Содержание
Мини мотор на бензине своими руками — mad wheels
Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.
Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?
Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась.
Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике.
Что же касается дизельных ДВС , сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel, в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.
5 литра.
Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?
Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.
Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил.
Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400, имеет объем всего 0.005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.
Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.
Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии
Если говорить о полноценном цилиндро-поршневом механизме , то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrari и Lamborghini. Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.
Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.
Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.
Оцените статью:
(0 голосов, среднее: 0 из 5)
Это самый маленький генератор который только можно сделать из двигателя триммера (мотокосы). Крайне небольшие размеры достигаются благодаря использованию генератора на постоянных магнитах без обмоток возбуждения.
Данной установкой можно питать потребители напряжением 12 В, использовать для зарядки аккумуляторных батарей, в тех местах где нет электричества. В зимнее время это особенно актуально.
- Двигатель от триммера. Самый маломощный отлично подойдет (0,6 кВт).
- В данном примере использован мотоциклетный генератор от «Yamaha» на 12 Вольт.
- Подшипник из штанги мотокосы.
Пару слов о генераторе «Yamaha». Был снят с мотоцикла, но вполне подойдет любой другой фирмы, не суть. Мощность его порядка 100 Вт. Напряжение на выходе регулируется ШИМ регулятором — снят с того же мотоцикла. На него идет трехфазное переменное напряжение с обмоток. Регулятор его выпрямляет и стабилизирует.
Для у увеличения скорости крутящего момента конструкция генератора отличается от классических моделей, тем что ротор крутится снаружи, а статор с обмотками находится внутри.
Изготовление бензинового генератора из двигателя триммера
Обрезаем вал штанги болгаркой. На токарном станке точим и нарезаем резьбу под ротор. Чтобы закрепить статор, из полой алюминиевой заготовки вытачиваем втулку.
На нее запрессовываем кольцо из стали, предварительно так же выточенное на том же станке.
Точим отверстие под подшипник, который берется из ненужной уже штанги триммера. Устанавливаем подшипник, закрепляем втулку на штатное крепление вместо штанги. На стальном кольце сверлим отверстия для крепления статора.
Привинчиваем статор. На вал устанавливаем ротор и фиксируем гайкой.
Рама бензинового генератора сделана из тонкого алюминиевого профиля. Все прекрасно гнется. Ушки крепления двигателя также изготавливаются из алюминия и привариваются к раме.
В итоге получилась вот такая конструкция.
Очень легкая конструкция. Осталось сделать кожух для генератора, чтобы исключить прикосновение к вращающейся части.
Проверка. Пробуем зарядить автомобильный аккумулятор. Зарядка пошла, что видно по повышению показаний вольтметра.
Отлично держит ток заряда 5,5 Ампер.
Было решено добавить розетку переменного тока, чтобы брать переменное напряжение прямо с обмоток, а там оно доходи до 80-90 Вольт при максимальных оборотах двигателя. Мало ли для чего понадобится.
Также ввел в схему выключатель на три положения: среднее — выключено, влево — переменный ток на розетку, вправо — постоянное напряжение 12 В.
Невероятно полезная вещь в домашнем хозяйстве, думаю, много для чего может пригодится.
Генератор от мотоцикла конечно мал, но зато не требует начального напряжения для запуска, по сравнению с автомобильным генератором. Да и вес установки почти ничтожный.
Если вы впервые слышите о мини-багги, то следует кое-что прояснить. Мини-багги – это вид транспортных средств без кузова.
Их основным предназначением является езда по автокроссам из гравия и грунта. Несмотря на свои небольшие габариты, мини-багги может развить довольно высокую скорость и передвигаться не только по ровным трассам, но и по пересечённой местности.
Особенности
Мини-багги очень мобилен и компактен. Обычно вес машины не превышает 300 кг. Достигается это за счёт полного удаления кузова, после чего остаются только колёса, рама, двигатель и водительское место. Это средство передвижения довольно маленькое и рассчитано, как правило, на одного человека.
Именно за счёт своего небольшого веса мини-багги может развивать довольно приличные скорости. И это с учётом того, что на большинстве из них стоит мотор от мотоцикла, а также есть самодельные варианты с мотором даже от бензокосы.
Кроме того, можно сказать, что мини-багги чаще всего являются самодельными передвижными устройствами. На данный момент существует ряд фирм, занимающихся полноценным выпуском подобного рода транспорта, однако подавляющее большинство технических умельцев предпочитает создавать их самостоятельно. Одной из причин такого обстоятельства является экономия средств. При этом стоит отметить факт, что покупной мини-багги обычно куда мощнее самодельных. На такой мини-машинке можно кататься по любой пересечённой местности, а отдельные модели могут даже ездить по скалам не хуже, чем настоящий джип.
Но здесь многое зависит от мастера, решившего заняться созданием баги, а также от материалов, которые он для этого использует.
Как сделать своими руками?
Найти сейчас чертежи для создания мини-багги в интернете не является проблемой. Умельцы со всей страны предлагают различные варианты того, как можно создать мини-багги из скопившегося в гараже технического хлама.
Можно найти кучу разных моделей багги: с двигателем от мотоцикла, с бензобаком от бензопилы, а также более серьёзные варианты с двигателем от малогабаритного автомобиля и размерами под стать двигателю.
Хотя двигатель – не самая главная проблема при создании мини-багги, так как его берут уже готовым. Труднее всего дело обстоит с рамой авто: её приходится чаще всего делать с нуля.
Для создания рамы обычно берут профильные трубы и сваривают их так, чтобы вышел каркас. Помимо самой рамы, нужно будет позаботиться о ступицах под тормозной диск, креплениях для двигателя, рулевой тяге и кресле. И это только начало.
После этого нужно будет установить руль, тормоза, двигатель, коробку передач и объединить все в работающую систему. Такая работа не составит сложностей для человека, который хорошо разбирается во внутреннем устройстве машин, однако для новичка просто схемы может не хватить. Особенно в тех случаях, если собирать придётся что-то похожее на схему, ведь вряд ли у мастера и автора идеи будут в наличии одинаковые детали.
Если вы всё же решились сделать багги своими руками, то позвольте дать несколько советов, о которых забывают мастера из интернета.
- Не забывайте о безопасности. Любой двигатель требует к себе осторожного обращения. В случае аварии он может загореться или даже взорваться. А в мини-багги он находится в непосредственной близости от водителя. Поэтому позаботьтесь хотя бы какой-то защитой между вами и мотором. В профессиональных машинах, например, за креслом водителя устанавливают огнеупорную панель.
- Как гласят государственные требования безопасности и правила КиТТ, на багги нельзя устанавливать протекторы с повреждением или восстановленным рисунком, покрышки от сельскохозяйственных машин, а также любые противоскользящие средства. Если вас заметят на таком багги, то штрафа избежать не удастся. А ещё нужно установить на багги габаритные и стоп-огни.
- Из-за отсутствия кузова ремни безопасности в багги – жизненно необходимая деталь.
Для безопасной езды должны быть установлены два ремня с креплениями в четырёх точках. Ещё рекомендуется надевать шлем во время езды.
Для безопасной езды должны быть установлены два ремня с креплениями в четырёх точках. Ещё рекомендуется надевать шлем во время езды.Помните: когда вы создаёте транспортное средство своими руками, вся ответственность за него лежит целиком на вас.
Как сделать мини-багги своими руками, смотрите в видео.
Как выходец из СССР Николай Школьник изобрел самый мощный в мире двигатель
«Газета.Ru» пообщалась с создателями самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.
Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.
«Раньше китайцы покупали технологии — сейчас мозги»
Что должно быть в Стратегии научно-технологического развития России до 2035 года, какие задачи должен решать.
..
06 июня 15:50
В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.
Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?
И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,
КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.
«Учеными не рождаются»
О проблеме гендерного неравенства в науке, а также о том, как преодолеть недоверие коллег и стать ученым.
..
07 декабря 11:39
Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.
«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью «Газете.Ru» Школьник-младший.
Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.
close
100%
Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки стало их использование на автомобилях Mazda RX.
Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.
Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов. Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,
а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.
Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.
Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.
Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.
Как размножаются роботы
У тех, кто боится, что роботы и искусственный интеллект захватят мир, появился новый повод для беспокойства:…
12 августа 17:08
Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.
Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.
Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.
Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.
Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.
В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.
Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.
«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.
Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.
То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.
Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.
Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.
Присоска Торричелли поможет тормозам
Прижимать машину вакуумом к асфальту для быстрой остановки придумали шведские изобретатели.
Эксперименты…
25 июня 17:31
Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.
Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.
«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.
Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.
Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают.
Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.
Автодайджест №171 / Цифровой автомобиль
⇡#Автомобильные технологии
Первые поршневые двигатели внутреннего сгорания были созданы более века назад. За это время наука и техника шагнула далеко вперед, позволив довести ДВС практически до совершенства. Процессы внутри цилиндров были оптимизированы более качественным горючим, улучшенными маслами, новыми материалами, плосковершинным хонингованием — перечислять причины, по которым современные моторы гораздо более эффективны, можно еще долго. Однако если вы думаете, что поршень скользит внутри, словно самый нежный и качественный шелк, то вы ошибаетесь. Впереди нас ждут новые методы уменьшения трения, которые позволят еще на одну ступень повысить экономичность двигателей внутреннего сгорания.
Об этом свидетельствует новейшее открытие немецких ученых.
Специалисты Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера IWU (г. Хемниц, Германия) (Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU) уверены, что в скором будущем удастся внедрить технологию производства ДВС, значительно уменьшающую трение внутри цилиндро-поршневой группы. Это позволит сжигать меньше топлива, а также сократить объем смазочных материалов, необходимых для полноценного функционирования агрегата.
По данным немецких ученых, ключевое влияние на эффективность работы современных двигателей внутреннего сгорания оказывают искажения поверхности внутренних стенок цилиндров. В Институте станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера уверены, что оно складываются из двух деформаций: статической и термической. Первая возникает в результате исходных математических просчетов и во время сборки. Даже незаметные глазу микроскопические искажения металла во время затяжки болтов при сборке блока цилиндров могут оказывать влияние на окончательное качество работы узла в целом.
Под воздействием высокой температуры даже современные сплавы, используемые в моторе, тоже немного деформируются, вновь внося раздор в идеальное трио стенки цилиндра, поршня и поршневых колец.
Для начала исследователи измерили напряжение в двигателе. Для этого они сняли головку блока цилиндров с образца, убрав тем самым статическое напряжение. Затем ДВС был нагрет до 90 градусов Цельсия (необходимо понимать, что это лишь оптимальная и даже далеко не максимальная температура охлаждающей жидкости, при этом некоторые компоненты ДВС могут быть гораздо горячее, не говоря уже о стенках цилиндра и камере сгорания). После этого была замерена еще и термическая деформация.
Благодаря изучению деформации инженеры Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера смогли вычислить идеальную форму внутренних стенок цилиндров с учетом искажений материала от статической и термической нагрузок. Теперь ученые готовы начать производство блоков цилиндров с использованием хонинговальных головок нового поколения.
В них будут интегрированы пьезоэлектрические приводы, позволяющие менять форму инструмента с высокой точностью, а также уменьшать или увеличивать диаметр абразивных элементов. В итоге исследователи желают добиться создания практически идеальной поверхности стенок цилиндров. Она уже будет учитывать статическое и термическое напряжение материалов ДВС.
На данный момент тестовый образец экспериментальных хонинговальных головок уже собран. По расчетам команды Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера, требуется примерно 20-30 секунд, чтобы обработать стенки цилиндров одного двигателя. Сейчас проводятся исследования на испытательном стенде. Участие в них принимают и производители автомобилей. В результате тестов ученые должны узнать, к каким результатам приведет внедрение новой технологии. Однако ошеломляющих открытий ждать не следует: по предварительным оценкам, новый вид хонингования позволит умерить аппетит мотора примерно на два-три процента. С другой стороны, инновация может снизить угар масла, нередко встречаемый на современных моторах.
Но, на наш взгляд, наиболее важным аспектом эксперимента может стать повышение надежности и долговечности агрегатов.
⇡#Концепты
Уже несколько лет автомобильные производители посещают выставку Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе. Интеграция машин дорожных и компьютерных продолжается: сегодня нередко поставщики вычислительного оборудования открывают свои стенды на крупных и мелких мотор-шоу. Очередной жертвой симбиоза стала ежегодная выставка Combined Exhibitionof Advanced Technologies. Это японский аналог CES, который проводится с 2000 года. В этом году на CEATEC своего представителя отправила Toyota. Автомобильный гигант подготовил «умное насекомое» — концепт Smart INSECT.
Издалека Toyota Smart INSECT действительно напоминает милого жука. Но, как это нередко бывает, в данном случае в качестве имени использован акроним, явно подтянутый до запоминающегося и удобного для произношения названия — Information Network Social Electric City Transporter («городской электрокар с социальной интеграцией в информационных сетях»).
Внешне «насекомое» очень дружелюбно: крошечные размеры, милые глазки-фары и аккуратные двери-крылья. Как и полагается автомобилям этого класса, INSECT обладает максимально возможной колесной базой и минимальными свесами кузова, а спереди колеса и вовсе открыты. Стиль беспозвоночного скромен, но экстерьер скроен ладно: чувствуется, что дизайнеры тщательно работали над образом букашки. Однако главное в Smart INSECT вовсе не внешность, а умная начинка.
Среди включенных в концепт технологий есть сенсоры движения, система распознавания речи и даже облачный сервис Toyota Smart Center. Поскольку разработка собственной системы изучения окружающего мира сложна и дорогостояща, тем более когда речь идет об одиночном демонстрационном образце, то японцы решили использовать готовое решение. Наиболее удачным оказался сенсор Microsoft Kinect, поставляемый для игровой консоли Xbox 360. С его помощью автомобиль узнает о приближении человека, после чего открывает дверь с соответствующей стороны. Во время поездки водитель может раздавать команды различным системам транспортного средства при помощи устной речи — это уже не выглядит футуристично, ведь несложными системами голосового управления оснащены многие современные автомобили.
Зато «умный жук» способен соединиться с вашим умным домом по беспроводному Интернету и, например, проверить, заперты ли двери, или включить климатическую установку.
С помощью Toyota Smart Center крошечная одноместная машинка следит за условиями ежедневной езды. Получив достаточно информации о повторяющихся маршрутах, компьютерный мозг будет подсказывать водителю более экономичные способы управления автомобилем. Также Smart Center изучает предпочтения владельца: электроника запомнит музыкальные вкусы и гастрономические приоритеты гомо сапиенс, после чего будет предлагать соответствующие аудиокомпозиции в плей-листе или рестораны при поиске точек общепита. И кто тут получается «сапиенс»?
Концепт Toyota Smart INSECT относится к классу так называемых «районных» электрических автомобилей (Neighborhood Electric Vehicle), то есть колесить на нем лучше только по соседним кварталам. «Жучок» может пробежать максимум 50 километров, после чего ему потребуется зарядка. Потолок скорости — 60 км/ч.
Предполагаемый ценник за напичканного гаджетами жесткокрылого составляет $10 000, что вполне приемлемо для столь умного индивидуального электрического транспортного средства. Однако вряд ли Toyota Smart INSECT можно будет в скором будущем обнаружить в дилерском центре или магазине технических штучек: четких планов по его выпуску пока не существует.
⇡#Интересности и необычности
Испокон веков людей притягивало все самое-самое: самый большой мамонт, самый белый клык, самая теплая шкура. Однако не всегда предметом интересов становится что-то огромных масштабов. Не зря же прославился тульский Левша со своей подкованной блохой! А как насчет самого маленького в мире компрессорного бензинового двигателя с компоновкой V8? В современных легковых автомобилях подобные агрегаты имеют объем от четырех литров, но компания Conley Precision Engines рекордно снизила размер цилиндров. В результате этого рабочий объем их действующего мотора составил всего 0,1 литра, или 6,09 кубического дюйма.
Это достижение отражено даже в названии модели — Stinger 609.
Крошечный двигатель оснащен компрессором, двумя карбюраторами и приводным ремнем. Как сообщают разработчики этого карманного монстра, его максимальная мощность составляет девять лошадиных сил. Иными словами, из одного литра объема инженеры выжали примерно 90 лошадиных сил — в сравнении с высокофорсированными ДВС легковых автомобилей это не так уж много. По всей видимости, сказывается миниатюрность компонентов, но, с учетом отсутствия многомиллионных вливаний на оптимизацию и доводку, это отличный результат. Коленчатый вал раскручивается до 10 000 оборотов в минуту. При этом по звуку Stinger 609 чем-то напоминает бормашину стоматолога, скрещенную с настоящим многолитровым V8.
