Преимущества и недостатки дизельных двигателей: Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Споры между сторонниками бензиновых и дизельных двигателей в последние годы поутихли. Дизели постепенно избавились от своих неприглядных особенностей: стали тише, их меньше трясет, они по-прежнему экономные и теперь соответствуют современным экологическим стандартам. Последним аргументом против моторов на тяжелом топливе была скорость. Даже хороший крутящий момент на низких оборотах не позволял машине набирать высокую скорость авто. Так было раньше, а сейчас технологии вроде уникальных систем впрыска и турбин помогли дизелям на равных соперничать с «традиционными» бензиновыми собратьями даже в спортивных автомобилях.

И все-таки, при выборе той или иной модели необходимо знать про преимущества и недостатки дизельных двигателей.

Преимущества современного «дизеля»

• Низкий расход топлива. Дизельные ДВС потребляют примерно на треть меньше горючего, чем бензиновые двигатели.
• Уверенный разгон при отличной тяге. Большой крутящий момент помогает автомобилю ровно и уверенно разгоняться на любой скорости.
• Низкий уровень токсичности вредных выбросов. Эффективные системы переработки топлива сделали из «грязного» дизеля миф прошлых лет.
• Большой ресурс. Дизельные агрегаты обычно служат на порядок больше, чем бензиновые аналоги.
• Высокий КПД. Дизельное топливо сгорает с большей «отдачей», чем бензиновое, благодаря особому способу воспламенения и продуманной конструкции камеры сгорания. Оптимальное давление, создаваемое в камере с высокой степенью сжатия, обеспечивает экономичный расход топлива с достижением максимальной мощности. Получается, что дизельный двигатель вырабатывает больше энергии, а значит — способен выдавать больше мощности, по сравнению с мотором на бензине.

Несмотря на очевидные преимущества дизельного двигателя над бензиновым, такой силовой агрегат, как и любое сложное техническое устройство, имеет свои недостатки. Так почему же многие автолюбители по-прежнему выбирают автомобили на бензине?

Недостатки дизельных моторов:

• Стоимость. Цена на машину с дизельным агрегатом обычно на треть выше. Низкий расход топлива иногда очень долго окупает эту разницу, если автомобиль ездит мало.
• Низкая цена на вторичном рынке. Через 5-7 лет эксплуатации дизельные варианты продаются сложнее. Все знают, что ремонт мотора с большим пробегом может обойтись в копеечку. Отсюда следующий пункт.
• Дорогой ремонт. Восстановление работоспособности форсунок и прочие вещи, связанные с ремонтов дизельного двигателя нагоняют ужас на будущих владельцев. Это вовсе не значит, что бензиновые двигатели всегда дешевле в обслуживании, но обычно именно агрегаты на тяжелом топливе тянут с владельцев много денег (если что-то случилось).
• Долгий прогрев двигателя в холодную погоду. Экономичное потребление топлива при высоком КПД делает дизельный агрегат более «холодным». Минимальный расход энергии на «самообслуживание» увеличивает время прогрева мотора.

Учитывая все плюсы и минусы дизельного двигателя, важно знать об особенностях его эксплуатации в зимний период. В отличие от бензиновых моторов, прогреть «дизель» тяжелее. Силовые агрегаты такого вида разогреваются до оптимальной температуры только в пути, когда нагрузка на систему достаточно велика. К сожалению, подобный принцип работы может стать причиной сокращения ресурса ДВС.

Большинство владельцев автомобиля с дизельным двигателем знают и о том, как долго прогревается салон в холодную погоду. Решается это проблема с помощью дополнительной климатической техники, за которую, конечно, придется доплатить.

Особенно пристальное внимание следует обратить на качество топлива для дизельного двигателя. Так называемая солярка бывает как летней, так и зимней. Летняя на морозе быстро становится густой массой из-за образования в ней парафина, в то время как в зимнее топливо добавляют присадки против кристаллизации. Чтобы избежать дорогостоящего ремонта необходимо искать заправочные станции с качественным горючим и не забывать вовремя переходить на зимнее топливо. Специально для облегчения процесса холодного пуска двигателя разработаны системы предпускового подогрева. Исправное состояние свечей накаливания гарантируют своевременный прогрев камеры сгорания, предваряющий запуск мотора.

Очевидно, что обслуживание и ремонт дизельного двигателя обходятся дороже, чем устранение неисправностей бензинового мотора. Независимо от объема, агрегат требует более частой замены масла, смазки и фильтров. Межсервисный интервал для машин с дизельным ДВС примерно в два раза короче, чем для авто с бензиновым «движком».

При любой неисправности двигателя и появлении значка индикации на панели управления незамедлительно обращайтесь к профессионалам сервисных станций. Специалисты технических центров ГК FAVORIT MOTORS оказывают весь перечень услуг по ремонту и обслуживанию автомобилей с дизельными двигателями любой модификации. Все работы выполняются с помощью современного оборудования и с использованием качественных запасных частей. Не рискуйте дорогостоящей силовой установкой вашего автомобиля. Только квалифицированный мастер, прошедший обучение в учебных центрах автопроизводителя, способен найти верное решение возникшей проблемы.

Плюсы и минусы дизельного двигателя

Ни для кого не секрет, что на территории СНГ транспортные средства с дизельным двигателем зачастую ассоциируются с тяжелыми грузовиками, спецтехникой, автобусами и коммерческими автомобилями. Что касается легковых авто, дизель на таких машинах скорее редкость, чем норма.

Вполне очевидно, что для этого есть достаточно весомые основания, которые склоняют расчетливых иностранцев к покупке именно дизельной машины. В этой статье мы рассмотрим основные плюсы и минусы дизельного двигателя, а также поговорим о том, в каких случаях такой тип мотора можно или, напротив, нельзя считать оптимальным выбором.

Содержание статьи

Эволюция дизельного мотора

Как известно, на начальном этапе силовые агрегаты данного типа не могли достойно конкурировать с бензиновыми аналогами.

На практике это значит, что такой ДВС уверенно тянул с самых «низов», однако о высоких оборотах и, соответственно, больших скоростях речь не шла. При этом главным плюсом оставался низкий расход дизтоплива (солярки) и высокий крутящий момент на низких оборотах. Для коммерческого транспорта такое решение было оптимальным, однако не подходило для легковых ТС.

Если к этому добавить шум и повышенные вибрации, тогда становится понятно, почему дизельные моторы не были востребованы на легковых авто. Однако за последние 30 лет ситуация в корне изменилась. С учетом сокращения запасов нефти, ужесточения экологических стандартов и постоянного роста цен на топливо, на первый план вышел расход горючего.

Автопроизводители начали активно внедрять новейшие разработки, дизельный мотор получил модернизированную систему топливного впрыска и турбонаддув. В результате удалось практически полностью избавиться от шума и вибрации, а также приблизить дизель по целому ряду эксплуатационных показателей к бензиновым двигателям.

Плюсы дизельного двигателя

• Итак, начнем с очевидных преимуществ. Расход горючего на дизеле, как правило, на 30-35% меньше, чем у бензиновых моторов.
• Также дизельный двигатель отличается высоким показателем крутящего момента на низких оборотах, что позволяет добиться отличной разгонной динамики с места и уверенной тяги.
• Дизельный агрегат более экологичный, так как полноценнее и эффективнее сжигает топливный заряд. В результате токсичность выхлопа современного дизельного ДВС значительно снижена.
• Ресурс дизельного двигателя больше, чем у бензиновых моторов. На практике такой силовой агрегат при условии грамотного обслуживания способен пройти около 350-400 тыс. км, в то время как мотору на бензине капремонт может понадобиться уже к 200 тыс. км.
• Отсутствие в конструкции дизеля системы зажигания исключает целый ряд проблем, которые присущи бензиновым силовым агрегатам (заливает свечи зажигания, слабая искра на свечах, пробой высоковольтных бронепроводов и т. д.). Нет необходимости менять свечи, катушки зажигания, высоковольтные провода и другие элементы.
• Конструктивные особенности и способ воспламенения топлива в цилиндрах от сжатия обеспечивают дизелю более высокий КПД. Другими словами, в результате сжигания топлива больше энергии преобразуется в полезную работу. Это значит, что мощность такого двигателя больше.

Недостатки дизельного двигателя

Казалось бы, современный дизель не только не уступает бензиновому, но и превосходит его по целому ряду важных показателей. Однако на практике дизельный ДВС также имеет несколько существенных недостатков. По этой причине, особенно на территории СНГ, многие водители все равно выбирают бензиновые авто. Давайте разбираться.

• Прежде всего, необходимо начать со стоимости. Дизельный автомобиль, в среднем, изначально стоит на 25-35% дороже аналогов на бензине (в зависимости от типа и класса авто).

