Всеядный двигатель: Всеядный ДВС

Содержание

Всеядный двигатель тигра характеристики — Авто Портал

История создания танка «Тигр»
Устройство и конструкция боевого агрегата

Передний отсек
Средняя часть машины
Кормовая часть
Корпус и башня

Технические характеристики

Подвеска и двигатель
Ходовая часть и гусеницы
Коробка передач
Расход топлива
Максимальная скорость
Экипаж
Габариты и вес

Вооружение

Пушка
Пулеметы
Дымовые гранатометы

Броневая защита
Преимущества и недостатки «Тигра»
Применение танка «Тигр» во Второй мировой войне

Стратегия блицкрига, разработанная в Германии перед Второй Мировой войной, не предусматривала применения тяжелых танков прорыва. Соответственно в данном направлении изначально не было точных предписаний и разработок. Такое положение дел сохранялось до столкновения с советскими танками.

Первые бои с КВ и Т-34, срыв стратегии блицкрига и столкновение с укрепленной обороной — все это показало слабую эффективность бывших на вооружении средних танков Panzerkampfwagen III и IV. Возникла необходимость срочной разработки более мощных машин.

Танк Panzerkampfwagen VI Ausf. h2 Tiger — немецкий тяжелый танк, применяемый Германией в период Второй Мировой. Разработан для борьбы с танками и противотанковыми средствами противника, а также для преодоления его линий обороны.

История создания танка «Тигр»

Первые разработки по созданию тяжелых танков в Германии относят к 1937 году. Исследованиям отводилась второстепенная роль, поскольку необходимости в машинах для прорыва не было. В данном контексте проекты носили теоретический или испытательный характер.

В 1939-41 г.г. Эрвин Адерс предпринял практические шаги по конструированию танков прорыва. Были собраны первые прототипы с использованием компонентов от PzKpfw IV. Данные образцы не позиционировались как тяжелые машины — их вес не должен был превышать 30 тонн, а толщина брони составила менее 50 мм.

Нападение на СССР показало слабость PzKpfw IV. По мере преодоления сложной обстановки первых месяцев и укрепления обороны советские войска все эффективнее противостояли танковым наступлениям и немецким штурмам.

С учетом данных факторов возникла практическая необходимость в тяжелых танках прорыва, способных соперничать с Т-34 и КВ. Попытка модернизировать имевшиеся машины не давала нужного результата, хотя и позволила улучшить ситуацию. Для Германии первостепенной задачей стала разработка аналога советского КВ.

Тигр 1

Техническое задание на разработку тяжелого танка поступило сразу в две фирмы — «Хеншель» и «Порше». Обе компании представили свои образцы ко дню рождения Гитлера в апреле 1942. Предпочтение было отдано разработкам Хеншеля.

В своем проекте Эрвин Адерс использовал традиционные разработки германского танкостроения, применяемые при конструировании PzKpfw IV. Подобное решение снижало производственную сложность новых танков. Также впервые для танков применялось шахматное расположение опорных катков.

Однако проект Тигр 1 «Хеншеля» фактически не имел башни, ее прототип находился на доработке.

При этом предполагалось использовать орудие KwK 42 L/70 с калибром 75 мм, которое в 1942 уже не отвечало поставленным задачам. В данном контексте решено было позаимствовать башню у проекта «Порше».

Именно данный гибрид двух фирм и стал известен как Panzerkampfwagen VI Ausf. h2 Tiger. В СССР он известен как танк Тигр, Т-6, Т-VI.

Тигр 2

Задание на разработку танка с усиленным бронированием поступило в «Хеншель» и «Порше» уже в августе 1942. Акцент делался на угловом расположении листов по аналогии с Т-34, а также на более мощном орудии KwK 43 L/71 калибром 88 мм.

Проект «Хеншель» оказался более удачным и на этот раз. Прототип «Порше» отклонили в основном из-за сложной электрической трансмиссии. Последняя требовала большое количество меди и других материалов, которые у Германии были в дефиците.

Контракт на новый танк с «Хеншель» подписали в начале 1943. Однако Эрвину Адерсу предложили доработать проект и внести в него ряд конструктивных решений от параллельной разработки «Пантеры-II». Данный аспект затянул конструирование нового танка еще на несколько месяцев. Первый прототип собрали лишь в октябре 1943.

Новый проект стал известен как Panzerkampfwagen VI Ausf. B, «Королевский тигр», «Тигр-II», Тигр 2. С учетом того, что «Порше» начал производство башен для своих танков до того, как его проект был отклонен, первые 50 «Королевских тигров» получили его башни. На последующие модели устанавливались башни Адерса с упрощенной компоновкой и увеличенной лобовой броней.

Устройство и конструкция боевого агрегата

«Тигр» имеет стандартную компоновочную схему — управление и трансмиссия в передней части, боевое отделение в средней и мотор в задней. Устройство танка «Тигр» отличалось хорошей эргономикой, обеспечивая надежность и простоту управления и ведения боя.

Передний отсек

Отделение управление предназначалось для механика-водителя и стрелка-радиста. К элементам управления относят рулевое колесо, выполненное как у автомобиля, педали газа, сцепления и тормоза. Справа перед сиденьем имеется рычаг переключения передач и стояночный тормоз. Еще один такой же дополнительно был слева. За сиденьем аварийные рычаги управления.

В передней части корпуса имелся курсовой пулемет. Здесь же находились приборы внешней связи. Блоки радиостанции FuG-5 располагались рядом с сиденьем радиста. Устойчивая связь передачи и приема информации работала в пределах 6,4 км для телефона и 9,4 км телеграфом.

Для внутреннего общения применялись ларингофоны и головные телефоны, подключенные к танковому переговорному устройству. Уязвимость данной системы дополнялась экспериментальными световыми сигналами, позволяющими командиру давать механику-водителю простые команды.

Средняя часть машины

Боевое отделение включало остальную часть экипажа, приборы наблюдения и наведения, боекомплект. Здесь располагались места командира, наводчика и заряжающего. Также имелся спаренный с орудием пулемет.

Слева от орудия располагался оптический прицел. Сначала это был бинокулярный TZF-9a фирмы Цейсс с 2,5-кратным увеличением. С апреля 1944 применялись монокулярные TZF-9b с диапазоном увеличения в 2,5-5 раз. Шкала прицеливания для орудия варьировалась в диапазоне 100-4000 м, для пулемета — от нуля до 1200 м.

Кормовая часть

В задней части танка располагался моторный отсек и топливные баки. Для защиты экипажа в случае подрыва последних между кормовой частью и боевым отделением имелась броневая перегородка.

Корпус и башня

Установка орудия калибра 88 мм определила конструктивные особенности корпуса «Тигра». Впервые ширина немецкого танка имела разные значения. Нижняя часть стала базовой, верхняя расширена спонсонами для установки нужного погона башни под предписанное орудие.

Почти все броневые листы корпуса стыкуются под углом, близкому к прямому. Лобовая броня имеет наклон в 80 градусов, на ней располагается курсовой пулемет и наблюдательный прибор механика-водителя. Верхний лист расположен почти горизонтально, нижний — под углом 66 градусов. Все листы соединены стыками по методу «ласточкин хвост».

Башня танка расположена почти по центру с незначительным смещением к корме. В крыше имеется два люка и вентиляционное отверстие, закрываемое бронеколпаком с горизонтальными щелями. На поздних моделях появился перископ для заряжающего, а также мортирка для стрельбы дымовыми и осколочными гранатами на небольших дистанциях.

Технические характеристики

Изображение внутренней компоновки

У танка «Тигр» технические характеристики рассматриваются по первым моделям. «Королевский тигр», несмотря на возросшую мощь и броню, оказался неудачной разработкой ввиду низкой мощности двигателя, слишком большого веса и слабых ходовых качеств. Многие экипажи отмечали общую ненадежность данной разработки и частые поломки.

Подвеска и двигатель

Двигатель «Тигра» двенадцатицилиндровый, карбюраторный, бензиновый, от Maybach. Первые 250 танков имели моторы HL210 с мощностью 650 л. с. Последующие — HL230 на 700 л. с. Подвеска независимая, торсионная.

Моторное отделение имело собственную систему пожаротушения. Огнетушители располагались рядом с топливными насосами и карбюратором. Для охлаждения двигателя использовался водный радиатор и четыре вентилятора.

Ходовая часть и гусеницы

В основе ходовой части танка предусмотрено шахматное расположение катков. Диаметр большой, поддерживающих катков не имеется. Ведущее колесо находилось впереди, диаметр — 0,84 м. Для опорных катков предусматривался резиновый бандаж.

«Тигры» использовали два типа гусениц. Первый вариант применялся для транспортирования, ширина — 0,52 м, траки K.gs-63/520/l30. Второй вариант гусениц боевой, из траков Kgs-63/725/130, ширина — 0,725 м.

Коробка передач

Коробка передач двенадцатиступенчатая (8 передних и 4 задние), взаимодействовала с главным фрикционом и механизмом поворота. Относится к типу преселективных, на полуавтоматическом управлении. Благодаря КПП танк имел 16 радиусов поворота вперед и 8 назад, также мог вертеться вокруг своей оси.

Расход топлива

В качестве топлива использовался этилированный бензин OZ 74. Топливные баки рассчитаны на 530 л. Усредненный расход топлива составлял 80-100 литров на 100 км.

Максимальная скорость

Наибольшая скорость танка «Тигр» по шоссе — 44 км/ч, запас хода составлял 195 км. Машина отличалась хорошей проходимостью, могла преодолевать подъемы до 35 градусов. Высота преодолеваемого барьера — 0,8 м, ширина рва — 2,3 м, брод — 1,2 м.

Экипаж

Экипаж «Тигра» состоял из пяти человек — механик-водитель, стрелок-радист, командир, наводчик и заряжающий. Первые двое располагались в отделении управления, обеспечивая движение танка и связь с другими машинами. Остальные находились в боевом отделении.

Габариты и вес

По габаритам «Тигр» имел следующие технические характеристики:

длина корпуса — 6,316 м, с повернутой вперед пушкой — 8,45 м;
ширина — 3,705 м;
высота — 2,93 м;
клиренс — 0,47 м.

Вопрос о том, сколько весит танк, решается просто — боевая масса составляла 57 тонн. При данном весе удельное давление на грунт составило 1,03 килограмма на квадратный сантиметр.

Вооружение

Сохранившийся экземпляр на выставке

Вооружение «Тигра» состояло из орудия и двух пулеметов — курсового и башенного, спаренного с орудием. Позднее появились мортирки, позволяющие создавать дымовую завесу или поражать ближайшую пехоту осколочными гранатами.

Пушка

Основное орудие танка — нарезная пушка KwK 36 L/56 калибром 88 мм. Длина ствола составляла 56 калибров. Благодаря гидроприводу пушка могла вести обстрел по полной окружности в горизонтальной плоскости. В вертикальной диапазон наведения варьировался от -8 до +15 градусов.

Дальность поражения составляла 4 км, с появлением нового монокулярного прицела TZF 9b — 5 км. Боекомплект состоял из 92-94 снарядов. С 1945 этот показатель увеличен до 120 боеприпасов.

Пулеметы

«Тигры» имели два, реже три пулемета MG-34. На поздних моделях применялись его модификации — 34/40, 34/S, 34-41. Стрельба из курсового пулемета велась радистом, из спаренного — наводчиком. Дальность поражения — до 1200 м, общий боекомплект — 4500 патронов.

Дымовые гранатометы

В качестве гранатометов использовались противопехотные мортирки S-типа. помимо создания дымовых завес стреляли осколочными гранатами на высоту 5-7 метров. Взрыв на такой высоте поражал окружающую танк пехоту.

Броневая защита

Для защиты танка применялась хромомолибденовая катаная броня с поверхностным закаливанием. Ее толщина имела следующие показатели:

верхняя лобовая плита корпуса — 100 мм, 8 градусов наклона;
средняя лобовая — 63 мм, 10 градусов;
нижняя лобовая — от 100 мм при 21 градусе наклона с переходом в 80 мм при скосе в 66 градусов;
борта корпуса — 80 и 63 мм вверху и внизу при нулевом наклоне;
задняя часть — 80 мм при наклоне в 8 градусов вверху и 48 внизу.

Днище корпуса имело толщину в 28 мм, крыша первоначально 26 мм, в 1944 оба показателя усилились до 40. Лобовая броня башни — 100 миллиметров, борта и корма 80, наклоны нулевые. Маска орудия варьировалась от 90 до 200 мм.

Преимущества и недостатки «Тигра»

Среди преимуществ «Тигров» отмечают:

мощное орудие, позволявшее поражать в лоб практически все САУ и танки до 1944 года;
бронирование, обеспечивавшее надежную защиту танка до 1943;
хорошую эргономику, обеспечивавшую изнутри простоту управления;
качественные приборы наблюдения и связи.

В большинстве случаев именно последний фактор оказывался решающим для исхода боя. По некоторым оценкам преимущества «Тигра» сделали его в 1942-43 годах сильнейшим танком в мире.

Однако у машины были и недостатки:

техническая сложность производства, замедлявшее массовое изготовление;
высокая стоимость — «Тигры» обходились в два раза дороже многих танков других стран;
низкая ремонтопригодность ходовой части и некоторых других агрегатов ввиду недостатка деталей;
сложность транспортировки, особенно через мосты.

Данные факторы в значительной степени осложняли применение «Тигров». Для буксировки подбитых машин на ремонт требовалась специальная техника, что не всегда было удобно во фронтовой обстановке. А железнодорожная перевозка таких танков требовала по одному пустому вагону спереди и сзади для облегчения нагрузки.

Применение танка «Тигр» во Второй мировой войне

Концепция применения танков «Тигр» допускала их использование и в наступлении, и в обороне. Основная задача — борьба с танками, обеспечивая прорыв своих сил через линии укреплений или снижая способность к прорыву у противника.

Первое применение в бою относят к 23 августа 1942 под Ленинградом. Сразу после выгрузки появились проблемы с коробкой передач и двигателем, в результате чего танки были отправлены на ремонт. В сентябре ситуация повторилась, из-за бездорожья и технических проблем «Тигры» не смогли реализовать свой потенциал.

Полноценное участие в боевых действиях относят к боям под Харьковом в феврале-марте 1943. Позже «Тигры» принимали участие в Курской битве, на африканском и итальянском фронтах. В 1944-45 годах танки активно использовались на восточном и западном фронте.

Первый исправный «Тигр» советские войска смогли захватить 27 декабря 1943 под Ленинградом. Вместе с машиной была захвачена и техническая документация, приборы, оружие. 5-7 января танк использовался советскими войсками для обороны захваченных позиций.

В ходе войны трофейные танки захватывались и другими частями на разных участках фронта. Однако активного применения такие машины не находили — отсутствие запасных частей, сложность ремонта и буксировки не позволяли возвращать подбитые машины в строй.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в х под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Немецкий тяжелый танк «Тигр»

Двигатель танка «Тигр»

Танки «Тигр» оснащались двигателями внутреннего сгорания двух типов фирмы Майбах: HL-210P-30 (номера шасси 250001 — 250250) и HL-230Р-45 (начиная с шасси № 250251 сборки мая 1943 г. ).

Как правило, при ремонте ранних «Тигров» двигатели HL-210P-30 меняли на двигатели HL-230Р-45. При переделке шасси старых танков «Тигр» в штурмовые орудия «Штурм Тигр» также производилась замена двигателей.

Двигатели выпускались не только заводом фирмы Майбах Моторенверке в Фридрихсхафене, но и заводом фирмы Ауто-Юнион Верк Вандерер в Чимнитце.

Оба бензиновых двигателя внутреннего сгорания, HL-210P-30 и HL-230P-45, имеют жидкостное охлаждение, 12 цилиндров, сгруппированных в два блока с углом развала между ними 60 град, суммарный объем цилиндров двигателя HL-210Р-30 21,35 л («210» — в обозначении двигателя обозначает расчетный объем цилиндров: 210 декалитров). При частоте оборотов вала 3000 об/мин двигатель способен развивать 650 л.с. Объем цилиндров двигателя HL-230P-45 23,095 литров, мощность двигателя при частоте вращения ваш 3000 об/мин — 700 л.с. В ноябре 1943 г. максимальная частота вращения вала двигателя была ограничена значением 2500 об/мин с целью продления ресурса. В результате максимальная скорость упала с 45,4 до 37,8 км/ч. Удельная мощность двигателя HL-210P-30 — 11,6 л.с./т, удельная мощность двигателя HL-230P-45 — 12,5 л.с./т. Масса сухого мотора 1200 кг, размеры — длина 1310 мм, ширина 1000 мм, высота 1190 мм.

12-цилиндровый V-образный двигатель Майбах HL-210 Р-30. Такие двигатели стояли на первых 250 построенных «Тиграх»

Двигатель жидкостного охлаждения танка «Тигр» комплектовался двумя радиаторами размерами 490 х 892 х 200 мм каждый (для мотора HL-230P-45). Радиаторы установлены по бокам мотора. Нормальная температура охлаждающей жидкости 80 град.С, допускается перегрев на 10 град.С.

Верхний предел температуры определял материал прокладок — резиновые прокладки германского производства не выдерживали температуры больше 95 град.С. В качестве хладогента обычно использовалась вода. В системе охлаждения воду гонял насос Pallas.

Объем охлаждающей жидкости 132 л.

Воздух к карбюраторам и радиатором подавали два вентилятора «Циклон» диаметром по 437 мм. Вентиляторы имели два режима работы зимний (частота вращения 2950 об/мин) и летний (частота вращения 4150 об/мин). На привод вентиляторов расходовалось примерно 50 л.с. мощности двигателя.

Двигатель работал на бензине с октановым числом 74. Емкость четырех топливных баков 534 л. Топливо подавалось к четырем карбюраторам Solex Duplex JFF2-2U 2046. Расход топлива на 100 км пробега по шоссе составлял 500-650 л, по пересеченной местности — 900-1000 л, или примерно 10л на 1 км марша.

Фактический расход топлива в боевых условиях оказывался еще выше, порядка 15 л на 1 км пробега вне дорог, так как расход возрастал при частом переключении передач (в бою неизбежном) и отборе мощности двигателя для разворота башни. Кроме того, часть бензина подтекала через разболтавшиеся соединения трубопроводов.

В среднем, при движении танка, как по шоссе, так и вне дороги, расход топлива составлял 8-10 л на 1 км пробега.

Топливо к карбюраторам подавалось четырьмя механическими насосами Solex, для запуска двигателя бензин подавался электронасосом.

Кроме того, имелась аварийная ручная помпа, закрепленная в боевом отделении на противопожарной перегородке.

Все четыре топливных бака наполнялись через индивидуальные заливочные горловины, расположенные в крыше моторного отделения. танка. Каждый вентилятор снабжался двумя воздушными фильтрами

Первые серийные танки Pz.Kpfw. VI Tiger Ausf. HI оснащались парой комплексных воздухоочистительных установок, так называемыми фильтрами Feifel. Они монтировались снаружи танка, на кормовом бронелисте корпуса справа и слева. Воздуховоды от фильтров Feifel проходили поверх двигателя к воздухозаборникам карбюратора.

Фильтры Feifel больше мешали, чем помогали, поэтому в строевых частях их обычно демонтировали.

Фильтры легко поражались огнем стрелкового оружия, после чего превращались в свою полную противоположность: через пулевые отверстия в воздухозаборники затягивалась пыль, которая при движении в изобилии выбивалась из-под задних подкрылков — выбор места для монтажа фильтров Feifel нельзя назвать удачным. Уже в 1943 г. фильтры Feifel исчезли со всех танков «Тигр».

В маслосистеме использовалось масло марки Motorenol der Wermacht. Для замены требовалось 32 л масла, но двигатель вмещал 42 л масла. Масляный насос приводится от основного двигателя. В состав маслосис темы входит резервуар емкостью 28 л. Мощность от двигателя к коробке передач передается валом, состоящим из двух частей. Примерно 5 л.с. отбирается на привод разворота башни.

Моторное отделение оборудовано автоматической системой пожаротушения: если температура воздуха в моторном отделении превышает 120 град.

С термические датчики автоматически включают огнетушители, установленные в районе топливных насосов и карбюраторов. При срабатывании системы пожаротушения на приборной доске механика-водителя загорается аварийная лампочка.

В башне хранится ручной огнетушитель, который можно использовать как аварийное средство борьбы с пожаром в моторном отделении.

Электрическая система танка «Тигр» выполнена однопроводной. Основным источником электроэнергии является 12-вольтовый генератор GULN-1000/12-1000 мощностью 0,7 кВт. Аккумуляторные батареи расположены под полом боевого отделения по бокам соединительного вала.

