3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель внутреннего сгорания работает на нефти

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Применение — двигатель — внутреннее сгорание

Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах. [1]

Применение двигателей внутреннего сгорания , работающих на жидком топливе, однако, ограничивается транспортными и судовыми установками вследствие меньших ресурсов жидкого топлива сравнительно с каменным углем. Двигатели внутреннего сгорания на стационарных установках применяются также в районах, где жидкое и газообразное топливо используется в качестве основного, о районах безводных и для специальных установок. [2]

Эффективность применения двигателей внутреннего сгорания в значительной степени определяется их долговечностью и надежностью в эксплуатации. Одним из важных факторов при этом является износостойкость пар трения, зависящая не только от металлофизических характеристик поверхностей трения, но и от свойств смазочного масла, способов подачи к узлам трения, а также от конструкции системы смазки. Для обеспечения надежной работы современных двигателей внутреннего сгорания большое значение имеет предотвращение образования в них лаков, нагаров, низкотемпературных осадков, коррозии поверхностей некоторых деталей, а также очистка масла в двигателях ( фильтрация, центрифугирование) от образующихся в нем механических примесей. Все перечисленные вопросы отражены в книге. [3]

При применении двигателя внутреннего сгорания муфта сцепления позволяет включить барабан яобедкк, ротор при работающих двигателях, зя. [4]

Не допускается применение двигателей внутреннего сгорания ( ДВС) и газотурбинных установок на МНГС без выполнения специальных требований к помещениям этих установок, исключающих доступ в них взрывоопасных смесей при загазованности МНГС. [5]

При необходимости применения двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей в нормальном исполнении их необходимо устанавливать за глухой несгораемой стеной в отдельном помещении, а валы, соединяющие двигатель с насосом, в местах прохода через стену следует пропускать через герметические сальники. [6]

С расширением применения двигателей внутреннего сгорания noi eo — ность в бензине непрерывно увеличивалась. [7]

Единственным преимуществом применения двигателей внутреннего сгорания является значительно меньший расход топлива, чем во всех остальных типах двигателей. В среднем небольшой одноцилиндровый двухтактный дизель потребляет топлива 0 25 кг на 1 л. с. — час. Двухцилиндровый двухтактный двигатель с ка-лильной головкой расходует около 0 4 кг топлива на 1 л. с. — час. Расход топлива у двигателя внутреннего сгорания, как мы видим, почти в 4 — 10 раз меньше, чем у промысловой паровой машины. Таким образом, с точки зрения экономии жидкого топлива двигатель внутреннего сгорания имеет значительные преимущества перед паровой машиной. [8]

Повышение экономичности применения двигателей внутреннего сгорания , снижение трудоемкости технического ухода за ними имеет важное народнохозяйственное значение. Большую роль при этом играет установление обоснованных сроков замены масла. Малые сроки замены масла приводят к значительному его перерасходу; особенно это заметно в связи с тем, что ряд удачных конструктивных и технологических решений способствовал снижению проникновения масла в камеры сгорания и его расхода на угар в современных двигателях. [9]

С расширением применения двигателей внутреннего сгорания поа ьб-ность в бензине непрерывно увеличивалась. [11]

В настоящее время применение двигателей внутреннего сгорания на промыслах весьма ограничено. [12]

Исключительное разнообразие областей применения двигателей внутреннего сгорания обусловливает соответственно и многообразие конструктивных форм этих двигателей, а также значительные трудности их классификации. [13]

В виду чрезвычайного разнообразия областей применения двигателей внутреннего сгорания и соответственно многочисленности конструкций и типов двигателей, различающихся как по условиям работы, так и по видам применяемого топлива, не представляется возможным дать единые нормы испытаний для всех двигателей внутреннего сгорания. Вместе с тем по условиям работы двигатели внутреннего сгорания могут быть разделены на три основные группы: 1) двигатели, работающие при постоянном числе оборотов под воздействием скоростного регулятора, — стационарные и с ручной регулировкой — судовые; 2) двигатели, работающие при переменных числах оборотов, обычно быстроходные — автотракторные и 3) двигатели, хотя и работающие при постоянном высоком числе оборотов, но в специфич. [14]

Как видно из предыдущего, при применении двигателей внутреннего сгорания , в особенности паровых, силовые установки расходуют значительное количество воды. [15]

Эволюция автомобильного топлива

Этанол, обычный для нас спирт, для большинства людей на бытовом уровне — средство для «наружного и внутреннего применения». 😉 Не так много известно о его использовании в качестве источника энергии — чаще как топливо в военно-космических сферах. Но история спирта как автомобильного топлива, оказывается, богаче и интереснее.