Размеры Stinger 609 не так уж курьезны, если не учитывать, что это все же бензиновый V8 с турбокомпрессором: длина составляет 35 сантиметров, ширина — 17 сантиметров, высота — 25 сантиметров. Зато весит агрегат всего 5 кг.
youtube.com/embed/tTQCu1Rk3WM?rel=0″ rel=»nofollow» target=»_blank»>
На самом деле крошечный мотор впервые был собран достаточно давно. Уникальный проект в Conley Precision Engines начали еще в 2007 году. Последние изменения в конструкцию внесены 15 сентября: тогда разработчики модернизировали конструкцию газораспределительного механизма, в частности установили новые распределительные валы. Теперь в Conley Precision Engines можно заказать Stinger 609 для себя. Ценник кусается: за базовый вариант двигателя с электрическим стартером и центробежной муфтой в качестве сцепления производитель просит $5 695. При этом необходимо понимать, что такой мотор будет атмосферным, в результате чего его максимальная мощность снизится примерно до 5,5 лошадиных сил. За установленный и протестированный приводной нагнетатель придется выложить еще $1 695. Выпускной коллектор из нержавеющей стали оценивается в 279 долларов, а если его покрыть хромом, то и в 559. В общем, недешевое это дело, на блох устанавливать самые маленькие в мире компрессорные восьмицилиндровые двигатели.
В Conley Precision Engines не сообщают, включен ли их Stinger 609 в Книгу рекордов Гиннесса. Вообще одно из самых популярных изданий мира много знает об автомобилях: самый быстрый, самый мощный, самый экономичный, самый большой, самый маленький, самый дорогой, самый дешевый… Теперь этот список пополнится еще и самым низким! Сделали его в Японии.
По официальным данным, от земли до самой высокой точки автомобиля Mirai представители Книги рекордов Гиннеса намерили лишь 45,2 сантиметра. Название транспортного средства переводится с японского языка как «будущее». В завтрашний день попытались заглянуть студенты и учителя Высшей школы города Асакути, префектура Окаяма. Ямы в этом районе, судя по модели, отсутствуют полностью — дорожный просвет автомобиля стремится к нулю.
Чтобы создать самый плоский в мире автомобиль, в Высшей школе города Асакути сделали Mirai электрокаром.
Разработчики использовали готовые компоненты от модели Q-car, производимой японской компанией CQ motors. Стальное шасси, систему рулевого управления, пластиковый кузов, светодиодные фары, сиденья и многие остальные детали студенты с учителями сделали сами. В итоге Mirai стал на шесть сантиметров ниже прежнего обладателя титула самого низкого автомобиля в мире Flatmobile.
При взгляде на видеосъемку самого низкого автомобиля в мире может возникнуть ощущение, что управлять такой машиной — сплошное удовольствие: рекордно низкий центр тяжести, задний привод, малый вес. Однако управляющий Высшей школы города Асакути Харада Казунари настроен отнюдь не столь оптимистично. По его мнению, несмотря на допуск автомобиля к использованию на дорогах общего пользования, перемещение по загруженным автомагистралям вызывает больше страха, чем положительных эмоций. Это обусловлено главной особенностью Mirai — рекордно малой высотой. «Ездить на Mirai может быть очень страшно, особенно когда скорость превышает 40 км/ч, ведь поверхность дорожного полотна находится очень близко к глазам.
Также водителя не покидает ощущение, то более крупные соседи по потоку могут попросту не заметить маленький электрокар и переехать его. Поэтому мы создали правило: при управлении Mirai на загруженной улице необходимо организовывать небольшой кортеж, включающий одну машину сзади уникального транспортного средства и одну спереди».
Самым большим испытанием для команды Высшей школы города Асакути стал перевод автомобиля с бензинового питания на электрическое. Этот шаг позволил не только более компактно разместить компоненты силового агрегата, но и сделать проект чуточку выгоднее для окружающей среды.
Еще один любопытный автомобиль был разработан в США. В Америке создали самую быструю машину, питающуюся сыром. Нет, они не поместили мышей в большое колесо, а всего лишь собрали обычный драгстер. Выделяется в нем лишь двигатель внутреннего сгорания: он работает на биодизеле, полученном из сыра.
Как и многие аналогичные нестандартные рекорды, этот установили сотрудники научного заведения.
Над созданием самого быстрого в мире сырного автомобиля трудились лучшие химики и инженеры Университета штата Юта. Первые пытались добыть топливо на основе промышленных отходов производства сыра, вторые — создать двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания объемом один литр, лишенный непереносимости лактозы. В результате слаженной работы команды на осеннем фестивале World of Speed 2012, проводимом Ассоциацией гонок на соляных плато штата Юта (Utah Salt Flats Racing Association), драгстер Aggie A-Salt Streamliner с биохимиком Майклом Морганом за штурвалом установил мировой рекорд. Автомобиль смог разогнаться до максимальной скорости 105,16 км/ч. Этот результат кажется довольно скромным, однако он стал лучшим для данного класса — литровых двухцилиндровых двигателей, работающих на биодизеле.
Любопытно, что в рамках World of Speed 2012 команда Университета штата Юта испытала Aggie A-Salt Streamliner также и на классическом дизельном топливе, произведенном в результате прямой перегонки нефти.
Точные данные не сообщаются, но известно, что максимальная скорость в этом случае практически не отличалась от лучших показателей заездов на «сырном» горючем.
Для аварийного привода воздушных компрессоров и пожарных насосов большой производительности часто используются дизели небольшой мощности (табл. 3.11). Отечественные дизели типов 4 8,5/11 (табл. 3.12) и Ч 9,5/10 применяются в автоматизированных многотопливных дизель-генератор многоцелевого назначения мощностью 8, 16 и 30 кВт.Эти дизель-генераторы работоспособны в зонах большой влажности при температуре от —50 до +50 °С. Эти дизели могут работать на автомобильном бензине, дизельном топливе, тракторном керосине и их смесях в любых пропорциях. Часто на морских судах их применяют в качестве аварийного дизель-генератора. Дизели 1Р1-С (14 8,5/11) предназначены для привода электрогенераторов постоянного или переменного тока, а также насосов, компрессоров и других механизмов различного назначения соответствующей мощности. Они оборудованы радиаторной системой охлаждения, муфтой для соединения с приводным механизмом и приборами для контроля за работой дизель-генератор. Дизели запускаются вручную. Топливный бак имеет объем топлива 20 л. Дизели ЗР2-С кроме ручного запуска с применением декомпрессии и свечей накаливания имеют электростартер и аккумулятор. Дизель 2Р4-С—четырехтактный с радиаторной системой охлаждения, имеет раму и муфту для соединения с приводным механизмом. На раме имеются приборы для контроля за работой дизеля. Пуск дизеля осуществляется электростартером. Объем топливного бака дизеля 50 л. Дизели ЗДШ-6 предназначен для привода различных машин и механизмов соответствующей мощности посредством плоскоременной передачи. Это одноцилиндровые дизели с радиаторной системой охлаждения. Дизель-электрический агрегат 4Э-4 состоит из дизеля 14 8,5/11, соединенного упругой муфтой с генератором ЕС-52-4С, и радиатора, смонтированных на общей сварной раме. Агрегат снабжен автоматическими регуляторами напряжения и частоты вращения. Дизель-электрический агрегат Э-8 запускается с помощью электростартера, может запускаться он также вручную с применением декомпрессии и свечей накаливания. Электроагрегат Э-8 включает дизель 24 8,5/11 с генератором и радиатором, смонтированными на общей сварной раме. Агрегат имеет системы, обеспечивающие автоматический подзаряд аккумулятора, автоматическое поддержание заданной частоты вращения и напряжения, температуры охлаждающей жидкости и давления масла. В качестве аварийного дизель-генератора на судах часто применяются дизель-электрические агрегаты типов Ш00А, ТЭЮОА (Швеция). Для привода генератора используются шестицилиндровые четырехтактные дизели с непосредственным впрыском (количество циркуляционного масла в системе 20 л, охлаждающей жидкости 36 л). Система охлаждения дизель-генератора имеет радиатор. Основные параметры шлюпочных и катерных ДРУ, установленных на отечественных судах, приведены в табл. 3.13 и 3. |
Если вы сейчас подумаете, что подобные моторы в наше время редкость, то будете удивлены, на самом деле двигатели с небольшим объемом сегодня широко используются многими автомобильными компаниями производителями. С постоянным ужесточением в мире экологических норм, чтоб уменьшить выбросы в атмосферу парниковых газов большинство автопроизводителей вынуждены уменьшать объем двигателей и количество цилиндров в автомобиле, но при этом пытаются сохранить определенный уровень адекватной мощности авто. Таким образом, если кто-то вам говорит, что уменьшение объема двигателя обязательно приводит к потере его мощности, то они ошибаются. Предлагаем вам ознакомиться с Топ-10 моторов у которых по современным меркам довольно малый объем двигателя, но они как раз и доказывают и опровергают те неподтвержденные слухи, что тренд на уменьшение цилиндров в двигателе идет автомобилю во вред.
Ехать в такой атмосфере на день технических новинок грустно, но у компании Bosch нашлось чем удивить.
Поэтому немцы намерены всеми силами отстаивать существующий порядок вещей и предлагают варианты его оптимизации.
Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.
005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.
Работа этих дизелей полностью автоматизирована (при обесточивании ГРЩ автоматически запускается аварийный дизель-генератор), предварительного предпускового прогрева не требуется. Для резервного воздушного пуска аварийного дизель-генератор установлен ручной компрессор с воздушным баллоном пускового воздуха давлением не более 3 МПа.
Топливный бак имеет емкость 20 л.
14.
Главные особенности турбировнного 1-литрового двигателя от Форд следующие:
Это говорит о немецкой точности, ведь силовой агрегат 1.0 EcoBoost разработан именно в Германии. Инженеры длительное время работали над созданием идеальной конструкции двигателя, после чего он более четырех лет активно производился и устанавливался на разные автомобили концерна. Эта разработка себя точно окупила.
В 1960-х годах это средство передвижения было разработано для одиночных пригородных поездок с возможностью максимально удобного обращения с техникой – достаточно упомянуть, что в конструкции предусмотрена специальная рукоятка, с помощью которой машину мощно перемещать вручную.
Мощность этого двигателя составляет 153 л.с. Средний расход топлива заявленный производителем составляет 6,7 литров на 100 км, что делает такой автомобиль согласитесь с нами, просто потрясающим.
6 секунд вполне достаточен в городских условиях, динамика машины будет ощутимо лучше предыдущего участника рейтинга;
Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.
С ними часто возникают проблемы. При нагрузках начинает стучать коленчатый вал, а когда то же самое начинает происходить и с шатунными вкладышами — это однозначно капремонт. Пробежать этот дизелек от Рено много не сможет, и капремонт придется делать уже через 130–150 тысяч километров.
В программу входит три режима движения: городской со скоростью до 60 км/ч, пригородный в диапазоне 60–90 км/ч и трассовый с разгоном до 145 км/ч. Общее время теста составляет от 90 до 120 минут, на каждую из трех секций должно приходиться не менее 16 км. Такие испытания дают картину, максимально приближенную к обычной жизни. Из-за этого и объем выбросов оказывается гораздо выше, чем в нынешнем «овощном» цикле NEDC, будто бы специально заточенном под получение фантастических результатов расхода топлива. Это не означает, что машины станут «грязнее», просто результаты, полученные по новой методике, гораздо ближе к реальным.
Тут в игру вступают рельеф, погода, трафик и другие факторы. Поэтому вводится повышающий коэффициент относительно прописанных в законодательстве норм. С 1 сентября 2021 года, когда RDE вступит в силу, коэффициент будет равен 2,0, а с 2021 года — 1,5. Это означает, что на «открытом воздухе» автомобилям позволят выбрасывать оксидов азота NOx в полтора-два раза больше, чем в лаборатории. Но со временем от производителей потребуют сократить разницу. Напомним, что ныне действующими нормами Евро‑6 установлен лимит 0,08 г/км для дизельных двигателей и 0,06 г/км для бензиновых.
Три десятка машин в отведенные рамки не уложились. Но остальные-то сумели или были максимально близки к этому! Значит, не все так безнадежно?
Есть много шансов, что этот силовой агрегат станет на мировом рынке самым популярным из всех представленных двигателей. Турбированный двигатель авто Хонда имеет мощность 174 л.с., его максимальный крутящий момент составляет 220 Нм. В смешанном цикле с вариатором расход топлива у мотора составляет 6,7 литров на 100 км. С механической коробкой передач этот расход топлива существенно будет ниже.
Плюс электрификация: большие перспективы имеют «мягкие» гибриды с дополнительной бортовой сетью напряжением 48 В — например, такая система установлена на новом Audi A8. Оптимизм, с каким инженеры говорили о дальнейшем развитии турбодизелей, внушает уверенность, что радикальные заявления политиков и экологов пока останутся нереализованными.
Расход топлива- 7,1 литров на 100 км.
Mercedes-Benz, да как так то?
И это при том, что в последний месяц весны немецкий рынок новых легковушек показал вырост на 13 процентов.
«Мы приняли решение, что инвестировать в дизельные двигатели нового поколения, выводить их на новый экологический уровень – нерентабельно» , – заявил генеральный директор Volvo Хокан Самуэльсон.Виды Двигателей Внутреннего Сгорания (ДВС)
Что такое двигатель внутреннего сгорания?
Двигатель внутреннего сгорания — это один из самых популярных на сегодняшний день видов двигателей.
Принцип его работы построен на воспламенении смеси в камере сгорания и преобразовании её в энергию. Основной элемент в таком устройстве — поршень. Он опускается в нижнюю точку, в цилиндр впрыскивается топливо с воздухом, затем он поднимает их вверх до момента детонации.
Такие агрегаты используются в воздушных, морских и наземных транспортных средствах. До недавнего времени все автомобили выходили с конвейера только с ДВС. Пока компания Тесла не совершила прорыв в автомобилестроении и не запустила потоковое производство электромобилей.
Какие бывают виды двигателей?
Сложно создать новые виды двигателей внутреннего сгорания. В своём современном состоянии они существуют давно и уже прошли проверку временем. По принципу действия они относительно одинаковые, но каждый производитель вносит «изюминку» в агрегаты, которые выпускает. Это может быть уникальная форма поршней, система впрыска или количество клапанов.
Виды ДВС классифицируются по конструкции: рядные, V-образные, роторные и оппозитные.
Рядные моторы
Самые простые и дешевые в обслуживании и ремонте. Цилиндры стоят в ряд, один за другим. Чем больше их количество, тем больше рабочий объём.
Первый мотор был таким и имел 3 цилиндра. Сейчас такие встречаются на малолитражках. От них не ждут значительной мощности. Но они показывают маленький расход.
Наиболее популярный ДВС — 4-цилиндровый. Его максимальный объём достигает 3 литров. Такой установлен на большей части автомобилей эконом-класса. Например, Мазда 3, Форд Фокус, Тойота Королла, Рено Логан, Хонда Цивик.
В авто помощнее уже рядная шестерка. У неё оптимальное соотношение размера и ресурса. Легко помещается под капотом. Остальные агрегаты, в которых больше гильз, уже не такие надежные. Их проблемно разместить в подкапотном пространстве из-за больших габаритов и для них необходимы надежные подушки двигателя.
Преимущества рядных двигателей
Недостатки рядных двигателей
-
громоздкость
-
высота
V-образные моторы
Цилиндры расположены под углом, друг напротив друга.
Угол развала зависит от их количества. Такое строение позволяет получить мощный движок не большого размера. 8-цилиндровый рядный выглядит громоздко и практически не используется в легковых или грузовых автомобилях. Такой же V-образный мотор занимает гораздо меньше места.
Основное преимущество в количестве лошадиных сил и моменте, которые можно получить на таком блоке.
В повседневных машинах популярны V6, V8. Они встречаются на премиальных авто и внедорожниках — Toyota Camry, Nissan 350Z, Nissan Murano. Стоимость обслуживания получается в два раза больше, чем у рядных. При капитальном ремонте количество прокладок, поршней, клапанов, сальников нужно умножать на 2. Визуально у ДВС две ГБЦ.
Существуют также разновидности V10, V12. Встречаются на спорткарах, типа Lamborghini Huracan, Porsche Carrera GTS, AUDI R8 и не предназначены для ежедневного использования. Большой минус любого варианта в сильных вибрациях при работе. Их очень трудно сгладить.
Преимущества V-образных двигателей:
-
компактный размер
-
большая мощность
Недостатки V-образных ДВС:
-
вибрации
-
большой объём
Оппозитные двигатели
Название происходит от английского слова “opposite” — противоположный.
Цилиндры смотрят в противоположные стороны. Угол между ними всегда 180 градусов. Визуально похож на раскрытый в-образник. Основное отличие в движении поршней. В оппозитнике они поочередно достигают мертвой точки, а в V-образнике — одновременно.
Благодаря своей конструкции боксер, так их ещё называют, более сбитый. Лучше переносит вибрации за счёт своей схемы работы. Автомобили с таким ДВС отличаются хорошей развесовкой и управляемостью. Он расположен ниже, чем обычно.
Важно понимать, что поршни в этом агрегате ходят не в вертикальной плоскости, а в горизонтальной. Что приводит к неравномерной выработке гильз и переборке мотора. Его сборка обходится дорого. Как в предыдущем виде, здесь две головки блока, все прокладки следует покупать в двойном экземпляре.
Самые известные автомобили с оппозитными моторами это – Subaru. Автоконцерн довёл конструкцию до совершенства. Также есть они на некоторых представителях Порше и Альфа Ромео.
Преимущества оппозитных двигателей:
Недостатки оппозитных двигателей:
Роторные моторы
Он же двигатель Ванкеля.