На «Тиграх» ранних выпусков стояли 12-вольтовые батареи 120 PZ емкостью 120 Ач, на танках поздних выпусков -батареи емкостью по 150 Ач. Батареи соединялись между собой последовательно-параллельно, напряжение на выходе группы батарей составляло 24 В.

От батареи осуществлялся запуск-двигателя.

Для запуска двигателя можно использовать электрический или ручной стартер. Электростартер представляет собой электродвигатель BPD-6/24 мощностью 4,4 кВт.

Головки цилиндров снабжены магнето JGN-6R-18 и свечами AL/ZM-1. Все элементы электросистемы и зажигания — фирмы Бош.

В случае отказа электростартера двигатель запускается инерционным ручным стартером посредством физических усилий двух танкистов, двух веселых другов. Двигатели HL-2103-30 ранних «Тигров» аварийно можно было запустить от механического стартера Kurbelwellen-Benzinanlasser, выполненного на базе двухтактного двигателя внутреннего сгорания.

Этот способ особенно ценился зимой, когда на морозе запуск двигателя требовал большого расхода емкости аккумуляторных батарей или значительных усилий экипажа «Тигра». От электросистемы запитывались приборная доска механика-водителя.

Вен- тиляторы башни и отделения управления, подсвегка оптическою прицела пушки, фары, клаксон, электроспуски орудия и спаренного с ним пулемета.

Т-62-5ТДФ — ВикиВоины — энциклопедия о военной истории

20 сентября, 2018

Танк Т-64 с «чемоданом» внутри © 1ZOOM.RU

История моторостроения знает много необычных разработок.

Наряду с традиционными рядными и V-образными двигателями, за более чем столетнюю историю инженеры изобрели оппозитные, звездообразные, роторные и другие типы моторов.

Многие из них до сих пор находятся в стадии экспериментальных разработок, но некоторые необычные решения производились серийно. К таковым относится и 5ТДФ – танковый дизельный мотор, прозванный «чемодан».

5ТДФ – это двухтактный дизельный мотор, устанавливавшийся на танки Т-64, а в модифицированном варианте 5ТДФМА – на Т-72, Т-64БМ и Т-55АГМ. Он серийно выпускается с середины 60-х и до наших дней на Заводе имени Малышева (Харьков). Однако корни мотора уходят в более давние времена, он ведет свою родословную из Германии.

Т-64 со стороны МТО © Военная техника

Отзыв Mitsubishi 3.8 V6 (3,8л. / 250л.с. / 5АКПП) (2006 г.)

Многотопливный оппозитный двигатель 5ТДФ советских танков моделей Т-64, T-72. Характеристики

В этой статье мы рассмотрим довольно интересный двигатель — 5ТДФ, который был разработан по спецзаказу для танков Т-64 и T-72 советской эпохи. Это был на тот момент довольно оптимальным вариантов танкового двигателя, совмещая достаточную мощность и компактность. При частоте вращения коленвала 2.000 об.мин.

и с рабочим объёмом 13.6 литров, 5ТДФ выдаёт 700 лошадок, что для того времени более чем впечатляет – более того, это ровно тому, когда, допустим 1,3-1,4литровый мотор малолитражки развивает 70 сил что был отличным показателем 80-90х гг.

, и неплохим в 2000х, то есть этот мотор не является низкофорсированным! 5ТДФ — оппозитного, о пяти цилиндрах, с десятью поршнями при диаметре 120мм… Наверно вы подумали, как же пятицилиндровый с десятью — это опечатка – ан нет! Действительно это так, но обо всём поподробнее.

Все настоящие оппозитные моторы, как правило, имеют двухтактный цикл работы, и поэтому 5ТДФ не составляет исключение.

Однако для начала, следует объяснить, что такое оппозитный или «плоский» двигатель, самое главное, как это в его пяти цилиндрах могут находиться и работать десять поршней. Этот «оппозит» имеет два коленвала, которые расположены друг напротив друга, к примеру, если вам удалось видеть оппозитные моторы Субару, то представьте себе аналогичный же двигатель.

Теперь о самом интересном — вместо головок цилиндров поставим по коленвалу, а внутрь двигателя на место коленвала вставим пять больших цилиндров, в которых поршня будут двигаться друг другу на встречу, и в миг достижения верхней мёртвой точки, происходит впрыск топлива.

Как и полагается, при этом, у двухтактных двигателей, такт сжатия и рабочий ход совершаются за раз, то есть происходят при каждом полным обороте коленвала. Как известно, в четырёх-тактных двигателях это происходит не через один оборот. У каждого коленвала своя индивидуальная «трансмиссия», каждая из которой приводит в действие одну из гусениц.

Если весь процесс происходит в течение действия одного оборота коленвала, то тогда встает вопрос каким же образом и когда же успевают происходить процессы впуска и выпуска? Ответ кроется в вентиляции цилиндров 5ТДФ, в которой применяется газовая турбина для отсоса выхлопных газов, и простую систему ракушки турбонаддува (правда, не совсем уж очень простую).

У всей этой газораспределительной системы имеется механический привод. Что насчёт скорости вращения турбин, то она жестко и напрямую зависит от количества оборотов мотора (коленвала).

Вот так и происходит вентиляция и избавление от выхлопных газов в цилиндрах 5ТДФ: Как и полагается на всех двухтактникам, когда поршни достигают нижнюю мёртвую точку, в цилиндрах этого мотора открывается по три вентиляционных окна с каждой стороны для продувки цилиндра – это такая имитация выпускных клапанов у «четырёхтактника».

А теперь о том, зачем необходимы турбины: • турбина наддува, или турбонаддува – им выполняется обычные «турбофункции», такие как подача чистого воздуха под давлением в цилиндры, которое создается в специально предназначенной части блока цилиндров, и известен под названием продувочный ресивер.

• газовой турбиной — высасываются отработавшие газы, создаются вакуум необходимой величины в своём коллекторе, благодаря чему гарантируется лучшая вентиляция цилиндров.

Чтобы более понятно объяснить данный процесс вентиляции цилиндров этого «пятицилиндровика» о десяти поршнях, то можно описать сие действие так – воздух влетает в одну дырку, из другой вылетает.

История создания 5ТДФ

Развитие тяжелой авиации в послевоенные годы требовало использования мощных силовых установок, имеющих относительно небольшие размеры и вес.

Так как в те времена в СССР не было варианта мотора, конструкцию которого можно совершенствовать далее, а создавать двигатель с нуля долго и трудно – было решено перенять опыт немцев.

В качестве прототипа нового авиадизеля выбрали немецкий Junkers Jumo 205, сочетавший высокую мощность с умеренными габаритами.

Junkers Jumo 205 в разрезе © Википедия

На базе трофейного мотора был создан Х-образный 28-цилиндровый дизель М-305, развивавший до 10000 л.с. Однако к моменту, когда дело дошло до прототипов, дизельные авиамоторы уступили место турбовинтовым и реактивным силовым установкам. Дальнейшее совершенствование огромного движка сочли бесперспективным, и передали наработки по нему танкостроителям.

К концу 40-х годов советские инженеры пришли к выводу, что моторы семейства В-2, устанавливаемые на танки (в том числе, легендарные Т-34 и КВ-1), не имеют потенциала для дальнейшей модернизации. Поэтому конструкторами были начаты работы по проектированию новой силовой установки, предназначенной для бронетехники следующего поколения.

За основу нового двигателя была взята одна секция от М-305 (носила индекс У-305), и на ее основе был создан мотор 4ТПД, состоящий их 4 секций. Он развивал всего менее 500 л.с., как и уже устаревший В-2, поэтому такая мощность была явно недостаточной. Как результат, инженеры добавили еще одну секцию, и в середине 50-х свет увидел 5ТД, развивавший 600 л.с..

Новый движок отличался хорошим соотношением рабочего объема и мощности, но был весьма ненадежным. Его ресурс составлял менее 100 моточасов, чего было недостаточно, да и мощность требовалось поднять. В результате работ по модернизации к концу 50-х родился 5ТДФ.

О многотопливности «пятерки»

Ей обязан он конструкции своего топливного узла. Вообще-то мотора по умолчанию 5ТДФ дизельный, и естественно умолчанию же предназначен для работы именно на дизтопливе, однако, как известно, в силу того, что война суровая штука, она никого и ничего не щадит.

Разработка этого мотора также включала разработку режимов его работы на альтернативных типах топлива — иных нефтепродуктах. Итак, 5ТДФ может позволить себе беспроблемную работу также и на бензине, керосине, различных смесях бензина керосина и солярки, более того, даже на реактивном горючем! Теперь о работе.

Чтобы перевести двигатель с дизтоплива, скажем на керосин или бензин, необходимо будет передвинуть специальный маленький рычаг на ТНВД и угол зажигания подкорректировать, и о чудо — танк поедет на бензиновой тяге! Старт двигателя производится двумя стартерами, по одному для каждого коленвала, мощностью 1. 5л.с. каждый. Они питаются от четырех гигантских аккумуляторов.

Есть возможность и пуска мотора с помощью специального редуктора, который работает на сжатом воздухе, который накачивался танкистами каждый вечер. Ещё один способ завести двигатель – это «старт» с толкача. Если танку вдруг не охота была заводиться вышеупомянутыми способами, то сбегались к нему все танкисты батальона и толкали…(шутка).

Брали, значит, они другой танк, тросом цепляли и тащили, пока мотор не заведется. Если интересно к чему на этом сайте эта статья, то отвечу: мой отец в армии служил как раз на этих двух моделях этого танка, сначала на T-64 и потом и на T -72.

Разрушение мифов

Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.

Недостатки

Но и минусы заставляют задуматься:

Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.

Калина 2 какое масло лить в двигатель

Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.

Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru.

Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает.

Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.

Цели двигателя

Двигатель Nissan YD25DDTi Естественно, что после такого технического описания 5ТДФ у многих может возникнуть вопрос о том, зачем же создавался данный силовой агрегат, какие цели преследовали его создатели.

Все эти изменения преследовали всего несколько довольно четко сформулированных целей. Во-первых, мотор должен был быть как можно более компактным, во-вторых, он должен быть экономичным. Однако самое главное — это получить достаточную мощность для работы такого средства, как танк

Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе

Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке. Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность.

Технические параметры

Стоит сказать, что технические характеристики двигателя 5ТДФ достаточно высокие, а сам по себе он является уже второй модификацией, выпущенной в 1960 году. Первым был 5ТД, выпущенный в 1956 году. Мощность силового агрегата 5ТДФ составляла 700 л.с. Диаметр его цилиндров был равен 120 мм. Ход поршня был равен 2 х 120 мм.

Число цилиндров составляло 5, а рабочий объем, как уже говорилось раньше, — 13,6 литра. Частота вращения составляла 2800 об/мин-1. Есть такой параметр, как габаритная мощность, которая у 5ТДФ составляет 895 л.с./м3. Удельная масса силового агрегата составляет 1,47 кг/л.с. Литровая мощность, которая характеризуется, как л. с./л, составляет 52.

Это краткое техническое описание двигателя 5ТДФ.

Работа агрегата на разном топливе

Для того чтобы танк мог работать с разными видами топлива, он был снабжен специальным механизмом управления подачей топлива. Он имел всего два положения, которые могли быть переключены, в нужный момент.

Первое положение обеспечивало эксплуатацию при заправке дизельным топливом для быстроходных дизелей, топливом для реактивных двигателей, а также бензином и смесями этих трех видов горючего в любых пропорциях.

Второе же положение подразумевало переключение режима работы двигателя на использование только бензина в качестве рабочей смеси.

Есть несколько особенностей, которые возникают при переключении работы на бензин.

Во-первых, необходимо не позже чем за 2 минуты до начала работы танка включить насос БЦН техники, а после этого в интенсивном темпе прокачать топливо при помощи ручного подкачивающего насоса.

Во-вторых, вне зависимости от окружающей температуры окружающей среды перед запуском нужно произвести двойной впрыск масляной жидкости в цилиндры.

Другие хитрости конструкции

Хитрости и особенности двигателя 5ТДФ вовсе не заканчивались на том, что было перечислено выше. Была еще одна изюминка, которая скрывалась в турбокомпрессоре. Сама турбина имела достаточно большие размеры и вместе с компрессором располагалась на валу.

Кроме этого, у нее была механическая связь с одним из коленчатых валов двигателя. Данное решение считается гениальным. Во-первых, во время разгона танка компрессор несколько подкручивался за счет крутящего момента вала, что исключало такой недостаток, как турбояма.

После того как образовывался достаточно мощный поток выхлопных газов и турбина раскручивалась до значительных оборотов, то мощность, которую она набрала, передавалась, наоборот, коленчатому валу.

Все это повышало экономичность силового агрегата, а сама турбина называлась силовой.

Сюда же стоит отнести еще одну важную характеристику двигателя 5ТДФ — он был многотопливным. Другими словами, он мог эксплуатироваться и на дизеле, и на бензине, и на авиационном топливе, и на любой смеси этих видов.

Помимо перечисленных больших конструктивных особенностей, общая конструкция устройства насчитывала еще около полусотни небольших хитростей. Сюда можно было отнести и поршни со вставками из жаропрочной стали, и системы смазки с сухим картером, и много чего еще.

Автомобиль Тигр: обзор, цена гражданского и военного Тигр (ГАЗ-2330)

Брутальные американские военные автомобили HMMWV, более известные как «Хаммер», стали «законодателями моды» в классе легкой армейской колесной техники.

Несмотря на ряд своих недостатков, внедорожник все же имеет и сильные стороны, но его высокая цена отпугивала потенциальных клиентов. Поэтому, когда иорданская армия разместила в ОАЭ подряд на разработку нового бронеавтомобиля, заказ был делегирован на Арзамасский автозавод, имевший хорошие наработки по созданию бронетранспортеров.

Опытные образцы автомобиля Тигр, разработанные дочерним предприятием ГАЗ – ЗАО «ПКТ», были готовы в 2001 году, но заказчик в лице Bin Jabr Group Ltd из ОАЭ заявил, что у автомобиля слишком высокий расход топлива и цена. Контракт на производство «Тигров» для иорданской армии был расторгнут, а заказчик выкупил только техническую документацию и три опытных образца.

Вскоре арабская компания создала совместное предприятие и на основе технической документации от ЗАО «ПКТ» разработала модернизированный вариант «Тигра» с более мощным мотором, импортной трансмиссией и несколько измененной геометрией кузова. Он успешно выпускается под названием Nimr для стран Ближнего Востока в нескольких модификациях.

Конструкция

При создании бронеавтомобиля «Тигр» инженеры из ЗАО «ПКТ» взяли за основу вышеупомянутый HMMWV, но часть элементов разработана полностью с нуля, а другая взята из основ бронетранспортера БТР-80 и автомобиля повышенной проходимости ГАЗ-3937 «Водник».

Кузов и платформа

Газ Тигр имеет прочное рамное шасси лонжеронного типа, на котором устанавливается модульный кузов и большая часть агрегатов: двигатель, трансмиссия и раздатка и другие.

Компоновка классическая капотная – спереди находится моторное пространство, далее расположена кабина, а за ней десантный отсек, отделенный броневой переборкой.

В военной комплектации бронезащита кузова интегрирована в каркас – вместо обшивки броневыми панелями, как на большинстве бронеавтомобилей, борта и крыша кузова изготавливаются непосредственно из катаной гомогенной стали толщиной от 5 до 7 мм в зависимости от модификации. Такая защита выдерживает выстрел обычным (не бронебойным) боеприпасом с близкого расстояния из любого ручного стрелкового оружия калибром 7.62 мм.

Но в современных реалиях такая защита спасет разве что от банды грабителей банков. Гражданская война в Сирии, затяжные конфликты в Ливии, Ираке и Афганистане показали, что патроны с усиленным сердечником у бойцов – не редкость, да и у каждого снайпера есть специальные бронебойные пули, прошивающие насквозь.

Кстати, защищается только кузов пассажирского и десантного отделения – капот изготовлен из обычной стали, и хватит пары выстрелов, чтобы вывести автомобиль из строя.

К тому же у него полностью отсутствует противоминная защита (от подрыва), являющаяся стандартом для современной военной техники такого класса, поэтому даже небольшой фугас гарантированно уничтожит и машину, и десант в ней.

В штатской версии кузов изготавливается из обычной стали, поэтому гражданский Тигр намного легче военного собрата – «всего» 3.5 тонны, в то время как у бронеавтомобиля она составляет от 5.3 до 7.6 т.

Интерьер

Рассматривать оснащение военной версии нет смысла – любой армейский автомобиль имеет простой и утилитарный салон, что вполне логично, ведь военная техника должна быть, в первую очередь, функциональной.

Но в гражданской версии разработчики уделили оснащению салона больше внимания. Вместо простых каркасных сидений, устанавливаются удобные кресла с кожаной обивкой. На передней панели, кроме стандартных приборов, размещается дисплей мультимедийной системы, все элементы зашиты качественным пластиком. Также имеются электропакет, регулировка сидений, парктроник и кондиционер.

Люксовая версия салона в гражданском варианте

Но несмотря на приличные размеры, ГАЗ-2330 Тигр страдает той же болезнью, что и знаменитый «Хаммер» — по центру салона идет громадный туннель трансмиссии, поэтому сзади с комфортом может разместиться только 2 человека, тогда как почти все трехдверные внедорожники рассчитаны на пятерых, не говоря уже о современных люксовых моделях с семиместным салоном.

Двигатели и трансмиссия

В качестве силовых агрегатов используется несколько вариантов турбодизельных моторов: отечественные ЯМЗ-534 объемом 6.7 л и мощностью 205 л. с., а также 5.9-литровые Cummins B-180 и B-215 на 180 и 215 л. с. соответственно.

Отечественный двигатель изготавливается на Ярославском заводе, а моторы Cummins поставляются из КНР, где производятся по лицензии.

Несмотря на приличный объем и высокий крутящий момент около 700 Нм, моторы слишком слабые даже для гражданской версии весом в 3500 кг, не говоря о более тяжелой военной.

Те же арабы, изначально заказавшие «Тигр», в своем варианте Nimr устанавливают турбированный дизель MTU 6R 106 мощностью 325 л. с.

Расход топлива у Тигра впечатляет. В гражданской версии, благодаря снижению полной массы почти в два раза, удалось довести его до 20-25 л/100 км в городе и до 15 л на трассе. Но у военных образцов показатель составляет 35-40 л/100 км – непозволительно много для колесной техники.

Ходовая часть

Машина Тигр имеет привод на все колеса. В военной версии используется 5-ступенчатая механическая трансмиссия, в гражданском варианте предлагается возможность установки 4-диапазонного автомата. Также имеется раздаточная коробка с блокировкой межосевого дифференциала, а оба моста оборудуются самоблокирующими межколесными дифференциалами.

Торсионная подвеска во многом идентична устанавливающейся в БТР-80. Она оснащается гидравлическими амортизаторами со стабилизаторами поперечной устойчивости и легко переносит любые нагрузки.

Колеса типоразмера 335/80 R20 изготавливаются из прочной резины и имеют усиленный корд, а благодаря системе автоматической подкачки могут приспосабливаться к преодолению различных преград.

Кстати, в гражданской версии эта система тоже используется.

Достоинства и недостатки

Часто эксперты сравнивают автомобиль Тигр с конкурентом – американским HMMWV. Действительно, по многим показателям, если почти не по всем, Тигр обставляет зарубежный аналог – проходимость выше, мощность двигателя больше, вместо тонкой брони, с трудом выдерживающей пулю из обычного АК на расстоянии в 100 м – полноценная гомогенная толщиной от 5 до 7 мм.

Но именно тот факт, что при проектировании Тигра заказчики из ОАЭ ориентировались на американский HMMWV, и является главной проблемой. Популярный и распиаренный Хаммер разработан в 1985 году, причем на протяжении всего своего производства он доводился до ума.

В итоге уже в середине 2000 годов армейское командование не раз направляло в Пентагон запросы на разработку нового бронеавтомобиля для армии и КМП, т. к. во время локальных конфликтов боевые потери Хаммеров были больше, чем всей остальной техники вместе взятой.

Главная проблема – отсутствие рациональной формы днища, устойчивой к взрывной волне. Эта же «болезнь» перешла и к Тигру. Сейчас на вооружение американской армии принят новый бронеавтомобиль L-ATV и закуплены южноафриканские RG-31 Mk 6E и RG-33.

Конструкция ходовой части имеет неплохой задел, но слишком высокая масса машины при мощности двигателя всего в 200 л.с. существенно ограничивает проходимость.

То, что гражданская версия Тигра рекламируется в качестве «полноценного внедорожника для охоты и серьезного бездорожья», является неприкрытым пиаром – для офф-роада лучше подойдет джип Нива Рысь или вездеход Хищник, которые намного легче, проще, экономичнее и дешевле.