1826 год.
Американский изобретатель Сэмюэль МориSamuel Morey создал двигатель, работавший на спирте и скипидаре.

1876 год.
Немецкий изобретатель Николас Отто создал первый в мире четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле.

1896 год.
Американский изобретатель Генри ФордHenry Ford изготовил свой первый автомобиль (носил название ‘Квадрицикл’Quadricycle), двигатель которого работал на спирте. Любопытно, что Форд тогда не оценил опыт германских инженеров Карла Бенца и Вильгельма Даймлера, которые за десятилетие до этого создали автомобиль, работавший на бензиновом двигателе. В 1908 году Форд выпустил в продажу свою знаменитую ‘Модель Т’Model T — первый в истории массовый автомобиль, который мог работать на бензине, этаноле и смеси обоих видов топлива. Форд прибег к использованию этанола, исходя, в том числе, и из экономических соображений: с 1861 года в США действовали высокие налоги на спирт, введенные во время Гражданской войны. В 1906 году налоги на спирт были резко уменьшены, что сделало цену этанола сопоставимой с ценой бензина. Кроме того, Форд был фермером и считал, что спиртовое автомобилестроение поможет крестьянам.

1899 год.
В Германии были искусственно уравнены цены на этанол и бензин с целью поощрить местных сельхозпроизводителей и уменьшить объемы импорта.

1907 год.
Первая ценовая война этанола и бензина. После того, как в Техасе была начата добыча нефти, бензин подешевел до примерно 5 центов за литр, а стоимость спирта составляла 7 центов. Впоследствии цена спирта упала — это произошло после того, как его начали производить из отходов сахарной промышленности.

1914 — 1918 годы.
Во время Первой Мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива, наряду с бензином.

1919 год.
В США введен ‘сухой закон’. Единственным легальным способом использования спирта является его смешивание с бензином.
Начало 1920-х годов. В США и многих странах Европы продаются Koolmotor, Benzalcool, Moltaco, Lattybentyl, Natelite, Alcool, Agrol — смеси бензина и спирта. Франция обязала нефтяные компании покупать этанол из расчета 10% их нефтяного импорта. Причиной этого были опасения, что мировых запасов нефти хватит не более, чем на четверть века. Спирт виделся единственной альтернативой бензину.

1923 год.
Этанол используется нефтяниками: американская компания Standard Oil первой начала добавлять этанол в бензин, чтобы повысить октановое число и улучшить работу двигателей. Обычно для этих целей в бензин добавлялось 6-12% спирта.

1925 год.
Большинство стран Европы приняли законы, обязывающие энергетические компании смешивать бензин и этанол.

1927 год.
Этанол впервые использован в качестве топлива гоночного автомобиля (на гонках Indianapolis 500).

1933 год.
В США поощряется изготовление этанола — в разгар ‘Великой Депрессии’ власти пытались таким образом обеспечить заказами фермеров. Этот вид топлива стал особо популярным в ‘сельскохозяйственных’ штатах страны.

1937 год.
Окончательная и казавшаяся бесповоротной, ценовая победа бензина над спиртом. 1 литр бензина в США стоил 5 центов, 1 литр этанола — 8. Тем не менее, в 1939 году продажи спирта вновь оживились. Причиной этого стала Вторая Мировая война, вызвавшая сокращение производства нефти и использование нефтяных запасов, в первую очередь, для военных нужд.

1941-1945 годы.
Во время Второй Мировой войны в США в бензин, предназначенный для использования невоенными организациями и частными лицами, добавлялось до 30-35% этанола. Аналогичные меры предприняли также Великобритания и Швеция. После окончания войны и резкого снижения цены на нефть этанол вновь перестал пользоваться популярностью и полностью исчез на рынках.

1974 год.
В США принят первый закон, ставящий своей целью заинтересовать бизнес и население в использовании этанола в качестве автомобильного топлива. Причиной этого стало введение в 1973 году арабскими государствами-экспортерами нефти эмбарго на поставку нефти в США, Японию и Западную Европу, из-за чего цены на бензин выросли в пять раз.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя ниссан мурано

1978 год.
В США начаты продажи автомобильного топлива, представлявшего собой смесь бензина и спирта. Эта смесь была дешевле чистого бензина примерно на треть за счет налоговых льгот, предоставленных федеральными властями. Впоследствии налоговые льготы были еще более увеличены.

