Бензиновый двигатель — достоинства и недостатки

Сегодня большинство машин имеют бензиновый двигатель, поэтому очень важно знать о нем некоторые нюансы при эксплуатации, а также понимать его плюсы и минусы. Все эти знания помогут правильно его эксплуатировать, обслуживать и проводить ремонт, в случае необходимости.

Конструкционные особенности бензинового двигателя

Большинство автолюбителей предпочитают бензиновый двигатель, так как данный агрегат дешевле, проще и имеет сравнительно меньшую массу. Все это следствие его конструктивных особенностей. Двигатель приводится в движение за счет сгорания топливно-воздушной смеси, воспламеняющейся посредством искры от свечей зажигания. В камере сгорания появляется сравнительно невысокая степень сжатия, которая имеет значение равное от 8 — 12 единиц. Отсутствие повышенных нагрузок позволяет облегчить двигатель т.к. не нужен такой запас прочности, как у дизельного собрата.

Как в бензиновых так и дизельных двигателях может использоваться турбонаддув.

Это позволяет расширить диапазон, в котором он работает, увеличивает мощность и поднимает тягу. Но, автомобиль с турбонаддувом дороже в обслуживании, эксплуатации и ремонте.

Бензиновый двигатель под капотом автомобиля

Одним из направлений повышения эффективности, над которым работают специалисты автомобилестроения, есть оптимизация камеры сгорания с повышением степени сжатия. Все улучшения в этой области привели к тому, что двигатели стали более чувствительными к топливу, любая неисправность, которая появляется в газораспределительном механизме, грозит капитальным ремонтом головки блока цилиндров и это в лучшем случае, а в худшем и самого мотора. Это связано с отказом от цепей из металла в пользу ремней на приводе. Считается, что бензиновый двигатель эффективно преобразует не больше 20..30% энергии от сгорания топлива, тогда как дизель — 30..40%, а с турбонаддувом и интеркулером это значение может достигать 50%.

Двигатель, который работает на дизеле, немного превосходит бензиновый в тяговых характеристиках — за счет его особенностей в конструкции, а именно в отсутствии дроссельной заслонки. Мощность регулируется ограничением подачи топлива. Поэтому, давление в двигателе не изменяется и обеспечивает хорошие тяговые свойства как на низах, так и на высоких оборотах, но нагрузка на детали мотора в дизеле значительно выше.

Подробнее об устройстве бензинового двигателя вы узнаете из этого видео:

Особенности конструкции бензинового двигателя предоставляют большие возможности для его совершенствования. Его очень легко перевести на альтернативное топливо(пропан-бутан или метан). При этом мотор становится битопливным, т.е. он легко переключается на другое топливо и обратно. А вот дизельный двигатель не получится использовать на двух топливах одновременно, потому что сразу изменяется принцип зажигания.

Что касается эксплуатации…

Максимальная мощность развивается на высоких оборотах, что делает автомобиль относительно быстрым даже без турбонаддува. Но есть и минус таких двигателей — это слабая тяга при маленьких оборотах, которая делает движение трудным при большом уклоне дороги и высокой нагрузке. Поэтому приходится начинать движение на высоких оборотах, а это плохо сказывается на механизме сцепления. Второй минус — с нагрузкой заметно растет и расход бензина.
На расход топлива следует обратить внимание. Если работа двигателя будет оптимальной, то он будет минимальным, но из-за загруженности дорог экономить в городе практически невозможно.

Но у бензина есть свои плюсы, и один из них заключается в том, что даже при очень низких температурах топливо не нуждается в дополнительных присадках. А вот с дизельным все по другому. А еще, бензиновый легче запускается зимой, и требует меньшего времени на разогрев.

Также важный фактор это шум и вибрации мотора. И здесь, несомненно вырывается вперед бензиновый двигатель. А в дизельном двигателе воспламенение протекает под большим давлением, что значительно повышает вибрации, в результате чего и появляется рокот, который нельзя заглушить ни хорошей шумоизоляцией, ни демпферами.

Сравнение дизельного и бензинового двигателей

С точки зрения безопасности, бензомотор более пожаро- и взрывоопасен и требует более внимательного отношения к герметичности топливной системы и состоянию электрооборудования.

Что касается требования к качеству топлива, то бензиновый, более неприхотлив и , как правило, легко работает на топливе с более низким октановым числом. А вот дизельный двигатель всегда требует качественного топлива во избежание засорения топливного насоса и форсунок. Так же, дизель более требователен к состоянию и качеству фильтров и своевременности их замены, соответственно вынуждает автовладельца чаще обращаться в сервис.

Одно из возможных преимуществ ДТ — это цена на топливо, но соотношение цен отличается и сильно зависит от того в какой стране вы живете и где эксплуатируете авто.

Резюме

Преимущества бензинового двигателя:

• Проще конструкция
• Легче по весу
• Двигатель дешевле
• Возможность эксплуатации на высоких оборотах
• Проще в сервисном обслуживании
• Меньше шума
• Легче заводится при низких температурах
• Менее требователен к качеству топлива
• Более широкие возможности для переоборудования на газ

Недостатки:

• Выше пожаро- и взрывоопасность
• Более требователен к качеству масел
• Хуже тяга на низах
• Выше расход топлива с ростом нагрузки

Учитывая все особенности бензинового и дизельного двигателей можно сделать вывод, что у обоих имеются как плюсы,так и минусы. Если коротко — для легковых машин больше подойдет бензин, для внедорожников и коммерческого транспорта часто выбирают дизель. Какой двигатель вам подойдет больше — это зависит от ваших потребностей и условий эксплуатации.

Дизель или бензин? » Технический Центр «АЛЬПИНА»

Наверное, истина где-то между «плохо разгоняется» или «быстро выходит из строя». Оба двигателя являются четырехтактными, то есть при их работе присутствуют циклы: впрыск топлива в цилиндры, сжатие топлива (или воздуха), воспламенение топлива (топливной смеси), выход отработанных газов. Но отличия в их работе существенны.

Так, в дизельном двигателе не создается топливная смесь из бензина и воздуха, которая потом воспламеняется системой зажигания, как бензиновом. Сначала в цилиндры подается и сжимается воздух, при этом нагреваясь до 700-800 градусов по Цельсию, а затем подается топливо. Все это происходит под очень высоким давлением и воспламеняется. Какие же есть достоинства и недостатки у каждой системы?

Бензиновый двигатель. По своим физическим свойствам такой двигатель работает тише, ремонт и обслуживание его проще, реже (замена масла и фильтров) и дешевле. Зимой этот двигатель запускается легче. Бензиновый двигатель развивает максимальную скорость на высоких оборотах. К минусам бензинового двигателя можно отнести наличие системы зажигания (свечи), за которыми нужно следить. Бензин легко воспламеняем и летуч – а это значит, менее безопасен, так как загорается от искры. Ресурс бензинового двигателя ниже, чем дизельного, а расход топлива у него больше примерно на 30%. У него меньше мощность, особенно на низах, то есть при старте он проигрывает дизельному агрегату.

Дизельный двигатель. Плюсы у него очевидны, как и минусы. Агрегат имеют простую конструкцию без системы зажигания, большую компрессию и высокую тягу. Топливо менее токсичное, экологичнее и безопаснее. Ресурс двигателя в целом огромен – такие агрегаты чаще всего являются миллионниками. Вот только обслуживание и ремонт таких двигателей – удовольствие недешевое, они очень чувствительны к некачественному топливу.

ТО приходится делать чаще. Особенно большие проблемы могут возникнуть зимой при эксплуатации дизеля зимой. Поскольку дизельное топливо густеет и замерзает, необходимо использовать специальные «антигели», зимнее топливо. Сам двигатель более шумный. Ну и на высокой скорости двигатель уступает бензиновым по мощности.

Вечный двигатель еще не придумали. Как и идеальный двигатель. Каждый автомобилист выбирает тот, что ему больше подходит. И кто знает, учитывая цены на топливные ресурсы, возможно уже совсем скоро придет эра электромобилей, а двигатели внутреннего сгорания останутся в прошлом, как и споры о том, какой из них лучше.

Преимущества и недостатки дизельного топлива для использования в двигателях

Преимущества дизельного топлива для использования в двигателях

• Дизельное топливо более энергетически плотное, чем бензиновое.
• В некоторых местностях дизельное топливо дешевле бензинового.
• Для больших машин дизельное топливо предпочтительнее, потому что оно обеспечивает большую мощность (механическую энергию за единицу времени).
• Дизельные двигатели имеют больший коэффициент полезного действия, чем бензиновые того же рабочего объема.
• При сгорании дизельного топлива выделяется меньше окиси углерода СО, чем при сгорании того же количества бензина.
• Дизельные двигатели более надежны, чем бензиновые, потому что им не нужны электрические системы. Они проще, поэтому в них меньше того, что может выйти из строя!

Недостатки дизельного топлива для использования в двигателях

• В дизельном топливе содержится больше серы, чем в бензине, что приводит к выбросу большего количества двуокиси серы и других ее соединений.
• Дизельный двигатель тяжелее, чем бензиновый той же мощности.
• Выхлопные газы дизельного двигателя имеют неприятный для многих людей запах.
• Запустить дизельный двигатель и поддерживать его работу труднее, особенно в холодную погоду, когда дизельное топливо сгущается до гелеобразного состояния. Оно даже может кристаллизоваться. Когда это случается, инжектор не может эффективно подавать топливо в цилиндры.
• Некоторые химические соединения в дизельном топливе увеличивают риск возникновения онкологических заболеваний у человека и животных, если непосредственно воздействуют на них в течение определенного периода времени.

Вопрос

Как можно решить проблему загустения дизельного топлива в холодную погоду?

Ответ

В некоторых машинах предусмотрены электрообогреватели для деталей и частей, с которыми соприкасается дизельное топливо: трубок, фильтров, узлов двигателя, цилиндров. В качестве источника электричества во время движения машины можно использовать генератор переменного тока (с приводом от двигателя), а если машина стоит, то внешний источник электропитания.

Типы двигателей автопогрузчиков: плюсы и минусы

Двигатель не зря называют сердцем любой машины. Этот важнейший элемент является источником силы, приводящей в движение все узлы и агрегаты погрузчика. От него, в первую очередь, зависит эффективность и производительность техники, поэтому при выборе погрузчика особое внимание уделяют типу и характеристикам двигателя.

 

Виды и особенности двигателей

В современном машиностроении используются два основных типа двигателей: электрические и двигатели внутреннего сгорания. И те, и другие имеют свои плюсы и минусы и предусматривают определенные условия эксплуатации.

 

Электрические моторы чаще всего устанавливают на вилочные и мини-погрузчики, используемые в закрытых складских помещениях. Конструктивно электромотор представляет собой агрегат, состоящий из двух основных элементов: неподвижного статора и вращающегося ротора. В качестве источника питания используется аккумуляторная батарея.

 

Преимущества электродвигателя:

• Экологичность. Отсутствие выхлопных газов не только не вредит окружающей среде, но и позволяет погрузчику работать на закрытых складах и предприятиях без ущерба для здоровья людей.
• Высокий КПД, равный 0,8 – 0,87, говорит об эффективном использовании электроэнергии АКБ.
• Экономичность. В сравнении с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) электродвигатели в несколько раз экономичнее и требуют меньших затрат на закупку энергоносителя. Кроме того, простота конструкции обуславливает надежность мотора, отсутствие необходимости регулярного обслуживания и ремонтов.
• Высокий крутящий момент обеспечивает быструю скорость реакции и готовность принимать большую нагрузку на первых же оборотах.
• Срок эксплуатации электродвигателя более чем в 2 раза превосходит долговечность ДВС.
• Низкий уровень шума и вибрации обеспечивает комфортную продолжительную работу оператора.

 

Недостатки электродвигателя:

• Высокая стоимость самого мотора и аккумуляторной батареи, которая требует замены после 3-5 лет эксплуатации или после выработки определенного числа циклов зарядки/разрядки.
• Падение емкости батареи при отрицательных температурах (до 40% от номинала при – 25 градусах Цельсия), что делает использование погрузчика в зимних условиях малоэффективным.
• Необходимость оборудования зарядной станции и отдельного помещения для подзарядки АКБ с приточно-вытяжной системой вентиляции. При зарядке батареи происходит активное выделение водорода, высокая концентрация которого может привести к взрыву.
• Во избежание простоев погрузчика необходимо иметь сменную АКБ.
• Суммарный вес электродвигателя и АКБ достаточно велик и превышает суммарный вес двигателя внутреннего сгорания аналогичной мощности вместе с топливным баком.

 

Двигатели внутреннего сгорания подразделяются по типу используемого топлива на бензиновые, дизельные, газовые и комбинированные. Их конструкция довольно сложная. Основу ДВС составляет корпус, объединяющий блок цилиндров и головку блока цилиндров, кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также множество систем (впускная, топливная, зажигания, смазки, охлаждения, выпускная), и система управления. Принцип действия двигателя основан на эффекте расширения газов при сгорании топливно-воздушной смеси. Возникающее при этом давление заставляет поршень двигаться внутри цилиндра.

 

Преимущества дизельных двигателей:

• Дизельные погрузчики работают в любых климатических условиях, температура воздуха не влияет на эффективность работы двигателя.
• Агрегат способен продолжительно работать на предельных нагрузках.
• Затраты на содержание и обслуживание дизельного двигателя ниже, чем бензинового.
• Дизельный двигатель легко обслуживать и ремонтировать. Как правило, не возникает проблем с поиском запчастей.
• Экономичный расход топлива при большой мощности.
• При установке катализатора дизельные погрузчики могут работать в закрытых, хорошо проветриваемых, складских и производственных помещениях.

 

Недостатки дизельных двигателей:

• Сравнительно высокая стоимость содержания и обслуживания, что связано с необходимостью замены масел, фильтров, ремней, шлангов и т.д. Цена дизельного топлива сопоставима с ценой высокооктанового бензина.
• Срок эксплуатации, в среднем, составляет около 20 000 моточасов, после чего требуется капитальный ремонт двигателя или его замена.
• Достаточно низкий КПД, составляющий 0,4 – 0,5. Эффективность использования энергии топлива порядка 50%.
• Двигатель требователен к качеству топлива.
• Шум и вибрация при работе.

 

 

Бензиновые двигатели достаточно надежны и производительны, но стоимость одного моточаса намного превосходит все другие типы моторов. Это обусловлено не только высокой стоимостью топлива, но и сравнительно малой выносливостью мотора при интенсивных продолжительных нагрузках, поэтому чаще всего такими агрегатами оснащают технику с низкой грузоподъемностью.

В основном, бензиновые двигатели используются в комбинации с газовыми, работающими на сжиженном газе. При этом бензиновые моторы выполняют лишь функцию пускового устройства. Преимущества комбинированных газ-бензиновых двигателей очевидны:

• Низкая стоимость газового топлива, обуславливающая экономичность при эксплуатации погрузчика.
• Стабильная работа техники при любой температуре воздуха.
• Низкий уровень загрязнения окружающей среды.

Из недостатков комбинированных двигателей стоит отметить высокую стоимость оборудования, необходимость оснащения погрузчика двумя топливными емкостями, часто возникающие проблемы при переключении с бензина на газ и связанные с этим поломки. Кроме этого, мощность газовых двигателей уступает бензиновым или дизельным.

 

Основные технические характеристики двигателей погрузчиков

При выборе спецтехники особое внимание уделяют следующим параметрам двигателей:

• Количество и расположение цилиндров, влияющие на мощность и производительность двигателя.
• Вид используемого топлива.
• Объем камеры сгорания. Чем он больше, тем мотор сильнее, но и расход топлива, соответственно, более высок.
• Рабочая мощность, влияющая на время разгона, скорость передвижения, грузоподъемность.
• Крутящий момент определяет максимальное тяговое усилие.
• Расход топлива, расход масла, ремонтопригодность, наличие в продаже запчастей и расходных материалов, их стоимость.
• Марка производителя, его репутация, наличие положительных отзывов пользователей.
• Заявленный производителем ресурс работы двигателя, наличие гарантийных обязательств по обслуживанию, ремонту и замене агрегата.

 

Как правильно выбрать погрузчик по типу двигателя?

Пожалуй, проще всего определиться с выбором погрузчика для работы в закрытых помещениях. Здесь, несомненно, следует использовать технику с электродвигателем, несмотря на ее высокую стоимость. Но если объем ежедневных погрузочно-разгрузочных работ невелик, а здание оборудовано мощной системой вентиляции, можно существенно сэкономить, приобретя специально оборудованные дизельные машины, которые можно будет использовать и на улице в любое время года.

