Transcript ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES www.transportlearning.net

ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ĮPRASTINIAI DEGALAI
Carlos Sousa
AGENEAL, Almados vietinė energetikos valdymo
agentūra
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
DYZELINIAI IR BENZININIAI
VARIKLIAI
• Keturtaktis
• Pagrindinės dalys
• Pagalbinės sistemos
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KETURTAKTIS DYZELINIS VARIKLIS
ĮSIURBIMAS
Oras patenka į degimo kamerą
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KETURTAKTIS DYZELINIS VARIKLIS
SUSPAUDIMAS
Prie visų uždarų vožtuvų, stūmoklis
kyla suslėgdamas orą cilindro viduje
Didėja oro temperatūra ir slėgis
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KETURTAKTIS DYZELINIS VARIKLIS
ĮPURŠKIMAS
Kuras aukštu slėgiu įpurškiamas į
cilindrą
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KETURTAKTIS DYZELINIS VARIKLIS
IŠSIPLĖTIMAS
Kuras, susilietęs su karštu oru, užsidega
Variklis generuoja mechaninę jėgą.
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KETURTAKTIS DYZELINIS VARIKLIS
IŠMETIMAS
Karšti degimo produktai išeina per
išmetimo vožtuvą(-us)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KETURTAKTIS DYZELINIS VARIKLIS
COMBUSTÃO
ĮSIURBIMAS
SUSPAUDIMAS
ĮPURŠKIMAS SUSPAUDIMAS
IŠMETIMAS
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
•
Vmax
Suspaudimo laipsnis =
Vres
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
PAGRINDINĖS VARIKLIO DALYS
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
PAGRINDINĖS VARIKLIO DALYS
• Stūmoklis- perduoda judesį švaistikliui
• Švaistiklis- perduoda judesį alkūniniam
velenui
• Alkūninis velenas – perduoda sukimo
judesį varikliui.
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
PAGRINDINĖS PAGALBINĖS SISTEMOS
• Paskirstymo sistema (vožtuvų atidarymas/uždarymas)
• Aušinimo sistema (apsaugo detales nuo perkaitinimo)
• Tepimo sistema (mažina trintį, apvalo tepamus paviršius ir pan.)
• Kuro padavimo sistema
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
PASKIRSTYMO SISTEMOS
Dviejų velenėlių, DOHC
Vieno velenėlio
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
PASKIRSTYMO VELENĖLIAI
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
AUŠINIMO SISTEMOS
Paskirtis
1. Aušina variklio dalis:
 palaiko variklio tinkamą drbinę tempeartūrą (t.y. apsaugo dalis
nuo išsilydimo)
 palaiko fizines ir chemines tepimo alyvos savybes (kurios
blogėja temperatūrai kylant)
2. Apšildo transporto priemonės saloną
3. Pagerina šalto variklio paleidimą
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
AUŠINIMO SISTEMA
• Vandens siurblys
• Termostatas
• Radiatorius
• Ventiliatorius
• Šildymo sistema
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TEPIMO SISTEMA
Variklio tepalo paskirtis ne tik sutepimas.
Tepalas:
• Turi būti dezinfekuojantis ir gerai pasklisti
• Turi turėti geras anti-oksidacines savybes
• Turi turėti geras aušinimo savybes ( prisidėti prie variklio aušinimo)
• Turi turėti geras savybes neutralizuoti rūgštis
• Turi būti tinkamas esant temperatūrų pokyčiams (šaltas ir karštas)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TEPIMO SISTEMA
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KURO SISTEMA
Paskirtis:
• Įpurkšti kurą į variklį, kuris susimaišęs su karštu oru cilindro
viduje, garuotų, savaime užsidegtų ir degtų.
