Энергоресурсы и энергоносители, используемые на автомобильном транспорте

Содержание
Энергоресурсы и энергоносители, используемые на автомобильном транспорте
Введение
1. 1. Энергоресурсы
1.2. Энергоносители для автомобильного транспорта
1.2.1. Общая характеристика топлив
1.2.2. Моторные топлива для двигателей внутреннего сгорания автомобилей
2. Топливная экономичность в автомобильном транспорте
2.1. Новые или альтернативные виды энергоносителей для автомобильного транспорта
Заключение
Список использованной литературы

Энергоресурсы и энергоносители, используемые на автомобильном транспорте

Для того, чтобы в двигателе гарантировано отсутствовали паровые пробки, необходимо поддерживать определенное давление насыщенных паров в бензине.
Автомобильные бензины содержат обычно непредельные углеводороды, являющиеся продуктами термического крекинга нефти. Для повышения стабильности при хранении они нуждаются в добавке антиокислителей типа пара-оксидифениламина.
Кроме того в качества топлива для двигателей внутреннего сгорания в автомобилях можно применять сжатые и сжиженные газы. Считается, что газ является наиболее дешевым видом топлива. Для того, чтобы использовать газовое топливо необходимо произвести установку газоболонного оборудования. Такое оборудование можно устанавливать на автомобили с инжекторным впрыскиваемым двигателем.
В ряде публикаций, рекламирующих газовое топливо для автомобилей, указывается на такое его преимущество. Газовое топливо имеет меньшую, чем бензин, скорость сгорания и это значительно снижает нагрузки на коленчатый вал автомобиля. Кроме того сгорание происходит почти полностью и это способствует значительно меньшему количеству нагара на таких деталях автомобиля как поршень, свечи зажигания, клапаны.
Еще одним важным достоинством газового топлива является отсутствие примесей, способствующих ускорению коррозии камеры сгорания в двигателе.
Недостатком газового топлива является потеря мощности, вследствие чего автомобиль движется значительно тяжелее.
Дизельное топливо вырабатывают из гидроочищенных фракций прямой перегонки нефти6. Их подразделяют на три вида по температуре использования:
Л – летняя;
З – зимняя;
А – арктическая.
Основной показатель дизельного топлива – это цетановое число, которое характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания. Цетановое число определяют по содержанию вещества цетана в смеси с альфа-метилнафталином. Эта смесь характеризуется определенной и одинаковой воспламеняемостью в сравнении с исследуемым топливом. Температура вспышки дизельного топлива должна быть не выше 70 град., а температура перегонки дизельного топлива должна находиться в интервале 200 – 350 град.
Дизельное топливо считают более экономичным и даже экологически более чистым. Недостатком дизельного топлива является наличие в его составе воды, которая из-за разности плотностей при хранении может отстаиваться на дне емкости хранения и создавать водяную пробку, чем полностью блокирует работу двигателя. Именно содержанием воды характеризуется способность дизельного топлива работать в определенных температурных условиях.
Следующим достаточно проблемным вопросом для дизельного топлива является содержание в нем серы. С одной стороны сера способствует улучшению смазывающих свойств топлива, а с другой стороны – содержание сернистых соединений в топливе приводит к их выбросу в атмосферу, т.е. к загрязнению окружающей среды.
Кроме дизельного топлива в некоторых странах для автомобилей применяют также альтарнативное дизельное топливо: биодизельное топливо и эмульгированное дизельное топливо. Биодизельное топливо изготавливают из смеси рапсового и соевого масел, метилового спирта.
Эмульгированное Эмульгированное дизельное топливо содержит до 20 % воды и эмульгатор в количестве около 1%. В качестве эмульгатора используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), благодаря большому содержанию воды топливо имеет мутно-белый цвет. Известно, что его применяют в Германии и то, что оно отличается небольшим сроком хранения. Эмульгированное дизельное топливо кажется несколько странным видом топлива для автомобилей, поскольку всегда указывается, что вода не должна содержаться в дизельном топливе. Очевидно, эмульгированное топливо сделано таким образом, что вода не является отдельным компонентом, снижающим эксплуатационные параметры топлива.
Применение дизельного топлива в автомобилях требует применения более сложных устройств топливной аппаратуры. Кроме того основные узлы двигателя для работы с дизельным топливом приходится делать более массивными из-за значительно больших, чем при применении бензина, нагрузок на детали мотора. Именно это делает дизельные автомобили более дорогими.
Очень важным преимуществом дизельного топлива является то, что расход дизельного топлива на 20 -30 % меньше, чем бензина.
Мировой тенденцией в двигателестроении является повышение доли дизелей на автомобильном транспорте. После 19967 года почти не устанавливают бензиновые двигатели на автобусах и на грузовом автомобильном транспорте в странах Европы, в Америке и в Японии. Кроме того возрастает выпуск легковых автомобилей с дизельными двигателями.
2. Топливная экономичность в автомобильном транспорте
Важным периодом эксплуатации двигателей является «неустановившийся режим работы двигателя». Этот период может достигать 93-97 % в условиях городского движения; 90-95 % в условиях движения по грунтовой дороге и 30-35 % в условиях движения на загородных магистралях. Это означает, что используемая мощность двигателей автомобилей составляет от 13 до 78 % номинальной мощности. Работа на неустановившемся режиме приводит к значительному росту расхода топлива и увеличению износа деталей двигателей.