Использовать электрокары вдали от источников электропитания нецелесообразно, поэтому подавляющее большинство фронтальных погрузчиков оснащаются двигателями внутреннего сгорания. Какой из них будет оптимален, зависит от условий эксплуатации погрузчика. Для выполнения работ средних и малых объемов отлично подойдут бензиновые и газ-бензиновые агрегаты, а в условиях длительных интенсивных нагрузок лучше всего зарекомендовали себя погрузчики с дизельными моторами.

Плюсы и минусы дизельного двигателя для автомобиля

Многие немецкие автомобили выпускаются с дизельными двигателями, которые в Европе уже давно зарекомендовали себя только с хорошей стороны. Все уважающие себя автомобильные предприятия, такие как Mercedes, BMW, Volkswagen, Аudi, Jaguar активно разрабатывают ультрасовременные дизельные моторы, которые обладают низким уровнем шума и улучшенной динамикой, а также минимальным негативным влиянием на экологическую обстановку нашей планеты.

Современные дизельные двигатели обладают отличными техническими характеристиками

На сегодняшний день выпуском дизельного двигателя для своих автомобилей стали заниматься и японские предприятия, например, только что сошедший с конвейера LexusNX также имеет комплектацию с турбодизельным мотором. Также не остаются в стороне и другие японские автомобили, например, Mazda, Subaru, Toyota. Уже давно многие специалисты утверждают, что именно за дизелем стоит будущее развитие автомобильной промышленности, поэтому его постоянно совершенствуют, создавая более улучшенные моторы.

В Европе владельцы автомобилей с турбодизелем платят налоги с неплохими скидками, а страховые компании таким клиентам предоставляют выгодные полисы, таким образом, власть помогает уберечь от негативного воздействия бензина окружающую среду. После долгого использования автомобиля автолюбители редко пересаживаются на бензиновые моторы, так как ощущают большую разницу не только в качестве поведения своей машины, но и ощутимой экономии денежных средств.

В Европе владельцы дизельных авто платят меньшие налоги

Теперь в России граждане могут позволить себе многие блага человечества, они стали все чаще отдавать предпочтение дизельному двигателю, поэтому любому потенциальному покупателю будет интересно узнать о них все. В этой статье мы рассмотрим основные минусы и плюсы дизельного двигателя, с которым может столкнуться будущий обладатель иностранного автомобиля, поэтому перед тем, как выбрать себе транспортное средство, лучше взвесить все за и против, чтобы сделать правильный выбор.

Плюсы дизельного двигателя

Из-за большой популярности автомобилей с дизельным двигателем хочется знать, почему многие покупатели останавливают свой выбор именно на этом виде транспорта, что так их заманивает и обольщает. Поэтому вначале мы рассмотрим основные плюсы:

• Экономия дизельного топлива – здесь играет роль не только низкая цена дизеля, но и небольшие затраты самого топлива. Благодаря высокой плотности дизельного топлива, а это КПД в 35−45%, к примеру, у бензина − 20−30%, и происходит меньше его потребление.
• У дизельного двигателя гораздо больше крутящий момент, чем у бензинового, это благотворно влияет на работу автомобиля в городе, особенно в пробках, а если быть точнее, можно двигаться на холостых оборотах. Обратите внимание, что автомобиль с дизельным мотором трогается намного быстрее, чем машины с другим мотором.
• Уровень шума можно отнести, конечно, не ко всем машинам, но если это немец и у него турбодизель, работа двигателя вас обязательно порадует.
• Улучшенная динамика вождения − об этом часто упоминают водители таких авто, они утверждают, что машина практически едет сама, доставляя своему хозяину только позитивные эмоции.
• Надежность и неприхотливость дизельного двигателя − связано это с отсутствием в его конструкции системы зажигания, которая достаточно часто выходит из строя в бензиновых моторах.
• При правильном уходе и заправке качественным дизелем двигатель сможет проработать до 500000 километров, не создавая проблем своему владельцу.
• У машин с дизельным двигателем нет свечей зажигания, поэтому не нужно их проверять и менять при необходимости.

Минусы дизельного двигателя

Теперь поговорим про минусы дизельного двигателя, конечно, их мало, но все-таки они имеются, поэтому немногие спешат с покупкой такого автомобиля. Итак, рассмотрим каждый минус по порядку:

Для запуска двигателя в холодное время года используется прибор Webasto

• Запуск в холодное, зимнее время года, если столбик термометра опускается слишком низко − работа двигателя резко снижается, то есть ему достаточно трудно прогреться, поэтому салон в таких машинах очень долго нагревается, и владелец испытывает дискомфорт. Но в России давно уже научились справляться с этой проблемой и устанавливают специальный прибор Webasto, который помогает мотору не замерзнуть и, соответственно, затем быстро разогреться. Этот способ дорогой, но эффективный, если ваша машина будет стоять под окном вашего дома. Второй вариант – это теплый гараж, если он у вас есть, автомобиль будет в тепле, поэтому двигатель не промерзнет и сразу будет готов к работе.
• Продажа некачественного дизельного топлива. К сожалению, у нас не так легко купить качественный, отвечающий всем требованиям дизель, поэтому многие владельцы таких машин пользуются специальными присадками. Самое главное нужно помнить, что если автомобиль находится на гарантии, ни в коем случае не следует пользоваться этими присадками.

В связи с большим спросом на автомобили с дизельным мотором, сегодня в России существует хороший сервис, где справятся с любыми недостатками этого мотора, поэтому владельцы не боятся отдавать свои кровные деньги за такие автомобили. Они знают и уверенны, что плюсы этого двигателя дадут им возможность ощутить все преимущества транспортного средства, работающего на безопасном топливе.

Преимущества и недостатки дизельного топлива

Преимущества дизельного топлива:

• Сжигает меньшее количество топлива за счет более высокой температуры горения и большего коэффициента расширения.
• Не имеет системы зажигания от искры высокого напряжения, что обеспечивает высокую надежность и легкую адаптацию к окружающей среде с высокой влажностью.
• Обеспечивает стабильную высокую мощность.
• Срок службы дизельного двигателя практически в два раза больше, чем у бензинового благодаря повышенной прочности компонентов.
• Дизельное топливо по многим показателям считается более безопасным, чем бензин. В дизельных двигателях температура цилиндров намного выше, чем в бензиновых, что позволяет использовать менее взрывоопасное топливо.
• Обеспечивает меньше потерь тепла при охлаждении и выхлопе.
• Дизельные двигатели могут выдержать очень высокую нагрузку и давление, которые ограничиваются только прочностью компонентов. Бензиновые двигатели напротив неизбежно подвергаются детонации при высоком давлении.

 

Недостатки дизельного топлива:

• Средний дизельный двигатель обладает худшем показателем соотношения мощности и веса.
• Дизельное топливо впрыскивается непосредственно перед сжатием. Из-за этого топливо не может сгореть полностью пока не будет достаточного количества кислорода. Это может привести к неполному сгоранию топлива и образованию черного дыма при выхлопе, в случае, если кислорода не хватает для сжигания всего количества топлива.
• Скорость вращения дизельного двигателя ниже, чем бензинового двигателя аналогичного размера, т.к. смесь дизеля и воздуха горит медленнее, чем смесь бензина и воздуха.
• Шум: стук во многом связан с процессом горения дизельного топлива. Резкое возгорание дизельного топлива после впрыска в камеру сгорания приводит к гидроудару.
• Вследствие того, что для работы дизельного двигателя требуется большая сила сжатия, а также из-за большей массы его компонентов, дизельный двигатель сложнее заводится.
• Дизельное топливо загеливается при низких температурах.

Газ на дизельный двигатель — газодизель с ГБО

Газобаллонная система и дизель

Газ устанавливался на дизельные двигатели очень редко в отличии от бензиновых. Бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

Бензиновый — поджигает топливо при помощи свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1.

Дизельный — поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она 18:1 и у него отсутствуют свечи зажигания.

Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей, так как газ поджигается свечами аналогично бензину, а октановое число газа корректируется ЭБУ (электронным блоком управления). В дизеле смесь загорается от давления. Зажечь газ давлением не получается и такой подход не подходит для ГБО.

Сложности эксплуатации ГБО на дизеле

Причин всего три:

• Температура самовоспламенения дизеля 385 градусов Цельсия, а пропана и метана 700 градусов.
• Соответственно газообразное топливо нужно поджигать. Но в дизеле нет свечей!
• Октановое чисто дизеля 60 против 120 единиц у газа. Чтобы мотор не пошел в «разнос», нужно снизить либо октановое число, либо степень сжатия.

Как видите реализация достаточно сложная, однако найдено два решения использования газа на дизельном агрегате.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Двигатель полностью переделывается с дизеля на газ. Минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля.

Агрегат модернизируют, чтобы он не вышел из строя, степень сжатия снижают до 12:1. Делается это для того, чтобы двигатель смог переварить октановое число в 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работы Dual Fuel. Легкореализуемый и недорогой вариант. Здесь нет полного отказа от дизельного топлива. В цилиндры подается как дизель так и газ попеременно.

Чтобы газ поджегся используется дизельное топливо. Ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы:

• двигатель запускается на дизельном топливе;
• активируется газовая система, дизель сжимается—воспламеняется и в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива;
• открываются клапана и сгоревшая смесь отводится;
• цикл повторяется.

5 плюсов и минусов дизельное топливо и бензин

Дизельные автомобили могут быть такими же красивыми и спортивными, как Mazda 6 Diesel 2015 года, четырехдверный седан среднего размера. Турбодвигатель 2.2 SKYACTIV-D имеет мощность 265 л.с. и крутящий момент 300 фунт / фут.

Дизельные двигатели набирают популярность в Америке, поскольку более чистые выбросы и более высокая производительность заставляют все больше людей рассматривать дизельное топливо при следующей покупке автомобиля. В одном недавнем опросе 41 процент людей заявили, что они, вероятно, подумают о покупке дизельного автомобиля, по сравнению с 31 процентом всего год назад. Если вы один из тех, кто рассматривает варианты приобретения автомобиля с дизельным двигателем, вот 5 плюсов и минусов, которые следует учитывать в первую очередь.

1. Стоимость

Стоимость всегда является первым соображением при любой покупке. Из-за обилия дешевых автомобилей с бензиновым двигателем дизели кажутся более дорогими. Однако многие производители выпускают дизельно-гибридные автомобили. Исследование Института транспортных исследований Мичиганского университета показало, что многие автомобили в долгосрочной перспективе стали дешевле из-за экономии топлива и лучшей амортизации.

2. Топливная эффективность

Здесь вам пригодятся ваши математические навыки. Дизельные двигатели обычно на 25–33% эффективнее бензиновых. Средняя цена на бензин в Техасе составляет 1,847 доллара по сравнению с 2,728 доллара за дизельное топливо. Владельцы автомобилей с дизельным двигателем могут завидовать этим ценам на насосы сейчас, но цены традиционно ближе, что способствует эффективности дизельного топлива.

3. Техническое обслуживание

Основное различие между бензиновыми и дизельными двигателями заключается во впрыске топлива.Газовый двигатель смешивает газ и воздух, а затем сжимает его, прежде чем он воспламенится искрой от свечи зажигания. Для дизельного топлива сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается дизельное топливо, что исключает необходимость в свечах зажигания дизельных двигателей. Бензиновые двигатели требуют регулярного обслуживания, как и дизели. Однако такое обслуживание бензиновых двигателей проще и дешевле, если им пренебречь. Дизельные двигатели, которые не обслуживаются, обходятся дороже в ремонте, когда у вас возникают проблемы, потому что система двигателя более продвинутая.

4.Долговечность

Дизельные двигатели невероятно долговечны, потому что сначала их нужно делать сильнее. Mercedes-Benz изготовил несколько автомобилей с пробегом более 900 000 миль. Для большинства владельцев дизельные двигатели обычно превышают отметку в 200 000 миль. Их долговечность сохраняется и при перепродаже, когда дизельные автомобили имеют большую ценность, чем их бензиновые аналоги.

5. Рабочие характеристики

Дизельные двигатели обеспечивают больший крутящий момент и ускоряются с самого начала лучше, чем бензиновые двигатели.По этой же причине многие грузовики и внедорожники используют дизельный двигатель для буксировки. Хотя дизельный двигатель более мощный, он менее отзывчивый.

Больше подобных статей можно найти в автомобильном справочнике

Добавить в избранное

Плюсы и минусы дизельных автомобилей | AGirlsGuidetoCars

С пробегом дизельного двигателя Chevy Equinox 577 миль вы не будете так часто останавливаться за бензином… так что запаситесь этим кофе! Фото: Шеннон Энтин.

Если вы думаете, что дизельные двигатели громкие и плохо пахнут, подумайте еще раз!

Что вы знаете о дизельных двигателях? Вы можете отклонить их как что-то используемое для грузовиков. Но знаете ли вы, что более 50 процентов новых автомобилей, продаваемых в Европе, имеют дизельные двигатели? Вам интересно, почему?

У владения автомобилем с дизельным двигателем много преимуществ. Совершенствование технологий практически устранило дым и шум, которые некоторые из нас могут ассоциировать с дизелями 80-х годов.

И скандал с мошенничеством с выбросами топлива, с которым Volkswagen и другие производители столкнулись — и признались, были оштрафованы и искупают вину — в последние годы оставил у людей дурной вкус к этой технологии.

Тем не менее, владение дизелем дает реальные преимущества, включая выдающуюся экономию топлива и мощный, надежный двигатель.

Они называют это «Whisper Diesel»

Дизели прошли долгий путь с 80-х годов. Чтобы соответствовать строгим стандартам выбросов, дизельные двигатели теперь такие же чистые и экологически безопасные, как и любой обычный газовый двигатель.

В новом Chevy Equinox 2018 года используется турбодизельный двигатель объемом 1,6 л, который европейские журналисты прозвали «дизельным двигателем flüster» или «шепотом» за его низкий уровень шума и вибрации. По словам помощника главного инженера General Motors Майка Зигриста, этот двигатель на 65% тише, чем дизельный Jaguar F-Pace.

Помощник главного инженера

GM Майк Зигрист объясняет техническую сторону дизельных двигателей. Фото: Шеннон Энтин.

С дизельным двигателем вы получаете больше мощности. Именно поэтому их часто используют в большегрузных автомобилях, которым необходимо буксировать тяжелые грузы. Нажмите на педаль газа в дизельном автомобиле, и вы получите мгновенный удовлетворительный отклик.

Дизельные двигатели более технологичны, долговечны и мощнее, чем когда-либо прежде.

Не делайте этой ошибки: заправка обычного бензина в дизельное топливо заглушит двигатель. Я узнал на собственном горьком опыте.

Вау — как насчет этого расхода бензина? Дизели

обеспечивают на 25–30 процентов большую экономию топлива, чем аналогичные бензиновые двигатели. Это важно.

В то время как цены на дизельное топливо в последнее время резко выросли по сравнению с обычным газом, экономия топлива, которую вы получаете, более чем компенсирует это. Дэн Николсон, вице-президент по глобальным силовым установкам General Motors, говорит, что средний покупатель экономит внушительные 7000 долларов в год, управляя дизелем по сравнению саналогичный газовый автомобиль.

Популярная Toyota Rav4 переделана в гибрид на 33 мили на галлон.

Турбодизель Chevy Equinox 2018 года может похвастаться 39 миль на галлон! Фото: Шеннон Энтин.

Плюсы дизельных двигателей

• Отличный расход бензина.
• Увеличенный радиус действия. Лучшая экономия топлива означает, что вам не придется так часто ездить на заправку. Запас хода нового Chevy Equinox 2018 года составляет 577 миль.
Дизели
• не имеют свечей зажигания или распределителей зажигания, поэтому им не требуется доработка системы зажигания.
• Повышенная долговечность. Дизели часто служат дольше, чем бензиновые двигатели, что обеспечивает более высокую стоимость и более высокую стоимость при перепродаже.
• Больше крутящего момента. Перевод: Лучше встать и пойти. С дизельным двигателем вы чувствуете эту мощность, когда нажимаете на педаль акселератора. А дизельный двигатель будет вытеснять автомобили с бензиновым двигателем, сохраняя при этом повышенную экономию топлива.

Минусы дизельных двигателей

• Дизельные автомобили дороже. Некоторые покупатели могут подумать, что топливная экономичность и долговечность не стоят дополнительных затрат.
• Двигатели более технологичны, поэтому обслуживание может стоить дороже, если вы пренебрегаете надлежащим обслуживанием.
• Дизельное топливо дороже, и иногда его труднее найти.