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
KURO SISTEMA
1. NETIESIOGINIO ĮPURŠKIMO
2. TIESIOGINIO ĮPURŠKIMO
•
Tiesioginis įpurškimas į cilindrus
•
Aukštesni įpurškimo slėgiai
•
Brangesnė ir reikalaujanti daug
dėmesio technologija
•
Aukšto slėgio purkštukai
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TIESIOGINIS ar NETIESIOGINIS ĮPURŠKIMAS
Tiesioginis
Netiesioginis
Maži šilumos nuostoliai
Aukšti šilumos nuostoliai tarp
kamerų
Aukštos
Žemos
Mažos variklio apsukos
Didelės variklio apsukos
Kuras
Aukštos kokybės kuras
Žemesnės kokybės kuras
(klampumas, oktaninis
skaičius)
Įpurškimas
Aukšto slėgio purkštukai
Žemo slėgio purkštukai
Nuostoliai
Savybės
Greitis
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TIESIOGINIS ar NETIESIOGINIS ĮPURŠKIMAS
Pranašumai
Trūkumai
Mažesnis kurio
sunaudojimas
Kaina
Našumas
Triukšmas
Šalto variklio
paleidimas
Vibracija
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TIESIOGINIS ĮPURŠKIMAS
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TIESIOGINIS ĮPURŠKIMAS
Sūkurinis įpurškimas
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ĮPURŠKIMO SISTEMŲ TIPAI
• Radialinis ir in-line tipo siurbliai
• Purkštukas - siurblys
• “common-rail” tipo
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ĮPURŠKIMO SISTEMŲ TIPAI
In-line tipo
600...700 bar  1 000 bar priklausomai nuo purkštukų
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ĮPURŠKIMO SISTEMŲ TIPAI
Radialinis siurblys
1 000 to 1 500 bar priklausomai nuo purkštukų
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ĮPURŠKIMO SISTEMŲ TIPAI
Purkštukas - siurblys
 2000 bar
Privalumai
• Nereikalingos aukšto slėgio kuro linijos
• Aukštas įpurškimo slėgis
• Mažesnės kuro sąnaudos
• Didesnis sukimo momentas ir galia prie
mažesnių variklio apsukų
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ĮPURŠKIMO SISTEMŲ TIPAI
“common-rail” tipo
1 800  2 000 bar
Privalumai
• Geresnė įpurškimo kontrolė
• Mažesnis triukšmas ir vibracija
• Gera skuro sunaudojimas
• Geras sukimo momentas ir galia
• Išmetimų sumažėjimas
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
BENZININŲ VARIKLIŲ KURO PADAVIMAS
Benzininis variklis gali naudoti:
• Oro ir kuro mišinį
• Orą, tiesiogiai kurą įpurškiant į cilindrą tiesioginio įpurškimo varikliai
Source: Total
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TURBOKOMPRESORIUS
Paskirtis: padidinti galios/masės santykį
Kompresorius padidina oro tankį prieš jam patenkant į cilindrus
Trūkumai (lyginant su paprastais):
• Sudėtingi ir brangūs
• Didesnis fizinis ir šiluminis variklio apkrovimas
Privalumai
• Didelis sukimo momentas ir našumas
• Geresnis kuro sudegimas
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TURBOKOMPRESORIUS
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TURBOKOMPRESORIUS
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TURBOKOMPRESORIUS
Kintamo slėgio
• Dideli sukimo momentai prie visų
variklio apsukų
• Geresnis kuro sudegimas
• Didesnė galia
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TURBOKOMPRESORIUS
AUŠINTUVAS
Paskirtis: padidinti
galios/masės santykį
Aušina orą po kompresoriaus
prieš jam patenkant į cilindrus:
• Didesnė oro masė cilindrų
viduje
• Daugiau kuro
• Didesnis sukimo momentas
• Didesnė galia
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TERŠALŲ SUDĖTIS IR KONTROLĖ
Degimas dyzeliniuose varikliuose charakterizuojamas aukšta kuro
