Классификация автомобилей по виду топлива

Устройство автомобилей

Классификация автомобильных двигателей

К двигателям, устанавливаемым на автомобилях, предъявляются определенные требования, которые зависят и от условий полной автономности этих транспортных средств, и от их конкретного назначения (типа автомобиля) . В любом случае, двигатель автомобиля должен иметь минимальные габариты и массу при достаточной развиваемой мощности и высокой экономичности, а также не представлять угрозу безопасности людей и окружающей природы.

Как уже упоминалось в предыдущей статье, на автомобилях наибольшее распространение получили тепловые двигатели, преобразующие энергию тепла от сгорания топлива в механическую энергию движения. Применение двигателей других типов, способных использовать для работы прочие виды энергии, ограничено рядом причин, среди которых наиболее веская – технологическая.

Тепловая энергия является доступной, ее можно легко извлечь из любого калорийного топлива, но самое главное – тепловую энергию в виде топлива можно в достаточном количестве запасти в дорогу. Ведь автомобиль – это автономное средство передвижения, и если его, например, «привязать» проводами к емкому источнику электроэнергии, то он лишится автономности.
Сложно запастись в дорогу и другими видами энергии, например, энергией сжатого газа, потока жидкости, солнечного света и т. п.
Применение в автомобильных двигателях ядерной энергии на современном уровне развития науки и технологий обойдется слишком дорого, а в условиях массовой эксплуатации — небезопасно.
Поэтому основное препятствие на пути использования других видов энергии вместо тепловой в автомобильных двигателях – отсутствие емких аккумуляторов энергии, способных поддерживать работу двигателя длительное время.

Все тепловые двигатели по способу подвода тепла к рабочему телу делят на два типа:

• тепловые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) ;
• тепловые двигатели с внешним подводом теплоты.

На современных автомобилях в подавляющем большинстве применяется первый тип двигателей, который отличается тем, что тепло к газообразному рабочему телу подводится непосредственно в самом двигателе путем сжигания смеси топлива с кислородом воздуха.
К двигателям второго типа, использующим для работы рабочее тело, нагретое вне двигателя, относятся, например, паровые машины, которые в настоящее время почти не используются по ряду причин:

• высокая удельная металлоемкость на единицу полученной механической энергии;
• низкий КПД;
• относительно долгая подготовка к работе и т. д.

Рядом технологических причин ограничивается использование в качестве автомобильных двигателей газовых турбин, которые подразделяются на турбины внешнего сгорания и турбины внутреннего сгорания.
Двигатель Стирлинга, который по принципу действия относится к двигателям внешнего сгорания, тоже не получил признания в массовом автомобильном производстве.

По конструкции тепловые двигатели классифицируют на следующие типы:

• поршневые;
• роторно-поршневые;
• газотурбинные;
• реактивные.

Наибольшее распространение на автомобилях получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые в свою очередь классифицируются по следующим признакам:

По способу воспламенения рабочего тела :

• с искровым (принудительным) воспламенением;
• с воспламенением от сжатия (самовоспламенением) .

К первому типу относятся двигатели, использующие специальную систему воспламенения рабочего тела (систему зажигания) . К таковым относятся, например, карбюраторные, инжекторные и газовые двигатели.
Ко второму типу относятся дизельные двигатели, в которых топливо самовоспламеняется из-за сильного нагрева при высокой степени сжатия.

По виду используемого топлива :

• работающие на жидком топливе (бензин, дизтопливо, керосин) ;
• работающие на газообразном топливе.

По способу смесеобразования :

• с внешним смесеобразованием;
• с внутренним смесеобразованием.

К двигателям с внешним смесеобразованием (т. е. смешиванием топлива с кислородом воздуха вне цилиндра) относятся карбюраторные двигатели и двигатели с центральным и распределенным впрыском бензина, а к двигателям с внутренним смесеобразованием – дизельные и инжекторные двигатели непосредственного впрыска, в которых топливо и воздух поступают в цилиндр раздельно, и в дальнейшем смешиваются, образуя рабочую смесь.

По регулированию мощности :

• количественное регулирование;
• качественное регулирование.

При количественном регулировании мощность двигателя изменяется вследствие изменения общего количества топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндр.
При качественном регулировании мощность изменяется количеством впрыскиваемого в цилиндр топлива при неизменном количестве подаваемого воздуха.

