Повышенный расход бензина инжекторного автомобиля: Причины увеличения расхода топлива на инжекторе

Содержание

Причины увеличения расхода топлива на инжекторе

Автомобили, оснащенные электронной подачей топлива через инжектор, по праву имеют более низкий расход топлива, чем карбюраторные двигатели. Бывают случаи, что на первый взгляд абсолютно исправный автомобиль, потребляет довольно много топлива.

причины увеличения расхода топлива на инжекторе

Замеряем расход горючего на инжекторном двигателе

Перед тем как принимать меры по поиску проблем связанных с повышенным расходом, сперва необходимо провести замер расхода топлива. Процесс этот не сложный.

Заправьте свой автомобиль «под завязку», сбросьте показания одометра на ноль, и продолжайте вождение автомобилем. Постарайтесь водить автомобиль достаточно спокойно, не совершать резких маневров, тогда одометр покажет достаточно точные показания расхода топлива.

причины увеличения расхода топлива на инжекторе

Теперь зная точно, сколько вы заправили горючего на последней дозаправки, разделите количество затраченного топлива на пройденные километры и умножьте на сто. После чего вы будете иметь результат расхода горючего, и с минимальными ошибками определите расход топлива. Это позволит вам понять, стоит ли решать проблему с высоким расходом горючей смеси, или с инжектором все в порядке, и ваш автомобиль потребляет нужное количество топлива.

Причины повышенного расхода горючей смеси

Самой распространенной причиной повышенного расхода топлива является выход из строя датчиков которые передают неверную информацию ЭБУ.

                           Поломка датчиковдатчик положения дроссельной заслонки

Основные датчики установленные на инжекторных двигателях и причины их поломки.
— Датчик положения дроссельной заслонки. Когда заводские параметры этого датчика сбиваются, это повышает обороты холостого хода. К тому же это приводит к ошибочному углу опережения зажигания и неправильному составу горючей смеси и воздуха которые подаются в топливную систему. Все это приводит к повышенному расходу.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

— Датчик температуры охлаждающей жидкости. Подача горючей смеси определяется по показаниям этого датчика. Если показания этого датчика занижены, тогда расход горючего будет больше обычного. Обычно датчик температуры охлаждающей жидкости выходит из строя при поломки термостата, поломки радиатора или воздушной пробки в системе охлаждения.
— Датчик кислорода. Если этот датчик вышел из строя, то система электроники начинает «понимать» что в топливную систему поступает не достаточное количество горючего, после чего дает «команду» на увеличения поступления топлива в камеры сгорания.

датчик кислорода
— Датчик расхода воздуха или датчик абсолютного давления впускного коллектора. Этот датчик регулирует необходимый состав воздушно – топливной смеси и время необходимой ее подачи. При выходе из строя этого датчика, расход топлива увеличивается многократно.

Датчик расхода воздуха

Поломка катализаторов

При забитости катализаторов, увеличивается расход топлива, так как понижаются пропускные возможности, которые вентилируют цилиндры. Механизм не набирает нужное количества воздуха, а часть выхлопных газов оседает в цилиндрах. Все это мешает получить необходимое количества горючего. Следовательно, электроника начинает подавать больше горючего в камеры сгорания.

Засор воздушного фильтра

Еще одна немало важная причина высокого расхода топлива, это загрязнение воздушного фильтра. Для проверки его чистоты просто снимите крышку воздушного фильтра и осмотрите его. Если вы видите явную загрязненность этого фильтра, стоит его немедленно поменять, так как это очень влияет на расход топлива.

причины увеличения расхода топлива на инжекторе

Стиль вождения

Ну и наконец, нужно сказать, что стиль вождения очень влияет на расход топлива. Чем интенсивнее и «экстремальней» вы водите автомобиль, тем больше топлива сгорает. Постарайтесь, на какое-то время сменить стиль вождения, и вы убедитесь насколько меньше стал расход горючего на вашем автомобиле.

причины увеличения расхода топлива на инжекторе

Поделиться:

Большой расход топлива инжекторного двигателя

большой расход топлива инжекторного двигателя автомобиляРассмотрим причины большого (повышенного) расхода топлива инжекторным двигателем легкового автомобиля.

На примере инжекторного двигателя 2111 с системой впрыска топлива и системой управления (ЭСУД) под нормы Евро-2 (с одним датчиком кислорода) автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099.

Причины большого (повышенного) расхода топлива инжекторным двигателем 2111

Следует отметить, что в основе всех причин увеличения расхода топлива находятся механические неисправности самого двигателя, неисправности системы впрыска топлива и топливной системы, неисправности элементов электронной системы управления двигателем, а так же посторонние факторы, связанные с выходом из строя иных систем автомобиля и режимами его эксплуатации.

Неисправен двигатель

Изношена поршневая группа двигателя (поршни, кольца, цилиндры), либо залегли (закоксовались в канавках) поршневые кольца (в результате перегрева двигателя или применения некачественных масел). Узнать, что именно неисправно можно измерив компрессию в цилиндрах и проанализировав полученные показания.

Расслоился демпфер коленчатого вала двигателя

Зубчатое колесо сдвинулось относительно шкива из-за чего управляющий импульс с датчика положения коленчатого вала двигателя (ДПКВ) приходит на блок управления не вовремя.

Двигатель не прогревается до рабочей температуры

Возможно неисправна система охлаждения двигателя (термостат, засорен радиатор). Холодный двигатель потребляет больше топлива, так как потери энергии на преодоление сопротивления вращению и перемещению его деталей в такой ситуации велики.

«Подсос» постороннего воздуха в двигатель

Неисправна система впрыска топлива

Форсунки не герметичны

Происходит т. н. «перелив» и подтекание топлива.

Неисправен регулятор давления топлива

Слишком высокое, либо, наоборот слишком низкое давление в топливной рампе.

Неисправна система питания двигателя

Повреждение деталей топливной системы (деформация трубок, повреждение шлангов, неплотная затяжка хомутов). В результате имеется подтекание топлива или затруднение его подачи в топливную раму и как следствие снижение в ней давления.

Неисправна система управления двигателем (ЭСУД)

Неисправен регулятор холостого хода двигателя (РХХ)

Его игла не полностью и (или) не своевременно открывает доступ воздуха в дроссельный патрубок, топливная смесь переобогащается, расход топлива растет.

Неисправен датчик массового расхода топлива

Обороты холостого хода в таком случае держатся в пределах 2000 об/мин.

Неисправен датчик положения дроссельной заслонки

Обороты двигателя держатся в пределах 1500 об/мин.

Неисправен датчик детонации

При этом ухудшается динамика автомобиля.

Неисправен датчик температуры охлаждающей жидкости

При выходе ДТОЖ из строя вентилятор системы охлаждения на радиаторе будет постоянно вращаться. Появятся проблемы с запуском холодного двигателя.

Если вышел из строя какой-либо датчик ЭСУД, на панели приборов загорается лампа Check Engine. Но, следует учитывать, что загорание лампы происходит не всегда. И так же не всегда появляются признаки перехода работы ЭСУД на резервный режим (постоянно работающий вентилятор радиатора и высокие обороты ХХ).

Неисправны иные системы и механизмы автомобиля

Неисправна тормозная система (подклинивают тормозные механизмы колес).

Низкое давление в шинах автомобиля

В результате имеется повышенное сопротивление качению автомобиля.

Тяжелые условия эксплуатации автомобиля

Автомобиль постоянно эксплуатируется в городском цикле

Короткие поездки за которые двигатель не успевает прогреться до рабочей температуры, длительная работа на холостых увеличивают потребление топлива двигателем.

Агрессивный стиль езды

В отдельных случаях возможно сочетание нескольких причин.

Примечания и дополнения

— Нормальный расход топлива для автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 с инжекторным двигателем составляет 5,5 — 6,5 л (трасса), 6-8 л (город).

Еще статьи по расходу топлива автомобилями ВАЗ 21083, 21093, 21099

датчик массового расхода воздуха ДМРВ ВАЗ 21083, 21093, 21099

Датчик массового расхода воздуха

проверка датчика кислорода

Проверка датчика кислорода

Диагностика по CHECK ENGINE

Как снизить расход топлива автомобиля с инжекторным двигателем? — Рамблер/авто

Инжекторный двигатель, имеющий регулируемую электроникой подачу топливной жидкости, таким образом должен иметь и небольшой расход этой самой жидкости.

Однако многие водители задают себе вопрос: почему исправная на первый взгляд машина «ест» много горючего, и как можно уменьшить расход топлива на инжекторе?

Как замерить расход топлива на инжекторном двигателеПричины повышенного расхода двигателя и топливной системыПричины, не связанные с работой двигателя и топливной системы

Знаете ли Вы? В производстве автомобилей инжектор начали применять в 1951 году, инновация принадлежала фирме «Голиаф» в г. Бремен.

Как замерить расход топлива на инжекторном двигателе

Прежде чем предпринимать какие-либо шаги, необходимо сделать замер расходуемого количества топлива. Сделать это несложно. Залейте бак горючим доверху, постарайтесь заправить как можно точнее. Теперь сбрасывайте показания одометра и отправляйтесь в поездку. Средняя скорость автомобиля и спокойное, без резких манёвров, движение дадут более точную картину. Запомните показания одометра после поездки, затем снова залейте топливо. Теперь, зная, сколько вы долили, поделите количество затраченного горючего на километры, показанные одометром, и умножьте сумму на сто. Имея результат расхода горючей смеси, можно с минимумом ошибок определить причины и решить, как снизить расход топлива на инжекторе.

Причины повышенного расхода двигателя и топливной системы

Наиболее частой причиной больших затрат горючего является выход из строя датчиков, передающих неверную информацию ЭБУ.

Неисправность датчиков

Рассмотрим основные датчики инжекторных авто и причины сбоя в их работе.

• Датчик температуры охлаждающей жидкости.

Подача горючей смеси высчитывается по показаниям этого датчика. Если показания температуры занижены — расход горючего больше, чем необходимо. Подобные ошибки датчика может спровоцировать поломка термостата, воздушная подушка в охлаждающей системе, дефекты радиатора. Все эти неисправности нужно ликвидировать.

• Датчик положения дроссельной заслонки.