В нём используется не поршень, а треугольный ротор. Он вращается вокруг оси — статора — в «цилиндре» овальной формы. Камера образуется между гранью ротора и стенкой блока. За один круг происходит 3 рабочих хода.
Роторный мотор — компактный. Отсутствует ГРМ, коленвал, шатуны. Вместо них уплотнения, которые продлевают срок службы агрегата.
Уже не устанавливаются в авто. Они никогда не пользовались большой популярностью. Отличный экземпляр с таким мотором — Mazda RX8. Все его владельцы могут рассказать про жор масла.
Преимущества роторных двигателей:
Недостатки роторных ДВС:
Типы двигателей автомобилей
Моторы отличаются не только конструктивно. Типы двигателей автомобилей бывают разные. Главное отличие в топливе, которое они используют. ДВС можно разделить на:
-
бензиновые,
-
дизельные,
-
гибридные и
-
на газу.
Каждый из них заслуживает внимания. Имеет свои особенности, преимущества, недочеты.
Бензиновые двигатели
Самый распространенный тип автомобильных ДВС. Используется на большинстве иномарок и отечественных машин. Работает на бензине, который перекачивает топливный насос.
По способу впрыска разделяют на карбюраторные и инжекторные. Первая разновидность простая и уже не выпускается. Количество горючего регулирует водитель нажатием педали газа. Оно подаётся в карбюратор, где смешивается с воздухом и идёт во впускной коллектор.
Вторая версия сложнее. Инжектор — более точная система, за каждый цилиндр отвечает своя форсунка. Сколько бензина впрыснуть, регулирует уже электронный блок управления. Такая система установлена на многих новых автомобилях.
Она, в свою очередь, делится на подвиды: моноинжектор — с одной регулирующей форсункой и обычный инжектор — по форсунке на цилиндр. Современная вариация бензинового ДВС — с прямым впрыском.
Топливо попадает в камеру отдельно от воздуха и смешивание происходит внутри.
Дизельный двигатель
Работает на дизельном топливе. Не имеет свечей зажигания, вместо них — свечи накала. Они разогревают воздух в цилиндрах до нужной температуры. Форсунки распыляют дизтопливо, оно сразу сгорает и заставляет двигаться поршень.
Особенно популярен вариант турбодизеля. С помощью турбины подается больше воздуха. Коленвал раскручивается быстрее за счёт сильной детонации. Такие моторы быстрее разгоняются.
В целом дизели не быстрые. Имеют большой вес, чтобы уравновесить детонационные вибрации. Отличаются характерным цокотом во время работы. Похоже на стук гидрокомпенсаторов на бензине.
Газовые двигатели
Самостоятельно уже не используются. ГБО устанавливается как альтернатива на бензиновые моторы. Газовый редуктор распределяет его по цилиндрам. Дальше всё происходит по стандартной схеме.
Преимущество машин на газу в том, что стоимость газа меньше.
Расход с ГБО возрастает на 1-2 литра. Мощность понижается. Такие агрегаты работают мягче.
Переоборудование необходимо регистрировать в МРЭО и вносить в техпаспорт. Дополнительные форсунки и редуктор не портят блок и его составляющие.
Гибридные двигатели
Смесь ДВС и электромотора. Может работать по-разному. В большинстве случаев сначала функционирует классический мотор, а генератор подзаряжает батарею. От неё работает электродвигатель. На него можно переключить авто и он будет самостоятельно приводить в движение колеса.
Бензиновый и электромотор возможно подключить одновременно. В таком случае расход солярки будет меньше.
Мини двс своими руками — Авто Брянск
Содержание
- 1 Принцип действия ДВС
- 2 Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания?
- 2.1 Как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания из подручных средств?
- 2.2 Бестактный ДВС замкнутого типа
- 3 Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?
- 4 Мотор Стирлинга из консервной банки
- 5 Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)
- 5. 1 Как сделать простой движок Стирлинга – Видео
- 5.
1 Как сделать простой движок Стирлинга – ВидеоВ древние времена люди использовали животных для приведения в действие простейших механизмов. Позже для плавания на парусных суднах и для того чтобы заставить вращаться ветряные мельницы, делающие из зерна муку, стала использоваться сила ветра. Затем люди научились использовать силу течения речной воды для того, чтобы заставить вращаться водяные колёса, перекачивающие и поднимающие воду или приводящие в действие разнообразные механизмы.
Тепловые двигатели появились в далёком прошлом, в том числе и двигатель Стирлинга. Сегодня технологии значительно усложнились. Так, например, человечество изобрело двигатель внутреннего сгорания, который является довольно сложным механизмом. На основе ДВС в настоящее время работает большинство современных автомобилей и другой необходимой для человека техники. Функция, которую выполняет тепловое расширение внутри двигателя внутреннего сгорания, очень сложна, но без неё работа ДВС невозможна.
В механическом устройстве, называемом двигателем внутреннего сгорания, энергия сгорающего топлива преобразуется в механическую. Для того чтобы сделать двигатель внутреннего сгорания своими руками, необходимо знать основные принципы его действия.
Принцип действия ДВС
На сегодняшний день существуют разные виды двигателей, но для моделизма чаще всего используются:
- Поршневые двигатели дизельного типа.
- Двигатели, зажигаемые путём накала или искры.
Дизельные двигатели отличаются от искровых или калильных тем, что в первых возгорание горючего происходит при сильном сжатии газа в процессе движения поршня в цилиндре. А последние два типа двигателей требуют для возгорания уже сжатой смеси дополнительной энергии, для чего необходимо заранее нагреть калильную свечу или произвести искровой разряд.
Поршневые двигатели могут быть только двухтактными. Двигатели, которые зажигаются путём накала или искры, бывают и двухтактные, и четырехтактные.
Двухтактные двигатели осуществляют любой рабочий процесс в два такта, выполняемые за 1 оборот коленвала.
В первом такте осуществляется «всасывание-сжатие»: когда коленчатый вал вращается, поршень перемещается снизу вверх. В процессе его движения топливная смесь всасывается через золотник в картер, и в то же время в цилиндре сжимается предыдущая порция горючего.
Перед тем как завершается первый такт, в цилиндре воспламеняется горючая смесь, в результате чего значительно увеличивается давление в камере сгорания, которое способствует движению поршня вверх и вниз.
Во втором такте — «рабочем ходе-продувке» сгорающее топливо расширяется, что способствует развитию механической мощности, а свежая порция топлива, засосанная в цилиндр во время первого такта, сжимается.
После того, как поршень проходит около половины пути вниз, газы, образованные во время сгорания топлива, выталкиваются из цилиндра через специально открывающееся окно. А после того, как открывается перепускное окно, сжатое в картере горючее поступает в цилиндр, и тем самым вытесняет из него оставшиеся отработанные газы, то есть, происходит продувка.
Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания?
Устройство ДВС изучается в школе старшеклассниками. Поэтому даже подросток сможет сделать простейший двигатель внутреннего сгорания своими руками. Для его изготовления нужно взять:
- Проволоку.
- Лист картона.
- Клей.
- Моторчик.
- Несколько шестерен.
- Батарейку 9V.
- Сначала из картона следует вырезать круг, который будет играть роль коленчатого вала.
- Далее из картона для изготовления шатуна нужно вырезать прямоугольник размером 15×8 см, сложить его вдвое и затем — еще на 90˚. На его концах делаются отверстия.
- Далее из картонного листа изготовляется поршень с отверстиями для поршневых пальцев.
- Размер поршневых пальцев должен соответствовать размеру отверстия в поршне.
- Поршень закрепляется пальцем на шатуне, а его проволокой нужно прикрепить к коленвалу.
- В соответствии с размером поршня следует свернуть из картона цилиндр, а в соответствии с размером коленчатого вала — коробочку для самого коленвала.
- Далее следует взять шестерёнки и моторчик и собрать механизм вращения коленчатого вала таким образом, чтобы моторчик мог проворачивать коленчатый вал с поршнем и шатуном.
- Механизм вращения крепится к коленчатому валу, и он помещается в изготовленную коробочку. При этом вращающий механизм следует прикрепить к стенке коробочки.
- Далее в цилиндре размещается поршень и цилиндр склеивается с коробочкой.
- Теперь с помощью двух проводов (+ и —) моторчик соединяется с батарейкой, в результате чего поршень приходит в движение.
Как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания из подручных средств?
Из следующего примера вы узнаете, как можно сделать двигатель внутреннего сгорания в домашней мастерской, не используя при этом станки и сложное оборудование.
- Для создания данного приспособления следует взять плунжерную пару, которую можно извлечь из топливного насоса трактора.
- Для изготовления цилиндра от плунжерной втулки была отрезана с помощью машинки утолщенная часть шлефа. Далее требуется прорезать отверстия для выхлопного и перепускного окон, а сверху припаять 2 гайки М6 для свечей зажигания. Поршень же вырезается из плунжера.
Далее требуется прорезать отверстия для выхлопного и перепускного окон, а сверху припаять 2 гайки М6 для свечей зажигания. Поршень же вырезается из плунжера.- Для изготовления картера используется жесть. Также к нему нужно припаять подшипники. Чтобы создать дополнительную прочность, следует взять ткань, пропитать её эпоксидной смолой и покрыть ею картер.
- Коленвал собран из толстой шайбы с двумя отверстиями. Одно отверстие, в которое нужно запрессовать вал, сделано в центре шайбы. Во второе отверстие, расположенное с краю, запрессовывается шпилька с одетым на неё шатуном.
- Катушка зажигания собирается по следующей схеме:
- Также можно использовать катушку от автомобиля или мотоцикла. Схема её подключения выглядит следующим образом:
- Свечу зажигания также можно изготовить самостоятельно, сделав для этого сквозное отверстие в болте М6. Для изготовления изолятора можно использовать стеклянную трубочку из-под термометра и приклеить её с помощью эпоксидной смолы. Трубочка также обёрнута в бумагу, пропитанную эпоксидной смолой.
Трубочка также обёрнута в бумагу, пропитанную эпоксидной смолой.Детали на двигателе расположены согласно следующему чертежу:
Схема впускного клапана:
Схема карбюратора:
Схематический вид самого карбюратора:
Как работает этот ДВС, можно посмотреть в следующем видео:
Бестактный ДВС замкнутого типа
Данный мини двигатель внутреннего сгорания своими руками работает на небольшом количестве жидкого топлива (20 г). Топливо, взрываясь в камере, моментально преобразуется в газ и значительно увеличивается в объёме. В результате создаётся избыточное давление, выталкивающее поршень и вызывающее вращение коленчатого вала на пол-оборота.
Затем этот же газ быстро преобразуется в горючую жидкость, уменьшаясь в объёме до первоначального состояния. В результате этого создаётся пониженное давление, втягивающее поршень назад, а коленчатый вал снова делает половину оборота.
Таким образом, в процессе одного оборота вала поршень совершает два рабочих хода.
Процесс бесконечен за счет постоянного перехода жидкости в газ и обратно. В такой замкнутой системе отсутствует как впрыск топлива, так и выхлоп газа. Составляют двигатель всего три узла:
- Камера с двумя секциями и поршень.
- Коленчатый вал и коробка передач.
- Зажигательная система.
Система запускается в действие аккумулятором, а далее можно использовать генератор. Для питания двигателя необходимо 12 Вольт, 4 Ампера.
Данный ДВС можно создавать с различными мощностями, он подойдёт для любого вида транспорта, передвигающегося по земле и по воздуху. Исключение составляют лишь реактивные самолёты.
На следующем видео представлена небольшая настольная рабочая модель, демонстрирующая эффект ДВС:
Кроме того, из обычного парового двигателя также можно создать подобный двигатель, работающий по принципу замкнутого типа.
При этом пар и вода расходоваться не будут, поскольку водяной пар также быстро превращается в жидкость и обратно в пар в результате пропускания его через поле коронного разряда. К тому же, если пропустить пар сквозь колбу с охлаждённой водой, то в результате возникнет дополнительная тяга, вызванная изменением объёма среды и перепадом давлений. Данный метод позволит повышать низкий коэффициент полезного действия паровых двигателей в целом.
Видео о том, как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания
А Вы уже пытались сделать двигатель внутреннего сгорания своими руками? Получилось ли у Вас? Расскажите об этом в комментариях.
Всем привет, вот решил поделится вторым проектом ДВС, проект уже построен давненько и чтото я не решался выкладывать его сюда да и честно чтото лень было. Вобщем после удачного первого мотора мне захотелось построить еще один но немного другой конструкции. Изначально задумывался мотор не скоростной а медленно чавкающий на постоянных оборотах (буржуи называют их hit and miss).
Но с ходом разработки и постройки пришлось отказаться от чавкающего двигателя из за ряда проблем и основной проблемой стала — отсутствие собственного токарного станка (большого мне не надо, нужен маленький хоббийный типа ТВ16 или ему подобного либо школьный ТВ4 но таких в наших районах не продают или продают но неадекватно дорого, а платить 5к или более за транспортную с другого города что жаба душит да и станок надо самому смотреть состояние). Так вот неспешно был построен второй проект, описание всего процесса постройки можно почитать на форуме, прямая ссыль на тему — sam0delki.ru/viewtopic.php?f=44&t=611 здесь опишу кратко основные части и изменения в конкретно этом втором проекте относительно первого двс.
Цилиндро-поршневую группу использовал уже готовую, ею послужила ЦПГ из компрессора холодильника. При разборе данного компрессора на металлолом было выяслено что у него довольно интересная рабочая пара, диаметром 24мм и самое главное что цилиндр был не монолитным с основанием компрессора как обычно а был съёмным на двух болтах.
Сама схема в данном компрессоре не подходила к работе в виде мотора так как поршень и шатун там были литыми, но компрессоров у меня было много и я без труда подобрал к цилиндру нужный поршень. Собственно он то мне и не давал покоя так как ка был изготовлен очень качественно (пара отличная, компрессия просто обалденная, плюс и материал — чугунная гильза и чугунный поршень — идеал для самоделки из за офигительного коэффициента скольжения чугуна по чугуну).
Так, значит ЦПГ была уже готова, причем отличная. Далее ГБЦ, голову решил делать как и у предыдущего проекта из бронзы. На заводе добыл нужную болванку, и изготовил голову. Клапана также как и у первого проекта из саморезов. Клапана были притерты как и у настоящих двигателей с применением паст для притирки.
Отличия данной головы от предыдущей тут будет один управляемый клапан (выпуск) как у обычного четырехтактного мотора через коромысло и второй клапан будет полностью автоматическим (впуск, тут после того как все части ДВС будут собраны воедино надо будет «поиграться» с жесткостью клапанной пружинки и добиться правильной длительность впуска когда поршень будет двигаться к НМТ и открывать разряжением клапан преодолевая жёсткость пружинки) и второе отличие это свеча зажигания.
В первом проекте она была диаметром 6мм и очень сложна в изготовлении (плюс очень хрупкая на кручение, можно легко поломать при заворачивании) тут же свеча уже по серьезнее — 8мм, техпроцесс изготовления тот же — стеклянный изолятор посаженный на эпоксидку и холодная сварка в качестве внешнего изолятора.
Можно, конечно купить красивые заводские модели двигателей Стирлинга, как например, в этом китайском интернет-магазине. Однако, иногда хочется творить самому и сделать вещь, пусть даже из подручных средств. На нашем сайте уже есть несколько вариантов изготовления данных моторов, а в этой публикации ознакомьтесь с совсем простым вариантом изготовления двигателя Стирлинга в домашних условиях.
Посмотрите ниже 3 варианта для самостоятельного изготовления.
Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?
Дмитрий Петраков по многочисленным просьбам отснял пошаговую инструкцию по сборке мощного, относительно своих габаритов и потребляемого количества тепла двигателя Стирлинга.
В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы – обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, автор подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.
В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы, благодаря чему обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.
C чувством, толком и расстановкой.
Мотор Стирлинга в работе с нагрузкой (водяная помпа).
Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с моторами Стирлинга. Особенность насоса заключается в небольших затратах энергии, требуемых для совершения им работы: такая конструкция задействует лишь небольшую часть динамического внутреннего рабочего объёма двигателя, и тем самым по минимуму влияет на его производительность.
Мотор Стирлинга из консервной банки
Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.
Поролон – одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя. Из куска нашего поролона вырезаем круг, диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.
В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.
Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.
Теперь втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку.
На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.
Из жести делаем цилиндр, используя пайку.
Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.
Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.
Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей – напротив – вытянута. Второй шатун настраиваем так же.
Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.
Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.
Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло – зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.
Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)
Давайте сделаем двигатель Стирлинга.
Мотор Стирлинга – это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.
Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла.
Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.
Двигатели Стирлинга совместимы с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, поскольку они могут становиться все более значительными по мере роста цен на традиционные виды топлива, а также в свете таких проблем, как истощение запасов нефти и изменение климата.
В этом проекте мы дадим вам простые инструкции по созданию очень простого двигателя DIY Стирлинга с использованием пробирки и шприца .
Как сделать простой движок Стирлинга – Видео
Компоненты и шаги, чтобы сделать моторчик Стирлинга
1. Кусок лиственных пород или фанеры
Это основа для вашего двигателя. Таким образом, он должен быть достаточно жестким, чтобы справляться с движениями двигателя. Затем сделайте три маленьких отверстия, как показано на рисунке.