По характеру и последовательности термодинамических процессов в цилиндрах двигателя:

Термодинамические процессы, имеющие место в тепловых двигателях, а также пути повышения их эффективности (КПД) рассмотрены в статьях раздела «Основы гидравлики и теплотехники». Там же можно найти информацию об истории изобретения тепловых двигателей, применяемых на автомобилях.

Источник статьи: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/3_dvs_1/

Классификация автомобилей

Автомобиль — это самодвижущийся экипаж, приводимый в движение установленным на нем двигателем и предназначенный для перевозки по безрельсовым дорогам пассажиров, грузов или специального оборудования и буксирования прицепов.

1. По назначению различают транспортные и специальные автомобили

Транспортные автомобили разделяют на несколько типов:

• а) легковые — для перевозки нескольких пассажиров
• б) автобусы — для перевозки групп (численность больше восьми) пассажиров
• в) грузовые — для перевозки различных грузов. Определяющим показателем, характеризующим легковые автомобили и автобусы, является их вместимость, измеряемая количеством пассажирских мест

Основная величина, характеризующая грузовые автомобили — их поминальная грузоподъемность, то есть предельно допустимая масса груза (в тоннах), перевозимого при движении по дорогам с твердым покрытием. В связи с этим различают грузовые автомобили особо малой (до 1 т), малой (от 1 до 3 т), средней (от 3 до 5 т) и большой (от 5 т) грузоподъемности.

В зависимости от устройства кузовов и других конструктивных особенностей выделяют грузовые автомобили общего назначения и специализированные, предназначенные для перевозки определенных видов грузов (например, самосвалы, автоцистерны и автофургоны).

Автомобили специального назначения служат для выполнения каких-либо определенных работ и оборудованы соответствующими приспособлениями и устройствами. К этой группе относятся пожарные, поливочные автомобили, автокраны, автовышки и другие. Они обычно представляют собой видоизмененные модели транспортных автомобилей.

Источник статьи: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/teoriya/klassifikatsiya-avtomobilej/

Колонка тех.эксперта

Виды топлива для автомобилей

Данный раздел дает основные представления об отечественных топливах, причем особое внимание уделено их свойствам, определяющим необходимость применения моющих присадок и присадок-модификаторов к топливу.

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

С момента появления первых двигателей внутреннего сгорания и до настоя­щего времени основными видами топлива для автотранспорта остаются продук­ты переработки нефти — бензины и дизельные топлива. Эти топлива представ­ляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 2000С, а в состав дизельных топлив — углеводороды, выкипающие в пределах 180-3600С. Производство топлива включает комплекс технологических процессов пере­работки нефти и нефтепродуктов.

1.2. БЕНЗИНЫ

Бензин — это смесь легкокипящих жидких углеводородов различного строе­ния с температурой кипения 35. 2000С, получаемая при перегонке нефти, осуш­ке природного газа, переработке твердых видов топлива и при вторичной пере­работке продуктов перегонки нефти (например, мазута). Наиболее важными для бензинов являются требования к детонационной стой­кости и фракционному составу, от которых зависят их эксплуатационные характе­ристики. Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с требуемой детонационной стойкостью. Наименьшей детонационной стойкостью об­ладают нормальные парафиновые углеводороды, а наибольшей — ароматические углеводороды. Варьируя углеводородный состав, получают бензины с различной детонационной стойкостью, характеризуемый октановым числом (ОЧ). Октановое число — это цифра, показывающая антидетонационную стой­кость бензина. Чем выше ОЧ, тем выше стойкость бензина против детонации. Определение ОЧ производится на специальных моторных установках.

Суще­ствуют два метода определения ОЧ: — исследовательский (ОЧИ — октановое число по исследовательскому методу); — моторный (ОЧМ — октановое число по моторному методу). Численное значение ОЧИ больше ОЧМ. Буква «А» означает, что бензин авто­мобильный. Численное значение — это октановое число бензина. Наличие после буквы «А» буквы «И» означает, что октановое число определено по исследователь­скому методу. Если после буквы «А» нет буквы «И», то октановое число определено по моторному методу. Российскими стандартами предусмотрены следующие мар­ки бензинов: А-76, А-80, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98. Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей позволяет улучшить их техни­ко-экономические и эксплуатационные показатели. При этом возрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличением степени сжатия необходимо применять бензин с более высоким октановым числом. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигате­лей является соответствие октанового числа, применяемого бензина и сте­пени сжатия двигателя.