Модификации автомобиля «Тигр»

Всего на Арзамасском заводе разработали больше десятка вариантов «Тигра» как в военных, так и в гражданской модификациях. Но на деле в серийное производство пошли лишь несколько из них и то мелкими партиями:

ГАЗ-233034 «Тигр» (СПМ-1). Версия для МВД с бронированием по 3 классу защиты. Предназначается для перевозки 7 человек десанта, не имеет креплений тяжелого оружия класса автоматического гранатомета или пулемета.
ГАЗ-233036 «Тигр» (СПМ-2). Улучшенный вариант для МВД с усиленной до 5 кл. бронезащитой.
АМН 233114 «Тигр-М» – армейская версия. Серьезная защита 5 класса с частичным бронированием капота, крепления в верхнем люке для установки оружия, увеличенный десантный отсек, модернизированная тормозная система, дизель ЯМЗ-534.
ГАЗ-233014 СТС «Тигр» – улучшенная версия «Тигр-М». Имеет облегченную конструкцию с бронезащитой 3 класса, количество десанта уменьшено до 4 человек, устанавливаются дизели Cummins, усовершенствованные кронштейны крепления пулемета и автоматического гранатомета. Снижение массы до 5.3 т. позволило существенно повысить проходимость.

Стоимость

Цена внедорожника Тигр в гражданской версии составляет от $90 000 и выше, в зависимости от комплектации и оборудования. Люксовые модификации с оригинальной отделкой салона и эксклюзивным оснащением стоят от $150 000.

Стоимость военного образца начинается с $60 000 и до $100 000.

Сергей Столяров заводит всеядный двигатель

00:0011 марта 2001

110просмотров

00:0011 марта 2001

Топливо
подозрительно пахло, вызывая смутные догадки относительно его происхождения.
Догадки подтвердились, а эксперимент доказал — новый двигатель успешно может
работать даже на фекалиях.

Топливо подозрительно пахло, вызывая смутные догадки относительно его
происхождения. Догадки подтвердились, а эксперимент доказал — новый двигатель
успешно может работать даже на фекалиях.
«Все изобретатели дилетанты: пытаются выдумать то, что уже давно кем-то
придумано», — категоричен Сергей Столяров, совмещающий в одном лице функции
изобретателя, главного конструктора ЗАО НПО «СтирлингЭкоМаш» и преподавателя
Морского технического университета. Делом своей жизни конструктор выбрал
«реабилитацию» чудо-двигателя, известного по ветхим историческим хроникам как
машина Стирлинга.
«За всю историю техники это один из моторов, близких к идеалу, — уверен Сергей
Столяров. — Он работает по замкнутому циклу: никакой другой двигатель не может
быть более экономичным». И более экологичным: изобретение Стирлинга не вредит
окружающей среде выбросами продуктов неполного сгорания топлива.

Военная тайна
Отец-основатель еще не вечного, но уже безвредного двигателя был простым
швейцарским священником Робертом Стирлингом. И свое техническое новшество,
запатентованное в далеком 1816 году, планировал «сослать» в каменоломни. В XIX
веке машины Стирлинга использовались в коммунальном хозяйстве, кустарной
промышленности и металлургии. Ценность их была в отсутствии парового котла,
имевшего тенденцию периодически взрываться. Однако появление двигателя
внутреннего сгорания потеснило изобретение священника.
Главное достоинство двигателя Стирлинга — его всеядность: он может работать на
жидком, твердом, газообразном топливе, и даже от тепла человеческих рук. Поэтому
с началом военизированного XX века машину Стирлинга вновь решили поставить на
«службу народу», но уже не фабриканты, а военные.
Однако с питанием переносных радиостанций теплом ладоней что-то там не
заладилось, и машина вновь надолго пропала из виду. Затем актуализировалось еще
одно ее большое достоинство — она практически бесшумна. Это качество первыми
оценили шведы. И машина Стирлинга получила новую жизнь в виде мотора на шведских
подводных лодках.

Пагубное топливо
Состав топлива за прошедшие почти два столетия претерпел некоторые изменения.
Долгие практические эксперименты показали, что топливо, производимое
человеческим организмом и скотоводческими фермами, пагубно влияет на саму
машину. От такой «кормежки» она, к сожалению, начинает ржаветь. Поэтому
бесплатные фекалии и навоз если и используются, то в самых экстренных случаях.
Но топливным экскрементам нашлась адекватная по стоимости замена. Машина с
аппетитом глотает все, что называется мусором.
Например, для Индии были разработаны модели, приспособленные к «потреблению»
рисовой шелухи.
Но для России конструктор считает более перспективным использовать опилки,
солому, стружки и древесную кору, валяющиеся на просторах отечественных
лесопилок без надобности и в огромных количествах. Кроме того, по мнению Сергея
Столярова, подобное топливо позволяет поддерживать в атмосфере кислородный
баланс.

Коммунальное хозяйство
«Спектр применения машины Стирлинга в мирной жизни очень широк. Она может
служить и печкой, и кондиционером, и холодильником, и вентилятором, —
перечисляет Сергей Столяров. — Этот двигатель может вырабатывать не только
теплоту, но и жидкий азот. Крутишь за коленчатый вал в обратную сторону — и в
теплообменнике выделяется холод».
Однако куча достоинств Стирлинг-машины перекрывается одним недостатком — высокой
стоимостью производства. Мини-моторы, которые могут обеспечивать электроэнергией
и теплом коттеджи и дачи, «потянут» минимум на $2 тыс.
«Говорят, у автономного электроснабжения большие перспективы на Западе, —
размышляет Сергей Столяров. — Но для того, чтобы оно стало популярно в России,
нужно начать с законов.
Автономное электроснабжение весьма экономично: мотор работает непрерывно, но
ночью, когда энергия в доме не нужна, счетчик крутится в обратную сторону и
насчитывает, сколько семья продала электроэнергии в общую энергосистему».

Железнодорожная стирлингизация
Сейчас планы конструктора связаны не с частным обогревом, а с государственным
охлаждением.
«Мы разработали проект использования машин Стирлинга для железной дороги. В
вагонах-рефрижераторах, перевозящих продукты, сейчас используется фреон. Однако
в большинстве стран мира он уже давно запрещен. Россия присоединиться к этому
запрету пока не может: это же крах всей холодильной промышленности. А машина
Стирлинга может работать не на фреоне, а на гелии, не уступая ни по габаритам,
ни по массе нынешним моторам в рефрижераторах. Кроме того, в отличие от ныне
действующих моторов, она работает при любом перепаде температур. А когда надо —
не охлаждает, а подогревает. Честно говоря, на такую модель мы смотрим с большей
надеждой, чем на коттеджные двигатели».

Лента новостей

Только бизнес новости

Показать ещё

Не покатило – Картина дня – Коммерсантъ

История техники изобилует примерами поворотов разной степени крутизны и развилок, после которых далеко не все пути вели в счастливое будущее. Помните сверхзвуковые самолеты? Магистральный путь гражданской авиации, казалось бы, пролегал именно туда, к высоким скоростям. Это казалось настолько очевидным, что Boeing проектировал свой широкофюзеляжный 747 в расчете на то, что вскоре все их придется конвертировать в грузовые самолеты – именно поэтому кабину пилотов вынесли в «горб». Но грянувший нефтяной кризис в корне изменил ситуацию. Boeing 747 выпускают уже пятьдесят лет, и сделали в количестве более полутора тысяч экземпляров, а Ту-144 и Concorde построили 16 и 20 соответственно, при этом первый отлетал на регулярных линиях семь месяцев, а второй 26 лет. В автомобилестроении случались похожие истории – некоторые технические решения, пусть и продержались дольше сверхзвуковых лайнеров, так и не завоевали мир. Некоторые из них мы решили вспомнить.

Валерий Чусов, Александр Янковский

Хоть маслом, хоть духами
Газотурбинный двигатель

Предыдущая фотография

В 2010 году компания Jaguar сделала концепт-кар C-X75 с двумя газовыми турбинами, рассчитанными на дизельное топливо и приводившими в движение четыре электромотора. Запас хода на топливе – 900 километров плюс 110 на аккумуляторе. Скорость – более 300 км/ч, разгон до сотни – за три секунды. Машину планировали выпускать серийно совместно с Williams F1 – правда, уже c обычным поршневым двигателем. Но из-за финансового кризиса эти планы были отменены. Jaguar C-X75 можно увидеть в фильме «Спектр». Правда, сделанные для фильма семь экземпляров только выглядели как C-X75.

Первый работоспособный образец легкового автомобиля с турбиной был сделан компанией Rover в Великобритании в 1950 году, это был родстер JET1 с двигателем мощностью 100 л.с. Автомобиль совершенствовали, но до серии он так и не дошел.

Следующая фотография

1
/
3

В 1963 году компания Chrysler получила 30 тысяч просьб предоставить автомобиль на время. Речь шла не о простой машине – компания сама разослала приглашения поучаствовать в испытаниях принципиально нового автомобиля. Это был Chrysler Turbine Car, первый автомобиль с газотурбинным двигателем, который можно назвать серийным. Разброс откликнувшихся по возрасту был от 12 до 83 лет. В конечном итоге отобрали 203 человека, это были автовладельцы, которые представляли различные регионы США, имели разный возраст и опыт владения автомобилями и использовали машины в разных условиях. Пятьдесят автомобилей испытывали больше года – каждому водителю машину выдавали на три месяца. Испытания закончились 28 января 1966 года. В серию новый двигатель не пошел, все автомобили были уничтожены – их просто сожгли. Как утверждало руководство Chrysler, компания не хотела, чтобы в специально разработанные и построенные итальянским ателье Ghia автомобили кто-то ставил другие двигатели. В музеях и у коллекционеров сохранилось девять Chrysler Turbine Car.

Газотурбинный двигатель представляет собой две крыльчатки: первая называется компрессор, вторая турбина. Они связаны общим валом. Между ними – камера сгорания, куда подают топливо. Компрессор нагнетает воздух, в котором сгорает топливо, и в итоге раскаленные газы создают огромное давление и вращают турбину. А она уже крутит компрессор, чтобы он продолжал подавать воздух для сгорания газов.

Преимущество газотурбинного двигателя – всеядность. Как утверждали в Chrysler, газотурбинный автомобиль можно заправлять хоть растительным маслом, хоть духами. Президент Мексики как-то раз заправил машину текилой – и она ездила!

Причин отказа от серийного производства Chrysler и не назвал. Скорее всего, сказался сразу комплекс причин, главными из которых были прожорливость двигателя и очень высокое содержание оксидов азота в отработавших газах. Эксперименты продолжались до конца семидесятых, но газотурбинные двигатели получили некоторое распространение только в военной технике и авиации.

Все вертится
Роторно-поршневой двигатель

Предыдущая фотография

Самым верным поклонником РПД оказалась японская Mazda, которая выпускала спортивную модель RX-8 до 2011 года и продавала ее до 2012-го.

NSU Ro 80 выпускали до 1977 года, но сделали сравнительно немного – 37 398 штук.

Следующая фотография

1
/
3

NSU Ro 80 выпускали до 1977 года, но сделали сравнительно немного – 37 398 штук.

Мотор, который теперь принято называть «двигателем Ванкеля», был представлен в январе 1960 года, а в 1964 году началось серийное производство первого серийного автомобиля с роторно-поршневым двигателем (РПД) – NSU Spider.

В РПД ротор в виде криволинейного треугольника вписан в «цилиндр», сечение которого называется «эпитрохоида». Ротор вращается не просто на валу, а обкатывается вокруг шестерни. Благодаря всей этой сложной геометрии грани ротора и стенки «цилиндра» формируют три камеры сгорания переменного размера, в которых последовательно происходят четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В РПД нет клапанов – воздух и топливо поступают через окна сбоку, так же выводятся и отработавшие газы.

В 1967 году «Спайдер», выпущенный в количестве всего 2375 штук, заменила новая модель – первая специально спроектированная для РПД переднеприводная NSU Ro 80. Она получила титул «Автомобиль 1968 года» в Европе, но не благодаря роторному мотору, а скорее стильному дизайну и простору салона. Двигатель же в первое время потребовал больших расходов на гарантийные ремонты и подорвал репутацию модели. В итоге NSU в 1969 году была объединена с Audi. Зато сам двигатель привлек внимание всего автомобильного мира: лицензии на РПД купили GM, Citroen, Alfa Romeo, Porsche, Nissan, Mazda. ..

С РПД активно работали и в CCCР. Лицензию, правда, не покупали и обошлись своими силами. В 1980 году был выпущен ВАЗ-21018, и десяти конструкторам НАМИ разрешили купить этот автомобиль без очереди в обмен на отчеты об эксплуатации. Однако в основном машины с РПД использовали спецслужбы: благодаря высокой мощности эти обычные с виду «Жигули» и «Самары» могли с легкостью преследовать даже мощные иномарки.

Благодаря простой конструкции РПД – компактный, легкий и тихий двигатель. Поэтому его считали весьма перспективным. Однако уплотнения в местах контакта ротора с цилиндром, а также эксцентриковый механизм, на котором вращается ротор, работают с большой нагрузкой, сам двигатель склонен к перегреву, необходимо часто менять масло. К тому же у РПД довольно высокий расход топлива, и после нефтяного кризиса семидесятых это стало для него приговором.

Возьмите сразу блок
Стандартные лампы-фары

Предыдущая фотография

Lincoln Mark VII 1984-го модельного года стал первым за 44 года американским автомобилем со сменными лампами. А не фарами.

Следующая фотография

1
/
3

В 1936 году в США появились герметичные неразборные лампы-фары, объединявшие отражатель, рассеиватель и нити. Удобная конструкция стала популярной, а в 1940 году – и обязательной для всех американских автомобилей. В 1958 году у конструкторов появился выбор – ставить две фары диаметром семь дюймов (178 мм) или четыре фары диаметром 5? каждая (146 мм). Такие лампы-фары были двух видов: двухнитевые с дальним и ближним светом и однонитевые, только для дальнего света. В Европе на тотальную унификацию не пошли, так что дизайнеры получили возможность для создания разнообразия – именно благодаря этому в 1961 году появились прямоугольные фары. Но удержаться от подражания ведущей автомобильной державе мира было трудно. Так что лампы-фары ставили там на некоторые модели, более того, при экспорте автомобилей в США приходилось заменять фары и убирать аэродинамическую прозрачную защиту фар, что для автомобилей вроде Citroen DS становилось стилевой катастрофой.

Но в конце концов американцы все-таки устали от однообразия, и в 1975 году появились прямоугольные лампы для четырехфарного освещения размером 165х100 миллиметров, а затем и прямоугольные – 200х142 миллиметра. Однако действие стандарта не только не давало возможности разнообразить внешний вид автомобилей, но и закрывало путь развитию конструкции фар – например, применению поликарбоната для рассеивателей. В 1983 году требование об использовании стандартных лам-фар было отменено.

Даже не думай!
Спидометры, размеченные до 85 миль в час

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
3

Доктор Эммет Браун в знаменитом фильме «Назад в будущее» был просто вынужден поставить на DMC-12 цифровой спидометр – критическая скорость для перемещения во времени была 88 миль в час, а на продаваемых в США автомобилях в начале восьмидесятых спидометры заканчивались на 85 милях в час. Ограничение было введено национальным управлением по безопасности на автомагистралях NHTSA в сентябре 1979 года, и для этого были основания. В январе 1974 года в США был установлен общий предел скорости в 55 миль в час (89 км/ч) с целью экономии топлива, которое в это время стало дефицитом из-за нефтяного кризиса. Как это свойственно демократическим странам, федеральное правительство не запрещало устанавливать более высокие лимиты, но отказывало в финансировании тех дорог, где этот предел был выше. Но в 1979 году NHTSA решило, что раз нигде в стране нельзя ездить быстрее 55 миль в час, то и спидометры градуировать надо с учетом этого. Но оставили 30 миль в запасе, чтобы лихачи осознавали, насколько они нарушают правила.

Ограничение для спидометров было отменено уже в марте 1982 года, но производство автомобилей – процесс длительный, автопроизводители уже разместили заказы на 85-мильные спидометры, поэтому их ставили на машины в течение еще нескольких лет. Благо федеральное ограничение скорости в 55 миль в час дожило до 1987 года, когда на некоторых типах дорог лимит был повышен до 65 миль в час (105 км/ч), а полная свобода в определении пределов скорости была предоставлена штатам только в 1995 году.

Накинь ремешок
Автоматические ремни безопасности

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
2

Постепенно во всех штатах были приняты законы, обязывающие водителя и пассажиров использовать ремни. Исключение – Нью-Гемпшир. Законодатели объясняют эту «вольность» тем, что статистика ДТП тут вполне благополучная из-за невысоких скоростей. И несмотря на необязательность ремней, ими пристегиваются более 70 процентов водителей и пассажиров.

В 1973 году в США был предложен стандарт, предусматривавший блокировку зажигания, если водитель не пристегнулся. Однако это, во-первых, требовало усложнения конструкции автомобиля, и, во-вторых, публика была не готова к таким ограничениям свободы даже ради безопасности. Поэтому Конгресс это нововведение отменил, ограничившись сигнализацией о необходимости пристегнуться.

Автопроизводители решили этот вопрос по-своему. Они предложили ремни, которые пристегиваются автоматически. На Volkswagen Rabbit – под таким названием в США продавали Golf – 1975-го модельного года плечевой ремень крепился к раме двери, при ее открывании уезжал вперед, а при закрывании возвращался в район плеча водителя и переднего пассажира. Кроме того, был и поясной ремень, но его надо было пристегивать вручную.

Аналогичную конструкцию взяли на вооружение Volvo и японские производители – двигающиеся ремни можно увидеть на Subaru XT в фильме «Большой» 1988 года. А General Motors сделала трехточечные автоматические ремни, у которых и верхняя, и нижняя точки крепления располагались на двери.

Попытки обязать водителей и пассажиров пользоваться ремнями наталкивались на противодействие законодателей почти во всех штатах – дескать, народу не нравится. Тогда борцы за безопасность зашли с другой стороны: с 1990 года все новые автомобили должны были быть оборудованы либо подушкой для водителя, либо автоматическими ремнями. Чтобы водителю даже пальцем не пришлось шевелить, чтобы быть защищенным при ДТП – вот она, демократия! Подушки тогда стоили раз в восемь-десять дороже, чем ремни, поэтому понятно, что выбрали автомобильные компании.

А потом неумолимая статистика показала, что подушки без ремней значительно менее эффективны. И с 1995 года обязательной стала установка и ремней, и подушек. Естественно, ремни «с ручным управлением» стоили дешевле и не требовали обслуживания. В итоге автоматические ремни ушли в прошлое.

Отвори потихоньку калитку
«Исчезающие двери»

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
4

Сдвижные двери трудно назвать чем-то необычным – если мы говорим о фургонах или минивэнах. Но вот сделать легковую машину, в которой двери задвигаются внутрь кузова, удалось только двум компаниям.

Первой была американская Kaiser Frazer. Идея «исчезающих» в передних крыльях дверей пришла в голову дизайнеру Говарду Даррину и была им запатентована. А потому и модель, на которой эта идея была реализована, получила название Kaiser Darrin. Случилось это в 1952 году. Машина выпускалась два года, но построить и продать удалось лишь 435 экземпляров. Двери заедали, пластиковая крыша протекала, а сам автомобиль с 90-сильным мотором и ценой 3668 долларов в начале пятидесятых был слишком медленным для своей цены или слишком дорогим для своей скорости.

Немецкий родстер BMW Z1 с задвигающимися вниз дверями, несмотря на высокую цену в 88 тысяч дойчемарок, разошелся тиражом в восемь тысяч машин. Буква Z в индексе означала Zukunft, то есть «будущее». Машина стала первым проектом подразделения BMW Technik GmbH, созданного в 1985 году, которое занималось концепт-карами и перспективными разработками. Так что на Z1 отрабатывали множество новых решений: сварной стальной каркас с панелями из различных видов пластика, отработка аэродинамики не только верхней части, но и нижней – ровное днище и поперечно расположенный глушитель в форме антикрыла… Что-то потом пригодилось. Но только не опускающиеся вниз двери.

Дерни за веревочку
Система procon-ten

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
3

В поисках средства защиты пассажиров до появления пиротехнических преднатяжителей ремней Audi разработала систему Programmed Contraction-Tension. Тросики, соединенные с двигателем, при его смещении в случае фронтального столкновения оттягивали вперед рулевую колонку и подтягивали передние ремни безопасности. Система была разработана для Audi 100 (C3) и применялась также на Audi 80 (B3). Она была отмечена призом принца Майкла Кентского за безопасность движения. Это позволило Audi обходиться без довольно дорогостоящих в то время подушек безопасности. Но распространения система не получила, и с удешевлением преднатяжителей ремней, подушек и управляющей электроники procon-ten ушла в прошлое.