Если параметры этого датчика сбились или первоначально были неверны, это может повысить обороты холостого хода. Кроме того, это приведёт к ошибочному углу опережения зажигания и неверному составу подающейся смеси горючего и воздуха.

• Датчик кислорода.

Если нарушена целостность воздушной системы, датчик излишки воздуха посчитает топливной смесью и даст сигнал добавить горючее.

• Датчик массового расхода воздуха или абсолютного давления впускного коллектора.

Этот прибор регулирует правильный состав воздушно-топливной смеси, а также время её подачи. При ложных показаниях датчика расход горючей жидкости увеличивается в разы.

Поломка катализатора

На снижение динамических показателей машины может повлиять плохая работа катализатора. Его пониженные пропускные возможности обусловлены ухудшением вентиляции цилиндров в двигателе. Механизм не набирает нужное ему количество воздуха, и часть выхлопа оседает в цилиндрах. Это мешает получить очередную порцию воздушно топливного состава и ухудшает продувку цилиндров. Забитый катализатор, в свою очередь, увеличивает расход горючей смеси.

Засорение воздушного фильтра

Ещё одной из вероятных причин может быть загрязнённый фильтр. Чтобы провести визуальную проверку, достаточно осмотреть свечи зажигания. Присутствие на них нагара говорит о низком давлении в топливной системе. Причина — неисправность топливного насоса, грязная сеточка или воздушный фильтр. Эти неисправности снижают мощность двигателя и увеличивают расход топлива, устранение поломок обязательно.

Внимание! Если вы не обладаете большим опытом ремонта, точные и сложные настройки инжектора лучше доверить профессионалам. Помните, что детали инжекторной системы стоят недёшево.

Причины, не связанные с работой двигателя и топливной системы

Стиль вождения

Большое значение для расхода горючего имеет ваш стиль управления автомобилем. Чем сильнее вы давите на педаль газа, тем большую мощность выдаёт мотор за мизерный отрезок времени, затрачивая при этом большее количество топлива. Чем меньше агрессии в вашей езде: рывки на светофорах, резкое торможение и старт с места — тем меньше горючего вы будете заливать в бак. Ещё один совет по экономии топлива — выключайте зажигание даже при непродолжительной остановке. Даже на холостом ходу двигатель пусть немного, но заправляется.

Интересно! Первой серийной машиной с электронным управлением стал седан Rambler Rebel 1957 года выпуска. Седан с инжекторным двигателем разгонялся до ста километров за восемь секунд.

Неправильная эксплуатация авто

На поведение машины на дороге и, соответственно, потребление топлива влияют многие факторы. Качество управляемости напрямую зависит от угла развала-схождения, состояния шин и деталей колеса.

А от качества управляемости зависит расход горючей смеси.

Разберёмся, как уменьшить подачу топлива на инжекторе. Для предупреждения данных проблем необходимо проводить своевременный осмотр и необходимое вмешательство после 30 тысяч км пробега, а если ваша машина попадала в экстремальные ситуации (ямы на просёлочных дорогах), то и чаще.

Итак, техосмотр автомобиля заключается в следующем:

1. Проверить рулевое колесо и ступицы с подшипниками.

2. Осмотреть, насколько и как избиты диски колёс.

3. Осмотреть на наличие дефектов все узлы подвески.

4. Проверить давление в шинах.

Важно! Осмотр и регулирование проводятся в состоянии, когда машина полностью разгружена, перед регулированием установите рулевую рейку в нейтральное положение.

Процесс регулирования углов колёс выполняется в три подхода с точной последовательностью:

1. Установка кастора.

2. Регулирование развала.

3. Регулирование схождения.

Надеемся, данная статья помогла вам разобраться, как снизить расход бензина на автомобиле с инжекторным двигателем.

Повышенный расход топлива в инжекторных двигателях

Большой расход топлива при эксплуатации автомобиля, оснащенного ЭСУД, как правило, относят к неисправностям электроники.

Особенно если точно такая же машина очень экономно расходует топливо

Расчет топлива в литрах на 100 км пути — привычная мера измерения экономичности.

Вот только как правильно это померить? Залейте бак бензина «под горловину» и откатайте все топливо. Отметьте для себя пройденный путь в километрах.

Снова залейте топливо в бак и определите, сколько топлива израсходовано в литрах. Нужно помнить:

• на некоторых заправках не доливают,

• качество топлива влияет на пройденный путь,

• отметьте для себя, в каком режиме вы эксплуатируете автомобиль: городской режим, трасса, прогретый двигатель.

• стиль вождения во многом определяет экономичность двигателя.

Простой расчет: бак топлива в литрах (43л) * 100 км / на пройденный путь — даст представление о расходе топлива.

Если на баке вы проезжаете более 530 км, то это уже является хорошим показателем, и диагностика системы управления вряд ли поможет снизить расход.

Замечания:

• Стиль вождения влияет на экономичность двигателя. Эффективная мощность двигателя достигается на повышенных оборотах 3000 — 3500 об/мин.

Но крутить двигатель в городе нужно лишь для того, чтобы потом плавно двигаться на повышенной передаче с прикрытой дроссельной заслонкой.

Электронное управление дает такую возможность.

Именно такое движение определяет минимальный расход топлива. Максимальная экономичность достигается при движении на пятой передаче со скоростью 50 км/час.

• Правильно выставленный коэффициент коррекции СО (если он есть в составе системы) позволяет снизить расход топлива в городском режиме на 0,8 л на 100 км.

• Если автомобиль эксплуатируется при непрогретом двигателе (короткие перемещения в городской черте) и тем более в холодное время года, не нужно проверять расход топлива. В этом случае результаты замера расхода топлива будут непредсказуемыми.

• Большое значение на экономичность двигателя оказывает его техническое состояние и техническое состояние автомобиля: компрессия в цилиндрах, регулировка клапанов, состояние подвески, коробки передач и т.д.

• Разброс по характеристикам двигателей на отечественных автомобилях при прочих равных условиях приводит к разным показателям их экономичности.

Сигнал с датчика массового расхода является основным для расчета топлива, которое система управления пытается подать через форсунки во впускной коллектор двигателя. Показания расходомера воздуха пересчитываются по заданной характеристике в массу воздуха в единицу времени (массовый расход воздуха).

Текущие обороты двигателя, полученные с датчика положения коленчатого вала, позволяют перевести этот расход в цикловое наполнение воздухом, т.е. определить массу воздуха, поступающего в цилиндр двигателя за цикл его работы. далее система управления определяет состав смеси, исходя из заданной (калиброванной на заводе) двумерной таблицы в координатах цикловое наполнение/обороты двигателя. С помощью последнего и рассчитывается масса топлива для цилиндра — цикловое наполнение топливом.

Время открытия форсунки и цикловое наполнение топливом связаны друг с другом линейной характеристикой форсунки.

Угол опережения зажигания выбирается по тем же правилам, что и состав смеси.

На весь этот простой механизм накладываются коррекции, позволяющие установить необходимый состав смеси и угол опережения зажигания для:

• достижения требуемых ездовых качеств автомобиля,

• реализации требуемых режимов работы двигателя с учетом его теплового состояния

• реализации критериев токсичности, экономичности, бездетонационной работы и т.д.

При этом система рассчитывает мгновенный расход топлива (л/час) с учетом всех проводимых корректировок.

Показания мгновенного расхода могут быть считаны с блока управления и переведены в расход топлива с учетом пройденного пути. Маршрутные компьютеры имеют такую функцию.

Расход топлива, определяемый маршрутным компьютером, показывает, сколько топлива хотела потратить система управления при эксплуатации автомобиля.

Реальный расход может и не совпадать с этим значением.

Если искать причины повышенного расхода топлива в системе управления двигателем, то необходимо в первую очередь проверить подсистемы, не контролируемые электроникой — топливоподачу, напряжение питания элементов системы, работу высоковольтной части системы зажигания, затем проверить характеристики датчиков — датчика температуры охлаждающей жидкости, датчика массового расхода, L-зонда. Все остальные причины лежат, как правило, за пределами электроники в подсистемах двигателя и автомобиля.

1. Система топливоподачи

Характеристика форсунки рассчитана на заданный перепад давления на входе и выходе. Убедитесь, что регулятор давления работает правильно. Низкое давление в системе топливоподачи, как и высокое, является причиной повышенного расхода топлива. Сделайте баланс форсунок и убедитесь в приемлемых расходных характеристиках форсунок.

2. Убедитесь, что напряжение на форсунках соответствует бортовой сети автомобиля, и напряжение бортовой сети правильно измеряется блоком управления (время открытия форсунки рассчитывается с учетом напряжения бортовой сети). Проверьте работу генератора. Нестабильное напряжение влияет на расходные характеристики форсунки.

3. Система охлаждения двигателя

Убедитесь, что двигатель прогревается за приемлемое время и датчик температуры правильно отслеживает температуру двигателя.

Проверьте питание датчиков системы.

Напряжение на выходных контактах: питание датчиков и земля датчиков должно равняться 5В при включенном зажигании.

4. Система зажигания.

Пропуски воспламенения в одном цилиндре (например, из-за неисправности высоковольтного провода) приводят к увеличению массового расхода воздуха для поддержания требуемой мощности двигателя, далее следует пересчет топливоподачи (см. выше), который в этом случае определяет повышенный расход топлива по всем цилиндрам. При наличии L — регулирования в системе, несгоревшая в цилиндре топливно-воздушная смесь отразится на датчике L-зонд обеднением, которое в свою очередь заставит систему увеличить топливоподачу по всем четырем цилиндрам двигателя. Взаимосвязь системных параметров ЭСУД чувствительна к проблемам в системе зажигания.

5. Работа контура по L-зонду

Задача регулирования топливоподачи по датчику L-зонд состоит в получении стехиометрического состава смеси. Но этот состав не является оптимальным по критерию расхода топлива. Сбои в системе управления двигателем, некачественное топливо, подсосы воздуха и работа самого двигателя влияют на показания датчика. С одной стороны, L-регулирование позволяет выправлять возникающие погрешности в системе управления, но, с другой стороны, стехиометрический состав может достигаться только за счет повышенного расхода топлива. Необходимо проверить работу датчика по выходным показаниям напряжения датчика при работе контура L-регулирования.

