Дизель атмосферный: Атмосферный дизельный двигатель | Статья от автосервиса «Автоцарапина»

Содержание

Атмосферный дизельный двигатель | Статья от автосервиса «Автоцарапина»

На сегодняшний день наиболее мощным, а заодно надежным и простым агрегатом является атмосферный двигатель. Именно этому автомобильному "ингредиенту" удалось зарекомендовать себя с положительной стороны на рынке легковых авто.

Причина популярности атмосферного дизельного двигателя лежит на поверхности: воздух, Ремонт кожи поступающий в камеру сгорания, "приходит" туда за счет разрежения, которое возникает в цилиндрах в то время, когда работает мотор.

Первый атмосферный двигатель, ставший предтечей современного агрегата, был изобретен более ста лет назад, в конце девятнадцатого столетия. Для образования воздушно-топливной смеси был необходим воздух, который подавался при помощи стандартного компрессора. С того дня практически ничего не изменилось, и в том, что касается современных дизельных атмосферных двигателей, все происходит таким же способом.

Устройство агрегата

Если говорить о конструкции, то данный агрегат практически не отличается от своего бензинового "собрата". Здесь есть место и аналогичной системе цилиндр-поршень-шатун-коленвал, которая успешно трансформирует расширение сгорающей воздушно-топливной смеси в крутящий момент.

Отличие имеется, и заключается оно в принципиально ином принципе воспламенения ТВС. В бензиновом моторе топливо активно "сотрудничает" с воздухом еще до "путешествия" в цилиндры и воспламеняется при помощи электрической искры, то в отношении дизельного двигателя все обстоит несколько иначе: воздух и топливо "приходят" в цилиндр исключительно раздельно. Если при уплотнении воздух нагреется до 700-900 градусов, то он непременно пройдет фазу сжатия.

Под огромным давлением, при помощи специальных форсунок в месте максимального сжатия в цилиндр поступает топливо. Возгорание его происходит в виду высокой температуры. После этого идет целая "серия" процессов, шумоизоляция салона ваз 2107 характерных для абсолютно всех двигателей внутреннего сгорания - в частности, расширение, а затем и выхлоп.


Между «атмо» и «турбо». Какой выбрать двигатель?

Как говорилось в советской кинокомедии «Берегись автомобиля»: «Каждый, у кого нет машины, мечтает еe купить. И каждый, у кого есть машина, мечтает еe продать».

Со времени выхода фильма прошло больше пятидесяти лет, машины стали во много раз сложнее в техническом плане, модельный ряд расширился на несколько порядков. Но личный автомобиль — это по-прежнему серьeзная покупка для семьи, и никто не хочет прогадать с выбором.

Итак, у вас на руках заветная сумма, вы уже определились с маркой и моделью будущего автомобиля. И тут встаeт важный вопрос: с каким двигателем брать машину? Если вопрос о выборе дизельного или бензинового двигателя для вашего автомобиля решeн в пользу последнего, возникает ещe одна дилемма: атмосферный или с турбонаддувом.

В нашей стране большинство популярных моделей, будь то бюджетные седаны или сверхпопулярные кроссоверы, предлагаются как с турбированными, так и с атмосферными моторами. При этом, чем выше класс автомобиля и его цена, тем шире линейка именно турбированных агрегатов. Это общемировая тенденция: турбомоторы постепенно вытесняют атмосферные двигатели.

Прежде чем сделать выбор, стоит разобраться в главных отличиях атмосферных и турбированных силовых агрегатов, а также выявить их сильные и слабые стороны.

Как это работает


Основное отличие двух моторов заключается в способе подачи воздуха в цилиндры. В 
атмосферном двигателе
воздух идeт под действием впуска разрежения, который создаeтся на такте, — поршень просто опускается и втягивает воздух. В турбированном моторе работает принудительный наддув — в цилиндры нагнетается больше воздуха с помощью турбокомпрессора.

По сути, турбированный двигатель является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Основная цель этого изобретения — увеличение мощности без увеличения объeма цилиндров. Турбированный бензиновый двигатель позволяет получить в камерах сгорания более высокую степень сжатия. Благодаря тому, что воздух подаeтся в камеры сгорания под давлением, достигается более полное сгорание топливно-воздушной смеси.

Турбина состоит из двух частей: ротора и компрессора. Двигатель в процессе работы производит выхлопные газы. Эти раскалeнные газы, поступая под давлением в ротор, раскручивают турбонагнетатель, воздействуя на лопатки турбины. Только после этого они поступают в глушитель. Вал ротора, вращаясь, приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеры сгорания, образуя дополнительную степень сжатия.

Воспользуемся простым примером для иллюстрации: если объeм мотора составляет 1,6 литра, то мощность классического атмосферника не превысит 100-110 л.с. В свою очередь, турбированный двигатель при том же объeме сможет выдать до 180 л.с.

Кстати, турбированные двигатели имеют свою небольшую классификацию.

  1. Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора.
  2. Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Принципы его работы мы рассмотрели выше. 


Немного истории


Готтлиб Даймлер, один из создателей первого двигателя внутреннего сгорания, экспериментировал с нагнетателем, приводимым от коленвала, ещe в 1885 году. Несколькими годами позже Луи Рено — отец одноимeнной марки автомобилей — получил патент на аналогичную конструкцию для ДВС в 1902-м. Причeм само устройство для промышленного применения братья Рутс изобрели ещe в 1859-м.

Примерно тогда же опыты с турбиной, работающей от выхлопных газов, ставил швейцарец Альфред Бюши. Именно ему приписывают создание турбонаддува, функционирующего по такому принципу, в 1905 году. Правда, установить истинного первого изобретателя сейчас сложно, ведь Бюши лишь получил патент.

Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, которая стала устанавливать наддувные компрессоры в конце 20-х годов сначала на гоночные, а начиная с 30-х и на серийные машины.

Из Германии мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд, а оттуда на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах.

Сразу после Второй мировой войны использование компрессоров продолжилось в основном на моторах Формулы-1. Турбонаддува на гражданских машинах автопроизводители побаивались из-за детонации возросшего давления и температуры. Технологии производства подшипников оставляли желать лучшего, охлаждение и смазка тоже была малоэффективной, из-за этого турбины быстро приходили в негодность.

Окончательно и бесповоротно на путь «турбинификации» мировые производители встали после топливного кризиса конца 70-х.

Победа за турбокомпрессором?


Не углубляясь в технические подробности, скажем, что механические нагнетатели можно считать частью эволюционного пути, а массовое распространение в итоге получили турбокомпрессоры. Для раскрутки нагнетателя требуется мощность с вала двигателя, турбина же раскручивается просто за счeт выхлопных газов. Первый путь технически сложнее и дороже в массовом производстве.

Тем не менее механические компрессоры до сих пор устанавливают! С одной стороны, это премиальные модели британских Jaguar и Land Rover, некоторые двигатели у Mercedes, а с другой — традиционные масл-кары в духе Dodge Challenger Hellcat, которые продолжают специфически «подвизгивать» именно из-за своего механического нагнетателя.

Главное преимущество этой конструкции — приводной компрессор любой конструкции, будучи привязанным к коленвалу, не имеет инерционности. Связь «по педали» с ним прямая, и разгон остаeтся ровным практически во всeм диапазоне.
Как говорится, каждому своe. Но вернeмся к массовым автомобилям.

Преимущества


Если на рынке продаются оба вида двигателей, значит, у каждого есть ряд неоспоримых преимуществ. Рассмотрим их.

Атмосферный двигатель:

  • проще в обслуживании;
  • имеет более высокий ресурс;
  • меньший расход масла;
  • невысокие требования к качеству топлива и масла.
Турбированный двигатель:
  • высокая мощность и увеличенный крутящий момент при равных объeмах двигателя;
  • меньший расход топлива.

Недостатки


Равно как плюсы, у каждого из двух типов двигателей есть свои недостатки.

Атмосферный двигатель:

  • имеет большой вес;
  • при одинаковом объeме с турбомотором мощность ниже;
  • сниженная динамика — в сравнении с турбомотором того же объeма;
  • сложности при езде в горах.
Большинство минусов атмосферного двигателя всплывают при сравнении с турбированными агрегатами. Отдельно стоит сказать о последнем пункте: воздух в горах слишком разреженный, его количества не хватает для стабильной работы мотора, поэтому двигатель попросту «задыхается».

Турбированный двигатель:

  • высокие требования к качеству смазки и топлива;
  • дорогостоящий ремонт;
  • долгий прогрев зимой;
  • меньший интервал замены масла.

Трудности выбора



Автолюбителям, которые сомневаются, какой двигатель лучше и выгоднее, однозначного ответа дать не получится. Например, ценителям мощности и динамики имеет смысл присмотреться к турбированному мотору. Однако он же влечeт за собой значительные денежные траты на приобретение бензина и масла высокого качества.

Атмосферный двигатель примечателен своей простотой и неприхотливостью, он прекрасно может служить не одно десятилетие, кроме того, его работоспособность сможет поддержать даже человек с невысоким достатком.

Какое масло нужно турбомоторам, а какое — атмосферным?


У турбомотора наибольшая отдача, то есть максимум выработки тепла приходится на диапазон оборотов в районе 3000-4000 об/мин, когда турбина подаeт повышенное количество воздуха в цилиндры. После того как поток выхлопных газов станет достаточным для полноценной работы турбины, происходит скачок вырабатываемой энергии, сопровождаемый скачком температуры.

Моторное масло в таких условиях обязано сохранять свои свойства как при низких, так и при повышенных температурах. В случае турбированного двигателя это особенно важно, поскольку ось, на которой установлены турбинное и насосное колeса турбонаддува, работает в подшипниках скольжения. В случае если смазочный материал не обеспечит необходимую защиту данного узла, турбина

может преждевременно выйти из строя, не выработав свой ресурс, который обычно составляет 30–70% ресурса двигателя.

Для машин с турбокомпрессорами лучше всего подходят синтетические масла, так как они лучше противостоят окислению по сравнению с минеральными и полусинтетическими. К тому же их вязкость в меньшей степени зависит от изменений температуры, что необходимо для обеспечения защиты подшипников турбины на всех режимах работы двигателя.

Что касается самих характеристик вязкости моторного масла, то турбированные моторы «предпочитают» всесезонные масла с низкотемпературным показателем вязкости SAE 0W и высокотемпературным SAE от 20 до 40. Моторные масла с низким показателем высокотемпературной вязкости следует выбирать для повышения топливной экономичности, высокие показатели вязкости — для лучшей защиты двигателя и турбины. В любом случае, подбор смазочного материала следует проводить в полном соответствии с руководством по эксплуатации конкретного автомобиля.

Кроме того, есть пара важных нюансов относительно использования автомобилей с турбированными двигателями:
важно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем;
необходимо регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.

Атмосферные двигатели, в отличие от турбированных, менее требовательны к специфическим характеристикам масла. В данном случае подойдут общие рекомендации, которые мы давали в одной из предыдущих статей.

Стоит лишь напомнить о том, что мы предлагаем простой способ найти подходящее масло, — воспользоваться удобным онлайн-подборщиком. Просто задайте параметры «вид техники — марка — модель» или воспользуйтесь строкой поиска, и вам будут предложены все подходящие виды масла согласно международным стандартам и допускам автопроизводителей.

Выбор, как всегда, за вами!

Атмосферник или турбодизель: перекрестная характеристика

Автолюбители сталкиваются с вопросом, какому автомобилю отдать предпочтение, атмосферный или турбированный двигатель должен быть на нем установлен, что лучше будет для новой машины.

Атмосферные силовые агрегаты

Автомобильные двигатели, конструктивно не оборудованные турбонагнетателем, относятся к атмосферному виду. В отличие от турбированного, такой мотор работает при давлении, равном атмосферному.

Воздушные массы затягиваются в систему фильтрации силового агрегатапри помощи поршней. Поступая в инжектор либо карбюратор, воздух равномерно смешивается с капельками бензина или дизельного топлива. Полученная топливовоздушная смесь готова к воспламенению.