1979 год.
Этанолом в качестве добавки к автомобильному топливу заинтересовались крупнейшие энергетические компании, которые начали производить подобные смеси. Первопроходцем стала компания Amoco, по стопам которой пошли Ashland, Chevron, Beacon и Texaco.

1980-1984 годы.
США выделили на проекты, связанные с развитием биоэнергетики, беспрецедентную сумму — около $1 млрд. На тот момент в США действовало 10 спиртзаводов, за десятилетие до этого не было ни одного. Американский бизнес получил серьезные льготы: государство списывало с налогооблагаемой базы до 90% их расходов на строительство спиртзаводов. Кроме того, федеральные агентства обязывались приобретать львиную долю производимого спирта. Также были подняты таможенные тарифы, чтобы исключить демпинг со стороны иностранных производителей этанола, и запрещена перепродажа этанола. Тем не менее, к середине 1980-х годов многие производители этанола вышли из бизнеса — причиной стало резкое падение цен на бензин (к 1985 году закрылось более половины существовавших спиртзаводов). Впоследствии США неоднократно вводило новые льготы для производителей этанола.

1988 год.
Новый всплеск интереса к этанолу. В США были приняты законы, регулирующие уровень эмиссии — спирт стал идеальной добавкой для уменьшения вредных выхлопов автомобиля. Впоследствии использование бензиново-этаноловых смесей стало обязательным для общественного транспорта крупных городов, особо страдавших от смога.

1989 год.
В Дании начато общенациональное использование этанолово-бензиновой смеси
Начало 1990-х годов. Во Франции начат промышленный выпуск ‘диестера’ — биодизельного топлива, производимого из рапсового масла. С помощью диестера составляются дизельные смеси: 5% диестера добавляется в дизельное топливо, предназначенное для использования обычными автомобилями, 30% диестера — в топливо для машин общественного транспорта.

1995 год.
В США разразился неурожай кукурузы, и цены на этанол выросли вдвое.

1997 год.
Крупнейшие автопроизводители США вновь начали выпускать автомобили, изначально способные использовать в качестве топлива бензиново-этаноловую смесь E85 (‘автомобили на ‘гибком’ топливе’flexible fuel vehicles). Однако автолюбители продолжали использовать бензин из-за отсутствия E85 на подавляющем большинстве АЗС.

2003 год.
Ряд штатов США начали реализацию программ по переводу автомобильного парка на этаноловое топливо.

2004 год.
Мировые цены на нефть выросли на 80%, цены на бензин в США — на 30%, на дизельное топливо — на 50%. Крупные нефтяные компании начинают делать инвестиции в компании, специализирующиеся на производстве спирта и биодизельного топлива.

2005 год.
В США принят закон, обязывающий нефтетрейдеров и автопроизводителей значительно увеличить использование этанола в качестве автомобильного топлива. Высшие должностные лица США, в том числе и президент страны, постоянно заявляют о необходимости более активного использования спирта.

Двигатель внутреннего сгорания

Это самый распространённый в настоящее время тип двигателей. Чем он хорош? Тем, что отлично подходит к имеющемуся в настоящее время топливу – бензину, газу, солярке. Кроме того, конструкция за долгие годы отработана: рассчитать, спроектировать и построить двигатель с необходимыми параметрами не составляет особого труда. Однако, недостатки тоже имеются: низкий КПД, сложность конструкции, высокая шумность и вибрации, большая стоимость, высокий уровень загрязнения воздуха.

КПД бензинового двигателя составляет около 25-30%, дизельных двигателей 30-35% и только на стационарных мощных дизелях достигается КПД до 40% и выше. Увы ! Эти цифры относятся к работе двигателей на оптимальных режимах. Транспортные двигатели вынуждены работать в изменяющихся и неоптимальных режимах, поэтому их КПД в большинстве случаев гораздо ниже максимального – 10-15%.