Также стоит понимать, что при продаже дизельного авто б/у старше 5-7 лет цена на вторичном рынке значительно падает. Другими словами, продать подержанный дизель через несколько лет на те же 25-30% дороже по сравнению  с аналогичной моделью на бензине достаточно сложно.

• Даже с учетом того, что дизельные ДВС стали более оборотистыми, машины с таким мотором все равно менее скоростные. Еще нужно добавить, что дизельный мотор тяжелее бензинового, что влияет на развесовку авто, его динамические характеристики и управляемость.

На дизелях с «механикой» нужно чаще переключать передачи. Если же на дизельном авто установлена автоматическая или роботизированная КПП, ресурс коробки может быть меньше, чем на точно такой же бензиновой модели. Причина — КПП необходимо выдерживать значительный крутящий момент.

• Дизельный двигатель медленнее прогревается. Причиной является то, что КПД дизеля выше, то есть меньшее количество энергии от сгорания дизтоплива расходуется на тепло. В результате мотор более производительный, но меньшее тепловыделение также означает, что такой агрегат одновременно «холодный».

На практике это проявляется таким образом, что греть дизель на холостом ходу бесполезно. Этот мотор нужно прогревать в движении, то есть под нагрузкой. Получается, если машина с таким ДВС эксплуатируется для коротких поездок по городу, мотор попросту не будет успевать выйти на рабочие температуры. В результате ресурс агрегата сокращается.

Что касается комфорта, многие владельцы дизельных авто без специального дополнительного подогрева салона отмечают медленный прогрев внутрисалонного пространства в зимний период.

• Проблема холодного пуска и затрудненной эксплуатации в зимний период в значительной мере касается именно дизельных моторов. Прежде всего, солярка имеет свойство замерзать и парафинизироваться на морозе. Чтобы этого не происходило, с наступлением холодов в горючее отдельно добавляются специальные присадки. Другими словами, дизельное топливо делится на зимнее и летнее.

Владельцу нужно обязательно учитывать эту особенность и заливать солярку, подходящую по сезону. С учетом того, что качество горючего на АЗС в СНГ не самое высокое, риски очевидны. Также в регионах, где температура значительно понижается, дизельный автомобиль должен быть оборудован отдельными системами предпускового подогрева. Добавим, что владельцам дизельных машин необходимо следить за состоянием и регулярно менять свечи накаливания, которые прогревают камеру сгорания перед запуском ДВС.

• Дизельный двигатель дороже обслуживать и ремонтировать. Такие моторы обычно требуют больше масла, необходимо чаще менять смазку и фильтры. Как правило, с учетом качества топлива в СНГ и ряда других особенностей эксплуатации, межсервисный интервал для дизеля сокращен на 40-50%.

Даже с учетом того, что дизельный мотор имеет больший срок службы до капремонта, сам ремонт обходится намного дороже по сравнению с бензиновыми агрегатами.

• Все современные дизели турбированные, а также оснащаются сложными высокотехнологичными системами топливного впрыска. По этой причине к качеству смазки и топлива, а также к общему состоянию ДВС выдвигаются повышенные требования. Важно понимать, что дорогостоящую дизельную топливную аппаратуру можно «убить» одной заправкой горючим низкого качества или неподходящим видом топлива.

Справедливости ради отметим, что для жителей крупных городов вопрос с топливом стоит не так остро. Однако этого нельзя сказать о тех автолюбителях, которые проживают в сельской местности или регулярно заправляют  дизельную машину на мелких АЗС вдоль трасс во время поездок. Проблема найти качественную солярку в этом случае остается достаточно актуальной.

• Надежность турбины на дизеле и отдельных элементов системы питания (например, ТНВД или насос-форсунки) далеко не такая, как у самого мотора. Ремонт или замена указанных деталей является достаточно затратным мероприятием.

Также следует добавить, что диагностики и ремонт современных дизельных двигателей требует наличия дорогостоящего оборудования и профильных специалистов. Как правило, не на каждом СТО есть квалифицированные мастера по дизелям, а сама стоимость любых манипуляций с таким мотором и его системами однозначно будет выше.

• Повышенные шумы, а также более высокий уровень вибраций все равно можно отметить даже на самом современном дизельном двигателе, если сравнивать его с бензиновыми аналогами. Хотя разница не так критична, но все же присутствует.

Подведем итоги

Как видно, преимущества дизельного двигателя на легковом авто в условиях практической эксплуатации на отечественных дорогах могут в значительной мере перекрываться перечисленными выше недостатками.

Важно понимать, что приобретение автомобиля с дизельным ДВС позволяет экономить на топливе, однако выгода может быть частично или полностью нивелирована более высокими затратами на обслуживание и ремонт агрегата данного типа.  Другими словами, перед покупкой нужно учитывать не только преимущества, но и минусы дизельного двигателя.

Напоследок хотелось бы добавить, что если дизельная машина коммерческая и приобретается новой, тогда подобное решение себя вполне оправдывает. Если же владелец планирует приобрести легковой автомобиль с дизельным мотором, особенно подержанный, тогда нужно быть готовым к более высоким расходам, дорогим поломкам и жестким требованиям касательно эксплуатации такого ТС.

Читайте также

Бензиновый и дизельный двигатели: плюсы и минусы

Дизельные двигатели считаются более экономичными, а бензиновые — мощными. Во многом это стереотип, который сформировался в 90-е годы. В разработку тогдашних дизелей вкладывали меньше денег, а топливо для них стоило дёшево. Но технологии продолжают развиваться, и ситуация меняется. Рассказываем о плюсах и минусах бензиновых и дизельных двигателей в 2021 году.

Экономичность

Начнём с характеристики, интересной всем автолюбителям без исключения. Здесь раскрываются преимущества дизельного двигателя, который расходует на 10–20% меньше топлива по сравнению с бензиновым агрегатом того же объёма и мощности. Но такая экономия представлена в абсолютном выражении, а нам нужно учитывать ещё и цены. У дизельного топлива (ДТ) и бензина А-95 они приблизительно одинаковы. А вот горючее марки А-92 стоит на 5% дешевле, поэтому и разница в стоимости заправки будет не такой существенной.

Плюс бензинового двигателя — в том, что его можно оснастить газобаллонным оборудованием (ГБО). Расход пропан-бутана чуть выше, но стоимость горючего ниже на 25–30%. Экономия в стоимости заправки — около 15–20%, что уравнивает стоимость эксплуатации моторов. Но этот вариант подходит скорее для подержанных машин — новые автомобили обычно лишаются гарантии после такой доработки. Кроме того, мощность двигателя с ГБО ниже, а ресурс меньше.

Надёжность

Средний ресурс легкового дизеля превышает 300–350 тысяч километров. Отдельные экземпляры проезжают и более 500 тыс. км. без нареканий от владельцев. У бензиновых эта цифра меньше — около 250–300 тысяч километров до капремонта. Но недостатки дизельного двигателя заметны во время обслуживания. Стоимость запчастей, расходных материалов и технических жидкостей выше. А ещё дизели более чувствительны к качеству топлива. Если бензин, способный вывести мотор из строя, стал исключением из правил, то низкое качество ДТ пока остаётся распространённой проблемой в России.

Тягово-мощностные характеристики

Прошли те времена, когда разница в отдаче моторов была двух-, а то и трёхкратной. Современные технологии уравняли их мощность. Преимущества дизельных и бензиновых двигателей теперь выражаются в других характеристиках.

При одинаковой мощности дизели развивают больший крутящий момент, который также называют тяговым усилием. Причём максимальной тяги удаётся достичь с низких оборотов. Такие автомобили быстрее стартуют с места, увереннее «выстреливают» при обгоне, легче выбираются из глубоких ям и почти не теряют своих ходовых качеств при максимальной нагрузке.

Крутящий момент бензинового двигателя ниже и достигается он на высоких оборотах — такой недостаток становится причиной медленного разгона и слабой тяги при полной загрузке. Но есть и преимущества — мотор быстрее набирает обороты, поэтому им удобнее управлять при скоростной езде. Турбированные бензиновые двигатели сочетают высокий крутящий момент с удобством управления тягой, но их минусы выражены в дорогостоящем обслуживании и повышенном расходе топлива.

Комфорт

Дизельный двигатель всегда работает громче, и этот недостаток заметен даже у премиальных автомобилей. В его звуке слышны характерные стуки и рокот. Даже при идеальной шумоизоляции они слышны в салоне. А на малых оборотах появляются вибрации, которые редко удаётся погасить балансирными валами, подушками и другими хитрыми приспособлениями. Кроме того, владельцы дизелей жалуются на характерный запах топлива и едкий выхлоп.

А ещё плюсы дизельного двигателя иногда превращаются в минусы. Коэффициент полезного действия у них выше, чем у бензиновых агрегатов. Из-за этого температура охлаждающей жидкости повышается намного медленнее. При коротких поездках зимой они не всегда успевают прогреть салон. Поэтому производителям приходится устанавливать автономные отопители, что отражается как на цене, так и на безопасности автомобиля.