Вы также можете использовать фанеру, дерево и т.д.
2. Мраморные или стеклянные шарики
В двигателе Стирлинга эти шарики выполняют важную функцию. В этом проекте мрамор действует как вытеснитель горячего воздуха от теплой стороны пробирки к холодной стороне. Когда мрамор вытесняет горячий воздух, он остывает.
3. Палки и винты
Шпильки и винты используются для удержания пробирки в удобном положении для свободного перемещения в любом направлении без каких-либо перерывов.
4. Резиновые кусочки
Купите ластик и нарежьте его на следующие формы. Он используется для того, чтобы надежно удерживать пробирку и поддерживать ее герметичность. Не должно быть утечек в ротовой части пробирки. Если это так, проект не будет успешным.
5. Шприц
Шприц является одной из самых важных и движущихся частей в простом двигателе Стирлинга. Добавьте немного смазки внутрь шприца, чтобы поршень мог свободно перемещаться внутри цилиндра.
Когда воздух расширяется внутри пробирки, он толкает поршень вниз. В результате цилиндр шприца перемещается вверх. В то же время мрамор катится к горячей стороне пробирки и вытесняет горячий воздух и заставляет его остывать (уменьшать объем).
6. Пробирка Пробирка является наиболее важным и рабочим компонентом простого двигателя Стирлинга. Пробирка изготовлена из стекла определенного типа (например, из боросиликатного стекла), обладающего высокой термостойкостью. Так что его можно нагревать до высоких температур.
Как работает двигатель Стирлинга?
Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это правда, то так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2), они просты: на поверхности они просты, но богаче, сложнее и потенциально очень запутаны, пока вы их не осознаете. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: многие очень плохие видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом.
На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за тем, как он работает извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.
Все, что требуется для работы двигателя, – это наличие разницы температур между горячей и холодной частями газовой камеры. Были построены модели, которые могут работать только с разницей температуры 4 ° C, хотя заводские двигатели, вероятно, будут работать с разницей в несколько сотен градусов. Эти двигатели могут стать наиболее эффективной формой двигателя внутреннего сгорания.
Двигатели Стирлинга и концентрированная солнечная энергия
Двигатели Стирлинга обеспечивают аккуратный метод преобразования тепловой энергии в движение, которое может привести в движение генератор. Наиболее распространенная схема состоит в том, чтобы двигатель был в центре параболического зеркала.
Зеркало будет установлено на устройство слежения, чтобы солнечные лучи фокусировались на двигателе.
* Двигатель Стирлинга как приемник
Возможно, вы играли с выпуклыми линзами в школьные годы. Сосредоточение солнечной энергии для сжигания листа бумаги или спички, я прав? Новые технологии развиваются день ото дня. Концентрированная солнечная тепловая энергия приобретает все большее внимание в эти дни.
Выше приведен короткий видеофильм о простом двигателе с пробиркой, использующим стеклянные шарики в качестве вытеснителя и стеклянный шприц в качестве силового поршня.
Этот простой двигатель Стирлинга был построен из материалов, которые доступны в большинстве школьных научных лабораторий и может быть использован для демонстрации простого теплового двигателя.
Диаграмма давление-объем за цикл
Процесс 1 → 2 Расширение рабочего газа на горячем конце пробирки, тепло передается газу, и газ расширяется, увеличивая объем и толкая поршень шприца вверх.
Процесс 2 → 3 По мере движения мрамора к горячему концу пробирки газ вытесняется из горячего конца пробирки на холодный конец, а по мере движения газа он отдает тепло стенке пробирки.
Процесс 3 → 4 Из рабочего газа отводится тепло, и объем уменьшается, поршень шприца движется вниз.
Процесс 4 → 1 Завершает цикл. Рабочий газ движется от холодного конца пробирки к горячему концу, поскольку мраморные шары вытесняют ее, получая тепло от стенки пробирки, когда она движется, тем самым увеличивая давление газа.
Прогноз рынка малых двигателей внутреннего сгорания до 2027 г. —
Рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) был оценен в 4450 долларов США. 14 миллионов в 2019 году и, по прогнозам, достигнет 5 280 долларов США. 83 миллиона к 2027 году; ожидается, что он будет расти в среднем на 4,5% в год с 2019 по 2027 год.
| Источник:
ReportLinker
ReportLinker
Нью-Йорк, 23 февраля 2021 г.
(GLOBE NEWSWIRE) — Reportlinker.com объявляет о выпуске отчета «Прогноз рынка малых двигателей внутреннего сгорания до 2027 г. – влияние COVID-19 и глобальный анализ по типу топлива, цилиндрам, мощности». Продукция и промышленность конечного использования» — https://www.reportlinker.com/p06027564/?utm_source=GNW
США, Канада и Мексика являются крупнейшими экономиками Северной Америки. рынок в регионе, поскольку население привлекает несколько технологических разработок из-за высокой покупательной способности.
По мере расширения использования легковых автомобилей автомобильная промышленность в регионе постоянно процветает. Садовая и садовая техника, а также другое энергетическое оборудование нашли широкое применение в Северной Америке.
Небольшой двигатель внутреннего сгорания позволяет производителям предлагать машины или инструменты малого форм-фактора, такие как компактные автомобили, газонокосилки и усовершенствованные небольшие генераторы. Кроме того, все более широкое использование природного газа создает для участников рынка множество возможностей для разработки усовершенствованного двигателя малого объема с высокой выходной мощностью и эффективностью.
Активное внедрение двигателей внутреннего сгорания в коммерческих автомобилях, пассажирских транспортных средствах и коммунальном оборудовании стимулирует европейский рынок малых двигателей внутреннего сгорания. Сектор производства двигателей, возглавляемый Германией благодаря присутствию известных производителей двигателей, таких как Hatz, DEUTZ и Yanmar Co., Ltd., вносит наибольший вклад в рынок Европы. Растущие нормы загрязнения и растущая озабоченность по поводу загрязнения малых двигателей внутреннего сгорания увеличили использование природного газа для двигателей на рынке. Кроме того, компании разрабатывают усовершенствованный небольшой двигатель внутреннего сгорания в основном для применения в небольших двигателях общего назначения. Например, в марте 2020 года немецкая компания Motorenfabrik Hatz представила новую технологию E1 для одноцилиндровых промышленных дизелей. Этот новый двигатель, основанный на технологии E1, развивает мощность 14,7 лошадиных сил (11 киловатт) с одним цилиндром.
Точно так же двигатели 1B50E и 1B30E имеют выходную мощность 10,7 л.с. (8 кВт) и 6,7 л.с. (5 кВт) соответственно. Такое растущее развитие предлагаемых решений способствует росту рынка в промышленности и других отраслях конечного использования.
Рост числа производственных компаний в Индии и Китае благодаря наличию квалифицированных кадров стимулирует развитие рынка малых двигателей внутреннего сгорания. Увеличение продаж двухколесных транспортных средств и усовершенствование источников моторного топлива поддерживают рост рынка.
Кроме того, рост населения в регионе и сравнительно низкие экономические возможности различных стран способствовали внедрению двигателей внутреннего сгорания, а не электроэнергии. Высокая стоимость электродвигателей и отсутствие поддерживающей инфраструктуры дополнили рост рынка.
Правительства различных стран региона в основном продвигают использование природного газа в двигателях внутреннего сгорания для снижения выбросов. Следовательно, определенная политика способствует росту рынка в регионе для соответствия нормативным стандартам за счет использования природного газа в качестве основного источника в малых двигателях.
.
Более того, в июле 2019 года министр транспорта Индии заверил, что запрета на двигатели внутреннего сгорания для продвижения электромобилей и моторов не будет. Отсутствие поддерживающей инфраструктуры и покупательной способности потребителей сдерживает электрическую революцию в стране. Таким образом, внедрение небольших двигателей внутреннего сгорания становится предпочтительным решением для клиентов, поскольку оно соответствует нормативным нормам с требуемой производительностью.
Гусеница; Камминс Инк .; Фэрбенкс Морс; ИННИО; Кавасаки Хэви Индастриз, Лтд.; Группа Либхерр; МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД.; Роллс-Ройс плк; Вяртсиля; и Yanmar Holdings Co., Ltd входят в число основных игроков на мировом рынке малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Влияние пандемии COVID-19 на рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Вспышка COVID-19, начавшаяся в Ухане, Китай, в декабре 2019 года, распространилась по всему миру. Она сильно затронула Китай, Италию, Иран , Испания, Республика Корея, Франция, Германия и США с точки зрения подтвержденных положительных случаев и зарегистрированных смертей по состоянию на 2020 г.
Вспышка COVID-19 затронула экономику и промышленность в различных странах, поскольку привела к блокировкам, запретам на поездки и остановке бизнеса. Общий спад рынка из-за COVID-19 также влияет на рост рынка малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) из-за закрытия заводов, нарушения цепочки поставок и спада в мировой экономике.
Общий размер мирового рынка малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) был получен в соответствии с первичными и вторичными источниками. Чтобы начать процесс исследования, было проведено исчерпывающее вторичное исследование с использованием внутренних и внешних источников для получения качественной и количественной информации, связанной с На рынок.
Кроме того, было проведено несколько первичных интервью с участниками отрасли и комментаторами для проверки данных, а также для получения дополнительных аналитических сведений по теме. Участниками, которые обычно принимают участие в таком процессе, являются отраслевые эксперты, такие как вице-президенты, менеджеры по развитию бизнеса, менеджеры по анализу рынка и менеджеры по продажам на национальном уровне, а также внешние консультанты, такие как эксперты по оценке, аналитики-исследователи и ключевые лидеры мнений, специализирующиеся на рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Прочтите полный отчет: https://www.reportlinker.com/p06027564/?utm_source=GNW
О программе Reportlinker
ReportLinker — отмеченное наградами решение для исследования рынка. Reportlinker находит и упорядочивает последние отраслевые данные, чтобы вы могли получить все необходимые исследования рынка — мгновенно и в одном месте.
__________________________
Контактные данные
Клэр: [email protected]
США: (339)-368-6001
Международный: +1 339-368-6001
Контакты
Двигатель внутреннего сгорания — Энциклопедия Нового Света
Четырехтактный цикл (или цикл Отто)
1. впуск
2. сжатие
3. мощность
4. выпуск
Двигатель внутреннего сгорания является двигателем в котором горение топлива происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Эта экзотермическая реакция топлива с окислителем создает газы высокой температуры и давления, которые могут расширяться.
Отличительной чертой двигателя внутреннего сгорания является то, что полезная работа выполняется расширяющимися горячими газами, непосредственно вызывающими движение, например, воздействуя на поршни, роторы или даже за счет давления и перемещения всего двигателя.
Это отличается от двигателей внешнего сгорания, таких как паровые двигатели, которые используют процесс сгорания для нагрева отдельной рабочей жидкости, обычно воды или пара, которая затем, в свою очередь, работает, например, путем нажатия на паровой поршень.
Термин Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) почти всегда используется для обозначения поршневых двигателей, двигателей Ванкеля и аналогичных конструкций, в которых сгорание прерывистое. Однако двигатели непрерывного сгорания, такие как реактивные двигатели, большинство ракет и многие газовые турбины, также являются двигателями внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания в основном используются в транспорте. Несколько других применений предназначены для любой портативной ситуации, когда вам нужен неэлектрический двигатель.
Самым большим применением в этой ситуации будет двигатель внутреннего сгорания, приводящий в действие электрический генератор. Таким образом, вы можете использовать стандартные электроинструменты с приводом от двигателя внутреннего сгорания.
Содержание
- 1 История
- 1.1 Приложения
- 2 Операция
- 3 Процесс воспламенения бензина
- 4 Процесс зажигания дизельного двигателя
- 5 Энергия
- 6 деталей
- 7 Классификация
- 7.1 Принцип действия
- 7.2 Цикл двигателя
- 7.2.1 Двухтактный
- 7.2.2 Четырехтактный
- 7.2.3 Пятитактный
- 7.2.4 Двигатель Бурка
- 7.2.5 Двигатель внутреннего сгорания с регулируемым двигателем
- 7.2.6 Ванкель
- 7.2.7 Газовая турбина
- 7.2.8 Вышедшие из употребления методы
- 7.3 Типы топлива и окислителя
- 7.4 Водород
- 7,5 Цилиндры
- 7. 6 Система зажигания
- 7.7 Топливные системы
- 7.8 Конфигурация двигателя
- 7.9 Объем двигателя
- 7.10 Системы смазки
- 7.11 Загрязнение двигателя
- 8 КПД двигателя внутреннего сгорания
- 9 Примечания
- 10 Каталожные номера
- 11 Внешние ссылки
- 12 кредитов
6 Система зажигания Преимуществом является портативность. Использовать этот тип двигателя в транспортных средствах удобнее, чем на электричестве. Даже в случае гибридных автомобилей они по-прежнему используют двигатель внутреннего сгорания для зарядки аккумулятора. Недостатком является загрязнение, которое они выделяют. Не только очевидное загрязнение воздуха, но и загрязнение сломанными или устаревшими двигателями и отработанными деталями, такими как масло или резиновые изделия, которые необходимо выбросить. Еще одним фактором является шумовое загрязнение, многие двигатели внутреннего сгорания очень громкие. Некоторые из них настолько громкие, что люди нуждаются в средствах защиты органов слуха, чтобы не повредить уши.
Еще один минус — размер. Очень нецелесообразно иметь маленькие двигатели, которые могут иметь любую мощность. Электродвигатели для этого гораздо практичнее. Вот почему более вероятно увидеть газовый электрогенератор в районе, где нет электричества для питания небольших предметов.
История
Раскрашенный автомобильный двигатель
Демонстрация непрямого или всасывающего принципа внутреннего сгорания. Это может не соответствовать определению двигателя, потому что процесс не повторяется.
Ранние двигатели внутреннего сгорания использовались для питания сельскохозяйственного оборудования, аналогичного этим моделям.
Первые двигатели внутреннего сгорания не имели компрессии, а работали на той воздушно-топливной смеси, которую можно было всосать или вдуть во время первой части такта впуска. Наиболее существенное различие между современных двигателей внутреннего сгорания и ранних конструкций является использование сжатия и, в частности, внутрицилиндрового сжатия.
- 1509: Леонардо да Винчи описал двигатель без сжатия. (Его описание может не подразумевать, что идея исходила от него или что она была построена на самом деле.)
- 1673: Кристиан Гюйгенс описал двигатель без сжатия. [1]
- 1780-е годы: Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолет, в котором электрическая искра взрывала смесь воздуха и водорода, выбивая пробку из конца пистолета.
- Семнадцатый век: английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд использовал порох для привода водяных насосов.
- 1794: Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого доминировал почти столетие.
- 1806: Швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси водорода и кислорода.
- 1823: Сэмюэл Браун запатентовал первый промышленный двигатель внутреннего сгорания. Он был без сжатия и основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из этого названия, в то время уже устарел. Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, досталось лучшим шоуменам раньше, чем лучшим работникам.
- 1824: Французский физик Сади Карно создал термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей. Это научно установило необходимость сжатия для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами, но неясно, знали ли конструкторы двигателей об этом до того, как сжатие уже стало широко использоваться. Это могло ввести в заблуждение дизайнеров, которые пытались подражать циклу Карно бесполезными способами.
- 18:26 1 апреля: Американец Сэмюэл Мори получил патент на «газовый или паровой двигатель» без сжатия.
- 1838: Уильяму Барнету был выдан патент (англ.). Это было первое зарегистрированное предположение о компрессии в цилиндре. Он, по-видимому, не осознавал его преимуществ, но его цикл был бы большим достижением, если бы он был достаточно развит.
- 1854: Итальянцы Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи запатентовали в Лондоне первый работающий эффективный двигатель внутреннего сгорания (номер 1072), но не запустили его в производство. По концепции он был похож на успешный непрямой двигатель Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.
- 1860: Жан Жозеф Этьен Ленуар (1822-1900) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, очень похожий по внешнему виду на горизонтальный паровой лучевой двигатель двойного действия, с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ в основном место пара. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания. Его первый двигатель с компрессией развалился на части.
- 1862: Николаус Отто разработал свободнопоршневой двигатель без сжатия непрямого действия, чья большая эффективность завоевала поддержку Langen, а затем и большей части рынка, который в то время был в основном для небольших стационарных двигателей, работающих на зажигательном газе.
- 1870: В Вене Зигфрид Маркус поместил на тележку первый передвижной бензиновый двигатель.
- 1876: Николаус Отто в сотрудничестве с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом разработал практичный четырехтактный двигатель (цикл Отто). Однако немецкие суды не получили его патент на все двигатели с компрессией в цилиндре или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения компрессия в цилиндре стала универсальной.
Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, досталось лучшим шоуменам раньше, чем лучшим работникам.
По концепции он был похож на успешный непрямой двигатель Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.
Однако немецкие суды не получили его патент на все двигатели с компрессией в цилиндре или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения компрессия в цилиндре стала универсальной.Карл Бенц
- 1879: Карл Бенц, работая независимо, получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто. Позже Бенц разработал и построил свой собственный четырехтактный двигатель, который использовался в его автомобилях, ставших первыми серийными автомобилями.
