Анализ современных двигателей внутреннего сгорания с электросиловыми установками

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 6 (34) • 2019

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 62-1/-9

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЭЛЕКТРОСИЛОВЫМИ УСТАНОВКАМИ

Столяров Даниил Михайлович, студент 2-ого курса Института механики и энергетики имени В.П. Горячкина,

Коротких Юлия Сергеевна, старший преподаватель кафедры автомобильного транспорта, Пуляев Николай Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного

транспорта;

ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А, Тимирязева, Москва, РФ

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

Ключевые слова: ДВС; электросиловая установка; электродвигатель; топливо; устройство; ток; автомобиль.

ANALYSIS OF MODERN INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH ELECTRIC POWER PLANTS

Stolyarov Daniil Mikhailovich, student of 2nd course of Institute of engineering and energy named

after V.P. Goryachkin, Korotkikh Yulia Sergeevna, senior lecturer of the Department of road transport, Pulyaev Nikolay Nikolaevich, PhD (Cand. Tech. Sci.), associate professor of the Department of road

transport;

Timiryazev State Agrarian University, Moscow, Russia

This article describes the modern internal combustion engines and electric power plants and compares them in order to identify today the best engine. Conclusions about positive properties of the electric motor are drawn.

Keywords: internal combustion engine; electric power plant; electric motor; fuel; device; current; car

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

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

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

Современные ДВС с электронным

впрыском топлива

Возможно, серьезным шагом в эволюции автомобильных двигателей является разработка электронной системы впрыска топлива. По сравнению с механическими аналогами, электронные системы дали возможность намного точнее вести контроль количества смеси, которая подается в цилиндры двигателя. Начальные технологические процессы предусмотрели систему электронного впрыска с одной точкой, которая была заменена многото-

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 6 (34) • 2019

чечными и даже многопортовыми системами впрыска. Но многопортовый впрыск на сегодняшний день почти не применяется из-за сложности и дороговизны конструкции [5, 6].

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

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

Устройство тягового моторного транспортного средства

Устройство электродвигателя автомобиля зависит от многих факторов. Электродвигатели для электромобилей могут быть равно как постоянного, так и переменного тока. В последнее время только двигатель переменного тока (синхронный либо асинхронный) установлен в автомобиле данного вида. Первоначальные

электродвигатели для машин были постоянного тока. Это логично, поскольку аккумулятор вырабатывает постоянный ток, а электродвигатель также является постоянным током. Они используются сейчас, но не так часто. Двигатели переменного тока намного экономичнее и надежнее. Существует два вида маркировки электродвигателя: АС - двигатель переменного тока, DС - постоянного. Каждый электродвигатель имеет ротор и статор. Ротор - вращающаяся часть, статор не вращается (фиксируется). Ротор и статор имеют обмотки, которые состоят из отдельных проводников. Коллектор предназначен для подачи электрического тока на вращающуюся часть двигателя. От статора к коллектору ток передается с помощью специальных щеток. Взаимодействие магнитных полей вызывает вращение ротора [1].

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

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

Во время работы каждый мотор нагревается. По этой причине тема охлаждения электромобилей очень важна. Система охлаждения может быть автономной и принудительной. На электромобилях большой грузоподъемности, например, на БелА-

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 6 (34) • 2019

тЕхНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Зе, принудительное охлаждение (подача охлаждающего воздуха осуществляется специальным вентилятором). Маленькие автомобили и машины на самом двигателе имеют рабочее колесо, которое продувает воздух через двигатель, тем самым охлаждая его.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод.

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

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

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

3. Стоимость обслуживания и эксплуатации. Следствием высокой надежности

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

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

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

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Разработка электромобилей ОАО «АвтоВАЗ». Электромотор для электромобиля [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://10i5.ru/raznoe/elektromotor-dlya-elektromobilya.html. (дата обращения: 11.06.2019).

2. Электродвигатель или ДВС? Плюсы и минусы двух технологий [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://eenergymedia/2018/08/20/elektrodvigatel-ili-dvs-plyusy-i-minusy-dvuh-tehnologij (дата обращения: 12.06.2019).

3. Электродвигатель или ДВС? Противостояние двух технологий [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://renen.ru/an-electric-motor-or-an-ice-confrontation-of-two-technologies (дата обращения: 12.06.2019).