Сложность конструкции типичного ДВС даже не нужно объяснять – достаточно заглянуть под капот современного автомобиля. Сколько там всяких вспомогательных агрегатов! А ведь в школьном учебнике физики ДВС выглядит очень просто и понятно. К сожалению, практика оказалась весьма далека от теории. И вместо того, чтобы просто использовать двигатель другого типа, целый век продолжают «совершенствовать» ДВС, пытаясь ликвидировать или хотя-бы уменьшить его врождённые недостатки.

Впрочем, не о том сейчас речь. А о том, что ископаемое топливо скоро закончится. Сейчас автомобили стараются перевести «на газ», т.к. он дешевле бензина. Думаю, что скоро начнётся и массовый выпуск автомобилей, работающих только на газе. Действительно, зачем возить внутри автомобиля занимающий немало места бензобак и, кроме того, ещё уменьшать объём багажника газовыми баллонами? Да и бензиновый двигатель при переключении на газ ухудшает свои характеристики – лучше уж сразу поставить мотор, оптимизированный под метан. Хотя, небольшой резервный бензобак на всякий случай можно и оставить – если газ закончится в чистом поле, из канистры ведь не заправишься.

Поскольку газ тоже закончится, да и не ко всем странам подведены магистральные газопроводы, делаются попытки заменить бензин и солярку другими источниками топлива: растительным маслом, спиртом, синтетическим моторным топливом из угля.

Наивно полагать, что растительное масло сможет заменить нефть: человечество и так стоит на пороге всемирного голода – население растёт, а количество пригодных для ведения сельского хозяйства земель стремительно сокращается. Конечно, количество выращиваемого на топливо рапса и прочих масличных культур увеличивается, но это происходит потому, что производить обычную сельхозпродукцию на некоторых полях невыгодно по разным причинам. К тому-же, на развитие биотоплива государство обычно выделяет дотации.

Разумеется, само по себе масло не может использоваться в качестве моторного топлива. Для этого его подвергают реакции взаимодействия с метиловым спиртом и получают диметиловый эфир (ДМЭ). Но для работы на чистом ДМЭ нужна переделка двигателя, поэтому применяется смесь B 30 – 30% ДМЭ и 70% обычного дизтоплива. На такой смеси может работать без переделки обычный дизельный двигатель.

Этиловый спирт (этанол), производимый из сельскохозяйственных отходов – хороший вариант. Но только для тех стран, где много таких отходов. Причём не каких угодно, а желательно – достаточно влажных частей растений (стебли кукурузы или сахарного тростника). К тому-же, теплотворная способность этанола гораздо ниже, чем у бензина. Поэтому на обычных двигателях его можно применять только в качестве добавки к топливу. Для работы на чистом спирте нужно переделывать двигатель, но он при этом не сможет работать на бензине. Понятно, что такое имеет смысл всего в нескольких странах мира. В настоящее время применяются топливные смеси бензина с примесью этанола Е10 и Е85 (10 и 85% этанола соответственно). Такие топливные смеси даже получили собственное название – газохол.

Метиловый спирт (метанол). В принципе, его можно относительно недорого получать из чего угодно – угля, газа, нефти, опилок, с/х отходов. Но для работы на чистом метаноле двигатель также необходимо переделывать. А кроме того, ещё и топливную систему. К тому-же, метанол — достаточно агрессивная жидкость и весьма желательно применять специальные материалы. Не говоря уж о том, что метанол – сильный яд.

Синтетическое моторное топливо. А вот это, в самом деле, неплохой вариант ! Технологии давно отработаны – ещё во вторую мировую войну Германия воевала на синтетическом топливе. А после войны наибольшее развитие эта технология получила в ЮАР, которая осталась без нефти из-за международного эмбарго, вызванного политикой апартеида. Правда, сейчас в ЮАР работает только один завод, да и то на дотации государства – при присутствии на рынке нефти эта технология совершенно неконкурентноспособна. А вот когда нефти не станет – деваться будет некуда. Впрочем, не всё так безоблачно. В мире сейчас добывается в год около 5 млрд. тонн угля и 4 млрд. тонн нефти. Причём, добывать уголь становится всё труднее: увеличивается глубина шахт, уменьшается толщина пластов, горизонтальные пласты вырабатываются, остаются крутопадающие. В общем, чем дальше, тем сложнее и дороже. А ведь для производста тонны синтетического топлива нужны 4 тонны угля. Т.е. чтобы заменить 4 млрд. тонн нефти, нужно дополнительно добывать 16 млрд. тонн угля. Фактически – увеличить добычу угля в 4 раза !