Преимущество бензинового двигателя — в тихой и стабильной работе. У машин бизнес- и премиум-класса звук работающего мотора слышен в салоне только на предельных оборотах. Вибрации исправного агрегата минимальны, а пролитое топливо быстро испаряется, не оставляя запаха. 

Стоимость

Минус бензинового двигателя в виде повышенного расхода топлива легко перекрывается плюсом — доступной ценой. Даже с одинаковым оснащением такой автомобиль обойдётся на 5–10% дешевле дизельного. Некоторые производители предлагают дизели только в богатых комплектациях, что увеличивает разницу в стоимости. Сэкономить на покупке дизельной машины можно только в том случае, если вы планируете использовать её дольше гарантийного пробега — до 150–200 тысяч километров. 

Вывод

Рыночная экономика сделала своё дело — стоимость эксплуатации моторов уравнялась. В 2021 году можно говорить о других преимуществах и недостатках бензиновых и дизельных двигателей. Автомобили с дизелями быстрее стартуют и лучше переносят нагрузку. А машины с бензиновыми агрегатами более комфортны благодаря меньшему уровню шума и вибраций. Какой вариант лучше — решать только вам.

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

Наверное, каждый автолюбитель имеет собственное мнение о дизельном двигателе, может перечислить его преимущества и недостатки. Общеизвестно, что бензиновые двигатели менее эффективны в сравнении с дизельными, потому что преобразуют в полезную работу не больше 20-30% энергии топлива. КПД же дизельных моторов гораздо выше, у обычных дизельных двигателей он составляет около 40%, если же имеется турбонаддув, то 50% и больше.

Дизельное горючее сгорает в цилиндрах тяжело и медленно, поэтому дизеля физически не способны производить высокие обороты. Результат этого — уменьшение удельной мощности мотора. Регулировка объемов впрыскиваемого топлива управляет мощностью дизельного мотора, ведь дизельные двигатели не имеют дроссельных заслонок. Вот почему даже при малых оборотах дизеля выдают большие вращательные моменты, а высокий крутящий момент в условиях низких оборотов облегчает использование мощности мотора. Именно поэтому подавляющее большинство грузовиков оснащены дизельными, а не бензиновыми, моторами.

Недостатки дизелей

Одними из главных недостатков дизелей большинство автолюбителей называют 2 — это повышенная маслянистость топлива и характерный для дизельных двигателей стук во время работы. Однако, среднестатистическому владельцу транспортного средства с дизельным двигателем всё это отнюдь не мешает, и является малозаметным фактором. Более существенными для рядового пользователя являются такие недостатки дизелей, как:

• Потребность в достаточно мощном стартере;

• Проблемы эксплуатации в зимних условиях, ведь дизельное топливо на морозе застывает в желеобразную массу, из которой выкристаллизовывается парафин, из-за чего использование топлива становится невозможным. При этом топливная система сложна для ремонта;

• Дизельные моторы весьма чувствительны к качеству топлива и быстро выходят из строя в случае использования загрязненного топлива;

• Ремонт дизельных двигателей традиционно дороже, чем ремонт бензиновых.

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.

Преимущества и недостатки дизельных двигателей — Дизель ПРО

В современном автомобилестроении отмечается стабильный рост доли использования силовых агрегатов на дизельном топливе. Мировые флагманы в данной отрасли параллельно с производством бензиновых ТС выпускают их полные дизельные аналоги.

Повсеместное использование турбонаддува и модернизированных систем впрыска топлива позволило раскрыть все преимущества дизельных двигателей. Современные силовые агрегаты данного типа практически полностью избавлены от вибраций и шумов, а по ряду эксплуатационных характеристик не уступают бензиновым аналогам. Однако в условиях отечественных дорог владельцам необходимо учитывать не только преимущества, но и недостатки автомобилей с дизельными двигателями.

Преимущества

К преимуществам дизельного двигателя перед бензиновым относятся:

• Расход горючего. Современные дизельные силовые агрегаты экономичнее аналогов на 30%-35%
• Экологичность. Конструкция дизельного оборудования подразумевает максимально эффективное сжигание порции топлива. Эта особенность обеспечивает значительное снижение токсичности выхлопа.
• Высокий крутящий момент. Дизельные силовые установки отличаются устойчивой тягой с самых низких оборотов. Стабильность крутящего момента дает возможность обеспечить уверенную динамику разгона даже при использовании турбины.
• Длительный эксплуатационный ресурс. При условии корректного сервисного обслуживания дизельные агрегаты проходят до 350 тыс.км-400 тыс.км, в то время как средний пробег бензиновых моторов составляет порядка 200 тыс.км.
• Высокий КПД. Особенности конструкции дизельного агрегата обеспечивают получение максимального количества энергии от каждой порции сжигаемого топлива и в полной мере реализовывать полезную мощность двигателя.
• Упрощенная конструкция. Отсутствие в дизельном силовом агрегате свечей зажигания принципиально исключает ряд присущих бензиновым моторам неполадок (пробой бронепроводов, нестабильная искра и т. д.). Помимо этого, отсутствует необходимость периодической замены элементов электросети (свечей, катушек зажигания и др.).

Недостатки

Дизельные двигатели имеют как преимущества, так и специфические недостатки.

Ценообразование. В зависимости от класса и типа авто, дизельные ТС стоят в среднем на 25%-35% дороже аналогов на бензиновых силовых агрегатах. При этом на вторичном рынке цена таких машин значительно падает и практически сохранить ту же первоначальную наценку в 25%-35% по отношению к бензиновому аналогу практически невозможно.

Требовательность к обслуживанию. С учетом качества топлива и эксплуатационных особенностей в странах СНГ дизельные агрегаты нуждаются в более частой замене фильтров и масел. В сравнении с бензиновыми моторами реальные межсервисные интервалы для таких двигателей сокращены на 40%-50%. Наличие высокотехнологичных систем впрыска предъявляет значительно более жесткие требования к качеству выполняемых работ и самих технологических жидкостей. Даже одна заправка неподходящим горючим может вывести из строя дорогостоящую аппаратуру.

Специфическая динамика. Дизельные силовые агрегаты в среднем тяжелее аналогичных по мощности бензиновых установок, что напрямую влияет на развесовку ТС и его управляемость. Помимо этого, данный тип моторов требует от водителя более активной работы с трансмиссией, на которую ложатся нагрузки от высокого крутящего момента. В том случае, если силовой агрегат комплектуется роботизированной или автоматической КПП, ее ресурс может оказаться ниже, чем у аналогичной сборки с бензиновым ДВС.

Длительность прогрева. Высокий КПД силового агрегата приводит к тому, что в процессе его работы на тепло расходуется меньшее количество энергии. Таким образом, при значительной производительности, позволяющей осуществлять короткие поездки по городу, мотор одновременно остается «холодным» практически на всем их протяжении, в результате чего снижается его эксплуатационный ресурс. При этом необходимо учитывать, что прогреть дизельный двигатель можно только под умеренной нагрузкой, удержание на холостом ходу не позволит агрегату выйти в диапазон рабочих температур.

Необходимость использования сезонного топлива. Одной из особенностей данного типа горючего является его свойство парафинизироваться с понижением окружающей температуры, что приводит к затрудненному запуску в холодный период. Для предотвращения этого в смесь вводятся соответствующие присадки. Помимо этого, в регионах с низкими зимними температурами дизельную технику часто дооснащают системами предпускового подогрева. Помимо этого, большое значение имеет и состояние свечей накаливания, которые прогревают камеру сгорания перед запуском мотора.

Заключение

При выборе автомобиля необходимо изучить преимущества не только дизельных, но и бензиновых двигателей, а также ознакомиться с их специфическими особенностями и недостатками. Стоит учитывать, что повседневная экономия на горючем будет оправдана только при соблюдении соответствующих специфических требований к обслуживанию дизельного авто, одной из наиболее распространенных неполадок которых являются сбои в работе топливной аппаратуры, случающиеся при нарушении сроков ТО или использовании некачественного горючего.

Работники техцентра «Дизель-Про» специализируются на комплексном ремонте оборудования легковых и грузовых автомобилей. Мы работаем в соответствии с европейскими стандартами и предоставляем гарантию качества. Наши специалисты предоставляют детальный прайс на услуги и приступают к работе только после согласования сметы. Посмотреть прайс-лист можно здесь.

Проблемы и недостатки дизельного двигателя

Еще совсем недавно дизельные двигатели были прерогативой грузовиков, тяжелых внедорожников и коммерческого транспорта, но совсем с недавнего времени, старушку Европу начали покорять и маленькие турбомоторчики, устанавливаемые на компактные легковые автомобили. Оно и верно, за счет более высокого КПД дизельного мотора с меньшего объема можно снять большее количество крутящего момента и при этом еще сэкономить на топливе и порадовать экологов.

