Двигун внутрішнього згоряння

Альтернативні види палива для двигунів внутрішнього згоряння, Альтернативні

04.09.2015

Наявні файли (1):
1.rtf

Чим більше у світі виробляється автомобілів, тим більший інтерес до альтернативних бензину видів палива, при згорянні яких виділяється менше шкідливих речовин. У багатьох країнах все більш популярним стає біологічне паливо, що виготовляється з рослинної сировини. У шести державах ЄС, а також в США, Канаді, Бразилії, Малайзії таке біологічне паливо виробляють у промислових масштабах, але все ж його частка в паливному балансі не перевищує 0,3%.

В даний час двигун внутрішнього згорання залишається основною рушійною силою автомобіля. У зв’язку з цим єдиний шлях вирішення енергетичної проблеми автомобільного транспорту – це створення альтернативних видів палива. Нове пальне має задовольнити дуже багатьом вимогам: мати необхідні сировинні ресурси, низьку вартість, не погіршувати роботу двигуна, як можна менше викидати шкідливих речовин, по можливості поєднуватися зі сформованою системою постачання паливом та ін

Нафту сьогодні – основний і найбільш затребуваний енергоресурс. Однак її запаси катастрофічно закінчуються, і вже зрозуміло, що настає захід нафтової ери. Чим заправлятися будемо?

Вже зараз абсолютно ясно, що XXI століття стане заходом нафтової ери. Зниження темпів нафтовидобутку в ряді країн, включаючи Росію, і зниження її рентабельності спостерігається вже сьогодні. Все це є першопричиною збільшення вартості нафтопродуктів і, як наслідок, накладає певні обмеження на розвиток економік окремих країн і світової економіки в цілому. Ця обставина, з урахуванням того, що 80% механічної енергії, яку використовує у своїй діяльності людина, виробляється двигунами внутрішнього згоряння, змушує вже сьогодні серйозно задуматися про альтернативному джерелі енергії. не нафтового походження.

останнім часом велика кількість зарубіжних науково-дослідних центрів моторостроительных фірм проводять дослідження, спрямовані на економію палива і заміну традиційних рідких вуглеводневих палив новими видами.

Розглянемо кожен із найбільш поширених видів альтернативного палива більш докладно.

^ Природний газ. Природний газ у більшості країн є найбільш поширеним видом альтернативного моторного палива. Природний газ в якості моторного палива може застосовуватися як у вигляді стислого до тиску 200 атмосфер, газу, так і у вигляді рідкого, охолодженого до -160°С газу. В даний час найбільш перспективним є застосування рідкого газу (пропан-бутан). В Європі це паливо називається Liquefied petroleum gas. В Європі сьогодні нараховується близько 2,8 млн машин, що працюють на Liquefied petroleum gas.

^ Газовий конденсат. Використання газових конденсатів в якості моторного палива зведено до мінімуму за наступних недоліків: шкідливий вплив на центральну нервову систему, неприпустиме іскроутворення в процесі роботи з паливом, зниження потужності двигуна (на 20%), підвищення питомої витрати палива.

^ Шахтний метан. останнім часом до числа альтернативних видів автомобільних палив стали відносити і шахтний метан, що видобувається з вугільних порід. Так, до 1990 р. в США, Італії, Німеччини та Великобританії на шахтному метані працювали понад 90 тис. автомобілів. У Великобританії, наприклад, він широко використовується в якості моторного палива для рейсових автобусів у вугільних регіонах країни. Прогнозується, що газова видобуток метану у вугільних басейнах світу вже найближчим часом складе 96-135 мільярдів метрів кубічних.

^ Синтетичний бензин. Сировиною для його виробництва можуть бути вугілля, природний газ та інші речовини. Найбільш перспективним вважається синтезування бензину з природного газу. З 1 м 3 синтез-газу отримують 120-180 г синтетичного бензину. За кордоном, на відміну від Росії, виробництво синтетичного моторного палива з природного газу освоєно в промисловому масштабі. Так, у Новій Зеландії на установці фірми «Мобіл» з попередньо отриманого метанолу щорічно синтезується 570 тис. т моторних палив. Проте в даний час синтетичні палива з природного газу в 1,8-3,7 рази (в залежності від технології отримання) дорожче нафтових. В той же час розробки з отримання синтетичного бензину з вугілля досить активно ведуться в даний час в Англії.