6. Самым сложным является проверка правильной работы датчика массового расхода. Необходимо проверить входные выходные напряжения на датчике при включенном зажигании. С помощью тестера убедиться в допустимых показаниях датчика при работе двигателя. Если есть возможность, поставьте другой датчик и убедитесь, что ситуация не изменилась.

7. Если расход топливо увеличился одновременно с потерей динамических качеств автомобиля, то в первую очередь необходимо выполнить все проверки по механическим узлам двигателя.

Технические способы уменьшить расход топлива на инжекторе. Повышенный расход топлива в инжекторных двигателях

Инжекторная система, по сравнению с карбюратором, уже имеет ряд преимуществ, связанных с уменьшением расхода топлива и повышением мощности приблизительно на 10 % при одинаковых объемах двигателя. Регулировка датчиков и соблюдение рекомендаций производителя по выбору бензина позволяет дополнительно как снизить расход топлива на инжекторе, так и предотвратить износ деталей.


Регулировка датчиков для экономии бензина на инжекторе

На регуляцию режима образования и доставки топливовоздушной смеси влияют тип и настройки инжекторной системы. Сейчас чаще всего на машинах установлен многоточечный (распределенный) впрыск, который постепенно вытеснил моновпрыск, оставшийся на старых моделях автомобилей. В такой распределительной системе форсунки устанавливаются на впускном тракте каждого отдельного цилиндра, а при комплектации последовательным типом агрегата, горючее подается непосредственно в камеру сгорания. Соответственно отладка каждого датчика прямо или опосредованно, но влияет на расход топлива.

Среди видов распределительного впрыска последовательный или фазированный тип сейчас применяется практически повсеместно. За 1 рабочий цикл каждая форсунка открывается непосредственно перед тактом впрыска, производящегося прямо в цилиндр. Там происходит управление длительностью и фазой впрыска.

Одна из причин снижения экономичности – закоксовывание впускного клапана, неомываемого топливом.

Поскольку инжекторные системы работают путем передачи данных с датчиков на контроллер, а ЭБУ в результате управляет целым рядом систем (электро-бензонасосом. форсунками, модулем зажигания, регулятором холостого хода и др.), рассмотрим самые распространенные проблемы с датчиками, приводящими к излишнему расходу топлива.

Как уменьшить расход топлива на инжекторе, заменяя датчики

  • Температурный датчик впускного коллектора и антифриза. Выход его из строя приводит к тому, что подается либо бедная смесь, либо избыточная, за чем следует потеря мощности и излишний расхода горючего.
  • ДПДЗ – указывает на положение дроссельной заслонки. При неисправности нарушается работа силового агрегата при ускорении автомобиля и на холостом ходу. Это важный фактор, о чем говорит и тот факт, что регуляция ускорения и стремление к плавному разгону без «утопления педали», – это одна из основных рекомендаций по топливной экономии.
  • Фиксатор объема входящего воздуха. Его поломка искажает информацию об объеме поступающего воздуха, что меняет соотношение бензина и воздуха в составе горючей смеси.
  • Регистратор скорости потока. При выходе его из строя производится неправильный расчет нагрузки.
  • Лямбда-зонд. Отказ приводит к нарушению смесеобразования и перерасходу.
  • Датчик распределительного вала. Используется для синхронизации впрыска. Если прибор отказывает (или при аварийном режиме эксплуатации двигателя), система автоматически переходит на менее сбалансированную попарно-параллельную топливную подачу.

Так как экономить топливо на инжекторе в этом случае можно путем замены датчиков, необходимо установить факт неисправности и погрешности в работе. Для этого существует способы:

  • проведения диагностики специальным оборудованием,
  • отключения прибора, в результате чего система управления двигателем переходит в аварийный режим,
  • определение специфических признаков (например, при повреждении ДПДЗ возникают плавающие обороты на холостом ходу или проблемы с попыткой завести горячий двигатель).

Как экономить бензин на инжекторе простыми способами

Самый простой и часто очень действенный способ уменьшения расхода топлива – прочистка инжектора, поскольку при загрязнении нарушается правильная форма факела распыления. При этом ввиду задержки переключения передач меняются и динамические характеристики разгона автомобиля.

К схожим профилактическим мерам относится очистка засоренного воздушного фильтра. Он влияет на достоверность передаваемых данных на электронный блок управления и опосредовано – на расчет удельного расхода бензина при заданной нагрузке.

Неполадки в работе катализатора приводят к тому, что он сопротивляется выходу выхлопных газов. Это приводит к недостаточному разряжению в выпускном коллекторе, а это, в свою очер

4 бензиновых двигателя с искровым зажиганием | Оценка технологий экономии топлива для легковых автомобилей

Хитоми, М., Дж. Сасаки, К. Хатамура и Ю. Яно. 1995. Механизм повышения эффективности использования топлива по циклу Миллера и его перспективы на будущее. Документ SAE 950974. SAE International, Warrendale, PA

Hofmann, R., J. Liebl, M. Kluting, and R. Flierl. 2000. Новый 4-цилиндровый бензиновый двигатель BMW — Бескомпромиссное снижение расхода топлива. Документ SAE 2001-08-0043.SAE International, Warrendale, Pa.

Ивамото, Ю., К. Нома, О. Накаяма, Т. Ямаути. 1997 г. Разработка бензинового двигателя с непосредственным впрыском. Технический документ JSAE № 9732009.

Кодзима, С. 2008. Разработка высокоэффективного бензинового двигателя с низким уровнем выбросов. Документ SAE 2008-01-0608. SAE International, Warrendale, Pa.

Колвич, г. 2009. Пилотное исследование анализа затрат на технологии малой мощности. Отчет FEV 07-069-103F. Подготовлено для Агентства по охране окружающей среды США, Анн-Арбор, штат Мичиган.3 сентября. FEV, Inc., Оберн-Хиллз, Мичиган,

.

Колвич, Г. 2010. Анализ затрат на технологии малой мощности — отчет о дополнительных тематических исследованиях. Подготовлено для Агентства по охране окружающей среды США. FEV, Inc., Оберн-Хиллз, штат Мичиган,

Кувахара К., Т. Ватанабе, Х. Танда, К. Уэда и Х. Андо. 2000. Конструкция впускного канала для двигателя Mitsubishi GDI-Engine для реализации отличительного потока в цилиндре и высокого коэффициента заряда. Документ SAE 2000-01-2801. SAE International, Warrendale, Pa.

Леоне Т.Г. и М. Позар. 2001. Преимущество экономии топлива за счет чувствительности деактивации цилиндров к применению автомобиля и эксплуатационным ограничениям. Документ SAE 2001-01-3591. SAE International, Warrendale, Pa.

Линдгрен Р., М. Скогсберг, Х. Сандквист и И. Денбратт. 2003. Влияние отложений в форсунках на смесеобразование в двигателе DISC SI. Технический документ JSAE № 20030110.

Martec Group, Inc. 2008. Переменная стоимость технологий экономии топлива. Подготовлено к альянсу автопроизводителей.1 июня; с изменениями, внесенными 26 сентября и 10 декабря.

Мисовек, К., Б. Джонсон, Дж. Мансури, О. Стурман и С. Мэсси. 1999. Технология цифрового клапана применяется для управления приводом гидравлического клапана. SAE Paper 1999-01-0825. SAE International, Warrendale, Pa.

Накада, М. 1994. Тенденции в технологии двигателей и трибологии. Triblogy International 27 (1), февраль.

NESCCAF (Центр Северо-восточных штатов за будущее чистого воздуха). 2004. Снижение выбросов парниковых газов от легковых автомобилей.Марш.

NRC (Национальный исследовательский совет). 2002. Эффективность и влияние корпоративных стандартов средней экономии топлива (CAFE). National Academy Press, Вашингтон, округ Колумбия

Петижан, Д., Л. Бернардини, К. Мидлмасс, С.М. Shahad. 2004. Усовершенствованная технология турбонаддува бензиновых двигателей для повышения экономии топлива. Документ SAE 2004-01-0988. SAE International, Warrendale, Pa.

Пишингер, С., К. Япичи, М. Швандерлапп и К. Хаберманн. 2001. Переменная компрессия в двигателях SI.Документ SAE 2001-24-0050. SAE International, Warrendale, Pa.

Прист, М., и К.М. Тейлор. 2000. Трибология автомобильных двигателей — Приближаясь к поверхности. Носите 241: 193-203. SAE International, Warrendale, Pa.

Ребберт М., Г. Кройзен и С. Лауэр. 2008. Отключение нового цилиндра от FEV и Mahle. Документ SAE 2008-01-1354. SAE International, Warrendale, Pa.

Ricardo, Inc. 2008. Исследование потенциальной эффективности транспортных средств, снижающих углекислый газ.Подготовлено для Агентства по охране окружающей среды США. EPA420-Р-08-004. Договор № ЭП-С-06-003. Рабочее задание №1-14. Анн-Арбор, штат Мичиган,

Rosenberg, R.C. 1982. Общие соображения о трении при конструкции двигателя. Документ SAE 821576. SAE International, Warrendale, PA

Schwarz, C., E. Schünemann, B. Durst, J. Fischer, and A. Witt. 2006. Возможности распыляемой системы сгорания BMW DI. Документ SAE 2006-01-1265. SAE International, Warrendale, Pa.

Зеллнау, М., Т. Кунц, Дж. Синнамон и Дж. Буркхард. 2006. Двухступенчатый регулируемый клапан: оптимизация и интеграция системы в двигатель SI. Документ SAE 2006-01-0040. SAE International, Warrendale, Pa.

Shahed, S.M., and Karl-Heinz Bauer. 2009. Параметрические исследования влияния турбонаддува на уменьшение габаритов бензиновых двигателей. Документ SAE 2009-01-1472. SAE International, Warrendale, Pa.

Шин С., А. Кузенца и Ф. Ши. 2004. Влияние смещения коленчатого вала на характеристики сгорания и трения двигателя SI.Документ SAE 2004-01-0606. SAE International, Warrendale, Pa.

