Розділ другий

2. ДЖЕРЕЛА ТА ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ЕНЕРГІЇ

Призначення

Забезпечення найбільш економічного використання тих чи інших дешевих видів енергії та перетворення одного виду енергії в інший у автомобілі, або поза ним без завдання будь якої шкоди природі та людині.

Вимоги до джерел та перетворювачів енергії

1. Підвищення потужності та крутного моменту при зниженнї металомісткості, зменшенні маси, габаритних розмірів.

2. Підвищення коефіцієнта корисної дії.

3. Підвищення надійністі та довговічністі.

4. Низька собівартість та технологічність виготовлення.

5. Низькі експлуатаційні витрати.

6. Простота обслуговування.

7. Невеликий рівень шуму

8. Зменшення викидів шкідливих речовин, які забруднюють навколишнє середовище та негативно впливають на організм людини.

9. Застосування нових джерел енергії з високим коефіцієнтом корисної дії, модернізація існуючих джерел енергії шляхом застосування електронного керування живленням, наддуву, удосконалення систем впорскування палива, газорозподільного механізму, використанням накопичувачів енергії тощо.

10. Застосування електронних автоматичних комплексних систем керування джерелами та перетворювачами енергії і автомобілем.

Класифікація джерел та перетворювачів енергії

• Двигуни.

• Акумуляторні батареї.

• Сонячні батареї.

• Конденсатори.

• Повітря під тиском.

- Маховикові (інерційні) накопичувачі енергії.

- Паливні елементи.

- Газогенераторні установки.

2.1. Призначення, вимоги, класифікація, конструкція і принцип дії двигунів Призначення

Перетворення одного виду енергії в механічну енергію, яка приводить у рух автомобіль. Як правило в двигунах автомобілів, це перетворення теплової, електричної енергії, а також енергії стиснутого повітря, сонця, маховика, що обертається з великою швидкістю в безповітряному просторі в механічну роботу.

В теплових двигунах - енергія згоряння палива перетворюється в енергію обертання колінчатого валу. В електричних двигунах (що використовують енергію генератора, акумуляторних, сонячних батарей, конденсаторів, паливних елементів) – електрична енергія перетворюється у кінетичну енергію обертання ротора. В інерційних (маховичних) накопичувачах енергії – енергія обертання ротора в безповітряному просторі перетворюється в електричну енергію, яка спрямовується до електродвигуна (двигунів), які приводять у рух автомобіль. В автомобілях з паливними елементами проходять хімічні процеси, при яких виділяється теплова та електрична енергія, що використовується в двигунах внутрішнього згорання для обертання колінчатого валу та електрична енергія для обертання ротора електродвигуна. В пневмодвигунах – енергія стиснутого повітря, рідкого азоту перетворюється в енергію обертання колінчатого валу. В газогенераторних установках автомобілів створюються газові суміші, які використовуються в двигунах внутрішнього згоряння.

Класифікація двигунів

За способом перетворення енергії:

• Теплові двигуни внутрішнього згорання:

А). Поршневі.

Б). Роторно-поршневі.

В). Роторно-лопатні.

Г). Газотурбінні;

• Теплові двигуни зовнішнього згорання: Стірлінга, паротурбінні, парові.

- Електродвигуни, що працюють за рахунок енергії: А). Генератора.

Б). Акумуляторів.

В). Сонця.

Г). Паливних елементів.

Д). Конденсаторів.

- Двигуни, що використовують енергію:

А). Інерційних накопичувачів.

Б). Повітря під тиском.

В). Газогенератора, тощо.

За видом основного палива:

- Двигуни, що працюють на легкому паливі (бензин, бензол, гас, спирт тощо);

- Двигуни, що працюють на важкому паливі (дизельному, соляровому маслі, мазуті, тощо);

- Двигуни, що працюють на змішаному паливі (газово-бензинові суміші, суміші рідкого та газового палива);

- Двигуни, що працюють на газу.

За способом здійснення робочого циклу:

- Чотиритактні;

- Двотактні.

За способом запалювання пальної суміші:

- Двигуни з примусовим запалюванням (іскровим, розжаренням);

- Двигуни із самозайманням від стискання.

За способом сумішоутворення:

- Двигуни із зовнішнім сумішоутворенням (карбюраторні, газові, з впорскуванням легкого палива у впускний колектор);

- Двигуни із внутрішнім сумішоутворенням (дизельні, із впорскуванням легкого палива у циліндр, газотурбінні);

- Двигуни із змішаним сумішоутворенням (газодизельні).

За способом наповнення циліндрів:

- З системами наддуву або без;

- З системами рециркуляції відпрацьованих газів або без;

- З системами охолодження повітря або без.

За ступенем стискання пальної суміші: постійним та змінним;

За кількістю та розташуванням циліндрів:

- однорядні (з похилим, вертикальним, горизонтальним розташуванням);

- дворядні (V-подібні, опозитні);

- трирядні і більше (W-подібні, зіркоподібні).

За конструкцією, кількістю та напрямом руху колінчастих валів: З одним, двома, трьома колінчастими валами або без колінчастих валів та з рухом валів по або проти годинникової стрілки.

За швидкохідністю:

• Тихохідні з середньою швидкістю поршня С < 8м/с.

• Швидкохідні з середньою швидкістю поршня С >8м/с.

За способом регулювання потужності: якісне, кількісне, змішане.

За способом охолодження:

• з рідинним охолодженням;

• з повітряним охолодженням .

За робочим об’ємом;

За способом створення обертового руху маховика та швидкістю;

За способом впорскування бензину: постійне, одноразове, пошарове.

За способом керування: автоматичне або механічне.

Основні параметри поршневих двигунів ( верхня та нижня мертві точки , радіус кривошипа, хід поршня, тактність, об’єм камери згорання, робочий об’єм циліндра, літраж двигуна, ступінь стискання ).

У більшості сучасних автомобілів для забезпечення руху використовуються теплові поршневі чотиритактні двигуни внутрішнього згоряння. У них теплова енергія згоряння палива перетворюється у механічну енергію, яка витрачається на подолання зовнішнього та внутрішнього опору руху автомобіля.

Поряд з цим на сучасних автомобілях обмежено застосовуються газотурбінні, роторно – поршневі, роторно – лопатні, кульові, без кривошипно – шатунного механізму, зовнішнього згоряння та парові.

Останнім часом все більше додатково до двигунів внутрішнього згоряння (або самостійно) встановлюються генератори, електродвигуни – генератори, маховичні накопичувачі енергії, які дають можливість покращити експлуатаційні властивості автомобіля.

Використання електродвигунів з акумуляторними батареями, конденсаторами, паливних елементів, маховичних накопичувачів енергії разом з двигунами внутрішнього згоряння невеликої потужності є досить перспективним.