Спирти. Серед альтернативних видів палива в першу чергу слід відзначити спирти, зокрема метанол і етанол, які можна застосовувати не тільки як добавку до бензину, але і в чистому вигляді. Їх головні переваги – висока детонаційна стійкість і хороший ККД робочого процесу, недолік – знижена теплова здатність, що зменшує пробіг між заправками і збільшує витрату палива в 1,5-2 рази порівняно з бензином. Крім того, ускладнений запуск двигуна із-за поганого випаровування метанолу і етанолу.

Етанол (питний спирт), що володіє високою енергетичною цінністю, видобувається з відходів деревини і цукрового очерету, забезпечує двигуну високий ККД і низький рівень викидів і особливо популярний в теплих країнах. Так, Бразилія після нафтової кризи 1973 р. активно використовують етанол – в країні більше 7 млн автомобілів заправляються етанолом і ще 9 млн – його сумішшю з бензином. США є другим світовим лідером по масштабному виготовлення етанолу для потреб автотранспорту. Етанол використовується як чисте паливо в 21 штаті, а етанол-бензинова суміш становить 10% паливного ринку США і застосовується більш ніж в 100 млн двигунів. Вартість етанолу в середньому набагато вище собівартості бензину. Сплеск інтересу до його використання в якості моторного палива за кордоном обумовлений податковими пільгами.

Використання спиртів в якості автомобільного палива вимагає незначної переробки двигуна. Наприклад, для роботи на метанолі достатньо відрегулювати карбюратор, встановити пристрій для стабілізації запуску двигуна і замінити деякі схильні до корозії матеріали більш стійкими. Враховуючи те, що чистий метанол отруйний, необхідно передбачити ретельну герметизацію паливної системи автомобіля. Пари метанолу більш токсичні, ніж пари бензину і викликають сильні отруєння при попаданні в організм людини, сліпоту і навіть летальний результат.

А ось для роботи на чистому спирті потрібне збільшення місткості паливного бака і ступеня стиснення до 12-14, щоб повністю використовувати детонаційну стійкість палива.

Низький тиск насичених парів і висока теплота випаровування спирту роблять практично неможливим запуск бензинових двигунів вже при температурі навколишнього середовища нижче +10°С.

^ Електрична енергія. Заслуговує уваги застосування електроенергії в якості енергоносія для електромобілів. Кардинально вирішується питання, пов’язане з токсичністю відпрацьованих газів, з’являється можливість використання нафти для отримання хімічних речовин і з’єднань. До недоліків електроенергії як виду электроносителя можна віднести: обмежений запас ходу електромобіля, збільшені експлуатаційні витрати, висока первинна вартість і висока вартість енергоємних акумуляторних батарей.

^ Паливні елементи. Паливні елементи – це пристрої, що генерують електроенергію безпосередньо на борту транспортного засобу. В процесі реакції водню і кисню утворюються вода і електричний струм. В якості палива містить водень, як правило, використовується або стиснений водень, або метанол. У цьому напрямку працює досить багато зарубіжних автомобільних фірм, і якщо їм в результаті вдасться наблизити вартість автомобілів на паливних елементах до бензиновим, то це стане реальною альтернативою традиційним нафтових палив в країнах, що імпортують нафту. В даний час вартість закордонного експериментального легкового автомобіля з паливними елементами складає близько 1 млн дол. США. Крім того, до недоліків застосування паливних елементів слід віднести підвищену вибухонебезпечність водню і необхідність виконання спеціальних умов його зберігання. а також високу собівартість отримання водню.

^ Біодизельне паливо. В останні роки в США, Канаді та країнах ЄС зріс комерційний інтерес до биодизельному палива, особливості технології його виробництва рослинної олії. У США планується на 20% замінити звичайне дизельне паливо біодизельним і використовувати його на морських суднах, міських автобусах і вантажних автомобілях. Застосування біодизельного палива пов’язано, в першу чергу, зі значним зниженням емісії шкідливих речовин у відпрацьованих газах (на 25-50%), поліпшенням екологічної обстановки в регіонах інтенсивного використання дизелів – сірка в біодизельному паливі становить 0,02%.