Sierra Research. 2008. Базовый анализ стоимости и долгосрочного воздействия стандартов экономии топлива Закона об энергетической независимости и безопасности. Сакраменто, Калифорния, 24 апреля

Симко А., Чома М. и Репко Л. 1972. Контроль выбросов выхлопных газов с помощью процесса сгорания, запрограммированного Фордом — P ROCO. Документ SAE 720052. SAE International, Warrendale, PA

Сораб Дж., С. Корчек, К. Брауэр и У. Хаммер. 1996.Снижение трения моторных масел с низкой вязкостью в подшипниках. Документ SAE 962033. SAE International, Warrendale, PA

Штейн, Р.А., К.Дж. Хаус, Т.Г. Леон. 2009. Оптимальное использование E85 в двигателе с прямым впрыском с турбонаддувом. Документ SAE 2009-01-1490. SAE International, Warrendale, Pa.

Sycomoreen. BMW Valvetronic. См. Http://sycomoreen.free.fr/imgs/IMAGES/autoconcept/BMW_valvetronic.jpg.

Такемура, С., С. Аояма, Т. Сугияма, Т. Нохара, К. Мотеки, М.Накамура и С. Хара. 2001. Исследование системы непрерывного переменного события и подъема клапана (VEL). Документ SAE 2001-01-0243. SAE International, Warrendale, Pa.

Х. Танака, Т. Нагашима, Т. Сато и С. Каваути. 1999 г. Влияние маловязкого моторного масла 0W-20 на экономию топлива. Документ SAE 1999-01-3468. SAE International, Warrendale, Pa.

Танака Ю., Р. Хиёси, С. Такемура, Ю. Икеда и М. Сугавара. 2007. Исследование механизма управления степенью сжатия для многорычажного двигателя с переменной степенью сжатия.Документ SAE 2007-01-3547. SAE International, Warrendale, Pa.

Тейлор, К. 1998. Трибология автомобильного двигателя — Конструктивные соображения по эффективности и долговечности. Носите 221: 1-8.

Тейлор Р.И. и К.Р. Кой. 1999. Повышение топливной эффективности за счет конструкции смазочного материала: обзор. Труды Института инженеров-механиков 214, часть J.

Toyota Motor Company. 2007. Toyota разрабатывает клапанный механизм двигателя нового поколения. 12 июня, доступно на http://www2.toyota.co.jp/en/news/07/0612.html.

Таттл, Дж. 1980. Регулирование нагрузки двигателя с помощью позднего закрытия впускного клапана. Документ SAE 800794. SAE International, Warrendale, PA

Verhelst, S., J. De Landtsheere, F. De Smet, C. Billiouw, A. Trenson и R. Sierens. 2008. Влияние наддува, EGR и изменения фаз газораспределения на мощность и выбросы водородных двигателей внутреннего сгорания. Документ SAE 2008-01-1033. SAE International, Warrendale, Pa.

Вирбелейт, Ф., К.Биндера и Д. Гвиннера. 1990 г. Разработка поршней с регулируемой высотой сжатия для повышения КПД и удельной мощности двигателей внутреннего сгорания. Документ SAE

9. SAE International, Warrendale, PA

Вурмс Р., М. Григо и В. Хац. 2002. Технология Audi FSI — улучшение характеристик и снижение расхода топлива. Документ SAE 2002-33-0002. SAE International, Warrendale, Pa.

,

границ | Исторический анализ совместной эволюции октанового числа бензина и двигателей с искровым зажиганием

Введение

Нет никаких сомнений в том, что в течение двадцатого века произошел значительный рост личной мобильности. В Соединенных Штатах эти успехи наиболее заметны благодаря повсеместному использованию автомобилей, которые произвели революцию в обществе, культуре, ландшафте и образе жизни. Технической основой для этого широкомасштабного внедрения и развертывания был надежный, низкопроизводительный и недорогой бензиновый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (SI).Концепция двигателей внутреннего сгорания проста; они преобразуют химическую потенциальную энергию в механическую. Обратите внимание, что хотя этот процесс подчиняется сохранению энергии, он не сохраняет вещества или рабочую жидкость и, таким образом, не подходит для представления термодинамического цикла теплового двигателя (Foster, 2012). Однако при работе двигателя химический потенциал топлива преобразуется в тепловую энергию, которая затем преобразуется в механическую энергию посредством ограниченного расширения, причем последняя часть процесса может и часто приближается к термодинамическому циклу.Для двигателей SI обычно используется стандартный воздушный цикл Отто, эффективность которого зависит только от свойств рабочего тела и степени сжатия. Это относительно простое отношение было изучено другими; например, исследования Smith et al. (2014) об эффектах степени сжатия, Lavoie et al. (2012) о влиянии рабочей жидкости, а Caton (2012) о обоих показывают, что внедрение даже простых изменений в конструкцию двигателя может иметь очень сильное влияние на эффективность. Однако анализ цикла Отто полностью игнорирует процесс сгорания и вместо этого предполагает добавление тепла вместо него (Moran and Shapiro, 2004).Переходное физико-химическое поведение процесса горения по своей сути сложное, на которое могут отрицательно повлиять изменения, внесенные в подходы цикла Отто. Например, Карис и Нельсон (1959) показали, что увеличение степени сжатия ограничивается увеличением тепловых потерь в цилиндрах, трения и продолжительности сгорания, что, в свою очередь, ограничивает практические преимущества увеличения степени сжатия свыше 14: 1–16: 1. Даже сегодня, после более чем столетия исследований и разработок, остаются серьезные технические проблемы во всех аспектах работы и эффективности двигателей.Следовательно, по умолчанию использование технически сложного устройства объединяет социальные и технические проблемы.

Более того, масштабы использования двигателей внутреннего сгорания в качестве основного двигателя для личной мобильности приводят к нетривиальным антропогенным выбросам, что приводит к учету факторов окружающей среды и здоровья человека при использовании двигателей. Наконец, относительно низкая стоимость и превосходная портативность жидкого углеводородного топлива с высокой плотностью энергии привели к потреблению в основном невозобновляемых ресурсов в качестве энергоносителя для личной мобильности.За последние полвека истощение энергоресурсов и загрязнение воздуха в результате использования двигателей послужили поводом для принятия регулирующих мер и законодательных норм, которые повлияли на критерии проектирования и производительности для рынка легких грузовых автомобилей США. Эти комбинированные нормативные, технические и общественные факторы, влияющие на двигатели, будут продолжать влиять на будущую траекторию личной мобильности. Настоящий анализ направлен на улучшение понимания исторической эволюции двигателя, документирование ключевых временных рамок развития и определение потенциальных путей для поддержания или улучшения индивидуальной мобильности легких грузов более устойчивым образом.

За последнее столетие исследователи количественно оценили, насколько сильно свойства топлива связаны со сгоранием и производительностью двигателя. В 1919 году Хорнинг произвел некоторые из первых прямых измерений давления детонации конечного газа в двигателе SI (Horning, 1919). Даже в этой ранней работе Хорнинг обнаружил критические взаимосвязи между геометрией двигателя, источником воспламенения, подготовкой топлива / воздуха и свойствами топлива; он прокомментировал, как каждый из них может повлиять на работу двигателя и детонацию. Позже, в 1923 году, Хорнинг подробно остановился на работах этого и других периодов времени (Horning, 1923), в которых он обнаружил, что топливо « состоит из парафинов, которые кажутся наименее стабильными из всех наших обычных видов топлива. больших молекул, которые являются также считается менее стабильным, чем более легкие и простые .Кроме того, он также отметил, что детонация зависит от условий работы двигателя, где возникновение детонации пропорционально «… некоторой степени плотности топлива в смеси …» и «… некоторой степени абсолютной температуры ». Он обнаружил, что детонация напрямую связана с топливным составом и степенью сжатия двигателя, что демонстрирует фундаментальные ограничения эффективности и производительности, на которых основное внимание уделялось исследованиям топлива и двигателей на протяжении более века.

Вскоре после выводов Хорнинга и в свете растущих данных о свойствах топлива, характеристиках двигателя и расходе топлива Бюро стандартов обратилось к руководящему комитету с просьбой разработать стандартное эталонное топливо и метод испытаний для определения характеристик детонации и топлива двигателя SI. свойства (Каммингс, 1927).Например, в 1922 году Рикардо представил данные измерений для многих видов топлива (Ricardo, 1922), а в 1927 году Грэм предложил октан и n -гептан в качестве подходящих стандартных эталонных топлив (Edgar, 1927). Вскоре после этого, в 1930 году, Кэмпбелл и др. более полно идентифицировано, как молекулярная структура топлива может влиять на детонацию и максимальную степень сжатия (Campbell et al., 1930). Это были одни из первых исследований, которые заложили основу для октановой шкалы, что в конечном итоге привело к испытаниям октанового числа (RON) по исследовательскому стандарту ASTM D2699 и моторного октанового числа (MON) D 2700 (стандарт ASTM D 2699, 2013; стандарт ASTM D 2700 , 2014).Испытания с RON и MON основаны на бинарных смесях n -гептана и 2,2,4-триметилпентана (изооктана) для характеристики антидетонационных свойств данного топлива в зависимости от степени сжатия. Стандартизация топливных антидетонационных испытаний и эталонных топлив помогла исследователям улучшить детонационную стойкость двигателей. Выбранные эталонные виды топлива не были идеальными (Leppard, 1990), но их дальнейшее использование позволяет провести исторический анализ технологического прогресса, достигнутого в улучшении характеристик и экономии топлива двигателей.

Используя RON и MON данного топлива, а также конструктивные параметры двигателя и транспортного средства, настоящая работа представляет собой компиляцию исторических данных для топлива и двигателей. Авторы проанализировали данные о двигателе, транспортном средстве и топливе с 1925 года, чтобы изучить историческую и недавнюю взаимосвязь степени сжатия и антидетонационных свойств топлива (т. Е. Октанового числа) на рынке легких транспортных средств США. Этот подход объединяет не только исторические тенденции степени сжатия и октанового числа топлива, но также мощность двигателя, вес автомобиля и экономию топлива.Анализ пришел к выводу, что с 1925 года было пять основных исторических эпох развития, которые были чувствительны ко времени, чтобы включить и приспособить нормативные, технические и социальные факторы. Этот анализ преследует три цели. Первый — улучшить понимание ключевых этапов развития и исторических факторов, которые повлияли на совместную эволюцию легкового топлива и двигателей в США, а также изучить, как взаимодействие между нормативными требованиями, технологиями и предпочтениями потребителей повлияло на исторические тенденции в октановом числе топлива. , степень сжатия двигателя и экономия топлива автомобиля.Этот анализ показал, что с 1925 года существует прямая экспоненциальная зависимость между мощностью автомобиля, экономией топлива и массой. Во-вторых, исторически октановое число топлива способствовало увеличению экономии топлива или производительности за счет степени сжатия двигателя; однако с середины 1970-х годов октановое число топлива оставалось неизменным. Существуют ли реальные потенциальные пути увеличения октанового числа топлива, которые существуют в настоящее время и могут соответствовать действующим нормам, технологиям и факторам потребления? В-третьих, если октановое число топлива будет увеличено, позволит ли это в достаточной степени увеличить степень сжатия в современных двигателях, чтобы помочь в решении нынешних проблем в CO 2 и экономии топлива?