Ищете дизельный седан? Вот наш обзор Chevy Cruze Diesel.

Какой водитель может захотеть дизельный двигатель?

Водители, ищущие более высокую топливную экономичность, могут обратиться к электромобилям или гибридным автомобилям. Но за эти автомобили приходится платить. Часто они меньше.Иногда их необходимо подключить. Им может не хватать мощности. Автомобиль с дизельным двигателем может быть для вас, если вы:

• Хотите повысить топливную экономичность.
• Ездите на большие расстояния и не хотите так часто останавливаться для заправки.
• Хотите всю мощь обычного бензинового двигателя.
• Хотите сэкономить, но все же хотите полноразмерный автомобиль.
• Не хочу включать машину в розетку, чтобы снизить расход топлива.
• Хотите получить более высокую стоимость при перепродаже вашего автомобиля.

Думаете о гибриде? Вот наш обзор Nissan Rogue 2017 года.

О Chevy Equinox 2018 года

У меня была возможность совершить быстрый тест-драйв Chevy Equinox 2018 года выпуска. Этот компактный внедорожник отличается современным дизайном, увеличенным грузовым пространством и новейшими возможностями подключения. Мне понравилась мощность и отзывчивость дизельного двигателя. Я особенно взволнован его топливной экономичностью в 39 миль на галлон!

Equinox также предлагает расширенный список доступных функций безопасности, таких как технология Teen Driver, сиденье с функцией предупреждения о безопасности, Surround Vision, предупреждение о прямом столкновении с индикатором следующего расстояния и многое другое.

Equinox 2018 года с турбодизельным двигателем стоит от 31 435 долларов и уже продается.

Чувствуя себя в дороге как дома, Шеннон Энтин росла под впечатлением, что высшее семейное развлечение — это бесцельная езда, чтобы добраться куда угодно. Сегодня Шеннон берет свою семью в длительные автомобильные приключения, пересекая Америку — от берега Джерси до залива Сан-Франциско, от Ниагарского водопада до побережья Галф, штат Алабама, и за его пределами — всегда готовая свернуть с межштатной автомагистрали, чтобы исследовать причудливую достопримечательность, телевидение место съемок, или местный деликатес.Шеннон рассказывает о путешествиях и приключениях своей семьи на TheTVTraveler.com

.

Последние сообщения от Shannon Entin (посмотреть все)

Взгляд на плюсы и минусы движения на дизельном топливе

Дизель — это топливо на нефтяной основе, получаемое из той же сырой нефти, что и бензин. При перегонке более легкое топливо становится бензином, а более тяжелое — дизельным. Поскольку дизельное топливо более плотное, чем бензин, оно обеспечивает больше энергии или, в частности, лучшую экономию топлива на галлон.Но есть и недостатки. Вот взгляните на плюсы и минусы дизельного топлива:

Плюсы

Дизельное топливо более эффективно

Когда дело доходит до экономии топлива, автомобили с дизельным двигателем идут далеко. Действительно, на 30% больше на галлон топлива.

Возможно использование биотоплива

В отличие от некоторых бензиновых двигателей, многие дизельные двигатели предназначены для работы на биотопливе. Обычно это биодизельное топливо B20, состоящее из смеси 80% дизельного топлива и 20% топлива на органической основе.Биотопливо более чистое горение, но оно также менее эффективно, чем обычное дизельное топливо.

Дизельные двигатели служат дольше

Дизельные двигатели состоят из более прочных частей, чем бензиновые двигатели, чтобы выдерживать более высокие степени сжатия и более тяжелое топливо. Положительным моментом здесь является то, что эти двигатели могут работать примерно в два раза дольше, чем сопоставимые бензиновые двигатели.

Техническое обслуживание проще и дешевле

Дизельные двигатели не поставляются со свечами зажигания или распределителем, частями, которые необходимо заменять на бензиновых двигателях в соответствии с графиком технического обслуживания автомобиля.Дизели обладают более высоким крутящим моментом. Сила скручивания или крутящий момент — это форма мощности, вырабатываемой двигателями, которая наиболее заметна при подъеме на холм или буксировке тяжелого предмета, например, прицепа. Автомобили с дизельным двигателем обладают оптимальным крутящим моментом и превосходными тяговыми качествами.

Минусы

Дизельное топливо стоит дороже

Поднимите почти к любому насосу станции обслуживания, который продает как бензин, так и дизельное топливо, и стоимость дизельного топлива обычно выше, чем бензина. Одна из причин разницы заключается в том, что федеральный акцизный налог на дизельное топливо составляет 24,4 цента за галлон, а бензин — всего 18 центов за галлон.

Дизельное топливо больше загрязняет

Дизельное топливо имеет более высокий уровень вторичного органического аэрозоля, основного компонента смога. Хотя автомобили с дизельным двигателем, включая коммерческие грузовики, составляют лишь небольшую часть транспортных средств на дороге, они производят более высокую концентрацию вторичных органических аэрозолей (SOA), чем автомобили с бензиновым двигателем.

Холодная погода затрудняет запуск

Когда температура опускается ниже нуля градусов по Фаренгейту, дизельные автомобили труднее заводить. Такие двигатели требуют более высоких температур для воспламенения топлива. Однако простой обходной путь — приобрести обогреватель блока, чтобы двигатель оставался теплым, когда автомобиль не используется.

Автомобили с дизельным двигателем громче

Если вы уделяете больше внимания тихо работающему транспортному средству, модель с дизельным двигателем всегда будет громче, хотя звукопоглощающие материалы могут частично уменьшить этот шум.

Стоимость дизельного двигателя?

Выберите модель с дизельным двигателем, и вы заплатите за нее больше, чем модель с бензиновым двигателем. В документе об общей стоимости владения, выпущенном Научно-исследовательским институтом транспорта Мичиганского университета в 2013 году и сравнивающем бензиновые и дизельные модели, установлено, что эта надбавка варьируется от нескольких сотен долларов для некоторых моделей Mercedes-Benz до более чем 10 000 долларов для избранных тяжелых пикапов. используется в основном в коммерческих целях.Однако коэффициент перепродажи таких моделей обычно выше, что позволяет владельцам окупить свои вложения.

Ознакомьтесь со всеми деталями топливной и выхлопной систем , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Чтобы узнать больше о плюсах и минусах дизельного топлива, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Wikimedia Commons

Frontiers | Преимущества и недостатки дизельных одно- и двухтопливных двигателей

Введение

Бедная смесь с воспламенением от сжатия (CI) и прямым впрыском (DI) является наиболее эффективным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) (Zhao, 2009; Mollenhauer and Tschöke, 2010).Он производит выбросы оксидов азота и твердых частиц (ТЧ) из двигателя, которые нуждаются в последующей обработке, чтобы соответствовать крайне низким пределам, установленным для транспортных средств (Lloyd and Cackette, 2001; Burtscher, 2005; Maricq, 2007), несмотря на то, что качество воздуха остается не только под влиянием транспортных выбросов, но и из многих других источников. Одних только стратегий сжигания (Khair and Majewski, 2006) было недостаточно для достижения пороговых значений выбросов, и требовались специальные катализаторы сжигания обедненной смеси, особенно для NOx в дополнение к фильтрам твердых частиц в выхлопных газах. Несмотря на свой экономический успех, дизельные двигатели во всем мире сталкивались со все более строгими законами о выбросах (Knecht, 2008; Zhao, 2009) ценой постепенного отказа от технологии, нацеленной на нереалистичные минимальные дополнительные улучшения.

У дизеля есть как все плюсы, так и минусы. Он имеет эффективность преобразования топлива при полной и частичной нагрузке, превышающую эффективность стехиометрических ДВС с искровым зажиганием (SI), как с прямым впрыском, так и с впрыском топлива в порт (PFI). CIDI ICE имеют пиковый КПД около 50% и КПД выше 40% на большинстве скоростей и нагрузок.Напротив, у SI ICE пиковый КПД составляет около 30%, и этот КПД резко снижается за счет снижения нагрузки. CI ICE поставляют механическую энергию по запросу с эффективностью преобразования топлива, которая также выше, чем эффективность электростанций на сжигании топлива, вырабатывающих электроэнергию. По данным EIA (2018), в 2017 году в США угольные парогенераторы работали со средней эффективностью 33,98%. Парогенераторы, работающие на нефти и природном газе, работают примерно с одинаковой эффективностью 33.45 и 32,96%. Газотурбинные генераторы работают с пониженным КПД 25,29% для нефти и 30,53% для природного газа. КПД генераторов с двигателями внутреннего сгорания выше, чем у газовых турбин и парогенераторов: 33,12% для нефти и 37,41% для природного газа. Только парогазовые генераторы, не на нефти с КПД 34,78%, а на природном газе с КПД 44,61%, превосходят генераторы внутреннего сгорания.

При сравнении электрической мобильности двигатели CIDI ICE по-прежнему имеют неоспоримые преимущества для транспортных приложений (Boretti, 2018).Однако CIDI ICE страдает от плохой репутации, что ставит под угрозу его потенциал. Дизельные двигатели CIDI ICE в недавнем прошлом не смогли обеспечить удельные выбросы NOx для сертификационных циклов холодного пуска во время прогретых реальных графиков вождения, которые сильно отличались от сертификационных циклов (Boretti, 2017; Boretti and Lappas, 2019). Этот досадный случай был разыграен против CIDI ICE, чтобы создать впечатление, что этот двигатель экологически вреден для выбросов загрязняющих веществ, хотя это не так.

Значительные выбросы NOx двигателей CIDI ICE являются результатом большого образования NOx в цилиндрах, работающих в условиях избыточного обедненного воздуха стехиометрии, в сочетании с неправильной работой системы последующей обработки. Катализатор сжигания обедненной смеси в ДВС CIDI менее развит, чем трехкомпонентный каталитический преобразователь (TWC) стехиометрических ДВС SI (Heywood, 1988; Zhao, 2009; Mollenhauer and Tschöke, 2010; Reşitoglu et al., 2015). Кроме того, не учитывалась длительная разминка при эксплуатации (Boretti and Lappas, 2019).Кроме того, некоторые производители, применяющие впрыскивание мочевины в доочистку, решили вводить меньше мочевины, чем необходимо, когда это не строго требуется сертификацией выбросов. Точно так же некоторые производители также сосредоточились на вопросах управляемости и экономии топлива, а не на выбросах, когда их строго не спрашивали, вдали от условий эксплуатации, вызывающих озабоченность при сертификации выбросов. Таким образом, несоблюдение требований по выбросам NOx в случайно выбранных условиях не было фундаментальным недостатком двигателей CIDI ICE в целом, а только конкретных продуктов, разработанных с учетом нормативов выбросов и требований рынка в конкретное время.Противники CIDI ICE не рассматривают эти двигатели, поскольку эти двигатели оснащены уловителями твердых частиц с почти идеальной эффективностью, циркуляция автомобилей, оснащенных этими двигателями, в сильно загрязненных районах приводит к лучшим условиям для выхлопной трубы, чем условия впуска, для твердых частиц, что способствует для очистки воздуха.

Настоящая статья представляет собой объективный обзор плюсов и минусов экономичного сжигания, CIDI ICE, которые намного лучше, чем предполагалось. Поскольку ДВС, безусловно, потребуется в ближайшие десятилетия, дальнейшие улучшения сжигания обедненной смеси CIDI ICE будут полезны для экономики и окружающей среды.Помимо дизельных двигателей CIDI ICE, в этой работе также рассматриваются двухтопливные двигатели, работающие на дизельном СПГ (Goudie et al., 2004; Osorio-Tejada et al., 2015; Laughlin and Burnham, 2016), дизель-CNG (Maji et al. , 2008; Shah et al., 2011; Ryu, 2013) или дизель-СНГ (Jian et al., 2001; Ashok et al., 2015). Работа с небольшим количеством дизельного топлива и гораздо большим (с точки зрения энергии) количеством гораздо более легкого углеводородного топлива с пониженным содержанием углерода до водорода позволяет дополнительно снизить выбросы ТЧ из двигателя вне двигателя, а также CO _{. 2} , и освобождаясь от компромисса PM-NOx, который влияет на стратегии впрыска только дизельного топлива, также снижает выбросы NOx при выходе из двигателя.Также рассмотрены тенденции развития двухтопливных двигателей CIDI ICE.

Использование биодизеля для производства низкоуглеродного дизельного топлива с использованием однотопливного подхода, безусловно, является еще одним вариантом сокращения выбросов CO ₂ . Хотя эта возможность не влияет на выбросы загрязняющих веществ, производство биотоплива в целом растет, но не ожидаемыми темпами (IEA, 2019), и вопрос о соотношении продуктов питания и топлива (Ayre, 2007; Kingsbury, 2007; Inderwildi and King, 2009) также может иметь негативный вес в мире с прогнозируемым неизбежным водным и продовольственным кризисом (United Nations, 2019).Кроме того, преимущества биотоплива перед LCA — давняя и противоречивая дискуссия в литературе (McKone et al., 2011).

Существует возможность выбросов метана из двухтопливных дизельных двигателей, работающих на природном газе (Camuzeaux et al., 2015). Поскольку метан является мощным парниковым газом, этот аспект следует должным образом учитывать при сокращении выбросов парниковых газов. Существует не только возможность утечки метана из транспортных средств, оснащенных двухтопливными дизельными двигателями, работающими на СПГ. Также существуют выбросы метана при добыче нефти и газа.Помимо выбросов метана при добыче природного газа, существуют выбросы электроэнергии, связанные с эксплуатацией завода по производству СПГ. Хотя СПГ (и КПГ), безусловно, будет иметь преимущества по сравнению с дизельным топливом, это преимущество может быть меньше, чем то, что можно было бы вывести из отношения C-H в топливе. Безусловно, существует проблема сокращения выбросов метана, связанных с производством, транспортировкой и сжижением природного газа (Ravikumar, 2018).

Наконец, в то время как фумигация природного газа для двухтопливных дизельных двигателей широко используется, поскольку она намного проще и может быть достигнута за счет низкотехнологичных преобразований, и, таким образом, большинство транспортных средств используют этот подход, дизельные двигатели переведены на дизельное топливо и фумигационный природный газ. страдают от значительного снижения эффективности преобразования топлива по сравнению соригинальный дизель, как при полной, так и при частичной нагрузке, с пониженной мощностью и удельным крутящим моментом. Если природный газ смешивается (окуривается) с всасываемым воздухом перед подачей в цилиндр, а дизельное топливо используется в качестве источника воспламенения, количество вводимого природного газа ограничивается возможностью детонации предварительно смешанной смеси. Кроме того, нагрузка обычно регулируется путем дросселирования впуска, как в обычных бензиновых двигателях, а не за счет количества впрыскиваемого топлива, как в дизельном двигателе.Поскольку цель состоит в том, чтобы обеспечить равные или лучшие характеристики (мощность, крутящий момент, переходный режим) и выбросы новейшего дизельного топлива с двухтопливной конструкцией, эта двухтопливная конструкция должна предусматривать прямой впрыск дизельного и газообразного топлива.

Происхождение плохой репутации дизеля

Плохая репутация дизеля и двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в целом является результатом действий Совета по воздушным ресурсам Калифорнии (CARB), а также Агентства по охране окружающей среды США (EPA) (Parker , 2019), с « Diesel-gate » только один шаг.

В те времена водородная экономика была более вероятной моделью будущего для транспорта, лучше, чем любая другая альтернатива, учитывая непостоянство производства энергии ветра и солнца (Crabtree et al., 2004; Muradov and Veziroglu, 2005; Marbán and Valdés- Солис, 2007). Предполагалось, что в автомобилях будут использоваться ДВС, работающие на возобновляемом водороде (H ₂ -ICE), со всем, кроме кардинальных изменений, которые требовались в технологии двигателей, но усилия в основном были направлены на хранение и распространение.Примерно в те же дни была популярна идея метанольной экономики, когда метанол, полученный с использованием возобновляемого водорода и CO ₂ , улавливаемый на угольных электростанциях, был прямой заменой традиционного бензинового топлива (Olah, 2004 , 2005). H ₂ -ICE стал историей после того, как CARB рассмотрел BMW Hydrogen 7, первое транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания, которое было поставлено на рынок, не квалифицировалось как автомобиль с нулевым уровнем выбросов (CO ₂ ). В 2005 году BMW предложила автомобиль Hydrogen 7 как автомобиль с нулевым уровнем выбросов.При сжигании водорода в выхлопной трубе был в основном водяной пар и абсолютно не выделялся CO ₂ , но Агентство по охране окружающей среды США не согласилось с нулевым уровнем выбросов CO ₂ (Nica, 2016). Агентство по охране окружающей среды США заявило, что у транспортного средства все еще был ДВС, с возможностью того, что масло, используемое для смазки, могло попасть в цилиндр, производя CO ₂ . Тот факт, что общий расход масла составлял ничтожно малые 0,04 л масла на 1000 км, не учитывался. Из-за неофициальных обсуждений BMW отказалась от исследования водородных ДВС.Все остальные производители оригинального оборудования впоследствии прекратили свои исследования и разработки.