Основные преимущества и недостатки атмосферных двигателей

Атмосферники обладают следующими неоспоримыми достоинствами:

  1. Конструкция бензинового атмосферного двигателя отличается простым строением, что существенно облегчает ремонтные работы, снижает временные затраты и материальные расходы на его восстановление.
  2. Высокий ресурс (более, чем в два раза) обеспечен благодаря эксплуатации автомобиля при небольших нагрузках.
  3. Уменьшение потребления моторного масла, т. к. отсутствуют дополнительные устройства, требующие тщательную смазку.
  4. Отсутствие повышенных требований к качеству масла, возможность широкого использования минеральных, полусинтетических и синтетических сортов моторных масел. Стоит отметить, что чрезмерная экономия на качестве масла отражается на длительности срока службы мотора.
  5. Пониженные требования к качеству потребляемого топлива.

К недостаткам атмосферных силовых агрегатов можно отнести следующие моменты:

  • большая масса всего агрегата;
  • увеличенный расход бензина и дизельного топлива;
  • мощность двигателя меньше, чем у турбированного мотора с подобным объемом;
  • невозможность поддерживать заданную мощность при поездках в гористой местности, т. к. там разреженный воздух имеет низкое давление;
  • автомобили, оборудованные атмосферниками, имеют худшую динамику, чем их собратья с установленным турбонаддувом.

Атмосферники относятся к относительно дешевым и долговечным моторам. Хоть онималооборотисты, не выдерживают больших нагрузок, однако, их долговечность побила все рекорды.

Простота и неприхотливость, дешевизна обслуживания, нечастая замена масла и прочие достоинства позволяют настаивать на том, что лучше использовать силовые агрегаты данного вида. Атмосферные моторы пользуются большой симпатией у автовладельцев.

Описание двигателей, оборудованных турбонаддувом

В отличие от атмосферных,турбированныесиловые агрегаты снабжены дополнительными устройствами — турбинами. В моторданного вида воздушные массынагнетаются при помощи турбины. Прямое назначение турбины — нагнетать сжатый воздух в рабочие цилиндры двигателя. В таких силовых агрегатах камеры сгорания имеют возможность наполняться сжатым воздухом значительно большего объема.

Повышенное содержание кислорода в топливной смеси приводит к улучшению таких характеристик:

  • более качественно происходит процесс сгорания;
  • увеличивается мощность мотора;
  • усиливается крутящий момент;
  • улучшается динамика автомобиля.

Принцип действия турбированных двигателей

Силовые агрегаты, снабженные турбонаддувом, имеют конструктивные отличия по сравнению с подобными моторами атмосферного типа. Главное свойство турбированных движков — это наличие в их конструкции турбокомпрессоров. Турбокомпрессор состоит изспециального вентилятора и турбины. Подключение компрессора к выхлопной системе обеспечивает подачу отработанных газов на лопасти турбины.

Напор подаваемых газов способствует раскручиванию турбины и лопастей вентилятора компрессора. При помощи работы компрессора газы под высоким давлениемзакачиваются в камеру сгорания.

Добавочный объем и повышенное давление воздуха способствуют полному сгоранию топливовоздушной смеси, что приводит к существенному увеличению мощности мотора. Вывод: при сохранении объема камеры сгорания турбированный силовой агрегат способен вырабатывать большее количество лошадиных сил в отличие от атмосферного.

Интеркуллер не заменяет обычную систему охлаждения и даже не дополняет ее. Интеркуллер охлаждает воздух, который разогревается в турбине и снижает ее эффективность.

Зачастую этот узел оборудуется дополнительным вентилирующим механизмом для усиления охлаждающего эффекта.

Плюсы и минусы турбированных движков

Как любое устройство, турбированный двигатель обладает определенными преимуществами и недостатками. В список достоинств данного двигателя входят следующие пункты:

  1. Существенное повышение мощности, а также крутящего момента двигателя на 70% по сравнению с атмосферным аналогом, что является основной целью конструктивного изменения агрегата.
  2. Уменьшение расхода бензина или дизтоплива из расчета на единицу мощности.
  3. Улучшение экологических характеристик выхлопных газов благодаря работе турбокомпрессора, а также наиболее полномусгоранию топливовоздушной смеси в цилиндрах.
  4. Снижение уровня шума.
  5. Универсальность конструкции турбированного двигателя как бензинового, так и дизельного, что позволяет устанавливать его на авто любых марок. Монтаж силового агрегата данного вида возможен с использованием прежних крепежных элементов.

К основным недостаткам данных моторов относятся такие эксплуатационные минусы:

  • сложность конструкции, создающая трудности при эксплуатации;
  • необходимо постоянно менять моторное масло, заливаемоекак в картер двигателя, таки в турбину, а также регулярно отслеживать его качество;
  • частая замена воздушных и масляных фильтров;
  • повышенные требования к качеству бензина и дизтоплива, которые должны иметь высокую степень очистки;
  • увеличение общего расхода топлива;
  • высокая стоимость ремонта турбированного двигателя;
  • необходимость работы двигателя на холостых оборотах перед отключением, чтобы продлить ресурс самой турбины.

При оценке всех плюсов и минусов напрашивается вывод, что эффективность и мощность турбированных моторов существенно выше атмосферных силовых агрегатов со схожим объемом. Обладателям машин с таким двигателем необходимо внимательно следить за мотором своего авто.

Только при таком отношении силовой агрегат с турбонаддувом способен обеспечить высокую эффективность на всех режимах при любых дорожных условиях.

Какому двигателю отдать предпочтение

При выборе наиболее подходящей модели автолюбители должны внимательно ознакомиться с конструктивными особенностями, преимуществами и недостатками рассматриваемых двигателей. Что должно находиться под капотом новой машины, атмосферный двигатель или турбированный?

Если нужен автомобиль с лучшей динамикой и высокой мощностью, то хороший вариант — это автомобиль, оборудованный турбонаддувом. При этом придется столкнуться с максимальными затратами на приобретение качественного бензина либо дизельного топлива, моторного масла, а также срасходами на эксплуатационный уход.

Машина с установленным атмосферным силовым агрегатом будет отличаться более высоким ресурсом и недорогим обслуживанием. Такой вариант подходит для покупателей, располагающих небольшим бюджетом.

чьи лошади сильнее? — журнал За рулем

Кто лучше тянет? Кто быстрее разгоняется? Сравниваем бензиновый и дизельные двигатели.

До сих пор встречаются чудаки, свято верящие в то, будто бы 100 лошадиных сил дизеля соответствуют примерно 140 «бензиновым» силам. Дело, как они полагают, в крутящем моменте, который у дизеля гораздо выше.

Материалы по теме

Грамотно прояснить ситуацию оказалось не так-то просто. Пришлось то и дело консультироваться в самых различных местах — на ВАЗе и УАЗе, ГАЗе и ЯМЗе. В итоге трактат получил всеобщее «одобрям-с», но автору посоветовали заранее спрятаться от потока помидоров, запущенного недовольными апологетами того или иного двигателя. Мол, будет та же реакция, как если бы спартаковский фанат в своих красно-белых тонах забрался на зенитовскую трибуну…

В общем, разбираемся, чьи силы сильнее. А попутно, чтобы стало веселее, попытаемся ответить на простейший, казалось бы, вопрос:

«Даны два автомобиля, максимально близких по конструкции, — бензиновый и дизельный. Исходные условия: современные моторы одинаковой мощности, идеально подобранные для каждого коробки передач, образцовые водители (почти роботы!), отличное сцепление с дорогой. Какой автомобиль окажется на трассе быстрее?»

Простой вопрос? Оказалось, что не очень…

Лошадиный момент

Для разгона машины нужна энергия. Чем больше энергии можно потратить в единицу времени, тем быстрее машина разгонится. Иными словами, речь идет о мощности. Чем выше мощность, тем быстрее машина: всё, казалось бы, просто. Но…

Материалы по теме

Но на практике картина другая. Максимальная мощность мотора, как бензинового, так и дизельного, достигается им только при полной подаче топлива — понятно, что это соответствует положению «педаль в пол». А вот основная жизнь автомобиля протекает в режимах частичной подачи топлива, при которых развиваемая мотором мощность явно ниже максимальной.

Напомним, что крутящий момент и мощность — это почти что близнецы-братья, как у Маяковского. Друг без друга они не существуют: ведь мощность — это крутящий момент, помноженный на частоту вращения коленчатого вала. И если на какой-то частоте вращения ДВС способен выдать более высокий крутящий момент, чем его конкурент, то и мощность его в этот момент также должна быть выше. Одно без другого просто немыслимо. Поэтому разговоры о том, что у кого-то при равной мощности момент на тех же оборотах выше, сразу пресекаем: это несерьезно.

Материалы по теме

Пару слов о коробках передач. Очень часто споры вокруг двигателей упираются именно в коробку, а потому уходят в сторону от основной темы. Понятно, что коробка способна изменять момент на ведущих колесах в широких пределах, но одновременно она меняет и частоту вращения колес: изменять мощность она, естественно, не может. Поэтому в дальнейшем условно считаем коробку на бензиновой и дизельной машинах неким идеальным атрибутом и больше к ней не возвращаемся. Для ясности также не принимаем во внимание тот факт, что дизельный двигатель априори тяжелее бензинового той же мощности.

Если бы крутящий момент был постоянным во всем диапазоне частот вращения коленвала, то внешняя скоростная характеристика, показывающая зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения, превратилась бы в прямую линию, а мощность была бы прямо пропорциональна показаниям тахометра. Тогда разницы в поведении бензинового и дизельного моторов равной мощности не было бы вообще. Однако именно своеобразность протекания момента по дизельной кривой и породила неодинаковость их поведения.

Дело в том, что в массовом сознании дизельные моторы всегда отличала их способность выдавать относительно высокие значения мощности и крутящего момента на низах. Субъективно это воспринималось так, что в этом диапазоне частот дизель откликался на правую педаль охотнее, чем бензиновый коллега. Даже атмосферные дизели за счет более высокого эффективного давления в цилиндрах могли развить более высокий момент, чем бензиновые. Однако без наддува ширина «полки» крутящего момента была при этом практически такой же, то есть практически отсутствовала. А вот с применением наддува полка сразу появилась, причем в левой части характеристики — «на низах».

Материалы по теме

Что это дало? Именно то, чем любят хвалиться приверженцы дизелей — «тягу на низах». В этом диапазоне дизельный двигатель способен развить большую мощность, чем бензиновый, а его момент на ведущих колесах действительно может быть выше.

На всякий случай напоминаю: момент существует только там, где есть сопротивление — без него он равен нулю. Грубо говоря, мотор бульдозера готов его выдать, но только в том случае, если встретит кучу щебня перед своим отвалом. Поэтому до тех пор, пока дорога гладкая и ровная, бензиновая и дизельная машины будут примерно в равных условиях. Но как только дорога пойдет в гору или, скажем, подует встречный ветер, то машина, у которой в данном диапазоне оборотов есть запас мощности (или момента — это не важно), сможет за его счет выйти вперед.

А если раскрутить бензиновый мотор до более высоких оборотов? Тогда ситуация выровняется. Мало того, поскольку диапазон частот вращения коленвала у «бензинок» заведомо шире, чем у дизелей, то и отыграться за все обиды они могут именно там, «на верхах». Дизель, быстрее достигнув пика мощности, «заткнется» — его ВСХ пойдет на спад, а вот бензиновый мотор будет продолжать раскручиваться дальше, так как пик его мощности достигается при более высоких частотах вращения.

Впрочем, на этом этапе рассуждений мы упираемся в особенности конкретных моторов. Строго говоря, бензиновый двигатель тоже может быть «низовым». И если у двух моторов, низового и верхового, заявленная максимальная мощность одинакова, то поначалу вперед вырвется именно машина с «низовым» мотором. Как справедливо указал один из наиболее грамотных форумчан, при установке на автомобиль движков от «эмочки» и Таврии, мощность которых примерно одинакова, с «эмочным» мотором разгон будет интенсивнее.

У кого шире?