Материалы и методы

Для обобщения исторических тенденций и информации был проведен обзор литературы.В рамках обзора были собраны среднерыночные данные по соответствующим свойствам двигателей и топлива из различных промышленных, государственных, консорциумных и консультационных источников. Скомпилированные параметры и источники данных, которые использовались для этого анализа, представлены в таблице 1.

www.frontiersin.org

Таблица 1. Основные исторические источники данных о топливе и двигателе / ​​транспортном средстве .

Данные были собраны и проанализированы по критическим параметрам. Анализ также был сосредоточен на связывании тенденций данных друг с другом с помощью традиционных методов количественной статистики (подгонка, ошибка, невязка, среднее значение, стандартное отклонение и т. Д.) и методы сравнительного качественного анализа (согласование тренда, масштабирование тренда).

Анализ

Анализ разделен на пять определенных «возрастов», которые ограничены началом или изменениями технических, социальных и нормативных факторов. Эти пять возрастов показаны на Рисунке 1, который также иллюстрирует AKI топлива, концентрацию тетраэтилсвинца (TEL) и степень сжатия двигателя. Обратите внимание, что данные на рисунке 1 отображают TEL и AKI для неэтилированного бензина обычного сорта и среднюю степень сжатия (т.е., степень сжатия для автомобилей премиум-класса, требуемых / рекомендуемых, и автомобилей с обычным топливом). Кроме того, анализ содержит шестой раздел, в котором представлены общие тенденции и резюмируются всеобъемлющие взаимодействия регулирования, потребителя и технического взаимодействия, которые имели и будут оказывать влияние на рынок легких грузовиков.

www.frontiersin.org

Рис. 1. Исторически репрезентативные усредненные тенденции степени сжатия (черный), AKI топлива (красный) и концентрации топлива TEL (синий) для U.S. как функция от года. Источники данных представлены в таблице 1.

Возраст улучшения топлива

Первоначальная эра совместной эволюции двигателя и топлива проистекала из улучшений топлива. В частности, усовершенствования в рафинировании и добавках к топливу, такие как TEL, сильно повлияли на историю и совместную эволюцию топлива и двигателей не только в «эпоху улучшения топлива», но и на протяжении всего двадцатого века. Начиная с конца 1910-х до 1930-х годов, исследователи определили взаимосвязь двигателя и топлива между детонацией, степенью сжатия, характеристиками и эффективностью (Хорнинг, 1919, 1923; Рикардо, 1922; Каммингс, 1927; Эдгар, 1927; Кэмпбелл и др., 1930; Бойд, 1950; Гиббс, 1993).

В это время Чарльз Кеттеринг и Томас Мидгли начали исследовать решение для снижения свойств топлива и / или топливных присадок, включая открытие TEL в качестве антидетонационной присадки к топливу. Их работа чрезвычайно важна и критична, а также противоречива, поскольку их результаты определили путь личной мобильности в двадцатом веке. Значение TEL подчеркивается в лабораторной записной книжке Мидгли: «Оглушительный стук их испытательного двигателя превратился в ровное мурлыканье, когда только небольшое количество соединения [тетраэтилсвинца] было добавлено в топливо.и все мужчины танцевали ненаучную джигу вокруг лаборатории ». (Kitman, 2000) Несмотря на опасения по поводу токсичности, TEL оказался экономически жизнеспособным способом повышения октанового числа топлива.

С самого начала среди основных политических, экономических и правительственных партий разгорелась полемика по поводу использования TEL в бензине (Boyd, 1950; Rosner and Markowitz, 1985; Gibbs, 1993; Gibbs, 1996; Kitman, 2000; Alson et al. др., 2014; Агентство энергетической информации, 2015). Еще с 2000 г. до н.э. было известно, что свинец токсичен (Pearce, 2007).В 1920-х годах регулирующие органы и организации здравоохранения потребовали, чтобы добавление TEL к бензину было обоснованным с точки зрения безопасности и чтобы использовались надлежащие процедуры, чтобы воздействие на человека в результате прямого контакта и атмосферного осаждения было незначительным. Например, из соображений безопасности при использовании TEL, главный хирург приостановил использование TEL в бензине в мае 1925 г. (Роберт, 1983; Гиббс, 1990; Китман, 2000) и потребовал, чтобы заявление о состоянии здоровья опасности, связанные с розничным распределением и общим использованием тетраэтилсвинцовой бензиновой моторной жидкости [будьте готовы], и что до этого времени распространение этого вещества будет прекращено. (США, 1925; Нриагу, 1990) Это действие главного хирурга было одним из первых случаев, когда федеральное учреждение рассматривало влияние мобильности на здоровье и то, как регулирование может повлиять на технологии и потребителей. Однако в течение года это регламентационное постановление было отменено, поскольку было заключено соглашение между Ethyl Gasoline Corporation и Главным хирургическим управлением, в котором корпорация предложила концентрации и использование TEL, которые можно было бы считать безопасными. В результате этого соглашения максимальное содержание TEL в автомобильном бензине составляло 3.17 г-Pb / галлон (Leake et al., 1926). Исследование 1933 г. (Kehoe et al., 1934) подтвердило утверждения Ethyl Gasoline Corporation (Leake et al., 1926), заявив, что при наличии надлежащих мер безопасности при обращении «… нет причин опасаться существования опасность для здоровья населения от распространения и использования этилированного бензина ». На основании этих исследований и периода наблюдений ограничения на концентрацию TEL были повышены в 1959 году до 4,23 г-Pb / галлон (США, 1959). Ни уведомления 1959, ни 1925 года никогда не были действительными юридическими ограничениями; они были просто соглашениями, которые позволили избежать и приостановить дальнейшее расследование (Гиббс, 1990).

Конкретное обсуждение использования и воздействия TEL выходит за рамки настоящего анализа. Однако последующие отрицательные последствия для здоровья и окружающей среды, связанные с использованием TEL в бензине, значительны. Фактически, некоторые могут классифицировать использование TEL в бензине как одну из самых значительных и широко распространенных антропогенных катастроф для окружающей среды и здоровья человека в современной истории (Needleman, 1998). Например, Невин коррелировал повышенную концентрацию свинца с принятием неверных решений в будущем.В частности, основные результаты этой работы проиллюстрированы на Рисунке 2, который показывает, что повышенная частота принятия неверных решений, таких как убийства, коррелирует с повышением концентрации свинца (Nevin, 2000). Ключевой фундамент работы Невина и обоснование 21-летней разницы между уровнем убийств и концентрацией свинца, показанной на Рисунке 2, поддерживаются Canfield et al. (2003) Работа Кэнфилда в журнале New England Journal of Medicine показала, что результаты детского теста Стэнфорд-Бине на интеллект имеют тенденцию к асимптотическому снижению по мере увеличения уровня свинца в крови в течение всей жизни, при этом, что наиболее важно, наблюдалось значительное снижение высоких показателей.Таким образом, было показано, что воздействие свинца на человека в раннем возрасте, включая TEL, коррелирует с будущим увеличением количества неверных решений.

www.frontiersin.org

Рисунок 2. Исторические тенденции в промышленном использовании свинца в США и уровне убийств в обществе, шкала уровня убийств сдвинута на 21 год на . Источник: Дата от Рика Невина, «Как воздействие свинца связано с временными изменениями IQ, насильственными преступлениями и беременностью без брака». Экологические исследования 83, вып.1 (2000): 1-22.

Несмотря на разрушительные эффекты, вызванные использованием TEL в бензине, TEL оказался эффективным и недорогим улучшителем октанового числа, получившим широкое распространение. Данные на Рисунке 1 ясно показывают, что в период совершенствования топлива существовала прямая зависимость степени сжатия двигателя от AKI топлива, а затем и от концентрации TEL. Основываясь на широком использовании и использовании TEL для улучшения бензиновых AKI, постоянное и постоянное использование TEL в бензине демонстрирует то значение, которое общество и промышленность придают личной мобильности.Наблюдаемые взаимосвязи между регулирующими, техническими и социальными влияниями не были уникальными для «эпохи улучшения топлива», и в следующих разделах будет показано, как они продолжали развиваться.

Эпоха войн силы

Вторую эпоху совместной эволюции топлива и двигателей можно определить как «эпоху войн за власть». Предыдущая эпоха улучшения качества топлива продемонстрировала, что потребительская и технически мотивированная совместная эволюция топлива и двигателей привела к улучшению характеристик личной мобильности.Улучшение топлива было критическим для этого случая. Например, на Рисунке 1 показано, что антидетонационное качество топлива повышается с введением TEL и последующим увеличением концентраций в автомобильном бензине. TEL также дополнила новые и усовершенствованные процессы рафинирования в середине двадцатого века, такие как непрерывный процесс вакуумной дистилляции, улучшенный термический риформинг в конце 1920-х и 1930-х годах, каталитический крекинг во время Второй мировой войны и риформинг платины в 1950-х годах (Shelton et al., 1982), что также повысило антидетонационные качества автомобильного бензина. Хотя процессы термического риформинга и каталитического крекинга улучшили AKI топлива в эпоху улучшения топлива, полное развертывание зрелой технологии улучшения топлива произошло во время и после Второй мировой войны, что сделало возможным эпоху войн за власть после окончания Второй мировой войны. Например, Shelton et al. (1982) утверждают, что синтетическая (т. Е. Переработанный бензин) доля автомобильного бензина увеличилась с номинального количества в 1920-х годах до примерно 60% после Второй мировой войны и превысила 80% к 1960-м годам.