- 1882: Джеймс Аткинсон изобрел циклический двигатель Аткинсона. Двигатель Аткинсона имел одну фазу мощности на оборот вместе с различными объемами впуска и расширения, что делало его более эффективным, чем цикл Отто.
- 1891: Герберт Акройд Стюарт оформляет свои права на лизинг нефтяных двигателей в Хорнсби в Англии для производства двигателей. Они строят первые двигатели с холодным пуском и воспламенением от сжатия. В 1892 году они устанавливают первые на водонасосной станции. Экспериментальная версия с более высоким давлением обеспечивает самоподдерживающееся воспламенение только за счет сжатия в том же году.
- 1892: Рудольф Дизель разрабатывает свой двигатель типа тепловой машины Карно, работающий на угольной пыли.
- 1893 23 февраля: Рудольф Дизель получил патент на дизельный двигатель.
- 1896: Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель, также известный как горизонтально-оппозитный двигатель, в котором соответствующие поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, таким образом уравновешивая друг друга по инерции.
- 1900: Рудольф Дизель продемонстрировал дизельный двигатель в 1900 году Exposition Universelle (Всемирная выставка) с использованием арахисового масла (биодизель).
- 1900: Вильгельм Майбах разработал двигатель, построенный в Daimler Motoren Gesellschaft, в соответствии со спецификациями Эмиля Еллинека, который потребовал, чтобы двигатель был назван Daimler-Mercedes в честь его дочери. В 1902 году автомобили с этим двигателем были запущены в производство компанией DMG.
В 1892 году они устанавливают первые на водонасосной станции. Экспериментальная версия с более высоким давлением обеспечивает самоподдерживающееся воспламенение только за счет сжатия в том же году.
В 1902 году автомобили с этим двигателем были запущены в производство компанией DMG.Области применения
Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются для мобильных двигателей в автомобилях, оборудовании и другой переносной технике. В мобильных сценариях внутреннее сгорание является предпочтительным, поскольку оно может обеспечить высокое отношение мощности к весу вместе с превосходной плотностью энергии топлива. Эти двигатели появились почти во всех автомобилях, мотоциклах, лодках, а также в самых разных самолетах и локомотивах. Там, где требуется очень большая мощность, например, в реактивных самолетах, вертолетах и больших кораблях, они появляются в основном в виде турбин. Они также используются для электрических генераторов и в промышленности.
Эксплуатация
Все двигатели внутреннего сгорания зависят от экзотермического химического процесса сгорания: реакции топлива, обычно с воздухом, хотя могут использоваться и другие окислители, такие как закись азота.
Наиболее распространенное используемое сегодня топливо состоит из углеводородов и производится в основном из нефти. К ним относятся виды топлива, известные как дизельное топливо, бензин и нефтяной газ, а также редкое использование пропана. Большинство двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для бензина, могут работать на природном газе или сжиженных нефтяных газах без серьезных модификаций, за исключением компонентов подачи топлива. Также можно использовать жидкое и газообразное биотопливо, такое как этанол и биодизель, форма дизельного топлива, которое производится из сельскохозяйственных культур, дающих триглицериды, таких как соевое масло. Некоторые из них также могут работать на газообразном водороде.
Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь метод обеспечения воспламенения в цилиндрах для создания сгорания. В двигателях используется либо электрический метод, либо система воспламенения от сжатия.
Бензиновое зажигание Процесс
Электрические/бензиновые системы зажигания (которые также могут работать на других видах топлива, как упоминалось ранее) обычно полагаются на комбинацию свинцово-кислотной батареи и индукционной катушки для обеспечения высоковольтной электрической искры для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя.
Эту батарею можно заряжать во время работы с помощью устройства, вырабатывающего электричество, например, генератора переменного тока или генератора, приводимого в движение двигателем. Бензиновые двигатели всасывают смесь воздуха и бензина и сжимают ее до давления менее 170 фунтов на квадратный дюйм, а для воспламенения смеси используется свеча зажигания, когда она сжимается головкой поршня в каждом цилиндре.
Процесс воспламенения дизельного двигателя
Системы воспламенения от сжатия, такие как дизельный двигатель и двигатели HCCI (воспламенение от сжатия с однородным зарядом), полагаются исключительно на тепло и давление, создаваемые двигателем в процессе его сжатия для воспламенения. Возникающая компрессия обычно более чем в три раза выше, чем у бензинового двигателя. Дизельные двигатели всасывают только воздух, и незадолго до пикового сжатия небольшое количество дизельного топлива впрыскивается в цилиндр через топливную форсунку, которая позволяет топливу мгновенно воспламеняться.
Двигатели типа HCCI будут потреблять как воздух, так и топливо, но по-прежнему будут полагаться на процесс самовоспламенения без посторонней помощи из-за более высокого давления и тепла. Вот почему дизельные двигатели и двигатели HCCI также более подвержены проблемам с холодным запуском, хотя после запуска они будут работать так же хорошо в холодную погоду. У большинства дизелей также есть аккумуляторная батарея и системы зарядки, однако эта система является вторичной и добавляется производителями как роскошь для облегчения запуска, включения и выключения топлива, что также может выполняться с помощью переключателя или механического устройства, а также для запуска вспомогательных электрических компонентов и аксессуаров. . Однако большинство современных дизелей полагаются на электрические системы, которые также контролируют процесс сгорания для повышения эффективности и снижения выбросов.
Энергия
После успешного воспламенения и сгорания продукты сгорания, горячие газы, имеют больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (которая имеет более высокую химическую энергию).
Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давления, которые могут быть преобразованы двигателем в работу. В поршневом двигателе газообразные продукты высокого давления внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.
После удаления доступной энергии оставшиеся горячие газы удаляются (часто путем открытия клапана или открытия выпускного отверстия), что позволяет поршню вернуться в предыдущее положение (ВМТ). Затем поршень может перейти к следующей фазе своего цикла, который варьируется в зависимости от двигателя. Любое тепло, не переведенное в работу, обычно считается отходами и удаляется из двигателя воздушной или жидкостной системой охлаждения.
Запчасти
Иллюстрация нескольких ключевых компонентов типичного четырехтактного двигателя.
Детали двигателя различаются в зависимости от типа двигателя. Для четырехтактного двигателя ключевыми частями двигателя являются коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны.
Для двухтактного двигателя вместо системы клапанов может быть просто выпускной патрубок и впускной патрубок для топлива. В обоих типах двигателей есть один или несколько цилиндров (серый и зеленый), и для каждого цилиндра есть свеча зажигания (темно-серый), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый). Однократное движение поршня вверх или вниз по цилиндру называется тактом, а ход вниз, который происходит непосредственно после воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре, называется рабочим тактом.
Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается в эпитрохоидальной камере (в форме восьмерки) вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы работы (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в разных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.
В двигателе Bourke используется пара поршней, встроенных в кулисный механизм, который передает возвратно-поступательное усилие через специально разработанный подшипниковый узел для поворота кривошипно-шатунного механизма.
Впуск, сжатие, мощность и выпуск происходят при каждом ходе этого хомута.
Классификация
Существует широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их многочисленным областям применения. Точно так же существует широкий спектр способов классификации двигателей внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.
Хотя термины иногда вызывают путаницу, реальной разницы между «двигателем» и «мотором» нет. Когда-то слово «двигатель» (от латыни через старофранцузское, ingenium, «способность») означало любую машину. «Мотор» (от латинского двигатель, «двигатель») — любая машина, производящая механическую энергию. Традиционно электродвигатели не называют «двигателями», но двигатели внутреннего сгорания часто называют «двигателями». (Электродвигатель относится к локомотиву, работающему на электричестве.)
При этом следует понимать, что обычное использование часто диктует определения. Многие люди рассматривают двигатели как те вещи, которые генерируют свою энергию изнутри, а двигатели требуют внешнего источника энергии для выполнения своей работы.
Очевидно, что корни слов действительно указывают на реальное различие. Кроме того, как и во многих определениях, корневое слово объясняет только начало слова, а не его текущее использование. Конечно, можно утверждать, что так обстоит дело со словами мотор и двигатель.
Принцип работы
Бензиновый двигатель 1906.
Поршневой:
- Двигатель на сырой нефти
- Двухтактный цикл
- Четырехтактный цикл
- Двигатель с горячей лампой
- Тарельчатые клапаны
- Манжетный клапан
- Цикл Аткинсона
- Предлагаемый
- Двигатель Бурка
- Улучшения
- Управляемый двигатель внутреннего сгорания
Роторный:
- Продемонстрировано:
- Двигатель Ванкеля
- Предлагаем:
- Орбитальный двигатель
- Квазитурбина
- Роторный двигатель с циклом Аткинсона
- Тороидальный двигатель
Непрерывное горение:
- Газовая турбина
- Реактивный двигатель
- Ракетный двигатель
Цикл двигателя
Двухтактный
Двигатели, основанные на двухтактном цикле, используют два такта (один вверх, один вниз) на каждый рабочий такт.
Поскольку нет специальных тактов впуска или выпуска, необходимо использовать альтернативные методы для продувки цилиндров. Наиболее распространенным методом в двухтактных двигателях с искровым зажиганием является использование движения поршня вниз для создания давления в картере свежего заряда, который затем продувается через цилиндр через отверстия в стенках цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для своей выходной мощности) и очень простые механически. Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, машины для уборки сорняков, цепные пилы, водные мотоциклы, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы. К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и гораздо больше загрязняют окружающую среду, чем их четырехтактные аналоги, и они плохо масштабируются до больших размеров. Интересно, что самые большие двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивах и больших кораблях. Эти двигатели используют принудительную индукцию для продувки цилиндров.
двухтактные двигатели менее экономичны, чем двигатели других типов, потому что неизрасходованное топливо, распыляемое в камеру сгорания, может иногда выходить из выхлопного канала вместе с ранее израсходованным топливом. Без специальной обработки выхлопных газов это также приведет к очень высокому уровню загрязнения, требуя, чтобы во многих небольших двигателях, таких как газонокосилки, использовались четырехтактные двигатели, а в некоторых юрисдикциях — двухтактные двигатели меньшего размера, оснащенные каталитическими нейтрализаторами.
Четырехтактный
Двигатели, основанные на четырехтактном цикле или цикле Отто, имеют один рабочий такт на каждые четыре такта (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и многих легких самолетах. Как правило, они тише, эффективнее и больше, чем их двухтактные аналоги. Существует ряд вариаций этих циклов, в первую очередь циклы Аткинсона и Миллера. В большинстве дизельных двигателей грузовых автомобилей и автомобилей используется четырехтактный цикл, но с системой воспламенения с подогревом от сжатия.
Этот вариант называется дизельным циклом.
Пятитактный
Двигатели, основанные на пятитактном цикле, представляют собой вариант четырехтактного цикла. Обычно четыре цикла: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Пятый цикл, добавленный Delautour [2] , — это охлаждение. Двигатели, работающие по пятитактному циклу, на 30 процентов более эффективны, чем эквивалентный четырехтактный двигатель.
Двигатель Бурка
В этом двигателе два диаметрально противоположных цилиндра соединены с кривошипом с помощью шатунной шейки, проходящей через общую шпильку. Цилиндры и поршни сконструированы таким образом, что, как и в обычном двухтактном цикле, за один оборот приходится два рабочих такта. Однако, в отличие от обычного двухтактного двигателя, сгоревшие газы и поступающий свежий воздух не смешиваются в цилиндрах, что способствует более чистой и эффективной работе. Кривошипный механизм также имеет низкую боковую тягу и, таким образом, значительно снижает трение между поршнями и стенками цилиндра.
Фаза сгорания двигателя Бурка более точно соответствует сгоранию при постоянном объеме, чем четырехтактный или двухтактный цикл. В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому он должен преодолевать меньшее трение, чем два других возвратно-поступательных типа. Кроме того, его более высокая степень расширения также означает, что используется больше тепла от фазы сгорания, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.
Двигатель внутреннего сгорания с регулируемым двигателем
Это также цилиндровые двигатели, которые могут быть как однотактными, так и двухтактными, но вместо коленчатого вала и поршневых штоков используют две соединенные шестерни, концентрические кулачки, вращающиеся в противоположных направлениях, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Эти кулачки практически нейтрализуют боковые силы, которые в противном случае оказывались бы на цилиндры поршнями, значительно повышая механический КПД. Профили выступов кулачка (всегда нечетные и не менее трех) определяют ход поршня в зависимости от передаваемого крутящего момента.
В этом двигателе есть два цилиндра, которые расположены на 180 градусов друг от друга для каждой пары кулачков, вращающихся в противоположных направлениях. Для однотактных версий на пару цилиндров приходится столько же циклов, сколько кулачков на каждом кулачке, и вдвое больше для двухтактных агрегатов.
Ванкеля
Двигатель Ванкеля работает с тем же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без поршневых ходов, его правильнее было бы назвать четырехфазным двигателем), поскольку фазы происходят в разных местах двигателя. . Этот двигатель обеспечивает три «такта» мощности на оборот на ротор, что дает ему в среднем большее отношение мощности к весу, чем поршневые двигатели. Этот тип двигателя используется в современной Mazda RX8 и более ранней RX7, а также в других моделях.
Газовая турбина
В газотурбинных циклах (особенно в реактивных двигателях) вместо того, чтобы использовать один и тот же поршень для сжатия и последующего расширения газов, вместо этого используются отдельные компрессоры и газовые турбины; дающий постоянную мощность.
По сути, всасываемый газ (обычно воздух) сжимается, а затем сгорает с топливом, что значительно повышает температуру и объем. Затем больший объем горячего газа из камеры сгорания подается через газовую турбину, которая затем легко приводит в действие компрессор.
Вышедшие из употребления методы
В некоторых старых двигателях внутреннего сгорания без сжатия: В первой части хода поршня вниз всасывалась или вдувалась топливно-воздушная смесь. На остальной части хода поршня вниз впускной клапан закрывался и топливо/ сгорела воздушная смесь. При движении поршня вверх выпускной клапан был открыт. Это была попытка имитировать работу поршневого парового двигателя.
Типы топлива и окислителя
Используемые виды топлива включают уайт-спирит (североамериканский термин: бензин, британский термин: бензин), автогаз (сжиженный нефтяной газ), сжатый природный газ, водород, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей, свалочный газ, биодизель, биобутанол, арахисовое масло и другие растительные масла, биоэтанол, биометанол (метиловый или древесный спирт) и другое биотопливо.
Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества нашли некоторое применение. Двигатели, которые используют газы в качестве топлива, называются газовыми двигателями, а те, которые используют жидкие углеводороды, называются масляными двигателями. Однако бензиновые двигатели, к сожалению, также часто в просторечии называют «газовыми двигателями».
Основные ограничения для топлива заключаются в том, что топливо должно легко транспортироваться через топливную систему в камеру сгорания, и что топливо выделяет достаточно энергии в виде тепла при сгорании, чтобы сделать использование двигателя практичным.
Окислитель обычно представляет собой воздух, и его преимущество заключается в том, что он не хранится внутри транспортного средства, что увеличивает удельную мощность. Однако воздух можно сжимать и перевозить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначены для перевозки чистого кислорода или перекиси водорода, что делает их независимыми от воздуха.
Некоторые гоночные автомобили используют закись азота в качестве окислителя. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, использовались в экспериментах; но большинство непрактично.
Дизельные двигатели обычно тяжелее, шумнее и мощнее на низких скоростях, чем бензиновые двигатели. Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (все чаще из-за их более высокой топливной экономичности по сравнению с бензиновыми двигателями), кораблях, железнодорожных локомотивах и легких самолетах. Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобилей, мотоциклов и мопедов. Обратите внимание, что в Европе сложные автомобили с дизельными двигателями стали широко распространены с 19 века.90-х годов, что составляет около 40 процентов рынка. Как бензиновые, так и дизельные двигатели производят значительные выбросы. Существуют также двигатели, работающие на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяном газе (СНГ) и биодизеле.
Двигатели, работающие на парафине и тракторном масле (ТВО), больше не видны.
Водород
Некоторые предполагают, что в будущем такое топливо может заменить водород. Кроме того, с внедрением технологии водородных топливных элементов использование двигателей внутреннего сгорания может быть прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это отличается от сжигания ископаемого топлива, при котором выделяется двуокись углерода, основная причина глобального потепления, угарный газ в результате неполного сгорания и другие местные и атмосферные загрязнители, такие как двуокись серы и оксиды азота, вызывающие проблемы с дыханием в городах, кислотные дожди. и проблемы с озоном. Однако свободный водород в качестве топлива не встречается в природе, при его сжигании выделяется меньше энергии, чем требуется для производства водорода в первую очередь самым простым и распространенным методом — электролизом. Хотя существует несколько способов получения свободного водорода, они требуют преобразования в настоящее время горючих молекул в водород, поэтому водород не решает ни одного энергетического кризиса, более того, он решает только проблему портативности и некоторые проблемы загрязнения.
Большим недостатком водорода во многих ситуациях является его хранение. Жидкий водород имеет чрезвычайно низкую плотность — в 14 раз меньше плотности воды и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требует очень тяжелых резервуаров. Хотя водород имеет более высокую удельную энергию, объемный запас энергии по-прежнему примерно в пять раз ниже, чем у бензина, даже в сжиженном состоянии. (Процесс «Водород по запросу», разработанный Стивеном Амендолой, создает водород по мере необходимости, но у него есть другие проблемы, такие как относительно дорогое сырье.) Другие виды топлива, более безопасные для окружающей среды, включают биотопливо. Они не могут дать чистого прироста углекислого газа.