Следует подчеркнуть, что требуемое октановое число зависит не только от сте­пени сжатия, но еще от формы камеры сгорания, максимальной частоты вращения коленчатого вала, теплонапряженности двигателя, наличия наддува и других фак­торов. Поэтому, встречаются ДВС, у которых степень сжатия отличается на 1. 2 единицы, а бензин для них рекомендован один и тот же. Для повышения детонационной стойкости бензинов в их состав вводят анти­детонаторы — вещества, которые при добавлении к бензину в относительно не­больших количествах резко повышают его антидетонационную стойкость. К их числу относятся антидетонаторы на основе ароматических аминов, соедине­ний ферроцена и марганца или их смесь.

С фракционным составом связаны такие характеристики двигателя, как его пуск, образование паровых пробок в системе питания двигателя, прогрев и при­емистость, экономичность и долговечность работы. Учитывая противоречивые требования к фракционному составу бензина в части содержания низкокипящих фракций с позиций обеспечения пуска двигате­ля, с одной стороны, и образования паровых пробок, обледенения карбюратора и потерь на испарение — с другой. У нас в стране вырабатываются два вида бензинов — зимний и летний. Эти бензины имеют оптимальный фракционный состав для определенных темпе­ратурных условий и позволяют без осложнений эксплуатировать автомобили в различное время года. Все отечественные стандарты предусматривают содержание в бензинах серы (до 0,05. 0,10%) и фактических смол (до 30. 100 мг/л). Эти включения вызывают вредные отложения и коррозию деталей ДВС. В соответствии со стандартами бензины не должны содержать воду, механические примеси, водорастворимые кислоты и щелочи, однако на практике встречаются слу­чаи существенного отклонения от этих требований.

1.3. ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

Дизельное топливо (ДТ) для автомобильных дизелей изготавливают из дистиллятных фракций прямой перегонкой нефти, а также из дистиллятных фрак­ций, подвергнутых гидроочистке и депарафинизации с добавлением до 1% изопропилнитрата для повышения цетанового числа. ДТ состоит в основном из двух компонентов: легко воспламеняемой жидкости (цетана) и плоховоспламеняющегося метилнафталина. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива яв­ляются его воспламеняемость и прокачиваемость. Воспламеняемость топлива характеризует его способность к самовос­пламенению. Цетановое число (ЦЧ) — это процентное содержание цетана в дизельном топливе по отношению к метилнафталину.

Цетановое число (ЦЧ) характеризует способность топлива к самовос­пламенению. Чем выше ЦЧ, тем лучше топливо самовоспламеняется. Повышение ЦЧ улучшает самовоспламеняемость топлива при конкретных условиях, что способ­ствует облегчению запуска дизеля. Оптимальный диапазон для ЦЧ = 45. 50 единиц. Если ЦЧ ниже 45, то это приводит к «жесткой» работе дизеля (см. Раздел 1, п. 5.6), а если выше 55, то топ­ливо слишком рано воспламеняется, не успев хорошо перемешаться с воздухом. Последнее ухудшает эффективность и полноту сгорания топлива, увеличивая тем самым его расход. В различных российских стандартах на дизтопливо ограничение по мини­мальному значению цетанового числа неодинаково и принадлежит диапазону 35. 45. По стандартам Швеции, например, цетановое число должно быть не ме­нее 47. 50, в Калифорнии — не менее 48. Прокачиваемость дизтоплива характеризует способность топлива к перете­канию в системе питания дизеля от топливного бака до распылителя форсунки. Прокачиваемость зависит от свойств применяемого дизтоплива (температуры помутнения, предельной температуры фильтруемости, температуры застывания, содержания механических примесей и воды) и конструктивных особенностей си­стемы питания и фильтрации топлива.

Тф — предельная температура фильтруемости — это температура, при ко­торой топливо при охлаждении в определенных условиях перестает проходить через специальный топливный фильтр.

Тп — температура помутнения — это температура, при которой в процессе охлаждения топливо теряет прозрачность.

Тп близка к Тф. Помутнение вызвано выпадением высокоплавких углеводо­родов (парафинов, алканов) в виде кристаллов, способных забить собой топлив­ные фильтры. Поэтому рабочая температура применения дизтоплива должна быть выше температуры его помутнения.

