Исследовательская работа На тему: Экологические аспекты автомобильных двигателей
проект на тему

1 Слайд

Тема исследовательской работы: «Экологические  аспекты автомобильных двигателей»

Двигатель — устройство, преобразующее энергию (например, сгорания топлива) в механическую работу.

2 Слайд

Некоторые любопытные данные про автомобили

• К концу 2009 года во всем мире будет насчитываться в общей сложности 1 млрд. автомобилей. (Например, в 2007 году в мире насчитывалось 942 млн. транспортных средств.)
• Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд. тонн нефтяного топлива.
• Коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды. То есть всего менее четверти топлива тратится на движение  автомобиля, остальные три четверти сгорает впустую.

3 Слайд

Основные проблемы  

• Ограниченность основных ресурсов (нефти) на планете.
• Загрязнение окружающей среды (автомобилями, заводами при переработки нефти, при добыче нефти).
• Неэффективное использование нефтяного топлива (низкий КПД).

4 Слайд

Цель автомобилестроителей

• Создание экологически чистого двигателя, потребляющего в виде топлива возобновляемые природные ресурсы.
• Двигатель должен быть компактным, мощным, простым в производстве и эксплуатации и иметь высокий КПД.

5 Слайд

Пути поиска решения проблемы

• Усовершенствование существующих бензиновых или дизельных двигателей, путем очищения выхлопа двигателей, использование новых композитных материалов для двигателей и автомобилей, использование каталитических нейтрализаторов, использование добавок для топлива понижающих выхлоп вредных веществ и повышающий теплоотдачу топлива.
• Изобретение принципиально новых видов топлива и двигателей.

6 Слайд

Бензиновые автомобильные двигатели

• Изобретателями бензинового двигателя официально признаны только два немецких конструктора: Готлиб Даймлер, построивший в 1885 г. мотоцикл с бензиновым двигателем, и Карл Бенц, построивший в  1886г. трехколесный бензиновый автомобиль.
• Основной принцип работы бензинового двигателя – горение  бензина в камере сгорания двигателя путем его поджога искрой от электрического источника.

Топливо – бензин. Производится из нефти. В конце 19 века в основном получался как побочный продукт осветительного керосина

7 Слайд

Принцип работы бензинового ДВС

• В большинстве случаев бензиновые двигатели являются четырехтактными, рабочий цикл которых состоит из четырех тактов:
• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска
• Более подробно о каждом из 4-х тактов.
• Впуск
• Поршневое движение начинается с одной точки (нижней или верхней), при этом открывается клапан впуска и происходит подача топлива в камеру сгорания. После того как поршень останавливается в противоположной крайней точке, все впускные клапаны закрываются.
• Сжатие
• На данном такте поршень возвращается на исходную точку, сжимая поступившую топливную смесь, увеличивая ее температуру нагрева. После того как поршень достигает крайней точки, происходит воспламенение сжатой топливной смеси свечой зажигания.
• Рабочий ход
• При сгорании топливная смесь образует газы, при расширении которых происходит выталкивание поршня. Все клапаны во время рабочего хода остаются полностью закрытыми.
• Выпуск
• В то время как коленвал продолжает осуществлять вращательные движения, поршень движется в верхнюю крайнюю точку. Вместе с ним открывается клапан выпуска, при котором поршень выталкивает газы в газораспределительную систему. После завершения такта все выпускные клапаны закрываются.
• Весь рабочий процесс носит цикличный характер, поэтому после завершения одного такта, начинается следующий такт.

8 Слайд

…

9 Слайд

Основные преимущества и недостатки бензиновых двигателей

• Недостатки:

        - очень низкий КПД  

       -  сложность конструкции

       -  большое потребление топлива и, как следствие, загрязнение окружающей среды

• Преимущества:

        - низкий уровень шума и вибраций;
  - большая  мощность;

        - большая распространенность в мире  

10 Слайд

Дизельный двигатель

• В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893 года.
• Основной принцип работы дизельного двигателя – сильное  сжатие топлива и его последующее самовозгорание.

Топливо – дизель, получаемое также из нефти.

11 Слайд

Основные преимущества и недостатки дизельных двигателей

• Недостатки:

      - больший шум и вибрация

      - плохой пуск на морозе

      - большая масса
- требует более частого обслуживания

• Преимущества:

     -экономичность, расход топлива при том же объеме и мощности меньше на 15-25%;
- меньшая стоимость топлива;
- хорошая тяга на низких оборотах, дизельный двигатель удобен для джипов и грузовиков особенно на бездорожье;
- простота двигателя - отсутствие свечей зажигания, проводов.

12 Слайд

Вывод

• Основной недостаток бензиновых и дизельных двигателей – использование нефтепродуктов в качестве топлива и, как следствие, большой вред для окружающей среды .  

13 Слайд

Новые виды двигателей

Газовый двигатель                                                  Гибридный двигатель

Двигатель на биотопливе                                        Двигатель на метаноле            

14 Слайд

Двигатели работающие на природном газе

• Это фактически бензиновый двигатель, только вместо топлива используется природный газ.

Преимущества: газ дешевле дизельного топлива и бензина, запасов газа на планете больше, чем запасов нефти, газ более экологичен (не содержит в выхлопе свинца и серы, практически полностью сгорает в двигателе)

Недостатки: требуется внимательное отношение к газобаллонной аппаратуре из-за возможности утечки и последующего взрыва

15 Слайд

Гибридный двигатель

• Комбинация дизельного или бензинового двигателя с электродвигателями, то есть в автомобиле одновременно установлены  один двигатель внутреннего сгорания и один или несколько электрических двигателей.
• Компьютерная система следит за включением и выключением всех двигателей для оптимальной работы автомобиля, при торможении происходит зарядка батарей электродвигателя.

Преимущества: высокий КПД, экономия топлива.

Недостатки:  сложность двигателя и его дороговизна.

16 Слайд

Биотопливные двигатели

• Биотопливные двигатели – это те же бензиновые или дизельные двигатели, в качестве топлива используется 10-20% добавки биоэтанола (биоэтанол получается из отходов лесопереработки или растениеводства) и биодизельное топливо, (дизельное топливо смешанное с растительными маслами и продуктами их переработки) Преимущества: экономия нефтепродуктов, экологичность

17 Слайд

Метанол

• Метанол - древесный спирт, очень перспективный вид топлива. Почему? Во первых потому что лес является возобновляемым природным ресурсом и во-вторых метанол сгорает «чище», образуя главным образом диоксид углерода и воду, а диоксида углерода в выхлопе более чем в 5 раз меньше по сравнению с бензиновыми двигателями.
• Преимущества: экологичность  (в выхлопах нет твердых веществ и сажи), экономичность,  лучше характеристики мощности и КПД, двигатели более компактные и легкие.
• Недостаток: дороговизна топлива.

18 Слайд

Водородные двигатели

• Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности – охрана окружающей среды от загрязнения – будет практически решена. Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания; хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания.
• Недостатки: взрывоопасность , дороговизна и емкость баков для его хранения.  

19 Слайд

Выводы

• Человечество вплотную подошло к решению задачи экологичного, экономичного и не потребляющего нефтепродукты двигателя с высоким КПД.  И в ближайшие годы стоит ожидать появление мощных автомобилей работающих на альтернативном и безопасном для природы и человека топливе.

Спасибо за внимание.