Материалы по теме

Между прочим, широкая полка момента, которой так любят хвастаться дизелеводы, сегодня уже не является их козырной картой. У бензинового движка с непосредственным впрыском и турбонаддувом она ни в чем не уступает дизельной, а то и превосходит. Более того, как подсказали нам на ЯМЗе, при построениях ВСХ заметно, что по мере снижения частоты вращения турбокомпрессоры «бензинок» держатся дольше, чем их дизельные коллеги. И это объяснимо: дизелю нужно больше воздуха, а потому турбокомпрессоры начинают задыхаться раньше. А с учетом широкого диапазона частот вращения бензиновый мотор вполне может оставить дизель позади.

Пора посмотреть на картинки. Из широкой гаммы вольвовских моторов нам любезно предоставили внешние скоростные характеристики тех, кто имеет воплощение в дизельном и бензиновом вариантах при равных или почти равных заявленных мощностях. Из них видно, что «полка» крутящего момента у бензиновых движков вовсе не уже, а шире, чем у дизельных собратьев по внутреннему сгоранию.

Слева на графиках — ВСХ 190-сильного бензинового мотора B4204T19 (V40 Cross Country, S60). Справа — ВСХ дизельного мотора D4204T5 той же мощности (S60, V 60 Cross Country, S80, XC60, XC70)

Слева показана ВСХ бензинового мотора B4204T36 мощностью 249 л.с. (XC40). Справа — ВСХ дизельного движка D4204T23 в 240 л.с. (Polestar XC60 New, V90 Cross Country, XC90)

Материалы по теме

Что касается вопроса, какой из автомобилей окажется быстрее в гонках с общего старта и чей разгон динамичнее, то теоретические рассуждения дают только один верный ответ: надо посмотреть на ВСХ их моторов. Решение подсказывает площадь под кривой крутящего момента — математики вспомнят слово «интеграл». Фактически эта площадь и есть мерило динамики машины. Чем характеристика «прямоугольнее», тем лучше. Чем равномернее «размазан» по оборотам крутящий момент, тем проще угодить и экологам, и мотористам. Лучше других выглядят бензиновые моторы с непосредственным впрыском и турбонаддувом, хуже — высокофорсированные безнаддувные «бензинки» с пиком мощности под 8000 об/мин и момента на 6000. Высокофорсированный наддувный дизель будет гораздо ближе к первому варианту, чем ко второму.

Надо отметить, что свою лепту в путаницу вносят «электронные педали газа». На пальцах это выглядит так: вы вдавили педаль в пол, а компьютер начинает советоваться с партией зеленых, оценивая предстоящие выбросы вредностей. Поэтому в любой современной машине всё определяется программным обеспечением и скоростью процессора, который порой может и не поспевать отслеживать меняющиеся условия работы. Можно привести и другой пример по части экологии: современные дизели имеют электронные ограничители времени работы на оборотах максимальной мощности, поскольку в таком режиме дизельный двигатель изрыгает сажу.

Всем, кто имеет свое суждение о превосходствах того или иного двигателя, предлагаю высказаться. Аргументы типа «„Зенит“ — чемпион»» прошу не употреблять: хочется услышать технически обоснованную аргументацию.

А вообще-то…

А, вообще-то, подобные споры скоро прекратятся. Одна компания за другой заявляют о полном прекращении новых разработок дизелей. А потом и ДВС в целом… Впереди эпоха гибридов различных мастей и, конечно же, электромобилей. Впрочем, недавно прозвучала команда вспомнить про метан, так что — посмотрим…

Я никогда не любил дизели. Но мне их жалко.

Фото: depositphotos

Турбодизель – Автомобили – Коммерсантъ

&nbspТурбодизель

Часть вторая

       В первой части статьи мы говорили о системах наддува двигателей внутреннего сгорания. Сейчас речь пойдет о дизельных двигателях.
       Если не слишком искушенному в технике человеку задать вопрос, чем дизельный двигатель отличается от бензинового, то ответы, скорее всего, будут такими: работает на солярке, обходится без свечей зажигания, больше шумит и при этом развивает меньшую мощность. Все это правильно, но...
       При слове "дизель" у человека с воображением обычно возникает картинка: весь в грязных потеках грубый механизм на мощной станине, который изрыгает клубы черного дыма и своим ревом заглушает все в радиусе нескольких десятков метров. Если уточнить, что речь идет о двигателе автомобиля, картинка получается не такой страшной, но не более привлекательной: по-прежнему нечто грязное, пахнет, гремит, в мороз не заведешь, машина тупая — за полчаса не разгонишься...
       Да, когда-то все так и было. Но с тех пор утекло немало солярки. Дизели сегодня прочно завоевали себе место не только на грузовиках, но и на легковых автомобилях, от самых массовых до вполне респектабельных. Все шире применяются дизели с турбонаддувом, автомобили с такими двигателями по основным параметрам не уступают машинам с привычными бензиновыми моторами.
       В таблице 1 в качестве примера приведены основные характеристики Volkswagen Passat GT TDI с 4-цилиндровым турбодизелем. Таким же двигателем комплектуются, кстати, и вполне престижные Audi A4 1.9 TDI и A6 1.9 TDI. Из таблицы видно, что единственное, в чем автомобиль с дизелем явно уступает, — это время разгона. 13,9 сек. до сотни все-таки многовато. Но бывают машины и пошустрее.
       Перед тем как рассматривать системы наддува дизельных двигателей, есть смысл остановиться на основных особенностях самих дизелей — для большинства наших автовладельцев они пока не слишком знакомы.
       
Дизель
       Этот тип двигателя получил свое название по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля, построившего в 1897 году первый мотор с самовоспламенением топлива. Конструктивно дизель очень похож на привычный бензиновый двигатель: те же цилиндры, поршни, распредвал, клапаны. Но имеется и ряд отличий, из которых главное, можно даже сказать принципиальное, заключается в том, что воспламенение топлива в дизеле производится не искрой от свечи зажигания, а за счет высокой температуры, которой достигает воздух в результате сжатия его поршнем в цилиндре.
       Второй важный момент — способ подачи топлива. В бензиновом двигателе рабочим телом является смесь бензина с воздухом. Смесь готовится заранее (в карбюраторе) или непосредственно в момент ее подачи в цилиндры (в системах впрыска) — главное то, что топливо подается вместе с воздухом, а поджигается и сгорает относительно гомогенная топливо-воздушная смесь.
       В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндр всасывается воздух, затем он сжимается, и только после этого впрыскивается топливо, поэтому говорить о гомогенной топливо-воздушной смеси не приходится. Впрыск производится в конце такта сжатия, топливо и воздух фактически не смешиваются друг с другом, горение происходит на фронте впрыскиваемой в сжатый воздух струи топлива (рис. 1).
       Самовоспламенение топлива сопровождается резким, скачкообразным повышением давления в цилиндре — этим объясняется обычно шумная, жесткая работа дизельного двигателя. В низкооборотных дизелях с большим рабочим объемом, которые используются на грузовиках, этот недостаток проявляется в меньшей степени, и с ним мирятся. В дизелях легковых автомобилей от него пытаются избавиться применением форкамеры, или предкамеры, — небольшого отсека камеры сгорания, в который впрыскивается топливо. Там оно воспламеняется, частично перемешивается с воздухом, после чего горящая смесь распространяется по основному объему цилиндра.
       Этот способ несколько уменьшает жесткость работы двигателя, но снижает его тепловую эффективность и топливную экономичность, поэтому в современных дизелях легковых автомобилей от форкамеры отказываются. Примером может служить 2,5-литровый дизель с турбонаддувом, который в 1990 г. был применен на Audi 100. Двигатель с прямым впрыском, 5-цилиндровый, 120 л. с. и 265 Нм (2250 об./мин.). Расход топлива 5,7 л/100 км. Для более плавного воспламенения топлива использованы двухступенчатый впрыск и сложная электронная схема управления.
       Более свежий пример — 1,9-литровый атмосферный дизель с непосредственным впрыском мощностью 64 л. с., который Volkswagen собирается показать на Женевском салоне в этом году на Golf SDI. Отказ от форкамеры позволил на 12% улучшить и так неплохую экономичность двигателя: расход топлива составляет 4,9 л/100 км. Автомобиль Golf SDI с этим дизелем развивает скорость 156 км/час и разгоняется до сотни за 17,6 сек. (11,2 сек. до 80 км/час). Этот же дизель в турбированном варианте развивает мощность уже 90 л. с., потребляет 5,2 л/100 км и разгоняет Golf Cabrio TDI до 100 км/час за 13,3 сек. (8,8 сек. до 80 км/час). Максимальная скорость — 172 км/час.
       Очевидное отличие дизельных двигателей от бензиновых — используемое топливо. Дизельное топливо, в просторечии солярка или ДТ, — тяжелая керосино-газойлевая фракция нефти C10 — C14 (у бензинов C6 — C8). Характерной особенностью дизелей является наличие твердых частиц в отработавших газах. Из-за гетерогенности процесса горения на поверхности отдельных частиц топлива всегда наблюдается некоторый недостаток кислорода, в результате чего вместо их окисления происходит частичное термическое разложение с образованием твердых продуктов — сажи. Для хорошего сжигания дизельного топлива требуется значительное, даже избыточное количество воздуха.
       Ну и наконец, еще одна особенность — степень сжатия у дизеля в 2 раза выше, чем у бензинового двигателя. Высокая, не менее 14, степень сжатия необходима для того, чтобы температура воздуха в цилиндре поднялась до величины, достаточной для воспламенения топлива. Обычно в дизелях степень сжатия составляет 21-22 и ограничивается лишь прочностными характеристиками двигателя.
       Стоит отметить, что устройства для подачи топлива в дизельных двигателях значительно сложнее, чем в бензиновых. Их сложность определяется прежде всего тем, что приходится впрыскивать очень маленькие, всего несколько миллиграмм, порции топлива в среду с высоким давлением. Эти порции должны быть очень точно отмерены — именно количеством подаваемого топлива управляется работа дизеля. Для этого нужны быстродействующие и точные форсунки. Высокая степень сжатия дизеля требует применения соответствующих топливных насосов — давление в сопле форсунки должно достигать нескольких сотен бар. Все это усложняет и ощутимо удорожает систему подачи топлива и, соответственно, сам дизельный двигатель.
       Надо еще учесть, что почти все дизели до сих пор оснащаются механическими устройствами впрыска, ненамного отличающимися от тех, которые Bosch GmbH начала выпускать в 1927 году. Они уже почти изжили себя и скоро будут вытесняться гораздо более сложными устройствами с электронным управлением, индивидуальными для каждого цилиндра топливными насосами, совмещенными с форсунками, различными датчиками. Понятно, что стоимость таких систем тоже будет расти.
       К числу недостатков дизелей обычно относят большую шумность, более высокую стоимость и, главное, меньшую, при том же рабочем объеме, мощность.
       С шумностью пытаются справиться совершенствованием конструкции дизеля, изменением элементов его подвески, поговаривают даже о том, что двигатель можно капсулировать звукопоглощающим материалом. Стоимость — понятие относительное: заплатив за автомобиль больше при покупке, можно сэкономить на эксплуатации — это надо подсчитывать в каждом конкретном случае. А что касается мощности, то способ ее повышения известен — наддув.
       