Одноцилиндровый бензиновый двигатель (ок. 1910 г.).
Цилиндры
Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров, обычно от одного до двенадцати, хотя используется до 36 (Lycoming R-7755). Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: во-первых, двигатель может иметь больший рабочий объем с меньшими отдельными возвратно-поступательными массами (то есть масса каждого поршня может быть меньше), что обеспечивает более плавную работу двигателя (поскольку двигатель имеет тенденцию вибрация в результате движения поршней вверх и вниз).
Во-вторых, при большем рабочем объеме и большем количестве поршней может быть сожжено больше топлива и может быть больше событий сгорания (то есть больше рабочих тактов) за заданный период времени, а это означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент, чем аналогичный двигатель. с меньшим количеством цилиндров. Недостатком большего количества поршней является то, что в целом двигатель будет весить больше и создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трется о внутреннюю часть цилиндров. Это имеет тенденцию снижать эффективность использования топлива и лишать двигатель части его мощности. Для высокопроизводительных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии (таких как двигатели, используемые в современных автомобилях), кажется, что точка разрыва составляет около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности, хотя есть исключения. такие как двигатель W16 от Volkswagen существуют.
- Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, в некоторых мощных автомобилях их десять, двенадцать или даже шестнадцать, а в некоторых очень маленьких автомобилях и грузовиках — два или три. В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые двухтактные двигатели.
- Радиальные авиадвигатели, ныне устаревшие, имели от трех до 28 цилиндров, например Pratt & Whitney R-4360. Ряд содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель. Самым крупным из них был Lycoming R-7755 с 36 цилиндрами (четыре ряда по девять цилиндров), но он так и не был запущен в производство.
- обычно имеют от одного до четырех цилиндров, а некоторые высокопроизводительные модели имеют шесть (хотя существуют некоторые «новинки» с 8, 10 и 12 цилиндрами).
- Снегоходы обычно имеют два цилиндра. У некоторых более крупных (не обязательно высокопроизводительных, но и туристических машин) их четыре.
- Небольшие переносные приборы, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, хотя существуют цепные пилы с двумя цилиндрами.
Мотоциклы
Система зажигания
Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по системе зажигания. Точка в цикле, в которой воспламеняется смесь топлива и окислителя, напрямую влияет на эффективность и мощность ДВС. Для типичного 4-тактного автомобильного двигателя максимальное давление горючей смеси должно достигаться, когда коленчатый вал находится в положении 90 градусов после ВМТ (верхней мертвой точки). Скорость фронта пламени напрямую зависит от степени сжатия, температуры топливной смеси и октанового или цетанового числа топлива. Современные системы зажигания предназначены для воспламенения смеси в нужное время, чтобы фронт пламени не соприкасался с опускающейся головкой поршня. Если фронт пламени соприкасается с поршнем, возникает порозовение или стук. Более обедненные смеси и более низкое давление смеси сгорают медленнее, что требует более опережающего опережения зажигания.
Сегодня в большинстве двигателей для зажигания используется электрическая или компрессионная система подогрева. Однако исторически использовались системы с внешним пламенем и горячими трубами. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическую систему зажигания с патентом США 609.250 (PDF), «Электрический воспламенитель для газовых двигателей», 16 августа 1898 г.
Топливные системы
Топливо сгорает быстрее и полнее, когда большая площадь его поверхности соприкасается с кислородом. Для того чтобы двигатель работал эффективно, топливо должно испаряться в поступающий воздух в виде так называемой топливно-воздушной смеси. Существует два широко используемых метода испарения топлива в воздух: один — карбюратор, а другой — впрыск топлива.
Часто в более простых поршневых двигателях для подачи топлива в цилиндр используется карбюратор. Однако точный контроль правильного количества топлива, подаваемого в двигатель, невозможен. Карбюраторы в настоящее время являются наиболее распространенным устройством для смешивания топлива, используемым в газонокосилках и других небольших двигателях.
До середины 1980-х карбюраторы также были распространены в автомобилях.
Большие бензиновые двигатели, например, используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива. Дизельные двигатели всегда используют впрыск топлива.
Двигатели, работающие на газе (СНГ), используют либо системы впрыска топлива, либо карбюраторы с открытым или закрытым контуром.
В других двигателях внутреннего сгорания, таких как реактивные двигатели, используются горелки, а в ракетных двигателях используются различные идеи, включая ударные струи, сдвиг газа/жидкости, предварительные горелки и многие другие идеи.
Конфигурация двигателя
Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации, которая влияет на их физический размер и плавность хода (более плавные двигатели производят меньшую вибрацию). Общие конфигурации включают прямую или встроенную конфигурацию, более компактную V-образную конфигурацию и более широкую, но более гладкую плоскую или оппозитную конфигурацию.
Авиационные двигатели также могут иметь радиальную конфигурацию, обеспечивающую более эффективное охлаждение. Также использовались более необычные конфигурации, такие как «H», «U», «X» или «W».
Конфигурации с несколькими коленчатыми валами вообще не обязательно нуждаются в головке цилиндра, но вместо этого могут иметь поршень на каждом конце цилиндра, что называется конструкцией с оппозитным поршнем. Эта конструкция использовалась в дизельном авиационном двигателе Junkers Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, по одному на каждом конце одного ряда цилиндров, и, что наиболее примечательно, в дизельных двигателях Napier Deltic, в которых использовались три коленчатых вала для обслуживания трех рядов двухсторонних цилиндров. цилиндры расположены равносторонним треугольником с коленчатыми валами по углам. Он также использовался в однорядных локомотивных двигателях и продолжает использоваться в судовых двигателях, как для силовых установок, так и для вспомогательных генераторов. Роторный двигатель Gnome, использовавшийся в нескольких ранних самолетах, имел неподвижный коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.
Рабочий объем двигателя
Рабочий объем двигателя — это смещение или рабочий объем поршней двигателя. Обычно он измеряется в литрах (л) или кубических дюймах (т.е. или дюймов³) для двигателей большего размера и в кубических сантиметрах (сокращенно см3) для двигателей меньшего размера. Двигатели с большей мощностью обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент при более низких оборотах, но также потребляют больше топлива.
Помимо разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два способа увеличить мощность двигателя. Во-первых, это удлинение хода, а во-вторых, увеличение диаметра поршня. В любом случае может потребоваться дополнительная регулировка подачи топлива в двигатель для обеспечения оптимальной производительности.
Указанная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга, чем инженерии. Morris Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Sprite Mark II были оснащены двигателем BMC A-Series с одинаковым ходом поршня и диаметром цилиндра в соответствии с их спецификациями и были произведены одним и тем же производителем.
Однако объем двигателя был указан как 1000 куб.см, 1100 куб.см и 1098 куб.см соответственно в литературе по продажам и на значках автомобилей.
Системы смазки
Используется несколько различных типов систем смазки. Простые двухтактные двигатели смазываются маслом, смешанным с топливом или впрыскиваемым в всасывающий поток в виде распыления. Ранние низкоскоростные стационарные и морские двигатели смазывались под действием силы тяжести из небольших камер, подобных тем, которые использовались в то время в паровых двигателях, с пополнением их по мере необходимости тендером двигателя. Поскольку двигатели были адаптированы для использования в автомобилях и самолетах, потребность в высоком соотношении мощности к весу привела к увеличению скорости, более высоким температурам и большему давлению на подшипники, что, в свою очередь, потребовало смазки под давлением подшипников кривошипа и шатунных шеек, при условии либо за счет прямой смазки от насоса, либо косвенно за счет струи масла, направленной на приемные чашки на концах шатуна, что имело то преимущество, что обеспечивало более высокое давление при увеличении скорости двигателя.
Загрязнение двигателя
Как правило, двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполного сгорания углеродсодержащего топлива, что приводит к образованию угарного газа и некоторого количества сажи вместе с оксидами азота и серы и некоторыми несгоревшими углеводородами в зависимости от от условий эксплуатации и соотношения топливо/воздух. Основными причинами этого являются необходимость работы бензиновых двигателей, близких к стехиометрическому соотношению, чтобы добиться сгорания (топливо сгорало бы более полно в избытке воздуха) и «гашение» пламени относительно холодными стенками цилиндра.
Дизельные двигатели производят широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли, состоящие из множества мелких частиц (PM10), которые, как считается, глубоко проникают в легкие человека. Двигатели, работающие на сжиженном нефтяном газе (СНГ), имеют очень низкий уровень выбросов, поскольку сжиженный нефтяной газ сгорает очень чисто и не содержит серы или свинца.
- Многие виды топлива содержат серу, что приводит к образованию оксидов серы (SOx) в выхлопных газах, вызывая кислотные дожди.
- Высокая температура горения приводит к увеличению содержания оксидов азота (NOx), которые опасны как для растений, так и для животных.
- Чистое производство двуокиси углерода не является необходимой характеристикой двигателей, но, поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит. Если двигатели работают на биомассе, то чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа во время роста.
- Водородные двигатели должны производить только воду, но когда в качестве окислителя используется воздух, также образуются оксиды азота.
КПД двигателя внутреннего сгорания
КПД различных типов двигателей внутреннего сгорания различается. Общепризнанно, что большинство двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, даже при наличии турбонагнетателей и средств повышения эффективности запаса имеют механический КПД около 20 процентов.
Большинство двигателей внутреннего сгорания тратят около 36 процентов энергии бензина в виде тепла, отводимого в систему охлаждения, и еще 38 процентов через выхлопные газы. Остальное, около шести процентов, теряется из-за трения. Большинство инженеров не смогли успешно использовать потраченную энергию для какой-либо значимой цели, хотя существуют различные дополнительные устройства и системы, которые могут значительно повысить эффективность сгорания.
Система впрыска водородного топлива, или HFI, представляет собой дополнительную систему двигателя, которая, как известно, улучшает топливную экономичность двигателей внутреннего сгорания за счет впрыска водорода для улучшения сгорания во впускной коллектор. Можно увидеть экономию топлива от 15 до 50 процентов. Небольшое количество водорода, добавляемого во впускной воздушно-топливный заряд, повышает октановое число комбинированного топливного заряда и увеличивает скорость пламени, что позволяет двигателю работать с более опережающим опережением зажигания, более высокой степенью сжатия и более бедной смесью воздуха.
топливной смеси, чем это возможно в противном случае. Результатом является меньшее загрязнение окружающей среды при большей мощности и повышении эффективности. Некоторые системы HFI используют встроенный электролизер для производства используемого водорода. Также можно использовать небольшой резервуар с водородом под давлением, но этот метод требует повторного заполнения.
Также обсуждались новые типы двигателей внутреннего сгорания, такие как двигатель с разделенным циклом Scuderi, которые используют высокое давление сжатия, превышающее 2000 фунтов на квадратный дюйм, и сгорают после верхней мертвой точки (самой высокой и наиболее сжатой точки в двигателе). ход поршня внутреннего сгорания). Ожидается, что такие двигатели достигнут КПД до 50-55%.
Notes
- ↑ Thinkquest, http://library.thinkquest.org/C006011/english/sites/huygens.php3?v=2 Huygens.] Проверено 16 июля 2008 г.
- ↑ Тони Уильямс, 101 Гениальные киви (Reed Publishing NZ Ltd, 2006), с. 83.
83.Ссылки
Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов
- Харденберг, Хорст О. 1999. Средневековье двигателя внутреннего сгорания . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International Publishing. ISBN 0768003911.
- Хейвуд, Джон. 1988. Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 007028637X.
- Стоун, Ричард. 1999. Введение в двигатели внутреннего сгорания . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International Publishing. ISBN 0768004950.
- Тейлор, Чарльз Файет. 1985. Двигатель внутреннего сгорания в теории и на практике . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 0262700263.
Внешние ссылки
Все ссылки получены 4 марта 2018 г.
- Знакомство с автомобильными двигателями — изображения в разрезе и хороший обзор двигателя внутреннего сгорания
- Библия о топливе и двигателе — хороший ресурс по различным типам двигателей и видам топлива
- youtube — Анимация компонентов 4-цилиндрового двигателя
- youtube — Анимация внутренних движущихся частей 4-цилиндрового двигателя
.
Кредиты
Энциклопедия Нового Света авторы и редакторы переписали и дополнили статью Википедии
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на New World Encyclopedia участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:
- Двигатель внутреннего сгорания история
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
- История «Двигатель внутреннего сгорания»
Примечание.
На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.
Двигатели внутреннего сгорания | Конструкция машины
Наиболее транспортабельными и надежными источниками энергии являются двигатели внутреннего сгорания.
Большинство промышленных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) малой мощности, около 30 л.с. или меньше, работают на бензине, поскольку дизельные двигатели слишком тяжелые и дорогие. Например, в небольшом водяном насосе с приводом от двигателя бензиновый двигатель будет составлять примерно 60% стоимости всего комплекта. С дизельным двигателем стоимость была бы ближе к 90%.
Таким образом, в диапазоне малой мощности выбор двигателя в основном основывается на таких факторах, как выбор между четырех- и двухтактным режимом работы и между чугунной или алюминиевой конструкцией.
Четырехтактный двигатель обычно является предпочтительной бензиновой силовой установкой.
Он имеет репутацию долго безотказной работы, ровно работает на холостом ходу и хорошо работает на малых оборотах, не требует смазки в топливе и вообще не имеет выхлопа с видимым дымом.
Небольшие двигатели обычно имеют воздушное охлаждение для простоты и снижения веса. Однако вода наиболее эффективно охлаждает большие стационарные двигатели.
Четырехтактные двигатели мощностью до 40 л.с. обычно имеют простые клапаны с Г-образной головкой, которые дешевле, чем верхний распредвал. Верхний распредвал обеспечивает большую мощность и экономию топлива и обычно используется в более крупных двигателях.
В малых двигателях используется тот же простой дыхательный механизм и карбюратор, что и в автомобильных двигателях. Более сложный впрыск топлива и наддув предназначен для более крупных и дорогих двигателей и дизелей.
Четырехтактные двигатели мощностью более 10 л.с. обычно изготавливаются из чугуна. С двигателями меньшего размера у покупателя есть выбор между чугуном и литым под давлением алюминием.
Алюминиевый двигатель дешевле, если он производится в больших количествах.
Говорят, что железо лучше изнашивается, но сторонники алюминиевого двигателя говорят, что при правильном уходе он прослужит так же долго. Железо более устойчиво к грязи, в то время как попадание грязи в двигатель довольно вредно для алюминиевого двигателя.
Автомобильные, морские и авиационные двигатели значительно сложнее, чем небольшие промышленные двигатели, и алюминий успешно используется в больших двигателях для этих целей.
Двухтактный двигатель развивает значительно большую мощность, чем четырехтактный двигатель того же размера. Преимущество двухтактного двигателя в удельной мощности составляет от 50% до 300% и более. Например, четырехтактный двигатель мощностью 40 л.с. может весить 250 фунтов, а двухтактный двигатель такой же мощности весит всего 65 фунтов. Один двухтактный двигатель развивает мощность 80 л.с. при рабочем объеме всего 440 см³.
Благодаря высокому соотношению мощности и веса двухтактный двигатель обычно предпочтительнее для спортивных автомобилей или там, где двигатель необходимо поднимать, удерживать или переносить вручную.
Электропилы и большинство подвесных судовых двигателей двухтактные, как и большинство снегоходов.
Новые разработки в этой области заставили автопроизводителей переосмыслить прежние концепции двухтактных двигателей. Одна исследовательская фирма обнаружила, что при тонком распылении топлива сгорание происходит более полно, выхлоп достаточно чистый, чтобы обойтись без каталитического нейтрализатора, а холостой ход контролируется более тщательно.
В других областях применения двухтактный двигатель имеет неблагоприятную репутацию из-за неровного холостого хода, плохой работы на низких скоростях, резкого поведения и быстрого загрязнения. Поскольку они, как правило, лучше всего работают на высоких скоростях, срок их службы может быть коротким. Также в топливо необходимо добавлять смазку.
К их преимуществу, первоначальная стоимость составляет примерно 70% от стоимости эквивалентного четырехтактного двигателя, произведенного в том же объеме производства. Двухтактные двигатели обычно изготавливаются из алюминия в целях снижения веса.
Дизели обычно становятся конкурентоспособными с бензиновыми двигателями мощностью более 30 л.с., и они становятся более логичной альтернативой по мере увеличения потребности в мощности. Их обычно выбирают из-за их эксплуатационной экономичности и большей долговечности. В целом дизель стоит примерно в 2 1/2 раза дороже бензинового двигателя, но в среднем дизель служит примерно в 2 1/2 раза дольше. Помимо того, что дизельные двигатели дороже бензиновых, они также производят больше шума и вибрации. Дизели также работают в узком диапазоне оборотов и обычно требуют значительного переключения передач при использовании в автомобилях без гидротрансформаторов. Они требуют впрыска топлива, что способствует их более высокой стоимости.