Что касается негативного отношения CARB и Агентства по охране окружающей среды США к ДВС в целом, в 2011 году BMW предложила в качестве концепт-кара аккумуляторно-электрический i3 с возможностью расширения запаса хода (Ramsbrock et al., 2013; Scott and Burton, 2013). . Расширителем запаса хода был небольшой бензиновый ДВС, приводивший в действие генератор для подзарядки аккумулятора. Внедрение расширителя диапазона позволило увеличить запас хода автомобиля и снизить стоимость, вес и объем аккумуляторной батареи, что является серьезной проблемой для экономики и окружающей среды.Поскольку производство планируется начать только в 2013 году, CARB сразу же поспешил установить правила, чтобы предотвратить оптимизацию этой концепции, выпустив в 2012 году (CARB, 2012) чрезмерно долгое правило, предписывающее, что расширитель диапазона должен использоваться только для достижения ближайшей подзарядки. точка. В промежутке между другими требованиями CARB запросил у транспортного средства с расширителем запаса хода номинальный запас хода на полностью электрической основе не менее 75 миль, диапазон меньше или равный диапазону заряда батареи от вспомогательной силовой установки, и, наконец, чтобы Вспомогательная силовая установка не должна включаться до тех пор, пока не разрядится аккумулятор.В результате всех этих ограничений BMW изо всех сил пыталась сделать расширитель диапазона конкурентоспособным, и в конечном итоге они недавно прекратили производство i3 с расширителем диапазона (Autocar, 2018).

Эти два события помогают объяснить « diesel-gate » 2015 года и последующий « дизель-фобия ». Дизельный двигатель был популярен (для легковых автомобилей) в основном в Европе, и ЕС продвигал дизельные автомобили для решения проблем изменения климата. В то время было ясно, что преждевременный переход к электромобильности мог привести к экономической и экологической катастрофе.Таким образом, концерн Volkswagen стал мишенью скандала « дизельные ворота ». Дизельные ДВС обеспечивали низкие выбросы CO ₂ , конкурируя с аккумуляторными электромобилями при анализе жизненного цикла, при этом выделяя меньше, чем предписано, загрязняющих веществ в ходе испытаний, предписанных в то время. Легковые автомобили тестировались на соответствие правилам выбросов в течение заданного цикла, в лаборатории, в повторяемых условиях с правильным оборудованием. Международный совет по чистому транспорту (ICCT) организовал случайную езду по дорогам на различных дизельных транспортных средствах и измерения загрязняющих веществ с помощью PEM.Они обнаружили, что транспортные средства, оптимизированные для производства низких удельных выбросов (на км) CO ₂ и выбросов загрязняющих веществ в определенных условиях, не могут обеспечить такие же удельные выбросы при любых других условиях, как это было логично. EPA выпустило уведомление о нарушении в отношении Volkswagen, что привело к огромному штрафу в следующих судебных исках. « Diesel-gate » обошлась VW более чем в 29 миллиардов долларов в виде штрафов, компенсаций и обратных закупок, в основном в США (физ.орг, 2018). Часть миллиарда долларов Volkswagen была направлена ​​на поддержку мобильности аккумуляторных электромобилей, финансирование инфраструктуры подзарядки электромобилей в Соединенных Штатах отдельными поставщиками (O’Boyle, 2018). Затем « Diesel-gate » использовался для определения конца мобильности на базе ICE (Raftery, 2018; Taylor, 2018).

Предполагаемый избыточный выброс NOx транспортными средствами, оснащенными дизельными ДВС CIDI, которые начинались с « diesel gate », по-прежнему популярны, хотя и не соответствуют действительности (Chossière et al., 2018) утверждает, что дизельные автомобили вызвали в 2015 году 2700 преждевременных смертей только в Европе из-за их выбросов NOx «на превышающих ». Эта работа не является объективной при анализе выбросов дизельного двигателя. Неверно утверждать, что дизельные автомобили в ЕС выбрасывают на дороге гораздо больше NOx, чем нормативные ограничения. Как было написано ранее, правила выбросов регулируют выбросы загрязняющих веществ в конкретных условиях лабораторных испытаний, а не во всех других возможных условиях.Неразумно ожидать определенной экономии топлива и выбросов регулируемых загрязнителей и углекислого газа, которые не зависят от конкретного испытания. Чтобы иметь выбросы «, превышение », сначала необходимо установить предел для конкретного применения, а затем мера « превышение » при определенных условиях. Утверждение о преждевременной смертности, вызванной избыточными выбросами NOx от дизельных транспортных средств, основано на завышенной разнице выбросов NOx, предполагая, что выбросы намного хуже, чем фактические, и сравнивая этот выброс с невероятной эталонной ситуацией, близкой к нулю.Требование также основано на завышении количества смертей в этой разностной эмиссии. Эти два предположения не подтверждаются проверенными данными.

Поскольку более современные дизельные автомобили заменили еще больше загрязняющих окружающую среду транспортных средств, единственное возможное объективное утверждение, которое можно сделать о выбросах старых и новых дизельных автомобилей в Европе, основанное на неоспоримых доказательствах, основано только на правилах рассмотрения жалоб на выбросы время их регистрации. Поскольку правила выбросов стали все более ограничительными, хотя и подтверждено только лабораторными сертификационными испытаниями, как показано в таблице 1, неверно предполагать, что дизельные ДВС CIDI выбрасывают больше NOx, чем раньше.В то время как пассажирские автомобили с дизельным двигателем, соответствующие стандарту Euro 6, должны были выделять менее 0,08 г / км NOx при выполнении лабораторных испытаний NEDC, дизельные автомобили, соответствующие стандартам Euro 5–3, в противном случае могли выделять 0,18, 0,25 и 0,50 г / км на тот же тест, и дизельные автомобили, соответствующие стандартам Euro 1 и 2, должны были проверить только пороговые значения выбросов 0,7-0,9 и 0,97 г / км в одном и том же тесте. Нет никаких измерений, подтверждающих, что старые дизельные автомобили, соответствующие предыдущим правилам Евро, были более экологически чистыми по всем критериям загрязнения, включая NOx, во время реального вождения, чем новейшие дизельные автомобили.Кроме того, характеристики выбросов обычно ухудшаются с возрастом, а отсутствие технического обслуживания может еще больше усугубить ситуацию. Это делает заявление Chossière et al. (2018) непоследовательно.

Таблица 1 . Нормы выбросов Евросоюза для легковых автомобилей (категория M) положительного (бензин) и компрессионного (дизельного) исполнения.

Преимущества и недостатки экономичного двигателя CIDI

Основным преимуществом сжигания обедненной смеси, CIDI ICE, является эффективность преобразования топлива, которая намного выше, чем у стехиометрических, SI ICE, как при полной нагрузке, так и, более того, при частичной нагрузке (Heywood, 1988; Zhao, 2009; Mollenhauer and Чёке, 2010).В то время как у легковых автомобилей с обедненной топливной смесью CIDI ICE, работающей на дизельном топливе, максимальная эффективность преобразования топлива составляет около 45%, пиковая эффективность легковых автомобилей со стехиометрическими двигателями SI ICE, работающими на бензине, составляет всего около 35%. Снижение нагрузки за счет количества впрыскиваемого топлива, эффективности преобразования топлива при сжигании обедненной смеси, CIDI ICE является высоким в большей части диапазона нагрузок. И наоборот, при уменьшении нагрузки, дросселируя впуск, эффективность преобразования топлива стехиометрического, SI ICE резко ухудшается при уменьшении нагрузки.Это дает возможность легковым автомобилям, оснащенным системой сжигания обедненной смеси CIDI ICE, потреблять гораздо меньше топлива и, следовательно, выделять гораздо меньше CO ₂ во время ездовых циклов (Schipper et al., 2002; Zervas et al., 2006; Johnson , 2009; Zhao, 2009; Mollenhauer, Tschöke, 2010; Boretti, 2017, 2018; Boretti, Lappas, 2019).

Бедное сжигание после обработки в целом (дизельные ДВС CIDI изначально работают на обедненной смеси, за исключением случаев экстремального использования рециркуляции выхлопных газов, EGR), однако, намного менее эффективно, чем стехиометрическое после обработки преобразователями TWC бензиновых ДВС SI (Lloyd and Cackette, 2001; Burtscher, 2005; Maricq, 2007).Следовательно, выбросы регулируемых загрязняющих веществ, в частности NOx, в течение рабочих циклов, которые в значительной степени отклоняются от сертификационных циклов, являются намного более продолжительными и требуют, чтобы двигатель работал в значительной степени полностью прогретым, намного больше в ДВС, работающем на обедненной смеси, чем стехиометрические ДВС. Кроме того, двигатели CIDI ICE, работающие на обедненной смеси, содержат твердые частицы, что является обычным недостатком, даже в меньшей степени, двигателей с прямым впрыском, включая SI DI ICE. ТЧ возникают, когда закачиваемая жидкость, еще жидкая, взаимодействует с пламенем, образуя сажу.Сажа образуется в богатых топливом областях камеры сгорания (Hiroyasu and Kadota, 1976; Smith, 1981; Neeft et al., 1997). Постное сжигание, CIDI ICE, таким образом, нуждаются в ловушках для частиц (Neeft et al., 1996; Saracco et al., 2000; Ambrogio et al., 2001; Mohr et al., 2006). Однако это также есть возможность, поскольку циркуляция в областях с фоновыми частицами может обеспечить лучшее качество воздуха в выхлопной трубе, чем во впускной. Кроме того, двигатели CIDI ICE, работающие на обедненной смеси, обычно имеют турбонаддув и стоят дороже.Двухтопливный режим работы с LPG, CNG или LNG не имеет никаких недостатков с точки зрения регулируемых загрязняющих веществ или CO ₂ , а только дает преимущества.

Эффективность преобразования топлива

Без нацеливания на рекуперацию отработанного тепла (WHR) дизельные двигатели CIDI ICE доказали свою способность достигать максимальной эффективности преобразования топлива около 50%, обеспечивая при этом чрезвычайно высокое среднее эффективное давление при торможении в гонках на выносливость (Boretti and Ordys, 2018). Благодаря высокому давлению, высокой степени распыления, высокой скорости потока и быстродействию форсунок, несколько стратегий впрыска позволяют контролировать процессы сгорания, происходящие в объеме камеры сгорания, для наилучшего компромисса между работой давления, повышением давления и пиковое давление.

В то время как системы рекуперации отработанного тепла (WHR), безусловно, могут улучшить стационарную эффективность преобразования топлива в дизельных двигателях (Teng et al., 2007, 2011; Teng and Regner, 2009; Park et al., 2011; Wang et al., 2014; Yu et al., 2016; Shi et al., 2018), переходные процессы при холодном пуске — это ахиллесова пята традиционных WHR. Кроме того, WHR увеличивают вес, тепловую инерцию, проблемы с упаковкой и сложность. Инновационные концепции для WHR, использующие контур охлаждающей жидкости в качестве подогревателя модифицированного «турбокомпрессора » (Freymann et al., 2008, 2012) без необходимости использования двойного контура, требуют значительных усилий в области исследований и разработок.

Результаты, достигнутые Audi в гонках на выносливость (Audi, 2014) менее чем за десятилетие разработки, очень важны. С 2006 по 2008 год Audi использовала двигатель V12 TDI в Audi R10 TDI. Двигатель объемом 5,5 л развивал крутящий момент 1100 Нм. На номинальной скорости очень тихий твин-турбо выдавал около 480 кВт. В 2009 и 2010 годах Audi перешла на V10 TDI в Audi R15 TDI. Он был короче и легче двенадцатицилиндрового.Рабочий объем 5,5 л был распределен на два цилиндра меньше. Двигатель имел примерно 440 кВт и крутящий момент более 1050 Нм. Верхний BMEP превышал 24 бара. Затем, с 2011 по 2013 год, Audi перешла на V6 TDI в Audi R18 TDI, R18 ultra и R18 e-Tron Quattro. Уменьшение объема двигателя позволило довести рабочий объем двигателя до 3,7 л. Легкий и компактный двигатель V6 TDI развивал более 397 кВт и крутящий момент более 900 Нм. Система Common Rail создавала давление до 2600 бар. Верхний BMEP превышал 30 бар.

Когда основное внимание уделялось экономии топлива, в 2014 году двигатель V6 TDI в Audi R18 e-Tron Quattro был оснащен модернизированным двигателем V6 TDI с рабочим объемом 4,0 л. Максимальная мощность составляла 395 кВт, а максимальный крутящий момент — более 800 Нм. Давление закачки составило более 2800 бар. Расход топлива снизился более чем на 25% по сравнению с 3,7-литровым двигателем. Последняя (2016 г.) выходная мощность 4-литрового двигателя составляла 410 кВт, что соответствовало 870 Нм крутящего момента при максимальной скорости 4500 об / мин.Это преобразовалось в BMEP 27,3 бар в рабочей точке максимальной скорости / максимальной мощности. Последние двигатели имели ограниченный расход топлива, так что для системы рекуперации энергии 6 МДж (ERS) для торможения максимальный расход топлива составлял 71,4 кг / ч. Для дизельного топлива с низшей теплотворной способностью (НТС) 43,4 МДж / кг мощность потока топлива составила 860,8 кВт. Таким образом, максимальная мощность была получена при пиковом КПД торможения η = 0,475, что намного больше, чем максимальный КПД многих серийных высокоскоростных дизельных двигателей, которые могут работать, вплоть до максимального КПД η = 0.45 при более низких оборотах двигателя.

Из расчетов максимальный крутящий момент, а также максимальная эффективность торможения были получены при скоростях <4500 об / мин, что является технологическим пределом диффузионного горения (Boretti and Ordys, 2018). Из-за постоянного времени, необходимого для испарения топлива и смешивания с воздухом, фаза диффузионного сгорания имеет продолжительность в градусах угла поворота коленчатого вала, которая увеличивается с частотой вращения двигателя. Таким образом, на скоростях выше 4500 об / мин продолжительность фазы сгорания обычно становится чрезмерной, и гораздо лучшая мощность получается на более низких скоростях.Максимальный крутящий момент, скорее всего, превышал 916 Нм, что соответствует BMEP 29 бар. Пиковая эффективность преобразования топлива с большой вероятностью приближалась к η = 0,50. Дальнейшие разработки для гонок были в пределах легкой досягаемости, в то время как деятельность была остановлена ​​после « diesel-gate ». Более высокое давление впрыска и более совершенный турбонаддув, такой как современный F1 e-turbo или супер турбонаддув (Boretti and Castelletto, 2018; Boretti and Ordys, 2018), могли бы быть полезны для обычных серийных дизельных двигателей для легковых автомобилей.

Лабораторные испытания выбросов

Прошлая сертификация выбросов, которая проводилась производителями оригинального оборудования (OEM) и не проходила независимых испытаний, была связана с неточностями в тестах и ​​несоответствием цикла сертификации (Boretti, 2017; Boretti and Lappas, 2019). Короткий, сильно стилизованный новый европейский ездовой цикл (NEDC) был чрезвычайно далек от реальных условий вождения, с которыми сталкиваются европейские пассажиры. Поскольку более двух десятилетий OEM-производители были вынуждены сосредоточить свои RandD на производстве двигателей, соответствующих требованиям и экономичных во время этого цикла, из-за ухудшения состояния из-за холодного запуска, другие возможные применения не регулировались и оставались на усмотрение производителя.Неточности (и осторожность) в способе проведения испытаний привели к множеству несоответствий, начиная с большого разброса выбросов углекислого газа (CO ₂ ) при потреблении теоретически одного и того же литра топлива (Boretti and Lappas, 2019). Новый согласованный во всем мире цикл испытаний легких транспортных средств (WLTC), который недавно заменил NEDC из-за « дизельных затворов » (Chossière et al., 2018), лучше, поскольку он немного длиннее. Тем не менее, это по-прежнему связано с условиями вождения, отличными от тех, которые наблюдаются в часы пик в густонаселенных районах (Boretti and Lappas, 2019).