Дизельные моторы все больше и больше отвоевывают долю на рынке, тем не менее, несмотря на все плюсы, потребители относятся к дизелю с большим недоверием, по-прежнему отдавая предпочтение проверенным бензиновым моторам. Почему же? Давайте разбираться!

1. Первый и самый очевидный минус дизельного двигателя кроется не в самом двигателе, а в топливе, на котором он работает. Все дело в том, что дизельное топливо имеет очень низкий порог по замерзанию, и уже в -30С превращается в желе, а арктическое ДТ привозят далеко не в каждый регион. Вязкую массу, очень трудно прокачать топливному насосу по системе, ввиду чего завести мотор в мороз становится очень сложно. К тому же плунжерные пары в ТНВД (топливный насос высокого давления) смазывается топливом, и снижение текучести вызывает сухое трение подвижных пар. Эта проблема на некоторых внедорожниках уже штатно решена подогревом топливных магистралей и топливного фильтра.

В дополнение к этому на дизельные автомобили устанавливают предпусковые жидкостные подогреватели, чтобы исключить холодные запуски двигателя, и так же для удаления из топлива воды и твердых частиц устанавливают специальные устройства – сепараторы, так как плохое дизельное топливо может угробить ТНВД и форсунки, а замена или ремонт этих деталей может сильно пошатнуть финансовое благополучие владельца.

Если бензиновый мотор плохим топливом убить на самом деле достаточно сложно, то на дизеле будет достаточно одной заправки некачественным топливом, чтобы привести в негодность топливную аппаратуру. Помимо плохого топлива, стоит учесть то, что на территории РФ даже хорошее дизельное топливо на сетевых федеральных автозаправочных станциях содержит большое количество серы и механических примесей, что дополнительно понижает ресурс топливной системы. Чтобы исключить возможные проблемы по топливу, рекомендуют производить периодически промывку топливного бака.

2. В продолжении темы эксплуатационных недостатков, стоит упомянуть о долгом прогреве до рабочей температуры, и как следствие долго прогревающиеся салоны автомобилей, так как в радиатор печки долгое время поступает холодный антифриз. На современных дизельных автомобилях эту проблему частично решили установкой дополнительных электрических подогревателей тип «Фен», когда воздух нагревается мощным электротеном, и уже нагретый воздух по средствам вентилятора по воздуховодам идет в салон авто.

3. На версиях моторов с турбинами следует не забывать о том, что она имеет жидкостное охлаждение (масленое) и нагреваемая выхлопными газами до придельных температур, после того как двигатель глушится, подача масла прекращается, и турбина начинает остывать без охлаждения, ввиду чего в ее корпусе могут появиться трещины. Для избежания этого, на автомобили устанавливаются турбо таймеры. Это устройства, которые после выключения двигателя, какое-то время его не глушат, до остывания турбокомпрессора.

4. Дизельные моторы очень чувствительны к качеству масла. Следует выбирать масло не только по вязкости, но и по температуре вспышки, а лучше не выдумывать велосипед, и лить то, что рекомендует завод изготовитель.

Так как у нас в стране дизельное топливо имеет высокую концентрацию серы, что приводит к его более скорому окислению, ввиду чего масло теряет смазывающие свойства, что может вызывать задиры на стенках цилиндров и повышенный износ шеек валов и вкладышей. Капитальный ремонт современного дизельного мотора процедура недешевая, к тому же многие из них не имеют ремонтных размеров и приходится прибегать в русской смекалке. Такой ремонт не всегда может вернуть мотору заводские характеристики и просто продлевает на какое-то время ему жизнь. Чтобы всего этого избежать, рекомендуют вне зависимости от того, что рекомендует дилер и производитель авто, производить замену масла в моторе с интервалом раз в 5-7 тысяч километров.

В остальном дизельный мотор не особо отличается от бензинового. При покупке дизельного автомобиля в попытке сэкономить, следует четко понимать то, что стоимость технического обслуживания и расходных материалов выше, чем для бензинового мотора, да и чтобы все с мотором было хорошо, ТО следует производить вдвое чаще, чем на бензине. Да и стоимость дизельного топлива сейчас в плотную подобралась к бензину АИ-95, так что экономия пару литров топлива, имеет два конца и в итоге придется отдать куда больше на обслуживание дизельного ДВС и топливной аппаратуры и в случае ремонта придется дополнительно выложить кругленькую сумму.

Единственное, на чем можно реально сэкономить, так это на транспортном налоге, так как имея сопоставимые динамические характеристики бензиновый и дизельный моторы, дизель будет иметь меньше лошадиных сил, и больше крутящего момента, а как сказал Генри Форд: «Лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки».

У дизельного мотора есть свой ряд преимуществ и недостатков, и если брать машину с дизельным мотором новую, и самому заниматься ее обслуживанием, делать все то, что продлевает мотору жизнь, то эксплуатация такого автомобиля будет приносить только положительные эмоции.

С уважением, Андрей Червяков.

Читайте также:

Достоинства и недостатки дизеля 1.5 dCi

Бензиновый или дизельный двигатель — что выбрать?

Преимущества и недостатки дизельных автомобилей

Вы сейчас находитесь на рынке нового автомобиля и рассматриваете возможность покупки автомобиля с дизельным двигателем? Если да, то отлично! Многие люди не осознают, что дизели имеют много преимуществ по сравнению с обычными бензиновыми автомобилями! Продолжайте читать, чтобы узнать, в чем именно заключаются эти преимущества и какие могут быть некоторые недостатки.

• Дизели получают отличный пробег.Как правило, они обеспечивают на 25–30 процентов большую экономию топлива, чем аналогичные бензиновые двигатели.

• Дизельное топливо — одно из самых эффективных и энергоемких видов топлива, доступных сегодня. Поскольку он содержит больше полезной энергии, чем бензин, он обеспечивает лучшую экономию топлива.

• Дизели не имеют свечей зажигания и распределителей. Таким образом, им никогда не требуется регулировка зажигания.

• Дизельные двигатели

  созданы, чтобы выдерживать жесткие условия более высокой степени сжатия.Следовательно, они обычно служат намного дольше, чем газовые автомобили, прежде чем им потребуется капитальный ремонт.

• Хотя раньше дизельное топливо было дешевле бензина, теперь оно часто стоит столько же или больше.

• Хотя дизельное топливо считается более эффективным, поскольку оно преобразует тепло в энергию, а не отводит тепло через выхлопную трубу, как это делают автомобили с бензиновым двигателем, оно не обеспечивает выдающихся скоростных характеристик.

• Дизели все еще нуждаются в регулярном техническом обслуживании, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии. Вы должны заменить масло и воздушный, масляный и топливный фильтры.

• Если вы пренебрегаете техническим обслуживанием и система впрыска топлива выходит из строя, вам, возможно, придется заплатить механику по дизельному оборудованию больше денег, чтобы починить что-то, чем вы заплатили бы за ремонт бензиновой системы, потому что дизельные двигатели более технологичны.

Сейчас, честно говоря, прекрасное время для покупки автомобиля с дизельным двигателем, потому что дизельная технология постоянно совершенствуется! Это в основном связано с давлением правительства на производство дизельных двигателей с низким уровнем выбросов для легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, а также сельскохозяйственной и строительной техники с целью уничтожения токсичных выбросов.Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации или хотите запланировать тест-драйв с одним из наших дизельных автомобилей, посетите наш веб-сайт сегодня!

Дизель и бензин: плюсы и минусы

Как дизельные, так и бензиновые автомобили прошли долгий путь за последние несколько лет, и различия между ними существенно сократились. Если вы задумываетесь о том, перейти ли с бензина на дизельное топливо или наоборот, это руководство для вас. Существует множество неправильных представлений о дизельных и бензиновых автомобилях, поэтому мы попытаемся исправить ситуацию, перечислив плюсы и минусы каждого из них.

Плюсы дизельных авто

• Дизельные двигатели более эффективны. Они могут использовать до 30% меньше топлива. [1]
• У них меньше выбросов CO2 на 20% [2], поэтому они часто попадают в более низкий налоговый диапазон. Это означает, что в первый год вы будете платить меньше налога на автомобили, но затем будет применяться стандартная ставка 140 фунтов стерлингов в год [3].
• Они более мощные при буксировке фургона или прицепа.
• Дизельные двигатели обычно имеют более длительный срок службы.
• Автомобили с дизельным двигателем дешевеют более медленными темпами.