Результатом внедрения зрелой технологии улучшения топлива, присутствовавшей в 1950-х и 1960-х годах, стало то, что даже при концентрации TEL, удерживаемой ниже пределов, установленных в неофициальном необязательном соглашении между Главным хирургом и Ethyl Gasoline Corporation (США, 1925 г.) , 1959; Leake et al., 1926; Kehoe et al., 1934; Robert, 1983; Gibbs, 1990; Nriagu, 1990), октановое число топлива и степень сжатия продолжали расти. Большая часть этого увеличения стала возможной благодаря полномасштабному развертыванию риформинга платины в 1950-х годах, который увеличил содержание ароматических углеводородов в топливе, увеличив AKI топлива обычного сорта более чем на девять пунктов с 80.5 в 1953 г. до 90 в 1970 г., в то время как концентрации TEL оставались постоянными. Аналогичным образом, AKI топлива высшего сорта увеличилось на 10 пунктов с 85,9 в 1953 году до 95,9 в 1970 году при почти постоянной концентрации TEL. Увеличение AKI позволило увеличить степень сжатия двигателя и, в конечном итоге, производительность, при этом средняя мощность парка автомобилей удвоилась между 1953 и 1969 годами практически без увеличения веса автомобиля (127 против 284 л.с. и 3850 против 3879 фунтов соответственно). Поэтому, когда в 1950-х и 1960-х годах стали доступны и в изобилии стали доступными и широко распространенные виды топлива с относительно высоким октановым числом (более 80 AKI), автопроизводители резко повысили степень сжатия по мере увеличения количества топлива AKI.

В то время как в 1950-е и 1960-е гг. Количество топлива AKI увеличивалось, реальная стоимость топлива (т.е. цена, скорректированная с учетом временной стоимости денег) фактически снизилась. За это время номинальная стоимость (т.е. фактическая рыночная цена) обычного бензина увеличилась с 0,272 доллара за галлон в 1951 году до 0,321 доллара за галлон в 1966 году, но с поправкой на реальную стоимость в долларах 2012 года [долларах США 2012 года (USD)] Относительная стоимость бензина фактически снизилась с 1,731 доллара за галлон в 1951 году до 1,566 доллара за галлон в 1966 году (Управление энергетической информации США, 2012).Это снижение стоимости топлива в сочетании с высоким содержанием топлива AKI и минимальными выбросами или отсутствием нормативных выбросов или надзором за экономией топлива привело к увеличению мощности за счет обогащения топлива (за счет экономии топлива), поскольку среднее воздушно-топливное соотношение (AFR) парка (как определено как среднее значение измерений на динамометре шасси на скорости 30, 50 и 70 миль в час при устойчивом крейсерском движении по ровной дороге) уменьшилось с примерно 15: 1 в 195 до примерно 13: 1 к 1961 году и сохранялось примерно с 13: 1 до 1965 года. (Коль, 1969).На рисунке 3 показано, как конкурирующие тенденции в AFR и степени сжатия были использованы для увеличения мощности за счет экономии топлива. Обратите внимание, что значения AFR были рассчитаны на основе испытаний мощности на динамометре транспортного средства, представленных в работе Kohl (1969), где настоящий анализ на Рисунке 3 удалил данные за 1962 год, который был исключением. Кроме того, хотя это и не показано на рисунке 3, дополнительные тенденции снижения реальной стоимости топлива и экономии топлива фактически приводят к почти постоянной стоимости топлива для потребителей в реальном выражении (т.е.е., ~ постоянные $ / мили с 1951 по 1969). Обратите внимание на рис. 3, что AFR начал расти в 1967 году в ответ на надвигающиеся ограничения выбросов Агентством по охране окружающей среды (EPA) и Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB) (2015) в 1970 и 1969 годах соответственно (Shelton et al., 1982; США, 1999).

www.frontiersin.org

Рис. 3. Исторически репрезентативные средние тенденции степени сжатия (черный), отношения воздух-топливо при полностью открытой дроссельной заслонке (красный), экономии топлива (синий) и цены на топливо (зеленый) в эпоху «войн за власть». Источники данных представлены в Таблице 1. Данные AFR взяты из средних результатов испытаний Г. А. Коля (Kohl, 1969).

Однако нерегулируемый рынок и траектория, ориентированная на технические / потребительские факторы, дала основания для регулирования. Например, в 1959 году Наблюдательный совет округа Лос-Анджелес определил предельное количество брома в бензине для контроля олефинов как раздражителей глаз и образования озона, которое вступило в силу в 1960 году (Neligan et al., 1961; Gibbs, 1996). Затем, в 1961 году, Калифорнийское автомобильное государственное бюро по очистке воздуха приняло закон об обязательном использовании принудительных систем вентиляции картера к 1963 году (California Air Resources Board (CARB), 2015).К 1967 году была сформирована CARB; он установил свой первый стандарт выбросов выхлопных газов в 1969 году (Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB), 2015). Хотя эти правила были приняты, они применялись только в Калифорнии, с ограниченным влиянием на выбросы выхлопных газов в стране или экономию топлива до тех пор, пока в 1970 году не было сформировано EPA (California Air Resources Board (CARB), 2015).

Низкий нормативный надзор в сочетании с высокими показателями AKI и дешевизной топлива обеспечил недостаточную экономическую мотивацию для автопроизводителей или потребителей стремиться к улучшению экономии топлива.Вместо этого компания производит и продает высокопроизводительные автомобили, которые нужны потребителям, эффективно отмечая 1953–1970 годы как войну за власть на рынке легких грузовиков США.

Возраст регулирования

Неконтролируемое стремление к производительности в эпоху войны за власть было быстро остановлено регулированием выбросов, вызванным проблемами качества городского воздуха, и регулированием экономии топлива в результате геополитически мотивированной нехватки топлива в 1970-х годах. В 1970 году Конгресс принял Закон о чистом воздухе — первый национальный стандарт выбросов из выхлопных труб, регулирующий выбросы из выхлопных труб монооксида углерода (CO), летучих органических соединений (ЛОС) и оксидов азота (NO x ), который вступил в силу в полной мере. к 1975 г.Помимо выбросов из выхлопной трубы, Закон о чистом воздухе будет вводить дополнительные правила в отношении состава бензина и добавок.

Одним из факторов, побудивших к принятию Закона о чистом воздухе, стало более глубокое понимание влияния TEL. Хотя исторически существовали значительные разногласия по поводу воздействия TEL (Boyd, 1950; Rosner and Markowitz, 1985; Nriagu, 1990), количественные доказательства увеличения воздействия свинца в результате деятельности человека не были представлены до 1965 года, когда Клер Паттерсон продемонстрировал более 100-кратное увеличение воздействия свинца в середине двадцатого века по сравнению с периодом до промышленной революции (Patterson, 1965).Пытаясь точно датировать возраст Земли с помощью распада изотопа свинца (Patterson, 1956), он обнаружил, что его инструменты пострадали от фонового загрязнения свинцом, которое было связано с недавним ростом загрязнения окружающей среды свинцом, например, от этилированного бензина (Needleman , 2000). Выводы и доказательства Паттерсона вскоре стали катализатором принятия Закона о чистом воздухе (Сенат США, Комитет по общественным работам, 1966). С тех пор аналогичные методы изотопного датирования использовались несколькими исследователями, которые нашли доказательства того, что использование свинца в бензине имело пагубные социальные последствия в Северной Америке (Nriagu, 1990; Canfield et al., 2003) и по всему миру (Pacyna and Pacyna, 2000), где свинец, относящийся к бензину, можно найти в зависимости от года в растениях (Balouet et al., 2007) и почвах (Oudijk, 2005).

Тетраэтилсвинец имел другие более прямые и отрицательные технические качества; в частности, TEL имел тенденцию вызывать образование отложений внутри камеры сгорания. В конце 1920-х годов было обнаружено, что топливные присадки, препятствующие образованию отложений, такие как дихлорэтан и дибромэтан, необходимы для предотвращения быстрого образования металлических отложений на поверхностях камеры сгорания.(Гиббс, 1990, 1993; Нриагу, 1990) Однако эти и другие химические вещества, препятствующие образованию отложений, привели к попаданию галогенатов в выхлопные газы. Первоначально галогенаты выхлопных газов не вызывали беспокойства, но после того, как в соответствии с Законом о чистом воздухе 1970 года потребовались катализаторы выхлопных газов, ситуация изменилась. Было обнаружено, что галогенаты отравляют катализаторы, нарушая способность катализатора снижать регулируемые выбросы выхлопных газов. Таким образом, чтобы позволить использовать катализатор в 1975 году, EPA определило связанный с этим процесс поэтапного отказа от свинца в топливе в 1973 году (U.S. EPA (Агентство по охране окружающей среды США), 1973b), постановив, что неэтилированный бензин (минимум 91 RON, максимум 0,05 г Pb / галлон) должен быть предложен всеми торговыми точками к июлю 1974 г. (US EPA (US Environmental Агентство по охране), 1973б). Выбросы из выхлопной трубы были дополнительно сокращены в 1977 году, когда Конгресс внес поправки в Закон о чистом воздухе, чтобы ужесточить стандарт NO x для легковых автомобилей с 3,5 до 2 граммов на милю (галлонов в минуту) и легких грузовиков до 2,3 галлонов в минуту к 1979 году. К 1981 году поэтапное сокращение дополнительного легкового автомобиля в NO x до 1.Также может произойти 0 галлонов в минуту (США, 1999). Куммер заявляет, что автомобиль с предварительными выбросами будет производить приблизительно 10 галлонов в минуту HC, 80 галлонов в минуту CO и 4 галлона NO x при испытаниях в циклах Федеральных испытаний США 1970-х годов (Kummer, 1980). В течение десятилетия выбросы NO x были сокращены в четыре раза — агрессивная фаза, которая одновременно потребовала введения неэтилированного топлива. Спустя почти 50 лет после первых регулирующих расследований использования свинца в автомобильном бензине это будет техническая мотивация — использование катализаторов для снижения выбросов, образующих смог, — а не причина здоровья человека или окружающей среды, конкретно связанная с токсичностью свинца, которая привела к уменьшение содержания свинца в топливе в соответствии с нормативными требованиями.Хотя Закон о чистом воздухе предусматривает контроль выбросов и требования к неэтилированному топливу для новых транспортных средств, потребовалось еще более 20 лет и поправки 1990 года к Закону о чистом воздухе, чтобы полностью поэтапно отказаться от автомобильного бензина в 1996 году.