Дизели приобрели репутацию надежных тяжелых двигателей, прежде всего потому, что они сконструированы таким образом, чтобы выдерживать высокие усилия зажигания и высокое давление в цилиндрах, которые являются следствием высокой степени сжатия, необходимой для самовоспламенения.
Иногда выбор двигателя основывается не только на экономических соображениях. Тенденция к стандартизации топлива, например, часто диктует использование небольших дизелей на установках, уже использующих большие дизели. Тенденция к использованию больших дизельных сельскохозяйственных тракторов, например, поощряет использование дизельных двигателей меньшего размера, поэтому хранится только один вид топлива.
Дизельное топливо менее летучее, чем бензин, и поэтому более безопасно в обращении. А дизельное топливо в меньшей степени подвергается хищениям, чем бензин, что заставляет многих строительных подрядчиков рассматривать дизельное топливо для небольших двигателей. Многие компании стандартизировали дизельную мощность для всех двигателей; большинство двигателей, используемых на буровых установках, являются дизельными.
Географическое положение также может влиять на выбор дизельного топлива по сравнению с бензиновым. Европейские страны, например, сильно склоняются к дизельным двигателям даже для двигателей мощностью менее 30 л.
с.
Как и в случае с бензиновыми двигателями, есть выбор между двух- и четырехтактными дизелями. Однако дизели были усовершенствованы и усовершенствованы до такой степени, что внешние функциональные различия между двух- и четырехтактным режимом работы с точки зрения мощности, экономичности или долговечности незначительны.
Для двухтактного дизельного двигателя требуется механический нагнетатель воздуха для принудительной подачи воздуха, чтобы двигатель был достаточно аспирационным. Это в дополнение к турбонагнетателям (с приводом от выхлопных газов), которые часто используются как на четырехтактных, так и на двухтактных дизелях.
Двигатель Ванкеля по функциональным характеристикам, включая вес, выходную мощность, эффективность и скорость, напоминает двухтактный бензиновый двигатель. Короче говоря, Ванкель имеет тенденцию экономить немного больше веса и места по сравнению с обычным четырехтактным двигателем. Эта экономия варьируется от незначительной суммы в небольших двигателях до значительной суммы по сравнению с большим автомобильным двигателем V8.
Здесь Ванкель весит примерно вдвое меньше и имеет примерно одну треть размера четырехтактного поршневого двигателя.
Некоторые исследователи полагают, что в долгосрочной перспективе Ванкель с его четырехтактным принципом работы может оказаться лучше двухтактного. Изначально у Ванкеля была плохая герметизация камеры сгорания и высокий расход топлива. Но постоянные разработки привели к значительным улучшениям в герметизации и снижению расхода топлива.
Wankel получил признание в некоторых секторах автомобильного рынка, но в настоящее время он не является претендентом на промышленное применение. Однако некоторые крупные промышленные роторные двигатели были разработаны специально для комплексных приложений, включающих приводы компрессоров, генераторов и насосов. В основном эти роторные двигатели представляют собой высокомощные тихоходные агрегаты.
Газовая турбина исключительно хорошо подходит для приложений, где требуется значительная выходная мощность при постоянной скорости.
Например, одно из наиболее важных применений в промышленности — это приведение в действие огромных электрогенераторов для увеличения выработки пара в условиях пикового спроса в энергетических компаниях. Однако газотурбинные двигатели дороги как в покупке, так и в эксплуатации. Электроэнергия, вырабатываемая на уровне коммунальных предприятий газовой турбиной, стоит в три-четыре раза больше, чем вырабатываемая паровой турбиной.
Стоимость газовой турбины находится в диапазоне от 15 до 35 долларов за л.с., тогда как поршневые двигатели обычно стоят от 1 до 10 долларов за л.с. Высокая стоимость турбины связана с необходимостью использования дорогих материалов, способных выдерживать высокие температуры.
Турбины плохо экономят топливо при малой нагрузке, и им требуется значительное время для набора скорости при ускорении. Таким образом, они, как правило, делают плохие автомобильные двигатели. Они лучше подходят для тяжелых грузовиков и автобусов, а также для мощных стационарных устройств, где они работают с одинаковой высокой скоростью.
Несмотря на свои недостатки, газотурбинный двигатель мощностью 1500 л.с. приводит в движение армейский боевой танк M1. Двигатель может развивать 40-тонную машину со скоростью более 40 миль в час. Тем не менее, это приложение является необычным.
Двигатели Стирлинга внешнего сгорания в настоящее время не имеют промышленного значения, потому что они столкнулись с жесткой конкуренцией со стороны хорошо зарекомендовавших себя двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, двигатели Стирлинга, как правило, сложны, громоздки и дороги в производстве.
Тем не менее, существует интерес к этой конструкции в автомобильных кругах из-за присущей ей высокой эффективности и низкого уровня выбросов выхлопных газов. Правительство США, например, спонсировало программу, цель которой сделать Stirling экономичной и экономичной альтернативой двигателю внутреннего сгорания в автомобильной промышленности. Однако первое коммерческое применение двигателя Стирлинга связано с переносным электрогенератором для транспортных средств для отдыха и государственных транспортных средств.
Двигатель внутреннего сгорания продолжает улучшаться по мере роста популярности электромобилей
12 ноября 2018 г., 00:00
{{/содержание}}
В этом году Nissan представил первый в отрасли двигатель с переменной степенью сжатия.
Это может быть рассвет эры электромобилей, но 2018 год был феноменальным для скромного двигателя внутреннего сгорания.
Среди наиболее заметных достижений: General Motors выпустила полноразмерные пикапы, которые могут работать только на двух цилиндрах, Mercedes-Benz представила свой первый новый рядный шестицилиндровый двигатель более чем за 20 лет, а Nissan Motor Co. двигатель с переменной степенью сжатия, который уникально сочетает в себе экономию топлива и мощность. Тем временем поставщики бешеными темпами выкачивают технологии экономии топлива.
«Бензиновые двигатели будут оставаться очень и очень актуальными в течение долгого времени», — сказал Эд Ким, вице-президент по отраслевому анализу AutoPacific.
«Потому что даже с этим стремлением к электрификации точка, где мы доберемся до полного парка электромобилей по всей стране, очень далека».
Несмотря на ажиотаж вокруг Tesla, даже самые оптимистичные прогнозы говорят о том, что к 2025 году доля полностью электромобилей на рынке США составит лишь около 8 процентов. Сегодня они составляют менее 2 процентов.
Чтобы обслуживать остальные 90 процентов покупателей, автопроизводители вкладывают средства в новые конструкции двигателей и технологии, которые повышают мощность, снижают выбросы и повышают эффективность. Toyota Motor Corp., например, планирует заменить почти все свои двигатели в период до 2023 года, при этом 17 версий девяти новых двигателей должны появиться только в ближайшие три года. А Fiat Chrysler Automobiles работает над 3,0-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с турбонаддувом, который мог бы заменить некоторые двигатели V-8; он, вероятно, начнет появляться в автомобилях Jeep примерно в 2020 году.0007
«Я не вижу прекращения производства двигателей внутреннего сгорания на горизонте», — заявил Automotive News генеральный директор Volkswagen Герберт Дисс.
«Мы все еще работаем над следующим поколением бензиновых двигателей. Они станут более экономичными. У нас будут 48-вольтовые системы старт-стоп и мягкие гибридные системы. с другой стороны, улучшение — поколение двигателя за поколением двигателя — будет уменьшаться, потому что в этом просто не намного больше [эффективности]. Низко висящие плоды исчезли ».
Инвестиции в ДВС
В ближайшие годы число новых архитектур двигателей сократится, но инвестиции автопроизводителей в двигатели внутреннего сгорания останутся высокими, сказал Майк Омотосо, менеджер по развитию бизнеса поставщика Dayco Products и бывший аналитик.
«Мы наблюдаем, как OEM-производители неуклонно совершенствуют существующие семейства двигателей и программы, чтобы добиться постепенного повышения экономии топлива», — сказал Омотосо. Инженеры Dayco работают над легкими компаундами для зубчатых ремней и ремней привода вспомогательных агрегатов; система демпфирования, развязки и обгона, которая будет комплектоваться системами «стоп-старт»; и легкие шкивы, натяжители и натяжители.
Представитель Ford Motor Co. Уэс Шервуд сказал, что автопроизводитель не снимает педаль газа с двигателей, а также инвестирует 11 миллиардов долларов, чтобы к 2022 году вывести на рынок 40 электрифицированных моделей. остальные гибриды.
В этом году компания Ford выпустила два новых двигателя: 3,0-литровый дизель для F-150 и новый 1,5-литровый трехцилиндровый двигатель EcoBoost объемом 1,5 л, который имеет деактивацию цилиндров и может работать на двух цилиндрах.
«Мы считаем, что революция в области силовых агрегатов на самом деле будет относительно плавным переходом, сочетающим традиционные двигатели с электрифицированными и другими технологиями», — сказал Шервуд. «Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания будет предпочтительным двигателем в обозримом будущем, несмотря на то, что они все чаще сочетаются с электрифицированными силовыми агрегатами для гибридов и подключаемых гибридов. В то время как технологии меняются, требования наших клиентов продолжают становиться все более разнообразными.
, что потребует выбора силовых агрегатов. Вот почему мы так много инвестируем в EcoBoost, дизельные и электрифицированные технологии одновременно».
Первый двигатель GM с двигателем V-8 с двойным турбонаддувом устанавливается на Cadillac CT6 V-Sport. Британская инженерная фирма Cosworth занимается изготовлением головок цилиндров из легкого сплава.
Cosworth, британская инженерная фирма, наиболее известная своими высокопроизводительными гоночными двигателями, в этом году открыла завод и штаб-квартиру недалеко от Детройта. Одним из первых продуктов, которые он произведет, станут головки цилиндров для нового твин-турбо V-8 Cadillac. Генеральный директор Cosworth Хэл Рейзигер сказал Automotive News , что он видит конвергенцию бензиновых двигателей и электродвигателей — и компания уже работает над проектом, объединяющим их.
«Мы рассматриваем программу разработки, в которой мы интегрируем электродвигатель непосредственно в двигатель внутреннего сгорания», — сказал Рейзигер.
«Мы думаем, что это имеет большое значение для автопроизводителей. И это то направление, в котором мы движемся».
Новый рядный шестицилиндровый двигатель Mercedes также обладает некоторыми из этих качеств.
Дизель в осаде
Тем не менее, над одной версией ДВС: дизелем сгущаются тучи.
Еще до того, как осенью 2015 года разразился скандал с мошенничеством с выбросами дизельных двигателей VW, двигатели, работающие на жидком топливе, находились под пристальным вниманием европейских правительств из-за ухудшения качества воздуха в городах и возникновения проблем со здоровьем. Оксиды азота из выхлопных газов дизельных двигателей связаны с респираторными заболеваниями.
Reisiger: Видение конвергенции
Признание концерна VW в использовании программного обеспечения «устройства поражения», чтобы его автомобили с дизельным двигателем могли проходить лабораторные тесты на выбросы — несмотря на незаконные выбросы загрязняющих веществ на дороге — привлекло внимание к дизельным двигателям других автопроизводителей.
За последние два года продажи автомобилей с дизельным двигателем резко упали в Европе, где некоторые города и страны работают над их запретом, включая 16-процентное падение в первой половине 2018 года. Европейские автопроизводители работают над быстрой заменой дизелей с бензиново-электрическими гибридами. Volvo, например, заявила, что нынешнее поколение бензиновых и дизельных двигателей станет для нее последним, поскольку она трансформирует свой модельный ряд в бензиново-электрические гибриды и аккумуляторные электромобили.
ICE innovations
| A sampling of new engines going in current and future products | |
| GM | |
| 2.7-liter turbo 4-cylinder | 2019 Chevrolet Silverado/GMC Sierra |
| 3,0-литровый рядный 6-цилиндровый дизель | 2020 Chevrolet Silverado/GMC Sierra |
| 4,2-литровый V-8 с двойным турбонаддувом | |
| FCA | |
3. 0-liter inline-6 | Expected in 2020 on rwd vehicles |
| Ford | |
| 1,5-литровый 3-цилиндровый с отключением цилиндра | Ford Focus 2018 (европейская модель) |
| 3,0-литровый турбодизель | 2019 F-150 |
| Mercedes-Benz | |
| 3.0-liter inline 6-cylinder turbo | 2019 AMG E 53 |
| Nissan | |
| 2,0-литровый двигатель с турбонаддувом и переменной степенью сжатия | Infiniti QX50/Nissan Altima 2019 |
| Toyota 9 6 6887 4 | |
| 2,5 л, 4 цилиндра; Тепловой КПД 40 % | Camry 2018 |
| 2,0-литровый 4-цилиндровый; Тепловой КПД 40 % | Corolla 2019 хэтчбек |
В США дизельные двигатели остаются основой пикапов, и их популярность растет: они расширяются на грузовики среднего размера, такие как Chevrolet Colorado и GMC Canyon, а также на полноприводные автомобили.
размер Ram 1500 и Ford F-150. Дисс, генеральный директор VW, говорит, что его компания по-прежнему считает, что дизелям есть место в небольших автомобилях на определенных рынках, и работает над новым поколением двигателей.
«Во многих странах у вас нет доступных возобновляемых источников энергии. И тогда, если вы подсчитаете, дизель, вероятно, по-прежнему является лучшим вариантом для мобильности с низким уровнем выбросов CO2», — сказал Дисс. «Мы как раз работаем над следующим поколением дизельных двигателей, которые теперь становятся еще чище, с дополнительными каталитическими нейтрализаторами в автомобиле, с дополнительными усилиями по очистке, и теперь они становятся действительно чистыми. У нас будет рынок для них в Европе, и многие в других местах. Вероятно, не здесь, потому что дизель здесь всегда был нишей на стороне легковых автомобилей. Но и здесь, чем больше автомобили, тем больше расстояние вождения, дизель становится более рациональным [выбором]. Когда дело доходит до больших внедорожников , дизель по-прежнему имеет смысл».
Уменьшение размеров
Большое внимание в мире ДВС уделяется уменьшению размеров двигателей без соответствующего снижения производительности.
GM использовала деактивацию цилиндров на своих модернизированных полноразмерных пикапах для достижения этой цели. Разработанная GM и калифорнийским стартапом Tula Technologies система, которую GM называет Dynamic Fuel Management, изменяет количество работающих цилиндров в зависимости от скорости и нагрузки.
Старая механическая система могла переключаться между восьмицилиндровым и четырехцилиндровым режимами. Новая система может стрелять любым количеством. Поставщик Delphi Technologies совместно с Тулой разрабатывает аналогичную систему под названием Dynamic Skip Fire, предназначенную для работы с четырехцилиндровыми двигателями.
Старые технологии экономии топлива, такие как системы «стоп-старт», продолжают становиться мейнстримом.
Tamez: Комплекс двигателей меньшего размера
Двигатели внутреннего сгорания становятся все меньше и сложнее, что является хорошей новостью, по крайней мере, для некоторых поставщиков.
Nemak, гигантская компания по литью двигателей в Мексике, производит блоки меньшего размера и меньше головок цилиндров, но компания также расширила свой бизнес, включив в него больше механической обработки. Теперь он поставляет блоки цилиндров и головки, готовые к сборке.
«Конечно, сегодня мы видим больше двигателей меньшего размера, чем в прошлом», — сказал Automotive News генеральный директор Nemak Армандо Тамез. «Но мы видим усложнение внутри блоков и головок, что позволяет нам добавить больше ценности. Например, раньше в цилиндрах было только два клапана, ну а сейчас все перешли на многоклапанные головки, и проходов стало больше чем в прошлом. Кроме того, мы повысили ценность механической обработки и даже сборки некоторых компонентов».
Новые технологии
Поставщики продолжают стучать в двери автопроизводителей инновациями, которые делают бензиновые двигатели лучше.
Компания Schaeffler представила две новые технологии клапанного механизма, которые, по словам поставщика, в совокупности могут обеспечить экономию топлива на 15 процентов.
Они заменяют компоненты клапанов старого типа с гидравлическим приводом электромеханическими системами.
Прошлым летом на техническом симпозиуме в Детройте для инженеров автопроизводителей и поставщиков Tier 2 немецкая группа Schaeffler продемонстрировала недавно разработанные компоненты клапанного механизма, направленные на двузначное повышение эффективности бензиновых двигателей. Они заменяют компоненты клапанов старого типа с гидравлическим приводом электромеханическими системами.
В одной системе используется соленоид — электрическое устройство, оказывающее механическое давление — на распределительные валы для изменения времени и продолжительности открытия клапанов путем переключения на второй набор лепестков на кулачке. В другой технологии используются небольшие электродвигатели для изменения фазы кулачка в момент открытия впускного и выпускного клапанов. Обе системы клапанов, используемые вместе, могут обеспечить экономию топлива до 15 процентов, утверждает Schaeffler.
Другой немецкий поставщик, Brose, разработал и производит линейку электрических водяных и масляных насосов, которые подают только то количество воды и масла, которое необходимо для охлаждения и смазки двигателя. Один только масляный насос может улучшить экономию топлива на 6 процентов. «Большая часть усилий компании в области НИОКР сосредоточена на замене гидравлических систем электромеханическими», — сказал Франк Любишер, президент Brose в Северной Америке.