Минусы дизельных авто

• Автомобили с дизельным двигателем, как правило, дороже, чем аналогичные модели с бензиновым двигателем.
• Дизельное топливо обычно стоит дороже.
• Обслуживание может быть дороже, хотя вам не нужно делать это так часто.
• Страхование может быть на 10-15% выше. [4]
• Дизельные автомобили производят намного больше NO2.
• Крошечные частицы в дизельном топливе могут вызвать приступ астмы. [5]
• Дизельные двигатели могут быть немного более шумными.
• Если вы не ездите по автомагистралям регулярно, ваш дизельный сажевый фильтр (DPF) может засориться, и его ремонт может оказаться дорогостоящим.

Плюсы бензиновых авто

• Бензиновые автомобили, как правило, дешевле покупать аналогичные дизельные модели.
• Бензин обычно дешевле.
• Бензиновые двигатели могут быть немного тише.
• Стоимость ремонта обычно ниже.

Минусы бензиновых авто

• Бензиновые двигатели менее эффективны, поэтому используйте больше топлива.
• Более высокие выбросы CO2 на 20%, поэтому вам придется платить больше автомобильного налога в первый год, но тогда будет применяться стандартная ставка 140 фунтов стерлингов в год.[6]
• Они обычно обесцениваются быстрее.

Что побеждает?

Однозначного ответа на этот вопрос нет. Для одних лучше всего подходит автомобиль с дизельным двигателем, для других — бензин. Эксперты говорят, что если водители не проезжают 10 000 миль в год на подержанной машине или 6 000 миль [7] в год на новой машине, автомобиль с дизельным двигателем не обойдется дешевле. Итак, если ваш пробег ниже этих цифр или вы планируете оставить машину только на пару лет, возможно, вам лучше выбрать автомобиль на бензине.

Что бы вы ни выбрали, дизельное топливо или бензин, всегда стоит поискать страховку для автомобиля, чтобы получить лучшее предложение. Страховщики учитывают ряд факторов при принятии решения о том, сколько вы должны заплатить за свой страховой взнос. Они смотрят, сколько будет стоить замена вашего автомобиля, если его списали, и сколько стоит ремонт. Поскольку автомобили с дизельным двигателем дороже покупать, чем их бензиновые аналоги, это может означать, что вам придется платить больше за страховку.

Если вы хотите получить расценки на страхование автомобилей Rias, нажмите здесь>

[1] http: // www.express.co.uk/life-style/cars/565171/petrol-diesel-car-engine
[2] https://www.moneyadviceservice.org.uk/en/articles/choosing-between-petrol-and-diesel -power # бензин против дизельных автомобилей
[3] https://www.which.co.uk/reviews/new-and-used-cars/article/petrol-vs-diesel-cars-in-2017- что лучше
[4] https://www.moneyexpert.com/car-insurance/petrol-vs-diesel-cars/
[5] http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege / newssummary / news_22-5-2017-10-31-19
[6] https: // www.which.co.uk/reviews/new-and-used-cars/article/petrol-vs-diesel-cars-in-2017-which-is-better
[7] http://www.thisismoney.co.uk /money/cars/article-2130561/Diesel-vs-petrol-Used-diesel-car-cheaper-10-000-miles.html

границ | Преимущества и недостатки дизельных одно- и двухтопливных двигателей

Введение

Обедненная 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 очистке, чтобы соответствовать чрезвычайно низким пределам, установленным для транспортных средств (Lloyd and Cackette, 2001; Burtscher, 2005; Maricq, 2007), несмотря на то, что качество воздуха невысокое. 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 плюсы и минусы как все. 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 у CIDI ICE плохая репутация, 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.

Большие 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 еще больше 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 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 являются давними и противоречивыми дискуссиями 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, хотя фумигация природным газом 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 дросселированием впуска, как в обычных бензиновых двигателях, а не количеством 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 « Дизель-вентиль » — всего лишь 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 транспортных средствах 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 угольными электростанциями, 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, образуя 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, предотвращающие оптимизацию этой концепции, выпустив в 2012 году (CARB, 2012) чрезмерно долгое постановление, 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 повторяющихся 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 CO ₂ (на км) и выбросов загрязняющих веществ в определенных условиях, не могли 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 автомобилями, оснащенными дизельными ДВС CIDI, которые начинались с « дизельный затвор », по-прежнему популярен, хотя и не соответствует действительности (Chossière et al., 2018) утверждает, что дизельные автомобили вызвали в 2015 году 2700 преждевременных смертей только в Европе из-за их выбросов NOx «, 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 чрезмерными 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 завышенной оценке количества смертей на счет этого дифференциального выброса. Эти два предположения не подтверждаются доказанными данными.

Поскольку более современные дизельные автомобили заменили еще больше загрязняющих окружающую среду автомобилей, 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 утверждает, что Chossière et al. (2018) непоследовательно.

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

Преимущества и недостатки двигателя CIDI с экономным расходом топлива

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 на дизельном топливе пиковая 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).

Бедная смесь после обработки в целом (дизельные ДВС CIDI изначально работают на обедненной смеси, за исключением случаев экстремального использования рециркуляции выхлопных газов, EGR), однако, намного менее эффективна, чем стехиометрическая 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, гораздо 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 с турбонаддувом стоят дороже.Двухтопливный режим работы с LPG, CNG или LNG не имеет никаких недостатков с точки зрения регулируемых загрязняющих веществ или CO ₂ , а дает только 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 быстродействующим форсункам, 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 выдавал 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 переработанным 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 в области 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 подвергалась независимым испытаниям, 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 в течение 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 « дизельный затвор » (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 по выбросам 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 удовлетворить другие критерии.

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, относящиеся к лабораторным испытаниям 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. Один подключаемый к сети гибридный автомобиль имел реальный расход топлива на 166% выше, чем результат цикла сертификации с полным состоянием заряда, и на 337% выше при тестировании 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 выброс NOx в пределах цикла сертификации. Пять автомобилей с бензиновым двигателем превысили лимит выбросов CO, установленный в сертификационном цикле. 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% предельного количества CO, установленного в сертификационном цикле. Автомобили с дизельным двигателем выбрасывают 20% от предельного количества CO, установленного в сертификационном цикле. Что касается ТЧ, то выбросы дизельных автомобилей составили 43% от предельного количества ТЧ сертификационного цикла, а от 2-х бензиновых бензиновых автомобилей с прямым впрыском (GDI) — 26% от предельного количества ТЧ сертификационного цикла.Что касается выбросов NOx от двигателей с обедненным горением CI, результаты измерений были лучше, чем заявленные для «, дизельные ворота » или заявленные в таких работах, как (Chossière et al., 2018).

Новые правила были введены после « дизельный затвор », 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 дизельные автомобили 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 загрязняющих веществ, 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 выделяют « излишков » NOx и ухудшают качество воздуха, более современные автомобили с дизельным двигателем способствуют очистке воздуха в загрязненных зонах, например, от ТЧ. Из Таблицы 1 видно, что 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 загрязнение помещений мелкими ТЧ, превышающее допустимые пределы для транспортных средств. Данные, сравнивающие выбросы ТЧ от ETS и автомобиля с дизельным двигателем Euro 3, показывают, что концентрации ТЧ в помещении в 10 раз превышают те, которые выбрасываются от двигателя с дизельным двигателем Euro 3 на холостом ходу (Invernizzi et al., 2004). Пределы PM были радикально 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 воздействие PM ₁₀ на здоровье городского населения 13 крупных итальянских городов, оцениваемое как 8220 случаев смерти 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 PM (Barone et al., 2010). При оптимальном сажевом фильтре выбросы ТЧ могут быть уменьшены 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, выбрасывают гораздо меньше ТЧ и, возможно, при некоторых обстоятельствах способны очищать воздух от ТЧ, произведенных 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, привезенных 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 множества типов аэрозольных частиц, циркулирующих в атмосфере, одним из самых разрушительных является PM _2,5 . Во многих областях Китая и Индии уровни PM _2,5 и PM ₁₀ намного превышают рекомендованные 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 « выжиганию 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 загрязняющих веществ 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, значительное распространение новейших дизельных автомобилей, 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, работающими 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 на базе 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

Diesel-LNG (Goudie et al., 2004; Osorio-Tejada et al., 2015; Laughlin and Burnham, 2016), дизельное топливо-CNG (Maji et al., 2008; Shah et al., 2011; Ryu, 2013) или дизельное топливо-СНГ (Jian et al., 2001; Ashok et al., 2015) двигатели обеспечивают такие же эффективность преобразования дизельного топлива и удельную мощность, одновременно улучшая 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 предпочтительным для применения в легковых и малотоннажных 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 посредством 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 и 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 намного быстрее, чем дизельное топливо. Это практически сводит к нулю выбросы твердых частиц (кроме выбросов пилотного дизельного топлива). Поскольку СПГ, КПГ и СНГ представляют собой высокооктановое топливо с низким цетановым числом, их трудно использовать отдельно в двигателе с воспламенением от сжатия. Проблема решается при работе на двух видах топлива (westport.com, 2019a, b). Воспламенение вызывает небольшое количество дизельного топлива. СПГ, КПГ или СНГ, впрыскиваемые 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 сокращению 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, улучшая КПД 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 до зажигания 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 с сжиганием с регулируемой диффузией по базовой линии, когда впрыск природного газа происходит после впрыска дизельного топлива.