В любом случае, на ближайшие десятилетия двигатель внутреннего сгорания останется основным типом двигателей для наземных транспортных средств.

Двигатель с внешним подводом тепла («внешнего сгорания»)

Наиболее распространены два типа этих источников энергии: паровые котлы и двигатели Стирлинга. В отличие от двигателей внутреннего сгорания источник нагрева здесь может быть любой: нефть, газ, дрова, уголь, солнечная, геотермальная или ядерная энергия. Кроме независимости от типа топлива есть и ещё один козырь: топливо сгорает в стационарном режиме при невысоком давлении, благодаря чему содержание окислов углерода и азота в выхлопных газах крайне мало.

Читать еще:  Форд фокус split port стуки двигателя

Классические варианты использования «внешников» на транспорте – паровоз и пароход. Паровые автомобили в конце 19-го / начале 20-го веков также выпускались, но проиграли бензиновым автомобилям. Основная причина этого – большие габариты и масса паровой силовой установки по сравнению с двигателями внутренего сгорания той-же мощности.

В настоящее время паровые котлы в связке с паровыми турбинами применяются только на судах. Дело в том, что паровая турбина имеет высокие показатели экономичности только на стационарных режимах работы, что препятствует её применению на легковом и железнодорожном транспорте (даже без учёта массо-габаритных показателей). А вот на судах, где режим движения может не меняться сутками и нет ограничений по массе и размерам, такой тип силовой установки пришёлся как нельзя кстати. Топливом для парового котла служит топочный мазут или другие нефтяные фракции. Но при необходимости котёл вполе можно переоборудовать на сжигание водно-угольной суспензии.

Более перспективным двигателем внешнего сгорания является двигатель Стирлинга. Изобретённый в 1816 году, он переживает сейчас второе рождение. Связано это прежде всего с энергосбережением и альтернативной энергетикой: источником тепла может служить не только сжигаемое органическое топливо, но и концентрированный солнечный свет. Также, двигатель Стирлинга обеспечивает максимальный практический КПД при заданной разнице нагревателя и холодильника, что важно при использовании низкопотенциальных источников тепла (например, геотермальная энергия). Кроме того, колоссальные деньги в разработку двигателей Стирлинга сейчас вкладывают военные. Дело в том, что двигатели этого типа идеально подходят для подводных лодок. В отличие от дизельных подводных лодок они могут находиться в подводном положении больше месяца, но стоят при этом в 5 раз дешевле атомных. Сейчас серийно строятся лодки такого типа в Швеции, Японии, Франции и Австралии, за ними вдогонку ринулись Германия и США.

Двигатель Стирлинга имеет следующие преимущества:

  • практически всё тепло нагревателя проходит через двигатель, совершая работу, что позволяет извлечь максимум энергии из перепада температур
  • высокий практический КПД – в уже существующих моделях достигается 40%, а при изготовлении двигателей из керамики ожидается его увеличение до 60
  • практическая многотопливность двигателя – ему, в отличие от ДВС, подойдёт в буквальном смысле слова «всё что горит»
  • двигателю важен перепад температур, а не её значения – он будет работать и в том случае, если охлаждается холодный цилиндр, а не нагревается горячий
  • двигатель герметичен, что предотвращает попадание в него пыли и абразивный износ
  • поскольку сгорание происходит вне рабочего объёма, масло не соприкасается с продуктами горения и не окисляется
  • в отличие от ДВС, двигатель работает без взрывных процессов в цилиндрах, т.е плавно, без особых вибраций и шума.
  • двигатель не имеет выпускных клапанов и резко расширяющихся выхлопных газов, что опять-же делает двигатель почти бесшумным и исключает необходимость в глушителе
  • может работать вообще без сжигания топлива – на тепловых аккумуляторах
  • большой моторесурс и надёжнось двигателя

Недостатки также имеются:

  • для эффективной теплопередачи (а она осуществляется переносом нагретого газа) необходимы давления 40-200 атмосфер
  • в двигателе должно обеспечиваться малое гидродинамическое сопротивление, для чего применяют в качестве рабочего тела обладающие малой вязкостью водород или гелий; однако, благодаря этому они также имеют способность просачиваться в малейшую трещинку и необходимо применять очень надёжные уплотнения
  • в отличие от ДВС, тепло подводится к рабочему телу «издалека», через стенку цилиндра, поэтому двигатель Стирлинга медленнее изменяет режим работы
  • поскольку через двигатель проходит вся тепловая энергия, необходимо обеспечить эффективный отвод тепла от холодного цилиндра (в ДВС с выхлопными газами уходит 80% тепла), для чего нужен большой радиатор

Таким образом, самым очевидным местом применения двигателей Стирлинга является водный транспорт, где забортная вода для охлаждения имеется в неограниченном количестве и нет резких разгонов/остановок.