С исторической точки зрения, правила выбросов из года в год ужесточаются и ужесточаются, но заявлено, что они измеряются только в ходе предписанных лабораторных испытаний. В таблице 1 представлены нормы выбросов Европейского Союза (ЕС) для легковых автомобилей (категория M) с принудительным (бензин) и компрессионным (дизельным) зажиганием. Несгоревшие углеводороды (HC) + NOx были предписаны для бензина и дизельного топлива только стандартами Euro 1 и 2. Выбросы были проверены через NEDC с использованием лабораторной процедуры динамометрического стенда.На протяжении многих лет от OEM-производителя требовалось производить автомобили, выбрасывающие меньше, чем регулируемый загрязнитель, в течение определенного цикла сертификации во время лабораторных испытаний. Реальное вождение было нематериальным понятием, не переведенным ни в одно конкретное законодательное требование. Снижение предельных значений выбросов NOx и PM в стандартах Euro 5 и 6 привело к резкому увеличению затрат на последующую обработку и к увеличению, а не снижению расхода топлива, иногда с проблемами управляемости.Еще раз важно понимать компромисс между экономией топлива и выбросами загрязняющих веществ и понимать, что чрезмерные запросы по одному критерию могут привести к невозможности соответствовать другим критериям.

Выбросы от вождения в реальном мире

Только недавно Европейский Союз (ЕС) ввел тесты на выбросы выхлопных газов в реальных условиях движения (RDE). Выбросы от дорожных транспортных средств теперь измеряются с помощью портативных анализаторов выбросов (PEM). Тест RDE должен длиться 90–120 минут и включать один городской (<60 км / ч), один сельский (60–90 км / ч) и один автомагистральный (> 90 км / ч) сегмент равного веса, покрывающий расстояние. не менее 16 км.Затем в пределах выбросов RDE используются коэффициенты соответствия для лабораторных испытаний на динамометрическом стенде. Что касается NOx, коэффициент соответствия составляет 2,1 с сентября 2017 года для новых моделей и с сентября 2019 года для всех новых автомобилей. Другие факторы соответствия еще предстоит определить. Хотя тест RDE по-прежнему не является репрезентативным для реального вождения в густонаселенных районах, он неточный, субъективный, невоспроизводимый и еще не определяющий (Boretti and Lappas, 2019), это, безусловно, шаг вперед.

Реальные данные по австралийским выбросам от вождения транспортных средств до введения новых правил предложены ABMARC (ABMARC, 2017). В отчете, подготовленном для Австралийской автомобильной ассоциации, представлены результаты испытаний на выбросы и расход топлива 30 различных легковых и легких коммерческих автомобилей, измеренные с помощью PEMS на австралийских дорогах. Большинство автомобилей соответствовали стандартам Euro 4, 5 и 6, а 1 из них соответствовал стандартам Euro 2. Реальный расход топлива протестированных автомобилей по сравнению с результатами цикла сертификации был в среднем на 23% выше, на 21% выше для автомобилей с дизельным двигателем, с 4% ниже до 59% выше и на 24% выше для автомобилей с бензиновым двигателем, начиная с 3% ниже до 55% выше.У одного транспортного средства, работающего на сжиженном нефтяном газе, реальный расход топлива на 27% выше, чем результат цикла сертификации. У одного гибридного автомобиля с подзарядкой от сети реальный расход топлива на 166% выше, чем результат цикла сертификации с полным состоянием заряда, и на 337% выше при испытании с низким уровнем заряда. Данные о расходе топлива для автомобилей с дизельными сажевыми фильтрами включают поправочный коэффициент для учета регенерации фильтра.

Таким образом, расхождения между лабораторными испытаниями и реальным вождением были разными не только для автомобилей, оснащенных дизельными ДВС CIDI, но и для автомобилей с бензиновыми ДВС SI, а также с традиционными и гибридными силовыми агрегатами.Однако основным отличием были выбросы NOx дизельных двигателей CIDI. В последних правилах ЕВРО автомобили должны соответствовать все более строгим стандартам выбросов регулируемых загрязняющих веществ, а также сокращать выбросы CO ₂ . Поскольку эти требования противоречили друг другу и их трудно было удовлетворить, несоответствие между реальным расходом топлива и результатами цикла сертификации увеличивается с увеличением стандарта. Автомобили, соответствующие стандарту Euro 6, имеют наибольшее расхождение между реальными результатами и результатами цикла сертификации.

Что касается выбросов, то у 13 транспортных средств превышены удельные выбросы NOx, предписанные для цикла сертификации. Из этих 13 автомобилей 11 были дизельными. Только 1 из 12 автомобилей с дизельным двигателем произвел удельные выбросы NOx в рамках цикла сертификации. Пять автомобилей с бензиновым двигателем превысили лимит выбросов CO в рамках цикла сертификации. Только 1 автомобиль с дизельным двигателем превысил лимит PM цикла сертификации. В среднем выбросы NOx и PM у автомобилей с дизельным двигателем были в 24 и 26 раз выше, чем у автомобилей с бензиновым двигателем, а выбросы CO у автомобилей с дизельным двигателем были в 10 раз ниже, чем у автомобилей с бензиновым двигателем.Транспортные средства с дизельным двигателем превысили предел NOx сертификационного цикла на 370%, а автомобили с бензиновым двигателем выбросили 43% от предельного значения NOx сертификационного цикла. Автомобили с бензиновым двигателем выбрасывают 95% от установленного лимита CO цикла сертификации. Транспортные средства с дизельным двигателем выбрасывают 20% от предельного количества CO в сертификационном цикле. Что касается ТЧ, то выбросы дизельных автомобилей составили 43% от предельного количества ТЧ сертификационного цикла, а от автомобилей с 2 ​​бензиновым бензином с прямым впрыском (GDI) — 26% от предельного количества ТЧ сертификационного цикла.Что касается выбросов NOx от двигателей с обедненной горючей смесью, измеренные результаты были лучше, чем заявленные для « дизельные ворота » или заявленные в таких работах, как (Chossière et al., 2018).

Новые правила были введены после « дизельных ворот », а дизельные двигатели CIDI были улучшены. Европейские реальные данные о выбросах транспортных средств после введения новых правил представлены ACEA (2018a). В ходе правильно проведенной экспериментальной кампании, в повторяемых условиях, с соответствующим оборудованием и с применением научного метода, Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) недавно показала, что все 270 протестированных автомобилей с дизельным двигателем были ниже пределов выбросов, установленных недавно. тесты по вождению в реальных условиях (RDE), как общие, так и городские.Ни один из транспортных средств не превышал установленный в настоящее время удельный выброс NOx в 165 мг / км (ACEA, 2018a), рис. 1. Подробные результаты одобрения типа для 270 типов дизельных транспортных средств, совместимых с RDE, доступны в ACEA (2018b). . Результаты RDE для отдельных автомобилей можно найти на сайте (ACEA, 2018c).

Новые данные, опубликованные ACEA, недвусмысленно свидетельствуют о том, что дизельные автомобили последнего поколения выделяют низкие выбросы загрязняющих веществ на дорогах и являются экономичными. Испытания проводились в реальных условиях вождения водителями различных национальных органов по официальному утверждению типа.270 новых типов дизельных автомобилей, сертифицированных по последнему стандарту Euro 6d-TEMP, были представлены на европейском рынке в течение предыдущего года. Все эти автомобили с дизельным двигателем показали очень хорошие результаты ниже порогового значения NOx теста RDE, которое теперь применяется ко всем новым типам автомобилей с сентября 2017 года. Большинство этих автомобилей имеют выбросы NOx значительно ниже более строгого порога, который будет обязательным с января 2020 года. test гарантирует, что уровни выбросов загрязняющих веществ, измеренные во время новых лабораторных испытаний WLTP, подтверждаются на дороге.Каждый протестированный автомобиль представляет собой «семейство », состоящее из похожих автомобилей различных вариантов. Эта деятельность доказывает, что автомобили с дизельным двигателем, которые сейчас доступны на рынке, имеют низкий уровень выбросов в любом приемлемом состоянии. Немецкий автомобильный клуб (ADAC) недавно подсчитал, что на 30 октября 2018 года было доступно 1206 различных автомобилей, совместимых с RDE, как с бензиновым, так и с дизельным двигателем (ADAC, 2018a). Следовательно, дизельные ДВС CIDI не заслуживают плохой репутации, которую они получили из-за «дизельного затвора », что является скорее политическим, чем технологическим вопросом.

Современные дизельные автомобили, поддерживаемые политикой обновления парка и в сочетании с альтернативными силовыми агрегатами, могут сыграть важную роль в содействии городам в достижении целей по качеству воздуха при одновременном повышении топливной эффективности и сокращении выбросов CO ₂ в краткосрочной и среднесрочной перспективе . Недавние дорожные испытания, проведенные ADAC (2018b), показали, что новейшие автомобили с дизельным двигателем выбрасывают в среднем на 85% меньше NOx, чем автомобили стандарта Евро 5, а самые эффективные дизельные автомобили стандарта Евро 6, соответствующие требованиям RDE, выбрасывают на 95–99% меньше NOx по сравнению с автомобилями Euro 5.Каждый протестированный автомобиль выделяет меньше лимитов для каждого регулируемого загрязнителя. Эти автомобили также обеспечивают исключительную экономию топлива. Кроме того, есть возможность производить еще меньше CO ₂ и менее регулируемых загрязнителей, переходя на двухтопливное дизельное топливо — СПГ, КПГ или СНГ.

PM Преимущества дизельных автомобилей

Дизельные двигатели не являются мишенью из-за того, что транспортный сектор вносит свой вклад в общее качество воздуха. Однако, поскольку качество воздуха во многих частях мира оставляет желать лучшего, а дизельные фильтры твердых частиц могут помочь улучшить качество воздуха, аргумент PM может фактически быть использован в пользу мобильности на основе дизельного топлива, а также против альтернатив, таких как электрические. мобильность.Хотя неверно утверждать, что более современные автомобили с дизельным двигателем выбрасывают « излишков » NOx и ухудшают качество воздуха, более современные автомобили с дизельным двигателем способствуют очистке воздуха загрязненных территорий, например, от ТЧ. Согласно Таблице 1, старые дизельные автомобили были произведены в соответствии с гораздо менее строгими правилами PM. Загрязнители воздуха выбрасываются из многих естественных и антропогенных источников, последние включают сжигание ископаемого топлива в электроэнергетике, промышленности, домашних хозяйствах, транспорте, промышленных процессах, использовании растворителей, сельском хозяйстве и переработке отходов.Следовательно, наличие транспортных средств с выбросами ТЧ из выхлопной трубы потенциально ниже, чем на впуске, — это возможность очистить воздух.

Табачный дым в окружающей среде (ETS) вызывает мелкие загрязнения внутри помещений PM, превышающие допустимые пределы для транспортных средств. Данные, сравнивающие выбросы ТЧ от ETS и автомобиля с дизельным двигателем Euro 3, показывают, что концентрации ТЧ внутри помещений в 10 раз превышают те, которые выбрасываются от двигателя с дизельным двигателем Euro 3 на холостом ходу (Invernizzi et al., 2004). Пределы PM были значительно улучшены для Euro 4, 5 и 6, а если быть точным, то в 10 раз.Исследование Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (Martuzzi et al., 2006) показывает значительное влияние PM ₁₀ на здоровье городского населения 13 крупных итальянских городов, которое, по оценкам, составляет 8220 смертей в год, что связано с концентрациями PM ₁₀ выше 20 мкг / м. Это 9% смертности от всех причин (без учета несчастных случаев) среди населения старше 30 лет. Эти уровни PM ₁₀ не являются результатом использования новейших автомобилей с чистым дизельным двигателем.

Эффективность дизельных сажевых фильтров (DPF) относительно сложна (Fiebig et al., 2014). Новейшие технологии DPF более эффективны для больших размеров, в то время как менее эффективны или даже отрицательны для меньших нанометрических размеров. Мониторинг часто ограничивается PM ₁₀ — частицами диаметром 10 микрометров или PM _2,5 — частицами диаметром 2,5 микрометра. DPF может улавливать от 30% до более 95% микрометрических ТЧ (Barone et al., 2010). При оптимальном сажевом фильтре выбросы ТЧ могут быть снижены до 0,001 г / км или менее (Fiebig et al., 2014), что в 5 раз меньше, чем в настоящее время 0.005 of Euro 6. Хотя эта мера массы не учитывает загрязнение субмикрометрическими и нанометрическими частицами, в настоящее время нет контроля над этим типом загрязнителя из любого источника.

Если новые автомобили с дизельным двигателем не выбрасывают больше NOx, чем старые автомобили с дизельным двигателем, они, безусловно, выделяют гораздо меньше ТЧ, и, возможно, при некоторых обстоятельствах, способность очищать воздух от ТЧ, производимых из других источников, которые не являются адекватным направлением деятельности директивных органов. . Случай Гонконга, который не является худшим на Земле, описан в Haas (2017).Помимо местных выбросов из различных источников, в том числе от легковых автомобилей, в Гонконг есть значительное количество загрязняющих веществ, занесенных из материкового Китая. Хотя данные о загрязнителях в Китае ограничены, хорошо известно, что Гонконг сталкивается с серьезными проблемами со здоровьем, связанными с загрязнением воздуха, в основном импортируемым с материка. Загрязнение воздуха в Гонконге не так плохо, как в Китае или Индии, где токсичное облако, получившее название « airpocalypse », часто покрывает значительную часть этих стран, но это все еще один хороший пример того, что более современные дизельные автомобили заменяют на дорога старые автомобили оказывают положительное влияние.

Из многих типов аэрозольных частиц, циркулирующих в атмосфере, одним из самых разрушительных являются PM _2,5 . Во многих областях Китая и Индии уровни PM _2,5 и PM ₁₀ намного выше, чем в руководящих принципах ВОЗ, рис. 2. Руководящие принципы ВОЗ (среднегодовые): PM _2,5 из 10 мкг / м ³ и PM ₁₀ из 20 мкг / м ³ . Во всем мире средний уровень загрязнения окружающего воздуха колеблется от <10 до более 100 мкг / м ³ для PM _2.5 , и от <10 до более 200 мкг / м ³ , для PM ₁₀ . Случаи плохого качества воздуха широко распространены не только в Китае и Индии. Однако промышленный центр южного побережья Китая является одним из районов с наиболее высоким уровнем загрязнения, как Пекин и Дели. В то время как Пекин « airpocalypse » подавляется решительными мерами, в основном направленными на использование угля, но также ограничивающими движение любого транспортного средства (South China Morning Post, 2018), « airpocalypse » Дели достигает нового чрезвычайно высокий, также благодаря « выжигаемым стерни, » из окрестностей (Indiatimes, 2018).

Рисунок 2 . Карта PM _2,5 для Азии осенью 2018 года в режиме реального времени. Показаны только области, покрытые станциями. Изображение с Земли Беркли, www.berkeleyearth.org.

Качество воздуха в Гонконге не самое лучшее (Haas, 2017). Уровни загрязнителей превышают стандарты ВОЗ более 15 лет. На пиках они более чем в пять раз превышают допустимые уровни. Выбросы от транспортных средств и судов являются одними из крупнейших местных источников загрязнения.Свою роль играют и электростанции, которые почти полностью зависят от ископаемого топлива, в основном угля. Однако около 60-70% PM поступает из материкового Китая. Этот поток чрезвычайно актуален, особенно зимой, когда импортируемый PM составляет около 77% от общего количества. В последние годы резко возросли масштабы астмы и бронхиальных инфекций. Только в Гонконге было зарегистрировано более 1600 фактов, а не гипотетических, как у Chossière et al. (2018), преждевременная смерть в 2016 году только из-за загрязнения воздуха (Haas, 2017).

В дополнение к улучшенным стандартам топлива и расширению использования электромобилей, значительный рост недавних дизельных транспортных средств, оборудованных уловителями твердых частиц, может еще больше способствовать улучшению качества воздуха в городе, которое по-прежнему не соответствует ни одному руководству ВОЗ.Что касается возможности использовать электромобили, подзаряжаемые электростанциями на горючем топливе, электромобили могут фактически способствовать загрязнению ТЧ. Согласно Hodan and Barnard (2004), самый большой источник PM _2,5 из антропогенных источников — это износ шин и дорожного покрытия. Поскольку электромобили тяжелее и имеют более высокий крутящий момент, чем автомобили с ДВС, они производят намного больше PM _2,5 . Следовательно, увеличение количества электромобилей сделает Гонконг еще более грязным по отношению к PM, поскольку они производят PM _2.5 , и они не могут сжигать ТЧ, произведенные из других источников, например дизельный ДВС CIDI, оснащенный уловителем твердых частиц.