Турбодизель
       Применение наддува в дизельном двигателе преследует ту же основную цель, что и в бензиновом — увеличить количество топлива, сжигаемого в единицу времени. Устройство и работу различных типов нагнетателей воздуха мы рассматривали в первой части статьи. Все они могут быть применены и на дизельном двигателе. Из графика, приведенного на рис. 2, следует, что механический нагнетатель Comprex обеспечивает наибольшее увеличение крутящего момента двигателя, особенно на низких, около 2000 об./мин., частотах вращения, но общая характеристика при этом получается слишком острой. Нагнетатель Roots придает 1,2-литровому дизелю практически такую же характеристику крутящего момента, как у 1,6-литрового атмосферного бензинового двигателя. Характеристика, которую обеспечивает турбокомпрессор, занимает промежуточное положение: она достаточно плоская, а на средних (2000-4000 об./мин.) частотах вращения крутящий момент даже больше, чем с нагнетателем Roots.
       Механические нагнетатели сложнее и дороже, кроме того, благодаря некоторым особенностям работы дизеля к нему легче всего удается приспособить именно турбокомпрессор.
       Во-первых, как уже указывалось, подача воздуха в дизеле не связана с подачей топлива и не требует тонкой регулировки — чем больше воздуха, тем лучше. Во-вторых, диапазон рабочих оборотов — от холостых до максимальных — у дизеля меньше, соответственно, проще осуществляется управление турбокомпрессором, с этим вполне справляется обычный перепускной клапан в турбине. Кроме того, благодаря высокой степени сжатия давление отработавших газов дизеля в 1,5-2,5 раза выше — это делает эффективней работу турбины на низких оборотах.
       Все это объясняет, почему практически все, по крайней мере европейские, производители для наддува дизельных двигателей применяют именно турбокомпрессор. Исключением является, пожалуй, только японская Mazda, которая на модели 626 Wagon предлагает 4-цилиндровый дизель с нагнетателем Comprex, характеристики которого не особенно впечатляют: при объеме 1998 см куб. мощность и крутящий момент, соответственно, 75 л. с. (4000 об./мин.) и 169 Нм (2000 об./мин.).
       Есть и другие факторы, облегчающие применение наддува на дизелях. В отличие от бензиновых двигателей, где из-за опасности детонации степень сжатия при турбировании приходится уменьшать примерно на 20%, дизели к детонации не склонны, поэтому при применении наддува степень сжатия приходится снижать незначительно, всего на несколько процентов, а иногда можно обойтись и без этого.
       
Эксплуатация: плюсы и минусы
       К числу несомненных достоинств дизельных двигателей, как атмосферных, так и турбированных, относятся меньший, чем в бензиновых, расход топлива (примерно на 30%), нетребовательность к качеству топлива и экологическая чистота выхлопа. Дизельное топливо к тому же на 20-30% дешевле, хотя это сильно зависит от страны или региона.
       Меньшая мощность дизелей с успехом компенсируется, как мы видели, применением наддува. На рис. 2 видно, что 1,2-литровый турбодизель по мощностным характеристикам эквивалентен 1,6-литровому атмосферному бензиновому двигателю.
       В целом дизельный двигатель долговечен — его ресурс обычно на 20-30% больше, чем у бензинового. При турбировании ресурс, естественно, уменьшается, но не так сильно, как у бензинового, всего лишь на 10-20%. Иногда, как бы странно это ни звучало, турбирование может даже увеличить ресурс, например, при постоянной эксплуатации автомобиля в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха — наддув оптимизирует сгорание и позволяет избавиться от жесткой работы двигателя, снижая тем самым ударные нагрузки на его узлы и детали.
       Благодаря простоте схемы управления турбокомпрессором повышается надежность и снижаются расходы на обслуживание.
       В эксплуатации дизельных автомобилей есть некоторые особенности — неважно, турбирован их двигатель или нет. Главная из них — зимний запуск. По традиции многие считают, что дизель на морозе не запустишь. Это не так — если автомобиль рассчитан на эксплуатацию при низких температурах. Двигатель, например, Peugeot 405 при использовании соответствующего масла, зимней солярки и встроенных свечей накаливания для подогрева зоны впрыска пускается при температуре -32°С — доказано практикой. А вот в инструкции по эксплуатации Chevrolet Suburban с 6,5-литровым турбодизелем, который тоже оснащен свечами накаливания, уже при -18°С предлагается пользоваться электрическим нагревателем блока цилиндров с внешним, из розетки, питанием.
       Еще одна проблема, на которую иногда жалуются, — это загрязнение форсунок от плохой солярки. Но эта же проблема возникает и в бензиновых двигателях с системами впрыска топлива. Решить ее позволяет периодическая, строго по инструкции или даже чаще, замена топливного фильтра. Заодно это продлит и срок службы плунжерных пар.
       И наконец, стоимость. Как уже говорилось, дизель дороже. Но по сравнению со стоимостью самого двигателя стоимость турбокомпрессора относительно невелика, поэтому турбирование дизеля, значительно улучшая потребительские качества автомобиля, лишь ненамного увеличивает его цену.
       В таблице 2 приведены некоторые характеристики автомобиля Peugeot 306 XT, оснащенного разными двигателями — двумя бензиновыми с впрыском и турбодизелем примерно такой же мощности. Сравнение характеристик показывает, что турбодизельный вариант ни в чем не уступает бензиновым. Действительно, турбодизельная версия стоит дороже на $1000. Но подсчитано, что на ее эксплуатации, например, в Германии в год при пробеге 20 тыс. км экономится DM900. Для России годовая экономия только на топливе составила бы $250-300. С учетом долговечности дизельного двигателя и меньших расходов на его эксплуатацию первоначальные дополнительные затраты окупятся за 2-3 года.
       Некоторые могут возразить, что через такой срок автомобиль уже пора менять. Наверное, это правильно. Но не всем по карману. Да и покупать дизельный или турбодизельный автомобиль будут не любители острой спортивной езды, у которых машина все равно долго не живет, а те, кто предпочитает экономичность и надежность, пусть даже и несколько медлительную.
       
Виталий Струговщиков
       
Таблица 1.
       Характеристики Volkswagen Passat GT TDI
       


Двигатель турбодизель
Рабочий объем (см куб.) 1898
Мощность (л. с.) 90 (4000 об./мин.)
Крутящий момент (Нм) 202 (1900 об./мин.)
Вес (кг) 1343
Максимальная скорость (км/ч) 178
Разгон от 0 до 100 км/час с 13,9
переключением передач (сек.)
Разгон от 60 до 100 км/ч на 11,6
4-й передаче (сек.)
Расход топлива (л/100 км) 5,0-8,8
Уровень шума в салоне при 100 км/ч (дБ) 67
Цена в Германии (DM) 43600
       
       
Таблица 2.
       Характеристики Peugeot 306 XT
       
Модель Peugeot 306 XT 1.6i Peugeot 306 XT 1.8i Peugeot 306 XTDT
Двигатель бензиновый с бензиновый с турбодизель
впрыском впрыском
Рабочий объем (см куб.) 1587 1762 1905
Степень сжатия 9,6 9,25 21,8
Мощность (л. с.) 88 (5600 об./мин.) 101 (6000 об./мин.) 92 (4000 об./мин.)
Крутящий момент (Нм) 135 (3000 об./мин.) 153 (3050 об./мин.) 196 (2250 об./мин.)
Полная масса (кг) 1570 1590 1630
Разгон от 0 до 100 км/ч 12,9 12,3 12,4
(сек.)
Максимальная скорость 180 185 180
(км/ч)
Расход топлива по 9,0 10,4 7,5
городскому циклу
(л/100 км)
Каталожная цена (шв. 22950 23500 24950
франки)
       
       
       

бензин, дизель. Рекомендации к выбору

Когда приближается срок очередного ТО, многие автовладельцы задумываются о том, какое масло лучше заливать в двигатель. Это важный вопрос, поскольку грамотно подобранная смазочная жидкость – одно из ключевых условий для корректной работы ДВС.

Какое масло заливать в двигатель

Параметры выбора масла

Лучше всего выбирать масла, которые соответствуют рекомендованным характеристикам автопроизводителя.

Эта информация отражена в инструкции по использованию автомобиля. Основные параметры – класс качества масла, вязкость, состав жидкости.

Вязкость

Эта характеристика указывает на способность масляной пленки задерживаться на поверхностях рабочих узлов двигателя, при этом не утрачивая текучести. Определить данные можно, взглянув на канистру – описание вязкости осуществляется классификацией по SAE, она выражена самыми крупными числами рядом с буквой W.

Первое из чисел обозначает максимально допустимую рабочую температуру смазывающей жидкости. Например, маркировка 15W-40 обозначает, что жидкость может работать при температуре больше 20 градусов.

Вторым числом обозначены максимальные и минимальные значения вязкости масла при допустимом интервале рабочих температур. С возрастанием этого параметра увеличивается и показатель. Иногда производители допускают несколько характеристик. В таком положении для новой машины уместен меньший показатель. При многокилометровом пробеге разумнее остановиться на смазке большей вязкости.

Вязкость различных масел

Класс качества

Классификация API была разработана и введена во всеобщее использование Американским институтом качества. Этот параметр обозначается двумя буквами.

Первая буква указывает на тип ДВС:

  • S – для бензинового двигателя;
  • C – для дизельного.

Если масло рассчитано на использование в обоих видах моторов, буквы указаны через дробь.

Вторая буква указывает на степень эксплуатационных качеств. Чем дальше буква стоит от начала алфавита, тем выше будет стандарт. Наилучшие сегодня – CF для дизельного мотора и SN для бензинового.

Класс качества масел для бензиновых двигателей

Класс качества масел для дизельных двигателей

Масло может не иметь сертификата API. В таком случае описанных буквенных указаний на этикетке не окажется.

Состав

Существует 3 категории масел в зависимости от состава.

  • Минеральные. Жидкости изготавливаются методом перегонки мазута. Иногда применяются технические сельхозкультуры. Стоимость подобных масел невысока. При этом страдает и качество, например, минеральные продукты обладают сильной испаряемостью. Но есть и плюсы – эффективность и стабильность работы. Чтобы использовать минеральное масло в двигателе, требуются специальные присадки в количестве 12%, поскольку жидкость способна полноценно работать только при комнатных температурах.
  • Полусинтетические. Эти жидкости также основаны на минеральных маслах. Но также присутствует и синтетика. Процентное соотношение компонентов не регламентировано. В среднем, на минеральные вещества отведено 50-70%, остальное – синтетические присадки. Полусинтетика стоит дешевле синтетики. Но она обладает более привлекательными техническими характеристиками, чем минеральный состав. При этом она лучше проявляет себя в районах с умеренным климатом без резких температурных перепадов.
  • Синтетические. Лучший вид расходника, который делают методом первичной переработки нефти. Масло обладает достаточной текучестью, не теряет свойств под воздействием большинства внешних факторов, имеет широкий температурный диапазон работы. Стоимость синтетических смазок высока, но именно этот продукт позволяет стабильно ездить на технике в условиях низких температур – жидкость не густеет и не препятствует запуску мотора.

Прочие указания на этикетке масла

Дополнительные параметры на упаковке индивидуальны для каждого производителя. Иногда указаны конкретные марки автомобилей, для которых предназначена жидкость. Но не факт, что продукт гарантированно отвечает требованиям производителя. Рекомендуется опираться на технические параметры расходника.

Отдельные масла подвергаются испытаниям производителями автомобилей. Процедура дорогостоящая, но если она пройдена, на канистре появится надпись «Одобрено» (Approved).

Выбор масла

Основная задача масла – обеспечение смазки подвижных узлов двигателя. Чтобы эффективно уменьшить трение, нужно правильно выбирать жидкость. Также нужно заливать его в правильном объеме.

Какое масло следует заливать в мотор с учетом сезонности?

В зависимости от времени года моторные масла подразделены на 3 категории:

  • Летние – обладают высокой вязкостью, чтобы стабильно работать при повышенных температурах, изготавливаются на синтетической либо минеральной основе.
  • Зимние – им присущая вязкость ниже, но при этом выше текучесть, чем у летних, в категорию входят преимущественно синтетические продукты.
  • Всесезонные – работают при разных температурах, не меняя вязкости и текучести. По прогнозам специалистов, универсальные жидкости вскоре вытеснят сезонные.

Какое масло заливать в бензиновый двигатель?

Стоит учесть особенности мотора и климатические условия. В теплых регионах уместно использовать минеральные жидкости, в средней полосе и ближе к северу – полусинтетику и синтетику.

Заливка масла в бензиновый двигатель

Какое масло заливать в дизельный двигатель?

В этом случае стоит учесть специфику работы дизеля. Для долговечности службы в дизельном моторе принципиально следить за качествами жидкости. Поскольку горючее здесь сгорает не целиком, требуется больше моющих и диспергирующих присадок. Одни нужны для удержания сажи во взвешенном виде, другие препятствуют образованию нагара на поршнях и цилиндрах.