Если рассматривать экономичность двигателей внутреннего сгорания, то можно сделать вывод, что наиболее экономичными являются дизели, поскольку они экономят до 25-30 % топлива по сравнению с карбюраторными. В книге В.Н. Луканина высказано мнение, что грузовые автомобили будут выпускаться только с двигателями на дизельном топливе.
Но при расчете экономичности необходимо учитывать энергетический баланс работы двигателя. Энергетический баланс двигателя показывает, какая энергия могла бы выделиться при полном сгорании всего поданного в цилиндр двигателя топлива за цикл работы двигателя. Эта энергия при расчете баланса обозначается Q. Энергетический баланс двигателя внутреннего сгорания представлен на рис. 1.
(Что Есть что в Схеме Расшифровать все аббревиатуры )
Все абревиатуры расшифрованы ниже при описании энергетического баланса.
Рис. 1. Энергетический баланс двигателя внутреннего сгорания
Энергия Q разделяется на полезную или эффективную работу Lе и на основные виды потерь, к которым относят тепловые Qпот. и механические Qм потери.
Qi = Lе + Qпот. + Qм.
При совершении одного цикла двигателя в цилиндр подается Gтц топлива. При этом
Q = Gтц *Н н, (Что за обозначения??) обозначение по Луканину В.Н.
где Нн – низшая теплота сгорания.
Часть энергии идет на совершение индикаторной работы цикла Li, которая представляет собой избыточную работу, получаемую за такты сжатия и расширения, происходящие в двигателе
Li = Lр - Lсж,
где Li – область, заштрихованная на индикаторной диаграмме. (Где Диаграмма)????
Рис. 2 Пример индикаторной диаграммы
На практике, в качестве показателя работоспособности цикла работы двигателя внутреннего сгорания, используют не показатель индикаторной работы, который определяется не только совершенством организации рабочих процессов в двигателе, но также определяется размерностью двигателя.
Удельный показатель Рi представляет собой индикаторную работу цикла, снимаемую с единицы рабочего объема
Рi = L/Vh.
Этот показатель имеет размерность давления и его называют средним индикаторным давлением.
Экономичность действительного цикла оценивается индикаторным коэффициентом полезного действия КПД. Этот показатель указывает, какая доля теплоты, введенная в цикл с топливом Qi преобразуется в индикаторную работу
ŋi = Li/ Qi.
Этот показатель характеризует уровень тепловых потерь в двигателе. С учетом того, что Li = Qi – Qпот,
ŋi = 1 – Qпот/Qi = 1 – (Qохл + Qсг + Qж)/ Q.
На основании выведенного уравнения можно сказать, что возрастание любого вида потерь теплоты, даже потерь при теплообмене заряда с элементами, формируемыми внутрицилиндрового пространства – Qохл (потери в окружающую среду, в основном через систему охлаждения) или потери теплоты, аккумулированной рабочим телом , покидающим цилиндр в процессе выпуска – Qпот (потери с отработанными газами), либо потери, связанные с неполным сгоранием поданного в цилиндр топлива – Qис (потери теплоты из-за неполноты сгорания) вызывает снижение показателя ŋi индикаторной работы.
Следующее преобразование позволяет перейти к индикаторной работе в единицу времени, этот показатель называют индикаторной мощностью
N i = Li/τ ц,
где τ ц – время реализации одного цикла.
Энергетический баланс работы двигателей внутреннего сгорания показывает, что топливные ресурс реализуется не полностью. Уровень тепловых потерь в двигателях значителен и чтобы добиться более полной реализации топлива при уменьшении его расхода необходимо совершенствовать конструкцию автомомобилей.
Рассмотрение баланса работы двигателей автомобильного транспорта показывает нерациональность использования топливных ресурсов и показывает одновременно узлы, которые следует совершенствовать, чтобы энергоносители, которые становятся все время дороже, использовались с большей отдачей и чтобы расход топлива в двигателях уменьшался.
Какие узлы??? Вся фраза Мутная - слова преподавателя!!!!!
Эти задачи напрямую связаны с экологическими проблемами, возникшими при массовом использовании автомобильного транспорта как грузового, так и пассажирского.
2.1. Новые или альтернативные виды энергоносителей для автомобильного транспорта
В настоящее время уже существует два вида растительного топлива для автомобилей – биодизель и биоэтанол. Это топливо получают на основе масличных культур и из растительного сырья, содержащего целлюлозу.
Получение моторного топлива для автомобилей позволяет постепенно заменять бензин синтетическим жидким топливом на основе метилового спирта (метанола). Начало производства такого топлива для автомобилей было заложено еще в 30-е годы прошлого века в стране с очень хорошо развитой химической промышленностью в Германии. Это топливо называют GTL (gas to liquidus). Развитие его широкого промышленного производства в настоящее время связано с тем, что используются при его производстве ранее не используемые запасы газа. Кроме того получаемое моторное топливо могут отвечать повышенным требованиям по загрязнению атмосферы поскольку моторное топливо на основе метанола почти не содержит серы и не загрязнено трудно сжигаемыми ароматическими углеводородами.
Моторное топливо новых экологически более безопасных видов на первых порах широкого внедрения предполагается смешивать с традиционными видами топлива – бензином для повышения экологических параметров использования автомобильного транспорта.