Тг — температура застывания (гелеобразования) топлива — температура в про­цессе охлаждения дизтоплива, при которой топливо в специальном приборе, накло­ненном под углом 45 0 С, сохраняет неподвижность в течение 1 минуты. Этот показа­тель служит для оценки возможности заправки, транспортирования, слива и перели­ва дизельного топлива при отрицательных температурах окружающего воздуха. За нижний температурный предел применения любого дизельного топлива принимают температуру, которая на 3. 5 0 С выше температуры помутнения. Экс­плуатационную оценку принято производить также по температуре застывания, руководствуясь следующим правилом: самая низкая температура окружающего воздуха, при которой возможно применение данного дизтоплива, должна быть на 10. 15 0 С выше температуры застывания. Марки отечественного дизтоплива устанавливают в зависимости от ус­ловий применения. ГОСТ 305-82 предусматривает дизтопливо:

• Л — летнее: для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0 0 С (Цельсия) и выше.
• 3 — зимнее: а) для эксплуатации в умеренной климатической зоне при температуре окружающего воздуха -20 0 С и ниже (Тг = -35 0 С); б) для эксплу­атации в холодной климатической зоне при температуре окружающего воз­духа -30 0 С и ниже (Тг = -45 0 С).
• А — арктическое: для эксплуатации при температуре окружающего воз­духа -45 0 С и ниже (Тг = -55 0 С).

Дизельные топлива, как и бензины, имеют условные обозначения. В обозначение летнего дизтоплива входит массовая доля серы и температура вспышки. Например, Л-0,2-40 означает: массовая доля серы 0,2%, темпера­тура вспышки 40 0 С. В обозначение зимнего дизтоплива входит массовая доля серы и температура застывания. Например, 3-0,4-35 означает: массовая доля серы 0,4%, температура застывания минус 35 0 С. В обозначение арктического дизтоплива входит только массовое содержание серы.

По сравнению с бензинами в отечественных дизтопливах содержание серы существенно больше (в 5-10 раз). Для дизтоплива содержание серы строго нор­мируется по двум составляющим: по общей сере (обычно не более 0,2. 0,5%) и меркаптановой сере (обычно не более 0,01%). При сгорании из серы образуются ее оксиды, которые оказывают коррозион­ное воздействие на металлы — детали ЦПГ. При низких температурах оксиды се­ры легко растворяются в капельках воды, образуя сернистую и серную кислоты.

Наиболее агрессивными по коррозии являются меркаптаны и сероводород. От содержания в дизтопливе серы существенно зависит срок службы дизеля. Чем больше серы, тем интенсивнее коррозионное изнашивание дизеля, поэтому в промышленно развитых странах содержание серы в дизтопливе ограничено более жесткими стандартами. Так, в Калифорнии содержание серы ограничено значе­нием 0,05%, что в 4. 10 раз меньше по сравнению с российскими видами дизтоп­лива, а в Швеции требования к содержанию серы еще более строгие.

Важным эксплуатационным свойством дизельного топлива является его склонность к образованию нагара и лаковых отложений в двигателе. Отложения приводят к нарушениям в работе двигателя, что ухудшает его тех­нико-экономические и экологические показатели. Количество вредных отложе­ний в двигателе возрастает при увеличении содержания в дизтопливе серы и сер­нистых соединений, фактических смол, непредельных и ароматических углеводо­родов (йодного числа), несгораемых неорганических соединений (зольности).

Повышение зольности топлива увеличивает износ деталей ЦПГ и топ­ливной аппаратуры дизеля.

Все отечественные стандарты не допускают наличие в дизтопливе воды и механических примесей. Однако на автозаправочных станциях этим требовани­ям дизтопливо соответствует крайне редко. Концентрация фактических смол в дизтопливе российскими стандартами ог­раничена и для разных топлив не должна превышать 200. 400 мг/л, т.е. в сред­нем она в 4 раза выше, чем у российских бензинов.

1.4. ДРУГИЕ ВИДЫ ТОПЛИВА

Альтернативные топлива — это природный газ, нефтяной углеводородный газ (пропан-бутановый), спирты, синтетическое топливо, водород, генераторный газ и др. Каждый вид топлива по сравнению с обычными нефтяными топливами имеет как преимущества, так и недостатки. Превалирование последних в настоящее время препятствует широкому распространению альтернативных топлив.

Источник статьи: http://www.agah.ru/expertise_and_training/technical_expert_column/vidyi_topliva_dlya_avtomobilej