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 дает незначительный нетто-вклад в общие PM.

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-водородный двигатель после этого подхода, показал КПД при полной нагрузке до 40–45% и снижение потерь в КПД, снижая нагрузку, работающую немного лучше, чем базовый дизель 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 впрыска для СПГ, СНГ или КПГ требуют дальнейшего развития для конкретного применения.

Использование двух специализированных форсунок, а не одной двухтопливной форсунки с более высоким давлением впрыска, более быстрым срабатыванием и полной независимостью от впрыска отдельных видов топлива, обеспечивает гораздо 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 иначе задумывались о преждевременном переходе к электрической мобильности, 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 общий объем первичной энергии (ОППЭ) значительно превышает производство электроэнергии. Поскольку доля солнечной и ветровой энергии в TPES все еще невелика, не имеет смысла предлагать только электромобили, даже забывая 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). Вариант LCA для электрической мобильности критически зависит от того, как генерируется электричество, которое без огромного увеличения накопления энергии, а не просто увеличения зарегистрированной мощности ветра и солнца, нуждается в подкреплении 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, а также возникают дополнительные проблемы, связанные 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) продает себя как экологически чистые, но при этом многие из своих аккумуляторов производят на ископаемом топливе и минералах, 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 учета какого-либо четкого пути 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.

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 эффект охлаждения 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, улучшая качество воздуха, ограничивая истощение природных ресурсов и выбросы CO ₂ , не требуя непозволительных усилий и кардинальные изменения.

Авторские взносы

Автор подтверждает, что является единственным соавтором этой 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.

Список литературы

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). Дизельный двухтопливный двигатель LPG — 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 турбонаддувом и непосредственным впрыском», в Труды Всемирной автомобильной конференции FISITA, 2–5> ОКТЯБРЬ 2018 (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. Aerosol. 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 Барретт, С. Р. (2018). Атрибуция на уровне страны и производителя воздействия на качество воздуха из-за чрезмерных выбросов NOx от дизельных легковых автомобилей в Европе. Atmos. 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 экспериментального двигателя прямого впрыска природного газа — Часть II: Горение с небольшим предварительным смешиванием . Warrendale, PA: SAE Technical Paper 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). Эффективность и характеристики выбросов при сжигании двух видов топлива с частичной предварительной смесью путем совместного прямого впрыска ПГ 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. MTZ Worldwide 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, внедряющая принцип когенерации в автомобильную промышленность. MTZ Worldwide 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). «Сгорание 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 непосредственным 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 дизельного топлива 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. Заявл. 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 транспортные средства 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 прямого впрыска с пилотным зажиганием .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. Энергия 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. Aerosol. 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 PM10 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., Найджуис, Т. X., 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). КПД и характеристики выбросов при сжигании двух видов топлива с частичным предварительным смешиванием 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 момента предварительного впрыска на характеристики сгорания и выбросов в дизельном двигателе, использующем биодизельное топливо и КПГ. Заявл. 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. Prog. 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 на дизельном двигателе большой мощности и бензиновом двигателе легкового автомобиля. 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 Вудхед.

Google Scholar

Зачем нужно дизельное топливо? Достоинства и преимущества

Цена на дизельное топливо умеренно выше, чем на бензин, но дизельное топливо имеет более высокую удельную энергию, т.е.е. Из дизельного топлива можно извлечь больше энергии по сравнению с тем же объемом бензина. Таким образом, дизельные двигатели в автомобилях обеспечивают больший пробег, что делает их очевидным выбором для перевозки тяжелых грузов и оборудования. Дизель тяжелее и жирнее бензина, а его температура кипения выше, чем у воды. А дизельные двигатели привлекают все большее внимание из-за более высокого КПД и экономической эффективности.

Различие заключается в типе зажигания. В то время как бензиновые двигатели работают с искровым зажиганием, дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия для воспламенения топлива.В последнем случае воздух втягивается в двигатель и подвергается сильному сжатию, которое нагревает его.

Это приводит к очень высокой температуре двигателя, намного превышающей температуру, достигаемую в бензиновом двигателе. При пиковой температуре и давлении дизельное топливо, попадающее в двигатель, воспламеняется из-за экстремальной температуры.

В дизельном двигателе воздух и топливо вводятся в двигатель на разных стадиях, в отличие от газового двигателя, где вводится смесь воздуха и газа.Топливо впрыскивается в дизельный двигатель с помощью инжектора, тогда как в бензиновом двигателе для этой цели используется карбюратор. В бензиновом двигателе топливо и воздух вместе направляются в двигатель, а затем сжимаются. Воздушно-топливная смесь ограничивает сжатие топлива и, следовательно, общую эффективность.

Дизельный двигатель сжимает только воздух, и коэффициент может быть намного выше. В дизельном двигателе степень сжатия составляет от 14: 1 до 25: 1, тогда как в бензиновом двигателе степень сжатия составляет от 8: 1 до 12: 1.После сгорания побочные продукты сгорания удаляются из двигателя через выхлоп.

Для запуска в холодное время года дополнительное тепло обеспечивается «свечами накаливания». Дизельные двигатели могут быть двухтактными или четырехтактными и выбираются в зависимости от режима работы. Двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением — это варианты, которые следует выбирать соответственно. Предпочтительно использовать генератор с жидкостным охлаждением, так как он тих в работе и имеет равномерно регулируемую температуру.

• Современные дизельные двигатели лишены недостатков более ранних моделей, связанных с более высоким уровнем шума и затратами на техническое обслуживание.Теперь они тихие и требуют меньшего обслуживания по сравнению с газовыми двигателями аналогичного размера
.
• Они более прочные и надежные
• Нет искры, так как топливо самовоспламеняется. Отсутствие свечей зажигания или искровых проводов снижает затраты на техническое обслуживание.
• Стоимость топлива на произведенный киловатт на 30-50% ниже, чем у газовых двигателей
• Дизельный агрегат с водяным охлаждением со скоростью 1800 об / мин проработает от 12 000 до 30 000 часов, прежде чем потребуется какое-либо капитальное обслуживание.Газовая установка с водяным охлаждением на 1800 об / мин обычно работает в течение 6000-10 000 часов, прежде чем потребуется обслуживание
• Газовые агрегаты горят сильнее, чем дизельные агрегаты, и, следовательно, они имеют значительно более короткий срок службы по сравнению с дизельными агрегатами

Промышленные дизельные двигатели и дизельные генераторы используются в строительстве, судостроении, горнодобывающей промышленности, больницах, лесном хозяйстве, телекоммуникациях, под землей и в сельском хозяйстве, и это лишь некоторые из них. Производство электроэнергии для основного или резервного резервного питания является основным применением сегодняшних дизельных генераторов. Ознакомьтесь с нашей статьей о различных типах двигателей и генераторов и их общих применениях, чтобы увидеть больше примеров.

Доступны в различных спецификациях и размерах. Дизель-генераторные установки мощностью 5–30 кВт обычно используются в простых домашних и личных применениях, например, в транспортных средствах для отдыха.Промышленные приложения охватывают более широкий спектр номинальной мощности (от 30 кВт до 6 МВт) и используются во многих отраслях промышленности по всему миру. Для домашнего использования достаточно однофазных электрогенераторов. Трехфазные генераторы энергии в основном используются в промышленных целях.

и дизельного двигателя

В чем разница между бензиновыми и дизельными двигателями?

Бензиновые двигатели — одни из самых распространенных на дорогах США, но о дизельных двигателях все больше и больше говорят.Конечно, в большинстве случаев это связано с тем, что дизельные двигатели определенных компаний подвергались критике за несоответствие нормам выбросов США. Чем отличаются бензиновые двигатели от дизельных? Узнайте о некоторых преимуществах бензина по сравнению с дизельным и о том, почему выбросы имеют значение, ниже.

Преимущества бензиновых и дизельных двигателей

У дизельного топлива много преимуществ, но многие из них нивелируются или, по крайней мере, уравновешиваются недостатками.Дизель часто окупается для больших грузовиков и транспортных средств, потому что большой крутящий момент, доступный от дизельного двигателя, может помочь при буксировке. Хотя запасы подержанных автомобилей здесь, в Third Coast Autos, постоянно меняются, мы обычно предлагаем только бензиновые модели, которые более распространены и, как правило, менее дороги.

Топливная эффективность и стоимость

Дизельное топливо сгорает более эффективно, а это означает, что водители обычно могут расходовать больше миль на галлон с дизельным топливом, чем с бензином. Однако более высокая стоимость дизельного топлива может уравновесить эту эффективность для многих покупателей транспортных средств.