На автомобильном транспорте применение этого двигателя рационально только в составе гибридной силовой установки – в качестве постоянно работающего маломощного двигателя, подзаряжающего тяговые аккумуляторы. Но подходящих для этой роли ДВС и так имеется в избытке, так что пока есть нефть — никто экспериментировать не будет. А когда она закончится, возможно мы увидим на транспорте стирлинги, работающие на водно-угольной суспензии или любом другом виде топлива, которое будет распространено в то время.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 12 ; Нарушение авторских прав

От бензина до воды: история автомобильного топлива

На чем только не передвигались автомобили за последние 1,5 века: бензин, солярка, спирт, вода… Наиболее важные вехи развития автомобильного топлива – в нашей статье.

Первый в мире двигатель внутреннего сгорания в 1876-м году построил немецкий инженер Николаус Август Отто. Ключевым устройством мотора был карбюратор, в котором горючее распылялось и смешивалось с воздухом. Дальше смесь подавалась в цилиндр, сжималась и поджигалась от электрической искры. Горячие газы толкали поршень, а тот поворачивал коленчатый вал, который в свою очередь через цепь или вал вращал колеса. Таков принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Для него используют различные типы топлива. Наиболее традиционны бензин, дизельное топливо и керосин. Все они возникли задолго до появления автомобилей.

Бензин, солярка, керосин

Первые технологические манипуляции с нефтью проводили на Ухтинском (Россия) нефтяном промысле в 1745 г. Именно там был построен первый завод по очистке нефти. Он был очень прост: в печь ставили котел с трубкой, которая через бочку с водой вела в пустую бочку. Бочка с водой играла роль холодильника. Очищенную нефть использовали преимущественно в бытовых целях. В то время многие помещения освещались лампадами, в которые наливалась смесь очищенной нефти с растительным маслом.

А вот бензин официально первым получил английский физик Майкл Фарадей. Из всех соединений углерода и водорода в 1825 году он выделил одно, способное быстро загораться. А так как он синтезировал его из нефти, добытой где-то в Малой Азии, то и назвал его арабским словом. Бензин – благовонное вещество. Так переводится слово с арабского.

В 1891 году русский инженер Шухов изобрел крекинг (от англ. cracking – расщепление). Это процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества. Благодаря крекингу значительно увеличивается выход бензина из нефти.

Бензин в качестве горючего был использован только в конце XIX века, когда господин Даймлер усовершенствовал двигатель внутреннего сгорания и сделал его движущей силой на автомобилях. Вот когда были проблемы с бензином, так это в конце XIX века! К примеру, есть письменные свидетельства автомобилистов, путешествовавших по Германии в 1905 году. Автотуристы в одном из городов страны никак не могли найти место для заправки.
История АЗС как специализированных магазинов началась с 1907 года, когда в Сиэтле компанией Standard Oil of California (сейчас ChevronTexaco) была открыта первая АЗС. В двадцатых годах появись первые механические дозирующие колонки, а в тридцатых – колонки с электрическими дозаторами. Интересна история сервисов на АЗС, в первую очередь, магазинов при АЗС. Например, в нашей стране магазины при АЗС рассматриваются как приложение к заправочному бизнесу. На Западе ситуация развивалась с точностью наоборот – АЗС начинались при магазине.

Но не бензином единым жило человечество в начале века. Альтернативой и конкурентом бензину было дизельное топливо – в современном обиходе «дизель». Понятие «дизель» в наше время стало нарицательным, и у большинства людей вызывает ассоциации с топливом, а ведь понятие «дизельное топливо» произошло от названия двигателя, а двигатель этот назван по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля. Причем дизель по сути своей не имел никакого отношения к дизельному топливу. По замыслу изобретателя, конструкция должна была работать на дешевой угольной пыли. Однако эксперименты показали невозможность использования её в качестве горючего по причине проблемной подачи в цилиндры. Тогда было решено попробовать вместо неё тяжёлые фракции нефти типа керосина и мазута.