lašelių koncentracija ( nepakankamas kuro išpurškimas/ garavimas)
Pagrindiniai teršalai:
• Kietosios dalelės, PM
• Nesudegę angliavandeniliai, HC
• Anglies monoksidas, CO
• Azoto oksidai, NOx
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TERŠALŲ SUDĖTIS IR KONTROLĖ
Išmetimų kontrolė:
• Išmetamųjų dujų recirkuliacija
• Kietų dalelių filtrai
• Katalizatoriai
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TERŠALŲ SUDĖTIS IR KONTROLĖ
Išmetimų kontrolė
Dyzeliniai:
• Išmetamųjų dujų recirkuliacija ( apsaugo nuo NOx susidarymo)
• Kietų dalelių filtrai, aktyvūs ir pasyvūs
• Katalizatoriai (sumažina HC ir CO)
• Katalizatoriai (išskaido NOx į N2 ir H2O)
Benzininiai:
• 3-laipsniai katalizatoriai
• Oksidaciniai katalizatoriai (CO ir HC į CO2 ir H2O)
• Redukciniai kjatalizatoriai (NO į N2 ir O2)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Kuro kokybė, Dyzelinas:
• Dyzelinas yra (C10H22)
• Cetano skaičius: parodo aukštą ar žemą kuro savaiminį užsidegimą (
kuo žemesnis tuo lėčiau savaime užsidega)
• 15: žemas savaiminis užsidegimas: izocetanas
• 100: Aukštas savaiminis užsidegimas: cetanas
• Minimalus cetano skaičius: 51
• Sieringumas: Mažiau nei 50 ppm  mažo sieringumo kuras
• Sumažinti sieros dioksido taršą (SO2)
• Sumažinti kietųjų dalelių taršą
• Mažiau nei 10 ppm: Besieris kuras (Nuo 2009)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
TERŠALŲ SUDĖTIS IR KONTROLĖ
PM
HC
CO
NOx
Kietos
dalelės
Dyzelinas
Benzinas
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
EUROPINIAI IŠMETIMŲ STANDARTAI
Dyzeliniai keleiviniai automobiliai  2.5t (dydžiai duoti g/km)
Standartas
Metai
CO
HC
HC + NOx
NOx
PM Kietos
dalelės
Euro 1
1992
2.72
-
0.97
-
0.14
Euro 2 - IDI
1996
1.00
-
0.70
-
0.08
Euro 2 - DI
1999
1.00
-
0.90
-
0.10
Euro 3
2001
0.64
-
0.56
0.50
0.05
Euro 4
2005
0.50
-
0.30
0.25
0.025
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ENERGIJOS EFEKTYVUMAS
SUKIMO MOMENTAS
Tai energija generuota vieno variklio apsisukimo vykstant kuro degimui [kgm
arba Nm].
1 kgm=9.8 Nm
Kuo didesnis sukimo momentas, tuo efektyvesnis variklis prie tų pačių
apsisukimų.
GALIA
Energija generuota per laiko tarpą [W or hp].
1kW = 1,36 hp
1 hp = 0,736 kW
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ENERGIJOS EFEKTYVMAS
Sukimo momento kreivė
• Rodo sukimo momento pasiskirstymą pagal pilną variklio apsukų
diapazoną, esant pilnai apkrautam varikliui.
• Turėtų būti kaip galima plokštesnė, tai reiškia gerą variklio valdymą
prie visų greičių.
• RPM x Nm (ar kgm)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ENERGIJOS EFEKTYVUMAS
Galios kreivė
• Rodo galios pasiskirstymą pagal pilną variklio apsukų diapazoną,
esant pilnai apkrautam varikliui
• RPM x kW (ar hp)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ENERGIJOS EFEKTYVUMAS
• CO2 išmetimai litrui: benzininiuose truputį mažesni nei dyzeliniuose
• CO2 išmetimai km: Dyzeliniai suvartoja mažiau kuro... išmeta mažiau CO2
• Energijos efektyvumas priklauso nuo suspaudimo laipsnio
• Dyzeliniuose varikliuose kintamas kuro ir oro santykis
• Benzininiuose varikliuose oro ir kuro santykis pastovus (stechiometrinis:
14,7 prie 1) nepriklausomai nuo apsukų ir apkrovos
• Dyzeliniuose varikliuose oro ir kuro santykis priklauso nuo apsukų ir
apkrovos ir gali būti nuo mažiausio iki 100 prie 1. Tai leidžia daug
efektyviau išnaudoti variklį.