Долговечность и ремонт двигателя

созданы для того, чтобы выдерживать большие нагрузки, поэтому они, как правило, служат дольше, чем бензиновые двигатели, даже при длительной буксировке и транспортировке. Однако, если они ломаются, их ремонт обычно обходится дороже, потому что дизельные двигатели сложнее.

Запуск в холодную погоду

Если у вас есть автомобиль с дизельным двигателем и вы живете в холодную погоду (а не там, где мы находимся в жарком сердце Техаса), вам может понадобиться обогреватель, чтобы ваш двигатель работал зимой.Однако дизельный двигатель не требует свечей зажигания для активации, поэтому вам никогда не придется беспокоиться об этой проблеме с зажиганием.

Почему выбросы дизельного топлива имеют значение

Конечно, одна из проблем, связанных с дизельной мощностью, — это выбросы. Недавно несколько автомобилей с дизельным двигателем были оштрафованы за проведение фальсифицированных испытаний на выбросы. Все автомобили загрязняют окружающую среду, но дизельные двигатели, не предназначенные для минимизации выбросов, выбрасывают в воздух больше токсичных химикатов, что может серьезно повлиять на качество воздуха и вызвать проблемы с дыханием.Некоторые дизельные двигатели производят выбросы, сопоставимые с уровнями выбросов бензиновых двигателей, и их лучше всего покупать.

• Facebook
• Твиттер
• Pinterest

Эта запись была опубликована во вторник, 23 мая 2017 г., в 22:08 и находится в разделе «Советы и рекомендации».Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через канал RSS 2.0. И комментарии и запросы в настоящий момент закрыты.

Принцип работы, преимущества и недостатки дизельного двигателя

Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, работающий с адиабатическим сжатием. Принцип работы дизельного двигателя сильно отличается от бензинового, поэтому их эффективность и производительность различаются. Адиабатическое сжатие объяснялось в моей предыдущей статье.проверить!

Понимание эффективности дизельного двигателя, истории и принципов работы

Сегодня я познакомлю вас с принципами работы дизельного двигателя, его достоинствами и недостатками.

Дизельный двигатель, обладающий некоторыми характеристиками, которые вы должны знать, включая воспламенение от сжатия, образование смеси внутри камеры сгорания, регулировку частоты вращения двигателя в зависимости от качества смеси, неоднородную воздушно-топливную смесь, высокое воздушное отношение, диффузионное пламя и, наконец, топливо с высоким производительность зажигания.Все это объясняется принципами работы дизельного двигателя. Так что продолжайте читать!

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельные двигатели предназначены для воспламенения топлива без использования каких-либо устройств зажигания, таких как свеча зажигания, которая хорошо известна для бензиновых двигателей. Для воспламенения топлива в нем используется сильно сжатый горячий воздух, а не свеча зажигания. Смесь воздуха и топлива происходит в камере сгорания, а не во впускном коллекторе. Принцип работы дизельного двигателя настолько интересен, что в камеру сгорания изначально вводится только воздух.Затем воздух сжимается в соотношении от 15: 1 до 23: 1 в зависимости от типа дизельного двигателя и его применения. Сильное сжатие вызывает повышение температуры воздуха. В этот момент топливо впрыскивается в горячий воздух, когда такт сжатия приближается к вершине. Все это происходит в камере сгорания наверху поршня.

Форсунка помогает впрыскивать топливо в камеру сгорания мелкими каплями и равномерно распределять его. Сжатый воздух сильно нагревается, вызывая испарение топлива с поверхности капель.Затем пар воспламеняется с использованием того же тепла в камере сгорания. Испарение капель продолжалось до полного сгорания. Сгорание происходит при практически постоянном давлении во время начальной части рабочего такта. Когда сгорание завершено, газообразные продукты сгорания расширяются при дальнейшем опускании поршня; высокое давление в цилиндре опускает поршень вниз, передавая мощность на коленчатый вал. Регулировка оборотов двигателя сильно зависит от качества смеси.То есть величина создаваемого крутящего момента определяется исключительно массой впрыскиваемого топлива, всегда смешанного с максимально возможным количеством воздуха. Это приводит к разнице частоты вращения коленчатого вала.

Высокая степень сжатия дизельного двигателя обеспечила высокий КПД. Отсутствие дроссельной заслонки позволяет осуществлять перезарядку с небольшими потерями, что приводит к низкому расходу топлива. Это делает дизельный двигатель более экономичным.

Посмотрите, как работает дизельный двигатель, в видео ниже :

Итак, сегодня большой вопрос: каковы преимущества и недостатки дизельных двигателей…

Преимущества дизельных двигателей

Дизельный двигатель имеет ряд преимуществ перед двигателем с другими принципами работы.Следующее, указанное ниже, относится к области применения дизельных двигателей.

1. Он имеет самый высокий КПД среди всех двигателей внутреннего сгорания

2. Дизельный двигатель может сжигать огромное количество различных видов топлива

3. Низкие затраты на топливо. То есть экономично.

4. Обладает высокой плотностью энергии

5. Хорошие смазывающие свойства

6. Низкий риск возгорания, так как горючие пары не образуются.

7. Впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания, без воздушных заслонок, кроме воздушных фильтров.

8. Дизельные двигатели обладают очень хорошими выхлопными свойствами.

Недостатки дизельных двигателей

Несмотря на большие преимущества дизельных двигателей, они все же имеют некоторые ограничения. Следующие недостатки дизельных двигателей.

1. Автомобили с дизельным двигателем обычно стоят больше, чем стандартный автомобиль

2. Стоимость дизельного топлива высока в большинстве географических регионов.

3. Техническое обслуживание и ремонт дизельного двигателя дороже.

4.У вас может не быть такого доступа к топливу, которое вам нужно с дизельным топливом.

5. Новое дизельное топливо не обладает такими смазочными качествами.

6. В холодную погоду сложно запустить дизель.

7. Дизельные двигатели намного шумнее бензиновых аналогов.

См. Также:

В этом руководстве «Принципы работы, преимущества и недостатки дизельных двигателей. Мы надеемся, что вы нашли этот пост полезным и получили удовольствие от чтения. Если да, то поделитесь этим постом со своими друзьями и однокурсниками в социальных сетях.

Газ против Дизеля | Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных двигателей

КПД двигателя

Дизельные двигатели по многим причинам имеют гораздо более высокую экономию топлива, чем бензиновые. Дизельный двигатель нередко потребляет на 10–30% меньше топлива, чем сопоставимый бензиновый двигатель, а топливная эффективность не снижается так быстро в дизельных двигателях при сценариях вождения с высокой нагрузкой.

Высокая термическая эффективность

Самым большим преимуществом дизельного двигателя является, возможно, его относительно высокий тепловой КПД.Тепловой КПД процесса показывает, насколько эффективно двигатель может преобразовывать тепловую энергию сгорания в полезную механическую энергию. Основным фактором, если не самой важной характеристикой дизельного двигателя, является его относительно высокая степень сжатия.

Хотя степени сжатия различаются в зависимости от конструкции двигателя (например, в дизельных двигателях непрямого действия обычно используются более высокие степени сжатия, чем в двигателях с прямым впрыском), в дизельном двигателе степень сжатия обычно находится в диапазоне от 16: 1 до 22: 1.Напротив, типичный бензиновый двигатель будет демонстрировать степень сжатия в диапазоне от 9: 1 до 12: 1 в связи с тем, что бензиновый двигатель подвержен детонации (преждевременное воспламенение топлива во время такта сжатия). Детонация не является проблемой в дизельных двигателях, потому что они не сжимают воздух и топливо как смесь — топливо не впрыскивается в двигатель до тех пор, пока не требуется воспламенение, поэтому высокие степени сжатия практичны и достижимы в дизельных двигателях.

Более высокие степени сжатия приводят к более высокой скорости расширения газов во время рабочего такта, что преобразует большее количество тепловой энергии в механическую энергию, чем сопоставимый двигатель с более низкой степенью сжатия.Результатом является относительно низкая температура выхлопных газов, что приводит к более высокому тепловому КПД, поскольку большая часть тепла, выделяемого во время сгорания, расходуется на перемещение поршня вниз.

Энергосодержание дизельного топлива по сравнению с бензином

Дизельное топливо содержит примерно на 10% больше потенциальной энергии на единицу объема, чем бензин. Следующая таблица значений была предоставлена ​​Центром данных по альтернативным видам топлива Министерства энергетики США:

Обратите внимание, что «меньшая» и «высокая» теплотворная способность — это измерения содержания энергии с немного разными параметрами теста.В любом случае дизельное топливо имеет значительно более высокое содержание энергии, чем бензин; согласно этим значениям, галлон дизельного топлива содержит 113% энергии, содержащейся в галлоне бензина (на 13% больше). Теоретически это приводит к большей экономии топлива, поскольку каждый галлон дизельного топлива способен производить больше полезной механической энергии, чем галлон бензина.

