Анализ мировых тенденций в проектировании современных бензиновых двигателей, страница 2

• Улучшения компактности двигателя (с целью улучшения развесовки и оптимизации внутреннего пространства автомобиля);

• Возможность изменения степени сжатия;

Рассмотрим какими средствами достигаются эти цели и что это за собой влечет.

1.1 Улучшение топливной экономичности и связанной с ним токсичности выхлопных газов.

Рисунок 1 Относительное применение различных систем топливоподачи в области бензиновых двигателей.

На рис. 1 приведены данные по применению различных систем топливоподачи бензиновых двигателей – карбюратора, систем центрального впрыска (ЦВТ), распределительного (РВТ) и непосредственного (НВТ) впрыскивания топлива.

Как показывает анализ, доли использования карбюраторов и систем ЦВТ в 2005 г. Составили соответственно 1,4 и 0,3 %. Эти данные еще раз подтверждают вывод о том, что эпоха применения карбюратора, как и ЦВТ, в мировом двигателестроении практически завершилась. Сегодня явно доминирующее положение занимают системы РВТ.

На рубеже веков начался новый виток развития систем впрыскивания топлива, основанный на применении принципиально новых электронных систем НВТ. Их использование на современных моделях автомобильных двигателей возросло с 0,1 % в 1988 г. до 3,3 % в 2005г.

Однако, вопреки прогнозам, распространение этих систем пока происходит не так интенсивно. Причины этого заключаются в высокой сложности и стоимости систем НВТ, несоответствии между прогнозируемыми и достигнутыми показателями двигателей с этими системами, необходимости применения дорогостоящих нейтрализаторов оксидов азота, для надежной работы которых требуется топливо с содержанием серы менее 10 млн^-1.

Поэтому у бензиновых двигателей с рабочим объемом менее 1,8 л, где наиболее важными факторами являются простота и невысокая стоимость конструкции, системы РВТ, видимо, получат дальнейшее развитие. При этом возможно использование регулируемого вихреобразования на впуске, пневматического распыливания топлива и других способов повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов.

Под влиянием угрозы истощения нефтяных ресурсов и постоянно ужесточающихся экологических требований к автомобильным двигателям ведущие фирмы мира при создании новых моделей в качестве главных приоритетов принимают их высокую топливную экономичность и низкую токсичность. Мощностные показатели находятся сегодня лишь на третьем месте (исключение составляют двигатели спортивных автомобилей).

Вполне возможно, что влияние экологических стандартов и требований к топливной экономичности автомобильных двигателей в ближайшие 10 – 15 лет приведут к сближению в техническом плане бензиновых двигателей и дизелей с одновременным уменьшением разницы в расходах топлива и стоимости производства этих типов двигателей. Концерн Mercedes – Benz  представил экспериментальный 4-цилиндровый рядный двигатель рабочим объемом 1,8 л, развивающий мощность 238 л. с. и крутящий момент 400 Нм. Свою концепцию они назвали DiesOtto, так как она опирается на фундаментальные разработки Р. Дизеля и Н. Отто. После официального показа в 2007 г. на автошоу во Франкфурте разработчики двигателя DiesOtto получили в 2008 г. на XXIII Международном автомобильном фестивале в Париже Большой приз за эффективные технические решения, направленные на защиту окружающей среды

1.2 Увеличение мощности двигателя.

Повышение мощности и снижение удельной массы двигателей внутреннего сгорания достигается с помощью применения наддува. Нагнетание в цилиндры предварительно сжатого в компрессоре воздуха увеличивает массу воздушного заряда и количество сжигаемого топлива, вследствие чего возрастает мощность двигателя. Особенно эффективно применение наддува, когда оно сопровождается использованием энергии отработавших газов в газовой турбине. При установке турбокомпрессора мощность двигателя повышается на 40-50% и одновременно на 3-5% снижается удельный расход топлива. Увеличивая давление наддува до 2,5-3,0 кгс/см² и применяя охлаждение выходящего из компрессора воздуха, так называемое "промежуточное охлаждение", можно достигнуть удвоения мощности, которую двигатель развивает без наддува.