Будьте моим спутником
Автономная навигация

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
3

До появления спутниковой навигации водители обходились атласами и картами, и задачей человека была привязка автомобиля к месту на карте. Прибор под названием Iter Avto автоматизировал этот процесс простейшим образом: он представлял собой рулонную карту маршрута, которая проматывалась пропорционально скорости машины, для чего он был соединен со спидометром. General Motors в шестидесятые годы предлагала для определения положения автомобилей встраивать в дорожное полотно магниты, но реализация системы хотя бы на основных магистралях, разумеется, требовала слишком больших вложений. Позже предпринимались попытки определять положение автомобиля автономно: например, Toyota в 1980 году встраивала в модель Crown электронный компас. Первой навигационной системой, доступной всем желающим, стала в 1981-м Electro Gyro-Cator у Honda. Разработанная совместно c Alpine и компанией Stanley Electric система была основана на гироскопе, как в авиационных автопилотах. Полупрозрачная карта отображалась на шестидюймовом черно-белом дисплее, на который выводилась отметка о положении автомобиля и указания водителю. Эта опция стоила примерно четверть от цены автомобиля и поэтому была не очень популярной.

В системе Etak Navigator 1985 года карты хранились в электронном виде, на магнитофонных кассетах – и их можно было менять! Правда, для покрытия Лос-Анджелеса надо было четыре кассеты, так что использование системы было не очень простым. Бо?льшую емкость обеспечивал компакт-диск – в 1987 году Toyota Crown Royal Saloon стала первым серийным автомобилем с навигационной системой с цветным дисплеем. А в 1990-м Mazda Eunos Cosmo первым получил систему навигации, основанную на американской системе глобального позиционирования GPS – тогда еще Navstar. Автономные системы продолжали выпускать и в Японии, и в Европе, и в США – даже после того, как в 1995 году завершилось формирование группировки спутников GPS и в 1996 году Билл Клинтон приказал открыть доступ к ее сигналам не только военным. Правда, для гражданских точность сигнала была искусственно загрублена до 100 метров, так что наработки с гироскопами и компасами пригодились, чтобы уточнять положение автомобиля. В 2000 году точность для гражданских пользователей повысили до 20 метров, и автономные системы позиционирования стали практически не нужны.

Дайте два
Пара ДВС

В России в 1999 году фирма EL Motors построила по частному заказу купе с двумя силовыми агрегатами от мотоциклов Yamaha, каждый из которых приводил в движение одно из задних колес. В дизайне автомобиля использованы мотивы ЗАЗ-965. Он получил прозвище «Апельсин» за ярко оранжевый цвет.

Как сделать полный привод, если у вас есть автомобиль, у которого уже есть передний? Просто поставить сзади второй силовой агрегат. Примерно так рассуждали конструкторы Citroen, когда решили сделать полноприводную версию маленького 2CV. Сразу же решается вопрос и с мощностью, и с надежностью: если откажет один двигатель, второй позволит доехать до места. Подвеска у 2CV была одинаковая впереди и сзади, так что достаточно было просто развернуть второй двигатель. Управление было синхронизировано, и один из двигателей можно было отключить. Топливные баки разместили под передними сиденьями. Максимальная скорость на одном двигателе мощностью 13 л.с. составляла 65 км/ч, на двух – уже 105 км/ч. С декабря 1960 по 1967 год было выпущено 693 двухмоторных Citroen. Это единственный серийный легковой автомобиль с двумя двигателями. Но не первая и не последняя попытка использовать такую схему. В 1936 году Voisin показал модель V12 с двумя шестицилиндровыми двигателями, но не получил заказов. Джон Купер повторил идею французов на Mini Cooper Twin, но автомобиль оказался довольно капризным в управлении. В 1983 году по такой схеме были построены два Volkswagen Scirocco. AMG дооборудовала вторым двигателем сзади Mercedes-Benz A-Klasse, их сделали несколько штук.

Тут вы прокололись
Безвоздушные колеса

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
3

«Непневматическая шина» NPT сохраняла работоспособность, потеряв до 30 процентов протектора.

12 апреля 1917 года Ведомство по патентам и товарным знакам США зарегистрировало очередную заявку на изобретение. Его авторы, Чарли Юхринец и Джон Юхринец, предложили автомобильную шину новой конструкции. Пружинящим элементом в ней были внутренние витые пружины, словно лепестки ромашки, расходившиеся от ступицы к наружному ободу. Такой шине были не страшны проколы – а колесная резина тогда была очень ненадежна. Но шина на пружинах, видимо, оказалась еще менее надежной. К идее безвоздушных шин вернулись лет через сто, когда производители научились отливать из полимеров сложные конструкции. Заказчиками стали военные: менять пробитое колесо Humvee под огнем – то еще удовольствие. В 2002 году компания Resilient Technologies начала для Пентагона разработку, а в 2013-м совместно с Polaris запустила производство «непневматической шины» NPT. Принцип был тот же, что и сто лет назад, – пружинящие спицы между ступицей и внешним ободом, только на этот раз полимерные, сминаемые. Пионером технологической гонки стал и Michelin со своим Tweel, и Bridgestone с Bridgestone Air Free. Но все попытки оснастить безвоздушными шинами легковой автотранспорт пока безуспешны: эти шины по-прежнему не боятся проколов, но они недешевы, а главное, не умеют ездить быстро. Даже пионер технологии Michelin производит свои Tweel только для спецтехники, снабжая их маркировкой NHS (not high speed). На 2024 год намечен выход легковых Uptis, но, судя по видео, прошлогодние их испытания на Chevrolet Bolt EV тоже прошли на невысоких скоростях. Так что пока эти колеса в автомобильном мире не катят. Другое дело – автокары, сегвеи. Космическая колесная техника для NASA, наконец. Безвоздушное же пространство.

А гори оно все
Многотопливный двигатель

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
2

Еще в 1906 году Хессельман изобрел реверсивный механизм для судовых дизелей, адаптировав детище Рудольфа Дизеля ко всем этим морским «полный вперед», «полный назад». К слову, четвертый по счету такой двигатель приобрел Руаль Амундсен для своей антарктической экспедиции, его знаменитый «Фрам» стал первым полярным кораблем с дизельной, а не паровой машиной.

В 1925 году шведский инженер Йонас Хессельман разработал всеядный двигатель, умеющий потреблять любое углеводородное топливо – бензин, керосин, солярку, мазут, керосин, генераторный газ, низкосортное масло. Новый двигатель Хессельмана был своеобразным гибридом, компромиссом: рабочую смесь в камеры сгорания его цилиндров впрыскивал топливный насос высокого давления, как в дизеле, но степень сжатия была невысокой, поэтому воспламенялась смесь от свечи зажигания, как в бензиновом двигателе. Запускался двигатель обычно на бензине, а прогревшись, переключался на керосин или солярку. Топливных баков требовалось, соответственно, два. Более серьезный минус – солярка в цилиндрах сгорала не до конца, степень сжатия была рассчитана на сгорание бензина, так что дымили двигатели нещадно. Но владельцев шведских тяжелых грузовиков и автобусов – а в 1920–1930-х двигатели Хессельмана устанавливались на все: на Scania-Vabis, на Tidaholms Bruk, на Volvo – дым не смущал. Солярка была дешевле бензина, а двигатели Хессельмана были менее прожорливы, чем бензиновые, но еще и легче дизельных. А возможность заливать в бак грузовика все, что горит, была бесценна и в мирное время, и особенно, как вскоре выяснилось, в военное. Но вот парадокс: именно в войну эволюция дизельных двигателей пошла быстрее, они становились легче, компактнее. И если войну, фигурально выражаясь, двигатели Хессельмана выиграли, то конкуренцию проиграли. Последней от них отказалась Volvo, в 1947 году.

Не мытьем, так катанием
Встроенный умывальник

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
3

До 178 км/ч разгонял Horch 930S его 3,8-литровый 92-сильный V8. Показанный на Берлинском автосалоне 1939 года четырехдневный седан стал настоящим шоу-стоппером: футуристический «самолетный» экстерьер, распашные двери без центральной стойки, складные сиденья – новинка для того времени. Но апофеозом был встроенный умывальник – из правого переднего крыла аэродинамического (коэффициент лобового сопротивления – 0,43) кузова Horch 930S выдвигалась откидная раковина со смесителем. Двухсекционный бак вмещал 11 литров воды – не только холодной, но и горячей, через специальный змеевик она подогревалась выхлопными газами. До начала Второй мировой войны концерн Auto Union успел выпустить три экземпляра Horch 930S, еще семь машин через три года после конца войны были собраны из кузовных комплектов, сохранившихся на заводе в Цвиккау – уже советском. Почему идея встроенного рукомойника не получила продолжения в автопромном люксе, можно лишь гадать: технически-то устройство несложное. Но сегодня встроенный умывальник, а также душ и туалет – штатное оборудование разве что кемперов и туристических автобусов.

Поднимите мне веки
Складная оптика

Предыдущая фотография

Складной оптикой «заболели» даже мотоциклы – по одной такой модели выпустили Honda и Suzuki.

Следующая фотография

1
/
3

Складной оптикой «заболели» даже мотоциклы – по одной такой модели выпустили Honda и Suzuki.

«Американочки забираются в эти машины и сидят там целыми часами, не в силах выйти. В полном расстройстве чувств они нажимают кнопку, и фонари торжественно выползают из крыльев. Снова они касаются кнопки, и фонари прячутся в свои гнезда. И снова ничего не видно снаружи – голое сверкающее крыло». Это было описание Cord 810, и авторам «Одноэтажной Америки» Ильфу и Петрову повезло: они своими глазами увидели на Нью-Йоркском салоне 1935 года родоначальника автомобильной моды на складную оптику, продержавшейся 70 лет.

Складные фары были придуманы не для того, чтобы поражать «американочек», а для улучшения аэродинамики спортивных машин. Упомянутый Cord 810 разгонялся до 177 км/ч. Но широкое распространение эта автомобильная мода получила в пятидесятые. Одним из первых складные фары получил Chevrolet Corvette Stingray поколения C2. А в 1970-х начался настоящий бум: фары складывались у всех, от роскошных купе и суперкаров Ferrari и Lamborghini до массовых моделей Toyota, Honda… Помните в объявлениях: «Продается Mazda323, слепая»? Прятали переднюю оптику Porsche и BMW, Jaguar и Aston Martin – модному поветрию не поддался разве что Mercedes-Benz, если не считать концепта. В 1990-х складная оптика начала терять популярность – ужесточались требования безопасности, выступающие детали на капоте попали под запрет. В 2004-м были сняты с конвейера последние «прячущие глаза» автомобили, в Европе – один из «автомобилей Бонда» Lotus Esprit, в Новом Свете – Chevrolet Corvette модели C5.

Третий глаз
Центральная фара

Предыдущая фотография

Следующая фотография

1
/
2

В 1934 году посетители автосалона в Праге увидели необычный автомобиль. У Tatra 77 было три фары, одна располагалась в центре передка – радиаторной решетки автомобилю не полагалось, он был заднемоторным и с воздушным охлаждением. Центральная фара была поворотной, с тремя фиксированными положениями. Такую же схему световых приборов унаследовала и вышедшая через два года в серию легендарная «Татра 87». Средняя фара включалась кнопкой на ее приборной панели и служила дополнительным прожектором, опциональная поворотная гидравлика направляла ее свет вслед за поворотом рулевого колеса. В 1948 году в Северной Америке появился родственник «Татры»: автопромышленник Престон Такер выпустил свою первую и последнюю модель – Tucker 48. У «торпеды Такера», как ее еще называли, как и у Tatra, было три фары, и центральная так же «следила за дорогой», следуя повороту передних колес. Сегодня третья фара выглядела бы анахронизмом, современная головная оптика умеет «заглядывать за поворот».

Изучаем, как собрать свой двигатель — на случай «Большого ПЭ» и не только / Хабр

Картинка Freepik и Flickr

Энергия в современном мире — это всё, и чем дальше, тем больше: экзоскелеты, роботы, разнообразные электрические виды транспортных средств. Всё это базируется на необходимости доступа к соответствующим источникам питания и, в то же время, ограничивается их отсутствием. Однако всё может стать ещё хуже, если традиционные источники питания станут вдруг недоступны, по тем или иным причинам. Либо же, потребуется создать собственный источник питания (например, для электропитания далеко расположенного лесного домика и т.д.). Ещё одним интересным вариантом может быть изготовление альтернативного источника питания для уже существующих устройств, — например, для дронов. Да, в этой статье мы поговорим об устройстве и возможности изготовления собственных двигателей внутреннего сгорания различных типов. Кроме того, для этих целей можно даже применить технологии машинного обучения!

Несмотря на движение в сторону «зелёных» технологий и попыток отхода от углеродных принципов получения энергии — пока мы от этого никуда не денемся, по крайней мере, в ближайшее время. Несмотря на достаточно проработанную технологию производства аккумуляторов и все их возможности, по мнению учёных, плотность хранимой энергии в углеводородном топливе многократно превышает таковую в любых типах аккумуляторов.

Если попытаться назвать конкретные цифры, то они выглядят следующим образом: максимально возможная плотность хранимой в аккумуляторах энергии составляет приблизительно 0,2 кВтч/кг, в то время как любые углеводородные способы хранения предоставляют нам плотность в районе 12 кВтч/кг.

То есть, другими словами, плотность энергии, хранимой в сгораемом топливе, в 60 раз превышает таковую, в любом аккумуляторе сходного веса!

Весь последующий рассказ, я думаю, будет интересен со следующих точек зрения: во-первых, мы сможем ознакомиться с основными типами двигателей внутреннего сгорания, постараемся прикинуть, как мы могли бы их изготовить самостоятельно, рассмотрим интересные моменты, касающиеся их устройства, а также попробуем применить новые технологии, которые нам даёт наше время. Вообще говоря, любые знания всегда только в плюс, если вспомним, например, тот же самый роман Жюля Верна — «Пятнадцатилетний капитан». Именно знания из разных сфер позволили там выжить и преуспеть героям этой истории. Весь дальнейший рассказ не претендует на исключительную полноту и точность всех фактов, однако, позволит сложить общее представление о предмете. Итак…

Двигатель Ленуара (или просто, — «Ленуар»)

Исторически самым первым двигателем внутреннего сгорания можно назвать двигатель инженера бельгийского происхождения Жана Жозефа Этьена Ленуара.

Картинка Livejournal Dinamik67

Чем он был хорош: позволил отойти от необходимости постоянного мониторинга за паровым двигателем, на замену которому и пришёл. Полностью автоматический, он позволил вывести на новый уровень приводные системы машин.

Принцип действия этого двигателя заключается в том, что поочерёдно, то в одной стороне цилиндра, то в другой — происходит вспышка, толкающая цилиндр то в одну, то в другую сторону.

Неэффективность здесь заключается в том, что работа двигателя Ленуара происходит при атмосферном давлении (отсутствие сжатия, как в современных двигателях). А зажигание происходит не в момент максимального сжатия, а когда поршень уже пошёл в обратную сторону и вдогон его ещё сильнее как бы разгоняет — возникшая вспышка и расширение продуктов сгорания.

В современных двигателях подобное явление называется поздним зажиганием и, вообще-то, является негативным явлением, так как приводит к перегреву системы и снижению эффективности. Однако, в двигателе Ленуара, благодаря его массивной конструкции, это проблема не была страшна.

Зажигание с каждой стороны происходит после достижения поршнем приблизительно 60-100 угловых градусов от верхней мёртвой точки. Здесь под угловыми градусами подразумевается очень простая вещь (если вы будете собирать Ленуар самостоятельно): на вал насаживается диск, например, бумажный, и размечается по одному градусу. Таким образом, проворачивая вал двигателя руками, вы будете знать, в какой момент должно происходить зажигание (в нашем случае, мы выставляем, например, на 60°) и настраиваем систему так, чтобы именно в этот момент проскочила искра.

КПД Ленуара весьма мал, и находится в пределах 4%. Благодаря своему низкому КПД, в литературе называются цифры, что с 18 л двигателя можно снимать приблизительно две лошадиные силы.

Однако есть и плюсы:

благодаря работе при атмосферном давлении, — выхлоп такого типа двигателя достаточно малошумящий,

из-за отсутствия больших давлений во время работы, — требования к точности изготовления цилиндро-поршневой группы весьма низкие.

Достаточно будет сказать, что небольшие настольные экземпляры двигателей подобного типа абсолютно спокойно работают с зазором между поршнем и цилиндром порядка 0,1 мм!

Однако любители не останавливаются только на небольших экземплярах, а изготавливают даже вполне себе «гулливерские» Ленуары:

Соответственно, в подобных огромных Ленуарах, зазор между поршнем и цилиндром может быть ещё больше! Тем не менее — это никак не мешает двигателю успешно функционировать!

Плюс подобных устройств мне видится в том, что можно самостоятельно создать успешно функционирующий двигатель, какого угодно размера и мощности, практически из подручного хлама (который не страшно оставлять без надзора и не опасаясь, что его украдут).

После своей постройки этот двигатель может служить как источником силы непосредственного привода (например, накачивать воду в резервуар), так и средством выработки электроэнергии; в том числе, — в отдалённой деревне, далёкой лесной избушке и т.д. и т.п.

Немного работы сваркой и собирательства подручного хлама – и вуаля!

А если ещё учесть возможность питания этого двигателя от газогенератора, в котором происходит выработка горючего газа путём термической возгонки дров — получается вообще интересная концепция…

И тут некоторые из читателей наверняка спросят: «Ну да, ну да, — цилиндро-поршневая группа. А как её изготовить-то? Ведь токарного станка-то нет! Да, даже если бы и был — я ведь хочу сделать огромный Ленуар!»

А тут, друзья мои, придёт нам на помощь литейное мастерство! 🙂

Многие любители, которые увлекаются изготовлением самодельных двигателей — не изготавливают поршни! А делают их следующим образом: обычной парафиновой свечкой коптят внутреннюю поверхность будущего цилиндра, после чего прямо в этот закопчённый цилиндр отливают из различных материалов поршень! Ну, то есть, просто берут и льют туда, например, алюминий или даже свинец! О_о

И оно работает! И работает даже хорошо! То есть, мы минимальными усилиями получаем поршень, практически идеально подогнанный к цилиндру, а благодаря закопчёности цилиндра, легко страгивающийся с места после литья!

Таким образом, вы теперь понимаете, что нам не составляет никакого труда, изготовить даже из любой бросовой трубы со свалки — двигатель нужного диаметра. Хотите поршень диаметром полметра и идеально подогнанный? Запросто! 🙂 И двигатель лошадей в 50 – ваш…

Двигатель Отто

▍ Четырёхтактные двигатели

Однако Ленуар после изобретения своего двигателя начал, так сказать, «почивать на лаврах», и упустил нужный момент, благодаря чему в результате проиграл конкуренцию изобретению немецкого инженера Николауса Отто, который в 1878 году реализовал двигатель нового типа, продолжающий идеи француза А. Бо-Де Роша.

В настоящее время двигатель подобного типа мы знаем как четырёхтактный, процесс работы которого состоит из четырёх фаз: впуск смеси, сжатие, рабочий ход, выброс отработанных газов:

Картинка Wikipedia, автор Zephyris.

Четырёхтактные двигатели тоже широко распространены среди самоделок. В качестве донора для изготовления подобных двигателей самодельщики частенько берут компрессор, например, от холодильника:

Для работы двигателя подобного типа, как можно было видеть по анимированной картинке выше, необходимо в определённые моменты впускать рабочую смесь и выпускать отработанные газы.

Для этих целей был создан так называемый «распредвал», — вал, на который насажены кулачки, которые поочерёдно нажимают то на один, то на другой клапан. Распредвал в действие приводится цепной, либо ременной передачей с основного вала двигателя.

Вообще говоря, создание каких-либо двигателей — это очень увлекательное занятие и поэтому многие предпочитают создавать двигатель полностью с нуля:

Говоря об отдельных элементах этого двигателя, можно сказать, что, например, впускные и выпускные клапана — самодельщики обычно изготавливают из обычных чёрных калёных саморезов для евроремонта:

Система зажигания, как правило, представляет собой повышающую высоковольтную плату, снятую с зажигалки от газовой плиты, и питающуюся от одной батарейки форм-фактора АА (есть такие виды зажигалок, где источником искры является не пьезоэлемент, а отдельная плата).

Альтернативным и более простым вариантом системы зажигания — является использование простого пьезоэлемента, на который периодически нажимает специальный кулачок, расположенный на вале двигателя.

Плюсом такого решения является крайняя простота системы генерации искры, а минусом — весьма малый срок наработки на отказ: всего лишь порядка 1 млн срабатываний (после которого, просто-напросто физически развалится пьезокристалл).