Заливка масла в дизельный двигатель

По API класс не должен быть ниже CD, по ACEA – ниже B1. Для турбодизельных моторов выпуска позже 1990 г. нельзя использовать классы ниже CE и B2. Также надо помнить о рекомендованной производителем вязкости. При выборе расходников также отталкиваются от финансовых возможностей.

Рейтинг популярных производителей масел для ДВС

Производители выпускают сотни видов смазочной продукции и порой автолюбителю нелегко сориентироваться в ассортименте. Поэтому предлагаем свой рейтинг проверенных производителей.

Castrol. Компания выпускает несколько разновидностей масел с высокой износостойкостью.

Масло Castrol

Shell Helix. Компания выпускает масла больше 100 лет. Продукция проходит постоянные испытания.

Масло Shell Helix

Total. Выпускает всесезонные масла. Продукт обеспечивает надежную защиту узлам двигателей и поддерживает их чистоту.

Масло Total

Mobil. На рынке продаются товары этой марки, рассчитанные на российский автопром. Компания предлагает минеральные, полусинтетические, синтетические жидкости, с которыми не приходится часто промывать мотор из-за наличия моющих присадок.

Масло Mobil

Итоги

Для современных моторов лучше подходит синтетическое масло. Но оно дорогое. Если у машины большой пробег – лучше остановиться на полусинтетике. Когда авто старое, уместнее выбрать минеральный состав. Многие автовладельцы стараются покупать недорогие масла. Но подобное решение редко целесообразно, поскольку сопряжено с риском более быстрого износа узлов агрегата. При подборе жидкости лучше не экономить и своевременно выполнять замену масла.

Газойль - Что такое Газойль?

Газойль – это смесь жидких углеводородов различного строения, преимущественно С12-С35, и примесей (главным образом серо-, азот- и кислородсодержащих) с пределами выкипания 200-500 °C и молекулярной массой 50-500 г/моль.

Состав газойля зависит от природы нефти и изменяется в широких пределах.
Он содержит парафиновые углеводороды (алканы) и нафтеновые углеводороды (циклоалканы) – 60-70 %, ароматические углеводороды (арены) – до 20-30 % и примеси серо-, азот- и кислородсодержащих органических соединений – до 5-7 %.

Газойль – это один видов дешевого дизельного топлива.
Из-за своей дешевизны он имеет низкие потребительские свойства.
Поэтому его нельзя использовать в двигателях обычных автомобилей.
Его используют в качестве добавки.

Горюч и огнеопасен.

Газойль производят перегонкой (дистилляцией) нефти или продуктов ее переработки (если он не был отделен в процессе перегонки).

В зависимости от способа производства различают 2 вида газойля:

  • атмосферный,
  • вакуумный.
Атмосферный газойль получают путем прямой перегонки нефти в условиях атмосферного давления.
Вакуумный – путем перегонки нефти и продуктов ее переработки (например, мазута) – при давлении 10-15 кПа (0,09-0,15 Атм).
Предел выкипания атмосферного газойля – 180-360 °С, вакуумного – 350-540 °С.
Атмосферный газойль служит одним из компонентов дизельного топлива (до 15% в составе дизтоплива), вакуумный – сырье каталитического и гидрокрекинга для получения легкого (tкип = 200-350 °С) и тяжелого (tкип = 350-500 °С) газойля.

Легкий газойль по своему физическому состоянию – жидкий, легко текуч, не вязкий, тяжелый газойль – слабовязкий, в больших пропорциях обладает свойством сгущать смеси.
Температура вспышки легкого газойля – 80 °C, температура застывания – от -22 до +34 °C.
Температура вспышки тяжелого газойля – 100-150 °C, температура застывания – от -15 до +22 °C.

Легкий каталитический газойль (после облагораживания, в процессе которого происходит снижение содержания примесей гетероатомных соединений) также служит компонентом дизельного топлива.
Тяжелый каталитический газойль является компонентом котельного топлива, а тяжелый газойль гидрокрекинга – компонентом котельного топлива или масляного сырья.

Бензиновые автомобили производят больше углеродистых твердых частиц, чем современные дизельные автомобили, оборудованные фильтрами

Наиболее углеродистые ТЧ из легковых автомобилей - это SOA 1,2,3,4 , который, как известно, содержит вредные реактивные формы кислорода 5 и повреждает ткань легких 6 . Однако, несмотря на обширное исследование загрязнения автомобилей с дизельным двигателем 7 , относительный вклад дизельных и бензиновых автомобилей в окружающую среду SOA остается неустановленным. Хотя в настоящее время средний по ЕС коэффициент выбросов ТЧ для парка легковых автомобилей намного выше для дизельного топлива, чем для бензина 8 , эти значения искажены по сравнению с более старыми автомобилями и не отражают воздействия устройств последующей обработки последнего поколения.Дизельные легковые автомобили, продаваемые сегодня в ЕС / США, имеют дизельные сажевые фильтры (DPF) 9 , пристенный фильтр, часто покрытый или связанный с катализатором окисления. Следовательно, чтобы оценить относительные достоинства различных технологий двигателей и уменьшить загрязнение транспортных средств, необходимы знания о первичных выбросах и образовании SOA от современных легковых автомобилей, оснащенных новейшими технологиями доочистки.

В то время как в предыдущих исследованиях изучались выбросы / образование углеродсодержащих аэрозолей из транспортных средств с помощью восходящего подхода (лабораторная количественная оценка выбросов из выхлопной трубы) 1, 10 или подходов к распределению источников сверху вниз 11 , здесь мы объединяем оба подхода.Мы определяем количество углеродсодержащих ТЧ из современных легковых автомобилей (бензин, соответствующий стандарту Euro 5 и дизельное топливо с сажевым фильтром, предельные значения для загрязняющих веществ см. В таблице S1 дополнительной информации). Затем мы ограничиваем наши измерения, используя самые современные исследования распределения источников, обеспечивая всестороннюю оценку текущего состояния и будущих тенденций в загрязнении бензином и дизельным двигателем транспортных средств. Кроме того, мы представляем лабораторные измерения образования SOA бензиновых автомобилей при низких температурах (-7 ° C) в дополнение к измерениям при 22 ° C.Низкие температуры значительно увеличивают выбросы транспортных средств 12, 13 , включая прекурсоры SOA, и способствуют конденсации газов в аэрозольную фазу 14 . С помощью этих измерений мы параметризуем образование SOA в транспортных средствах, учитывая полный диапазон соответствующих температур окружающей среды, фоновые концентрации OA и степень атмосферного старения. Этот метод параметризации является новым и, что критически важно, не требует прямых знаний о составе прекурсора (который обычно включает неизвестные и / или не поддающиеся количественному определению газы).

На рис. 1 показана экспериментальная установка, использованная в этом исследовании, а подробные сведения об оборудовании, испытательном парке и условиях экспериментов в смоговой камере приведены в таблицах SI–5. На рисунке 2a показано сравнение коэффициентов выбросов (EF, г углерода (C), кг −1 топлива) углеродсодержащего аэрозоля и образования SOA во время Нового европейского ездового цикла (NEDC, SI, рис. S1, от используемого бензина стандарта Euro 5). и легковые автомобили с дизельным сажевым фильтром, измеренные в камере для смога 4 . КВ автомобилей с дизельным сажевым фильтром EF на несколько порядков ниже инвентарной стоимости (0.68–2,64 г кг −1 топлива) 8 и намного ниже, чем указано для старых легковых автомобилей без сажевого фильтра 3, 15 , в то время как автомобили с бензиновым двигателем сопоставимы с инвентарной стоимостью (0,01–0,04 г кг - 1 топлива). Бензиновые автомобили выбрасывают в среднем в 10 раз больше углеродистого аэрозоля при 22 ° C и в 62 раза больше при -7 ° C по сравнению с дизельными автомобилями, в основном из-за значительно более высокого BC, а EF при -7 ° C сравнимо с выбросами от старого дизельного топлива. Низкие температуры резко увеличили первичные выбросы и образование вторичного углеродистого аэрозоля от бензиновых автомобилей, но не от дизельного топлива.Поразительно, что для одного бензинового автомобиля выбросы ЧУ были как минимум в 400 раз выше, чем у дизелей (по сравнению с пределом обнаружения). Увеличение выбросов при более низких температурах связано с более выраженным эффектом холодного пуска, который, вероятно, является следствием (1) более низкой эффективности сгорания из-за потерь энергии на холодных поверхностях двигателя и повышенного трения из-за слишком вязкости смазочных материалов при низких температурах; и (2) увеличенная задержка перед зажиганием катализатора. Эти факторы имеют тенденцию быть более важными для автомобилей с бензиновым двигателем, чем для автомобилей с дизельным двигателем 16, 17 .Дизельные автомобили выделяли в 10 раз больше NO X при обеих температурах. Выбросы NO X от транспортных средств в реальном мире имеют тенденцию отличаться от результатов лабораторных исследований 18, 19 . Однако важно отметить, что таких смещений не ожидается для других загрязнителей, например ТГК 20 . Если бы SOA было добавлено к первичным выбросам, инвентарные значения для бензиновых автомобилей были бы намного превышены: выбросы от новых бензиновых автомобилей (как в ЕС, так и в США) производят до 6,5 раз больше SOA, чем POA, после 5–10 часов эксплуатации. атмосферное старение 2 .Между тем, новые дизельные автомобили не производили обнаруживаемого SOA, в отличие от старых дизелей, для которых производство SOA примерно равно выпущенному POA 3 . Отсутствие наблюдаемого SOA в дизелях DPF объясняется химическим составом выбросов THC; в то время как выбросы от дизелей без DPF химически напоминают пары дизельного топлива 21 , выхлоп дизельных двигателей с DPF содержит большую часть (> 70%) короткоцепочечных кислородсодержащих соединений, в основном формальдегида и ацетальдегида, которые являются гораздо менее эффективными прекурсорами SOA чем ароматические вещества, содержащиеся в выбросах бензина (рис.3в). Эти результаты бросают вызов существующей парадигме, согласно которой автомобили с дизельным двигателем связаны, как правило, с гораздо более высокими уровнями выбросов ТЧ 8 , что отражает эффективность недавних средств дополнительной обработки дизельного топлива, соответствующих стандарту Евро 5–6, таких как сажевые фильтры в сочетании с катализаторами окисления дизельного топлива. Кроме того, в то время как Gordon et al . 3 сообщает о первичных выбросах ТЧ (г кг -1 топлива) во время регенерации DPF (сжигание накопленных ТЧ), аналогично тем, которые происходят при обычном вождении автомобиля без DPF, регенерация DPF активируется нечасто (каждые несколько сотен км ), длится около одной минуты и, скорее всего, произойдет с высокой скоростью (более вероятно, за пределами густонаселенных районов).Таким образом, чистый результат регенерации вряд ли значительно снизит эффективность DPF. Все коэффициенты выбросов и коэффициенты производства SOA для различных испытаний (в том числе в г / км −1 ) см. В таблицах SI S6–7.

Рис. 1

Схема (не в масштабе) экспериментальной установки. Испытательный автомобиль и камера для смога работали внутри испытательной камеры с контролируемой температурой с приборами снаружи. Во время испытаний приборы работали на выхлопной трубе и от пробоотборника постоянного объема (CVS), в то время как небольшая часть выбросов отбиралась в камеру для смога через нагретый эжекторный разбавитель (общий коэффициент разбавления ~ 150).Оборудование выхлопной трубы включало инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (FTIR), недисперсионный инфракрасный датчик (NDIR), пламенно-ионизационный детектор (FID) и хемилюминесцентный детектор (CLD). В CVS были инструменты NDIR, CLD и FID, а также подогреваемый пробоотборник с гравиметрическим фильтром. После тестирования первичные выбросы были исследованы, а затем выдержаны в камере для смога под УФ-светом. Газофазными приборами были времяпролетный масс-спектрометр реакции переноса протона (PTR-ToF-MS), FID, резонаторный кольцевой спектрометр, детекторы оксида азота (NO X ), монитор озона (O 3 ). и датчики относительной влажности и температуры (RH / T).Аэрозольные приборы представляли собой времяпролетный масс-спектрометр аэрозолей высокого разрешения (HR-ToF-AMS), сканирующий измеритель подвижности частиц (SMPS) и эталометр. В таблице S2 подробно перечислены все камерные инструменты, а в таблице Platt и др. . 4 дает более полное описание этой установки.