В ответ на нормативы по выбросам AFR был увеличен, чтобы обеспечить соблюдение требований CO и VOC, что, в свою очередь, привело к увеличению адиабатической температуры пламени и, таким образом, к увеличению образования NO x (Lavoie et al., 1970; Benson и Стебар, 1971; Блумберг и Куммер, 1971; Комияма и Хейвуд, 1973; Куммер, 1980; Хейвуд, 1988; Тернс, 1996).В то время каталитическая технология не была достаточно зрелой для снижения связанного с этим увеличения NO x до регулируемых уровней (Kummer, 1980), и, таким образом, этот компромисс в тенденциях выбросов потребовал относительно значительных изменений в двигателях. Неспособность контролировать выбросы NO x с помощью эффективных катализаторов на транспортном средстве представляла собой компромисс между NO x / CO, при котором степень сжатия была уменьшена для уменьшения NO x , а также были исследованы и внедрены такие технологии, как рециркуляция выхлопных газов ( Кампау, 1971; Куммер, 1980).

Трехкомпонентные катализаторы, которые одновременно восстанавливают NO x и окисляют CO и углеводороды, не были полностью внедрены до начала 1980-х годов, чтобы соответствовать более строгим стандартам 1981 NO x (Соединенные Штаты, 1999). До появления трехкомпонентных катализаторов, двухкомпонентные катализаторы обычно использовались для контроля выбросов CO и HC, но они требовали сокращения выбросов NO x в цилиндрах за счет снижения температуры в цилиндрах при одновременном снижении CO.Уменьшение степени сжатия в этом подходе имело дополнительное преимущество, поскольку оно дополняло неэтилированный бензин с более низким октановым числом, как видно по быстрому снижению на рисунках 2 и 4, что снизило AKI обычного сорта на два пункта с 90 AKI в 1970 году до 88. AKI в 1974 г. (Нелиган и др., 1961; Шелтон и др., 1982; Диксон и др., 1987; Гиббс, 1993; США, 1999; Агентство по охране окружающей среды США), 1973b). Однако, поскольку требования по контролю за выбросами NO x стали более строгими в конце 1970-х годов, для их выполнения потребуется полный катализ CO, HC и NO x , поскольку будущие возможности работы на обедненном топливе ограничат экономию топлива в будущем. улучшения (Куммер, 1980).

www.frontiersin.org

Рис. 4. Исторически репрезентативные средние тенденции степени сжатия (красный), экономии топлива (черный), цены на топливо (зеленый) и веса транспортного средства (синий) в течение «периода регулирования ». Источники данных представлены в таблице 1.

Хотя требования к выбросам имели тенденцию к увеличению AFR по сравнению со значениями, наблюдавшимися в середине 1960-х годов (рис. 3), пониженные требования к степени сжатия нейтрализовали выигрыш в экономии топлива за счет фундаментального снижения максимальной и достижимой эффективности двигателя (Caris and Nelson, 1959).Рисунок 3 показывает, что экономия топлива транспортных средств в середине 1960-х была на самом деле выше, чем у транспортных средств в начале 1970-х, Рисунок 4. Полный эффект, который сокращение топлива AKI и ограничения выбросов оказали на экономию топлива, становится очевидным с историческими и политическими событиями. события 1970-х годов. Осуществляя поэтапный переход на неэтилированное топливо и стандарты выбросов, США начали свое участие в войне Судного дня в октябре 1973 года, когда Организация арабских стран-экспортеров нефти ввела нефтяное эмбарго против США.С. и другие вовлеченные страны, вызывая нехватку энергии с октября 1973 года до снятия эмбарго в марте 1974 года (Государственный департамент США, Офис историка, 2012). Во время эмбарго цена на обычный бензин в 1974 г. выросла на 47% (27% в долларах США 2012 г.) (Управление энергетической информации США, 2012 г.), что привело к быстрому потрясению экономики. США незамедлительно предприняли стратегические политические действия по содействию энергосбережению и развитию внутренних энергетических ресурсов, как указано в Законе об энергосбережении 1975 года (Закон об энергетической политике и сохранении 42 USC 6201, 2015).Скорости на автомагистралях для автомобилистов снизились до установленного федеральным законодательством ограничения скорости в 55 миль в час, а автопроизводители изготовили новые автомобили в соответствии с недавно введенными стандартами экономии топлива (Закон об энергетической политике и сохранении энергии 42 USC 6201, 2015). В частности, Закон об энергосбережении установил средние стандарты экономии топлива в размере 15, 19 и 20 миль на галлон для модельных лет (MY) 1978, 1979 и 1980, соответственно, и конечную потребность в 27,5 миль на галлон для 1985 года (Энергетическая политика и сохранение закон 42 USC 6201, 2015), который автопроизводители выполнили в основном за счет резкого снижения веса автомобиля — почти на 20% — в период с 1976 по 1980 год (рис. 4).

Поэтапное введение этих правил было своевременным, поскольку они совпали со вторым нефтяным кризисом 1979 года, вызванным Иранской революцией. Цены на нефть взлетели на 86% (рост на 57% в 2012 году в долларах США) в период с 1978 по 1980 год и за более длительный период времени, чем первый кризис 1973 года. Недавние воспоминания общественности о драматических изменениях в личной мобильности из-за нехватки энергии побудили автопроизводителей к улучшению технологии двигателей и эффективность в ближайшие годы.

Цифровой век

Эпоха регулирования 1970-х годов оказалась периодом реакции на эпоху войн за власть 1950-х и 1960-х годов и на нехватку топлива, вызванную геополитическими событиями.За этими двумя эпохами последовали рост и зрелость «цифровой эпохи» транспортных средств, вызванные развитием вычислительной мощности. Эти достижения были использованы как при проектировании с помощью компьютерного моделирования, так и на транспортных средствах с помощью надежных недорогих вычислений и электронного управления. Как бортовые, так и разрабатываемые вычислительные инструменты стали критически важными для соответствия все более строгим ограничениям на выбросы выхлопных газов и стандартам экономии топлива. Интеграция рентабельных вычислительных мощностей и сенсорных технологий обеспечила резкое улучшение характеристик и работы при соблюдении новых норм выбросов за счет активного управления двигателем и трехкомпонентного катализатора (Kummer, 1980).

Исследования начали показывать, что улучшение работы двигателя может быть достигнуто с помощью таких технологий, как активный контроль искры (Kraus et al., 1978), контроль соотношения воздух-топливо (Rivard, 1973; Zechnall et al., 1973; Holl, 1980). ), а также достижения в работе катализатора и эффективности преобразования при стехиометрической работе (Канеко и др., 1978; Хегедус и др., 1979; Куммер, 1980). Хотя снижение AKI неэтилированного бензина и недостаточная зрелость катализатора выбросов оказались вредными для степени сжатия двигателя в период действия нормативных требований, было обнаружено, что новые функции управления двигателем и средства управления позволяют повысить толерантность к детонации и связанную с этим степень сжатия и производительность без изменения топливо АКИ.Возможность увеличения степени сжатия позволила двигателям восстановить часть потерянных характеристик и эффективности, связанных со стехиометрическим режимом AFR, по сравнению с режимом обогащенного или обедненного AFR, соответственно. Одним из факторов стала реализация датчиков детонации — акселерометров для определения резонансных частот в диапазоне 4–5 кГц, общих для детонации (Hickling et al., 1983), — которые отправляли информацию обратной связи в блок управления двигателем (ЭБУ), который мог регулировать параметры работы двигателя (т.е., задержка момента зажигания), чтобы снизить склонность к детонации, не требуя увеличения октанового числа топлива. В результате ЭБУ и связанные с ним стратегии управления двигателем позволили увеличить степень сжатия двигателя при относительно постоянном расходе топлива AKI (Kraus et al., 1978) (Рисунок 1).

Начиная с начала 80-х годов прошлого века произошли огромные улучшения характеристик, эффективности двигателя и усовершенствования, при этом регулирование экономии топлива оставалось неизменным. Комбинированный эффект улучшений датчиков и управления двигателем виден на рисунке 5, где срабатывание датчика детонации и впрыск топлива в порт (PFI) происходили одновременно, начиная примерно с 1982 года.Поскольку при активном контроле детонации требовалась активная синхронизация зажигания, она была быстро принята с той же скоростью, что и PFI (рис. 5), который отличался активным бортовым управлением воздухом / топливом посредством управления AFR. С полным внедрением датчиков детонации к 1990-м годам способность водителя слышать детонацию стала более неоднозначной, если не невозможной (Группа анализа 1985 года Группы исследования требований к октановому числу CRC Light-Duty, 1986; Группа анализа 1988 года CRC Light -Группа по исследованию требований к октановому числу в рабочем режиме, 1989 г .; Группа анализа 1992 г. Группы по исследованию требований к октановому числу легких грузовых автомобилей, 1993 г.).В связи с быстрым внедрением и улучшением бортовых средств управления двигателем 1997 год был последним годом, когда Координационный исследовательский совет (CRC) провел октановое исследование автомобилей MY, как он регулярно проводился с 1930-х годов. Интеграция бортовых датчиков, технологий управления, таких как регулируемые фазы газораспределения (VVT), многоклапанные головки цилиндров, автоматизированное проектирование и моделирование, помогли ослабить исторически тесную связь между октановым числом топлива и степенью сжатия (рис. 1).

Пока двигатели внедрялись в эпоху цифровых технологий, номинальная стоимость топлива оставалась неизменной, а реальная стоимость топлива с поправкой на 2012 год фактически снизилась (Рисунок 6). Уменьшение реальной стоимости топлива отражало тенденции цен на топливо в эпоху войн за власть. Более того, с внедрением технологии двигателей, когда цены на топливо падали и стало возможным рентабельное увеличение производительности, автомобиль

.