Попробуем подсчитать, насколько нам хватит этого пьезокристалла. Допустим, двигатель вращается со скоростью 3.000 оборотов в минуту (реально — будет быстрее этого, я тут совсем скромно взял). Соответственно: наработка на отказ, часов = 1 000 000 / (3000/4)*60 = 22,2 часа.

Маловато…

В качестве способа получения рабочей смеси для сгорания используется, так называемый, «бульбулятор». Воздух пробулькивается сквозь цилиндр (в качестве которого, взята колба от вытянутой стеклянной лампы и отпилена с концов) в который налит бензин, благодаря чему он насыщается парами бензина в нужной концентрации.

Исторически подобные устройства являются самым первым типом карбюратора (конечно, карбюратор гораздо более совершенен и лучше использовать, конечно, его, однако годится и такой вариант).

▍ Двухтактные двигатели

Со временем инженеры стали думать, а можно ли как-то повысить мощность двигателя? Решение напрашивалось само: увеличить количество тактов, которые являются рабочими, в которых происходит зажигание. В результате ряда работ родился так называемый двухтактный двигатель: в котором в течение первого такта происходит впуск смеси и полезная работа(с параллельным выбросом отработанных газов), а в течение второго — сжатие впущенной смеси и её зажигание. После чего цикл повторяется.

Двухтактные двигатели гораздо более оборотистые, чем четырёхтактные. Однако, в силу своего характера, они являются достаточно прожорливыми и неэкологичными: они устроены таким образом, что в процессе газообмена, впускаемая свежая смесь фактически вытесняет отработавшие газы (и часть этой новой смеси улетает вместе с газами в выхлоп!):

Картинка Likbezz

С этим, конечно, пытаются бороться:

устанавливают лепесток на всосе, после карбюратора. Таким образом, когда поршень движется вверх и сжимает смесь — свежая смесь перестаёт поступать в систему (попутно растёт степень сжатия),

Картинка Likbezz

глушитель проектируют таким образом, чтобы в нём возникала стоячая звуковая волна, которая, скажем так, «нематериальным» образом блокирует потерю свежей смеси.

Почему на видео выше, я дал видео четырёхтактных двигателей, изготовленных самодельщиками?

Как ни странно, несмотря на их относительно более сложное устройство, собрать успешный 4Т-двигатель и заставить его работать — гораздо проще, чем двухтактный.

Почему? Объясняется это более сложными процессами газообмена, происходящими в двухтактном двигателе, а в отличие от него, в четырёхтактном — это всё намного более упрощено. Отработавшие газы вытесняются самим поршнем, наподобие того, как шприц выдавливает лекарство (при медицинских уколах). Поэтому люди предпочитают собирать двигатель именно такого типа.

Интересные тонкости

Так как в двухтактных и четырёхтактных двигателях процессы происходят при гораздо больших давлениях (как я уже писал в нескольких своих статьях, в момент вспышки — давление в цилиндре составляет приблизительно 60 бар), приходится каким-то образом герметизировать это всё.

Для этой цели обычно используют поршневые кольца из чугуна.

Почему именно чугун: так как он представляет собой металл с высоким процентом содержания углерода, который обладает низким коэффициентом трения. Поэтому зачастую используют чугунные поршневые кольца и чугунную гильзу цилиндра. Если же мы говорим о двухтактных двигателях бензокос/бензопил, то там используется сочетание чугунных поршневых колец и покрытого хромом алюминиевого цилиндра. Это как удешевляет конструкцию, так и упрощает охлаждение цилиндра и одновременно увеличивает ресурс (хром весьма жёсткий и износоустойчивый).

Однако, при изготовлении малогабаритных двигателей, особенно таких, как на радиоуправляемых игрушках — изготовление, а затем и надевание готовых поршневых колец на поршень, представляет собой существенную проблему. А при некотором предельном размере поршня, — это и вовсе невозможно сделать (поршень слишком маленький и кольца просто-напросто ломаются, при попытке надеть их на него. Не хватает гибкости чугуна).

Конечно, если мы собираем небольшой и не особо мощный двигатель — это не проблема. Вполне можно работать и без поршневых колец, что и показывает следующая самоделка, где поршень изготовлен из графита, а в качестве цилиндра — используется обычная химическая мензурка:

Кстати говоря, чтобы повысить ресурс у маленьких двигателей, используют очень интересный приём, который заключается в том, что цилиндр не является цилиндром! А он — является конусом! О_о

В утрированном виде этот подход показан на картинке ниже. В реальности — это гораздо менее явно. Точный градус скоса я сейчас уже не помню, надо поднимать справочники.

Смысл этого всего заключается вот в чём: по сути, необходимо обеспечить высокую герметизацию только в самом начальном моменте (верхняя мёртвая точка), где давление максимально. В дальнейшем можно сделать так, чтобы между цилиндром и поршнем при движении поршня вниз, начинал возникать некий зазор. Это даже хорошо, ведь туда будет проникать масло и всё смазывать. Кроме того, оно же является и герметизирующим агентом, то есть, выступает в роли своеобразного «поршневого кольца», где вязкость самого масла, занимающего маленький зазор между поршнями цилиндра — не даёт газам просочиться сквозь этот зазор.

Таким образом, износоустойчивость повышается: цилиндр и поршень максимально трутся только на самом верху и на минимальном участке траектории!

Ещё одним весьма интересным способом увеличения ресурса является изготовление цилиндра из силумина, который является сплавом алюминия и кремния. Если правильно помню (могу ошибаться), его определённым образом охлаждают, что приводит к образованию в структуре металла множественных микрокристаллов кремния.

Далее, этот цилиндр протравливается кислотой, вследствие чего — металл вымывается, а микрокристаллы кремния остаются и в дальнейшем, поршень скользит именно по ним. Подобная технология, насколько мне известно, используется Porsche и для некоторых из болидов «Формулы 1». Технология считается недешёвой (кликабельно):

На картинке это (для наглядности) показано достаточно утрировано. В реальности эти кристаллы очень мелкие и практически непрерывным ковром покрывают всю внутреннюю поверхность цилиндра. Однако некоторое расстояние между ними всё же остаётся, что является положительным явлением, так как эти расстояния постоянно заполнены маслом, благодаря чему, коэффициент трения уменьшается ещё больше.

А теперь, когда у вас более-менее сформировалась общая картина о том, что же представляет собой двигатель внутреннего сгорания и как их делают самодельщики, перейдём к самому вкусному:

Линейные двигатели внутреннего сгорания / Internal Combustion Free Piston Engines

Ключевой проблемой двигателей внутреннего сгорания является их сложность и, в рамках нынешнего перехода к электрическим машинам, — наличие кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Почему? Он является источником излишнего веса, вибраций (ввиду наличия больших вращающихся масс, с большой инерцией) и из-за силы трения такого немалого веса (да ещё и при воздействии мощных центробежных сил) — уменьшает ресурс двигателя в целом.

А что если предположить, что двигатель мог бы существовать без КШМ? Тогда он становится гораздо более компактным, увеличивается его срок службы, и упрощается производство!

Подобные двигатели существуют уже достаточно давно, и известны под названием линейных двигателей внутреннего сгорания. Наиболее очевидным применением подобного двигателя напрашивается использование его в качестве электрогенератора.

Однако, помимо подобного применения, эти двигатели широко используются, например, в качестве газогенераторов — когда выхлоп подобного двигателя используется для вращения турбин.

По ссылке вы сможете найти великое множество конфигураций подобных двигателей.

Два наиболее интересующих нас двигателя выглядит следующим образом:

С единственной камерой сгорания (неуравновешенный, сильная вибрация, хотя это можно купировать монтажом двигателя на тяжёлую платформу, когда у него просто не хватит сил сдвинуть эту платформу с места и, таким образом, вибрации будут погашены):

Картинка Freikolben

С уравновешенными поршнями используются две камеры сгорания:

Картинка Freikolben

И вот именно использование подобного типа двигателей — видится мне очень интересным, так как на его основе можно создать весьма компактный и мощный электрогенератор. Например, вот в этом исследовании, линейный генератор размером с батарейку AA — вырабатывал порядка 5 Вт.

Картинка Citeseerx

Исследователями был проведён его тест. В течение порядка 100 часов, когда он непрерывно работал,- отказов не наблюдалось, и он стабильно сохранял свою среднюю частоту работы в районе 115 Гц.

Как написано в отчёте, подобного типа двигатель:

может работать с очень низким уровнем шума,

используя широкий диапазон топлив (так как он дизельного типа — смесь взрывается от сжатия. В тестах использовалась пропан/бутановая смесь),

обладает малым весом, но, несмотря на это, позволяет обеспечивать высокую плотность энергии,

может работать вообще без смазки (видимо, подразумевается, что если будут использованы соответствующие материалы поршня и цилиндра),

благодаря дизельному принципу, — максимальная эффективность и низкий уровень вредных выхлопов,

низкий коэффициент трения и переменный коэффициент сжатия (видимо, подразумевается, что так как отсутствует жёсткая связь поршня с кривошипно-шатунным механизмом (его вообще нет), — поршень жмёт смесь до тех пор, пока она не взорвётся; что даёт возможность работать с различными видами топлив, т. е. — двигатель «всеядный»).

Кстати говоря, подобные двигатели не являются какой-то экзотикой и любители периодически их собирают. Конечно, в несколько больших размерах и тем не менее — это выглядит всё равно эффектно:

В конструкции, показанной в видео выше, использована пара трения из графитового поршня и стеклянного цилиндра.

Проектируем самодельный линейный двигатель!

Попробуем прикинуть, как мы могли бы собрать двигатель подобного типа? Как ни странно, это весьма легко!

Для этого всего лишь нужно использовать подходящую пару трения (поршень/цилиндр). В качестве которых могут легко выступить впускной или выпускной клапан любого легкового автомобиля, и чугунная втулка для этого же клапана:

Картинка Timeturbo

Картинка Rusautoopt

Почему так? Эта пара идеально подобрана инженерами для обеспечения многолетней и многочасовой работы, совершая в процессе миллионы циклов. Кроме того, таких пар трения по скромной цене полным-полно в магазинах (т.е., высокая ремонтопригодность и возможность собрать массив двигателей).

Кроме того, чугунная втулка внутри имеет спиральную канавку, которая может с лёгкостью выступить как лабиринтное уплотнение. Так как газы, пытаясь прорваться, завихряются в этой канавке — их скорость замедляется, что для высокоскоростного процесса (которым является отдельный рабочий цикл двигателя), равносильно полному перекрытию их от утекания, а также средства подачи смазки (собственно, в этой роли она и работает в двигателе автомобиля):

К слову сказать, подобный же принцип торможения газов с применением лабиринтного уплотнения используется и в головке газового поршня автомата Калашникова:

Картинка Livejournal Soldier-moskva

Я проверял: если с одной стороны зажать пальцем и даже потихоньку давить на шток клапана — зазор между штоком и клапаном практически не пропускает воздух. Если же резко ударить по тарелке клапана ладонью (имитируем процесс вспышки в цилиндре) — герметичность 100%-ная. А уж с малейшей смазкой (если, скажем, шток проходит сквозь ватку, смоченную маслом) — герметичность будет 101%.

Однако, мы ведь собираем этот двигатель не просто для того, «чтобы он был». Он должен совершать некую полезную работу. В нашем случае – для выработки электроэнергии.

Соответственно, необходимо установить на конце поршня некий электрогенератор. Наиболее целесообразным мне видится, изготовление электрогенератора следующего типа: когда массив кольцевых электромагнитов надет на обточенный шток поршня, и перемещается внутри катушки.

Кстати говоря, подобное устройство позволит выполнять две функции сразу: и роль электрогенератора и роль «магнитной пружины».

Дело тут вот в чём: после того как поршень был отброшен от верхней мёртвой точки и после возникновения вспышки — его необходимо каким-то образом вернуть обратно и сжать смесь.

Обычно в линейных двигателях для этих целей используется так называемая — «газовая пружина», которая представляет собой отдельный поршень, перемещающийся внутри цилиндра заполненного воздухом или газом определённого давления. Регулируя давление в этом цилиндре, мы можем регулировать ход основного поршня. Основной поршень и газовый поршень – представляют собой единое целое (как можно было видеть в анимированных картинках выше).

Так обычно это делается в «больших» линейных двигателях, в нашем же случае будет достаточно простого магнита, установленного тем же самым полюсом (кликабельно):

Подобное решение, кстати говоря, частенько используется для возврата сердечника у соленоидов.

Но здесь встаёт один очень интересный вопрос, ответ на который мне найти не удалось, но чисто логически и исходя из физики — ответ на него я уже предвижу: будет ли возникать нагрев двух магнитов с высокой частотой, в течение долгого периода времени, — отталкивающихся друг от друга?

С точки зрения физики, производимая работа обязательно должна привести к тепловыделению. Однако вопрос остаётся открытым и требует своего эксперимента…

Зачем это нужно вообще выяснять: так как у магнитов существует так называемая «точка Кюри», то есть температура, при которой они необратимо размагничиваются и сильный нагрев в процессе работы приведёт к выходу из строя электрогенератора.

Возвращаясь к тому маленькому электрогенератору, мощностью в 5 Вт, показанному ранее, следует сказать, что там, в качестве возвратного механизма используется обычная пружина, которая, однако, согнута из проволоки квадратного сечения. Это позволяет поршню перемещаться строго вертикально, без колебаний из стороны в сторону (как было бы в случае использования пружины, согнутой из проволоки круглого сечения).

Для упрощения конструкции, равно как и для увеличения мощности — двигатель лучше делать двухтактным. Но тут придётся малость покорпеть над газообменом: устроить всё так, чтобы новая порция смеси — вытесняла сгоревшие газы (эта процедура в двигателях обычно называется «продувка»). Схем продувки существует довольно много, но если не закапываться в дебри: главное, чтобы после того, как акт сгорания произошёл — цилиндр был максимально качественно (насколько это возможно в рамках той конструкции, на которой вы решите остановиться) очищен от продуктов сгорания и заполнен свежей смесью.

Итак, теперь, когда мы приняли решение по поводу того, что мы будем использовать в качестве пар трения, а также каким у нас будет возвратный механизм — именно на этом этапе мы можем применить технологии машинного обучения! Подобные технологии как раз и предназначены для осуществления (с высокой долей вероятности) прогнозов развития определённых событий и процессов. В нашем случае цель заключается в том, чтобы наш генератор постоянно работал с оптимальной эффективностью и не заглох в ненужный момент.

Благодаря этим технологиям, мы можем обучить нейросеть отслеживать постоянно ряд параметров работы двигателя, и, в отличие от обычных электрогенераторов, известных в быту, анализ функционирования будет происходить не как у них, «тупо и прямолинейно»: упали обороты — значит добавить газу (а то, что генератор вышел за пределы оптимального окна режима работы — за этим никто не следит, и он вполне может заглохнуть).

Вместо этого, в нашем случае отслеживание будет выглядеть следующим образом: «судя по динамике развития событий и показаниям ряда датчиков, ЗАРАНЕЕ ПРОГНОЗИРУЕТСЯ следующая кривая работы генератора».

Таким образом, интеллектуально «подруливая» генератором, когда та же самая катушка генератора может использоваться ещё и в качестве электродвигателя (упали обороты – «поддали газку» катушкой, т.е. — ускорили поршень), мы можем создать очень современное устройство (по технологиям).

Для этих целей вижу рациональным — использование подхода TinyML (машинное обучение на микроконтроллерах), — когда полноценная нейросеть запускается даже на маленьком чипе, вплоть до Attiny85, esp32.

Вкратце, в двух словах, как происходит работа: на микроконтроллер загружается библиотека с нейросетью, в процессе обучения корректируются коэффициенты между слоями нейросети, после чего она может уже полноценно предсказывать с высокой долей вероятности будущие события и их характеристики (скоро заглохнет или работает хорошо; что нужно, чтобы при заданном энергопотреблении — сохранить частоту работы поршня и т.д.).

Чтобы ознакомиться с применением нейросетей на базе esp32, вы можете пройти вот по этой ссылке, где собрано большое количество тщательно разобранных примеров.

Применение нейросетей для контроля двигателей внутреннего сгорания, в частности, линейных двигателей внутреннего сгорания, является весьма интересной инженерной задачей, примеров которой в мировой практике — мне не приходилось видеть (несмотря на довольно тщательные поиски). Так что вы вполне можете быть первыми в этой сфере!

Завершая свой рассказ, я надеюсь, что смог обзорно сформировать у вас понимание этой области, что позволит вам относиться к ней следующим образом: как нет раз и навсегда определённых авторитетов, так и нет идеальных «финальных» решений. Я специально не слишком углублялся в тонкости самодельного построения каждого типа двигателя, так как иначе статья увеличилась бы раз в 10 в размерах :-). Я полагаю, что если вас заинтересовала тема, вы можете для себя достаточно быстро выяснить все требующиеся моменты на профильных форумах и сайтах.

Вы вполне можете комбинировать рассмотренные в статье подходы, либо даже придумать какие-то свои, для достижения, на мой взгляд, главной цели — создания мощного и компактного источника энергии. Наиболее реализуемым для самодельщика мне видится — линейный двигатель внутреннего сгорания. Хотя, если вам было просто интересно почитать мою статью, и вы расширили свой кругозор, либо же задумали по итогам прочтения собрать свой собственный Ленуар — я тоже вполне буду доволен этим результатом.

Удачи вам в творчестве!

P.S. А чтобы вам легче думалось, — вот ссылка, с множеством реализованных линейных генераторов, по годам и кто сделал. Последний громкий проект — 2020 год. Может, ваш станет «проектом года 2022»? ;-). Ну и ещё раз — их главные преимущества.

Кстати, проект 2020 года — как раз разрабатывает подобные генераторы в качестве компактного источника питания для роботов, дронов, силовых экзоскелетов, гибридных мотоциклов и не только.

P.P.S. Под термином «Большой ПЭ» в заголовке статьи имеется в виду непереводимая игра слов, частенько встречающаяся на форумах выживальщиков, и подразумевающая под собой некое глобальное событие 🙂

«Всеядный» автомобиль первыми опробуют «доны педро»

org/BreadcrumbList»>
Главная
Новости
«Всеядный» автомобиль первыми опробуют «доны педро»

15.03.2007

200

Автомобиль, разработанный японской Mitsubishi Motors, который способен в качестве движущей силы употреблять различные виды топлива, начиная от электроэнергии и заканчивая традиционным бензином, спиртом и дизелем, появится в продаже уже в нынешнем году. Испытательным полигоном для него станет рынок Бразилии, одной из наиболее «продвинутых» в создании альтернативного топлива стран.

Продажи Flexible Fuel Vehicle состоятся уже в конце 2007 года, сообщили в компании. В разработке также находятся модели для запуска на американском рынке в 2009 году.

В FFV-системах используются датчики концентрации кислорода в выхлопных газах. Эта информация позволяет рассчитать количество этанола, содержащегося в топливе, что, в свою очередь, позволяет оптимизировать впрыск топлива и синхронизировать его с искрообразованием. В результате двигатель может работать на смеси «бензин-этанол» с пропорцией последнего от 0% до 100%.

Одной из основных задач, которые ставила корпорация при создании автомобиля, было соблюдение требований положений, закрепленных в инициативе «Century of the Environment» («Экологически чистое столетие»). Подобной стратегии компания придерживается и в программах разработки электрокара следующего поколения MiEV (Mitsubishi innovative electric vehicle), а также дизельного двигателя следующего поколения.

авторынок

Новые статьи

Статьи / Практика

Майонез в расширительном бачке: так ли опасна эмульсия в системе охлаждения

Нет, наверное, смысла говорить о том, сколько паники способна вызвать эмульсия, которую автовладелец может однажды обнаружить на крышке маслозаливной горловины, в расширительном бачке или пр. ..

167

30.09.2022

Статьи / Шины и диски

Правда или действие: стоит ли ремонтировать шины при помощи жгута

Ремонт шины при помощи жгута сродни игре «правда или действие». «Правда» говорит о ненадежности и порой даже опасности экспресс-ремонта колес своими руками. Ну а «действие» позволяет рискнут…

896

29.09.2022

Статьи /

Владимир Шмаков, Chery: в ценообразовании важна не только разница курсов валют

По итогам прошлого года марка Chery оказалась в лидерах по продажам среди китайских брендов. В этом году в Chery намерены повторить успех, а суббренд Exeed продолжает набирать обороты. Но це…

901

25.09.2022

настоящее и будущее двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания трудится на благо человечества уже более полутора веков. Чтобы не потерять работу, в ближайшие годы старичку придется измениться до неузнаваемости.