Соотношение воздух-топливо

Процесс сгорания дизельного топлива является гибким в том смысле, что дизельный двигатель может работать в диапазоне соотношений воздух-топливо и не обязательно ограничен своим стехиометрическим соотношением, как у бензиновых двигателей.Основным фактором, способствующим этому, является то, что дизельные двигатели не имеют свечей зажигания, которые быстро загрязнялись бы из-за загрязнения сажей, если бы двигатель работал на богатой топливовоздушной смеси. Что еще более важно [с точки зрения эффективности], дизельный двигатель может работать с относительно бедным соотношением воздуха и топлива без каких-либо проблем. Напротив, бензиновый двигатель будет иметь тенденцию засорять свечи зажигания при работе на чрезмерно богатой смеси, а температура сгорания будет иметь тенденцию достигать приемлемых пределов при работе на чрезмерно обедненной смеси.Возможность работать на относительно бедной смеси означает снижение расхода топлива в условиях низкой нагрузки, то есть при движении по ровным дорогам.

Рекуперация отходящего тепла

Дизельные двигатели с турбонаддувом (безнаддувные двигатели давно не используются для применения на шоссе) способны преобразовывать отработанное тепло, выделяемое двигателем, в полезную механическую энергию. Горячие выхлопные газы, выходящие из камеры сгорания, направляются в корпус турбины турбонагнетателя, где тепловая энергия выхлопных газов преобразуется в механическую энергию за счет термодинамического процесса через колесо турбины.Получающееся в результате рекуперация энергии, которая в противном случае была бы ненужной, способствует повышению эффективности двигателя и увеличению общего потенциала производительности. Это позволяет дизельным двигателям меньшего рабочего объема демонстрировать рабочие характеристики значительно большего двигателя без недостатков, связанных с двигателем большого рабочего объема.

Долговечность

отличаются прочностью, отчасти благодаря тому, что они предназначены для преодоления давления в цилиндрах, связанного с высокими степенями сжатия и принудительной индукцией.Они также обычно имеют квадратную форму (длинный ход, малое отверстие), что требует возвратно-поступательного движения с большей массой для противодействия высоким напряжениям. Дизельные двигатели также работают на низких оборотах, обычно в диапазоне от 3000 до 3500 об / мин, что способствует снижению износа в течение всего срока службы двигателя. Эти факторы способствуют увеличению срока службы дизельных двигателей, который значительно превышает срок службы любого сопоставимого бензинового двигателя массового производства. Дизельные автомобили и пикапы нередко преодолевают 500 000 миль, прежде чем им потребуется капитальный ремонт.Аналогичным образом, дизельные двигатели в тяжелых грузовиках (тракторных прицепах) нередко превышают 1 000 000 миль, прежде чем потребуется капитальный ремонт. Слабость двигателя заключается в том, что дизельные двигатели обычно значительно тяжелее бензиновых.

Крутящий момент на низких оборотах

Дизельное топливо не только содержит больше энергии, чем бензин, но и обладает совершенно другими свойствами, чем бензин. Одно из основных различий заключается в том, насколько быстро происходит сгорание и, в частности, в скорости расширения выхлопных газов.Бензин воспламеняется и быстро расширяется при воспламенении, тогда как дизельное топливо горит гораздо медленнее. Можно утверждать, что разница равна быстрому удару поршня с большой силой по сравнению с медленным толканием поршня вниз с большой силой. Как относительно большая длина хода двигателя, так и характеристики сгорания дизельных двигателей способствуют их значительному низкому номинальному крутящему моменту, хотя и за счет высокой мощности в лошадиных силах.

Стоимость владения

Стоимость владения — интересная тема в отношении соответствующих различий между бензиновыми и дизельными двигателями.Необходимо учитывать множество факторов, в том числе использование транспортного средства, закупочную цену, расчетный срок службы двигателя, затраты на техническое обслуживание и затраты на топливо. Во многих случаях автомобили с дизельным двигателем являются экономичной альтернативой автомобилям с бензиновым двигателем. Точно так же есть много случаев, когда бензиновый автомобиль представляет собой более экономичный вариант при оценке общей стоимости владения и эксплуатации в течение полезного срока службы автомобиля.

Что касается грузовых автомобилей, то предпочтение отдается дизельным двигателям, поскольку они способны буксировать суда значительной массы и будут работать намного эффективнее, чем аналогичный бензиновый двигатель в аналогичной категории характеристик.Тем не менее, дизельные двигатели, как правило, дороже в обслуживании из-за более строгих графиков обслуживания, большего объема масла в картере и, в некоторых случаях, дополнительных затрат, связанных со сложностью современных двигателей. Покупатели автомобилей с дизельным двигателем также обычно сталкиваются с более высокими закупочными ценами. Еще одно важное соображение (как обсуждалось ранее) заключается в том, что дизельные двигатели обычно имеют [значительно] более длительный срок службы, чем бензиновые, в первую очередь из-за их прочной конструкции.

Выбросы выхлопных газов / побочные продукты сгорания

Различия в выбросах выхлопных газов между дизельными и бензиновыми автомобилями представляют собой интересное обсуждение, и, не вдаваясь в подробности, можно сделать вывод, что выбросы дизельных и газовых двигателей различаются, но одно не обязательно хуже другого. Вот разбивка по четырем важным категориям выбросов:

Выбросы окиси углерода (CO)

Окись углерода (CO) — это бесцветный газ без запаха, обладающий высокой токсичностью.Окись углерода в выхлопном потоке преобразуется в CO2 с помощью катализатора; каталитический нейтрализатор (ы) на бензиновом двигателе и катализатор окисления дизельного топлива (DOC) на дизельных двигателях. При сгорании бензина образуется более высокая концентрация окиси углерода, чем в дизельных двигателях, хотя, как правило, нет однозначных споров относительно выбросов CO двумя двигателями, поскольку существуют методы снижения выбросов окиси углерода в обоих двигателях.

Выбросы двуокиси углерода (CO2)

Углекислый газ является «исходным» парниковым газом и, хотя он превращается в кислород в результате жизнедеятельности растений, является основным фактором глобального потепления.Согласно Агентству по охране окружающей среды США (EPA), сжигание 1 галлона бензина в двигателе производит 19,59 фунта CO2, а 1 галлон дизельного топлива производит 22,44 фунта CO2. Хотя дизельные двигатели производят больше углекислого газа на галлон потребляемого топлива, они также потребляют меньше топлива, чем дизельные двигатели сравнимых размеров, и, таким образом, обычно получают преимущество в этой категории выбросов.

Выбросы оксидов азота (NOx)

«Окиси азота» — это промышленный термин, используемый для описания диоксида азота (NO2) и оксида азота (NO), оба из которых состоят из атомов азота и кислорода.Выбросы NOx способствуют появлению видимого «смога» в нижних слоях атмосферы и, как известно, вызывают проблемы, связанные с дыхательной системой. У людей с ранее существовавшими заболеваниями, такими как бронхит и астма, оксиды азота имеют тенденцию ухудшать симптомы.

Окиси азота являются продуктами сгорания как в бензиновых, так и в дизельных двигателях, однако они гораздо более заметны при сгорании дизельного топлива (особенно, когда двигатель работает на обедненной смеси). В бензиновых двигателях выбросы NOx сокращаются с помощью системы рециркуляции выхлопных газов (EGR).В современных дизельных двигателях выбросы NOx также сокращаются с помощью EGR, однако в дизельных двигателях дополнительно используется система избирательного каталитического восстановления (SCR) для преобразования газов NOx в газообразный азот и водяной пар. В системе SCR используется выхлопная жидкость на основе мочевины (DEF) для обеспечения реакции восстановления, которая происходит в катализаторе SCR. Благодаря этой системе дополнительной обработки выбросы NOx в автомобилях с дизельным двигателем заметно ниже.

Выбросы твердых частиц

Как дизельные, так и бензиновые двигатели выделяют определенные углеводороды или твердые частицы.Однако при сгорании дизельного топлива образуется значительно больше твердых частиц (сажи), чем при сгорании бензина. Сажа выхлопных газов дизельных двигателей является известным канцерогеном и поэтому представляет серьезную опасность для здоровья. К счастью, отраслевые правила значительно сократили выбросы твердых частиц из дизельных двигателей за счет использования дизельных сажевых фильтров (DPF), которые до 99% эффективны в улавливании и переработке этих частиц, и, таким образом, выбросы твердых частиц больше не являются серьезной проблемой для автомобильных дорог. дизельные двигатели.

Дизель против газа | Преимущества и недостатки газовых / дизельных двигателей