисками в АПК. 2016. № 1. – Режим доступа: http://www.agrorisk.ru/#!korotkih-1/lsuyi (дата обращения: 25.05.2016).
  7. Пуляев Н.Н., Коротких Ю.С., Приваленко А.Н. Обеспечение экономии топливно-энергетических ресурсов и качества топливно-смазочных материалов. – М. : ООО «Автограф», 2018. – 120 с.
  8. Асадов Д.Г. Теоретические основы экологической безопасности на автомобильном транспорте / Д.Г. Асадов, Ю.Н. Ризаева, В.С. Богданов, Н.Н. Пуляев, Ю.С. Коротких. – М. : УМЦ «Триада», 2017. – 60 с.

Материал поступил в редакцию 12.06.2019

© Столяров Д.М., Коротких Ю.С., Пуляев Н.Н., 2019