Владимир Санников

Электрическая розетка стала символом прогресса. Стенды большинства автокомпаний на прошедшем в январе Детройтском автосалоне буквально били током, а любое упоминание о старом добром ДВС звучало дурным тоном. Так что же — двигатель внутреннего сгорания с треском накрылся капотом? Не спешите с соболезнованиями. По-крайней мере там же, в Детройте, представитель Toyota Коеи Сага на вопрос репортеров о том, когда ДВС, наконец, выйдет из игры, простодушно ответил: «Никогда! Когда кончится нефть, человечество будет заправлять его водородом».

Аналитики американского Департамента энергетики DOE считают, что ДВС может попыхтеть еще несколько десятилетий. Причем прирост эффективности бензиновых и дизельных двигателей к 2020 году может составить 30%, а к 2030-му — 50%. Технологии, которые помогут добиться этих результатов, тестируются уже сегодня.

Вездесущее пламя

В далеком 1978 году группа ученых японского института Clean Engine Research, пытавшихся оптимизировать процесс сгорания топлива в двухтактных мотоциклетных моторах, случайно зафиксировала необычный феномен, названный HCCI (Homogeneous charge compression ignition). При достижении определенного давления в камере бензинового двухтактника возгорание топливовоздушного заряда происходило без искры свечи зажигания. Но самое интересное — вместо привычного зажигания смеси около свечи и последующего распространения пламени на периферию в камере одновременно возникало огромное количество микроочагов возгорания. Как следствие, смесь сгорала при более низкой, чем обычно, температуре, очень быстро и практически полностью. Имеющийся в то время математический аппарат и уровень развития термодинамики не позволили понять причины возникновения феномена HCCI, и его посчитали курьезом. Через 20 лет в арсенале инженеров появились мощные средства компьютерного моделирования, которые помогли приоткрыть завесу тайны над HCCI. Работы в этой области в конце 1990-х годов начались в Германии (Mercedes-Benz, Volkswagen), Японии (Nissan) и Америке (General Motors).

Для образования однородного топливовоздушного облака с предельно низкой плотностью в состав смеси вводятся горячие отработанные газы. Они быстро разогревают этот коктейль, облегчая его перемешивание внутри камеры. Если в условиях классического прямого впрыска топливо распыляется в виде аэрозоля, то в HCCI смесь представляет собой мельчайший туман. Когда поршень сжимает смесь до определенного объема, температура подскакивает до точки самовоспламенения. Сгорание HCCI характерно отсутствием открытого пламени и более низкой, чем у дизельных двигателей, температурой. В результате доля сгоревшего топлива вырастает до 95−97% в сравнении с 75% в циклах Отто и Дизеля. Причем на богатых смесях HCCI не работает — ему нужны почти гомеопатические доли топлива, на 30 и более процентов беднее, чем у лучших современных ДВС.

Тем не менее отработанная технология HCCI — пока еще дело будущего. Термодинамика процесса чрезвычайно сложна и требует от ученых решения массы проблем. Главные из них — неустойчивая работа на холостых и максимальных оборотах, неконтролируемая детонация остатков смеси и неравномерность распределения топливовоздушного облака в камере. Правда, в последние месяцы хорошие новости появляются ободряюще регулярно. Специалисты General Motors сообщают, что сумели обуздать стихию на малых оборотах, а британские инженеры из Lotus заявляют, что построили работающий прототип супердвигателя Omnivore, «снизу доверху» поддерживающий процесс HCCI. По мнению вице-президента компании Bosch Хеннинга Шнайдера, автомобили с расходом топлива в пределах 3 л на 100 км, оснащенные ДВС с технологией HCCI, станут серийными уже в 2015 году. У Volkswagen подход более осторожный — компания разрабатывает новый двигатель, работающий с использованием свечей зажигания при полной нагрузке и на холостом ходу, а в среднем диапазоне оборотов — в режиме HCCI. Инженеры Nissan также не стоят на месте — недавно они объявили о создании мощного софта, позволяющего создать компьютерную модель феномена HCCI, и уже начали работать над собственным супердвигателем.

Разделение труда

В пасхальное утро 2001 года инженер Кармело Скудери собрал в своем доме все семейство и торжественно сообщил, что разработал ДВС нового типа, который перевернет мир. Детальное описание технологии поместилось в нескольких рукописных блокнотах — старик не жаловал компьютер и все свои расчеты делал на логарифмической линейке. В 2002 году Кармело, только начав консультации с учеными Университета Саутвест, умер от инфаркта. Дело отца взяли в свои руки дети Скудери, и спустя всего восемь лет действующий прототип двигателя с разделенным циклом (Split-Cycle Combustion SCC) был представлен на Всемирном конгрессе Общества автомобильных инженеров SAE в Детройте. Надо сказать, что концепция разделенного цикла не нова. Еще в 1891 году американская компания Backus Water Motor Company выпускала малыми сериями такие моторы, но они не получили распространения, и идея сто лет пролежала на полке.

В двигателе Отто каждый поршень последовательно совершает такты всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска. В разработке Скудери обязанности по-братски делятся между парными цилиндрами: один предназначен для впуска и сжатия, другой — для рабочего такта и выпуска отработанных газов. Цилиндры соединяются между собой каналами с клапанным механизмом, по которым сжатая топливовоздушная смесь поступает в рабочий цилиндр. Двигатель Скудери состоит из двух таких пар.

В цикле Отто рабочий ход происходит на каждом втором обороте коленчатого вала, в двигателе Скудери — на каждом. Разделение функций цилиндров позволяет более эффективно использовать каждый из них, например, увеличить ход рабочего поршня и длительность сгорания топлива, не превышая допустимой степени сжатия топлива. Зажигание смеси происходит после того, как рабочий поршень начинает двигаться вниз, в отличие от обычного двигателя с опережением зажигания. Расчеты показывают, что разделение цикла дает гораздо более высокую степень сжатия смеси и быстрое и полное ее сгорание.

Сыновья Кармело усовершенствовали конструкцию мотора, добавив к ней баллон со сжатым воздухом. Воздух поступает в рабочий цилиндр, улучшая процесс сгорания смеси. При этом отработанные газы мотора Скудери содержат на 80% меньше углекислого газа и окисей азота, чем у традиционных четырехтактников. КПД мотора Скудери на 5−10% выше, чем у самых продвинутых современных дизельных турбоагрегатов. Добавление наддува увеличивает разрыв по КПД до 25−50%.

В 2008 году двигатель SCC привлек внимание нескольких крупных автопроизводителей, включая PSA Peugeot Сitroёn и Honda, которые подписали со Scuderi Group соглашения о доступе к изучению патентованной технологии. Немецкий Daimler и итальянский Fiat также публично подтвердили высокий интерес к мотору Скудери. Компания Robert Bosch заключила контракт со Scuderi Group на разработку компонентов к SCC в надежде, что однажды эта технология станет серийной. А выдающийся специалист по термодинамике из Массачусетского технологического института профессор Джон Хейвуд назвал разделенный цикл сгорания реальной альтернативой HCCI. Наладить сборку таких ДВС в промышленных масштабах на существующих заводах несложно — никаких экзотических материалов и нестандартных технологических операций для этого не требуется.

Всеядный двухтактник

Многие специалисты по ДВС сегодня делают ставку на механизм изменяемой степени сжатия VCR (Variable Compression Rate). Еще в марте 2000-го инженеры Saab представили прототип автомобиля с экспериментальным бензиновым двигателем 1,6 л с технологией SVC (Saab Variable Compression). Этот мотор выдавал 228 л.с. и 305 Н•м крутящего момента, потребляя при этом на 30% меньше топлива, чем обычные аналоги по мощности.

За прошедшие десять лет технология VCR сделала огромный шаг вперед. Французская компания MCE объявила недавно о создании двигателя MCE-5VCR. Степень сжатия в нем изменяется в пределах от 7:1 до 20:1, а расход топлива 1,5-литрового мотора на 30% ниже, чем у аналогов. Американская Envera разрабатывает 4-цилиндровый бензиновый VCR объемом 1,85 л со степенью сжатия от 8,5:1 до 18:1. Работа финансируется Департаментом энергетики США. Целевая мощность мотора составляет 300 л.с.- почти 162 л.с. на 1л объема. Расчетный максимальный крутящий момент превышает 400 Н•м при 4000 оборотах вала. Ключевой элемент конструкции — гидравлический актуатор, который поворачивает эксцентрик, связанный с коленвалом двигателя. Качание эксцентрика поднимает и опускает вал относительно головки блока цилиндров, изменяя степень сжатия от 8,5 до 18:1.

Дальше всех в разработке технологии VCR продвинулась знаменитая Lotus Engineering. На Женевском автосалоне в марте 2009 года британцы представили свой концептуальный ДВС Omnivore («Всеядный»). Двухтактный бензиновый мотор с прямым впрыском топлива и изменяемой степенью сжатия от 10:1 до 40:1, по заявлению инженеров Lotus, способен переваривать любое жидкое топливо и при этом экономичен и экологически чист.

На выставке Engine EXPO 2009 британская компания Ilmor Engineering представила концептуальный пятитактный ДВС. Идея автора концепции Герхарда Шмитца заключается в использовании четырех- и двухтактной схемы в одном агрегате. Три цилиндра пятитактного ДВС имеют разный внутренний диаметр. Маленькие первый и третий работают по обычному четырехтактному циклу. Средний, низкого давления, – на остаточном расширении отработанных газов в двухтактном режиме.
Во время первых трех тактов смесь, как обычно, всасывается, сжимается и совершает рабочий ход в малых цилиндрах. Во время четвертого такта отработавшие газы перемещаются из малых цилиндров в большой и сжимаются. Остаточное расширение выхлопа в большом цилиндре обусловливает пятый, рабочий такт.

Omnivore — это моноблок с цельнолитыми блоком и головкой. Рабочий объем мотора — всего 0,5 л. Одно из главных преимуществ моноблока — отсутствие выработки диаметра цилиндра. В обычных ДВС износ происходит из-за микронных движений болтов в местах крепления головки к блоку. Инновационный улавливающий клапан CTV (Charge Trapping Valve) в выпускном тракте позволяет варьировать время открытия выпускного клапана в широком диапазоне. Система впрыска FlexDI с давлением 6,5 атм для Omnivore создана австралийской компанией Orbital. Она позволяет готовить сбалансированную смесь внутри цилиндра независимо от вида топлива. Такая смесь является базовой для режима HCCI, а система управления впрыском — основой для управления параметрами HCCI.

Механизм изменения степени сжатия Omnivore представляет собой подвижную шайбу в верхней части цилиндра, движущуюся за счет вращения пары эксцентриков. В нижней позиции шайбы степень сжатия достигает 40:1. В шайбу интегрирован один из инжекторов FlexDI, а второй, неподвижный, встроен в корпус цилиндра. Испытания продемонстрировали надежную работу Omnivore в режиме HCCI во всем диапазоне оборотов, при этом он с солидным зазором уложился в рамки нормативов Евро-6.

Почему британцы взялись за двухтактную конфигурацию? «Lotus Engineering, как и многие другие автокомпании, долго придерживалась четырехтактных концепций. Это следствие исторического доминирования таких агрегатов. Проблема таких ДВС — неэффективное сжигание топлива на частичных и экстремальных нагрузках. Двухтактники не страдают этим недугом и потому крайне интересны для автоиндустрии. Кроме того, они не требуют компактизации», — поясняет Джейми Тернер, главный инженер Lotus Engineering. По оценкам Lotus, коммерциализация Omnivore займет еще полтора-два года.

Winner: The Omnivorous Engine — IEEE Spectrum

Вы никогда не догадаетесь об этом, глядя на этот бодрый белый седан — или даже управляя им — но это особенный маленький автомобиль. Когда дело доходит до топлива, это самый гибкий автомобиль на земле. Siena перевозит как природный газ, так и смесь бензина и этанола. Он будет сжигать природный газ — самое дешевое автомобильное топливо в Бразилии — во время движения и переключаться на лету на жидкую топливную смесь всякий раз, когда ему потребуется больше энергии, например, при обгоне другой машины или подъеме в гору.

И самое приятное: в его бак можно залить любую смесь бензина и этанола — от 100-процентного бензина и без этанола до 100-процентного этанола и без бензина. Двигатель автоматически регулирует момент зажигания и количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры в каждом цикле, чтобы получить максимальную мощность от любой смеси, которая у вас есть, при этом контролируя выбросы.

Автомобили, которые могут использовать различные смеси бензина и спирта, существуют уже много лет. И автомобили, которые позволяют водителю переключаться между природным газом и бензином, тоже не новы. Но один автомобиль, который может делать и то, и другое — автоматически переключаться между видами топлива и регулировать свой двигатель в соответствии с произвольной смесью бензина и спирта — это действительно очень новинка.

«Концепция очень мощная и, безусловно, портативная», — говорит Уильям Л. Шарфман, автомобильный эксперт и руководитель Sharfman & Co., фирмы стратегического консалтинга в Нью-Йорке. «Если у вас есть концепция, она, вероятно, применима к другим видам топлива».

Учитывая высокие цены на нефть и выбросы парниковых газов, законодательные акты, которые подталкивают спрос на такие альтернативные виды топлива, как этанол, к рекордным уровням во многих странах, привлекательность такого двигателя нетрудно понять. Сидя рядом со мной на пассажирском сиденье Siena, автомобильный инженер Альфредо Сильвио Кастелли рассматривает множество топливных смесей, распространенных по всему миру, и спрашивает: «Зачем выбирать одну, если вы можете иметь их все?»

Кастелли возглавляет экспериментальную лабораторию здесь, в бразильском подразделении Magneti Marelli, в Хортоландии, в полутора часах езды от Сан-Паулу. Marelli, дочерняя компания Fiat Group стоимостью 4 миллиарда долларов, является одним из крупнейших в мире производителей автомобильных систем, поставляя модули впрыска топлива, роботизированные коробки передач и бортовую электронику автопроизводителям и гоночным командам по всему миру. Компания Marelli со штаб-квартирой в Милане имеет промышленные и научно-исследовательские центры в 15 других странах, и именно команда инженеров компании здесь, в Бразилии, создала контроллер двигателя, который позволяет Siena работать на нескольких видах топлива.

Fiat недавно начал продавать только в Бразилии версию Siena с системой Marelli. 1,4-литровый четырехцилиндровый двигатель автомобиля имеет один комплект форсунок для жидкого топлива и другой для природного газа. Жидкости хранятся в обычном 48-литровом баке, сжатый природный газ — в двух баллонах по 6,5 кубометров в багажнике. Marelli называет эту систему TetraFuel; это ссылка на тот факт, что он может работать на чистом бензине, чистом этаноле, газохоле (в Бразилии смесь бензина с 20-процентным содержанием этанола) или чистом природном газе.

Marelli говорит, что система TetraFuel позволяет среднему водителю сократить расходы на топливо на 25-40 процентов по сравнению с обычным автомобилем с бензиновым двигателем. Конечно, экономия зависит от относительной стоимости этанола и природного газа, которые, как оказалось, в последнее время были высокими в Северной Америке и Европе. Однако сокращение выбросов углекислого газа не зависит от рыночных сил. Согласно испытаниям, проведенным Marelli, автомобиль TetraFuel, работающий на этаноле, выделяет в среднем на 12% меньше CO2, чем при работе на бензине; с природным газом снижение достигает 24 процентов.

Тем не менее, вопрос висит над Сан-Паулу, как полуденная дымка: в автомобильном секторе, который, похоже, все больше убеждается, что его будущее за гибридами, электромобилями и даже автомобилями на топливных элементах, есть ли место для автомобиля на альтернативном топливе, технологически прорывы все в программном обеспечении и электронике, а не в батареях и ионных мембранах?

Без сомнения, экономика заманчива. Потребители могут быть освобождены от зависимости от одного вида топлива и колебаний цен на него. Этанол, природный газ и другие альтернативные виды топлива могли бы стать более привлекательными, несмотря на их гораздо меньшие распределительные сети, потому что водители знали бы, что они всегда могут переключиться на бензин, если окажутся в месте, где они не могут найти другие варианты.

Сложите все это вместе, и многотопливная технология начнет выглядеть как мост от нефти к другим возможным технологиям и видам топлива, таким как биоэтанол из отходов целлюлозы. И это позволило бы автопроизводителям продолжать производить двигатели внутреннего сгорания, в чем они очень преуспели в прошлом столетии.

Оценивая различные электрические и частично электрические трансмиссии, которые в настоящее время доминируют в автомобильных исследованиях и разработках, Сильверио Бонфильоли, президент и главный исполнительный директор подразделения силовых трансмиссий Marelli в Северной и Южной Америке, говорит: «Конечно, это альтернативы. Но не сейчас. Альтернативы, доступные сегодня по низкой цене и в больших масштабах, — это биотопливо: этанол и биодизель».

Вернувшись в экспериментальную лабораторию в Ортоландии, Кастелли открывает капот Siena и указывает на металлический ящик размером с книгу в мягкой обложке, стоящий рядом с двигателем. Внутри коробки находится блок управления двигателем. Этот ECU имеет такое же базовое оборудование — 16-битный микроконтроллер, немного памяти и некоторые коммуникационные интерфейсы — которые можно найти в ECU, выпущенных миллионами для автомобилей по всему миру.

«Это мозг всего этого», — говорит Кастелли, показывая мне печатную плату ЭБУ, которую Marelli производит на близлежащем предприятии. «Все автомобили сегодня имеют один из них. Что меняется, так это то, что происходит внутри — разум, который вы вкладываете».

Интеллект в данном случае определяется созданным программным обеспечением ECU. Другими словами, в основе технологии Marelli TetraFuel лежит не какая-то форсированная топливная форсунка или прорыв в конструкции камеры сгорания. Это просто код, работающий на микроконтроллере под капотом.

Этот факт может объяснить почти хирургическую чистоту лаборатории Hortolandia. Внутри помещения, выложенного белой плиткой, инженеры в лабораторных халатах смотрят на экраны компьютеров, на которых в реальном времени отображаются данные от двигателей, обмотанных проводами и датчиками. Двигатели находятся внутри звуконепроницаемых камер с точно контролируемой температурой и давлением. Вам будет трудно найти жирную отвертку, не говоря уже о механике, под машиной.

Автомобильные исследовательские лаборатории развивались вместе с создаваемыми ими двигателями. С годами двигатели внутреннего сгорания требовали все более сложных блоков управления. Более интеллектуальные ЭБУ необходимы для эффективного и плавного сжигания топлива, что, в свою очередь, обеспечивает оптимальную работу двигателя при приемлемой экономии топлива и уровне выбросов выхлопных газов.

ЭБУ управляет работой двигателя в несколько этапов. Во-первых, он измеряет, сколько воздуха поступает в цилиндры, когда вы нажимаете на педаль газа, что, несмотря на название, фактически регулирует подачу воздуха в двигатель. «Когда вы меняете положение акселератора, вы меняете поток воздуха, и вам нужно увеличить количество топлива, чтобы все было в порядке», — говорит Ли Додж, штатный научный сотрудник Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио. Под «счастливым» Додж подразумевает полное сгорание, при котором «вы расходуете все топливо и весь воздух», выделяя максимальное количество тепла, говорит он.

Эта зона наилучшего сгорания называется стехиометрическим соотношением. Для бензина вы хотите, чтобы отношение массы воздуха к массе топлива было 14,6 к 1, а для чистого этанола соотношение составляет 9 к 1; для смесей бензин-этанол нужны промежуточные соотношения. ECU рассчитывает, сколько топлива ему нужно впрыснуть, исходя из этого соотношения воздуха и топлива.

Затем ECU активирует свечу зажигания, чтобы сжечь смесь воздуха и топлива в камере сгорания. Расширяющиеся газы толкают поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который вращает колеса автомобиля. Своевременное сжигание смеси имеет решающее значение для хорошей работы двигателя. Зажгите смесь слишком поздно или слишком рано, и вы потеряете мощность и нагрузите двигатель. Чтобы рассчитать оптимальное время, ECU учитывает, какое топливо находится в баке (этанол требует немного более ранней искры, чем бензин), а также скорость вращения двигателя и нагрузку.

Чтобы убедиться, что двигатель работает хорошо, независимо от того, путешествуете ли вы по прибрежному городу или буксируете прицеп в гору, ЭБУ контролирует давление воздуха на впуске, положение передачи, частоту вращения коленчатого вала, атмосферное давление, температуру окружающей среды и множество других параметров. другие параметры автомобиля и окружающей среды. Он постоянно регулирует параметры впрыска и зажигания, пытаясь поддерживать работу двигателя на стехиометрической рабочей точке. Одно из самых больших преимуществ этой стратегии ECU заключается в ограничении выбросов выхлопных газов: каталитический нейтрализатор автомобиля резко снижает выбросы, но только в том случае, если выхлопные газы, проходящие через него, являются продуктами полного сгорания.