4 Технологии силовых агрегатов для снижения удельного расхода топлива в зависимости от нагрузки | Технологии и подходы к снижению расхода топлива на средних и большегрузных автомобилях

мес — это возобновляемые виды топлива (в соответствии с требованиями Стандарта по возобновляемым видам топлива Закона об энергетической политике 2007 года), например этанол для двигателей с искровым зажиганием и биодизельное топливо для двигателей с воспламенением от сжатия. Оба этих возобновляемых топлива имеют более низкую теплотворную способность (британские тепловые единицы / галлон), чем их аналог бензин и дизельное топливо, что приводит к более высокому расходу топлива при измерении на основе объема (литры или галлоны).Природный газ также используется в бензиновых и преобразованных дизельных двигателях, но имеет низкую теплотворную способность и используется в газообразной форме, что требует выражения данных о расходе топлива на основе эквивалентной энергии.

Еще один фактор, который может возникнуть, если дизельные двигатели заменят бензиновые, или если возобновляемые виды топлива будут играть более значительную роль в топливе, используемом для автомобилей средней и большой грузоподъемности, — это воздействие на нефтеперерабатывающие заводы. Каждый баррель нефти производит различные пропорции топлива, такого как дизельное топливо, бензин, керосин, мазут и другие, чтобы удовлетворить спрос на это топливо.Если на топливном рынке произойдет существенное изменение спроса на дизельное топливо по сравнению с бензином, например, нефтеперерабатывающим заводам потребуется изменить свои процессы, чтобы изменить состав топлива, производимого из каждого барреля переработанной нефти.

Как бензиновые, так и дизельные двигатели включают системы контроля выбросов выхлопных газов для углеводородов, углеводородов, CO и NO x . Бензиновые двигатели также контролируют выбросы в результате испарения, а дизельные двигатели контролируют PM. Эти выбросы контролируются как процессом сгорания двигателя (двигатель не работает), так и использованием каталитических нейтрализаторов, DOC, DPF, бедных катализаторов NO x и SCR.

Подход к контролю за выбросами, используемый в тяжелых дизельных двигателях, сильно отличается от двигателей с искровым зажиганием. Все стратегии, которые использовались для дорожных грузовиков до 2009 года, полагались на элементы управления в цилиндрах, включая систему рециркуляции отработавших газов, для ограничения NO x , а не на доочистку. Стандарты, принятые Агентством по охране окружающей среды США (EPA) 2007 года для тяжелых условий эксплуатации на автомагистралях, вынудили использовать сажевые фильтры для контроля PM. DPF являются первой широко используемой системой последующей обработки в дизельных двигателях, хотя в некоторых дизельных двигателях также используются катализаторы окисления для контроля выбросов углеводородов.В 2010 году большинство производителей дизельных грузовиков планируют добавить систему нейтрализации SCR, чтобы соответствовать новым требованиям 2010 NO x .

Volvo — первая компания, которая публично оценила цены на тяжелые дизельные автомобили с системами контроля выбросов 2010 года. Компания планирует взимать 9600 долларов за систему SCR на тяжелых грузовиках модели 2010 года (журнал Fleet Owner Web, 3 марта 2009 г.). Доплата Volvo за выбросы 2007 года составляет 7500 долларов, что покрывает стоимость системы DPF для контроля твердых частиц и охлаждаемой системы EGR для контроля внутрицилиндрового NO x .Общая надбавка за контроль выбросов в размере 17 100 долларов на 2010 год не намного ниже стоимости полного дизельного двигателя большой мощности. Navistar, производитель грузовиков для международных перевозок, объявил о надбавке за выбросы в размере 6000 долларов для средних грузовиков 2010 года и о надбавке в размере 8000 долларов для тяжелых грузовиков (Reuters, 28 июля 2009 г.). Navistar — единственный крупный производитель грузовиков, который не планирует использовать SCR в соответствии с требованиями NO x 2010 года. Надбавки за выбросы 2010 г. являются сверх надбавок в размере от 5000 до 6000 долларов для грузовиков средней грузоподъемности и от 7000 до 10 000 долларов для тяжелых грузовиков, которые Navistar взимала за выбросы 2007 года (пресс-релиз Navistar, 8 ноября 2005 г.).Компания Daimler Trucks North America, производитель грузовиков Freightliner и Western Star, объявила о повышении на 6700–7300 долларов для среднетоннажных грузовиков и 9000 долларов для тяжелых грузовиков 2010 года по сравнению с 2007 годом ( Transport Topics , 8 августа 2009 г.).

Стоимость соблюдения новых стандартов выбросов для бензиновых двигателей обычно измеряется сотнями, а не тысячами долларов. Дизельные двигатели начинаются со значительного недостатка стоимости по сравнению с бензиновыми двигателями из-за их большей прочности (чтобы выдерживать высокое давление в цилиндрах при воспламенении от сжатия) и их гораздо более сложных топливных систем.Дизельные топливные системы имеют давление впрыска от 1600 до 3000 бар, в то время как даже для дорогих (по стандартам бензиновых двигателей) топливных систем GDI требуется всего от 100 до 200 бар. В поршневых системах впрыска бензиновых двигателей обычно используется давление впрыска всего несколько бар. Необходимость создания и контроля экстремальных давлений оказывает большое влияние на стоимость дизельной топливной системы.

Когда более высокая стоимость дизельных двигателей добавляется к гораздо более высокой стоимости последующей обработки для контроля выбросов дизельных двигателей, возникает мощный рыночный стимул для перехода к бензиновым двигателям, за исключением случаев, когда требуется долговечность дизельного двигателя.В период с 2004 по 2008 год дизельные двигатели уступили место бензиновым двигателям грузовым автомобилям классов 3, 5 и 7, в то же время увеличив проникновение на рынок грузовиков классов 2 и 4 (см. Таблицу 4-3).

Можно ожидать, что эта тенденция усилится в 2010 году и в последующий период, когда дизельные двигатели средней мощности с последующей обработкой могут стоить на 10 000 долларов больше, чем вариант с бензиновым двигателем. Для любой операции с относительно низким средним пробегом транспортного средства в год бензиновые двигатели будут более экономичными. Поскольку бензиновые двигатели значительно менее экономичны, чем дизельные, это означает, что потребление топлива парком грузовых автомобилей средней грузоподъемности будет увеличиваться в результате сокращения доли дизельных двигателей на рынке.

ТАБЛИЦА 4-3 Доля продаж грузовиков с дизельным двигателем от общего объема продаж грузовых автомобилей

Класс

2004

2005

2006

2007

2008

1

0.10

0,1

0,0

0,0

0,0

2

9,2

9,5

10,1

10.4

12,9

3

68,6

68,6

68,6

42,5

44,1

4

70.6

73,8

75,7

78,5

80,9

5

91,7

92,2

91.6

91,8

92,3

6

75,8

73,4

75,3

52,4

58.0

7

53,6

55,8

58,5

50,4

50,3

8

100.0

100,0

100,0

100,0

99,7

Итого

9,1

10,3

11.6

9,3

10,8

ИСТОЧНИК: DOE, EERE (2009), на основе Ward’s Motor Vehicle Facts and Figures .

,

Прямой впрыск вызывает больше проблем, чем решает?

Прямой впрыск топлива в наши дни проникает во все более массовые автомобили, и он может иметь врожденную неисправность, о которой мы должны знать.

Во-первых, что такое прямой впрыск? Прямой впрыск топлива в бензиновых двигателях: топливная форсунка, установленная на головке блока цилиндров, распыляет топливо непосредственно в камеру сгорания. Его предшественник, инжекторный, имел форсунки, установленные во впускном коллекторе, а топливная струя была направлена ​​на заднюю часть впускных клапанов.Почему изменение? Технология прямого впрыска обеспечивает немного большую мощность и лучшую экономию топлива; в зависимости от области применения, как правило, улучшение составляет 10–15%. Но крутящий момент двигателя можно увеличить на 50%.

В чем проблема? На некоторых двигателях задняя часть впускных клапанов и их порты могут покрываться углеродными отложениями. В системах с портовым впрыском более старого типа распыление топлива, направляемое на клапаны, препятствовало этому, поскольку современные виды топлива содержат очистители.Если накапливается достаточно углерода, это может вызвать резкую работу на холостом ходу, спотыкание при ускорении, заглохание, проверку освещения двигателя, повышенный расход топлива и общий недостаток мощности. Некоторые водители испытали это на пробеге двигателя менее 50 000 км. Короткие поездки, которые не позволяют двигателю видеть сколько-нибудь значительного времени при полной рабочей температуре, могут усугубить это состояние.

Какое лекарство? Это зависит от количества нароста и его твердости. В некоторых случаях химическая жидкость, введенная в приемник, например, Sea Foam, может очистить вещи.Это относительно простой процесс, когда вакуумная линия порта используется для всасывания жидкости во впускные отверстия во время работы двигателя. Он действительно создает значительное количество дыма из выхлопных газов, поэтому его следует делать только в хорошо вентилируемых помещениях. В более сложных случаях решением могут быть грецкие орехи. Да, грецкие орехи. Измельченную скорлупу грецкого ореха можно вдувать во впускные каналы сжатым воздухом и сразу же откачивать с помощью специального адаптера. Для этого необходимо снять впускной коллектор, и это действительно не работа, сделанная своими руками.

В наихудших сценариях может потребоваться снятие головок цилиндров двигателя для выполнения ручной очистки, что требует затрат, которые вполне соответствуют категории ой. Многие автопроизводители выпустили новое программное обеспечение для управления двигателем, чтобы помочь решить эту проблему, изменив время открытия впускных клапанов и регулируя угол опережения зажигания. Регулярная замена масла также способствует свободному перемещению механизмов управления клапанами. Если ваш автомобиль пострадал, прекратите использовать топливо с любым количеством этанола.

Что не поможет? Все, что связано с использованием топливных форсунок для очистки беспорядка — это означает добавки к бензину или очистку системы впрыска топлива. Поскольку форсунки находятся далеко от скопления и не распыляются на клапаны, эти услуги являются пустой тратой времени и денег.

Какие автомобили затронуты? Эти проблемы могут затронуть практически любой автомобиль, оснащенный бензиновым двигателем с прямым впрыском, но некоторые BMW, VW, Audi и Kias, похоже, сталкиваются с этой проблемой чаще, чем другие.Но если вы столкнулись с такой ситуацией, после того, как все почистили, обратитесь к своему авторизованному дилеру, чтобы узнать, доступны ли какие-либо обновления программного обеспечения для вашего двигателя. Некоторые из этих обновлений содержат информацию о том, что они связаны с проблемами углерода.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о