Рис. 2

Выбросы углерода / образование вторичных органических аэрозолей от современных легковых автомобилей с дизельным и бензиновым двигателем. ( a ) Коэффициенты выбросов аэрозолей (г кг -1 топлива), измеренные в этом исследовании.SOA находится при воздействии ОН = 10 7 мол. см −3 ч. Дизельные автомобили не производили измеримого ОА, поэтому приводится гравиметрический ТЧ. Для сравнения среднее и стандартное отклонение коэффициентов выбросов ТЧ от дизелей средней мощности без DPF из Gordon и др. . 2013 ref. 3. ( b ) Среднее соотношение коэффициентов выбросов дизельного топлива / бензина для OA, BC, PM, метана (CH 4 ), общего количества углеводородов (THC), ароматических углеводородов (Ar. HC), оксидов азота (NO X ) и окись углерода (CO) при 22 ° C и -7 ° C.Значения Euro 5 получены с использованием NEDC, в то время как автомобили с технологией LEV2 и DPF для США используют унифицированный ездовой цикл США UC 3, 21 . Хотя истинное соотношение не может быть рассчитано для OC и BC, максимальное значение, основанное на пределах обнаружения, может быть выделено красными звездочками (*). В отличие от CO и особенно NO X , выбросы ТЧ и углеводородов от бензиновых автомобилей выше, чем от дизельных автомобилей. ( c ) Средний состав выхлопных газов, нормированный по ТГК (температура в скобках), в дымовой камере с нехарактерными выбросами серым цветом.Самая большая часть бензина THC состоит из метилбензолов, присутствующих в топливе, тогда как остальная часть, вероятно, состоит из уцелевших линейных / разветвленных, насыщенных / ненасыщенных углеводородов. Между тем, выбросы дизельного топлива в основном состоят из продуктов пиролиза, включая небольшие карбонилы (формальдегид, ацетальдегид) и карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная), которые не являются эффективными прекурсорами SOA. Вспомогательный материал, относящийся к рис. 2, доступен в таблицах SI S3–7, SI.

Рис. 3

Выходы вторичных органических аэрозолей от выбросов бензиновых автомобилей, соответствующих стандарту Евро 5.Смоделированные выходы вторичных органических аэрозолей (SOA) в зависимости от концентрации взвешенных органических аэрозолей (C OA ) от трех бензиновых автомобилей стандарта Евро 5 при 22 и −7 ° C (оранжевый и синий, соответственно). Планки погрешностей представляют собой одно стандартное отклонение. Также показаны: выходы SOA из легких ароматических углеводородов (выход Ar ) и паров дизельного топлива и бензина (выход паров дизельного топлива , выход паров бензина ), данные Jathar и др. . 38 . Сравнение ясно показывает, что выход SOA из выбросов бензина выше, чем выход, основанный на содержании ароматических углеводородов в топливе или ожидаемый из паров бензина, что позволяет предположить наличие неидентифицированных прекурсоров SOA в выхлопных газах.Между тем, выбросы дизельного сажевого фильтра не вызывают какого-либо измеримого SOA, в отличие от окисления паров дизельного топлива. Взятые вместе, оба этих наблюдения показывают, что выход SOA из выбросов бензина и дизельного топлива нельзя предсказать на основе выхода паров топлива. Обратите внимание, что выходы SOA для бензиновых автомобилей не корректируются с учетом потерь на стенках из паровой фазы (см. Методы) для целей взаимного сравнения с предыдущими исследованиями.

Рисунок 3 показывает, что выходы SOA (ΔSOA / ΔTHC) для бензиновых легковых автомобилей выше при -7 по сравнению с 22 ° C и превышают выходы как для сырого бензина, так и для чистых однокольцевых ароматических углеводородов.Эти урожаи были определены с использованием новой методологии, как описано в SI. Мы также оценили эффективную энтальпию испарения (включая эффект неидеального перемешивания) в 19 кДж / моль -1 и изменение выхода на 2 ± 0,4% K -1 . Выходы SOA в зависимости от температуры и концентраций взвешенных OA см. На SI Рис. S6. Поскольку бензиновые автомобили производили SOA, а дизели с сажевым фильтром - нет, ожидается, что легковые автомобили с бензиновым двигателем будут преобладать в городских транспортных средствах SOA 11, 22,23,24 .Однако не все исследования согласны с этим, например, Gentner et al . 25 предполагают, что дизельные автомобили производят больше SOA, поскольку 1) большая часть THC на шоссе поступает из дизелей и 2) THC в выхлопных газах аналогичен испаренному топливу, для которого выход SOA в дизельном топливе выше (рис. 3). Одно из объяснений этого может заключаться в том, что предположение 1 неверно для более новых автомобилей, поскольку состав ТГК из новых дизелей включает большую долю низкомолекулярных карбонилов, отсутствующих в неочищенном дизельном топливе (рис.2). Другое объяснение может заключаться в том, что измерения на обочине дороги не фиксируют большие выбросы ТГК, связанные с холодным запуском бензина, которые, вероятно, происходят до того, как они достигнут основных автомагистралей (рис. 4). Наши результаты показывают, что выбросы от транспортных средств чувствительны к месту отбора проб, возрасту парка и температуре окружающей среды, а это означает, что региональные исследования, представляющие совокупность выбросов, вероятно, дадут более точные оценки относительной важности дизельного топлива по сравнению с бензином для SOA окружающей среды, чем придорожные исследования в одно место.

Рис. 4

Концентрации общего количества углеводородов в выхлопных газах (THC) с временным разрешением для бензиновых (количество автомобилей, n = 11) и дизельных (n = 6) легковых автомобилей стандарта Евро 5. ( a ) Медиана разрешенных во времени концентраций ТГК в выхлопных газах дизельных и бензиновых легковых автомобилей во время ездового цикла NEDC при -7 и 22 ° C (целевая скорость, заштрихованная область) ( b ) Соотношение распределений чьи медианы указаны в A и показаны как функция плотности вероятности (PDF, цветовая шкала) для случая 22 ° C.Хотя соотношение THC в выхлопных газах дизельного топлива и бензина широко распределено (> 10) и варьируется, особенно во время начальных операций на более высоких скоростях, разница все же статистически значима. Серая линия показывает интегрированное по времени медианное значение распределения (то есть от начала испытания до обозначенного времени, меньшее, чем разрешенное по времени отношение для большей части цикла, из-за высоких абсолютных концентраций и низкого содержания THC бензин: дизельное топливо во время холода. старт и ниже единицы, что указывает на то, что общие выбросы THC в выхлопных газах выше).Обратите внимание на логарифмическую шкалу на обеих панелях. В то время как выбросы THC от дизельных автомобилей на порядок выше, чем выбросы бензина в течение почти всего периода вождения, выбросы бензина на два порядка выше, когда катализатор холодный. Из-за эффекта холодного пуска суммарные выбросы бензиновых автомобилей превышают выбросы дизельного топлива даже после поездки на несколько километров (~ 14 км). Этот эффект более выражен при -7 ° C (SI Рис. S3).

Далее мы показываем, что SOA для бензиновых транспортных средств может составлять большую, иногда доминирующую часть SOA для транспортных средств, моделируя SOA окружающей среды из бензиновых и старых дизельных автомобилей в L.A. области (рис. 5a, см. Также материалы SI) и сравнивая результат с наблюдаемым SOA, связанным с ископаемым топливом ( f SOA ) 24, 26, 27 . Мы используем толуол в качестве индикатора для выбросов бензиновых автомобилей и выходов из наших экспериментов со смоговой камерой, начиная с Borbon и др. . 28 демонстрируют, что транспорт является преобладающим источником толуола в Лос-Анджелесе, исходя из отношения толуола к CO, в то время как наши собственные эксперименты показывают минимальные выбросы толуола из дизельного топлива.Кроме того, Бейкер и др. . 6, 29 показывают, что во время кампании CALNEX и с использованием данных инвентаризации выбросов на точечные источники, не являющиеся транспортными средствами, приходится 12% и 6% бензол + толуол + ксилолы (BTEX) в Бейкерсфилде и Пасадене, соответственно.

Рис. 5

Оценки доли дизельных и бензиновых легковых автомобилей в атмосферных городских твердых частицах и углеродистых аэрозолях. ( a ) Вклад бензина (синий, заштрихованный) и дизельных автомобилей (розовый, заштрихованный) в ископаемом SOA (зеленый, заштрихованный) в L.A. в бассейне, включая измерения воздействия OH в окружающей среде, выходы SOA камеры для транспортных средств LEV1 / LEV2 и концентрации индикаторов в окружающей среде (см. Методику SI). Максимумы-минимумы для полной автомобильной SOA показаны черными пунктирными линиями. Синие маркеры показывают приблизительную доходность по 5 евро для сравнения. Неопределенности в воздействии OH не учитываются, что, возможно, объясняет временной сдвиг между модельными и наблюдаемыми пиковыми концентрациями. Для измеренного SOA ископаемых, диапазон определяется путем распространения наилучшей оценки ошибок в определении SOA из Hayes и др. . 26 и те, которые связаны с определением фракции ископаемых SOA на основе измерений 14 C в Zotter и др. . 27 . ( b ) Черный углерод (BC), углеводородоподобный органический аэрозоль (HOA) и связанный с ископаемым топливом (f) SOA и национальная доля дизельных дорожных транспортных средств (всех типов) в соответствии с моделью GAINS 39 . Состав ископаемого углеродсодержащего вещества в Европе и США явно различается, с преобладанием ЧУ из выбросов дизельного топлива в Европе и ископаемого SOA из выбросов бензина в США, что согласуется с восходящими расчетами.( c ) Доля дизельных легковых автомобилей в основных автомобильных ТЧ (бензин + дизельное топливо) в зависимости от общего расхода топлива легковых автомобилей и доли дизельных сажевых фильтров при 22 ° C. Пунктирными линиями показано влияние фракции сажевого фильтра на долю дизельных транспортных средств в выбросах ТЧ при любой данной фракции расхода топлива. Прогноз для ЕС показан с данными о доле дизельного топлива Euro 5 из модели TREMOVE 30 . Для нынешнего парка первичных ТЧ из бензиновых автомобилей будет больше, чем из дизельного топлива, только если 97% дизелей оснащены сажевым фильтром.SOA будет демонстрировать аналогичную, но менее выраженную тенденцию. Дополнительные данные показаны в SI Рис. S5 и SI в Таблице S11.

Смоделированный SOA с погрешностями соответствует измеренным f SOA при условии выхода из LEV1 / LEV2 / Euro 5, в то время как только выбросы бензина могут объяснить до 82% наблюдаемых f SOA . Между тем, расчетный вклад дизельного топлива значительно ниже. Хотя мы не достигаем закрытия с помощью данных окружающей среды, важная информация - это разделение между и . SOA для автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем, показывающий, что бензин составляет большую долю.Этот вывод согласуется с данными наблюдений за аэрозолями, связанными с ископаемым топливом, в европейских городах и США (рис. 5b). POA и BC представляют собой самую большую долю углеродсодержащих ТЧ в Европе, что соответствует более высокой доле дизельных автомобилей. В этих местах: f SOA , вероятно, в основном связан с выбросами дизельного топлива без сажевого фильтра, если предположить, что он приблизительно равен выбросам дизельного топлива POA 12 . В США, где автомобили работают почти исключительно на бензине, SOA является доминирующей долей углеродсодержащих ТЧ, как и следовало ожидать из восходящих оценок на рис.5а. Таким образом, в сочетании лабораторные выходы SOA и измерения в окружающей среде предполагают, что большая и, вероятно, все более доминирующая доля углеродсодержащих аэрозолей приходится на бензиновые легковые автомобили в США, в то время как в Европе старые дизельные двигатели без сажевого фильтра по-прежнему доминируют в углеродсодержащих аэрозолях.