ЭБУ необходимо запрограммировать для каждого автомобиля. Контроллер, разработанный Marelli, отличается от контроллеров других легковых автомобилей тем, что он автоматически регулирует все виды топлива. Он может работать на чистом бензине, топливе, которое не могут сжигать другие бразильские легковые автомобили, потому что 100-процентный бензин больше не продается в Бразилии. Он также может работать с чистым этанолом, топливом, которое не могут использовать легковые автомобили в Соединенных Штатах, поскольку они работают только со смесями, содержащими до 85 процентов этанола. Тот же ECU Marelli также контролирует использование природного газа, тогда как предыдущие двухтопливные автомобили — большинство из них были модернизированы — обычно использовали два ECU, что требовало от водителей ручного переключения между видами топлива.

Блок управления двигателем TetraFuel компании Marelli точно регулирует работу двигателя при переходе между смесью бензина и этанола и природным газом, чтобы водитель не почувствовал резких изменений. Когда я тестировал Siena в прошлом году, я знал, что автомобиль меняет топливо только из-за нескольких цветных светодиодов, которые инженеры Marelli установили на приборной панели. «В этом вся прелесть нашей системы: она знает, какое топливо использовать», — похвастался Кастелли, ведущий моего тест-драйва. «Вам не о чем беспокоиться. Программное обеспечение позаботится об этом за вас».

Бразилия имеет долгую историю производства этанола. В 1973 году, после того как мир пережил первую крупную нефтяную конвульсию, бразильская военная диктатура постановила, что страна начнет искать альтернативы нефти. Правительство внедрило программу под названием Proálcool для субсидирования производства этанола из сахарного тростника, и к середине 1980-х годов почти 95 процентов новых автомобилей, продаваемых в Бразилии, работали только на чистом этаноле.

Но потом, в 1989 году, этанол исчез с заправок. Цены на сахар на международном рынке резко выросли, и бразильские заводы переключили производство с этанола на сахар. В результате этого дефицита и стабилизации цен на бензин продажи автомобилей на этаноле упали до менее 1 процента в начале 19 года.90-е. Менее чем через десять лет программа Proálcool почти прекратила свое существование. Однако

Этанол не исчез из Бразилии. Хотя почти не было продано ни одного нового автомобиля на этаноле, существующий парк был готов и нуждался в топливе. Фактически после того, как этаноловый кризис прошел, топливо вернулось на рынок. И чтобы растянуть его, Бразилия начала смешивать его с бензином.

Смесь была зафиксирована на уровне от 20 до 25 процентов этанола. Но если машина могла работать с этой смесью, то почему не с другими пропорциями? Почему бы не сделать автомобиль с такой гибкостью? Именно этим вопросом начали задаваться бразильские подразделения Marelli и ее немецкого конкурента Robert Bosch.

Исследования таких транспортных средств с гибким топливом начались в конце 1980-х годов. В Соединенных Штатах и Европе исследования были основаны на физическом датчике, способном измерять уровень метанола, а затем и этанола, смешанного с бензином. Используя этот датчик, инженеры Bosch в Бразилии разработали прототип гибкого автомобиля, который работал на любой доступной там смеси бензина и этанола (этанол в Бразилии содержит часть воды). Проблема заключалась в том, что один только датчик стоил 100 долларов США, и когда Bosch показал автомобиль General Motors, Volkswagen и Fiat, ни один из них не взял на себя обязательства.

Тем временем инженеры Marelli искали технологию, которая подходила бы для самых доступных автомобилей на бразильском рынке, поэтому им требовалось решение, которое не зависело бы от дорогого уникального датчика. Прорыв произошел, когда инженеры поняли, что могут надежно и точно рассчитать содержание этанола в топливе с помощью программного обеспечения и существующих датчиков в автомобиле.

Ключевым компонентом в этом подходе является кислородный зонд, который находится на выпускном коллекторе двигателя. Его функция заключается в определении количества остаточного кислорода после сгорания, что помогает блоку управления двигателем точно настроить воздушно-топливную смесь. Если он обнаруживает, скажем, слишком много кислорода в выхлопных газах, ЭБУ увеличивает подачу топлива в цилиндры. Затем он снова проверяет уровень кислорода, повторяя процесс каждые несколько миллисекунд, пока смесь не будет точно отрегулирована до стехиометрического соотношения.

Команда Marelli под руководством Фернандо Дамаскено, специалиста по двигателям, работающим на этаноле, поняла, что может использовать ту же петлю обратной связи для косвенного определения процентного содержания этанола в топливной смеси. Вот как: допустим, вы работаете на чистом бензине. Если вы нажмете на педаль газа и добавите воздух в топливную смесь, поступающую в цилиндры, ЭБУ легко рассчитает количество топлива, необходимое для поддержания «хорошего состояния», то есть для достижения стехиометрического соотношения. Теперь предположим, что помимо бензина в баке есть немного этанола. Этанол, плотность энергии которого меньше, чем у бензина, снижает стехиометрическое соотношение воздуха и топлива в смеси, а это означает, что вам нужно больше топлива по отношению к воздуху, чтобы полностью сжечь оба вещества.

Но если ECU не знает, сколько этанола в баке, как он узнает новое стехиометрическое соотношение? Это не так, изначально. ЭБУ продолжает увеличивать количество впрыскиваемого топлива, одновременно контролируя кислородный датчик на выхлопе. Он знает, когда достигнуто стехиометрическое соотношение, когда определяет, что там нет кислорода. ЭБУ записывает приращение топлива и сравнивает его со значениями, хранящимися в его памяти, и таким образом обнаруживает, что смесь состоит, скажем, из 90 процентов бензина и 10 процентов этанола. Каждый раз, когда топливо добавляется в бак, ECU повторяет процесс.

Бессенсорный подход Marelli казался многообещающим, но компания так и не добилась успеха с автопроизводителями. «Они сказали, что это не сработает, — вспоминает Бонфильоли. «Мы должны были показать им наши демонстрационные автомобили». Это было в 2000 году. Всего три года спустя Volkswagen в Вольфсбурге, Германия, решил попробовать. В марте 2003 года, используя гибкую топливную систему Marelli, автопроизводитель представил Gol TotalFlex, первый гибкий автомобиль в Бразилии.

Этот запуск в сочетании с решением правительства Бразилии предоставить универсальным автомобилям налоговые льготы вызвали революцию в автомобильной промышленности страны. Другие крупные автопроизводители поспешили объявить о своих гибких предложениях, и с тех пор продажи гибких автомобилей резко выросли. В 2003 г. они составляли всего 3,5% от общего объема продаж; теперь эта доля выросла почти до 90 процентов. Marelli поставляет свои гибкие ЭБУ крупнейшим автопроизводителям Бразилии, включая Fiat, Ford и Volkswagen, и ей принадлежит около 50 процентов этого рынка, а остальная часть поделена между Bosch и Delphi Corp., в Трое, штат Мичиган,

«В некоторой степени , то, что происходит с продажами автомобилей, напрямую связано с возможностями, которые предоставило решение Marelli», — говорит Шарфман, автомобильный эксперт из Нью-Йорка. «Поэтому, если вы начали иметь эффективный источник [этанола] здесь или в какой-либо другой стране, я думаю, что со временем такое решение будет распространяться».

Технология Flex-fuel преуспела в Бразилии главным образом потому, что потребители увидели возможность сэкономить деньги. Поскольку этанол производится из сельскохозяйственного продукта, его цена зависит от сезона сбора урожая. В октябре 2006 года на юго-востоке Бразилии бензин стоил в среднем 1,12 доллара за литр, а этанол — 0,63 доллара. На 1 л бензина вы проедете дальше, но в итоге стоимость километра все же меньше на этаноле. При пробеге 1000 км (621 миля) в месяц гибкое топливо может сэкономить среднему водителю около 200 долларов в год.

«Siena TetraFuel продвигает эту гибкость еще на один шаг вперед», — говорит Марко Антонио Салтини, директор по связям с государственными органами в Fiat в Бразилии. «Потребители видят возможность еще больше сэкономить, используя природный газ».

Работая на природном газе, стоимость километра которого в Бразилии составляет менее половины стоимости бензина, тот, кто проезжает более 160 км в день, может окупить дополнительные расходы на систему TetraFuel за период от девяти месяцев до года, экономя около 1095 долларов в год. , — говорит Салтини. Он добавляет, что внедрение системы природного газа путем модернизации обойдется в два раза дороже, чем то же самое с системой TetraFuel.

Тем не менее, это нишевый рынок. Fiat надеется продать в этом году около 2500 автомобилей Siena TetraFuel по цене $19 124 каждый. Это ничтожная часть из более чем полумиллиона автомобилей, проданных бразильским подразделением Fiat в 2005 году. Но Салтини отмечает, что, поскольку автомобиль может работать на чистом бензине, Fiat может продавать его в других странах Латинской Америки. Фактически, автопроизводитель говорит, что Siena TetraFuel должна появиться на аргентинском рынке в начале этого года.

У технологии TetraFuel есть интересные возможности и на других рынках. Европейский Союз планирует увеличить долю биотоплива на транспорте до 5,75 % к 2010 году, и многие эксперты видят большой толчок в сторону E85, смеси 85 % этанола и 15 % бензина. Та же тенденция наблюдается и во многих других странах, включая США, Китай, Индию и Японию.

И не забывайте о козыре в рукаве TetraFuel: возможности работы на природном газе. Природный газ исторически стоил меньше, чем нефть, а его запасы многочисленны, поэтому он может работать как еще одно переходное топливо, если цены на бензин вырастут. В мире уже насчитывается более 5 миллионов автомобилей, работающих на природном газе. В Аргентине флот насчитывает 1,5 миллиона человек, а в Бразилии и Пакистане – более 1 миллиона в каждой. Другие страны, инвестирующие в автомобили, работающие на природном газе, включают Иран, обладающий вторыми по величине запасами природного газа в мире; Германия, которая планирует иметь более 1000 заправочных станций природного газа к концу года; и Франция, у которой есть программа, позволяющая водителям заправлять свои автомобили, работающие на природном газе, с помощью домашних заправочных станций.

Marelli обсуждает с другими автопроизводителями возможность использования этой технологии за пределами Бразилии, но компания отказывается сообщать подробности. Может ли TetraFuel стать хитом в Европе, Азии или Северной Америке? Время покажет.

Тем временем гибкие технологии и этанол могут сделать производство энергии более региональным, а страны, производящие биотопливо, будут иметь пахотные земли и благоприятную погоду. Разное топливо будет доступно в разных местах, и водителям не придется об этом беспокоиться. «Идея состоит в том, чтобы создать многотопливный автомобиль, работающий на том топливе, которое он найдет», — говорит Бонфильоли.

«Пока нельзя наливать воду», — шутит он. — Но просто подожди.

Для получения дополнительной информации о гибких топливных технологиях Magneti Marelli посетите веб-сайты http://www.magnetimarelli.com/flex/pages/tetra_eng.html и http://www.magnetimarelli.com/flex/pages/sfs_eng.html.

Техническое обсуждение гибких двигателей и их снижения выбросов CO ² можно найти на http://www.sae.org/technical/papers/2005-01-3990 и http://www.sae.org/technical/ документы/2005-01-3988.

Чтобы узнать больше о блоках управления двигателем, см. «Automotive Engine Control and Hybrid Systems: Challenges and Opportunities», Andrea Balluchi et al., в Труды IEEE , Vol. 88, выпуск 7, июль 2000 г., http://ieeexplore.ieee.org/iel5/5/18872/00871300.pdf.

«Всеядный двигатель» надеется работать на многих видах топлива

Инженер-механик из Аргонны Томас Валлнер настраивает «всеядный двигатель» Аргонны, автомобильный двигатель, который Валлнер и его коллеги адаптировали для эффективной работы на смесях бензина, этанола и бутанола.

(PhysOrg.com) — «Всеядный двигатель» не привередлив в еде. Бензин? Вниз по люку. Этиловый спирт? Бутанол? Это тоже проглотит их. Создатели всеядного двигателя, инженеры Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, стремятся создать двигатель, который может работать практически на любом типе топлива с искровым зажиганием.

В отличие от обычных автомобильных двигателей, которые обычно работают исключительно на бензине или, в редких случаях, на смеси бензина и этанола, всеядный двигатель может работать на любой смеси обычного бензина, этанола или бутанола, другого органического спирта, который ученые начинают рассматривать как потенциальное биотопливо. Что еще более важно, всеядный двигатель будет использовать набор датчиков для калибровки, чтобы максимально эффективно сжигать доступное топливо.

Начиная с Ford Model T, первого автомобиля, работающего как на бензине, так и на этаноле, автопроизводители представили различные автомобили с гибким топливом, или FFV. По словам инженера-механика Томаса Валлнера из отдела энергетических систем Аргонны, поскольку и бензиновые, и этаноловые двигатели используют свечу зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси, не требуется больших усилий, чтобы оборудовать двигатель для сжигания обоих видов топлива. .

«Тот факт, что двигатель совместим с различными видами топлива, не означает, что он может работать с максимальной эффективностью независимо от топливной смеси», — сказал Валлнер. «Вот в чем заключаются преимущества всеядного двигателя».

По словам Валлнера, все однотопливные и большинство двигателей с гибким топливом обычно откалиброваны для работы на одном, обычно полностью бензиновом, источнике топлива. Чтобы откалибровать двигатель, инженеры и производители автомобилей обычно настраивают двигатель по нескольким переменным, включая количество топлива, впрыскиваемого в двигатель за цикл, время впрыска топлива и время зажигания искры.

Каждый из этих параметров будет иметь разные оптимальные значения для разных топливных смесей, сказал Валлнер. Без всеядного двигателя автомобили не могут самостоятельно адаптироваться к другим концентрациям топлива и, следовательно, не могут максимизировать экономию топлива.

«Если бы вы просто работали на смеси бензина и этанола, было бы несложно выяснить, в каких пропорциях находится каждый из них в вашем баке», — сказал Валлнер. «Но если вы хотите добавить туда немного бутанола, выяснить, как эффективно сжигать всю эту смесь топлива, становится гораздо более сложной задачей».

«Конечная цель состоит не в том, чтобы знать, что находится в баке, а в том, чтобы он работал максимально эффективно на том, что попадает в топливопровод», — добавил он. «Этот двигатель может работать практически на любом жидком топливе, которое можно воспламенить от искры».

Вместо проверки содержимого топливного бака всеядный двигатель будет использовать набор различных датчиков для оценки характеристик сгорания внутри двигателя, а также его химической сигнатуры или ионизации. Если эти датчики определяют, что двигатель не работает с максимальной эффективностью, контроллер двигателя вносит коррективы в несколько параметров, включая стратегию впрыска и угол опережения зажигания.

Предложенный подход относительно прост и рентабелен, сказал Уоллнер, что позволяет быстро коммерциализировать всеядный двигатель. Всеядный двигатель будет эффективно работать на широком диапазоне жидких видов топлива, особенно хорошо работая на биотопливе, что даст потребителю стимул использовать другие виды топлива, кроме бензина.

Всеядный двигатель принесет пользу экономике США, уменьшив зависимость от иностранной нефти и увеличив спрос на биотопливо местного производства. «Американская общественность выиграет от двигателей, которые работают лучше и могут переключаться между широким спектром топлива в зависимости от их доступности», — сказал Стив МакКоннелл, один из главных исследователей проекта всеядного двигателя в Аргонне.

Всеядный двигатель представляет собой одну из нескольких новых транспортных технологий в Аргоннском центре транспортных исследований, где работают Валлнер и его коллеги. Исследования «всеядного двигателя» первоначально поддерживались ресурсами Аргоннской программы исследований и разработок, управляемых лабораториями, а теперь поддерживаются Программой транспортных технологий в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.

Предоставлено Аргоннской национальной лабораторией

Узнать больше

Добавление овощей в ваш рацион поможет остановить глобальное потепление

Цитата :
«Всеядный двигатель» надеется работать на многих видах топлива (2008 г. , 8 сентября)
получено 30 сентября 2022 г.
с https://phys.org/news/2008-09-omnivorous-fuels.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

«Всеядный двигатель» надеется работать на многих видах топлива

По

Джаред Сагофф и Анджела Хардин

5 сентября 2008 г.

АРГОННА, Иллинойс — «Всеядный двигатель» не привередлив в еде. Бензин? Вниз по люку. Этиловый спирт? Бутанол? Это тоже проглотит их.

Создатели всеядного двигателя, инженеры Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, стремятся создать двигатель, способный работать практически на любом типе топлива с искровым зажиганием.

В отличие от обычных автомобильных двигателей, которые обычно работают исключительно на бензине или, в редких случаях, на смеси бензина и этанола, всеядный двигатель может работать на любой смеси обычного бензина, этанола или бутанола, другого органического спирта, ученые начинают рассматривать как потенциальное биотопливо. Что еще более важно, всеядный двигатель будет использовать набор датчиков для калибровки, чтобы максимально эффективно сжигать доступное топливо.

Всеядный двигатель представляет собой одну из нескольких новых транспортных технологий в Аргоннском центре транспортных исследований, где работают Валлнер и его коллеги. Исследования по «всеядному двигателю» первоначально поддерживались ресурсами Аргоннской программы исследований и разработок, управляемых лабораториями, а теперь поддерживаются программой транспортных технологий в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.

Программа Министерства энергетики США по транспортным технологиям разрабатывает более энергоэффективные и экологически безопасные технологии дорожного транспорта, которые позволят Америке использовать меньше нефти. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы разработать передовые технологии, которые предоставят американцам большую свободу передвижения и энергетическую безопасность при одновременном снижении затрат и уменьшении воздействия на окружающую среду.

Оператор-постановщик обновляет NVIDIA Omniverse для демонстрации Sleek Car

Примечание редактора: этот пост является частью нашего Встречайте серию Omnivore , в которую входят отдельные создатели и разработчики, использующие от NVIDIA Omniverse до , ускоряющие свои 3D-рабочие процессы и создающие виртуальные миры.

Бретт Дантон

Камера начинается в небе, пролетает между деревьями и плавно покидает лес, при этом точно отслеживая автомобиль, едущий по грунтовой дороге. По словам режиссера кино и фотографии Бретта Дэнтона, в реальном мире это было бы почти невозможно.

Но Дантон сделал то, что он называет «невозможным движением камеры», возможным для автомобильной рекламы — дома, с кинематографическим качеством и физической точностью.

Он совершил подвиг, используя NVIDIA Omniverse, платформу для совместной работы над 3D-проектированием и моделирования мира, которая улучшила его типичный творческий процесс и соединила различные приложения, которые он использует, включая Autodesk Maya, Epic Games Unreal Engine и Omniverse Create.

Обладая более чем 30-летним опытом работы в индустрии цифровых изображений, британская компания Danton создает рекламу для международных клиентов, демонстрируя самые разные товары, от косметики до автомобилей.

Его последние проекты, такие как приведенный выше с использованием автомобиля Volvo, демонстрируют, как можно воссоздать физическое местоположение для виртуальной съемки, создавая фотореалистичные визуализированные последовательности, соответствующие кинематографическим кадрам реального мира.

«Это отходит от традиционных образов и переключает передачи того, что возможно в цифровом искусстве, позволяя получить несколько результатов внутри одного актива», — сказал Дантон.

Возможности физически точного моделирования Omniverse позволили Дантону сделать еще один шаг вперед, анимировав фотореалистичный автомобиль, который реагирует на неровную поверхность грунтовой дороги так же, как в реальной жизни.

А работая с активами на основе универсального описания сцены (USD) из подключенных инструментов создания цифрового контента, таких как Autodesk Maya и Unreal Engine в Omniverse, Дантон сотрудничал с другими художественными отделами из своего дома, недалеко от Лондона.

«Omniverse дает мне целую студию на моем рабочем столе», — сказал Дантон. «Невозможно отличить реальное место от того, что было создано в Omniverse, и я знаю это, потому что я пошел и встал в реальном месте, чтобы создать виртуальный набор».

Совместная работа в режиме реального времени для рабочих процессов с несколькими приложениями

Для создания леса, показанного в рекламе автомобиля, Дантон сотрудничал с отмеченной наградами студией дизайна Ars Thanea. Команда сделала бесчисленное количество 100-мегапиксельных изображений для использования в качестве эталонов, в результате чего получилось облако точек — или набор точек данных, представляющих трехмерные формы в пространстве — общим объемом 250 гигабайт.

Затем команда использовала Omniverse в качестве центрального узла для всего обмена данными, ускоренного графическими процессорами NVIDIA RTX. Autodesk Maya служила точкой входа для анимации камеры и начального освещения до того, как данные проекта были перенесены в Omniverse с помощью Omniverse Connector.

А с помощью приложения Omniverse Create художники размещали деревья вручную, создавали участки деревьев и подгоняли их под лесную подстилку. По словам Дантона, совместная работа в режиме реального времени на основе Omniverse стала ключом к тому, чтобы позволить высококлассным художникам по визуальным эффектам работать вместе удаленно и на месте.