BorgWarner, Garrett Motion (отделившаяся от Honeywell), Valeo и другие поставщики усовершенствовали турбонагнетатели, чтобы двигатели меньшего размера давали более четкую и эффективную работу. Турбокомпрессор BorgWarner с двойным улитком на грядущем 2,7-литровом турбочетверке в Chevrolet Silverado и GMC Sierra позволяет этому двигателю развивать мощность, подобную V-8, в 310 л.с. и 348 фунт-фут крутящего момента. Следующее крупное новшество, турбокомпрессор, приводимый в действие электродвигателем, также называемый электрическим нагнетателем, только сейчас появляется в роскошных и высокопроизводительных автомобилях таких автопроизводителей, как Audi и Mercedes.
Государственные стандарты
У автопроизводителей не было иного выбора, кроме как вкладывать значительные средства в двигатели внутреннего сгорания после того, как администрация Обамы ввела для них более строгие стандарты экономии топлива. Поскольку электромобили не продаются в достаточно больших количествах, автопроизводителям необходимо было разработать более эффективные автомобили с бензиновым двигателем, чтобы соответствовать требованиям.
Они обратились к меньшим, более мощным двигателям с турбонаддувом, оснащенным передовыми технологиями экономии топлива, и трансмиссиям с шестью и более передачами. Согласно последним данным Агентства по охране окружающей среды, этот и более легкие автомобили помогли увеличить экономию топлива во всем автопарке до рекордных 24,7 миль на галлон в 2016 году.
Усилия администрации Трампа по замораживанию стандартов экономии топлива на уровне 2020 года еще не стали законом, поэтому автопроизводители все еще должны работать, чтобы соответствовать требованиям эпохи Обамы, согласно которым к 2025 году средний расход топлива по всему автопарку должен составлять около 47 миль на галлон.
для различных технологий и не соответствует рейтингам EPA, указанным на наклейках на окнах.)
Автопроизводители заявили, что даже если требования по экономии топлива будут смягчены, мировые стандарты и экологическая ответственность гарантируют, что они продолжат инвестировать в более чистое и эффективное внутреннее сгорание. двигатели и новые технологии двигателей.
Ким, аналитик AutoPacific, говорит, что даже если отменить правила экономии топлива, это может мало что изменить.
По его словам, большинству мировых автопроизводителей все равно придется инвестировать в усовершенствование бензинового двигателя. Он добавил, что поскольку одни и те же двигатели продаются по всему миру, увеличение объема помогает производителям снизить стоимость деталей и упростить производство.
Период комментариев по предложенным администрацией Трампа изменениям закончился в прошлом месяце, поэтому теперь EPA и NHTSA должны рассмотреть более 113 000 публичных представлений, прежде чем процесс изменения закона сможет продолжиться.
Правовые проблемы, вероятно, еще больше задержат любые изменения. Калифорния, готовящаяся к ожесточенной битве с Белым домом по целям на 2021–2025 годы, уже пользуется поддержкой около двух десятков генеральных прокуроров в других штатах, которые также планируют бороться с откатом.
«Над двигателем внутреннего сгорания еще много работы, — сказал Ким, — и ожидается, что автопроизводители продолжат двигаться вперед».
Письмо
в редакцию
Отправьте нам письмо
У вас есть мнение об этой истории? Щелкните здесь, чтобы отправить письмо в редакцию , и мы можем опубликовать его в печати.
Подпишитесь на бесплатную рассылку новостей
Цифровое издание
Журнал фиксированной службы
Миниатюрный генератор с двигателем внутреннего сгорания
Краткое описание:
Компания разрабатывает технологию генератора MICE (миниатюрный двигатель внутреннего сгорания), чтобы удовлетворить потребность в портативном электричестве с высокой плотностью энергии.
Генератор MICE предлагает плотность энергии, которая в пять-десять раз выше, чем у современных перезаряжаемых батарей, и, следовательно, является подходящей технологией для протезов с электроприводом и других портативных устройств высокой мощности, таких как электроинструменты. Как указано в описании генератора MICE ниже, компания продемонстрировала возможность достижения очень низкого уровня акустической эмиссии и вибрации в комплексной системе.
Полное описание:
Описание технологии
————————————————— ———
Этот инновационный мотор-генератор состоит из миниатюрного линейного двигателя, соединенного с линейным генератором переменного тока. В нем используется высокое содержание энергии углеводородного топлива, при этом исключается большинство деталей, которые можно найти в стандартной генераторной установке двигатель внутреннего сгорания. Базовая конструкция генератора MICE, показанная на соседнем рисунке, состоит из двухтактного двигателя, пружины и генератора переменного тока с линейно-колебательной конфигурацией.
MICE по своей сути является генератором электроэнергии, поскольку нет механической связи, с помощью которой можно было бы извлекать энергию. Чистое линейное движение обеспечивается за счет использования уникальной двойной спирали или многоспиральной пружины. Чисто линейные колебания обеспечивают скользящее движение без боковых сил. В поршне не используются кольца для герметизации камеры сгорания, вместо этого используется плотная посадка между поршнем и цилиндром, чтобы удерживать утечку на достаточно низком уровне, чтобы практически не возникало потерь цикла. Фактически небольшая утечка обеспечивает гидростатическую опорную силу для центрирования поршня в цилиндре. Таким образом, генератор MICE имеет низкие потери на трение, так как отсутствуют опорные поверхности, на которые действует непосредственная нагрузка. Низкие характеристики трения и отсутствие напряжения, создаваемого прямыми нагрузками, позволяют генератору MICE работать на очень высоких скоростях цикла, что приводит к высокой плотности энергии и мощности, особенно при меньших размерах.
Чисто линейное движение, в дополнение к низким потерям на трение, позволяет работать только с твердопленочной смазкой – другими словами, без масла – с конструкцией цилиндра со сбалансированным давлением.
Конкурентное преимущество
————————————————— ———
Существуют большие различия между генератором MICE и обычными двигателями. Одним из ключевых отличий является то, что MICE представляет собой конструкцию со свободным поршнем, в которой для накопления энергии используется пружина. Второе важное отличие состоит в том, что двухтактный двигатель MICE предназначен для работы с коэффициентом продувки меньше единицы, используя сгорание HCCI (воспламенение от сжатия с однородным зарядом) с помощью свечи накаливания в качестве режима сгорания. Это дает генератору MICE низкий уровень выбросов и высокую эффективность. Кроме того, генератор MICE представляет собой систему с высокой добротностью, работающую на резонансной частоте системы пружина-масса с очень низкими потерями на трение.
Компания разработала генератор MICE в трех диапазонах мощности. На соседнем рисунке показан генератор MICE мощностью 5–10 Вт рядом с генератором MICE мощностью 300–500 Вт, который предназначен для использования как легкого (пропан, бутан), так и тяжелого (JP-8, дизельное топливо) топлива. Батарейка типа АА и линейка служат эталоном размеров. Были проведены всесторонние испытания генератора MICE мощностью 300–500 Вт с использованием как пропана, так и топлива JP-8. Третий размерный ряд, генератор MICE мощностью 100 Вт, недавно был разработан специально для электрических протезов. Генератор MICE мощностью 100 Вт, рассчитанный на работу с бутановым или пропановым топливным картриджем, показан на нижнем рисунке с военным BB-39.0 (высота 5 дюймов) для сравнительного сравнения размеров. Длинное и узкое соотношение сторон генератора MICE позволит легко интегрировать его с протезами нижних конечностей, хотя для других приложений возможен более короткий форм-фактор. Перезарядка генератора MICE заключается в простой замене топливного картриджа.
Приложения
————————————————— ———
Пригодность любого устройства для выработки электроэнергии для приложений в решающей степени зависит от факторов, помимо веса, плотности энергии, стоимости и т.п. Такие факторы, как шум и вибрация, могут сделать любую технологию производства электроэнергии непригодной для использования, если они не будут снижены до уровня, совместимого с конкретным применением. Компания определила эффективные подходы к решению всех проблем с «побочными эффектами» генератора MICE.
Уровень технологической готовности
————————————————— ———
Эта технология находится в стадии проверки концепции для этого протеза с электропитанием на уровне 100 Вт и в качестве лабораторного прототипа для обычных портативных источников питания мощностью 300–500 Вт. Финансирование коммерциализации необходимо для перехода технологии генератора MICE от экспериментального/лабораторного прототипа к коммерческому продукту.
Интеллектуальная собственность
————————————————— ———
Компания имеет три патента США на технологию генератора MICE (миниатюрный двигатель внутреннего сгорания) и его применение, а еще один патент находится на рассмотрении. Кроме того, одобрен и готовится к выдаче европейский патент на технологию генератора MICE.
На конференции было представлено несколько докладов о конструкции, производительности и тестировании генератора MICE. Копии этих документов могут быть предоставлены квалифицированным заинтересованным сторонам.
Предпочтительное деловое соглашение
————————————————— ———
Предпочтительным деловым соглашением является лицензирование или продажа патентов. Компания прибыльно производит и продает исследовательские инструменты, но не имеет компетенции в крупносерийном производстве.
Проблема, которую решает эта идея/изобретение:
Широкий спектр беспроводных устройств ограничен по возможностям и производительности из-за отсутствия подходящего портативного источника питания с высокой плотностью энергии.
Этим устройствам, от электроинструментов до протезов, обычно требуется средний уровень мощности выше 30 Вт, для которых современная технология аккумуляторов недостаточна для обеспечения непрерывной работы в течение дня без подзарядки. Это ограничение особенно актуально для протезов нижних конечностей. Эти протезы не могут обеспечить мощность, необходимую для подъема по лестнице или крутым склонам или для бега, и, таким образом, создают значительную дополнительную нагрузку на мышцы и суставы другой конечности.
Прикрепленные файлы:
Запрашиваемая цена: [СВЯЗАТЬСЯ С ПРОДАВЦОМ]
Доступен для консультации?
№
Изобретение #10690
Дата публикации:
2008-03-26
Связаться с изобретателем
« Подробнее Инженерия — механические изобретения
Поделиться на
CrowdSell Your Invention
Двигатель внутреннего сгорания далеко не умер
FORTUNE — Автопроизводители и водители давно искали простое решение для экономии топлива.
Какое-то время это казалось возможным. В 2009 году журнал Fortune написал, что благодаря таким достижениям, как электромобили, гибриды и дизельные автомобили, «кажется очевидным, что традиционный бензиновый двигатель внутреннего сгорания находится в упадке».
По правде говоря, доступная технология, позволяющая перевернуть стандартный двигатель, еще не реализована. Прогнозист LMC-Automotive прогнозирует, что к 2020 г.8% автомобилей по-прежнему будут включать двигатель внутреннего сгорания. По словам аналитика LMC Майкла Омотосо, около 72% продаж новых автомобилей в 2020 году будут работать только на бензине, что всего на несколько пунктов ниже сегодняшних 84%. (Большинство остальных — гибриды, дизельные или работающие на этаноле.)
В отсутствие революционного прорыва в ближайшие несколько лет автопроизводители от Volkswagen до BMW теперь находят новые способы работы с тем, что у них есть. Это становится особенно важным в связи с надвигающимся повышением стандартов экономии топлива в США до 54,5 миль на галлон к 2025 году (Америка является вторым по величине автомобильным рынком в мире после Китая).
Чтобы соответствовать новым стандартам, компании объединяют множество существующих технологии, позволяющие максимально экономить топливо благодаря 120-летнему двигателю внутреннего сгорания.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 11 лучших новых автомобилей в Америке
На вопрос о разрозненных технологиях, втиснутых в стандартный двигатель, Эндрю Смарт из Общества инженеров-автомобилестроителей ответил так: «Глядя на 2025 год, вы не ожидаете, что серебряная пуля, но серебряной шрапнели много».
Ford (F), например, применил этот подход в своем новом, широко обсуждаемом двигателе EcoBoost, который был представлен четыре года назад и уже продал более 350 000 моделей. EcoBoost — это сочетание давних технологий, таких как непосредственный впрыск, турбонаддув и регулировка фаз газораспределения. В нем не так много нового, но все вместе постепенные улучшения обеспечивают повышение эффективности на 20% по сравнению с его предшественниками. (Чтобы узнать больше об EcoBoost, нажмите здесь.
)
Как они это сделали? Во-первых, EcoBoost легкий. Однолитровая трехцилиндровая модель, которую компания планирует выпустить в штатах в следующем году, станет самым маленьким двигателем автопроизводителя за всю историю. Частично снижение веса достигается за счет использования в конструкции двигателя алюминия вместо чугуна. Он также меньше, благодаря другим настройкам, которые позволяют уменьшить его размер и по-прежнему наносить удар.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 10 лучших новых грузовиков Америки
Масштаб двигателя соответствует тренду. По всей отрасли автопроизводители заменили V6 на четырехцилиндровые двигатели. Это относится и к роскошным автомобилям, где когда-то считалось святотатством иметь что-то меньше, чем V8. К ним присоединяется даже BMW с крошечным трехцилиндровым двигателем, который должен поступить в продажу в следующем году.
Автопроизводители могут использовать двигатели меньшего размера для обеспечения высокой производительности несколькими способами.
Один с непосредственным впрыском. Эта технология существует уже некоторое время, но недавно она завоевала популярность у производителей США. Чтобы не тратить газ впустую, точные форсунки в двигателе направляют топливо в точное место в цилиндре. Это обеспечивает более чистое горение, когда компьютер определяет точное количество необходимого топлива и точное место, где оно должно приземлиться. Кроме того, поскольку топливо поступает непосредственно в цилиндр, не проходя через другие части двигателя, оно охлаждается, когда попадает туда. Более низкая температура означает, что газ более плотный, что позволяет использовать больше его в меньшем пространстве при более высоких уровнях сжатия. Конечным результатом является больший удар.
Другой метод — турбонаддув. По данным Honeywell Transportation Systems, турбокомпрессоры используются примерно в 25% новых автомобилей, продаваемых по всему миру, и могут оказаться в 40% автомобилей уже в 2017 году. Самой технологии уже почти сто лет, но автопроизводители все чаще используют ее.
Несколько двигателей с турбонаддувом: EcoBoost от Ford, Skyactiv от Mazda, EfficientDynamics от BMW. Турбокомпрессор использует собственный выхлоп автомобиля для питания насоса, который нагнетает больше воздуха в цилиндры. Этот сжатый воздух может смешиваться с более сжатым топливом (привет, непосредственный впрыск), что приводит к увеличению мощности.
ЕЩЕ: Удивительный маленький двигатель Ford
Наддув — более дорогой, но похожий вариант. Нагнетатели делают то же самое, что и турбокомпрессоры, но вместо того, чтобы питаться от выхлопных газов автомобиля, они приводятся в действие механически, обычно ремнем вентилятора двигателя. Преимущество нагнетателя заключается в том, что нет необходимости ждать выхода выхлопных газов, чтобы включить наддув. Нагнетатель чаще используется для повышения производительности, а не для экономии топлива.
Это было сочтено слишком дорогим, чтобы оправдать дополнительную мощность американских автопроизводителей, включая Ford (за исключением одного высокопроизводительного варианта Mustang).
Вместо этого эти фирмы в основном выбрали турбокомпрессоры. Однако некоторые автомобили, такие как 1,4-литровый четырехцилиндровый двигатель Volkswagen TSI Twincharger, имеют и то, и другое. Volkswagen и его зарубежные коллеги были пионерами в объединении технологий повышения эффективности, в том числе дизельных двигателей, в двигателях для европейских клиентов, заботящихся о гипертопливе.
Другая все более распространенная тактика включает, помимо прочего, снижение трения везде, где есть движущиеся части. И регулируемые фазы газораспределения, которые десять лет назад были редкостью, а сейчас стали почти повсеместными. Honda (HMC) стала пионером в этой технологии со своей системой VTEC, у которой даже появился собственный мем. И BMW также добилась успехов со своей системой Valvetronic. В автомобилях, оборудованных этой системой, компьютер интеллектуально рассчитывает время открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в соответствии со скоростью и нагрузкой автомобиля.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 4 новых мифа автомобильного мира
В будущем ожидайте больших преимуществ от более точных систем изменения фаз газораспределения, говорит Эрик Федева, директор IHS Inc.
по глобальному прогнозированию силовых агрегатов и компонентов. Также ожидайте, что больше гибридных электрических двигателей будут работать в качестве поддержки традиционных двигателей. В то же время трансмиссии получат больше скоростей, чтобы двигатели работали максимально эффективно. Через 10 лет: «Двигатели обязательно будут намного меньше и, вероятно, такими же или более мощными, чем сейчас», — говорит Федева. В прошлом успехи были сосредоточены на власти. «По сути, у вас есть потребители, которые ездят на двигателях гоночных автомобилей», — говорит Федева о современных автомобилях. В будущем преимущества будут сосредоточены на эффективности.
Влияние всех этих нововведений существенно. Согласно анализу Института транспортных исследований Мичиганского университета, экономия топлива для легковых автомобилей с 2007 года улучшилась на 18%, до 23,8 миль на галлон. Частично заслуга в этих достижениях принадлежит более умным двигателям, а также множеству других постепенных улучшений эффективности транспортных средств.