Авто блог

Двигателите с вътрешно горене превръщат химичната енергия на горивото в механична, която се използва за задвижване на превозното средство. Основните стремежи на съвременните инженери, разработващи тези двигатели, са достигането на висока мощност при малък работен обем, висока икономичност и минимално вредно влияние на околната среда. Един от способите за достигане на тези цели и пълноценното изгаряне на горивото.

Съвременните автомобилни двигатели с вътрешно горене се характеризират с висока мощност, икономичност и ниско съдържание на вредни емисии в изгорелите газове. Това се постига чрез пълно изгаряне на горивото, подавано в мотора. Тези двигатели използват предимно въглеводородни горива, като най-масовите са дизел, бензин, пропан-бутан и метан. За пълното изгаряне на всяко едно от тях, е необходимо точно определено количество кислород, представляващ около 21% от въздуха, който дишаме. Когато горивовъздушната смес съдържа такова количество въздух, което осигурява изгарянето на цялото количество гориво без остатък на гориво или окислител (въздух), сместа се нарича стехиометрична. За пълното изгаряне на 1 кг дизелово гориво са нужни 14,5 кг въздух, за 1 кг бензин – 14,7 кг въздух, а за 1 кг метан – 17,2 кг въздух.

Днес масовите автомобилни двигатели с вътрешно горене се управляват от сложни системи, обхващащи всички протичащи процеси. Това е начинът да бъде осигурена максимална мощност и икономичност при ниски стойности на вредните емисии. За правилното и точно функциониране на системите управляващи двигателя и трансмисията е необходимо отчитането на множество параметри, които се подават в ECU (Engine Control Unit), където се преобразуват и обработват. Обикновено се отчита количеството въздух, постъпващо в двигателя, неговата температура, температурата на охлаждащата течност, съдържанието на остатъчен кислород в изгорелите газове, наличието на детонационно горене, положението на коляновия и разпределителния валове, положението на дроселовата клапа, скоростта на движение на автомобила и много други. Типът и конструкцията на всеки един от сензорите зависи от физическите характеристики на измервания параметър.

Буталните двигатели с вътрешно горене имат характерен диапазон на изменение на мощността и въртящия момент в зависимост от оборотите на коляновия вал. Диапазонът на натоварването и скоростта на автомобила също е широк и обхваща потеглянето, движението с максимална скорост, преодоляването на наклони и движението назад.

Принципът на работа на бензиновите двигатели, независимо дали те са бутални или ванкелови, изисква принудителното запалване на горивовъздушната смес. Още от зората на развитието на този тип двигатели, е прието това да става с помощта на електрическа искра – разряд между двата електрода на устройство, наречено запалителна свещ за кола. За прескачането на искрата между тези два отдалечени на около милиметър електроди, е необходимо високо напрежение от порядъка на 20 000 волта. То се създава от т.нар. запалителна бобина.

Автомобилните двигатели с вътрешно горене преобразуват химичната енергия на горивото в механична. Въпреки над 100-годишното усъвършенстване на моторите, далеч не цялата топлинна енергия от изгарянето на горивото се преобразува в механична. Неусвоената топлинна енергия се поглъща от конструкцията на двигателя, или се отделя чрез изходящите газове. За да се поддържа необходимият температурен режим на мотора, е необходима система за неговото охлаждане. Съществуват два основни начина за отвеждане на топлината от двигателите – чрез въздушно и чрез течностно (водно) охлаждане.

Съвременните автомобилни двигатели с вътрешно горене използват предимно горива, базирани на въглеводороди. Тяхното непълно изгаряне води до отделянето на въглероден оксид CO и азотен оксид NO. Тези газове реагират с водните пари съдържащи се във въздуха и причиняват киселинни дъждове и смоговете, покриващи големите градове. Ето защо човечеството се бори с тези техногенни кризи от десетилетия. Един от подходите за намаляване на вредните емисии на автомобилите е използването на катализатор.

Огромният брой автомобили по пътищата на планетата отделят колосално количество вредни вещества. Това са предимно въглеродни и азотни оксиди, които водят до образуването на киселинен дъжд и токсичния смог над големите градове, както и неизгорели въглеводороди от горивото. Това нетърпимо замърсяване принуди държавите да въведат строги норми за съдържанието на вредните емисии. В Европейския съюз те бяха въведени през юли 1992-та година с въвеждането на стандарта Euro 1 и от година на година стават все по-строги. В момента е валиден стандарта Euro 6, а през 2025 се очаква да бъде въведен стандарта Euro 7. За тези близо 30 години стандартите са станали в пъти по-рестриктивни. Допустимото съдържание на вредни съединения е намалено около 5 пъти, а на фини прахови частици – около 30 пъти.

Въпреки бързия напредък на технологиите и все по-големия дял на електромобилите, все още по пътищата, а и извън тях, се движат предимно автомобили с класически бутални двигатели с вътрешно горене. Повечето от тях използват класическите течни горива – бензин и дизел. Ако средният разход на Вашия автомобил е 8 литра гориво на 100 км и за година изминавате 20000 км, през горивната му система ще преминат 1600 литра гориво годишно.

Един от недостатъците на дизеловите двигатели е по-голямата токсичност на изгорелите газове и съдържанието в тях на фини прахови частици (ФПЧ). Замърсяването на въздуха и последствията за човешкото здраве принудиха правителствата да вземат мерки по ограничаване на вредните емисии на автомобилите. През юли 1992 година в Европейския съюз, Европейската икономическа зона и Обединеното кралство бе въведен стандарта Euro 1, който беше първият сериозен опит на нашия континент за ограничаване на замърсяването, породено от огромния автомобилен парк. В момента действа стандартът Euro 6, а през 2025 година се очаква да бъде въведен следващият и по-рестриктивен Euro 7. Ако с Euro 1 се допускаше отделянето на 0,14 грама ФПЧ за километър пробег за дизеловите леки автомобили, то съгласно Euro 6 допустимата стойност вече е 0,0045 грама на километър, което означава 30 пъти по-ниски значения. Освен това се ограничава и броят на ФПЧ, изпуснати в атмосферата за километър пробег.