Введение

Введение

Общая мощность поршневых ДВС составляет 80 - 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, в строительстве, средствах малой механизации и ряде других областей поршневой ДВС как источник энергии не имеет альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей превысило 60 миллионов единиц в год. Количество производимых малоразмерных стационарных двигателей также превышает десятки миллионов в год. В авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и общему количеству установленных на самолеты двигателей. Так, в США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах. За последние несколько десятилетий поршневые ДВС достигли высокой степени совершенства и в ближайшее время не предвидится их массовая замена на какой-либо альтернативный источник механической энергии.

Поршневые ДВС потребляют огромные количества топлива и являются одним из главных источников теплового, токсического и акустического загрязнения окружающей среды. Объем потребления нефти для производства моторных топлив достиг 3,5 млрд. тонн и продолжает увеличиваться. Между тем, извлекаемые запасы нефти в мире и России оцениваются, соответственно, в 140 и 7 млрд. т., этих ресурсов даже при сохранении нынешних объемов добычи (в РФ – ок. 470 млн. т. в год) хватит лишь на несколько десятков лет. Эта статистика означает, что наступившее столетие станет последним нефтяным веком, назревает необратимый глобальный нефтяной кризис. Ситуация с газом чуть более оптимистична, однако принципиально не отличается. Уже в ближайшей перспективе проблема исчерпания запасов нефти и газа обещает стать исключительно тревожной, прежде всего для отечественной экономики, поскольку в России до сих пор серьезно не осознали назревающую опасность и продолжают наращивать объемы добычи углеводородов и, что особенно недальновидно, экспортировать более половины ее добычи.

Другой актуальнейшей является экологическая проблема, связанная с токсичностью отработавших газов поршневых двигателей и парниковым эффектом. В настоящее время силовые установки с поршневыми двигателями, в первую очередь автомобили, стали наиболее массовыми загрязнителями окружающей среды. Доля автотранспорта в загрязнении атмосферы крупных городов достигает 80 – 90 % по выбросам оксида углерода и оксидов азота. Автомобили являются также мощным источником канцерогенов: бенз(α)пирена, его гомологов и несгоревших углеводородов. Осознание серьезности назревающей экологической опасности привело к введению в развитых странах поэтапно ужесточающихся норм предельно допустимых выбросов для автомобилей  и требований к экологическим свойствам моторных топлив.

Введение жестких норм на токсичность отработавших газов двигателя не решает проблем, связанных с истощением ресурсов ископаемых топлив и парниковым эффектом. Поэтому, экономически развитые страны мира для обеспечения своей экономической и экологической безопасности, а также независимости от экспортёров ископаемых топлив, заинтересованы во внедрении в широкое использование альтернативных (неископаемых) топлив. При этом новое топливо должно удовлетворять ряду требований:

- экологичность продуктов горения при сжигании в устройствах, потребляющих топливо;

- незначительное изменение топливной инфраструктуры при переходе на новое топливо;

- возможность адаптации устройств-потребителей под использование нового топлива.

Идеальным, с экологических позиций, топливом является водород, результатом сгорания которого в воздухе является вода. Внедрение водородных двигателей требует решения многих проблем, главным образом проблем его экономичного и безопасного производства и применения, а также создания новой инфраструктуры, что отодвигает перспективу их масштабного использования.

Лекция "2 Предмет методологии науки" также может быть Вам полезна.

Наиболее приемлемым топливом, удовлетворяющим перечисленным выше условиям, могло бы быть топливо, участвующее в кругообороте веществ в природе. Таковыми являются топлива из растительного сырья, при использовании которых не происходит роста содержания углекислого газа в атмосфере, а производство и переработка могут быть налажены практически в любой стране мира. Применение альтернативных топлив в качестве моторных связано как с разработкой эффективных технологий их производства, так и с разработкой новых рабочих процессов и конструктивных схем ДВС для эффективного сжигания этих топлив.

Еще одним аспектом проблемы развития двигателестроения является проблема утилизации вышедших из эксплуатации двигателей. Утилизация – это не только решение экологических проблем, но и существенная экономия природных ресурсов и энергии при вторичной переработке и рециклировании материалов двигателя. Этому в последние годы уделяется все больше внимания.

Развитие двигателестроения идет и в направлении совершенствования таких характеристик двигателя как снижения шума, вибрации, эксплуатационной экономичности, увеличения удельной мощности, повышения моторесурса и надежности. Значение и конкретные пути решения каждой из перечисленных проблем зависят от области применения двигателя. Однако проблемы, связанные:

1. с воздействием на окружающую среду,

2. с эффективностью преобразования энергии,

являются важнейшими. Будущее поршневого двигателя будет в значительной степени зависеть от возможности его адаптации к новым требованиям касающихся этих пунктов.