Принцип же работы дизельного двигателя был следующим: в цилиндры засасывалось топливо, и под давлением сжималось до такой степени, что происходило самовозгорание. Идея была поистине революционной, и была оформлена как патент в 1893 году, но ещё пять лет ушло на конструирование работоспособного мотора. Он был очень далек от современного дизельного мотора. Агрегат высотой в три метра с одним цилиндром развивал 172 об/мин и «выдавал» от 17 до 19 л. с. При этом КПД составлял 26% – вдвое выше, чем у паровой машины! Работал первый такой двигатель на керосине.

Читать еще:  Давление масла в двигателе кия

Как стало уже понятно, «дизель» в свое время не был топливом, а мотором, причем работал он на керосине. Дизельное топливо же он стал потреблять с подачи российского «нефтяного короля» Эммануила Нобеля. Нобель заплатил бешеные деньги за покупку лицензии у Дизеля и решил организовать производство моторов на своем машиностроительном заводе в Петербурге. Правда его не устраивало, что конструкция работала на керосине. Он заставил конструкторов своего завода переработать двигатель, и тот стал работать на сырой нефти, а позже на солярке.

То есть не Рудольфу принадлежит идея заливать дизельное топливо в «дизель». Более того, при жизни все попытки Дизеля оснастить автомобиль двигателем своего производства были тщетны. Это удалось только его последователям через десяток лет. Сам же Дизель скоропостижно умер (точнее исчез) при загадочных обстоятельствах в ночь с 29 на 30 сентября 1913 года.

Работу, которую вёл Рудольф Дизель по созданию автомобильных моторов, продолжил инженер Проспер Леранж из небезызвестной фирмы Benz & Cie. Леранж изобрел и запатентовал дизельный мотор с предкамерой. Но главным препятствием оставался компрессор – он отличался большим размером и не мог работать на больших оборотах. В 1922 году эту проблему решил немецкий инженер Роберт Бош, сконструировавший топливный насос высокого давления (ТНВД), который сделал возможным появление высокооборотистого дизельного двигателя.

Неизвестно, кто и когда первым употребил слово «дизель» в качестве обозначения топлива, зато одно можно сказать точно: дизель – это двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением топлива от сжатия. В настоящий момент под словосочетанием дизельное топливо (соляровое масло, солярка) понимают жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе.

Казалось бы, бензин и дизельное топливо – неизменные попутчики автомобильных двигателей. Но это далеко не так. В начале 20 века бензин долгое время соревновался со спиртом и растительным маслом в борьбе за любовь автолюбителей. Нефтяное топливо победило лишь в конце 1930-х годов.

Еще Николас Отто, автор первого в мире четырехтактного двигателя внутрен-него сгорания, заправлял свое детище этанолом. Да и Дизель поначалу экспериментировал с арахисовым маслом в качестве топлива.

Главный аргумент в пользу биотоплива последовал от Генри Форда, который в 1908 году выпустил в продажу свою знаменитую Model T, которая могла работать на бензине, этаноле или их смеси.

«Форд Т» прекрасно «кушал» спирт
Да что там Форд, если во время Первой мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива. После войны позиции этанола были сильны как никогда. Казалось, что вот-вот бензин исчезнет навсегда из обихода автолюбителей. Но Вторая мировая война спутала все карты. Произошло резкое снижение цен на нефть и бензин, которые вытеснили спирт из баков.

Все вернулось на круги своя после масштабного топливного кризиса, возникшего в 1973 году. Как известно, тогда арабские государства-экспортеры ввели эмбарго на поставку нефти в США, Японию и Западную Европу, из-за чего цены на бензин выросли в пять раз. Возник новый всплеск интереса к этанолу. В последние годы эта идея стала актуальной как никогда. Виной тому неуклонно повышающиеся цены на нефть

В мире четко прослеживается тенденция перехода на горючее биологического типа. Наиболее перспективные его виды – этанол и биодизель. Как правило, этанол получают из сахарного тростника, кукурузы. Вообще, этиловый спирт можно получать из любых растений, лишь бы там в достаточном количестве содержались сахар и крахмал. Картофель, свёкла, ячмень, пшеница – всё подходит. Но лучший вариант – сахарный тростник.