Как показано на Рисунке 1 и в Таблице 1, автомобили, оснащенные новейшими двигателями ХИ, не производят избыточных NOx, а из Рисунков 2, 3 видно, что во многих регионах мира концентрация ТЧ в воздухе намного выше, чем можно найти. в выхлопной трубе автомобилей, оснащенных новейшими дизельными двигателями CIDI, таблица 1 и NO ₂ концентрации также довольно велики. Двухтопливный режим работы на СПГ, КПГ или СНГ с неизменным в остальном транспортным средством, в котором установлен сажевый фильтр, может еще больше способствовать очистке окружающего воздуха от твердых частиц.

Рисунок 3 . Среднемесячные концентрации для Китая в январе 2015 г.: PM _2,5 , вверху, и NO ₂ , внизу. Изображения с Земли Беркли, www.berkeleyearth.org.

Преимущества двухтопливного дизельного топлива — СПГ / СНГ / КПГ

Современные технологии

Дизель-СПГ (Goudie et al., 2004; Osorio-Tejada et al., 2015; Laughlin and Burnham, 2016), дизельное топливо-СПГ (Maji et al., 2008; Shah et al., 2011; Ryu, 2013) или дизельное топливо-СНГ (Jian et al., 2001; Ashok et al., 2015) двигатели обеспечивают, например, эффективность преобразования дизельного топлива и удельную мощность, улучшая при этом выбросы как регулируемых загрязняющих веществ (PM, NOx), так и CO ₂ . СПГ может использоваться для большегрузных автомобилей благодаря криогенному хранению. LPG (и CNG) может быть предпочтительнее в легковых и легких транспортных средствах.

Дизельные двигатели по-прежнему выделяют значительное количество углекислого газа (CO ₂ ) и выбросы твердых частиц (ТЧ) из двигателя из-за диффузионного сгорания тяжелых углеводородов, высокого отношения C / H и жидкого дизельного топлива.Выбросы оксидов азота (NOx) из двигателя также являются неотъемлемой частью процесса сжигания обедненной смеси в избыточном воздухе (Heywood, 1988). Как PM, так и NOx могут быть уменьшены за счет дополнительной обработки, хотя стратегии сжигания дизельного топлива часто определяются для наилучшего компромисса между NOx и PM.

Использование газообразного топлива с пониженным содержанием углерода, такого как природный газ, который в основном представляет собой метан CH ₄ , в жидкой форме, как СПГ, или в газовой форме, как СПГ, или сжиженный нефтяной газ (СНГ), в основном пропан C ₃ H ₈ , имеет интуитивно понятные основные преимущества в отношении выбросов CO ₂ по сравнению сдизельное топливо переменного состава, но примерно C _13,5 H _23,6 . Поскольку испарение намного проще, существуют также преимущества для выбросов ТЧ из двигателя и, следовательно, косвенно также для выбросов NOx из двигателя по сравнению с дизельным топливом (Kathuria, 2004; Chelani and Devotta, 2007; Yeh, 2007; Engerer and Horn, 2010; Lin et al., 2010; Kumar et al., 2011).

СПГ, КПГ и СНГ имеют меньшее соотношение углерода и водорода. Следовательно, гораздо меньше CO ₂ выбрасывается для получения такой же мощности с примерно такой же эффективностью преобразования топлива.CNG — это нагнетаемый газ. СПГ также является газом в нормальных условиях. LPG в нормальных условиях жидкий, но испаряется гораздо быстрее, чем дизельное топливо. Это практически сводит к нулю выбросы твердых частиц (кроме выбросов пилотного дизеля). Поскольку СПГ, КПГ и СНГ представляют собой высокооктановое топливо с низким цетановым числом, их трудно использовать отдельно в двигателе с воспламенением от сжатия. Проблема решена при работе на двух видах топлива (westport.com, 2019a, b). Воспламенение вызывает небольшое количество дизельного топлива. СПГ, КПГ или СНГ, впрыснутые до или после зажигания впрыска дизельного топлива, могут затем сгореть в смеси с предварительным смешиванием или диффузией.Первая фаза сгорания вызывает быстрое повышение давления. Скорость сгорания второй фазы определяется скоростью впрыска СПГ, КПГ или СНГ, нацеленной на поддержание давления во время первой части такта расширения.

Одной из основных проблем, связанных с использованием СПГ или КПГ, является удельный объем топлива, поскольку плотность газа в нормальных условиях низкая. Это создает проблемы для системы впрыска, которой требуются форсунки с гораздо большей площадью поперечного сечения дизельного топлива, и значительно затрудняет быстрое срабатывание и возможности многократного впрыска, характерные для новейших дизельных форсунок.Это также проблема для хранения, поскольку объем топлива, необходимый для данного количества энергии на борту транспортного средства, намного больше, чем у дизельного топлива. СПГ имеет лучшую объемную плотность, но для поддержания низкой температуры требуется криогенная система. КПГ имеет меньшую объемную плотность и дополнительно требует резервуаров под давлением.

Система Westport HPDI для дизельного топлива и КПГ / СПГ — это технология, хорошо зарекомендовавшая себя десятилетиями (Li et al., 1999; westport.com, 2015). Вначале HPDI представлял собой простой основной впрыск природного газа после пилотного / предварительного впрыска дизельного топлива.В последнее время HPDI развивается в сторону более сложных стратегий, регулирующих предварительно смешанное и диффузионное сжигание природного газа, как было предложено Боретти (2013).

Традиционный HPDI в тяжелых ДВС позволяет ДВС, работающему на природном газе, сохранять рабочие характеристики, аналогичные характеристикам дизеля, при этом большая часть энергии обеспечивается за счет природного газа. Небольшой пилотный впрыск дизельного топлива (5–10% энергии топлива) используется для зажигания непосредственно впрыскиваемой газовой струи. Природный газ горит в режиме диффузионного горения с контролируемым смешением (Li et al., 1999; westport.com, 2015).

Технологии будущего

В нескольких работах описаны тенденции развития технологии HPDI. McTaggart-Cowan et al. (2015) отчет о двухтопливных форсунках 600 бар для СПГ. Событие сгорания СПГ ограничено давлением впрыска, которое определяет скорость смешения и сгорания. Значительное повышение эффективности и снижение PM достигаются при высоких нагрузках, и особенно на более высоких скоростях, за счет увеличения давления впрыска с традиционных 300 бар до последних 600 бар.Скорость горения ограничена. McTaggart-Cowan et al. (2015) сообщают о выгодах эффективности от более высоких давлений около 3%, добавленных к снижению выбросов твердых частиц на 40–60%.

Различные формы сопла были рассмотрены Mabson et al. (2016). Инжектор « сопла с парными отверстиями » был разработан для уменьшения образования твердых частиц за счет увеличения уноса воздуха из-за взаимодействия струи. Выбросы CO и PM были наоборот в 3–10 раз выше при использовании сопел с парными отверстиями. Сопло с парными отверстиями давало более крупные агрегаты сажи и большее количество частиц.

Mumford et al. сообщают об улучшениях Westport HPDI 2.0 (Mumford et al., 2017). HPDI 2.0 обеспечивает лучшие характеристики и уровень выбросов по сравнению с HPDI первого поколения, а также только с базовым дизельным двигателем. Мамфорд и др. (2017) также обсуждают потенциал и проблемы более высокого давления нагнетания.

Стратегии сжигания с контролируемой диффузией и с частичным предварительным смешиванием рассматриваются Florea et al. (2016) с помощью Westport HPDI. Сгорание с частичным предварительным смешиванием, называемое DI ₂ , является многообещающим, повышая эффективность двигателя более чем на 2 пункта по сравнению со стратегией сгорания с контролируемой диффузией.Модуляция двух фаз горения, потенциально более полезная, в работе не исследуется.

Режим горения DI ₂ также исследован в Neely et al. (2017). Природный газ впрыскивается во время такта сжатия перед зажиганием впрыска дизельного топлива. Показано, что такое сгорание природного газа с частичной предварительной смесью улучшает как термическую, так и эффективность сгорания по сравнению с традиционным режимом двухтопливного сгорания с фумигацией. Сгорание природного газа с частичной предварительной смесью также обеспечивает повышение теплового КПД по сравнению со сгоранием с регулируемой диффузией по базовой линии, когда впрыск природного газа происходит после впрыска дизельного зажигания.

Влияние стратегий впрыска на выбросы и характеристики двигателя HPDI изучено Faghani et al. (2017а, б). Они исследуют влияние позднего дополнительного впрыска (LPI), а также сгорания с небольшим предварительным смешиванием (SPC) на выбросы и характеристики двигателя. При использовании SPC впрыск дизельного топлива задерживается. Работа SPC при высокой нагрузке снижает PM более чем на 90% с улучшением топливной эффективности на 2% при почти таком же уровне NOx. Однако SPC имеет большие вариации от цикла к циклу и чрезмерную скорость нарастания давления.ТЧ не увеличивается для SPC с более высоким уровнем рециркуляции отработавших газов, более высоким глобальным коэффициентом эквивалентности на основе кислорода (EQR) или более высокой контрольной массой, что обычно увеличивает количество ТЧ при сгорании HPDI с регулируемым смешиванием. LPI, последующий впрыск 10–25% от общего количества топлива, происходящий после основного сгорания, приводит к значительному сокращению выбросов твердых частиц с незначительным влиянием на другие выбросы и характеристики двигателя. Основное сокращение PM от LPI связано с уменьшением количества топлива при первом впрыске. Вторая закачка вносит незначительный чистый вклад в общее количество ТЧ.

Двухтопливный инжектор дизель-СПГ Westport HPDI дает отличные результаты. Однако у этого подхода есть фундаментальный недостаток. Он не обладает такими же характеристиками, как дизельные форсунки последнего поколения, как по скорости потока, так и по скорости срабатывания и распылению дизельного топлива. Таким образом, может быть предпочтительным соединение с одним дизельным инжектором последнего поколения со специальным инжектором для второго топлива, чтобы обеспечить лучшие характеристики впрыска как для дизельного, так и для второго топлива.Более высокое давление впрыска и более быстрое срабатывание являются движущими силами улучшенных режимов сгорания.

Двухтопливные дизель-водородные ДВС CIDI с возможностью установки двух прямых форсунок на цилиндр были исследованы, например, в (Boretti, 2011b, c). Один инжектор использовался для дизельного топлива, а другой — для водорода. Смоделированный дизельный двигатель, преобразованный в двухтопливный дизель-водород после этого подхода, продемонстрировал КПД при полной нагрузке до 40–45% и снижение потерь в КПД, снижая нагрузку, работающую немного лучше, чем базовое дизельное топливо в каждой рабочей точке.Хотя использование двух форсунок на цилиндр не представляет проблемы для новых двигателей, сложно установить две форсунки при модернизации существующих дизельных двигателей. Специальные форсунки прямого действия для СПГ, СНГ или КПГ требуют дальнейшего развития для конкретного применения.

Использование двух специализированных форсунок вместо одной двухтопливной форсунки с более высоким давлением впрыска, более быстрым срабатыванием и полной независимостью от впрыска отдельных видов топлива обеспечивает большую гибкость в формировании впрыска.Двухтопливный режим обычно характеризуется предварительным / предварительным впрыском дизельного топлива, за которым следует основной второй впрыск топлива. Предпочтительно, чтобы второе топливо не впрыскивалось полностью после зажигания впрыска дизельного топлива. Его можно впрыскивать до или одновременно с дизельным топливом или после дизельного топлива, причем не только за один впрыск, но и за несколько впрысков. Таким образом, второе топливо может гореть частично предварительно смешанным и частично диффузионным.

Возможны разные режимы горения. « Controlled » HCCI — один из таких режимов.В управляемом HCCI второе топливо впрыскивается первым, и воспламенение дизельного топлива происходит до ожидаемого начала самовоспламенения HCCI (Boretti, 2011a, b). HCCI не имеет преимуществ с точки зрения эффективности преобразования топлива по сравнению с объемным сгоранием в центре камеры, окруженной воздушной подушкой. Однородное горение всегда страдает большими потерями тепла на стенках и неполным сгоранием на гашение пламени. HCCI также не создает пикового давления во время такта расширения, обеспечивая пиковое давление точно в верхней мертвой точке.Однако HCCI может иметь преимущества для выбросов из двигателя, поскольку это чрезвычайно низкотемпературный процесс, и это событие сгорания намного ближе к теоретически лучшему изохорному сгоранию из анализов цикла давления.

Наиболее интересные режимы — это предварительное смешение, диффузия или модулированное предварительное смешение и диффузия в центре камеры. При предварительно смешанном, но стратифицированном сгорании второе топливо впрыскивается в центр камеры и сжигается за счет впрыска дизельного топлива до однородного заполнения всей камеры.При диффузионном сгорании второе топливо впрыскивается в центр камеры после того, как воспламенение впрыска дизельного топлива создает подходящие условия для того, чтобы следующее сгорание проходило под контролем диффузии, и там оно сгорает. Существует возможность для предварительного впрыска второго топлива, а также для современного или последующего впрыска второго топлива в отношении пилотного / предварительного впрыска дизельного топлива, которые должны быть тщательно сформированы для обеспечения наилучшей эффективности преобразования топлива. в пределах ограничений по выбросам из двигателя, скорости нарастания давления и пиковому давлению.

Альтернатива электрической мобильности все еще преждевременна

Экологичность и экономичность дизельной мобильности не признается многими странами, которые в противном случае задумывались о преждевременном переходе на электрическую мобильность, не решив сначала многие проблемы электромобилей, т. Е. Высокую экономичность и экономичность. экологические затраты на строительство, эксплуатацию и утилизацию автомобилей, ограниченные характеристики этих тяжелых транспортных средств из-за все еще неадекватных технологий аккумуляторов, отсутствие инфраструктуры для подзарядки только за счет возобновляемых источников энергии.

Номинально для решения проблемы глобального потепления, а не загрязнения воздуха, Великобритания, Франция и Китай обсудили прекращение мобильности на базе ДВС к 2040 году. Однако данные МЭА (IEA, 2018) показывают, что производство геотермальной электроэнергии, Солнце, ветер, приливы, волны и океан по-прежнему составляли около 1% от общего количества в 2015 году, при этом общее предложение первичной энергии (ОППЭ) значительно превышает производство электроэнергии. Поскольку доля солнечной и ветровой энергии в TPES по-прежнему невелика, нет смысла предлагать только электромобили, даже если забыть о других ключевых моментах, связанных с поиском электрической мобильности.

В настоящее время анализ жизненного цикла выбросов CO ₂ (LCA) не показывает явного преимущества электрической мобильности по сравнению с мобильностью на базе ДВС (Boretti, 2018). Пример LCA для электрической мобильности критически зависит от того, как вырабатывается электричество, которое без огромного увеличения накопления энергии, а не просто увеличение зарегистрированной мощности ветра и солнца, нуждается в поддержке ископаемым топливом. С 1990-х годов в аккумуляторных технологиях произошел прогресс, но пока еще не произошло необходимого прорыва.Производство, использование и утилизация электромобилей по-прежнему слишком дорого с экономической и экологической точек зрения, что связано с дополнительными проблемами, связанными с материалами, необходимыми для производства батарей, которые подвержены большему риску истощения, чем ископаемое топливо (Boretti, 2018). . Кроме того, эти материалы добываются неэтично в очень немногих местах.

Amnesty International (Onstad, 2019) недавно отметила, что индустрия электромобилей (EV) позиционирует себя как экологически чистые, но при этом многие из своих аккумуляторов производят с использованием ископаемого топлива и минералов, полученных из неэтичных источников, зараженных нарушениями прав человека.Маловероятно, что имеется достаточно сырья для удовлетворения ожидаемого резкого спроса на литий-ионные батареи электромобилей и подключенных к сети аккумуляторных систем для хранения периодически возобновляемой энергии ветра и солнца (Jaffe, 2017). Более того, без четкого пути для рециркуляции и отрицательных прошлых (и настоящих) примеров рециркуляции промышленно развитыми странами за счет экологического ущерба в развивающихся странах (Minter, 2016), электрическая мобильность может привести к значительному ущербу для экономики. и окружающая среда.

Хотя электрическая мобильность, безусловно, может решить некоторые проблемы загрязнения воздуха, связанные с транспортом, маловероятно, что это может произойти в ближайшее время, она не решает проблемы загрязнения из других источников, и в целом это еще не так. , где все включено. Потребление топлива для сжигания все еще резко увеличивается, и существует очень мало примеров технологических возможностей для преобразования химической энергии топлива в механическую или электрическую энергию с более высокой эффективностью преобразования энергии топлива и снижением выбросов загрязняющих веществ дизельных ДВС CIDI.Переход на электрическую мобильность в транспортном секторе потребует огромных затрат, в том числе с точки зрения выбросов парниковых газов.

Обсуждение и выводы

Хотя ICCT, Агентство по охране окружающей среды США и CARB описывают автомобили с дизельным двигателем как вредные для окружающей среды, последние испытания вождения в реальных условиях, проведенные ACEA, показывают, что это неверно. Современные дизельные автомобили имеют относительно низкие выбросы CO ₂ и загрязняющих веществ, включая NOx и PM. Как бы то ни было, движение дизельных автомобилей в сильно загрязненных районах может улучшить качество воздуха, загрязненного другими источниками, а не только старыми дизельными автомобилями.

Дизельные ДВС

CIDI могут быть улучшены и более экологичны благодаря дальнейшим усовершенствованиям в системе впрыска, а также в системе дополнительной обработки. ДВС CIDI также можно улучшить, просто приняв двухтопливную конструкцию со сжиженным нефтяным газом, сжатым природным газом или сжиженным природным газом в качестве второго топлива. Эти альтернативные виды топлива обеспечивают такие же или лучшие характеристики ДВС, работающего только на дизельном топливе, в том, что касается установившегося крутящего момента, мощности и эффективности преобразования топлива, а также переходных процессов, при этом значительно улучшая выбросы CO ₂ , а также Выбросы ТЧ и NOx из двигателя.

В дополнение к лучшему соотношению CH для выбросов CO ₂ , преимущества двухтопливных двигателей CIDI ICE с СПГ, КПГ или СНГ также проистекают из возможности регулирования фаз сгорания с предварительным смешиванием и диффузии путем впрыска второй фазы. топливо, которое намного легче испаряется и менее склонно к самовоспламенению до, после или после предварительного / пилотного дизельного топлива. Также особенно важен для СПГ охлаждающий эффект за счет криогенного впрыска. Дальнейшие разработки в системе впрыска являются предметом особого внимания при разработке этих новинок двухтопливных ДВС CIDI.

Преимущества дизельных или двухтопливных двигателей CIDI ICE по сравнению с любыми другими альтернативными решениями для транспортных приложений в настоящее время не признаются ни одним директивным органом. Европейские автопроизводители уже приостановили свои планы исследований и разработок своих ДВС, чтобы сосредоточиться только на электромобилях. Учитывая нерешенные проблемы, связанные с электромобильностью, это может вскоре оказаться неправильным для экономики и окружающей среды. Использование более современных дизельных транспортных средств и транспортных средств, работающих на двухтопливном дизельном топливе, может только спасти жизни, но не вызывать смертность, улучшить качество воздуха, одновременно ограничивая истощение природных ресурсов и выбросы CO ₂ , не требуя непозволительных усилий и кардинальные изменения.

Авторские взносы

Автор подтверждает, что является единственным соавтором данной работы, и одобрил ее к публикации.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Амброджио, М., Саракко, Г., и Спеккиа, В. (2001). Сочетание фильтрации и каталитического сжигания в уловителях твердых частиц для обработки выхлопных газов дизельных двигателей. Chem. Англ. Sci. 56, 1613–1621. DOI: 10.1016 / S0009-2509 (00) 00389-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ашок Б., Ашок С. Д. и Кумар К. Р. (2015). Газовый дизельный двухтопливный двигатель — критический обзор. Александр. Англ. J. 54, 105–126. DOI: 10.1016 / j.aej.2015.03.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бароне Т. Л., Стори Дж. М. и Доминго Н. (2010). Анализ характеристик отработанного в полевых условиях сажевого фильтра: выбросы твердых частиц до, во время и после регенерации. J. Управление отходами воздуха. Доц. 60, 968–976. DOI: 10.3155 / 1047-3289.60.8.968

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти А. (2011a). Дизельный и HCCI-подобный режим работы двигателя грузовика, преобразованного на водород. Внутр. J. Hydr. Energy 36, 15382–15391. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2011.09.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти А. (2011b). Достижения в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия водорода. Внутр. J. Hydr. Энергия 36, 12601–12606. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2011.06.148

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти А. (2011c). Преимущества прямого впрыска дизельного топлива и водорода в двухтопливном h3ICE. Внутр. J. Hydr. Energy 36, 9312–9317. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2011.05.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти А. (2013). Рассматриваются новейшие концепции систем сгорания и рекуперации отработанного тепла для водородных двигателей. Внутр. J. Hydr. Energy 38, 3802–3807. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2013.01.112

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти А. (2017). Будущее двигателя внутреннего сгорания после «Diesel-Gate. Warrendale, PA: SAE Technical Paper 2017-28-1933. DOI: 10.4271 / 2017-28-1933

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти А. (2018). Анализ жизненного цикла Сравнение мобильности на основе электрических двигателей и двигателей внутреннего сгорания .Warrendale, PA: SAE Technical Paper 2018-28-0037. DOI: 10.4271 / 2018-28-0037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретти, А., Кастеллетто, С. (2018). «Бензиновый двигатель с супер-турбонаддувом и непосредственным впрыском с реактивным зажиганием», в Труды Всемирной автомобильной конференции FISITA, 2–5> ОКТЯБРЬ 2018 г. (Ченнаи).

Google Scholar

Боретти, А., Лаппас, П. (2019). Комплексные независимые лабораторные испытания, подтверждающие экономию топлива и выбросы в реальных условиях вождения. Adv. Technol. Innovat. 4, 59–72.

Google Scholar

Боретти А., Ордис А. (2018). Супер-турбонаддув двухтопливного дизельного двигателя с системой зажигания . Технический документ SAE 2018-28-0036. DOI: 10.4271 / 2018-28-0036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Burtscher, Х. (2005). Физические характеристики выбросов твердых частиц из дизельных двигателей: обзор. J. Аэрозоль. Sci. 36, 896–932. DOI: 10.1016 / j.jaerosci.2004.12.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Камузо, Дж. Р., Альварес, Р. А., Брукс, С. А., Браун, Дж. Б., и Стернер, Т. (2015). Влияние выбросов метана и эффективности транспортных средств на воздействие большегрузных грузовиков, работающих на природном газе, на климат. Environ. Sci. Technol. 49, 6402–6410. DOI: 10.1021 / acs.est.5b00412

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шоссьер, Г. П., Малина, Р., Аллрогген, Ф., Истхэм, С. Д., Спет, Р. Л., и Баррет, С. Р. (2018). Атрибуция на уровне страны и производителя воздействия на качество воздуха из-за чрезмерных выбросов NOx от дизельных легковых автомобилей в Европе. Атмос. Environ. 189, 89–97. DOI: 10.1016 / j.atmosenv.2018.06.047

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крэбтри, Г. В., Дрессельхаус, М. С., и Бьюкенен, М. В. (2004). Водородная экономика. Phys. Сегодня 57, 39–44. DOI: 10.1063 / 1.1878333

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Энджерер, Х., и Хорн, М. (2010). Автомобили, работающие на природном газе: вариант для Европы. Энергетическая политика 38, 1017–1029. DOI: 10.1016 / j.enpol.2009.10.054

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Faghani, E., Kheirkhah, P., Mabson, C., McTaggart-Cowan, G., et al. (2017a). Влияние стратегий нагнетания на выбросы от экспериментального двигателя прямого впрыска природного газа — Часть I: Поздний дополнительный впрыск . Warrendale, PA: SAE Paper 2017-01-0774. DOI: 10.4271 / 2017-01-0774

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фагани, Э., Kheirkhah, P., Mabson, C., McTaggart-Cowan, G., et al. (2017b). Влияние стратегий впрыска на выбросы от пилотного двигателя прямого впрыска природного газа — Часть II: Горение с небольшим предварительным смешиванием . Варрендейл, Пенсильвания: Технический документ SAE 2017-01-0763. DOI: 10.4271 / 2017-01-0763

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фибиг М., Виарталла А., Холдербаум Б. и Кисоу С. (2014). Выбросы твердых частиц из дизельных двигателей: взаимосвязь между технологией двигателя и выбросами. J. Occup. Med. Toxicol. 9: 6. DOI: 10.1186 / 1745-6673-9-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флореа Р., Нили Г., Абидин З. и Мива Дж. (2016). КПД и характеристики выбросов при сжигании двух видов топлива с частичной предварительной смесью путем совместного впрыска природного газа и дизельного топлива (DI2) . Warrendale, PA: SAE Paper 2016-01-0779. DOI: 10.4271 / 2016-01-0779

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрейманн, Р., Ринглер, Дж., Зайферт, М., и Хорст, Т. (2012). Турбореактивный пароход второго поколения. МТЗ В мире 73, 18–23. DOI: 10.1365 / s38313-012-0138-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрейманн Р., Штробл В. и Обьегло А. (2008). Турбопарогенератор: система, представляющая принцип когенерации в автомобильной промышленности. МТЗ В мире 69, 20–27. DOI: 10.1007 / BF03226909

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуди, Д., Данн, М., Мунши, С. Р., Лайфорд-Пайк, Э., Райт, Дж., Дуггал, В. и др. (2004). Разработка сверхмощного экспериментального двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на природном газе, с низким уровнем выбросов NOx (№ 2004-01-2954) . Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2004-01-2954

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хейвуд, Дж. Б. (1988). «Сжигание в двигателях с воспламенением от сжатия», в Internal Combustion Engine Fundamentals (New York, NY: McGraw-Hill), 522–562.

Google Scholar

Хироясу Х. и Кадота Т. (1976). Модели сгорания и образования оксида азота и сажи в дизельных двигателях с прямым впрыском. SAE Trans. 85, 513–526. DOI: 10.4271 / 760129

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Invernizzi, G., Ruprecht, A., Mazza, R., Rossetti, E., Sasco, A., Nardini, S., et al. (2004). Твердые частицы табака по сравнению с выхлопными газами дизельных автомобилей: образовательная перспектива. Tobacco Control 13, 219–221.DOI: 10.1136 / tc.2003.005975

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джаффе, С. (2017). Уязвимые звенья в цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов. Джоуль 1, 225–228. DOI: 10.1016 / j.joule.2017.09.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзянь Д., Сяохун Г., Гешэн Л. и Синьтан З. (2001). Исследование двухтопливных двигателей дизель-СНГ (№ 2001-01-3679) . Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2001-01-3679

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джонсон, Т.В. (2009). Обзор дизельных выбросов и контроль. Внутр. J. Eng. Res. 10, 275–285. DOI: 10.1243 / 14680874JER04009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Катурия В. (2004). Воздействие КПГ на загрязнение автотранспортом в Дели: примечание. Транспорт. Res. Часть Д. 9, 409–417. DOI: 10.1016 / j.trd.2004.05.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хайр, М. К., Маевски, В. А. (2006). Выбросы дизельных двигателей и их контроль (Vol.303). Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / R-303

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кнехт, В. (2008). Разработка дизельного двигателя с учетом пониженных стандартов выбросов. Energy 33, 264–271. DOI: 10.1016 / j.energy.2007.10.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумар, С., Квон, Х. Т., Чой, К. Х., Лим, В., Чо, Дж. Х., Так, К. и др. (2011). СПГ: экологически чистое криогенное топливо для устойчивого развития. Прил. Энергия 88, 4264–4273. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2011.06.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лафлин, М., и Бернхэм, А. (2016). Пример : региональные грузовые автомобили для перевозки природного газа (№ DOE / CHO-AC02-06Ch21357-1603). Аргонн, Иллинойс; Колумбия, Мэриленд: Энергетика; Аргоннская национальная лаборатория.

Google Scholar

Ли Г., Уэллетт П., Думитреску С. и Хилл П. Г. (1999). Исследование оптимизации прямого впрыска природного газа с пилотным зажиганием в дизельные двигатели .Warrendale, PA: SAE Paper 1999-01-3556. DOI: 10.4271 / 1999-01-3556

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь В., Чжан Н. и Гу А. (2010). СПГ (сжиженный природный газ): необходимая часть будущей энергетической инфраструктуры Китая. Energy 35, 4383–4391. DOI: 10.1016 / j.energy.2009.04.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mabson, C., Faghani, E., Kheirkhah, P., Kirchen, P., et al. (2016). Горение и выбросы парных сопел в газовом двигателе с пилотным зажиганием и прямым впрыском .Warrendale, PA: SAE Paper 2016-01-0807. DOI: 10.4271 / 2016-01-0807

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маджи С., Пал А. и Арора Б. Б. (2008). Использование КПГ и дизельного топлива в двигателях CI в двухтопливном режиме (№ 2008-28-0072). Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2008-28-0072

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марбан, Г., и Вальдес-Солис, Т. (2007). К водородной экономике? Внутр. J. Hydr. Energy 32, 1625–1637.DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2006.12.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марик, М. М. (2007). Химическая характеристика выбросов твердых частиц из дизельных двигателей: обзор. J. Аэрозоль. Sci. 38, 1079–1118. DOI: 10.1016 / j.jaerosci.2007.08.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартуцци М., Митис Ф., Явароне И. и Серинелли М. (2006). Воздействие ТЧ10 и озона на здоровье в 13 городах Италии . Европейское региональное бюро ВОЗ.

Google Scholar

McKone, T. E., Nazaroff, W. W., Berck, P., Auffhammer, M., Lipman, T., Torn, M. S., et al. (2011). Основные задачи оценки жизненного цикла биотоплива. Environ. Sci. Technol. 45, 1751–1756. DOI: 10.1021 / es103579c

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

McTaggart-Cowan, G., Mann, K., Huang, J., Singh, A., et al. (2015). Прямой впрыск природного газа под давлением до 600 бар в двигатель большой мощности с пилотным зажиганием. SAE Int. J. Eng. 8, 981–996. DOI: 10.4271 / 2015-01-0865

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мор М., Форсс А. М. и Леманн У. (2006). Выбросы твердых частиц от дизельных легковых автомобилей, оборудованных уловителем твердых частиц, по сравнению с другими технологиями. Environ. Sci. Technol. 40, 2375–2383. DOI: 10.1021 / es051440z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Молленхауэр К. и Чёке Х. (ред.). (2010). Справочник по дизельным двигателям, Vol. 1. Берлин: Springer. DOI: 10.1007 / 978-3-540-89083-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мамфорд Д., Гоуди Д. и Сондерс Дж. (2017). Возможности и проблемы HPDI . Warrendale, PA: SAE Paper 2017-01-1928. DOI: 10.4271 / 2017-01-1928

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мурадов Н. З., Везироглу Т. Н. (2005). От углеводородной к водородно-углеродной к водородной экономике. Внутр.J. Hydr. Энергия 30, 225–237. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2004.03.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нефт, Дж. П., Макки, М., и Мулиджн, Дж. А. (1996). Контроль выбросов твердых частиц из дизельного топлива. Топливный процесс. Technol. 47, 1–69. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (96) 01002-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нефт, Дж. П., Нийхейс, Т. Х., Смакман, Э., Макки, М., и Мулиджн, Дж. А. (1997). Кинетика окисления дизельной сажи. Топливо 76, 1129–1136. DOI: 10.1016 / S0016-2361 (97) 00119-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нили Г., Флореа Р., Мива Дж. И Абидин З. (2017). Эффективность и характеристики выбросов при сжигании двух видов топлива с частичной предварительной смесью путем совместного прямого впрыска ПГ и дизельного топлива (DI2) — Часть 2 . Warrendale, PA: SAE Paper 2017-01-0766. DOI: 10.4271 / 2017-01-0766

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Осорио-Техада, Дж., Ллера, Э., и Скарпеллини, С. (2015). СПГ: альтернативное топливо для грузовых автомобильных перевозок в Европе. WIT Trans. Встроенная среда. 168, 235–246. DOI: 10.2495 / SD150211

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Парк Т., Тенг Х., Хантер Г. Л., ван дер Велде Б. и Клавер Дж. (2011). Система цикла Ренкина для рекуперации отработанного тепла дизельных двигателей HD — экспериментальные результаты (№ 2011-01-1337). Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2011-01-1337

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рэмсброк, Дж., Вилимек, Р., Вебер, Дж. (2013). «Изучение удовольствия от вождения на электромобиле — пилотные проекты BMW EV», Международная конференция по взаимодействию человека и компьютера (Берлин; Гейдельберг: Springer), 621–630. DOI: 10.1007 / 978-3-642-39262-7_70

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Решитоглу И. А., Алтинишик К. и Кескин А. (2015). Выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельными двигателями и систем нейтрализации выхлопных газов. Clean Technol. Environm. Политика 17, 15–27.DOI: 10.1007 / s10098-014-0793-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рю, К. (2013). Влияние времени предварительного впрыска на характеристики сгорания и выбросов в дизельном двигателе, использующем биодизель-КПГ. Прил. Энергия 111, 721–730. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2013.05.046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сарако, Г., Руссо, Н., Амброджо, М., Бадини, К., и Спеккиа, В. (2000). Снижение выбросов твердых частиц дизельного топлива с помощью каталитических ловушек. Catal. Сегодня , 60, 33–41. DOI: 10.1016 / S0920-5861 (00) 00314-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шиппер Л., Мари-Лиллиу К. и Фултон Л. (2002). Дизели в Европе: анализ характеристик, моделей использования, экономии энергии и последствий выбросов CO2. J. Transp. Экон. Политика 36, 305–340.