4. История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sovavto.org/novosti/istoriya-razvitiya-benzinovyx-dvigatelej-vnutrennego-sgoraniya (дата обращения: 12.06.2019).

тЕхНИЧЕСКИЕ НАУКИ

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 6 (34) • 2019

5. Коротких Ю.С. К методу оценки воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду // В сборнике: Проблемы развития технологий создания, сервисного обслуживания и использования технических средств в агропромышленном комплексе. - Воронеж, 2017. - С. 14-18.

6. Коротких Ю.С. Экологический стандарт Евро-6 в Европе и России [Электронный ресурс] // Управление рисками в АПК. 2016. № 1. - Режим доступа: http://www.agrorisk.ru/#!korotkih-1/ lsuyi (дата обращения: 25.05.2016).

7. Пуляев Н.Н., Коротких Ю.С., Приваленко А.Н. Обеспечение экономии топливно-энергетических ресурсов и качества топливно-смазочных материалов. - М. : ООО «Автограф», 2018. - 120 с.

8. Асадов Д.Г. Теоретические основы экологической безопасности на автомобильном транспорте / Д.Г. Асадов, ЮН. Ризаева, ВС. Богданов, Н.Н. Пуляев, Ю.С. Коротких. - М. : УМЦ «Триада», 2017. - 60 с.

REFERENCES

1. Razrabotka elektromobilej OAO «AvtoVAZ». Elektromotor dlya elektromobilya [The development of electric cars of "AVTOVAZ". Electric motor for electric car]. Available at: https://10i5.ru/ raznoe/elektromotor-dlya-elektromobilya.html. (accessed 11.06.2019).

2. Elektrodvigatel' ili DVS? Plyusy i minusy dvuh tekhnologij [The electric motor or internal combustion engine? Pros and cons of two technologies]. Available at: https://eenergy.media/2018/08/20/ elektrodvigatel-ili-dvs-plyusy-i-minusy-dvuh-tehnologij (accessed 12.06.2019).

3. Elektrodvigatel' ili DVS? Protivostoyanie dvuh tekhnologij [The electric motor or internal combustion engine? The confrontation between the two technologies]. Available at: http://renen. ru/an-electric-motor-or-an-ice-confrontation-of-two-technologies (accessed 12.06.2019).

4. Istoriya razvitiya benzinovyh dvigatelej vnutrennego sgoraniya [History of development of gasoline internal combustion engines]. Available at: http://sovavto.org/novosti/istoriya-razvitiya-benzinovyx-dvigatelej-vnutrennego-sgoraniya (accessed 12.06.2019).

5. Korotkikh Yu.S. K metodu ocenki vozdejstviya avtomobil'nogo transporta na okruzhayushchuyu sredu [On the method of assessing the impact of road transport on the environment]. V sbornike: Problemy razvitiya tekhnologij sozdaniya, servisnogo obsluzhivaniya i ispol'zovaniya tekhnicheskih sredstv v agropromyshlennom komplekse, Voronezh, 2017, pp. 14-18.

6. Korotkikh Yu.S. Ekologicheskij standart Evro-6 v Evrope i Rossii [Euro-6 environmental standard in Europe and Russia]. Upravlenie riskami v APK, 2016, no 1. Available at: http://www.agrorisk. ru/#!korotkih-1/lsuyi (accessed 25.05.2016).

7. Pulyaev N.N., Korotkikh Yu.S., Privalenko A.N. Obespechenie ekonomii toplivno-energeticheskih resursov i kachestva toplivno-smazochnyh materialov [Saving fuel and energy resources and ensuring the quality of fuel and lubricants]. Moscow, OOO «Avtograf», 2018, 120 p.

8. Asadov D.G., Rizaeva Yu.N., Bogdanov V.S., Pulyaev N.N., Korotkikh Yu.S. Teoreticheskie osnovy ekologicheskoj bezopasnosti na avtomobil'nom transporte [Theoretical foundations of environmental safety in road transport]. Moscow, UMC «Triada», 2017, 60 p.

Материал поступил в редакцию 12.06.2019 © Столяров Д.М., Коротких Ю.С., Пуляев Н.Н., 2019