По состоянию на 2013 [Обновить]год было доступно или потенциально доступно большое количество силовых установок для автомобилей и других транспортных средств. Опции включали двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине , дизельном топливе , пропане или природном газе ; гибридные автомобили , подключаемые гибриды , автомобили на топливных элементах, работающие на водороде, и все электромобили . Транспортные средства, работающие на топливе, имеют преимущество из-за ограниченного диапазона и высокой стоимости аккумуляторов . Некоторые варианты требовали строительства сети заправки илизарядные станции . [1] Не имея убедительных преимуществ для какого-либо конкретного варианта, автопроизводители следовали параллельным направлениям разработки, используя множество вариантов. Одной из применяемых стратегий было снижение веса транспортных средств.
Последние события [ править ]
Использование высоких технологий (таких как электронные блоки управления двигателем ) в усовершенствованных конструкциях в результате значительных инвестиций европейских стран и Японии в исследования в области развития, по-видимому, дало им преимущество перед китайскими автопроизводителями и поставщиками запчастей, которые по состоянию на 2013 год имели низкие показатели. бюджеты на разработку и отсутствие мощностей для производства деталей для высокотехнологичных двигателей и силовых агрегатов. [2]
Характеристики [ править ]
Основная характеристика автомобильного двигателя (по сравнению со стационарным двигателем или судовым двигателем ) - это высокая удельная мощность . Это достигается за счет использования высокой скорости вращения. Однако автомобильные двигатели иногда модифицируют для использования на море, образуя судовой автомобильный двигатель .
История [ править ]
В первые годы пробовали паровые машины и электродвигатели , но с ограниченным успехом. В 20 веке двигатель внутреннего сгорания стал доминирующим. В 2015 году двигатель внутреннего сгорания остается наиболее широко используемым, но возрождение электричества кажется вероятным из-за растущей озабоченности по поводу выбросов выхлопных газов двигателей со встроенным электронным двигателем .
По состоянию на 2017 год большинство автомобилей в США работают на бензине. В начале 1900-х годов двигатели внутреннего сгорания столкнулись с конкуренцией со стороны паровых и электрических двигателей. Двигатели внутреннего сгорания того времени работали на бензине. Двигатели внутреннего сгорания работают по концепции поршня, который толкается давлением определенного взрыва. [3] Этот взрыв сжигает углеводород в головке блока цилиндров двигателя. Из всех автомобилей, произведенных в то время, только около четверти фактически относятся к двигателям внутреннего сгорания. В течение следующих двух лет двигатель внутреннего сгорания стал самым популярным автомобильным двигателем. [4] Где-то в 19 веке Рудольф Дизельизобрел новую форму энергии внутреннего сгорания, используя концепцию впрыска жидкого топлива в воздух, нагретый исключительно за счет сжатия. [3] Это предшественник современного дизельного двигателя, используемого в автомобилях, но, в частности, в тяжелых транспортных средствах, таких как грузовые автомобили.
Типы двигателей [ править ]
Двигатели внутреннего сгорания [ править ]
Бензиновые двигатели быстро стали выбором производителей и потребителей. Несмотря на грубый запуск, шумный и грязный двигатель и сложное переключение передач, новые технологии, такие как производственная линия и усовершенствование двигателя, позволили выпускать бензиновые автомобили в стандартной комплектации. Это начало от изобретения газового автомобиля в 1876 году до начала массового производства в 1890-х годах. Модель Т Генри Форда снизила цены на автомобили до более доступной цены. В то же время Чарльз Кеттеринг изобрел электрический стартер, позволивший автомобилю быть более эффективным, чем механический стартер. [5] Изобилие бензиновых газовых автомобилей, которые должны быть высокопроизводительными и доступными. Спрос на бензин вырос с 3 миллиардов баррелей в 1919 году до примерно 15 миллиардов в 1929 году.[6]
Двигатель внутреннего сгорания - это двигатель, который приводится в движение расширяющимся газом, который создается при сгорании углеводородных газообразных топлив. [7] Чтобы уточнить, внутреннее сгорание использовало теплоту сгорания, создаваемую впрыснутым углеводородным топливом, для создания механического движения. В начале 1900-х годов древесный спирт был популярным топливом для французских и немецких автомобилей, но поскольку правительства ввели большие налоги на производство, цена на древесный спирт поднялась выше, чем на бензин. [7]Бензиновые двигатели стали популярными в результате этого, поскольку двигатели внутреннего сгорания были широко известны как бензиновые двигатели. Хотя бензиновые двигатели стали популярными, они не были особенно желательны из-за опасности утечки топлива, которая могла вызвать взрывы. Поэтому многие изобретатели в результате пытались создать двигатель, работающий на керосине. Это не было успешным предприятием, применяющим его для использования в автомобилях. Есть много разных видов топлива для двигателей внутреннего сгорания. К ним относятся дизельное топливо , бензин и этанол .