Omniverse Create использует формат USD от Pixar для ускорения расширенной композиции сцен и сборки, освещения, моделирования и рендеринга 3D-сцен в реальном времени.

Фотореалистичное освещение с трассировкой пути

Руководя проектами на физических производственных площадках и в студиях, Дантон сказал, что он ограничен в возможностях освещения — в зависимости от ресурсов, времени суток и многих других факторов. Omniverse снимает такие творческие ограничения.

«Теперь я могу предварительно визуализировать любые кадры, которые хочу сделать, и, кроме того, я могу фотореалистично освещать их в Omniverse», — сказал Дантон.

Когда он перемещает источник света в Omniverse, сцена реагирует точно так же, как и в реальном мире.

Эта возможность, обеспечиваемая трассировкой лучей и трассировкой пути в реальном времени на базе RTX от Omniverse, является любимым аспектом платформы Дантона. По его словам, это позволяет ему создавать фотореалистичные кинематографические сцены с «истинным ощущением света», что раньше было невозможно.

Например, в приведенном выше клипе с автомобилем Volvo освещение Omniverse воздействует на автомобиль так же, как в лесу, с физически точными отражениями и светом, отражающимся от окон.

«Раньше я пробовал другое программное обеспечение, и Omniverse намного превосходит все, что я видел, благодаря рендерингу в реальном времени и возможностям совместного рабочего процесса», — сказал Дантон.

Присоединяйтесь к творчеству

Создатели со всего мира могут бесплатно испытать NVIDIA Omniverse, а корпоративные команды могут использовать платформу для своих проектов.

Кроме того, примите участие в конкурсе #MadeInMachinima, который продлится до 27 июня, и получите шанс выиграть новейший ноутбук NVIDIA Studio.

Узнайте больше об Omniverse, посмотрев сеансы GTC по запросу, в которых участвуют провидцы из команды Omniverse, Adobe, Autodesk, Epic Games, Pixar, Unity и Walt Disney Studios.

Подпишитесь на Omniverse на Instagram , Twitter , YouTube и для вдохновения и дополнительных ресурсов. Посетите форумы Omniverse и присоединитесь к нашему серверу Discord , чтобы пообщаться с сообществом.

10 вопросов автомобильному инженеру: Томас Валлнер

Министерство энергетики

17 июня 2011 г.

Аргоннский инженер-механик Томас Валлнер регулирует «всеядный двигатель» Аргонна, автомобильный двигатель
, который Валлнер и его коллеги адаптировали для эффективной работы на смесях бензина, этанола и бутанола
. | Предоставлено: Аргоннская национальная лаборатория.

Познакомьтесь с Томасом Валлнером — выдающимся автомобильным инженером, работающим в Центре транспортных исследований Аргоннской национальной лаборатории. Ему потребовалось некоторое время, чтобы ответить на наши 10 вопросов и поделиться своим мнением о передовых технологиях двигателей от двойного топлива до биотоплива. Ознакомьтесь с дополнительной информацией ниже, а также узнайте о «LEGO для инженеров».

Вопрос: В Аргонне вы возглавляете программу исследований водородных двигателей в лаборатории. Что привело вас на эту должность?

Томас Валлнер: Мой интерес к водородным двигателям внутреннего сгорания начался около десяти лет назад, когда я поступил в докторантуру. программа в Технологическом университете Граца в Австрии. В то время университет только что запустил совместный проект с BMW Research and Development, чтобы лучше понять водородные двигатели. По мере продолжения этого исследования мы вместе с BMW сосредоточились на двигателях с непосредственным впрыском водорода.

Также в 2003 году европейский комиссар по исследованиям Филипп Бускен и министр энергетики Спенсер Абрахам подписали соглашение об укреплении научных связей путем объединения ЕС. и американские исследователи из государственного и частного секторов. В результате делегация из Форда, Аргонна и Сандия посетила Университет Граца, чтобы обсудить возможные области сотрудничества. Так я узнал о программе водородных двигателей в США, и в марте 2005 года я присоединился к Аргонну в качестве постдокторанта для работы над водородными двигателями. Проект продолжал расти, и, в конце концов, я был нанят в качестве постоянного сотрудника и взял на себя ответственность за проект.

В: Почему вы выбрали карьеру в автомобилестроении?

TW: Хороший вопрос! Всякий раз, разговаривая с друзьями с детьми, я говорю им, чтобы их дети научились чему-то полезному, чтобы они могли зарабатывать много денег, например, юристами или банкирами. Конечно, я просто шучу, потому что мне действительно нравится то, чем я занимаюсь.

Мое увлечение инженерией началось довольно рано — даже в детстве я действительно хорошо разбирал разные вещи — будь то старый дедушкин радиоприемник или старый телевизор — хотя моя миссия по ремонту вещей случалась не так уж часто. Но мне всегда было любопытно узнать, как все работает. Перенесемся на несколько лет вперед, и в возрасте 18 лет мне пришлось принять довольно важное решение в Австрии — обучение в колледже обычно длится 5 лет и является довольно специализированным, и кто-то спросил меня, что мне нравится делать. Ответ был довольно прост – мне очень нравится работать на моем старом мотоцикле, и именно поэтому я принял решение изучать машиностроение.

В: Не могли бы вы немного рассказать о всеядном двигателе? Как это было разработано? Каковы следующие шаги?

TW: Концепции всеядных двигателей на самом деле начинались как проект лабораторных исследований и разработок (LDRD), инициированный коллегами из группы двигателей. Идея концепции состоит в том, чтобы выяснить, как наиболее эффективно использовать двигатель на различных видах топлива — в нашем случае на бензине и этаноле, а также на альтернативных видах топлива следующего поколения, таких как биобутанол.

Цель состоит в том, чтобы позволить двигателю откалибровать себя, чтобы он сжигал доступное топливо с максимальной эффективностью с помощью набора датчиков в камере сгорания и выхлопе, которые сообщают двигателю, какие виды топлива используются. Один из многообещающих сигналов на самом деле исходит от свечи зажигания, которая используется в качестве датчика для так называемых сигналов обнаружения ионов. Эти сигналы можно использовать, чтобы определить, работает ли двигатель в оптимальных условиях, указать, когда возникает детонация в двигателе, и даже дать некоторое представление о том, какой тип топлива используется.

В: Есть ли у вас какие-либо советы для студентов, интересующихся инженерным делом?

TW: Мне трудно давать советы студентам здесь, в США, так как я закончил колледж в Европе. Понимание системы колледжей США, которое я получил до сих пор, ограничивается общением со студентами в качестве наставника в рамках летней программы стажировки в Аргонне и в качестве адъюнкт-профессора в Мичиганском технологическом университете. Единственный совет, который я могу дать учащимся, особенно на начальном этапе обучения, — «держись, дальше будет только лучше». химия. Только позже в колледже я попал на более прикладные, практичные (и для меня гораздо более приятные) занятия, такие как основы двигателя внутреннего сгорания и практические лабораторные работы по двигателю.

В: Какой ваш любимый гаджет в лаборатории?

TW: Поскольку я больше увлекаюсь механикой, у меня нет любимого гаджета в лаборатории. Но если бы мне действительно пришлось выбирать одну из них, то, вероятно, это была бы новая система индикации, которую мы недавно приобрели. Эти системы используются для регистрации давления внутри камер сгорания двигателя (да, во время его работы). Система измеряет давление почти 1000 раз за оборот двигателя, а поскольку даже обычные автомобильные двигатели раскручиваются до 6000 об/мин, это требует обработки большого количества данных. А если этого недостаточно, новые системы также выполняют расчеты и показывают некоторые результаты, относящиеся к характеристикам двигателя, в режиме реального времени. Как моторист, я думаю, что это действительно круто!

В: Что делает модульный испытательный стенд для автомобильных технологий (MATT) в Аргонне?

TW: Это проект моего друга и коллеги доктора Хеннинга Лозе-Буша. По его словам, «MATT — это что-то вроде LEGO для инженеров». Платформа представляет собой гибкую и легко модифицируемую сборку двигателя и гибридной трансмиссии с множеством элементов управления, что позволяет Хеннингу тестировать отдельные компоненты, а также разрабатывать целые стратегии управления.

Я узнал, насколько полезен MATT, в проекте, над которым я работал с Хеннингом по разработке стратегий эксплуатации водородных двигателей. Как только у нас была базовая стратегия управления водородным двигателем, установленная на динамометрическом стенде, Хеннинг использовал MATT, чтобы увидеть, как водородный двигатель будет работать в автомобиле. Если вы попытаетесь представить, сколько времени потребуется, чтобы на самом деле протестировать новую концепцию двигателя внутри автомобиля, легко представить, насколько мощной является платформа MATT.

В: Над какими еще проектами вы сейчас работаете?

TW: Мне посчастливилось участвовать в целом ряде других проектов, помимо водородных двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время у нас есть несколько проектов, ориентированных на двухтопливные двигатели. Исследования, проведенные в нескольких университетах, пришли к выводу, что двигатель, работающий на бензине и дизельном топливе (одновременно), на самом деле может быть более эффективным, чем двигатель, работающий только на одном топливе. В настоящее время мы работаем с промышленными партнерами, чтобы выяснить, можно ли подтвердить эти основные результаты и каковы преимущества производительности, эффективности и выбросов при применении двухтопливной концепции к многоцилиндровым серийным двигателям.

Я также принимал участие в проекте по изучению влияния на выбросы бензина с непосредственным впрыском и спиртового топлива. Мы начали с этанола и уже оценили другие перспективные виды топлива, такие как бутанол. Предстоит еще много работы — например, выяснить, как спиртовые топлива влияют на работу катализаторов.

Наконец, одна тема, которая особенно близка моему сердцу в эти дни, — это природный газ. Благодаря недавно обнаруженным запасам отечественного природного газа мы заметили растущий интерес к использованию компримированного природного газа (СПГ) в автомобильной промышленности. Учитывая наш опыт работы с водородом, еще одним сжатым газообразным топливом, мы чувствуем, что находимся в прекрасном положении для работы над продвижением СПГ в качестве моторного топлива.

В: Какие проекты вы смотрите (кроме своих)?

TW: Одной из областей, за которыми я сейчас наблюдаю, является внедрение электрических и подключаемых гибридных электромобилей в основном здесь, в США. Если вы посмотрите на историю альтернативных видов топлива и силовых установок, вы заметите, что история повторяется. Много раз эти новые концепции просто опережали свое время, и либо определенные компоненты не были полностью готовы к крупномасштабному распространению, либо отсутствовала инфраструктура для поддержки этих транспортных средств. Вот почему мне действительно любопытно, смогут ли на этот раз электромобили завоевать значительную долю рынка.

Кроме того, интересная тема для просмотра — симуляция. Компьютеры становятся все более мощными, и у нас здесь, на самом деле, одни из самых мощных компьютеров в мире. С такой вычислительной мощностью мы всегда пытаемся выполнять более подробные расчеты и симуляции, особенно в области двигателей внутреннего сгорания.

В: Что вам нравится делать вне лаборатории?

TW: Вне лаборатории я наслаждаюсь жизнью в большом городе со всеми ее плюсами и минусами. Почти 30-мильная поездка на работу, безусловно, наименее приятная часть, но для меня она все же стоит того. Бег вдоль озера оказался одним из тех занятий, которые мне очень нравились после работы, и так получилось, что эти пробежки становились все длиннее и длиннее. В 2009, я записался на Чикагский марафон и даже его закончил (и я был довольно быстрым).

В остальном мне нравится все, что может предложить город, включая большое разнообразие ресторанов, баров и мероприятий на свежем воздухе. Чтобы в полной мере воспользоваться озером, я увлекся катанием на лодке и в настоящее время очень увлекаюсь вейкбордингом и водными лыжами. И, наконец, поскольку мои корни в Австрии, и я не хочу пропустить там события (в том числе увидеть, как растут мои два маленьких племянника), я стараюсь ездить туда хотя бы пару раз в год.

В: Последний вопрос, без чего вы никогда не сможете начать день в лаборатории?

TW: Проверка электронной почты и голосовых сообщений. У меня много коллег, друзей и родственников за границей. Поэтому, когда я начинаю свой день здесь, для большинства моих друзей и коллег в Европе рабочий день почти закончен, и в моем почтовом ящике всегда есть несколько электронных писем, а индикатор голосового сообщения на моем телефоне мигает…

Никета Кумар
еще этого автора

Для запросов СМИ:

(202) 586-4940 или DOENews@hq. doe.gov

Подробнее читайте на странице новостей

energy.gov

LOTUS OMNIVORE ENGINE – КОНЦЕПЦИЯ ЭКОНОМИКИ ТОПЛИВА С РЕГУЛИРУЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ НА МНОГОТОПЛИВНЫХ МАТЕРИАЛАХ до 15% экономии топлива по сравнению с обычным двигателем в любых условиях. Это очень уникальная технология, очень экономичная и экологичная. Ниже мы поможем вам лучше понять двигатель Lotus omnivore. Для интересного тестирования вы можете посетить www.grouplotus.com/manageshowcase/uploadpassthru/8628.swf

Согласно Lotus, по сравнению с бензином, спиртосодержащее топливо имеет более высокую стойкость к детонации и поэтому должно работать при более высокой степени сжатия, чтобы максимизировать тепловую эффективность. Вариант использования спиртового топлива в обычных многотопливных двигателях с фиксированной степенью сжатия требует компромисса с термической эффективностью, чтобы обеспечить работу на бензине. Механизм VCR OMNIVORE позволяет использовать любые варианты топливных комбинаций с максимальной тепловой эффективностью без каких-либо аппаратных изменений двигателя.

До сих пор двигатель работал на бензине в режимах искрового зажигания и воспламенения от сжатия гомогенного заряда (HCCI). Режим HCCI представляет особый интерес, поскольку он способен обеспечить эффективность, подобную дизельному двигателю, без выбросов твердых частиц и NOx, которые требуют дорогостоящих систем последующей обработки в стандартном дизельном двигателе. Lotus утверждает, что Omnivore может работать в режиме HCCI в самых разных условиях эксплуатации и даже при холодном запуске, что было проблемой для предыдущих двигателей HCCI. Согласно первоначальным результатам испытаний, Omnivore достигает 10-процентного повышения эффективности (измеряемой по индикативному удельному расходу топлива) по сравнению с существующими двигателями с искровым зажиганием и непосредственным впрыском топлива.

В двигателе Lotus Omnivore используется система переменной степени сжатия с двухтактным рабочим циклом и непосредственным впрыском. Двигатель Lotus Omnivore был разработан для работы на гибком топливе и предлагает лучшую оптимизацию, чем четырехтактные двигатели.

Lotus Engineering, всемирно известное автомобильное консалтинговое подразделение Lotus Cars Limited, представляет на 79-м Международном автосалоне в Женеве свое последнее исследование эффективности двигателей. Концепция двигателя Omnivore может значительно повысить топливную экономичность экологически чистого топлива на основе спирта, что увеличивает перспективу увеличения пробега транспортных средств с использованием возобновляемых видов топлива. На выставке будет представлен моноблок одноцилиндрового исследовательского двигателя, который
демонстрирует новую архитектуру, разработанную для обеспечения высокой тепловой эффективности при работе на любом топливе на основе спирта или бензине.

Концепт Omnivore отличается инновационной системой переменной степени сжатия и использует двухтактный рабочий цикл с непосредственным впрыском топлива. Он идеально подходит для работы на гибком топливе с более высокой степенью оптимизации, чем это возможно с существующими четырехтактными двигателями.

Концепция двигателя представляет собой моноблочную конструкцию, в которой головка цилиндра и блок цилиндров объединены вместе, что устраняет необходимость в прокладке головки цилиндра, повышает долговечность и снижает вес. В этом случае применение моноблока облегчается отсутствием потребности в тарельчатых клапанах. Новый клапан улавливания заряда в выпускном отверстии обеспечивает асимметричную синхронизацию потока выхлопных газов и постоянное изменение точки открытия выпускного отверстия.

Изменяемая степень сжатия достигается за счет использования шайбы в верхней части камеры сгорания. Эта простая, но эффективная система перемещается вверх и вниз, влияя на изменение геометрического сжатия в зависимости от нагрузки на двигатель.

Моноблок включает в себя головку блока цилиндров, корпус цилиндра и впускные каналы, а также крепления для системы переменной степени сжатия и корпус клапана улавливания заряда. Он также содержит неподвижное положение одного из двух возможных положений установки форсунки, предусмотренных для исследовательских целей. Другое положение форсунки находится в шайбе переменной степени сжатия.

Моноблок установлен на верхнем картере, который является общим компонентом всех одноцилиндровых исследовательских двигателей Lotus. Двигатель оснащен полной первичной и вторичной балансировочной системой. Моноблок охлаждается водяным электрическим насосом. Вычислительная гидродинамика широко используется для обеспечения эффективного охлаждения моноблока, чему способствует удаление прокладки головки блока цилиндров, присущей такой архитектуре. Главное преимущество моноблочной конструкции в любом двигателе, помимо списка материалов и преимуществ сборки, заключается в уменьшении деформации канала цилиндров, обеспечиваемой снятием болтов головки цилиндров. Это особенно важно для двухтактных двигателей с поршневыми портами.

ДВИГАТЕЛЬ LOTUS OMNIVORE – КОНЦЕПЦИЯ ЭКОНОМИКИ ТОПЛИВА С РЕГУЛИРУЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ НА МНОГОТОПЛИВНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Механизм с регулируемой степенью сжатия головка блока цилиндров. В случае исследовательского двигателя
эта шайба приводится в движение и выдвигается двойным эксцентриковым механизмом, состоящим из запатентованных деталей. Сама шайба не движется со скоростью двигателя. В дополнение к свече зажигания на шайбе находится одна
из двух возможных положений форсунки. Он имеет водяное охлаждение и оснащен простыми поршневыми (или «мусорными») кольцами для первичного уплотнения и уплотнительным кольцом вверху для окончательного уплотнения
. Система переменной степени сжатия управляется электродвигателем и червячным приводом в передней части двигателя. Поскольку в двигателе нет тарельчатых клапанов, то понятно, что шайба могла бы быть большого диаметра, а так как нет необходимости в клапанных вырезах в днище поршня, то минимальный объем камеры сгорания может быть намного меньше, чем это имело место в двигателях с переменной степенью сжатия, показанных до настоящего времени.

Всеядный двигатель тигра характеристики — Авто Портал

История создания танка «Тигр»

Тигр 1

Тигр 2

Устройство и конструкция боевого агрегата

Передний отсек

Средняя часть машины

Кормовая часть

Корпус и башня

Технические характеристики

Подвеска и двигатель

Ходовая часть и гусеницы

Коробка передач

Расход топлива

Максимальная скорость

Экипаж

Габариты и вес

Вооружение

Пушка

Пулеметы

Дымовые гранатометы

Броневая защита

Преимущества и недостатки «Тигра»

Применение танка «Тигр» во Второй мировой войне

Немецкий тяжелый танк «Тигр»

Т-62-5ТДФ — ВикиВоины — энциклопедия о военной истории

Многотопливный оппозитный двигатель 5ТДФ советских танков моделей Т-64, T-72. Характеристики

История создания 5ТДФ

О многотопливности «пятерки»

Разрушение мифов

Недостатки

Цели двигателя

Технические параметры

Работа агрегата на разном топливе

Другие хитрости конструкции

Автомобиль Тигр: обзор, цена гражданского и военного Тигр (ГАЗ-2330)

Конструкция

Кузов и платформа

Интерьер

Двигатели и трансмиссия

Ходовая часть

Достоинства и недостатки

Модификации автомобиля «Тигр»

Стоимость

Сергей Столяров заводит всеядный двигатель

Не покатило – Картина дня – Коммерсантъ

Изучаем, как собрать свой двигатель — на случай «Большого ПЭ» и не только / Хабр

Двигатель Ленуара (или просто, — «Ленуар»)

Двигатель Отто

▍ Четырёхтактные двигатели

▍ Двухтактные двигатели

Интересные тонкости

Линейные двигатели внутреннего сгорания / Internal Combustion Free Piston Engines

Проектируем самодельный линейный двигатель!

«Всеядный» автомобиль первыми опробуют «доны педро»

Новые статьи

Популярные тест-драйвы

настоящее и будущее двигателя внутреннего сгорания

Вездесущее пламя

Разделение труда

Всеядный двухтактник

Winner: The Omnivorous Engine — IEEE Spectrum

«Всеядный двигатель» надеется работать на многих видах топлива

«Всеядный двигатель» надеется работать на многих видах топлива

Оператор-постановщик обновляет NVIDIA Omniverse для демонстрации Sleek Car

10 вопросов автомобильному инженеру: Томас Валлнер

Для запросов СМИ:

Подробнее читайте на странице новостей