Ни для кого не секрет, что сжигание бензина и дизельного топлива приводит к выбросу в атмосферу двуокиси углерода – главного врага человечества, так как он вызывает парниковый эффект. Разумеется, что при использовании этилового спирта выхлоп автомобилей становится чище. Проблема тут в другом – при производстве этанола в атмосферу попадает немало углекислого газа. Хотя сторонники этанола уверяют, что в процессе производства в атмосферу попадает ровно столько же CO2, сколько до этого было поглощено (в результате фотосинтеза) теми же растениями, что поддаются переработке. Получается, этанол сам себя нейтрализует и абсолютно безвреден для окружающей среды.

Из каждых 100 производимых сегодня в мире машин 17 могут работать только на этаноле, а 70 – на смеси E85 (85% этанола и 15% бензина). Зато абсолютно все могут эффективно работать на бензине с добавлением 10-15% этанола ( такая пропорция безопасна для традиционных двигателей).

Сегодня автоконструкторы начинают выводить на рынки модели с гибридными двигателями. Гибридный двигатель – это фактически система из двух двигателей – электрического и бензинового, которые работают попеременно или вместе. Пока работает бензиновый двигатель, заряжается аккумулятор.

Водород и электричество

Отдельно стоит упомянуть о разработках, работающих на водороде, а также об электромоторах.

Автомобили, функционирующие на водородных топливных элементах, приводятся в действие энергией двигателя, в котором происходит химическая реакция между водородом и кислородом. Результатом этой реакции является электричество, которое и запускает двигатель.

Электромоторы. Силовая установка такого типа подразумевает использование мощных аккумуляторов, энергия которых идет на работу двигателя. Зарядка этих батарей в большинстве случаев возможна с помощью обычной розетки. Есть тут и другая сторона медали. При частой подзарядке через розетку батареи довольно быстро приходят в негодность. А утилизация большого количества аккумуляторов связана с огромным ущербом окружающей среды.

Есть и другие менее популярные, но от этого не менее эффективные альтернативы. Например, процесс превращения угля в жидкое топливо для автотранспорта. Эту технологию изобрели немцы еще перед Второй мировой войной. Технология не отличается особой сложностью. Сначала уголь приводят в газообразное состояние, потом горючую смесь газов преобразовывают в жидкие продукты, эквивалентные бензину, дизельному или авиационному топливу. В США заводы по преобразованию угля в жидкое транспортное топливо применяют технологии связывания углерода. Главное ее преимущество в том, что из газа удаляются вредные примеси, такие как сера и ртуть.

Раз речь уже зашла о газах, то сделаем небольшое отступление и в сторону газа, как топлива для автомобилей. Еще в 30-е годы ХIX века был создан двигатель, работающий на газо-воздушной смеси. Однако с изобретением автомобиля предпочтение было отдано бензину. О газе вспомнили лишь в 30-е годы прошлого века. Сначала были газогенераторные двигатели, топливом для которых выступали древесные чурки.

Их сжигали в специальных емкостях, именуемых газогенераторами, при недостатке кислорода – в результате образовывалось большое количество недоокисленных продуктов, которые с успехом могли гореть в цилиндрах двигателя. Газогенераторные установки были довольно громоздкими и тяжелыми. Их масса колебалась от 400 до 600 кг. Розжиг газогенератора занимал 10-14 минут, расход древесных чурок равнялся около 53 кг/100 км пути, а запас хода – 60-70 км. Поэтому немедленно развернулись работы над газобаллонными автомобилями. Первым в этом деле выступил Советский Союз.

В конце 30-х годов с конвейеров советских автозаводов начали сходить газобаллонные грузовики ЗИС-30 и ГАЗ-44, в двигателях которых применялся газ, вырабатываемый не газогенераторами, а подаваемый из баллонов. А в западных странах об использовании газа всерьез задумались после нефтяного кризиса середины 70-ых годов.

Из экстраординарных способов получения топлива можно отметить старания японцев. Как Вам заправлять двигатель автомобиля водой? Разработчики из японской Genepax заявили, что в двигателе такой модели вода расщепляется на водород и кислород. Вследствие чего автомобиль работает на водороде, по принципу описанному чуть выше. Подробных деталей этого процесса никто, однако, так и не представил.

Сегодня уже существуют сотни разновидностей топлива. Правда стоит заметить, что большинство из них используются единично и относятся больше к эксклюзивам, и вряд ли когда-либо станут массовыми.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector