Пятитактный двигатель: Что-то пошло не так (404)

Содержание

ЭКОНОМИЧНЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВЫСОКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ

В сентябре 2015 г. немецкий концерн «Фольксваген» оказался в центре внимания международных исследований, которые установили, что выхлопные газы дизельных двигателей западноевропейских автомобилей почти в 40 раз превышают установленную в США норму содержания окислов азота и окислов углерода. В итоге, концерну пришлось отозвать 11 млн. автомобилей работающих на дизтопливе. Последовали новые экологические требования, значительно усложняющие систему очистки выхлопных газов дизелей, повышающие их стоимость. При этом, производство их может оказаться нерентабельным.

Надо сказать, что и современные бензиновые автомобильные двигатели имея классический глушитель для снижен я уровня звука выхлопных газов, укомплектованы сложной и дорогой системой повышения экологической чистоты выхлопа. Она имеет в корпусе глушителя каталитический нейтрализатор и лямбда зонд. Каталитический нейтрализатор — это керамический цилиндр (диаметром около 100 мм и длиной 120 – 130 мм) по продольной оси которого выполнены сквозные каналы диаметром 1,5 – 2 мм. Что делает керамический цилиндр как сито, проницаемым для выхлопных газов. На внутреннюю поверхность продольных каналов каталитического нейтрализатора напылены редкоземельные металлы, слои платины и радия. Окислы азота, углеводороды и окислы углерода проходя по каналам катализатора нейтрализуются, что снижает токсичность выхлопа до нормальных значений (на 90%).

Но здесь возникает одна проблема. Каталитический нейтрализатор нормально работает только на бедных (при избытке воздуха) или нормальных рабочих смесях, (одна весовая часть бензина на 14,7 весовых частей воздуха). При богатых рабочих смесях (избыток бензина) температура керамического корпуса повышается, напыление редкоземельных металлов разрушается, и нейтрализатор выходит из строя.

Карбюратор бензинового мотора с такой регулировкой качества рабочей смеси на всех режимах работы не справляется. Необходим непосредственный впрыск бензина в рабочий цилиндр с помощь инжектора – электромагнитной форсунки, работу которой через микропроцессор контролирует лямбда-зонд (кислородный датчик) установленный в глушителе, чтобы автоматически обеспечивать заданное качество рабочей смеси. Кроме того он сообщает компьютеру о работе нейтрализатора. Каталитический нейтрализатор даже при эксплуатации автомобиля на качественном бензине служит 1,5 – 2 года, затем его следует менять и за установку нового платить 150 – 200 $. Гарантированный пробег катализатора 80 000 км, но чистота и качество бензина, а особенно случайно неработающая свеча могут значительно сократить указанный километраж.

Катализатор при низких температурах начинает работать через 30 – 40 мин. пока не нагреется до 450оС. Итак, мы имеем ряд устройств предназначенных для получения высококачественных выхлопных газов. А не оптимизируем рабочий процесс в цилиндрах автомобильного двигателя. Существующая система снижения токсичности выхлопных газов имеет на впуске рабочей смеси в цилиндры микропроцессор, электромагнитные форсунки, устройство рециркуляции выхлопных газов, подогрев катализатора с теплоизоляцией резонатор и наконец, глушитель солидной выхлопной трубой из нержавеющей стали. Вся эта система на автомобиле среднего класса весит не менее полусотни килограмм, при цене 500 – 1200$.

Так случилось потому, что в 1965 г. американцы приняли программу по ограничению токсичности выхлопных газов автотранспорта, признав лучшими для решения этой программы каталитические нейтрализаторы. В Европе в ту пору шли дебаты по этой проблеме, высказывалась критика в адрес не оптимальных, прямолинейных и очень дорогих решений американцев. Высказывались более рациональные выходы из положения – например, двигатели, работающие на бедных смесях, применение природного газа, впрыск воды в рабочий цилиндр… Уйдя далеко вперёд, американцы, по сути, навязали свой путь и другим странам. Это тупиковый путь научно-технического прогресса. А для США это не только открытые инновации, нанотехнологии, но и замечательный старт-ап по-американски. «Дорожная карта» которого охватывает всемирные периферии.

Но для США – это решенная проблема. Законодатели ужесточают нормы токсичности. Поэтапно были введены нормы Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4 и даже калифорнийский стандарт. На рынке возникает стабильный спрос на новую продукцию. Правительство выдаёт субсидии в 25 млрд. долларов, расширяется производство, создаются рабочие места. Рабочие получают зарплату и платят налоги. Деньги воз вращаются, а промышленники получают прибыль. Короче – нормальные рыночные отношения в государстве со стабильной экономикой. Поэтому с первого января 2016 г разрешена эксплуатациия только тех автомобилей, токсичность выхлопных газов которых соответствует нормам Евро-5. Н а всех остальных автомобилях будет необходимо поменять двигатели или систему нейтрализации выхлопных газов.

Конечно, иногда для повышения мощности автомобильного мотора применяют турбонаддув, частично использующий энергию выхлопа. Автомобильные дилеры такой мотор с гордостью называют «турбированный» двигатель. Но турбонагнетатель создаёт незначительный положительный эффект, да и то, в основном он относится к рекламе и получению прибыли.

Однако, не эффективность и сомнительную полезность заокеанских технологий охраны окружающей среды легко доказать. Автору пришлось участвовать в исследовании экологической чистоты выхлопных газов на моторном стенде «Авиэль» в 45-м НИИ МО. И вот что оказалось, когда двигатель переводили на бедную рабочую смесь (L  = 1,2 – 1,35), окислы углерода, углеводороды и окислы азота (СОх; СН; NOх) снижаются практически до ноля и на осциллографа их показатели имеют прямую линию, потому что избыток воздуха в рабочей смеси нейтрализует окислы получше, чем каталитический нейтрализатор. И это было хорошо известно до американского броска на защиту окружающей среды от токсичных выхлопных газов постоянно растущего парка автомобилей.

Ещё в начале 50-х гг. профессор Д.А.Гусак в ИФКАН исследовал возможность применения в автомобильных моторах сильно обеднённых рабочих смесей (с коэффициентом избытка воздуха до 1,15 – 1,2). Это обеспечило исключительную полноту сгорания топлива, практически отсутствие токсичных компонентов и значительную экономию топлива. На основе этих работ промышленность выпускала серийный двигатель ГАЗ-51ф с форкамерно-факельным процессом горения, который экономил 15% топлива и давал чистый выхлоп. Автобусы с таким мотором долгое время работали в Сочи. В 1955 г. на базе другого серийного мотора, ЗИС-120, был создан двигатель ЗИС-120ф, работающий по форкамерному циклу на бедных смесях. Он давал экологически чистый выхлоп и экономил до 34% топлива. Причём чистый выхлоп этих двигателей отвечал бы нормам Euro 3 (приняты в 1996 г.) и даже требованиям С (Калифорнийский стандарт).

Надо сказать, что уже разработаны экономичные автомобильные двигатели высокой экологической чистоты без применения каталитических нейтрализаторов. Рассмотрим три таких двигателя, которые доказывают существенное отставание автопрома от ресурсосберегающих, экономических и экологических требований сегодняшнего дня.

В этих двигателях не улучшают с большими финансовыми затратами качество выхлопных газов, а утилизируют значительную часть их энергии, которая составляет до 20% от энергии сгоревшего топлива в цилиндре. Здесь следует напомнить, что выхлопные газы автомобильных двигателей за выхлопным клапаном имеют очень высокие параметры. Их температура более 1300оС, а давление их на выхлопе 9 – 11 атмосфер. Для сравнения, паровоз серии Ов с экспрессом «Красная стрела» в 1912 г. прибывал из Москвы в Санкт-Петербург за 9 часов 30 минут, причём его паровая машина работала на довольно низких параметрах пара: при температуре 200оС и давлении пара менее 11 атмосфер.

Это, можно сказать, информация для размышления, поэтому вернёмся к нашим высокоэкономичным автомобильным  двигателям. Например, такой двигатель был изобретён Г.Шмитцем в конце ХХ века. И только в 2009 г. британская компания IlmorEngineering представила на выставке EngineEXPO 2009 пятитактный двигатель новой конструкции. Будучи разработчиком и поставщиком двигателей для формулы-1, Ilmor построил то, что многие считали абсурдом – пятитактный бензиновый мотор. Компактный и намного эффективнее четырёхтактного, причём, принцип его работы довольно прост. Сегодня хорошо известны двух, четырёх и даже шеститактные двигатели, у которых после такта «выхлоп» в цилиндры впрыскивается вода для создания пара. Что обеспечивает два дополнительных такта в каждом цилиндре двигателя.

                                                                                                      Рис. 1.

Известно также применение рециркуляции выхлопных газов в цилиндры автомобильного двигателя для снижения максимальной температуры горения с целью снижения окислов азота и токсичности выхлопа. В пятитактном двигателе два активных цилиндра работают по классической 4-тактной схеме, а их выхлопные газы высоких параметров (t – 1300оС и Р – 10 атм.) подаются не в глушитель, а для дальнейшей утилизации их энергии в центральный цилиндр низкого давления (Рис. 1).

Опытный образец пятитактного мотора  с турбонаддувом фирмы Ilmor с рабочим объёмом 700 см3 имеет мощность 130 л.с., что на 7 л.с. больше, чем у 1-литрового двигателя EcоBoost фирмы «Форд». При этом расход бензина на 1 л.с. у пятитактного мотора всего 165 г. вместо 250 г. у двигателя «Форд». Но самое главное, снижается токсичность выхлопных газов благодаря дожиганию топлива в цилиндре большого диаметра.

Вот ещё один пример автомобильного двигателя высокой экологической чистоты и топливной эффективности. В 1962 г. в СССР под руководством В.М.Кушуля был спроектирован и были изготовлены несколько опытных образцы многотопливного четырехцилиндрового и шестицилиндрового автомобильных двигателей с двумя параллельно действующими цилиндрами. Рабочий процесс в двигателе Кушуля осуществляется в двух параллельны цилиндрах высокого и низкого сжатия постоянно сообщающихся между собой с помощью канала в верхней части цилиндров необходимое отставание в движении поршней высокого сжатия по отношению к поршням низкого сжатия обеспечивают коленвал и V–образные шатуны.

Поршень цилиндра высокого сжатия в верхней мёртвой точке подходит к головке цилиндра с минимальным зазором. Поэтому в цилиндрах низкого давления конструктивная степень сжатия равна 7, а суммарная степень сжатия в двух сообщающихся цилиндрах – 11,7. Общий канал, соединяющий цилиндры имеет тангенциальное направление по отношению к окружности камеры сгорания первого цилиндра, что обеспечивает вихревое движение газов в процессе горения в цилиндрах. Причём топливо подаётся только в цилиндр низкого сжатия через карбюратор или инжектор. Благодаря совместной работе пары цилиндров мощность двигателя увеличивается в два раза, а работа его на бедных рабочих смесях снижает токсичность выхлопных газов.

Двигатель Кушуля имеет простую конструкцию и высокую надёжность в работе. На испытательном стенде при исследовании параметров выхлопных газов двигатель непрерывно отработал 150 асов. Все испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 491-55. Наименьший достигнутый удельный расход топлива при испытаниях всего 183 г/л.с. в час, причём для карбюраторного двигателя. Для опытной эксплуатации двигатель был установлен на автомобиль «Волга». За короткое время машина прошла более 30000 км без замечании й и дефектов. Двигатель Кушуля экспонировался на ВДНХ СССР. Для посетителей он был интересен тем, что выхлоп двигателя был открытым, но выхлопные газы были незаметны ни по цвету, ни по запаху. Благодаря полному сгоранию топлива и минимальной токсичности выхлопных газов, кратковременный запуск двигателя в демонстрационном помещении был разрешён.

Новый двигатель имел малый вес и небольшие габариты. Он был безразличен к октановому числу топлива, а при замене топливной аппаратуры мог работать на бензине или дизтопливе. Эти результаты были подтверждены на испытаниях двигателя Кушуля созданным в Англии в г. Cranfield фирмой «TheCranfieldKushulEngineCombust». Но, несмотря на явные преимущества новых двигателей монополизму мирового автопрома не нужны инновации и венчурные проекты снижающие прибыль, число рабочих мест и рыночную стоимость продукции.

                                                                         Рис. 2.

Кроме двигателя Кушуля в СССР в 1985 г. в Московскомавиационном институте был разработан двигатель внутреннего сгорания, который предшествовал концептуальному пятитактному двигателю Г.Шнитца. Он был разработан на базе серийного мотора ВАЗ-2108 (Рис. 2). На устройство нового двигателя было получено а.с. 1494625, 1986 г.

Блок цилиндров нового мотора отличался от серийного только тем, что два его внутренних цилиндра имели уменьшенный диаметр, поэтому и меньший рабочий объём (по 190 см3 каждый). Это достигалось запрессовкой цилиндрических гильз в два средних цилиндра серийного мотора и установкой в эти цилиндры поршней нужного диаметра. А два боковых цилиндра двигателя сохранили серийные параметры, поэтому они имели больший диаметр и больший рабочий объём (по 325 см3) по сравнению со средними цилиндрами мотора. Головка блока цилиндров нового мотора имела по три клапана на каждый цилиндр, причём два его средних цилиндра – малого диаметра, работают по нормальному четырёхтактному циклу. Всасывание обогащённой рабочей смеси в эти цилиндры происходит от карбюратора через всасывающий клапан.

А в боковые цилиндры большого диаметра в этом моторе через всасывающий клапан поступает чистый воздух, который в конце сжатия рабочей смеси в дальнем малом цилиндре нагнетается в него через клапан и соединяющий их патрубок. После чего богатая рабочая смесь в малом цилиндре избытком нагнетаемого воздух доводится до нормальной и даже обедненной (х = 1,1 – 1,2). И в малом (рабочем цилиндре) происходит воспламенение рабочий смеси и рабочий ход. Здесь цилиндр большого диаметра является объёмным нагнетателем с коэффициентом избытка воздуха 2,2 – 2,6. Это повышает максимальное рабочее давление в цилиндре и энергию рабочего процесса, в конце которого выхлоп из малого рабочего цилиндра производится через выхлопной клапан в соседний цилиндр большого диаметра. При этом выхлопные газы имеют высокие параметры: температуру 1350оС и давление выше 12 атм.

В процессе до расширения выхлопных газов в цилиндре большого диаметра они отдают свою энергию на коленвал и увеличивают мощность двигателя. Также как это происходит в английском моторе Ilmor. В цилиндре большого диаметра происходит дожигание выхлопных газов, что снижает их токсичность за счёт доокисления окислов углерода и азота. Это достигается благодаря избытку воздуха в обеднённой рабочей смеси (L = 1,2). Поэтому после открытия выхлопного клапана из вспомогательного цилиндра выхлопные газы снизившие температуру и при давлении ниже 1,85 атм удаляются в выхлопную трубу без глушителя.

Из аэродинамики известно, что при давлении газов в замкнутом цилиндре ниже 1,89 атм выхлоп газов из него происходит бесшумно. Аналогично тихому выхлопу пара у паровоза. Новый двигатель имеет низкий расход топлива и экологически чистый выхлоп превышающий требования ЕВРО-5. Его выхлопная система не требует каталитического нейтрализатора, лямбда зонда и даже глушителя. Лёгкий выхлопной коллектор на два цилиндра выполнен из алюминиевого сплава и соединён с полиэтиленовой выхлопной трубой. Отсутствие тяжёлого коллектора, резонатора, глушителя и стальной выхлопной трубы снижает вес выхлопной системы на 31 кг. В двигателе всего две свечи и два инжектора только в активных цилиндрах. Или один карбюратор на два цилиндра, т.к. двигатель не имеет каталитического нейтрализатора а, следовательно, и непосредственного впрыска топлива в цилиндры, что позволяет использовать традиционный карбюратор и упрощает систему питания двигателя.

Разработанный в МАИ двигатель был удостоен золотой медали на международном салоне изобретений «Брюссель Эврика» в 1996 г. и серебряной медали на 25 Международном салоне изобретений в Женеве в 1997 г.

В 2006 г. в Московском авиационном институте был разработан усовершенствованный вариант четырёхцилиндрового автомобильного двигателя на базе серийного, работающего по тому же принципу. Четырёхцилиндровый двигатель с V-образным расположением пары цилиндров активного – малого диаметра и вспомогательного большого диаметра имел два V-образных шатуна и укороченный коленвал с двумя шатунными шейками и тремя коренными шейками, что почти в два раза снижало размеры и вес двигателя. Кроме того, это снижает общую поверхность трения скольжения, следовательно, расход масла и затрату мощности на его преодоление. Тогда же был получен пат. 2327048 на изобретение этого лёгкого, экономичного и мощного автомобильного мотора с высоким ресурсосберегающим эффектом и экологическим потенциалом (превышающим ЕВРО-6).

Рис. 3.

Новый двигатель (рис. 3) экспонировался на международном салоне изобретений «Архимед» в 2012 г. в Москве и был удостоен серебряной медали. У двигателя короткий распредвал, укороченные перепускные каналы между цилиндрами в укороченной головке цилиндров. Эффективная система смазки двигателя с его малой термической нагрузкой (всего лишь от двух активных цилиндров) позволяет упростить систему охлаждения двигателя и использовать систему смазки для охлаждения мотора. А в качестве охлаждающей жидкости вместо тосола масло. Новому двигателю не нужны байпасная система с термостатом, расширительный бачок, насос охлаждающей жидкости, а фронт радиатора системы охлаждения мотора (маслорадиатора) по площади сокращается в два раза.

Конечно, производство новых двигателей будет экономически эффективно, оно обеспечит повышение экологической чистоты автотранспорта, экономию топлива и сбережение материальных ресурсов. Но этому препятствуют особенности капиталистической экономики, монополизм международного автопрома, который контролирует мировой рынок (вспомним конфликт с «Фольксвагеном» и европейскими дизельными автомобилями). Он не будет рисковать затратами на освоение нового типа двигателей, особенно связанных с потерей рабочих мест и не расширяющих рынок их продукции.

Капиталистической экономике новый тип двигателей не нужен. Выгоднее производство нанофильтров, нейтрализаторов, поэтапное внедрение ЕВРО-7, 8 и т.д., гибридных автомобилей, электромобилей и автомобилей без водителя. Когда с расширением рынка и созданием новых рабочих мест всё в порядке. А катастрофическое уничтожение нефтепродуктов и расход материальных ресурсов – это прибыль и проблемы экологов. Однако проблему создания простейшего варианта нового типа двигателей может осуществить небольшое серийное производство типа технопарка, которое будет под заказ выпускать новые головки блока цилиндров с газораспределительным механизмом на любой серийный двигатель фирменного автомобиля российского производства.

                                                                                        Ю.МАКАРОВ

Необычные моторы: ТОП-7

Статья о необычных силовых агрегатах: топ-7, их история, технические характеристики, особенности. В конце статьи — видео про удивительные двигатели.Статья о необычных силовых агрегатах: топ-7, их история, технические характеристики, особенности. В конце статьи — видео про удивительные двигатели.

Содержание статьи:

  • Бесклапанный мотор Knight Sleeve Valve
  • Wankel Rotary Mazda
  • Eisenhuth Compound
  • Bugatti Veyron W16
  • Panhard Flat-Twin
  • Commer Rootes TS3
  • Twin-Crank Twin
  • Видео про удивительные двигатели

История автомобилестроения — это, в первую очередь, история двигателя. Первые моторы, которые стали основой современного ДВС, были технологическим прорывом в свое время, многие из них до сих пор легко узнать.

Какие самые необычные моторы были сконструированы за последние сто лет? Предлагаем топ-7 необычных двигателей, которые достигли серийного производства.

1. Бесклапанный мотор Knight Sleeve Valve

С начала 20 века инженеры трудились над разработкой двигателя внутреннего сгорания с большой мощностью и минимальным потреблением топлива. Рабочая скорость первых моторов долгое время оставалась минимальной — первые автомобили едва могли развить скорость в 50 км/ч.

Технологический прорыв совершил Чарльз Найт, когда в 1905 году начал проектировать моторы, где вместо тарельчатого впускного и выпускного клапана использовалась втулка.

Технология бесклапанного мотора с гильзовым распределением оказалась рабочей и весьма продуктивной. Бесшумные моторы «Тихий рыцарь» изобретатель запатентовал в 1908 году и в течение последующих 30 лет двигатели устанавливались в модели Panhard, Peugeot и Mercedes-Benz.

Преимущества моторов Найта были на 1909 год очевидны. Двигатели издавали минимальный шум, клапан с втулкой работал более плавно, но в Америке к 1910 году ни один производитель не был готов ставить моторы на поток.

Основным недостатком нового двигателя было его дорогое производство и точность расчетов — допуск между поршнем, стенками цилиндра и гильзой должен быть рассчитан до микрона. Изобретатель посчитал, что европейские компании, которые уже начали выпускать автомобили для элиты, будут более заинтересованы в его разработках.

Расчет оправдался, и в 1909 году контракт на поставку моторов Knight Sleeve Valve подписали компании Даймлер (Англия), Панхард, Левассор (Франция), Минерва (Бельгия).

Компания Mercedes пошла еще дальше — после успешных испытаний, они приобрели эксклюзивное право на 10 лет на производство лицензионного двигателя, и в 1910 дебютировал первый Mercedes-Knight (16/40 Mercedes).

2. Wankel Rotary Mazda

Роторные двигатели Мазда, основанные на разработках немецкого инженера Ванкеля, можно считать порывом 60-х. Эксперименты оказались настолько удачными, что сегодня на Mazda RX-8 стоит последнее поколение первого роторного мотора. Агрегат выдает 9 000 крутящего момента и считается одним из самых надежных в семействе.

В 2003 году двигатель 13B-MSP получил награду как лучший агрегат года и брендовое имя «Renesis».

Преимущества роторного мотора, в сравнении с традиционным поршневым, очевидны. Меньшее количество деталей обеспечивает большую надежность силового блока. Объем, который двигатель занимает в авто, также значительно меньше.

Главное преимущество роторного мотора, которое на все 100% использовали инженеры компании Mazda — это высокий КПД двигателя. Полуторалитровый агрегат стабильно обеспечивает мощность в 250 л.с. и дает высокие показатели крутящего момента.

Одним из главных недостатков Wankel Rotary Mazda и остальных роторных двигателей остается их быстрый износ. Моторы-расходники (их второе название) стабильно ходят до 100 000 км., затем обязательна переборка или покупка нового.

В комплектации 13B-MSP использованы две масляные форсунки новой версии. Производитель заявляет, что его моторы проходят до 350 000 км. Но это не более, чем маркетинговый ход. Суперкар Mazda RX-8 просто не предназначен для спокойного драйва, и пробег в 300 000 возможен только после двух, а иногда и трех капремонтов мотора.

Роторные двигатели от Mazda заслуженно пользуются репутацией экономичных и надежных агрегатов, но только в границах своего ресурса.

3. Eisenhuth Compound

Еще один необычный двигатель, который стал серийным только на один год. Но сама идея, которую выдвинул Д. Айзенхат, достаточно интересна. В начале 20-го века он сконструировал мотор на три цилиндра, где рабочими были два крайних отсека, которые вбрасывали отработанные газы в средний цилиндр. Средний блок в свою очередь выдавал основные параметры КПД.

Изобретатель рассчитывал, что его мотор сможет сэкономить до 40%, но внезапный кризис обанкротил его компанию…

Изобретение инженера не было забыто. Его двигатель получил в дальнейшем техническое наименование «пятитактный двигатель Айзенхата».

4. Bugatti Veyron W16

Ни один рейтинг интересных и необычных моторов не обходится без упоминания о Bugatti Veyron W16 — этом тысячесильном короле моторов. Точно неизвестно, какая идея родилась раньше — построить гиперкар, который бы срывался с места со скоростью в 300 км/ч, или сконструировать двигатель.

Но чудо произошло, и уникальная редкая машина Bugatti Veyron комплектуется не менее уникальным мотором. Veyron W16 проектировался более пяти лет, мотор имеет 64 клапана, четыре турбины, 16 цилиндров, рабочий объем 8 литров, W-компоновка и гарантия пять лет.

Гиперкар Bugatti Veyron остается самым быстрым автомобилем, который выпущен в ограниченной серии в 450 экземпляров. Двигатель Veyron W16 позволяет машине развить максимальную скорость 407 км/ч. Во всех модификация гиперкара устанавливается единственная версия мотора.

Двигатель W16 состоит из двух пар поршневой группы 8-цилиндровых моторов, которые расположены под углом. Каждый клапан оснащен индивидуальным газораспределительным механизмом и турбонагнетателем. Это позволяет мотору показывать мощность до 1040 л.с. Количество всех деталей мотора превышает 3000 единиц.

Инженеры этого королевского силового блока по праву гордятся своим ноу-хау для системы охлаждения. Двигатель не перегревается за счет установки системы охлаждения на два контура, которая состоит из трех радиаторов главного контура и трех радиаторов дополнительных контуров.

Объем охладителя, который идет только на штатную работу главного контура — 40 литров, дополнительный контур подключается к работе во время критических нагрузок и имеет в составе еще 20 литров охладителя.

5. Panhard Flat-Twin

Плоские двухцилиндровые двигатели — не изобретение Рене Панара, основателя автомобильной компании Panhard. Но именно эта небольшая французская компания впервые модернизировала плоский сдвоенный мотор и соединила блок цилиндров и головку в целый алюминиевый корпус.

Объем этого малолитражного мотора не превышал 1 литр (сохранилось два варианта комплектации на 0,61 и 0,85 л.) максимальная мощность была не более 60 л.с., автомобили показывали стабильную динамику и высокую (как для того времени) скорость.

Самым знаменитым родстером, на который устанавливались двухтактные моторы Panhard Flat-Twin, был Dyna Junior. Производство машины продолжалось четыре года и закончилось в 1954 году.

В дизайне мотора присутствовала серия нетрадиционных конструкторских решений. Здесь впервые были установлены торсионы вместо пружин клапана в системе ГРМ, использовалось двойное воздушное охлаждение, впервые для блока был применен алюминий.

6. Commer Rootes TS3

Дизельный двигатель с качающимся коленвалом объемом в 3,261 л. остается одним из самых необычных моторов. Двигатель разрабатывался с 1950 по 1960 год и устанавливался на грузовики компании Commer.

Главной идеей инженера было создать мотор, который бы прекрасно размещался под сидением водителя. Конструкция TS3 предполагала оппозитное расположение поршней, которые работали на два такта.

В 1959 году с конвейера сошел первый грузовик с плоским двигателем и горизонтальными цилиндрами по два поршня на каждом, которые приводили в движение один коленвал.

Большинство оппозитных моторов имеют по коленчатому валу на каждом конце цилиндра. Для этого был установлен специальный шатун, кулисный рычаг и второй шатун. Сам коленчатый вал комплектовался шестью кулисами и шестью кривошипами.

7. Twin-Crank Twin

На фото: Ford Model A, 1903 год

На звание первого атмосферного двигателя может смело претендовать четырехлитровый мотор от компании Lanchester, который появился в конце 19 века. Мощность первого атмосферника была всего 10,5 л.с., но этот малыш давал 1250 об/мин. Первый сдвоенный двигатель с двумя коленвалами появился в 1897 году и широко использовался всеми первыми автоконцернами.

Форд комплектовал мини-близнецами свои первые модели. В 1903-04 годах Twin-Crank Twin устанавливались на Model A, C и F. Плоские сдвоенные моторы использовались на экономичных автомобилях до конца 20 века, но это были уже не те первые Twin-Crank от Lanchester.

Заключение

В топ не вошли еще десятки инженерных решений, каждое из которых по-своему уникально и интересно. Это, например, 6-литровый монстр Cizeta V16T, который был построен специально для суперкара Чизета, и мотор с неподвижным коленвалом Adams-Farwell и многие другие. Да и знакомые многим «плиты» от БМВ могут смело претендовать на звание если не самого необычного мотора, то «самого необыкновенного» вполне заслуженно.

Видео про удивительные двигатели:

как это работает. Презентация на тему «Поршневые ДВС с циклом «Аткинсона-Миллера»» Двигатель 2.3 мазда цикл миллера график работы

Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто . Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической
 степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).

Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической
 степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же выходной мощности потребовался бы двигатель Миллера большего размера, чем двигатель Отто, выигрыш от повышения тепловой эффективности цикла будет частично потрачен на увеличившиеся вместе с размерами двигателя механические потери (трение, вибрации и т. д.).

Компьютерное управление клапанами позволяет менять степень наполнения цилиндра в процессе работы. Это даёт возможность выжать из мотора максимальную мощность, при ухудшении экономических показателей, или добиться лучшей экономичности при уменьшении мощности.

Аналогичную задачу решает пятитактный двигатель , у которого дополнительное расширение производится в отдельном цилиндре.

Прежде чем рассказать об особенностях «маздовского» двигателя «Миллера» (Miller cycle) замечу, что он не пятитактный, а четырехтактный, как и мотор Отто. Мотор «Миллера» — это не что иное как усовершенствованный классический двигатель внутреннего сгорания. Конструктивно эти моторы практически одинаковы. Разница заключается в фазах газораспределения. Отличает их то, что классический мотор работает по циклу немецкого инженера Николоса Отто, а «маздовский» двигатель «Миллера» — по циклу британского инженера Джеймса Аткинсона, хотя назван почему-то в честь американского инженера Ральфа Миллера. Последний тоже создал свой цикл работы ДВС, однако по своей эффективности он уступает циклу Аткинсона.

Привлекательность V-образной «шестерки», устанавливаемой на модель Xedos 9 (Millenia или Eunos 800), в том, что при рабочем объеме 2,3 л она выдает мощность 213 л. с. и крутящий момент 290 Нм, что равноценно характеристикам 3-литровых моторов. В то же время расход топлива у такого сильного мотора очень низкий — на трассе 6,3 (!) л/100 км, в городе — 11,8 л/100 км, что соответствует показателям 1,8-2-литровых двигателей. Неплохо.

Чтобы разобраться, в чем секрет мотора «Миллера», следует вспомнить принцип работы всем знакомого четырехтактного мотора Отто. Первый такт — такт впуска. Начинается он после открытия впускного клапана при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ). Двигаясь вниз, поршень создает в цилиндре разрежение, которое способствует всасыванию в них воздуха и топлива. При этом в режимах малых и средних оборотов двигателя, когда дроссельная заслонка открыта частично, появляются так называемые насосные потери. Их суть — из-за большого разрежения во впускном коллекторе поршням приходится работать в режиме насоса, на что затрачивается часть мощности двигателя. Кроме того, при этом ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом и соответственно повышается расход топлива и выбросы вредных веществ в атмосферу. Когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), впускной клапан закрывается. После этого поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь — протекает такт сжатия. Вблизи ВМТ смесь воспламеняют, давление в камере сгорания повышается, поршень движется вниз — рабочий ход. В НМТ открывается выпускной клапан. При движении поршня вверх — такт выпуска — оставшиеся в цилиндрах отработавшие газы выталкиваются в систему выпуска.

Стоит отметить, что в момент открытия выпускного клапана газы в цилиндрах еще находятся под давлением, поэтому освобождение этой неиспользованной энергии называют потерями выпуска. Функцию снижения шумности при этом возложили на глушитель выхлопной системы.

Чтобы уменьшить негативные явления, возникающие при работе двигателя с классической схемой фаз газораспределения, в «маздовском» моторе «Миллера» фазы газораспределения изменили в соответствии с циклом Аткинсона. Впускной клапан закрывается не вблизи нижней мертвой точки, а значительно позже — при повороте коленвала на 700 от НМТ (в двигателе Ральфа Миллера клапан закрывается наоборот — намного раньше прохождения поршнем НМТ). Цикл Аткинсона дает целый ряд преимуществ. Во-первых, снижаются насосные потери, так как часть смеси при движении поршня вверх выталкивается во впускной коллектор, уменьшая в нем разрежение.

Во-вторых, изменяется степень сжатия. Теоретически она остается прежней, так как ход поршня и объем камеры сгорания не изменяются, а вот фактически, за счет запоздалого закрытия впускного клапана, уменьшается с 10 до 8. А это уже снижение вероятности появления детонационного сгорания топлива, а значит отсутствие необходимости повышать обороты двигателя переключением на пониженную передачу при увеличении нагрузки. Снижает вероятность детонационного сгорания и то, что горючая смесь, выталкиваемая из цилиндров при движении поршня вверх до момента закрытия клапана, выносит с собой во впускной коллектор часть тепла, отобранного от стенок камеры сгорания.

В-третьих, нарушилось соотношение между степенями сжатия и расширения, так как за счет более позднего закрытия впускного клапана длительность такта сжатия по отношению к длительности такта расширения, когда открыт выпускной клапан, значительно уменьшилась. Двигатель работает по так называемому циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработавших газов используется более длительный период, т.е. с уменьшением потерь выпуска. Это дает возможность более полно использовать энергию отработавших газов, что, собственно, и обеспечило высокую экономичность двигателя.

Для получения высокой мощности и крутящего момента, которые необходимы для элитной «маздовской» модели, в двигателе «Миллера» применяется механический компрессор Лисхольма, установленный в развале блока цилиндров.

Кроме 2,3-литрового мотора автомобиля Xedos 9, цикл Аткинсона начали применять в малонагруженном двигателе гибридной установки автомобиля Toyota Prius. Отличается он от «маздовского» тем, что в нем нет нагнетателя воздуха, а степень сжатия имеет высокое значение — 13,5.

Слайд 2

Классический ДВС

Классический четырехтактный мотор был изобретен в далеком 1876 году одним немецким инженером по имени Николаус Отто, цикл работы такого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) прост: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Слайд 3

Индикаторная диаграмма цикла Отто и Аткинсона.

  • Слайд 4

    Цикл Аткинсона

    Британский инженер Джеймс Аткинсон еще до войны придумал свой цикл, который немного отличается от цикла Отто — его индикаторная диаграмма отмечена зеленым цветом. В чем же отличие? Во-первых, объем камеры сгорания такого мотора (при том же рабочем объеме) меньше, и соответственно, выше степень сжатия. Поэтому самая верхняя точка на индикаторной диаграмме располагается левее, в области меньшего надпоршневого объема. И степень расширения (то же самое, что и степень сжатия, только наоборот) тоже больше — а значит, мы эффективнее, на большем ходе поршня используем энергию отработавших газов и имеем меньшие потери выпуска (это отражено меньшей ступенькой справа). Дальше все то же самое — идут такты выпуска и впуска.

    Слайд 5

    Теперь, если бы все происходило в соответствии с циклом Отто и впускной клапан закрылся бы в НМТ то кривая сжатия прошла бы вверху, и давление в конце такта оказалось бы чрезмерным — ведь степень сжатия здесь больше! После искры последовала бы не вспышка смеси, а детонационный взрыв — и двигатель, не проработав и часа, почил бывзрыв. Но не таков был британский инженер Джеймс Аткинсон! Он решил продлить фазу впуска — поршень доходит до НМТ и идет вверх, а впускной клапан меж тем остается открытым примерно до половины полного хода поршня. Часть свежей горючей смеси при этом выталкивается обратно во впускной коллектор, что повышает там давление — вернее, уменьшает разрежение. Это позволяет на малых и средних нагрузках больше открывать дроссельную заслонку. Вот почему линия впуска на диаграмме цикла Аткинсона проходит выше, и насосные потери двигателя оказываются ниже, чем в цикле Отто.

    Слайд 6

    Цикл «Аткинсона»

    Так что такт сжатия, когда закрывается впускной клапан, начинается при меньшем надпоршневом объеме, что и иллюстрирует зеленая линия сжатия, начинающаяся с половины нижней горизонтальной линии впуска. Казалось бы, чего проще: сделать повыше степень сжатия, измени профиль впускных кулачков, и дело в шляпе — двигатель с циклом Аткинсона готов! Но дело в том, что для достижения хороших динамических показателей во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя надо компенсировать выталкивание горючей смеси во время продленного впускного цикла, применяя наддув, в данном случае — механический нагнетатель. А его привод отбирает у мотора львиную долю той энергии, что удается отыграть на насосных и выпускных потерях. Применение цикла Аткинсона на безнаддувном двигателе гибрида ToyotaPrius стало возможным благодаря тому, что он работает в облегченном режиме.

    Слайд 7

    Цикл «Миллера»

    Цикл Миллера — термодинамический цикл используемый в четырёхтактных ДВС. Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Анткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто.

    Слайд 8

    Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

    Слайд 9

    Для этого Миллер предложил два разных подхода:
    закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта),
    закрывать его существенно позже окончания этого такта.

    Слайд 10

    Первый подход у двигателей носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». Оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси)

    Слайд 11

    Второй подход «Миллера»

    Такой подход несколько более выгоден с точки зрения потерь на сжатие, и поэтому именно он практически реализован в серийных автомобильных моторах Mazda «MillerCycle». В таком моторе впускной клапан не закрывается с окончанием такта впуска, а остается открытым в течение первой части такта сжатия. Хотя на такте впуска топливно-воздушной смесью был заполнен весь объем цилиндра, часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия.

    Слайд 12

    Сжатие смеси фактически начинается позже, когда впускной клапан наконец закрывается, и смесь оказывается запертой в цилиндре. Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия».Слайд 15

    Заключение

    Если внимательно присмотреться к циклу – как Аткинсона, так и Миллера, можно заметить, что в обоих присутствует дополнительный пятый такт. Он имеет свои собственные характеристики и не является, по сути, ни тактом впуска, ни тактом сжатия, а промежуточным самостоятельным тактом между ними. Поэтому двигатели, работающие по принципу Аткинсона или Миллера называют пятитактными.


     Посмотреть все слайды

    Аткинсон, Миллер, Отто и другие в нашем небольшом техническом экскурсе.

    Для начала разберемся что такое цикл работы двигателя. ДВС – это объект, который превращает давление от сгорания топлива в механическую энергию, а так как он работает с теплом, то он является тепловой машиной. Так вот, цикл для тепловой машины – это круговой процесс, в котором совпадают начальные и конечные параметры, которые определяют состояние рабочего тела (в нашем случае это цилиндр с поршнем). Такими параметрами являются давление, объем, температура и энтропия.

    Именно эти параметры и их изменение задают то, как будет работать двигатель, а другими словами – каким будет его цикл. Поэтому, если у вас есть желание и познания в термодинамике, можете создать свой цикл работы тепловой машины. Главное потом заставить работать ваш двигатель, чтоб доказать право на существование.

    Цикл Отто

    Начнем мы с самого главного цикла работы, который используют практически все ДВС в наше время. Назван он в честь Николауса Августа Отто, немецкого изобретателя. Первоначально Отто использовал наработки бельгийца Жана Ленуара. Немного понимания первоначальной конструкции даст эта модель двигателя Ленуара.

    Так как Ленуар и Отто не были знакомы с электротехникой, то воспламенение в их прототипах создавалось открытым пламенем, которое через трубку зажигало смесь внутри цилиндра. Главное отличие двигателя Отто от двигателя Ленуара было в размещении цилиндра вертикально, что натолкнуло Отто на использование энергии отработанных газов для поднятия поршня после рабочего хода. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления. И после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Именно полнота использования энергии позволила поднять КПД до умопомрачительных на то время 15%, что превышало эффективность даже паровых машин. Кроме того, такая конструкция позволила использовать в пять раз меньше топлива, что потом привело к тотальному доминированию подобной конструкции на рынке.

    Но главная заслуга Отто – изобретение четырехтактного процесса работы ДВС. Это изобретение было сделано в 1877 году и тогда же было запатентовано. Но французские промышленники покопались в своих архивах и нашли, что идею четырехтактной работы за несколько лет до патента Отто описал француз Бо де Рош. Это позволило снизить патентные выплаты и заняться разработкой собственных моторов. Но благодаря опыту, двигатели Отто были на голову лучше конкурентов. И к 1897 году их было сделано 42 тысячи штук.

    Но что, собственно говоря, такое цикл Отто? Это знакомые нам со школьной скамьи четыре такта ДВС – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Все эти процессы занимают равное количество времени, а тепловые характеристики мотора показаны на следующем графике:

    Где 1-2 – это сжатие, 2-3 – рабочий ход, 3-4 – выпуск, 4-1 – впуск. КПД такого двигателя зависит от степени сжатия и показателя адиабаты:

    , где n – степень сжатия, k – показатель адиабаты, или отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости газа при постоянном объеме.

    Другими словами – это количество энергии, которую нужно потратить, чтобы вернуть газ внутри цилиндра к прежнему состоянию.

    Цикл Аткинсона

    Был изобретен в 1882 году Джеймсом Аткинсоном, британским инженером. Цикл Аткинсона повышает эффективность работы цикла Отто, но уменьшает выделяемую мощность. Основное отличие – разное время выполнения разных тактов работы мотора.

    Особенная конструкция рычагов двигателя Аткинсона позволяет совершать все четыре хода поршня всего за один поворот коленчатого вала. Также данная конструкция делает ходы поршня разной длинны: ход поршня во время впуска и выпуска длиннее, чем во время сжатия и расширения.

    Еще одна из особенностей двигателя в том, что кулачки газораспределения (открытия и закрытия клапанов) расположены прямо на коленчатом валу. Это устраняет потребность отдельной установки распределительного вала. К тому же нет необходимости устанавливать редуктор, так как коленчатый вал крутится с вдвое меньшей скоростью. В XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики, но в конце ХХ века он стал более популярным, так как начал применяться на гибридах.

    Так что, в дорогих Lexus стоят такие странные агрегаты? Отнюдь нет, цикл Аткинсона в чистом виде никто и не собирался реализовывать, но модифицировать обычный моторы под него – вполне реально. Поэтому не будем долго разглагольствовать об Аткинсоне и перейдем к циклу, который его воплотил в реальность.

    Цикл Миллера

    Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым двигателем Отто. Вместо того, чтобы сделать механически такт сжатия более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

    Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска, либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у мотористов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).

    Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее. Также одним из плюсов цикла Миллера является возможность более широкой вариации времени зажигания без риска детонации, что дает более широкие возможности для инженеров.

    Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же выходной мощности потребовался бы двигатель Миллера большего размера, чем двигатель Отто, выигрыш от повышения тепловой эффективности цикла будет частично потрачен на увеличившиеся, вместе с размерами двигателя, механические потери (трение, вибрации и т. д.).

    Цикл Дизеля

    И напоследок стоит хотя бы кратко вспомнить о цикле Дизеля. Рудольф Дизель изначально хотел создать двигатель, который бы максимально приблизился к циклу Карно, в котором КПД определяется лишь разностью температур рабочего тела. Но так как охлаждать двигатель до абсолютного ноля – не круто, Дизель пошел другим путем. Он увеличил максимальную температуру, для чего начал сжимать топливо до запредельных на то время значений. Мотор у него получился с действительно высоким КПД, но работал изначально на керосине. Первые прототипы Рудольф построил в 1893 году, и только к началу ХХ столетия перешел на другие виды топлива, в том числе и дизельное.

    • , 17 Июл 2015

    Цикл Миллера — термодинамический цикл используемый в четырёхтактных двигателях внутреннего сгорания. Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

    Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).
    Рассмотрим более подробно второй подход Миллера
     — поскольку он несколько более выгоден с точки зрения потерь на сжатие, и поэтому именно он практически реализован в серийных автомобильных моторах Mazda «Miller Cycle» (такой мотор V6 объемом 2.3 литра с механическим нагнетателем довольно давно устанавливается на автомобиль Mazda Xedos-9, а недавно новейший «атмосферный» мотор I4 такого типа объемом 1. 3 литра получила модель Mazda-2).

    В таком моторе впускной клапан не закрывается с окончанием такта впуска, а остается открытым в течение первой части такта сжатия. Хотя на такте впуска топливо-воздушной смесью был заполнен весь объем цилиндра, часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия. Сжатие смеси фактически начинается позже, когда впускной клапан наконец закрывается, и смесь оказывается запертой в цилиндре.
    Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обусловленных детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

    Разумеется, обратное вытеснение заряда означает падение мощностных показателей двигателя, и для атмосферных двигателей работа по такому циклу имеет смысл только в относительно узком режиме частичных нагрузок. В случае постоянных фаз газораспределения компенсировать это во всем динамическом диапазоне позволяет только применение наддува. На гибридных моделях недостаток тяги в неблагоприятных режимах компенсируется тягой электродвигателя.

    Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же выходной мощности потребовался бы двигатель Миллера большего размера, чем двигатель Отто, выигрыш от повышения тепловой эффективности цикла будет частично потрачен на увеличившиеся вместе с размерами двигателя механические потери (трение, вибрации и т. д.).
    Именно поэтому инженеры Mazda построили свой первый серийный мотор с циклом Миллера не атмосферным. Когда они присоединили к двигателю нагнетатель типа Lysholm, им удалось восстановить высокую удельную мощность, почти не теряя эффективности, обеспечиваемой циклом Миллера. Именно это решение обусловило привлекательность мотора Mazda V6 «Miller Cycle», устанавливаемого на Mazda Xedos-9 (Millenia или Eunos-800). Ведь при рабочем объеме 2.3 л он выдает мощность 213 л.с. и крутящий момент 290 Нм, что равноценно характеристикам обычных 3-литровых атмосферных моторов, и в то же время расход топлива для такого мощного мотора на большой машине очень низкий — на трассе 6.3 л/100 км, в городе — 11.8 л/100 км, что соответствует показателям гораздо менее мощных 1.8-литровых двигателей.
    Дальнейшее развитие технологий позволило инженерам Mazda построить двигатель Miller Cycle с приемлемыми характеристиками удельной мощности уже без использования нагнетателей — новая система последовательного изменения времени открытия клапанов Sequential Valve Timing System, динамически управляя фазами впуска и выпуска, позволяет частично компенсировать свойственное циклу Миллера падение максимальной мощности.
    Новый мотор будет выпускаться рядным 4-цилиндровым, объемом 1.3 литра, в двух вариантах: мощностью 74 лошадиные силы (118 Нм крутящего момента) и 83 лошадиные силы (121 Нм). При этом расход топлива у этих двигателей снизился по сравнению с обычным мотором такой же мощности на 20 процентов — до четырех с небольшим литров на сто километров пробега. Кроме того, токсичность мотора с «циклом Миллера» на 75 процентов ниже современных экологических требований.
    Реализация

    В классических двигателях Toyota 90-х годов с фиксированными фазами, работающих по циклу Отто, впускной клапан закрывается в 35-45° после НМТ (по углу поворота коленчатого вала), степень сжатия составляет 9.5-10.0. В более современных двигателях с VVT возможный диапазон закрытия впускного клапана расширился до 5-70° после НМТ, степень сжатия выросла до 10.0-11.0.
    В двигателях гибридных моделей, работающих только по циклу Миллера, диапазон закрытия впускного клапана приходится на 80-120° … 60-100° после НМТ. Геометрическая степень сжатия — 13. 0-13.5.
    К середине 2010-х появились новые двигатели с широким диапазоном изменения фаз газораспределения (VVT-iW), которые могут работать как в обычном цикле, так и по циклу Миллера. У атмосферных версий диапазон закрытия впускного клапана составляет 30-110° после НМТ при геометрической степени сжатия 12.5-12.7, у турбоверсий — соответственно, 10-100° и 10.0.

    ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ

    Honda NR500 8 клапанов на цилиндр с двумя шатунами на цилиндр, очень редкий, очень интересный и довольно дорогой мотоцикл в мире, хондовцы для гонок мудрили и намудрили))) Было выпущенно около 300 штук и сейчас цены…

    В 1989-м году Тойота представила на рынок новое семейство двигателей, серию UZ. В линейки появилось сразу три двигателя, отличающихся рабочим объемом цилиндров, 1UZ-FE, 2UZ-FE и 3UZ-FE. Конструктивно они представляют собой V-образную восьмерку с отде…

    • Оппозитный двигатель — 3D Cars — 3D Motor Bikes

    Login

    Email Address

    Password

     

    Remember Me

     

    Forgot Password?

    Register for Free

    Top Links

    Social Share

    Amazon

    ALL#ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

    Оппозитный двигатель (14141 views — Cars & Motorbikes & Trucks & Buse)

    Оппозитный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов, а противостоящие поршни двигаются зеркально по отношению друг к другу (одновременно достигают верхней мёртвой точки). Следует отличать от V-образного двигателя с развалом цилиндров 180 градусов, в котором поршни двигаются синхронно (когда один поршень находится в верхней мёртвой точке, противостоящий ему находится в нижней).
    Оппозитный двигатель лучше чем рядный с горизонтальным размещением цилиндров имеет более низкий центр тяжести, нежели двигатель, в котором цилиндры расположены вертикально или под углом, кроме того, оппозитное движение поршней позволяет им взаимно нейтрализовывать вибрации.
    Наиболее широкое распространение оппозитный двигатель получил в модели Volkswagen Käfer выпущенной за годы производства (с 1938 по 2003 год) в количестве 21 529 464 штук.
    Компания Porsche использует его в большинстве своих спортивных и гоночных моделей, таких как Porsche 911, Porsche Boxster и другие.
    Оппозитный двигатель является также отличительной чертой автомобилей марки Subaru, который устанавливается практически во все модели Subaru c 1963 года. Большинство двигателей этой фирмы имеют оппозитную компоновку, которая обеспечивает очень высокую прочность и жёсткость блока цилиндров.
    Также устанавливался на румынские автомобили Oltcit Club (является точной копией Citroen Axel), с 1987 по 1993 годы.
    В производстве мотоциклов оппозитные двигатели нашли широкое применение в моделях фирмы BMW и Honda, а также в советских тяжёлых мотоциклах «Урал» и «Днепр».
    Оппозитный двигатель устанавливался на некоторых моделях марки Alfa Romeo.
    Ferrari 512 Testarossa ’1984–92 тоже имела оппозитный двигатель мощностью 400 сил, объем — 4,9 литра.
    Go to Article

    PARTcloud — engine

    Explanation by Hotspot Model

    Show in PARTcloud

    Youtube

    Оппозитный двигатель

    Оппозитный двигатель

    Оппозитный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов, а противостоящие поршни двигаются зеркально по отношению друг к другу (одновременно достигают верхней мёртвой точки). Следует отличать от V-образного двигателя с развалом цилиндров 180 градусов, в котором поршни двигаются синхронно (когда один поршень находится в верхней мёртвой точке, противостоящий ему находится в нижней).

    Оппозитный двигатель лучше чем рядный с горизонтальным размещением цилиндров имеет более низкий центр тяжести, нежели двигатель, в котором цилиндры расположены вертикально или под углом, кроме того, оппозитное движение поршней позволяет им взаимно нейтрализовывать вибрации.

    Наиболее широкое распространение оппозитный двигатель получил в модели Volkswagen Käfer выпущенной за годы производства (с 1938 по 2003 год) в количестве 21 529 464 штук.

    Компания Porsche использует его в большинстве своих спортивных и гоночных моделей, таких как Porsche 911, Porsche Boxster и другие.

    Оппозитный двигатель является также отличительной чертой автомобилей марки Subaru, который устанавливается практически во все модели Subaru c 1963 года. Большинство двигателей этой фирмы имеют оппозитную компоновку, которая обеспечивает очень высокую прочность и жёсткость блока цилиндров.

    Также устанавливался на румынские автомобили Oltcit Club (является точной копией Citroen Axel), с 1987 по 1993 годы.
    В производстве мотоциклов оппозитные двигатели нашли широкое применение в моделях фирмы BMW и Honda, а также в советских тяжёлых мотоциклах «Урал» и «Днепр».

    Оппозитный двигатель устанавливался на некоторых моделях марки Alfa Romeo.

    Ferrari 512 Testarossa ’1984–92 тоже имела оппозитный двигатель мощностью 400 сил, объем — 4,9 литра.

    Ссылки

    • Что такое оппозитный двигатель
    • На Викискладе есть медиафайлы по теме Оппозитный двигатель
    Это заготовка статьи об автомобилях. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

    Цилиндр (двигатель)ДвигательМашиностроениеДвухтактный двигательV-образный двигательДвенадцатицилиндровый двигательV8 engineStock car racingМосс, СтирлингMercedes-Benz 300 SLRFacel-VegaGran Turismo (авто)Luxury vehicleКупе (кузов)Cosworth DFVFerrari 246 F1Lexus ISКомпактный представительский автомобильCompact carMid-engine designBriggs Automotive CompanyМеждународный автомобильный салонReciprocating motionТепловой двигательStationary steam engineГазовая турбина

    This article uses material from the Wikipedia article
    «Оппозитный двигатель», which is released under the
    Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3. 0. There is a list of all
    authors in Wikipedia

    Cars & Motorbikes & Trucks & Buse

    Car, Truck,MotorBike, Bicycle, Engine, Racer, Bus

    Wikipedia Artikels – Водительское удостоверение Бельгия

    Wikipedia Artikels – Водительское удостоверение Бельгия

    Википедия — это онлайн-энциклопедия со статьями на разные темы. Ниже вы найдете самые важные статьи о безопасности дорожного движения. Щелкните ключевые слова, чтобы просмотреть статьи в Википедии.

    Gps —

    Roadrage —

    АБС —

    Авария —

    Автобус —

    Автомагистраль —

    Аккумулятор —

    Алкоголь —

    Безопасность —

    Бельгия —

    Велосипедист —

    Велосипедная дорожка —

    Водительские права —

    Воздушная подушка —

    Выхлоп —

    Гидропланирование —

    Грузовая машина —

    Двигатель —

    Дворники —

    Детские удерживающие устройства —

    Дорожные знаки —

    Дорожные работы —

    Железнодорожный переезд —

    Запасное колесо —

    Запасный выход —

    Зеркало —

    Зимние шины —

    Знак остановки —

    Камера контроля дорожного движения —

    Камнепад —

    Карусель —

    Конный спорт —

    Коробка для велосипеда —

    Круиз-контроль —

    Лежачий полицейский —

    Лобовое стекло —

    Машина —

    Машинное масло —

    Мопед —

    Мотоцикл —

    Номера экстренных служб —

    Номерной знак —

    Обмен —

    Огни —

    Ограждение —

    Ограничение скорости —

    Осмотр —

    Парковочный диск —

    Первая медицинская помощь —

    Переход —

    Пешеход —

    Пешеходная дорожка —

    Пешеходная зона —

    Платная дорога —

    Площадь застройки —

    Подвеска —

    Поезд —

    Предупреждающий треугольник —

    Пробка —

    Ремень безобасности —

    Рулевое управление —

    Ручной тормоз —

    Светофор —

    Снежные цепи —

    Стоянка —

    Таможня —

    Топливо —

    Тормоз —

    Тормозная жидкость —

    Трактор —

    Трамвай —

    Трейлер —

    Туннель —

    Шины —

    Шлем —

    ЭКУ —

    дорожная разметка —

    кольцевая дорога —

    уличные фонари