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Teorinis variklio efektyvumas
ENERGIJOS EFEKTYVUMAS
Benzininiai
varikliai
Dyzeliniai varikliai
Suspaudimo laipsnis
Vmax
Vres
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
ENERGIJOS EFEKTYVUMAS
Naudingas darbas
Nuostoliai
Greičio pokyčiai
Degimo nuostoliai
Stoichiometriniai nuost
Trinties nuostoliai
Idealus darbas
Nuostoliai
87%
Benzininis variklis, važiavimas mieste
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
DIZELINIS ar BENZININIS
Dyzelinis
Benzininis
Įsiurbimas
Oras
Oras ir kuras
Degimas
Savaiminis užsidegimas dėl
aukšto slėgio ir
temperatūros cilindro viduje
Priverstinis-kibirkštis
Kuras
Lėtas garavimas ir
savaiminis užsiliepsnojimas
(aukštas cetaninis skaičius)
Turi būti atsparus
savaiminiui užsiliepsnojimui
(aukštas octaninis sk.)
Suspaudimo laipsnis
Didžiausias galimas
(15 iki24)
Riboja kuro savybės
(9 iki 12)
Efektyvumas
~35%
Mažiau nei 30%
Turbokompresorius
Galimas. Padidina
efektyvumą ir pagerina
degimą
Nėra įprastas, bet tampa vis
populiaresnis
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
DIZELINIS ar BENZININIS
Dyzelinis
Benzininis
Kuro suvartojimas
Mažas
Didelis
Kuro kaina
Paprastai žema, bet
priklauso nuo kiekvienos
šalies mokesčių sistemos
Aukšta
Svoris
Sunkesnis
Lengvesnis ir
kompaktiškesnis
Paleidimas
Beveik iš karto
Iš karto
Vibracija ir triukšmas
Didelis
Mažas
Variklio sūkiai
Riboja ciklo ir kuro savybės
Aukštas
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
AUTOMOBILIŲ PRAMONĖS KURIOZAI
1976 m. Volkswagen pasiūlė žymėjimą “GTI”, bet jo neužregistravo.
Beveik visi automobilių gamintojai tai panaudojo !!
Bet 1991 m. Volkswagen pasiūlė žymėjimą “TDI” ir užregistravo jį.
Rezultatas...
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
AUTOMOBILIŲ PRAMONĖS KURIOZAI
TDI – VAG Group
TiD - Saab
JTD - Alfa, Fiat, Lancia
D- 4D - Toyota
d - BMW
D5- Volvo
CRD - Chrysler, Jeep
HDI - Peugeot, Citroën
TDdi - Ford
Di-D – Mitsubishi
TDCi - Ford
dTi - Renault
CDTi - Honda
dCi - Renault
CRDi - Hyundai
CDT – Rover
DvTdi – Mazda
DTI – Opel
DiTD – Mazda
CDI – Mercedes
DDTi – Nissan
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Išvados
Dyzelinių variklių privalumai:
• Geresnis energijos efektyvumas: sunaudoja mažiau kuro/energijos
(aukštesnis suspaudimo laipsnis)
Benzininių variklių privalumai:
• Lengvesnis šalto variklio užvedimas
• Mažiau triukšmo ir vibracijos
• Lankstesnis (didesni variklio apsisukimai)
• Lengvesnis
• Daugiau galios iš tokio pat variklio dydžiui
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Išvados
Investicijos į Dyzelinius variklius/technologijas skirtos:
• pagerinti kuro įpurškimą (aukštesni įpurškimo slėgiai)
• pagerinti mišinį cilindro viduje
• optimizuoti įpurškimą siekiant sumažinti triukšmą ir vibraciją
• didinti našumą ir sukimo momentus nedidinant kuro suvartojimo
(optimizuoti turbokompresorių)
• optimizuoti kuro įpurškimą siekiant sumažinti kuro suvartojimą (t.y.;
įpurškimo technologijos)
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Išvados
Naftos kompanijos stengiasi:
•Padidinti cetaninį skaičių
•Sumažinti sieros kiekį
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Dėkui Prof. Tiago Farias
Lisabonos technikos universitetas
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE FUELS AND VEHICLES
Ačiū už dėmesį!
www.transportlearning.net