Google Scholar

Шах, А., Типсе, С. С., Тьяги, А., Райрикар, С. Д., Кавтекар, К. П., Марате, Н. В. и др. (2011). Обзор литературы и моделирование двухтопливных дизельных двигателей, работающих на КПГ (№ 2011-26-0001). Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2011-26-0001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ши, Л., Шу, Г., Тиан, Х., и Дэн, С. (2018). Обзор модифицированных органических циклов Ренкина (ORC) для рекуперации отработанного тепла двигателей внутреннего сгорания (ICE-WHR). Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 92, 95–110. DOI: 10.1016 / j.rser.2018.04.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, О.I. (1981). Основы образования сажи в пламени применительно к выбросам твердых частиц дизельных двигателей. Прог. Энергия сгорания. Sci. 7, 275–291. DOI: 10.1016 / 0360-1285 (81)

-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Teng, H., Klaver, J., Park, T., Hunter, G. L., and van der Velde, B. (2011). Система цикла Ренкина для рекуперации отработанного тепла из дизельных двигателей высокого давления — разработка системы WHR (№ 2011-01-0311) . Warrendale, PA: SAE Technical Paper.DOI: 10.4271 / 2011-01-0311

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Teng, H., and Regner, G. (2009). Повышение экономии топлива для дизельных двигателей HD с циклом Ренкина, управляемым за счет отвода тепла охладителя EGR (№ 2009-01-2913). Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2009-01-2913

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Teng, H., Regner, G., and Cowland, C. (2007). Рекуперация отходящего тепла дизельных двигателей большой мощности с помощью органического цикла Ренкина, часть I: гибридная энергетическая система дизельного двигателя и двигателя Ренкина (No.2007-01-0537). Warrendale, PA: SAE Technical Paper. DOI: 10.4271 / 2007-01-0537

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Т., Чжан Ю., Чжан Дж., Пэн З. и Шу Г. (2014). Сравнение преимуществ системы и термоэкономики для рекуперации энергии выхлопных газов, применяемых в тяжелых дизельных двигателях и бензиновых двигателях легких транспортных средств. Energy Conv. Управлять. 84, 97–107. DOI: 10.1016 / j.enconman.2014.04.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

А, С.(2007). Эмпирический анализ внедрения транспортных средств, работающих на альтернативном топливе: на примере транспортных средств, работающих на природном газе. Энергетическая политика 35, 5865–5875. DOI: 10.1016 / j.enpol.2007.06.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю., Г., Шу, Г., Тиан, Х., Хо, Ю., и Чжу, В. (2016). Экспериментальные исследования каскадной системы парового / органического цикла Ренкина (RC / ORC) для рекуперации отработанного тепла (WHR) дизельного двигателя. Energy Conv. Управлять. 129, 43–51. DOI: 10.1016 / j.enconman.2016.10.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зервас Э., Пулопулос С. и Филиппопулос К. (2006). CO ₂ изменение выбросов в результате внедрения дизельных легковых автомобилей: пример Греции. Energy 31, 2915–2925. DOI: 10.1016 / j.energy.2005.11.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао, Х., (ред.). (2009). Передовые технологии и разработки двигателей внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива: дизельные двигатели .Кембридж: издательство Woodhead Publishing.

Google Scholar

Дизель против газовых грузовиков Плюсы и минусы

---

Если вам нужен автомобиль для выполнения больших работ в О’Фаллоне и Беллвилле, вам нужен пикап с серьезными характеристиками. Но рынок полон вариантов для электростанций, и если вы взвешиваете преимущества дизельных и газовых грузовиков, какой выбор лучше? Взгляните на наше руководство по дизельному и дизельному двигателям.газовозы: плюсы и минусы.

Преимущества дизельного грузовика

Допустим, вас интересует грузовик с дизельным двигателем. Вы получите огромное преимущество с точки зрения крутящего момента, а также эффективности. Например, Ford F-150 имеет 3,0-литровый турбодизель Power Stroke с расходом 29 миль на галлон на шоссе и 440 фунт-фут крутящего момента. RAM 1500 оснащен 3,0-литровым двигателем EcoDiesel V6 с колоссальной мощностью буксировки 12560 фунтов!

• Крутящий момент и буксировка : Дизельные грузовики популярны в качестве рабочих тележек и транспортных средств из-за их невероятного крутящего момента, который часто также выражается в заоблачных цифрах буксировки.
• Газ, пробег : дизельное топливо немного дороже, чем традиционный газ, но вы получите больше миль на галлон — а это означает, что больше времени в дороге, меньше времени на поиск заправки.
• Долговечность : Дизельные двигатели не так сложны, как традиционные двигатели, а меньшее количество движущихся частей означает более длительный срок службы. Большинство дизельных двигателей служат дольше, чем ваш обычный газовый грузовик.

Преимущества бензовоза

Вы видели, как дизельное топливо vs.Модели газовых грузовиков складываются в стопку, так почему же выбирать газовый грузовик вместо дизеля? Газовые грузовики по-прежнему более популярны на дорогах, и это может привести к более удобному вождению в целом:

• Более легкие заправки : поиск дизельного топлива может быть проблемой, в то время как в Коллинсвилле и Ист-Сент-Луисе легко найти множество заправочных станций для бензозаправщика.
• Более простое обслуживание : Дизельные двигатели могут быть менее сложными, но гораздо более распространены газовые двигатели.Затраты на техническое обслуживание обычно ниже, и у технических специалистов не возникнет проблем с устранением каких-либо проблем с газовым двигателем.
• Ускорение и мощность : Хотя дизельные двигатели превосходны в отношении крутящего момента и буксировки, бензиновый грузовик будет иметь лучшую мощность и более быстрое ускорение на дорогах Кейсивилля.

Дизель против бензовоза: последние мысли

• Как дизельные, так и газовые варианты грузовиков используют схожую технологию двигателей: внутреннего сгорания.
• Дизельные грузовики имеют гораздо более высокую степень сжатия от 15: 1 до 25: 1 по сравнению с грузовиками, работающими на газе, с коэффициентом сжатия 10: 1.Это помогает дизелю самовоспламеняться без свечей зажигания.
Дизельные двигатели
• работают при более постоянной температуре, что способствует лучшей экономии топлива, в то время как газовые двигатели имеют более резкие перепады температур.

Узнайте больше у дилерской группы Auffenberg

Дилерская группа Auffenberg здесь, чтобы помочь вам сузить область поиска грузовиков в районе Сент-Луиса. Свяжитесь с нами с любыми вопросами, например, что такое GVWR или в чем разница между AWD и 4WD? Вы также можете позвонить нам по телефону (618) 624-2277, чтобы узнать, как записаться на прием.

Дилерская группа Ауффенберга, .

Изучение преимуществ и недостатков газовых и дизельных двигателей — Операции

Рост цен на топливо побудил некоторых рассмотреть варианты двигателей для транспортных средств. Решая, какой двигатель использовать в транспортном средстве, необходимо учитывать несколько факторов:

Функция автомобиля — для какой работы используется автомобиль?

Окружающая среда — где будет использоваться автомобиль: на шоссе, в центре города, на высоких или низких оборотах холостого хода?

Энергетическое оборудование — с чем будет работать машина: буровыми установками, компрессорами, летательными аппаратами, насосами?

Ожидаемый жизненный цикл.Ниже приводится краткий сравнительный анализ бензиновых и дизельных двигателей. При выборе нового двигателя имейте в виду, что всесторонняя оценка обоих двигателей повлечет за собой рассмотрение таких дополнительных факторов, как возможности топливной инфраструктуры, подготовка водителей и механиков, спрос и предложение, методы работы, экологические приложения и рост парка. Бензиновые двигатели

Закупочная стоимость и расход топлива. Первоначальная закупочная стоимость бензинового двигателя ниже; однако у него показатель расхода топлива выше.Топливо более доступно, и зимняя обработка топлива незаметна.

Техническое обслуживание и запчасти. Бензиновые двигатели легче дизельных и требуют повышенного внимания со стороны сервисного центра. Однако развитие систем электронного зажигания и впрыска топлива приведет к увеличению циклов технического обслуживания. Для газовых двигателей интервалы между капитальными ремонтами обычно короче. Запасные части дешевле и доступны.

Операции. Более высокие регулируемые скорости бензинового двигателя позволяют сделать двигатель более гибким.При меньшем крутящем моменте двигателя можно использовать более легкие компоненты автомобиля для передачи мощности на задние колеса. Низкий пусковой крутящий момент требует меньшей емкости аккумулятора. Газовые двигатели имеют неэффективные характеристики холостого хода, но хорошо заводятся в холодную погоду.

Технологии. Система впрыска топлива и усовершенствованная система электронного зажигания и диагностики кодов неисправностей сокращают расходы на техническое обслуживание. Однако, когда они выходят из строя или испытывают трудности, эти же системы требуют высоких затрат на замену, сложных методов устранения неполадок и обучения. Дизельные двигатели

Затраты на закупку и расход топлива. Первоначальные затраты на дизельный двигатель могут превышать стоимость бензинового двигателя для более крупных автомобилей на 3000–8000 долларов, для двигателей 2002 года — на 3000–5000 долларов, а для двигателей 2007 года — на 3000–5000 долларов. Дизели имеют хорошую топливную экономичность, обеспечивая на 100 процентов больший пробег по сравнению с бензиновыми автомобилями. Дизельные форсунки требуют чистого топлива, без воды и грязи, а в 2007 году они должны использовать топливо с низким содержанием серы.Дизельное топливо номер 2 требует смешивания с присадками и / или дизельным топливом номер 1, чтобы предотвратить помутнение или гелеобразование осенью, зимой и весной.

Техническое обслуживание и запчасти. Для более высокого крутящего момента дизельного двигателя требуются более прочные и тяжелые компоненты, включая не только блок двигателя, но и такие опорные компоненты, как шины, трансмиссия, передняя подвеска, мосты и трансмиссии. Система сгорания не требует технического обслуживания.Плановое техобслуживание дизелей на 50 процентов реже, чем бензиновых. Дизели могут увеличивать интервалы между капитальными ремонтами при условии, что водители не злоупотребляют грузовиками, а механики выполняют достойную работу по PM. Запчасти для дизельных двигателей стоят дорого. Ремонт может стоить в три раза дороже восстановления бензинового двигателя. Кроме того, доступность запчастей может быть проблемой, особенно для иностранных двигателей.

Операции. Более низкие регулируемые скорости в дизельных двигателях могут привести к увеличению нагрузки на двигатель и также могут означать потерю производительности, если грузовик не справляется с движением.Обучение водителей и автоматические трансмиссии помогут снизить этот риск и повысить эффективность. Более тяжелые компоненты означают, что для поддержки более тяжелых компонентов необходимы более тяжелые рельсы рамы, кронштейны и другие детали, а этот дополнительный вес означает меньше миль на галлон. Дизели имеют лучшие характеристики холостого хода, чем бензиновые двигатели, и могут работать на холостом ходу в четыре раза дольше при том же количестве топлива. Для запуска дизельных двигателей в холодную погоду требуется дополнительная добавка к топливу или блокировка нагревателей, что может привести к повреждению двигателя.При высоком пусковом моменте дизелям требуется либо аккумулятор большей емкости, либо воздушный стартер. Существует больше возможностей применить дизельное топливо для неправильной работы или использовать его неправильно и столкнуться с катастрофическим отказом двигателя.

Технологии. Механикам требуются специальные знания для работы с системами впрыска дизельного топлива. Для дизелей требуются системы контроля выбросов, которые в настоящее время используются с турбонаддувом топлива с низким содержанием серы, улавливателями твердых частиц и технологиями рециркуляции выхлопных газов, которые стоят дороже, требуют дополнительного обслуживания на случай отказов, вызванных выделением тепла, и приводят к снижению расхода топлива на галлон. Анализ затрат
При проведении базового анализа затрат на переход от бензиновых двигателей к дизельным необходимо измерить значимые показатели. Затраты затем финансируются за счет капитала и операционных долларов, хотя они могут быть ограничены из-за внутреннего стратегического и тактического планирования компании. Диаграмма 1 иллюстрирует сравнительный анализ затрат дизельного грузовика 2006 года и бензинового грузовика 2006 года. Затраты включают установившуюся стоимость топлива в размере 2,60 доллара за галлон дизельного топлива и 2 доллара.25 за галлон бензина и разница в цене 5000 долларов за грузовик, при этом средняя годовая стоимость обслуживания продлена на 84 месяца жизненного цикла. Примерно 12 месяцев необходимо, чтобы покрыть дополнительную разницу в цене, а оставшийся 72-месячный жизненный цикл показывает потенциальную экономию в размере 31 000 долларов для грузовика среднего размера, например, самосвала для садоводов вместимостью 3-5 ярдов. Конечно, чем выше разница в стоимости приобретения, тем выше окупаемость инвестиций. Кроме того, мощность большинства бензиновых грузовиков не превышает 24 000 фунтов.Полная масса автомобиля и дизель — это минимум, необходимый для работы с таким весом. Если стоимость лечения превышает стоимость болезни, терпите болезнь. Нажмите здесь, чтобы просмотреть диаграмму

Каковы плюсы и минусы дизельных и газовых двигателей

О газовых и дизельных двигателях ведется много споров и разногласий. Давайте взглянем на некоторые ключевые моменты обоих.

Менее дорогое в эксплуатации
Не такое мощное
Предлагают больший крутящий момент
Автомобили с дизельным двигателем дороже.
Автомобили более надежны, потому что менее сложны внутри.
Транспортные средства тяжелее в сборке.
Транспортные средства обычно служат дольше.
Обычно дешевле.
Обычно прослужит дольше в милях.
Двигатели вообще громкие.
Издает черный дым при дросселировании двигателя.
Топливо более грязное. Дизель
с турбонаддувом по мощности будет соответствовать стандартному бензиновому двигателю.

Выработка большей мощности
Газовые двигатели настраиваются лучше, чем дизельные.
Может получить лучшее увеличение мощности.
Менее дорогой с точки зрения производства электроэнергии.
Детали намного дешевле. Двигатель
работает не так долго, как дизельный, потому что он менее сложен и менее тяжел внутри.
Топливо обычно дороже.
Очиститель горения топлива.

Дизель часто считается вонючим и шумным. Многие думают, что единственное место для дизельного топлива — это трактор или полуавтомат, однако есть много других транспортных средств с дизельным двигателем. Каждый человек должен определить свои индивидуальные потребности.Человек должен провести свое исследование, прежде чем совершать какую-либо покупку, особенно крупную покупку, такую ​​как автомобиль. Вы не хотите тратить тысячи долларов только на то, чтобы позже понять, что вы приняли неправильное решение, поэтому не торопитесь и проведите исследование, чтобы помочь вам принять лучшее решение за вас.

Один вопрос, на который здесь нет ответа, — это стандарты выбросов черного дыма, который исходит от дизельного двигателя. Читателю остается задаться вопросом, хороши ли стандарты выбросов или они высоки из-за более грязного сжигания дизельного топлива.Это стоит изучить. Также следует выяснить, не является ли шумовое загрязнение фактором этих двигателей.

Выбирая, какой тип автомобиля вам нужен, вы должны сначала определить, что вам нужно. Если вам нужны мощность и параметры настройки, то бензиновый двигатель — это то, что вам нужно. Но если вы ищете мощность и крутящий момент (сила, которая вызывает или имеет тенденцию вызывать вращательное или поворотное движение, в данном случае вращение частей двигателя), то вам нужен автомобиль с дизельным двигателем.