Повітря. У Франції вже розпочато виробництво автомобіля, у якості палива для якого буде використовуватися стиснене повітря. Принцип роботи мотора машини дуже схожий на принцип роботи двигуна внутрішнього згорання. Тільки в двох циліндрах автомобіля не бензин «зустрічається» з іскрою, а холодне повітря з теплим. За попередніми даними, автомобіль буде коштувати близько 13 тис. євро. Запас ходу – 200 км.

Біогаз. Він являє собою суміш метану і вуглекислого газу і є продуктом метанового бродіння органічних речовин рослинного і тваринного походження. Біогаз відноситься до палив, отриманих з місцевої сировини. Хоча потенційних джерел для його виробництва досить багато, на практиці коло їх звужується внаслідок географічних, кліматичних, економічних та інших факторів. Біогаз як альтернативний енергоносій може служити висококалорійним паливом. Він призначений для поліпшення техніко-експлуатаційних і екологічних показників роботи двигуна внутрішнього згоряння. Застосування біогазу як палива для двигунів внутрішнього згоряння дозволяє знизити викиди, а також поліпшити паливну економічність.

^ Відпрацьоване масло. В даний час на ряді підприємств різних країн світу досить ефективно працюють установки, що перетворюють відпрацьоване масло (моторне, трансмісійне, гідравлічне, індустріальне, трансформаторне, синтетичне і т. д.) в стан, що дозволяє повністю використовувати його в якості дизельного або пічного палива. Установка підмішує очищені (установці) масла у відповідне паливо, в заданій пропорції, з утворенням назавжди стабільною, неподілюване паливної суміші. Отримана суміш має більш високі параметри по чистоті, зневоднення і теплотворної здатності, ніж дизельне паливо до його модифікації в установці.

^ Водень як альтернативне паливо. Водень є ефективним акумулятором енергії. Застосування водню в якості палива можливе в різноманітних умовах, що може дати істотний внесок у світову енергетику, коли ресурси викопного палива будуть близькі до повного виснаження. У порівнянні з бензином і дизельним паливом водень більш ефективний і менше забруднює навколишнє середовище. Вибухонебезпечність водню різко знижується із застосуванням спеціальних присадок.

Зараз кожна автомобільна компанія має концепт-кар, який працює на водні. Однак деякі фірми пропонують комбіновані рішення. Так, «Мазда» пропонує автомобіль, який має можливість чергувати паливо (водень і бензин). Інші автовиробники поєднують ці види палива. У США випускають тягачі, у двигунах яких використовується суміш дизельного і водневого палива. Це дозволяє збільшити потужність двигуна, екологічну чистоту і зменшити витрату палива. Система здійснює розкладання води, збирає водень і направляє його в камеру згоряння, забезпечуючи більш високу ефективність згоряння палива.

Висновок

фантасти Часто малюють картини, на яких зображують мчать потяги, схожі на ракети, що рухаються по автострадах і вулицях міст потоки ультрамодних автомобілів, «летять» по морях і річках судна на підводних крилах і на повітряній подушці. сліди надзвукових літаків на небі. Але хочеться вірити, що картина буде зовсім іншою. Прийдешнє покоління людей повернуть Землі її первозданну красу і чистоту. Вулиці міст виявляться цілком у владі пішоходів, зникнуть клуби відпрацьованих газів автомобілів. Корінним чином вдасться вдосконалити всі види транспорту, які повною мірою зуміють задовольнити постійно зростаючі потреби в перевезеннях вантажів і пасажирів, не загрожуючи при цьому навколишнього середовища.

Короткий опис статті: двигун внутрішнього згоряння Назва: Альтернативні види палива для двигунів внутрішнього згоряння; Файл: 1.rtf; Дата: 22.11.2011 22:31; Розмір: 110kb. документи, навчальний матеріал, школярі, студенти, абітурієнти, лекції, навчання, освіта

Джерело: Альтернативні види палива для двигунів внутрішнього згорання — Альтернативні види палива для двигунів внутрішнього…

Також ви можете прочитати