Мы подчеркиваем, что, поскольку выбросы ТЧ намного выше от дизельных автомобилей без сажевого фильтра, выбросы углерода от дизельных легковых автомобилей в течение некоторого времени будут оставаться значительными. На рисунке 5c показана оценка воздействия постепенного введения сажевых фильтров на долю первичных автомобильных ТЧ из дизельного топлива 30 .Прогноз для ЕС, показанный синим цветом, предполагает первоначальное увеличение доли первичных ТЧ из дизельных транспортных средств, а затем снижение по мере широкого распространения сажевых фильтров. Принятие электромобилей не меняет выводов, поскольку они не влияют на относительную долю бензиновых или дизельных легковых автомобилей. Результаты показывают, что при наличии только 3% автомобилей с дизельным двигателем без сажевого фильтра дизельные автомобили по-прежнему будут доминировать в выбросах первичного углерода в ЕС в теплых условиях. Между тем, зимой бензин может уже в настоящее время преобладать над углеродосодержащими ТЧ легковых автомобилей.

Повышенное образование углеродсодержащих аэрозолей современными бензиновыми автомобилями наблюдалось в ходе испытаний на транспортных средствах, зарегистрированных в США, а также в этой работе на транспортных средствах Европы. Во всех наших тестах современные бензиновые автомобили производили больше углеродсодержащего аэрозоля, чем современные дизели с сажевым фильтром. Это было верно при рассмотрении только первичных твердых частиц, но разница больше, если учесть дополнительное производство SOA из бензинов, и даже больше, если учесть влияние низких температур на выбросы.Мы также показываем, что эти измерения согласуются с наблюдениями в окружающей среде высоких фракций ископаемого SOA в районах с высокой долей бензиновых автомобилей. Наши результаты показывают, что по мере модернизации автопарка за счет увеличения доли дизельных сажевых фильтров относительный вклад бензиновых легковых автомобилей в углеродсодержащие аэрозоли будет увеличиваться. Обратите внимание, что хотя мы делаем эти выводы из ездовых циклов, предназначенных для представления реального вождения, и из данных об окружающей среде, отражающих совокупность всех выбросов, возможны исключения.Важно отметить, что количество углеродсодержащего аэрозоля в любом регионе от той или иной технологии двигателей будет зависеть от количества транспортных средств с каждым типом двигателей в эксплуатации и возраста транспортных средств (т. Е. Количества старых, не использующих сажевого фильтра сажевых фильтров). по сравнению с современными дизелями с сажевым фильтром), что может зависеть от региона. Конкретные случаи, когда легковые автомобили с дизельным двигателем могут выделять больше углеродсодержащего аэрозоля, чем бензин, могут включать очень длительные поездки (относительная важность холодного запуска ниже), условия эксплуатации здесь не исследованы. E.г. высокая скорость (> 120 км / ч −1 ) или экстремальные температуры, а также автомобили с нестандартными значениями (обратите внимание на очень большие диапазоны выбросов, например, на рис. 4). Тем не менее, поскольку выбросы NO X обычно выше у дизельных автомобилей, существует выбор между новыми легковыми автомобилями, которые обычно выбрасывают меньше ТЧ и производят меньше SOA (дизельное топливо), или новыми легковыми автомобилями, которые выбрасывают меньше NO X (бензин ).

Исследование дизельных двигателей как атмосферного источника изоциановой кислоты в городских районах

Исследовательская статья 26 июл 2017

Исследовательская статья | 26 июл 2017

Шантану Х.Джатар 1 , Кристофер Хеппдинг 1 , Майкл Ф. Линк 2 , Дельфин К. Фармер 2 , Али Ахерати 1 , Майкл Дж. Климан 3 , Джуст А. де Гоу 4,5 , Патрик Р. Верес 4,5 и Джеймс М. Робертс 4 Shantanu H. Jathar et al. Шантану Х. Джатар 1 , Кристофер Хеппдинг 1 , Майкл Ф. Линк 2 , Дельфина К. Фармер 2 , Али Ахерати 1 , Майкл Дж.Климан 3 , Йост А. де Гоу 4,5 , Патрик Р. Верес 4,5 и Джеймс М. Робертс 4
  • 1 Кафедра машиностроения, Университет штата Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
  • 2 Химический факультет, Государственный университет Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
  • 3 Департамент гражданского и Экологическая инженерия, Калифорнийский университет в Дэвисе, Дэвис, Калифорния 95616, США
  • 4 NOAA Earth System Research Laboratory, Chemical Sciences Division, Boulder, CO 80305, USA
  • 5 Кооперативный институт исследований в области наук об окружающей среде, Университет Колорадо, Боулдер, CO 80305, США
  • 1 Кафедра машиностроения, Университет штата Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
  • 2 Химический факультет, Государственный университет Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
  • 3 Департамент гражданского и Экологическая инженерия, Калифорнийский университет в Дэвисе, Дэвис, Калифорния 95616, США
  • 4 NOAA Earth System Research Laboratory, Chemical Sciences Division, Boulder, CO 80305, USA
  • 5 Кооперативный институт исследований в области наук об окружающей среде, Университет Колорадо, Боулдер, Колорадо 80305, США

Корреспонденция : Шантану Х.Джатар ([email protected])

Скрыть данные об авторе Получено: 20 января 2017 г. - Начало обсуждения: 22 февраля 2017 г. - Исправлено: 18 мая 2017 г. - Принято: 19 мая 2017 г. - Опубликовано: 26 июля 2017 г.

Изоциановая кислота (HNCO), кислый газ, содержащийся в табачном дыме, городской среде и регионах, затронутых сжиганием биомассы, связана с неблагоприятными последствиями для здоровья. Известно, что бензиновые и дизельные двигатели и сжигание биомассы выделяют HNCO, и предполагается, что они выделяют прекурсоры, такие как амиды, которые могут фотохимически реагировать с образованием HNCO в атмосфере.Все чаще дизельные двигатели в развитых странах, таких как США, должны использовать системы селективного каталитического восстановления (SCR) для снижения выбросов оксидов азота из выхлопных труб. Известно, что химия СКВ производит HNCO в качестве промежуточного продукта, а системы СКВ считаются атмосферным источником HNCO. В этой работе мы измеряем выбросы HNCO от дизельного двигателя, оборудованного системой SCR, и, в сочетании с более ранними данными, используем трехмерную модель переноса химических веществ (CTM) для моделирования концентраций в окружающей среде и вкладов источников / путей в HNCO в городских условиях. окружающая обстановка.Испытания двигателя проводились при трех различных нагрузках двигателя, использовании двух разных видов топлива и в нескольких рабочих точках. HNCO измеряли с помощью масс-спектрометра с химической ионизацией ацетата. Было обнаружено, что дизельный двигатель выделяет первичный HNCO (3–90 мгкг топлива -1 ), но мы не обнаружили никаких доказательств того, что система SCR или другие устройства дополнительной обработки (например, катализатор окисления и фильтр твердых частиц) производили или увеличивали выбросы HNCO. . Прогнозы CTM хорошо сравнивались с единственными доступными наборами данных наблюдений для HNCO в городских районах, но недооценивали вклад вторичных процессов.Сравнение показало, что дизельные двигатели были крупнейшим источником HNCO в городских районах. CTM также предсказал, что среднесуточные концентрации HNCO достигают максимума ∼110pptv, но на порядок ниже уровня 1ppbv, который может быть связан с физиологическими эффектами у людей. Вклад прекурсоров из других источников сжигания (сжигание бензина и биомассы) и зимние условия могут повысить концентрацию HNCO, но это необходимо изучить в будущей работе.

Атмосферное преобразование выбросов дизельных двигателей

Гипотеза этого исследования заключалась в том, что воздействие атмосферы на выхлопные газы дизельных двигателей (DE *) изменяет их состав и токсичность. Нашими конкретными целями были: (1) охарактеризовать газофазные и частичные продукты атмосферных превращений ДЭ под действием дневного света, озона (O3), гидроксильных (OH) радикалов и нитратных (NO3) радикалов; и (2) изучить биологическую активность DE до и после трансформации.Исследование было выполнено с помощью камеры для моделирования под открытым небом EUPHORE (Европейский фотореактор) в Валенсии, Испания. EUPHORE - одно из крупнейших и наиболее оснащенных предприятий подобного рода в мире, позволяющее исследовать процессы трансформации атмосферы в реальных условиях окружающей среды (с разбавлением в диапазоне 1: 300). DE генерировался на месте с использованием современного дизельного двигателя малой мощности и динамометрической системы, оснащенной анализатором непрерывного выброса газов. Двигатель (модель с турбонаддувом, промежуточным охлаждением и непосредственным впрыском Common-Rail) был получен от Ford Motor Company.Первая серия экспериментов была проведена в январе 2005 г. (зимняя кампания 2005 г.), вторая - в мае 2005 г. (кампания летом 2005 г.) и третья - в мае и июне 2006 г. (кампания летом 2006 г.). Дизельное топливо, которое использовалось, близко соответствовало тому, которое в настоящее время используется в большинстве Соединенных Штатов (содержащее 47 частей на миллион серы и 15% ароматических соединений). В наших экспериментах изучали влияние на состав ДЭ, выдержанного в темноте с добавлением радикалов NO3, и ДЭ, выдержанного при дневном свете с добавленными радикалами ОН, как с добавлением летучих органических соединений (ЛОС), так и без них.Для удаления избыточных оксидов азота (NO (x)) был разработан денудер NO (x), который использовался для проведения экспериментов в реальных условиях с низким содержанием NO (x) в обеих летних кампаниях. Сканирующий измеритель подвижности частиц использовался для определения размера частиц, а также количества и объемных концентраций твердых частиц (ТЧ) в DE. O3, NO (x) и химически активные оксиды азота (NO (y)) контролировали с использованием хемилюминесцентных и инфракрасных приборов с преобразованием Фурье. В конце экспонирования образцы ассоциированных с частицами и полулетучих органических соединений (SVOC) были собраны из камеры для химического анализа с использованием кольцевого денудера с покрытием XAD, за которым следовали фильтр и картридж XAD.(XAD представляет собой адсорбирующую полистирольную дивинилбензольную смолу, используемую в картриджах для отбора проб.) Образцы для испытаний на токсичность собирали с использованием тефлоновых фильтров, а затем двух картриджей XAD. Химический анализ включал определение органического углерода (OC), элементарного углерода (EC), фракций углерода, неорганических ионов (например, сульфатов и нитратов) и определенных органических соединений (полициклические ароматические углеводороды [PAHs], нитро-PAHs, полярные соединения, алканы, гопаны и стераны). Тесты на токсичность проводились с экстрактами ТЧ в сочетании с SVOC.Биологическую активность этих экстрактов оценивали in vivo путем закапывания их в трахеи грызунов и измерения легочной токсичности, воспаления и реакции на окислительный стресс. Результаты химического анализа показали, что старение DE в темноте с добавлением радикалов NO3 и старение DE при дневном свете с добавками и без них привело к образованию дополнительных частиц и массы SVOC, вызванных реакциями с VOC, SVOC и неорганическими газами. Наибольшее увеличение массы произошло при добавлении ЛОС в качестве сореагентов.Пропорции пиролизованной фракции OC (POC) увеличиваются в органической массе, что свидетельствует об образовании высокополярных и олигомерных соединений. Результаты испытаний на токсичность согласуются с гипотезой о том, что на токсичность образцов повлияли изменения в их составе (вызванные как атмосферным старением, так и изменениями в исходном составе DE, предположительно связанными с изменениями в двигателе, которые было новым в начале и накопившимся износом во время исследования).

Дизельное топливо и окружающая среда

Дизельные двигатели становятся чище

Дизельное топливо (очищенное из сырой нефти) при сжигании вызывает множество вредных выбросов, а транспортные средства, работающие на дизельном топливе, являются основными источниками вредных загрязнителей, таких как приземный озон и твердые частицы. Для решения этой проблемы Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установило стандарты содержания серы в дизельном топливе и выбросов от новых дизельных двигателей.