Паровые двигатели [ править ]
Паровой двигатель был изобретен в конце 1700 - х лет, и основной метод питающих двигателей и вскоре, локомотивы. Одним из самых популярных паровых автомобилей был Stanley Steamer с низким уровнем загрязнения, мощностью и скоростью. Обратной стороной этих паровых автомобилей является ненадежность, сложность и частые аварии. Время запуска паровой машины может достигать 45 минут, что противоречит цели более быстрой транспортировки. К тому времени, когда паровой автомобиль был усовершенствован, сложность производства по сравнению с газовыми автомобилями сделала паровые автомобили нерентабельными. [5]
Паровая машина - это устройство, преобразующее тепло в механическое движение. Это обеспечивается использованием бойлеров, создающих пар за счет кипящей воды. В начале 1900-х годов Абнер Добл представил в Соединенных Штатах автомобиль с паровым двигателем, который имел возможности, которые потенциально могли превзойти Ford Model T по эффективности. [8]Известно, что пар имеет очень эффективную экономию топлива при использовании источника высокой мощности. Вот почему половина мира почти весь 19 век и почти половину 20 века приводилась в действие паром. Основным недостатком паровой машины в автомобилях было то, что операторы должны были иметь полное представление о котлах и паровых двигателях перед работой, так как это наносило ущерб самому двигателю, если оператор пренебрегал им. [7]
Электродвигатели [ править ]
Электромобили казались наиболее жизнеспособным вариантом, подобно паровым автомобилям. Он был впервые изобретен в начале 1800-х годов и стал жизнеспособным средством передвижения примерно в 1890 году, когда Уильям Моррисон создал первый электромобиль, который двигался со скоростью 14 миль в час. Электромобили обеспечивали низкий уровень загрязнения и бесшумную езду, в отличие от своих бензиновых собратьев. Самым большим недостатком электромобилей был диапазон. Типичный электромобиль может проехать около 20 миль, прежде чем потребуется подзарядка. Производители не могли увеличить количество батарей из-за их громоздкости в то время. Без стимула покупать электромобили, в то время автомобили на газе были наиболее жизнеспособным вариантом. [5]
Электромобили используют батареи для хранения электроэнергии, которая используется для питания электродвигателей . Батарея подает питание на двигатель переменного или постоянного тока. Разница между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, какая система необходима для их работы в электромобиле. Двигатель переменного тока , как правило , дешевле , но компоненты , необходимые для запуска его в электрическом транспортном средстве , таком как контроллер и инвертор делает его более дорогим , чем двигатель постоянного тока. Электромобиль - это уникальная особенность электромобилей по сравнению с его бензиновыми аналогами: электромобиль проще, чем бензиновый. [9]Электромобиль обходит компоненты бензинового автомобиля, такие как коленчатый вал, что позволяет ему вырабатывать мощность намного быстрее, чем бензин. Из-за более быстрой передачи мощности электромобиль может ускоряться быстрее, чем бензиновые автомобили. [10]
В 1970-х электромобиль снова появился на свет из-за нефтяного эмбарго ОПЕК 1973 года . Раньше изобилие бензина было основным источником топлива для автомобилей. Но после дефицита производители снова начали обращать внимание на электромобили. Несмотря на усовершенствованные технологии 1800-х годов, электромобили столкнулись с аналогичными технологическими недостатками, такими как ограниченный пробег и скорость. Они могли двигаться только со скоростью до 45 миль в час и имели дальность действия около 40 миль. [11]
Ссылки [ править ]
- ^ Кардуэлл, Дайан; Краусс, Клиффорд (22 апреля 2013 г.). «Грузоперевозки намерены расширить использование природного газа» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 23 апреля 2013 года .
- ^ "Силовые установки Великая гонка трансмиссий Автопроизводители хеджируют свои ставки на автомобили" . Экономист (печатное издание). 20 апреля 2013 . Проверено 19 апреля 2013 года .
- ^ Б Cummins Jr., Лайл C. (1976) Early IC и автомоторный. Технические документы SAE. Уилсонвилл: Carnot Press, 760604, 1976.
- ^ Л. Коллиер, Джеймс. (2006) Паровые двигатели. 1-е изд. Тарритаун: Издательство Кавендиш-Сквер, 2006.
- ^ a b c История электромобиля. (2014). Energy.gov. Получено 28 марта 2017 г. с сайта https://energy.gov/articles/history-electric-car.
- ^ Melosi, М. (2004). Автомобиль и окружающая среда в американской истории: использование энергии и двигатель внутреннего сгорания. Autolife.umd.umich.edu. Получено 28 марта 2017 г. с сайта http://www.autolife.umd.umich.edu/Environment/E_Overview/E_Overview3.htm.
- ^ a b c Чемберс, A. (1902). Американский автомобильный справочник Ли (1-е изд.). Чикаго: Лэрд и Ли. Получено с https://play.google.com/store/books/details/Alfred_B_Chambers_Lee_s_American_Automobile_Manual?id=_lYF6H7Q0GYC .
- ^ Гейган, J. (2017). Впереди полный Steam. Американская история, (1), 26-31.
- ^ Швиттерс, С. (2017). Зарядка переменным током или постоянным током - в чем разница - Plug In America. Подключи Америку. Получено 11 апреля 2017 г. с https://pluginamerica.org/ac-versus-dc-charging-what-difference/.
- ^ Как работают аккумуляторные электромобили ?. (2017). Союз неравнодушных ученых. Получено 11 апреля 2017 г. с веб- сайта http://www.ucsusa.org/clean-vehicles/electric-vehicles/how-do-battery-electric-cars-work#.WOqfj_ krK70.
- ^ Центр данных по альтернативным видам топлива: как работают электромобили ?. (2017). Afdc.energy.gov. Получено 9 апреля 2017 г. с веб-сайта http://www.afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work.