Грузовой автомобиль с дизельным двигателем

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Топливные стандарты

EPA требуют значительного снижения содержания серы в дизельном топливе. Чтобы соответствовать стандартам EPA, нефтяная промышленность производит дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), более экологически чистое дизельное топливо, содержащее максимум 15 частей на миллион (ppm) серы. Большая часть дизельного топлива, которое сейчас продается в Соединенных Штатах для использования в транспортных средствах, - это топливо ULSD.

EPA также установило стандарты выбросов для дорожных транспортных средств с дизельным двигателем для модельного года 2007 и позже. Эти двигатели предназначены для работы только с топливом ULSD. Использование топлива ULSD и передовых систем контроля выбросов выхлопных газов может снизить выбросы твердых частиц автомобилями до 90% и выбросы соединений азота (NOx) на 25-50%. Топливо ULSD также помогает снизить выбросы в старых двигателях.

Даже с учетом этих достижений использование дизельного топлива по-прежнему способствует загрязнению воздуха в Соединенных Штатах, потому что новым и более чистым автомобилям с дизельным двигателем потребуется много времени, чтобы заменить старые автомобили с дизельным двигателем.

Выбросы двуокиси углерода

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2019 году потребление дизельного (дистиллятного) топлива в транспортном секторе США привело к выбросу 456 миллионов метрических тонн двуокиси углерода (CO2), парникового газа. Эта сумма равнялась примерно 24% от общих выбросов CO2 в транспортном секторе США и почти 9% от общих выбросов CO2 в США, связанных с энергетикой, в 2019 году.

Последнее обновление: 2 декабря 2020 г.

Diesel Fuel - обзор

3.2.4 Дизельное топливо

Дизельное топливо по существу такое же, как топочный мазут, но доля крекинг-газойля обычно меньше, поскольку высокое содержание ароматических веществ в крекинг-газойле снижает цетановое число дизельного топлива.

Допустимое содержание серы для керосина со сверхнизким содержанием серы и дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (15 частей на миллион) намного ниже, чем предыдущий дорожный стандарт США для дизельного топлива с низким содержанием серы (500 частей на миллион), что не только снижает выбросы соединений серы. (причина кислотных дождей), но также позволяет устанавливать передовые системы контроля выбросов, которые в противном случае были бы отравлены этими соединениями.Эти системы могут значительно снизить выбросы оксидов азота и твердых частиц.

Дизельное топливо изначально представляло собой прямогонный продукт, полученный при перегонке сырой нефти. Однако при использовании различных процессов крекинга для получения компонентов дизельного топлива дизельное топливо также может содержать различные количества выбранных крекинг-дистиллятов для увеличения объема, доступного для удовлетворения растущего спроса. Особое внимание уделяется выбору растрескавшейся ложи таким образом, чтобы она соответствовала спецификациям.

В широком определении свойств дизельного топлива (таблица 3.3) существует множество возможных комбинаций характеристик (таких как летучесть, качество воспламенения, вязкость, сила тяжести, стабильность и другие свойства). Чтобы охарактеризовать дизельное топливо и тем самым установить рамки определений и ссылок, в разных странах используются различные классификации.

Примером является ASTM D975 в Соединенных Штатах, в котором сорта № 1D и 2-D представляют собой дистиллятные топлива, типы, наиболее часто используемые в высокоскоростных двигателях мобильного типа, в среднеоборотных стационарных двигателях и в железнодорожных двигателях. .Сорт 4-D относится к классу более вязких дистиллятов, а иногда и к смесям этих дистиллятов с мазутом. Топливо № 4-D применимо для использования в двигателях с низкой и средней частотой вращения, используемых в системах, предполагающих постоянную нагрузку и преимущественно постоянную скорость.

Цетановое число - это показатель склонности дизельного топлива к детонации в дизельном двигателе. Шкала основана на характеристиках воспламенения двух углеводородов n -гексадекан (цетан) и 2,3,4,5,6,7,8-гептаметилнонан (изоцетан).Цетановое число имеет короткий период задержки во время воспламенения, и ему присвоено цетановое число 100; изоцетан имеет длительный период задержки и ему присвоено цетановое число 15. Так же, как октановое число имеет значение для автомобильного топлива, цетановое число является средством определения качества воспламенения дизельного топлива и эквивалентно процентному содержанию по объему цетан в смеси с изоцетаном, что соответствует качеству воспламенения испытуемого топлива (ASTM D613).

Когда-то при производстве жидкого топлива использовалось то, что осталось после удаления желаемых продуктов из сырой нефти.В настоящее время производство мазута представляет собой сложный вопрос выбора и смешивания различных нефтяных фракций для удовлетворения определенных требований, а производство однородного, стабильного жидкого топлива требует опыта, подкрепленного лабораторным контролем.

Как и бензин, присадки также доступны для дизельного топлива. Присадки к дизельному топливу выполняют две основные функции. Первая добавка к дизельному топливу предназначена для поддержания чистоты форсунок. Чистый инжектор будет распылять идеальный туман дизельного топлива с рисунком «лисьего хвоста», обеспечивая эффективное сгорание.Грязные форсунки производят брызги топлива, которые не представляют собой однородно мелкодисперсный туман, который, помимо прочего, влияет на расход топлива, выходную мощность и качество холостого хода. Вторая роль присадок к дизельному топливу - предотвратить гелеобразование в холодную погоду. Без надлежащей присадки дизельные двигатели не запустятся, когда температура опустится ниже определенной точки.

Некоторые соображения о влиянии атмосферных условий на работу автомобильных дизельных двигателей

Образец цитирования: Fosberry, R.и Голубецкий, З., «Некоторые соображения о влиянии атмосферных условий на работу автомобильных дизельных двигателей», Технический документ SAE 660744, 1966 г., https://doi.org/10.4271/660744.
Загрузить Citation

Автор (ы): Р. А. К. Фосбери, З. Голубецки

Филиал: Ассоциация исследований автомобильной промышленности

Страницы: 26

Событие: Национальные встречи по энергетическим установкам и транспорту

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Сделки SAE 1966 года-V75-A, Дизельный двигатель с турбонаддувом и двигатели с искровым зажиганием-PT-23

Carbon Engineering производит бензин путем улавливания двуокиси углерода из воздуха

Представьте, что вы подъезжаете к местной заправочной станции и можете выбирать между обычным, премиальным или безуглеродным бензином.

Канадская компания Carbon Engineering уже производит жидкое топливо, высасывая углекислый газ (CO2) из ​​атмосферы и объединяя его с водородом из воды. Это инженерный прорыв по двум направлениям: потенциально экономичный способ удаления CO2 из атмосферы для борьбы с изменением климата и потенциально экономичный способ производства бензина, дизельного топлива или реактивного топлива, не добавляющего дополнительного CO2. в атмосферу.

«Это не спасет мир от последствий изменения климата, но станет большим шагом на пути к низкоуглеродной экономике», - сказал Дэвид Кейт, профессор прикладной физики из Гарварда и основатель. углеродной инженерии.Кейт сказал, что для улавливания CO2 из воздуха и производства топлива не потребовались научные открытия в размере 30 миллионов долларов, восемь лет инженерных разработок и «миллион мелких деталей», чтобы наладить этот процесс.

Правильное решение также означало, что затраты не превышают 100 долларов за каждую тонну CO2, удаляемого из атмосферы. Стоимость проектирования и разработки пилотного проекта, который реализуется с 2015 года в Сквамише, Британская Колумбия, была опубликована сегодня в рецензируемом энергетическом журнале Joule .Компания использовала существующие производственные процессы для увеличения масштабов и снижения затрат.

«В нашей статье показаны затраты и проектирование для полномасштабной установки, способной улавливать один миллион тонн CO2 в год», - сказал Кейт.

Удаление углерода: почему это важно

До сих пор считалось, что затраты на удаление CO2 или так называемое «прямое улавливание воздуха» составляли не менее 600 долларов за тонну. Это было слишком много для того, чтобы высасывать из атмосферы большое количество СО2. Ежегодно мир сжигает достаточно ископаемого топлива, чтобы добавить около 40 миллиардов тонн CO2.Однако поддержание глобального потепления на уровне ниже 2 градусов C (международная цель по предотвращению наиболее опасных воздействий), вероятно, потребует «отрицательных выбросов» - некоторого способа удаления большого количества CO2 из атмосферы и его постоянного хранения, согласно Межправительственному комитету. Группа экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Наручные часы: «Углерод больше не скрывает». Этот фильм является частью Показа короткометражных фильмов, и все высказанные мнения принадлежат создателям фильма.

И все же, даже при цене 100 долларов за тонну, покупателей CO2 сейчас не хватает.Поэтому компания решила создать жидкое топливо с нейтральным выбросом углерода, - сказал Стив Олдхэм, генеральный директор Carbon Engineering. Уловленный CO2 объединяется с водородом, который образуется в результате электролиза воды. Хотя для этого процесса требуется много электроэнергии, пилотная установка в Сквамише использует возобновляемую гидроэнергетику. Полученное синтетическое топливо можно смешивать или использовать отдельно как бензин, дизельное или реактивное топливо. Когда он сгорает, он выделяет то же количество CO2, что и при его создании, поэтому он фактически углеродно нейтральный.

«Сейчас это стоит больше, чем баррель нефти, но в местах, где цена на углерод составляет 200 долларов за тонну, например, в рамках Калифорнийского стандарта низкоуглеродного топлива, мы конкурентоспособны», - сказал Олдхэм в интервью.

Оборудование Carbon Engineering вытягивает углекислый газ из атмосферы на испытательном предприятии в Британской Колумбии.

Фотография: Carbon Engineering

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Цена на углерод - это стоимость, применяемая к отраслям, выбрасывающим углеродное загрязнение.В Британской Колумбии цена на углерод составляет 35 канадских долларов за тонну, а в сентябре на всей территории Канады цена на выбросы углерода вырастет до 50 канадских долларов в 2022 году. Ни один из государств-членов США еще не присоединился, но штат Вашингтон может быть первым, кто взимает Плата за загрязнение углерода в размере 15 долларов США, если будет принята новая мера голосования. Согласно отчету 2017 года, США сталкиваются с затратами на климат и загрязнение воздуха, которые составляют не менее 360 миллиардов долларов в год.

«Я в восторге от проекта. Цифры в джоулей выглядят неплохо », - сказал Клаус Лакнер из Центра отрицательных выбросов углерода при Университете штата Аризона, который в 1990-х годах стал пионером концепции прямого улавливания СО2 в воздухе.«Углеродная инженерия» доказала, что это можно сделать и быть рентабельным, и это очень важный шаг для отрасли, - сказал Лакнер в интервью.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1/14

1/14

Джон Реганольд из Университета штата Вашингтон стоит у глубокого выреза дороги в районе Палауз на востоке Вашингтона, исследуя обнаженные слои древней почвы.

Джон Реганольд из Университета штата Вашингтон стоит у глубокой дороги в районе Палаус на востоке Вашингтона, исследуя обнаженные слои древней почвы.

Фотография Джима Ричардсона, Nat Geo Image Collection

Следующим шагом будет создание ряда заводов в увеличенном масштабе, производящих сотни тысяч баррелей безуглеродного топлива, что позволит еще больше снизить затраты, так же как резко упали затраты на солнечную и ветровую энергию. за последние десятилетия масштабы возросли. По мере падения цен все больше правительств могут поддержать идею удаления CO2 из воздуха.

«Нам понадобится промышленность стоимостью триллион долларов, чтобы [поддерживать потепление ниже 2 градусов C]. Кажется, это много, но сегодня авиационная отрасль больше », - сказал Лакнер.

Carbon Engineering строит более крупный завод, использующий недорогие возобновляемые источники энергии, который будет производить 200 баррелей синтетического топлива в день. По словам Кейта, он должен заработать в 2020 году. Компания также хочет лицензировать свою технологию.

«Мы думаем, что это очень масштабируемое решение, которое будет иметь мировой рынок», - говорит Олдхэм. «Все, что вам нужно, это воздух и вода в качестве сырья и немного электричества». И лицензия на их тех.

Исправление: В предыдущей версии этой истории говорилось, что топливо было конкурентоспособным с ценой на углерод в 20 долларов за тонну, но было исправлено, чтобы указать 200 долларов за тонну.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *