Svi do danas izmišljeni motori s unutrašnjim sagorijevanjem, sa svom raznolikošću, iako uvelike poboljšani, ne donose željeni rezultat.
Dostignuća moderne nauke već se približavaju novom tehničkom rješenju i razvijaju motore s promjenjivim stupnjem kompresije koji mogu raditi na bilo kojoj vrsti goriva. Pravi smjer u automobilskoj industriji je i to što su napravljeni hibridi, koji se sastoje od generatora i laganog motora. S ovim se možemo u potpunosti složiti, jer i ja imam takve izume i to je pravi smjer, ali to su samo pola mjere za postizanje dobrih ekonomskih i taktičko-tehničkih rezultata.
U novom izumu mogu ponuditi ne samo motor s kontinuirano promjenjivim i promjenjivim odnosom kompresije koji može raditi na bilo kojoj vrsti goriva, već i motor koji se teško može nazvati dvotaktnim, jer u jednom taktu klipa vratilo motora može napraviti više od jednog okretaja u minuti.
Novi motor će također raditi s promjenjivim stupnjem kompresije na bilo kojoj vrsti goriva, u kojem će se proces kompresije i emisija plina kombinirati u jednom ciklusu. Glavna prednost u odnosu na sve postojeće, novi će motor imati glatku i kontroliranu kompresiju mješavine plina u klipovima, koja će se izvoditi iz mase automobila, što do danas nije učinjeno na ovom svijetu, a to će motor učiniti još snažnijim, ekonomičnijim i ekološki prihvatljivijim. Za takav motor nema problema stvoriti pritisak u klipu od 1 do 100 kg. Samo što su ovom izumu već potrebne nove tehnologije i novi materijali.
Ovo tehničko rješenje neće biti formalizirano kao prijava izuma. Sada su svi prešli na tržišne odnose, pa mi nije profitabilno besplatno distribuirati progresivne ideje. Ovaj problem ne leži samo u činjenici da skupe naknade za podnošenje prijave za izum, već i nakon dobivanja patenta, većina pronalazača u Ruskoj Federaciji nije u mogućnosti da održi svoje patente čak ni u svojoj zemlji. Ovi patenti kasnije postaju vlasništvo proizvodnje i upotrebe u drugim zemljama. Ja, kao i mnogi pronalazači, takođe ne mogu podržati svoje patente, ne samo u inostranstvu, koje nemam, već ni u svojoj zemlji.
Sada se mladi naučnici, studenti ili penzioneri koji žele nešto izmisliti, suočavaju s velikim problemima. Zašto bi izumitelj koji je rodio novu ideju trebao to primijeniti u obliku izuma, zaštititi ga u obliku patenta, i to ne samo u Rusiji, već i u inostranstvu, budući da se u susjednim državama može proizvesti, a da se od izumitelja to ni ne pita. Da bi započeo dijalog s kupcem, izumitelj mora ne samo potvrditi da je ovaj izum nov, da ga niko ne koristi, već i pružiti, u skladu sa klauzulom 2.2 ugovora o licenci, potrebno i dovoljno za upotrebu izuma prema klauzuli 2.1 tehničke i tehničke i ostalu dokumentaciju, kao i pružanje tehnološke i druge pomoći, a po potrebi i isporuku uzoraka, materijala i posebne opreme. Istovremeno, ovdje još nije određeno da će izumitelj prije svega morati platiti:
Za podnošenje prijave za izum 1650 rubalja,
Za izdavanje patenta za izum 3250 rubalja,
Za razmatranje zahtjeva putem vještačenja meritorno 2.450 rubalja,
Za obavljanje pretraživanja podataka o jednom objektu 6500 rubalja.
Izvršite istraživanje i razvoj o svom trošku,
Dizajnirajte alat za ovaj izum,
Izraditi projektnu i tehničku dokumentaciju,
Nabavite materijal i napravite prototip izuma,
Testiranje prototipa predmetnog izuma,
Obavijestite kupca da je izum nov i da ga nitko ne koristi,
Obavijestite kupca o periodu povrata projekta za ovaj izum,
Platite sve naknade i privremene uplate za održavanje patenta i tako dalje ...
Ako pronalazač nema zaštitu u obliku patenta za izum, tada niko neće razgovarati s pronalazačem. Treba naglasiti da kupac mora platiti samo 1.650 rubalja za upotrebu ekskluzivne ili neekskluzivne licence za izum i koliko će izumitelj za to dobiti ...
Vidite potvrdu da ekskluzivna i neekskluzivna dozvola za upotrebu izuma košta 1650 rubalja i donesite vlastite zaključke ...
U naučnoj zajednici novi zakoni i naknade za patente stvorili su potpunu neravnotežu u odnosu između pronalazača, patentnog ureda, proizvođača i potrošača. Ne želim taj odnos prenijeti na medicinski nivo, ali izgleda ovako - kada nezavisna glava ne odgovori šta radi njena desna ili lijeva noga. U takvom okruženju mi \u200b\u200bje lakše kupiti licencu od onih koji su donijeli zakone i patente, tako da ne prelazim iz kategorije siromašnih u kategoriju prosjaka.
Sada su svi prešli na tržišne odnose, pa to moramo činiti i mi izumitelji ili naučnici. Na njihovim izumima potrebno je ugovorno surađivati \u200b\u200bsamo s velikim kompanijama koje imaju ne samo svoje laboratorije, materijalno-tehničku bazu, već i tim istomišljenika s kojima će bilo koji izum biti moguće dovesti u serijsku proizvodnju. Nadajmo se dobroj budućnosti ...
Belashov univerzalni motor
Dizajniran za upotrebu kao pogonski pogon u bilo kojem sektoru nacionalne ili vojne ekonomije. U univerzalnom motoru koristi se sistem za regulaciju zapremine i kompresije smjese, pri čemu se stupanj kompresije određuje omjerom ukupne zapremine glavnog cilindra i dodatnog cilindra prema zapremini komore za sagorijevanje, da bi motor mogao raditi iz bilo kojeg motornog goriva ili plinova, što omogućava stvaranje ekološki prihvatljivog motora s unutarnjim izgaranjem, što povećava učinkovitost. pd, snaga, efikasnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem i smanjuju njegove gubitke toplote.
Univerzalni motor sa unutrašnjim sagorijevanjem, sadrži radilicu, mehanizam za distribuciju plina, sustav napajanja, paljenje, stvaranje smjese, koji se nalaze u klipnom cilindru s komorom za sagorijevanje i glavom, sustav za regulaciju volumena i kompresije smjese, a glava klipa izrađena je u obliku cilindra s poklopcem, iznutra na kojoj se nalaze svijeća i mlaznica. Uređaj za premošćivanje, usisni i ispušni ventili komuniciraju s unutarnjom površinom komore za sagorijevanje klipa, napravljenom u obliku čaše. Između cilindra bloka i cilindra glave klipa nalazi se dodatna komora, sistem za regulaciju zapremine i kompresije smeše, koji je povezan sa dodatnom komorom. Upravljanje, otvaranje i zatvaranje ventila sistema za regulaciju zapremine i kompresije smeše vrši se iz klipa, bregastog vratila, regulatora brzine ili automatske spojke. Unutarnja šupljina klipa i donja osnova glave klipa, koji su povezani sa komorom za sagorijevanje, izrađeni su od jakog zgloba otpornog na toplinu i imaju brtvu otpornu na toplinu. Uređaj za prebacivanje protoka izrađen je u obliku propusnog ventila povezanog sa sistemom za stvaranje smjese. Sustav za stvaranje smjese u komori za sagorijevanje izveden je u obliku deflektora sa kanalima, spiralnim žljebovima, uglavnom promjenjivog presjeka s rupama, zaslonom i mlaznicom.
Univerzalni motor povećava efikasnost i snagu motora sa unutrašnjim sagorevanjem, pri upotrebi bilo kakvih motornih goriva ili gasova, zahvaljujući upotrebi sistema za kontrolu zapremine i kompresije smeše, a takođe smanjuje i gubitke toplote kada se koriste klip i glava klipa izrađeni od toplotno otporne smeše sa brtvom otpornom na toplotu. Pri radu s univerzalnim motorom, uljni film na bloku cilindara i cilindru glave klipa ne dolazi u kontakt s komorom za sagorijevanje, što nikada neće uzrokovati koksanje i slijepljenje klipnih prstenova, onečišćenje motornog ulja i produžiti vijek trajanja motora. Prilikom remonta univerzalnog motora, dovoljno je odvojiti glavu klipa od glave bloka i umetnuti novi blok, što će znatno pojednostaviti i smanjiti troškove njegovog dizajna. Kada se sistem za regulaciju zapremine i kompresije smjese i sustav za stvaranje smjese, pri radu s bilo kojim motornim gorivom, postiže velika intenzifikacija i stabilizacija procesa sagorijevanja u klipu, što omogućava stvaranje ekološki prihvatljivog motora sa unutrašnjim sagorijevanjem.
№
Belashov univerzalni rotacijski motor
Belashov-ov univerzalni rotacijski motor, napravljen u obliku zasebnog modula, Svaki modul sadrži rotor zamašnjaka, ekscentrični mehanizam s klipom, mehanizam za povratak klipa, mehanizam za podešavanje radnog pritiska, izlaznu mlaznicu kroz koju se ispuštaju ispušni plinovi, reflektorski sistem izrađen u obliku udubljenja i izbočina koje komuniciraju s otvorima izlazne mlaznice, sustav čeličnih brtvila koji djeluju s rotorom zamašnjaka i kućištem, sustav za uvođenje i ubrizgavanje vode ili kemijskih komponenata. Mehanizam za podešavanje radnog pritiska povezan je s premosnim preklopnim uređajem izrađenim u obliku premosnog ventila i opruge, koji komunicira sa sistemom za ubrizgavanje i ubrizgavanje hemijskih komponenata. Ovisno o načinu stvaranja zapaljive smjese i vrsti goriva, univerzalni rotacijski motor pretvara toplinsku energiju u mehanički rad direktno na samom rotoru zamašnjaka.
№
Belashov univerzalni mlazni rotor
Radi na bilo kojim motornim gorivima ili plinovima. Tokom rada (za povećanje temperature radnih gasova) možete dodatno koristiti fino mleveno čvrsto gorivo. Na primjer, ugljen sa zračnom ili plinovitom smjesom i voda ili tečni otpad koriste se za povećanje količine radnih gasova u rotacijskom motoru.
Područje primjene je brodogradnja, mašinstvo, mobilni energetski moduli, industrijska poduzeća, energetika i transport, kao ekološki prihvatljivi motori male, srednje ili velike snage. U vojne svrhe, za odlaganje toksičnih supstanci i bakteriološkog oružja za masovno uništavanje.
Prednosti univerzalnog rotor-mlaznog motora Belashov:
Male dimenzije i težina,
Modularni dizajn,
Visoka efikasnost,
U motoru nema sistema za hlađenje,
U motoru nema mehanizma za radilicu,
Radni dio rotora automatski se čisti od naslaga ugljika i odlaže od štetnih spojeva.
Izumom univerzalne rotaciono-klipne vakuumske pumpe Belashov, koja istovremeno može stvoriti visoki pritisak i visoki vakuum u jednom ciklusu, problem osiguranja nesmetanog rada univerzalnog rotorno-mlaznog motora Belashov rješava se vrlo jednostavno:
Dizajn rotor-mlaznog motora postaje jeftiniji,
Dizajn rotor-mlaznog motora je pojednostavljen,
Motor postaje jednostavan za održavanje i popravak,
Efikasnost se povećava. rotor-mlazni motor,
Smanjuje se masa rotor-mlaznog motora,
Pojednostavljen je način pripreme radne smjese,
Lista dodatne opreme se smanjuje,
Stvara se stalni višak pražnjenja,
Stvara se stalni nadpritisak,
Ubrizgavanje radne smjese i njezino paljenje na rotor zamašnjaka može se odvijati u impulsnom ili kontinuiranom načinu rada - motor ne mora imati sustav paljenja za radnu smjesu, jer to može podnijeti jednostavna nit koja se može stalno uključiti.
Napredno tehničko rješenje usmjereno na stvaranje rotornog mlaza, ekonomičnih i ekološki prihvatljivih hibridnih motora s unutarnjim sagorijevanjem koji rade na gorivo od vodonika, postižući visok stupanj intenzifikacije i stabilizacije procesa sagorijevanja vodika pri dodavanju vode ili pare. U ovom slučaju, u rotor-mlaznom motoru, volumen i kompresija radne smjese mogu se mijenjati u širokom rasponu.
Belashov-ov univerzalni rotor-mlazni motor sposoban je za rad od bilo kojeg motornog goriva ili zapaljivih gasova. Tokom rada u motor se mogu dodati bilo kakvi aditivi, voda ili vodena para, koji povećavaju zapreminu radne tečnosti i smanjuju zagađenje okoline, poboljšavaju performanse motora, povećavaju njegovu ekonomičnost, snagu i efikasnost. Univerzalni rotor-mlazni motor izrađen je u oblik modula, u kojem su svi sustavi, dijelovi, sklopovi i mehanizmi identični i zamjenjivi, što olakšava postupak proizvodnje i popravka svakog modula, a također smanjuje njegovu cijenu.Pogledajte komentar univerzalnog mlaznog motora Belashov.
U ljeto 2017. godine naučna i tehnička zajednica proširila je vijest - mladi naučnik iz Jekaterinburga pobijedio je na sveruskom takmičenju za inovativne projekte u oblasti energetike. Takmičenje se naziva "Energija proboja", naučnicima stariji od 45 godina dozvoljeno je učešće, a Leonid Plotnikov, vanredni profesor na Uralskom federalnom univerzitetu koji nosi ime prvog predsjednika Rusije B.N. Jeljcin “(UrFU), nagrađena je nagradom od 1.000.000 rubalja.
Izvešteno je da je Leonid razvio četiri originalna tehnička rešenja i dobio sedam patenata za usisne i izduvne sisteme za motore sa unutrašnjim sagorevanjem, kako turbopunjača tako i atmosferskog. Konkretno, modifikacija usisnog sistema turbo motora "prema metodi Plotnikov" može eliminisati pregrijavanje, smanjiti buku i količinu štetnih emisija. Modernizacija izduvnog sistema motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa turbopunjačem povećava efikasnost za 2% i smanjuje specifičnu potrošnju goriva za 1,5%. Kao rezultat, motor postaje ekološki prihvatljiviji, stabilniji, snažniji i pouzdaniji.
Je li sve to istina? Šta je suština prijedloga naučnika? Uspjeli smo razgovarati s pobjednikom takmičenja i saznati sve. Od svih originalnih tehničkih rješenja koje je razvio Plotnikov, zaustavili smo se samo na dva gore navedena: modificirani usisni i ispušni sistem motora sa turbopunjačem. U početku se čini da je stil prezentacije teško razumljiv, ali pažljivo ga pročitajte i na kraju ćemo prijeći na stvar.
Izazovi i izazovi
Autorstvo dolje opisanih događaja pripada grupi naučnika Uralskog federalnog univerziteta, koja uključuje doktora tehničkih nauka, profesora Yu.M.Brodov-a, doktora fizičkih i matematičkih nauka, profesora Zhilkin-a B.P. i kandidat tehničkih nauka, vanredni profesor Plotnikov L.V. Rad ove posebne grupe dobio je grant od milion rubalja. U inženjerskoj studiji predloženih tehničkih rješenja pomagali su im stručnjaci Uralskog postrojenja za dizel motore, odnosno šef odjela, kandidat tehničkih nauka DS Šestakov. i zamjenik glavnog dizajnera, kandidat tehničkih nauka Grigoriev N.I.
Jedan od ključnih parametara njihove studije bio je prijenos topline od protoka plina do zidova ulaznog ili izlaznog cjevovoda. Što je niži prenos toplote, niži su toplotni naponi, veća je pouzdanost i performanse sistema u cjelini. Za procjenu intenziteta prijenosa topline koristi se parametar nazvan lokalni koeficijent prijenosa topline (označen kao αh), a zadatak istraživača bio je pronaći načine za smanjenje tog koeficijenta.
Slika: 1. Promena lokalnog (lh \u003d 150 mm) koeficijenta prolaska toplote αh (1) i brzine protoka vazduha wh (2) u vremenu τ iza slobodnog kompresora turbopunjača (u daljem tekstu - TC) sa glatkim okruglim cjevovodom i različitim frekvencijama rotacije rotora TC: a) ntk \u003d 35.000 min-1; b) ntk \u003d 46.000 min-1
Pitanje za modernu izradu motora je ozbiljno, budući da su kanali za gas i vazduh uvršteni na listu najtermičnije opterećenih elemenata modernih motora sa unutrašnjim sagorevanjem, a zadatak smanjenja prenosa toplote u usisnim i ispušnim kanalima posebno je akutan za motore sa turbopunjačem. Zapravo, u turbo motorima, u poređenju sa atmosferskim motorima, povećavaju se pritisak i temperatura na ulazu, povećava se prosječna temperatura ciklusa, veća je pulsacija plina, što uzrokuje termomehanička naprezanja. Termičko opterećenje dovodi do zamora dijelova, smanjuje pouzdanost i vijek trajanja dijelova motora, a dovodi i do neoptimalnih uvjeta za sagorijevanje goriva u cilindrima i pada snage.
Znanstvenici vjeruju da se toplinski stres turbo motora može smanjiti, a ovdje, kako kažu, postoji nijansa. Obično se za turbopunjač dvije njegove karakteristike smatraju važnima - pojačani tlak i protok zraka, a sama jedinica uzima se kao statički element u proračunima. Ali u stvari, istraživači primjećuju da se nakon ugradnje turbopunjača termomehaničke karakteristike protoka plina značajno mijenjaju. Stoga, prije proučavanja promjene αx na ulazu i izlazu, potrebno je istražiti sam protok plina pomoću kompresora. Prvo - ne uzimajući u obzir klipni dio motora (kako kažu, iza slobodnog kompresora, vidi sliku 1), a zatim - zajedno s njim.
Razvijen je i stvoren automatizirani sistem za prikupljanje i obradu eksperimentalnih podataka - vrijednosti protoka plina wh i lokalni koeficijent prolaska toplote αh uzete su iz para senzora i obrađene. Pored toga, sastavljen je jednocilindrični model motora zasnovan na motoru VAZ-11113 sa turbopunjačem TKR-6.
Slika: 2. Zavisnost lokalnog (lh \u003d 150 mm) koeficijenta prolaska toplote αh od ugla rotacije radilice φ u usisnom razvodniku klipnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa pritiskom pri različitim brzinama rotacije radilice i različitim brzinama rotacije rotora TC: a) n \u003d 1.500 min-1; b) n \u003d 3.000 min-1, 1 - n \u003d 35.000 min-1; 2 - ntk \u003d 42.000 min-1; 3 - ntk \u003d 46.000 min-1
Studije su pokazale da je turbopunjač moćan izvor turbulencije, koji utječe na termomehaničke karakteristike protoka zraka (vidi sliku 2). Uz to, istraživači su otkrili da sama instalacija turbopunjača povećava αx na usisu motora za oko 30% - dijelom i zato što je zrak nakon kompresora jednostavno znatno vrući nego na usisu atmosferskog motora. Izmjeren je i prijenos topline na izlazu iz motora s ugrađenim turbopunjačem, a pokazalo se da što je veći višak tlaka, dolazi do manje intenzivnog prijenosa toplote.
Slika: 3. Shema usisnog sistema nadpunjenog motora s mogućnošću odbacivanja dijela napunjenog zraka: 1 - usisni razvodnik; 2 - spojna cijev; 3 - spojni elementi; 4 - kompresor TK; 5 - elektronska upravljačka jedinica motora; 6 - elektro-pneumatski ventil].
Ukratko, ispada da je za smanjenje toplotnog opterećenja potrebno sljedeće: u usisnom traktu potrebno je smanjiti turbulenciju i pulsiranje zraka, a na izlazu - stvoriti dodatni pritisak ili vakuum, ubrzavajući protok - to će smanjiti prijenos topline, a osim toga, pozitivno će utjecati na čišćenje cilindara od ispušnih plinova ...
Sve ove naizgled očigledne stvari trebale su detaljna mjerenja i analize, što niko prije nije radio. Dobiveni podaci omogućili su razvijanje mjera koje su u budućnosti sposobne, ako ne napraviti revoluciju, onda sigurno udahnuti, u doslovnom smislu riječi, novi život cijeloj industriji izrade motora.
Slika: 4. Ovisnost lokalnog (lh \u003d 150 mm) koeficijenta prolaska toplote αh od kuta rotacije radilice φ u usisnom razvodniku klipnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem (ntk \u003d 35.000 min-1) pri brzini rotacije radilice n \u003d 3.000 min-1. Brzina ispuštanja zraka: 1 - G1 \u003d 0,04; 2 - G2 \u003d 0,07; 3 - G3 \u003d 0,12].
Olakšanje usisa viška zraka
Prvo, istraživači su predložili dizajn za stabilizaciju protoka usisnog zraka (vidi sliku 3). Elektro-pneumatski ventil, ugrađen u usisni kanal nakon turbine i u određenim trenucima ispuštajući deo vazduha komprimovanog turbopunjačem, stabilizuje protok - smanjuje brzinu i pulsiranje pritiska. Kao rezultat, ovo bi trebalo dovesti do smanjenja aerodinamičke buke i toplotnih naprezanja u usisnom kanalu.
I koliko treba resetovati da bi sistem mogao efikasno raditi bez značajnog slabljenja efekta turbopunjača? Na slikama 4 i 5 vidimo rezultate mjerenja: kako pokazuju studije, optimalni udio ispuštenog zraka G leži u rasponu od 7 do 12% - takve vrijednosti smanjuju prijenos toplote (a samim tim i termičko opterećenje) u usisnom traktu motora do 30%, tj. , dovedite ga do vrijednosti tipičnih za atmosferske motore. Nema smisla dalje povećavati udio resetovanja - to ne daje efekt.
Slika: 5. Usporedba ovisnosti lokalnog (lh \u003d 150 mm, d \u003d 30 mm) koeficijenta prijenosa toplote αh o kutu vrtnje radilice φ u usisnom razvodniku klipnog motora s unutrašnjim sagorijevanjem s nadpunjenjem bez pražnjenja (1) i sa ispuštanjem dijela zraka (2) pri ntk \u003d 35 000 min-1 i n \u003d 3000 min-1, udio viška ispuštanja zraka iznosi 12% ukupnog protoka].
Izbacivanje ispušnih plinova
Ali šta je sa ispušnim sistemom? Kao što smo gore rekli, radi i u turbopunjaču na visokim temperaturama, a pored toga, uvijek želite da ispuštanje što je više moguće doprinese maksimalnom čišćenju cilindara od ispušnih plinova. Tradicionalne metode rješavanja ovih problema već su iscrpljene, ima li još prostora za poboljšanje? Ispostavilo se da postoji.
Brodov, Zhilkin i Plotnikov tvrde da je moguće poboljšati čišćenje plina i pouzdanost ispušnog sistema stvaranjem dodatnog vakuuma ili izbacivanja u njemu. Prema izvođačima, protok izbacivanja, kao i ulazni ventil, smanjuje pulsiranje protoka i povećava zapreminski protok zraka, što doprinosi boljem čišćenju cilindara i povećanju snage motora.
Slika: 6. Shema ispušnog sistema s ejektorom: 1 - glava cilindra s kanalom; 2 - izlazni cjevovod; 3 - izduvna cijev; 4 - cijev za izbacivanje; 5 - elektro-pneumatski ventil; 6 - elektronska upravljačka jedinica].
Izbacivanje pozitivno utječe na prijenos topline iz ispušnih plinova u dijelove ispušnog trakta (vidi sliku 7): kod takvog sustava maksimalne vrijednosti koeficijenta lokalnog prijenosa topline αh dobivene su za 20% niže nego kod tradicionalnih ispušnih plinova - osim za period zatvaranja usisnog ventila, ovdje je intenzitet prijenosa topline, naprotiv, nešto viši. Ali općenito je prijenos topline još uvijek manji, a istraživači su pretpostavili da će ejektor na izlazu iz turbo motora povećati njegovu pouzdanost, jer će smanjiti prijenos topline iz plinova u zidove cjevovoda, a sami plinovi će se hladiti zrakom za izbacivanje.
Slika: 7. Ovisnosti lokalnog (lh \u003d 140 mm) koeficijenta prolaska toplote αh o kutu rotacije radilice φ u ispušnom sistemu pri nadpritisku ispuha pb \u003d 0,2 MPa i učestalosti rotacije radilice n \u003d 1.500 min-1. Konfiguracija ispušnog sistema: 1 - bez izbacivanja; 2 - sa izbacivanjem.]
A ako kombinirate? ..
Dobivši takve zaključke o eksperimentalnoj instalaciji, znanstvenici su prošli dalje i primijenili znanje stečeno na stvarnom motoru - kao jedan od "eksperimentalnih" odabran je 8DM-21LM dizel motor proizveden u Ural Diesel Engine Plant LLC. Takvi motori se koriste kao stacionarne elektrane. Pored toga, u radu je korišćen i "mlađi brat" 8-cilindričnog dizelskog motora 6DM-21LM, takođe u obliku slova V, ali koji ima šest cilindara.
Slika: 8. Ugradnja elektromagnetskog ventila za ispuštanje dijela zraka na dizel motor 8DM-21LM: 1 - elektromagnetski ventil; 2 - dovodna cijev; 3 - kućište ispušnog razvodnika; 4 - turbopunjač.
Na "junior" motoru implementiran je sistem za izbacivanje ispušnih plinova, logično i vrlo pametno kombinovan sa sistemom za rasterećenje usisnog tlaka, što smo razmotrili malo ranije - uostalom, kao što je prikazano na slici 3, ispušni zrak može se koristiti za potrebe motora. Kao što vidite (slika 9), cijevi su položene iznad ispušnog razvodnika u koji se dovodi zrak koji se uzima iz ulaza - to je isti višak tlaka koji stvara turbulenciju nakon kompresora. Zrak iz cijevi se "distribuira" kroz sistem magnetskih ventila, koji se nalaze neposredno iza ispušnog otvora svakog od šest cilindara.
Slika: 9. Opšti prikaz moderniziranog ispušnog sistema motora 6DM-21LM: 1 - ispušni cjevovod; 2 - turbopunjač; 3 - cijev za izlaz gasa; 4 - sistem za izbacivanje.
Takav uređaj za izbacivanje stvara dodatni vakuum u ispušnom kolektoru, što dovodi do izjednačavanja protoka plina i slabljenja privremenih procesa u takozvanom prijelaznom sloju. Autori studije izmjerili su brzinu protoka zraka wh, ovisno o kutu radilice φ sa i bez izbacivanja ispušnih plinova.
Slika 10 pokazuje da je za vrijeme izbacivanja najveći protok veći, a nakon zatvaranja ispušnog ventila pada sporije nego u razdjelniku bez takvog sustava - dobiva se svojevrsni "efekt puhanja". Autori kažu da rezultati ukazuju na stabilizaciju protoka i bolje čišćenje ispušnih plinova iz cilindara motora.
Slika: 10. Ovisnosti lokalnog (lx \u003d 140 mm, d \u003d 30 mm) protoka plina wh u ispušnom cjevovodu s izbacivanjem (1) i tradicionalnog cjevovoda (2) o kutu rotacije radilice φ pri brzini radilice n \u003d 3000 min-1 i početni nadtlak pb \u003d 2,0 bara.
Koji je rezultat
Krenimo redom. Prvo, ako se mali dio zraka komprimiranog kompresorom ispušta iz usisnog razvodnika turbo motora, moguće je smanjiti prijenos topline iz zraka na zidove razdjelnika i do 30%, a istovremeno zadržati protok mase zraka koji ulazi u motor na normalnoj razini. Drugo, ako primijenimo izbacivanje na izlazu, tada se prijenos toplote u ispušnom razvodniku može također značajno smanjiti - izvršena mjerenja daju vrijednost od oko 15% - i također poboljšati čišćenje cilindara plinom.
Kombinacijom prikazanih naučnih nalaza za usisne i ispušne kanale u jedinstveni sistem dobit ćemo složeni efekt: uzimajući dio zraka iz usisa, prenoseći ga u ispuh i precizno sinhronizirajući ove impulse na vrijeme, sistem će poravnati i "smiriti" procese protoka zraka i ispušnih plinova. Kao rezultat, trebali bismo dobiti manje termički opterećeni, pouzdaniji i efikasniji motor u odnosu na konvencionalni turbo motor.
Dakle, rezultati su dobiveni u laboratorijskim uvjetima, potvrđeni matematičkim modeliranjem i analitičkim proračunima, nakon čega je stvoren prototip, na kojem su provedena ispitivanja i potvrđeni pozitivni efekti. Iako je sve ovo provedeno unutar zidova UrFU-a na velikom stacionarnom turbodizelu (motori ovog tipa koriste se i na dizel lokomotivama i brodovima), međutim, principi ugrađeni u dizajn mogli bi se ukorijeniti i na manjim motorima - zamislite, na primjer, da GAZ Gazela, UAZ Patriot ili LADA Vesta dobiju novi turbo motor sa boljim karakteristikama od stranih analoga ... Da li je moguće da novi trend u proizvodnji motora započne u Rusiji?
Znanstvenici iz UrFU-a također imaju rješenja za smanjenje toplotnog opterećenja atmosferskih motora, a jedno od njih je profiliranje kanala: poprečno (uvođenjem umetka kvadratnog ili trokutastog presjeka) i uzdužno. U principu, prema svim tim rješenjima, sada je moguće graditi radne uzorke, provoditi ispitivanja i, ako su uspješni, pokrenuti masovnu proizvodnju - navedeni dizajnerski pravci, prema znanstvenicima, ne zahtijevaju značajne financijske i vremenske troškove. Sada bi trebalo naći zainteresovane proizvođače.
Leonid Plotnikov kaže da sebe prvenstveno smatra naučnikom i ne postavlja cilj komercijalizacije novih dostignuća.
Među ciljeve bih radije nazvao dalja istraživanja, dobivanje novih naučnih rezultata, razvoj originalnih dizajna sistema vazduh-vazduh za klipne motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Ako su moji rezultati korisni za industriju, bit će mi drago. Iz iskustva znam da je provedba rezultata vrlo težak i dugotrajan proces, a ako se u njega uronite, neće ostati vremena za nauku i nastavu. A ja sam skloniji polju obrazovanja i nauke, a ne industriji i posluvanredni profesor Uralskog federalnog univerziteta nazvanog po prvom predsjedniku Rusije B.N. Jeljcin "(UrFU)
Međutim, dodaje da je proces primjene rezultata istraživanja na pogonskim mašinama PJSC Uralmashzavod već započeo. Tempo implementacije je i dalje nizak, sav posao je u početnoj fazi i vrlo je malo specifičnosti, ali je preduzeće zainteresirano. Ostaje da se nadamo da ćemo vidjeti rezultate ove provedbe. A takođe i da će rad naučnika naći primenu u domaćoj automobilskoj industriji.
Kako ocjenjujete rezultate istraživanja?
Iako su svi isti osnovni principi koji su pokretali prve motore automobila i danas u upotrebi, moderni motori su se puno razvili kako bi udovoljili zahtjevima snage, održivosti i efikasnosti kako bi udovoljili potrebama modernih vozača i, naravno, zakonskom okviru.
Zamislite stare motore poput vukova i moderne motore poput pasa. Obje vrste životinja imaju isto nasljeđe i slične karakteristike, ali druga vrsta savršeno ispunjava svoje funkcije u modernim situacijama, dok se prva vrsta jednostavno nije mogla prilagoditi životu u gradu ili predgrađu; prvi obavljaju jedan zadatak: loviti kako bi preživjeli, drugi obavljaju brojne zadatke i imaju svoje podvrste za obavljanje određenih funkcija, poput lova, čuvanja, sudjelovanja na izložbama i drugih. A takvi su i motori: od njihovih ranijih verzija bilo je potrebno samo malo - samo da se automobil pokrene tako da se kreće barem ne sporije od konja, dok moderni motor zahtijeva mnogo više: da bude tih i istovremeno ima dovoljnu snagu kako biste zadovoljili moderne kriterije, a možda čak i bili ponos vlasnika vašeg automobila.
Prije nego što razgovaramo o tome kako se moderni automobilski motori razlikuju od starijih, morate razumjeti automobil. U svakom slučaju, princip je isti: mješavina benzina i zraka se pali u komori tzv cilindar... U cilindru se klip, koji prima pritisak od eksplozije, kreće prema dolje, a zatim opet prema gore, po inerciji i pod dejstvom drugog klipa, koji je u direktno suprotnom položaju u odnosu na prvi. Klip je pričvršćen na radilicu. Kada se klip pomiče gore-dolje, radilica se okreće. Radilica tada prelazi na mjenjač, \u200b\u200bna koji prenosi ovu rotaciju, a zatim mjenjač prenosi šasiju čiji su apogej točkovi automobila. Zvuči jednostavno, zar ne? S modernim motorima sve je potpuno isto, ali postoji ogromna gomila nijansi.
U međuvremenu, moderni benzinski motor još je uvijek daleko od ideala efikasnosti - samo zamislite, od sve raspoložive hemijske energije u benzinu, samo se oko 15 posto pretvori u mehaničku energiju, što na kraju pokreće automobil. Statistike pokazuju da se čak više od 17 posto energije troši, a ogromnih 62 posto gubi se u motoru zbog vrućine i trenja.
Na slici lijevo: stari Saabov motor; na slici desno: savremeni motor Mini Cooper
Savremeni motori imaju brojne tehnologije koje ih čine efikasnijim. Na primjer, tehnologija izravnog ubrizgavanja, koja miješa gorivo i zrak prije nego što se premjeste u cilindar, može poboljšati učinkovitost motora za 12 posto jer se gorivo efikasnije sagorijeva. Turbopunjači i turbopunjači, koji koriste komprimirani zrak iz ispušnog sistema automobila, čine ciklus sagorijevanja učinkovitijim. Komprimovani vazduh dovodi do efikasnijeg sagorevanja. Tehnologija razvoda vremena i deaktiviranja cilindara inovacije su koje omogućavaju motoru da koristi samo onu količinu goriva koja je potrebna motoru, istovremeno poboljšavajući njegovu efikasnost.
Ali jedna od glavnih razlika između modernih automobilskih motora i "starijih" motora je ta što moderni motori rade u stanju pripravnosti, u minimalnom režimu, kada ne trebaju ubrzati automobil. U starom 8-cilindričnom motoru radilo je svih osam cilindara, bez obzira je li automobil u praznom hodu ili ubrzavao s papučice gasa što je brže mogao. Pored toga, svih osam cilindara dobilo je istu količinu goriva u bilo kojem trenutku.
Današnji motori imaju tehnologiju koja ih čini pametnijima. Deaktivacija cilindra je sistem koji omogućava određenim cilindrima u motoru da se deaktiviraju kada nisu potrebni, na primjer kada automobil radi u praznom hodu ili se kreće, a papučica gasa uopće nije pritisnuta. Ali kada je potrebna sva snaga motora, tada se ovi prethodno isključeni cilindri "probude" i pomažu drugima. Deaktiviranje cilindara pomaže motorima da rade učinkovitije, jer to znači da motor koristi samo ono gorivo koje mu je potrebno i samo napor potreban da se motor ne zaustavi i da proizvede dovoljno energije za napajanje elektronike, kontrole klime i druge dodatne funkcije mašine.
Tehnologija vremenskog usklađivanja zauzvrat pomaže modernim motorima da rade pametnije. Bez ovog sistema, ventili se otvaraju za istu količinu goriva na isto vrijeme i s istim razmakom u bilo kojem trenutku, bez obzira koliko se motor trudio. To generira veliki gubitak goriva. Sa promjenjivim vremenom regulacije ventila, provrti ventila su optimizirani za vrstu posla koji motor radi. To pomaže motoru da troši manje goriva i radi mnogo efikasnije.
Savremeni motori imaju mnogo tehnologija koje pomažu u trošenju manje goriva proizvodeći više snage od starijih motora, ali imaju još jednu stvar koju su stariji motori zanemarili - partnere.
Današnji motori za automobile nisu samo složeni tehnološki napredak, već čitav lanac komponenata i sklopova koji rade zajedno sa svim komponentama tako visokog tehnološkog napretka koji im pomažu da bolje rade svoj posao. Dakle, prije nego što su dva ili tri stupnja prijenosa u kutiji bili sasvim dovoljni, danas već postaju zastarjeli četiri, pa čak i petobrzinski mjenjači - moderni motori opremljeni su modernim prijenosnicima sa sedam ili čak osam brzina. Što je veći broj stupnjeva prijenosa, to motor bolje radi u dva smjera odjednom: prvo, u širem rasponu brzina možete postići raznovrsnije brzine motora, i, prema tome, ubrzati polako ili brzo, ovisno o željenim potrebama; drugo, radi efikasnijeg uštede goriva zbog istih okretaja u minuti. Ali čak i ako osam brzina u kutiji nije dovoljno, moderni motori mogu imati "partnerstvo" sa kontinuirano promenljivim menjačem (CVT). Princip rada varijatora zasnovan je na beskonačnom broju prenosnih odnosa, što im omogućava prenos snage motora na točkove na najefikasniji način u bilo kojem opsegu brzina vozila.
Savremeni motori dobijaju pomoć od električnih motora koji se napajaju punjivim baterijama. Iako elektromotor može pokretati automobil pri malim brzinama ili napajati električnu opremu u automobilu kada je automobil zaustavljen, on također može generirati dodatnu snagu po potrebi, na primjer kada automobil ne ubrzava dovoljno brzo.
Ali glavni partner, koji je omogućio da se značajno poveća efikasnost motora, naravno je putnički računar, "mozak" automobila, koji kontrolira i mjenjač (osim ručnog mjenjača), i obogaćivanje i količinu ubrizgane smjese goriva i zraka u cilindre i još mnogo toga širok spektar funkcija.
Dizel sa četiri turbine, prvi svjetski električni motor s prednapunjenim motorom i revolucionarna jedinica koja može udahnuti novi život motoru s unutrašnjim sagorijevanjem: Motor predstavlja pregled elektrana s najneobičnijim rješenjima prikazanim u posljednjih nekoliko mjeseci.
Od početka 2016. godine pokazani su nam impresivni dizel motori za vodeći BMW model i „nabijenu“ verziju Audija Q7, subkompaktni, ali vrlo „pametni“ benzinski motor Volkswagena, osmicu za novu „Panameru“ i neobičan proizvod zajedničkog rada Koenigsegga i Kineza iz od Qoros.
Šta je zajedničko BMW-u 7 i superautomobilu Bugatti Veyron? Broj turbina u motoru! Ovog proljeća bavarski vodeći brod dobio je novi dizel agregat: tri litre zapremnine, šest cilindara i četiri kompresora. Četiri! To nije samo prvi serijski motor sa teškim gorivom s toliko turbina u istoriji, već i najmoćniji dizel motor na svijetu.
Motor razvija 400 konjskih snaga i 760 Nm obrtnog momenta - 19 ks i 20 Nm više od prethodne jedinice sa tri kompresora. Motor, uparen sa osmostepenim „automatom“, omogućava „sedmorici“ da ubrza od mirovanja do sto kilometara na sat za 4,6 sekundi (sedan sa dugim međuosovinskim rastojanjem istu vježbu radi za 4,7 sekundi) - 0,3 sekunde brže od svog prethodnika ... Ali zasigurno postoji mnogo više potencijala u dizajnu ovog motora.
Višestepeni sistem punjenja ovog motora sastoji se od dva visokotlačna punjača niske inercije ugrađena u jednu jedinicu, kao i dva kompaktna kompresora niskog pritiska. Sve turbine uključuju se redom, a drugi kompresor pod visokim pritiskom aktivira se samo pri naglom ubrzanju i samo pri okretajima radilice iznad 2500 u minuti.
Pokazalo se da je nova jedinica malo lakša i snažnija: prvih 450 Nm obrtnog momenta već je dostupno od 1000 okretaja u minuti, a motor doseže policu od 760 Nm u rasponu od 2000 do 3000 okretaja u minuti.
Dodatna turbina niskog pritiska omogućila je ne samo povećanje snage motora, već i povećanje potrošnje goriva za 11 posto - na 5,7-5,9 litara na sto kilometara.
Na simpoziju u Beču koncern Volkswagen predstavio je novi 1,5-litreni "turbo četvero", koji će zamijeniti trenutni 1,4-litarski kompresorski agregat. Glavna inovacija ovog motora je turbina s promjenjivom geometrijom radnog kola, koja će se prvi put u svijetu pojaviti na masovnim modelima s motorima s unutrašnjim sagorijevanjem s paljenjem varnicom.
Kompresore promjenjive geometrije koristili su Peugeot, Citroen, Honda i Chrysler već krajem 1980-ih, ali sada se ova tehnologija koristi samo na sportovima i superautomobilima kao što je Porsche 911 Turbo, kao i na novim turbopunjenim četveracima 718 Cayman i 718 Boxster. Pa, u dizel jedinicama, naravno.
Posebnost takvog turbopunjača je prsten s posebnim laticama vodilja koji mogu mijenjati svoj kut kako bi optimizirali snagu turbine pod određenim opterećenjima. Sposobnost promjene poprečnog presjeka povećava povratni udar, poboljšava odziv motora i smanjuje potrošnju goriva. Maksimalni obrtni momenat postiže se pri nižim obrtajima u minuti i dostupan je u širem opsegu od konvencionalnih motora sa superpunjačem.
Jedan od prvih modela koji je dobio turbinski motor sa promenljivom geometrijom radnog kola bio je Shelby CSX iz 1989. godine - VNT mali sivi kompakt
Nova jedinica od 1,5 litara bit će ponuđena u dvije opcije snage: 131 i 150 konjskih snaga. Najveći obrtni moment osnovnog motora od 200 Nm već je postignut pri 1300 o / min i dostupan je do 4500 o / min.
Još jedna novost je da će ovaj motor raditi prema Millerovom ciklusu, u kojem usisni ventil ostaje otvoren neko vrijeme na početku ciklusa kompresije i zatvara se nešto kasnije nego kod standardnih motora. Kao rezultat, omjer geometrijske kompresije povećan je s 10,5: 1 na prethodnom motoru na 12,5: 1.
Pored toga, nova "četvorka" dobila je sistem deaktiviranja cilindara, koji deaktivira njih dvojicu pri malim opterećenjima, poboljšani sistem ubrizgavanja goriva sa pritiskom povećanim na 350 bara, potpuno novu glavu cilindra i elektronski upravljani sistem hlađenja.
"Dieselgate" još nije zamro, a Audi ima novi četverolitarski "osmicu" od 435 konjskih snaga sa trostrukim dopunjavanjem, koji je debitovao na "napunjenom" SUV-u SQ7. Dvije tradicionalne turbine uparene su s električnim pogonom kompresora. Ovo je prvi put da se serijski automobil koristi poput ovog.
Kompresor je okretan električnim motorom od 7 kilovata (9,5 konjskih snaga), koji ubrzava rotor do 70.000 okretaja u minuti za samo četvrtinu sekunde, izbjegavajući turbo kašnjenje. Elektromotor se napaja zasebnim električnim sistemom od 48 volti i litijum-jonskom baterijom koja se nalazi ispod prtljažnika "napunjenog" crossovera.
Sam četverolitarski V8 motor takođe je nov. Turbopunjači se nalaze ovdje u urušavanju bloka cilindara i rade u dvostupanjskoj shemi. Pri malim i srednjim okretajima, sistem dizanja ventila otvara jedan od dva izduvna ventila u svakom cilindru, okrećući prvu turbinu. Kako se opterećenje povećava (2200-2700 o / min), elektronika otvara drugi izlazni ventil, aktivira se drugi kompresor. Električna puhala radi na samom dnu.
Kao rezultat, četvorolitarski agregat razvija 435 konjskih snaga, a maksimalni obrtni moment od 900 Nm dostupan je u rasponu od 1000-3250 o / min. Motor, koji radi zajedno sa osmobrzinskim "automatom", omogućava sedmosedu da postigne "stotku" za 4,8 sekundi. Maksimalna brzina je elektronski ograničena na 250 kilometara na sat.
Novi Audi motor pojavit će se kasnije i na ostalim modelima koncerna Volkswagen, uključujući nove Porsche Panamere i Cayenne, kao i dizel modifikaciju Bentley Bentayge.
Još jedan "globalni" motor, koji će prvo debitovati u sljedećoj generaciji Porsche Panamera Turbo i Cayenne Turbo, a kasnije će se probiti do Audija, Bentleyja, pa čak i Lamborghini modela. Ovo je najnoviji četvorolitarski twin-turbo V8 motor, koji će zamijeniti trenutni 4,8-litreni "turbo-osmica".
Smanjenje istisnine, uz ujedinjenje s drugim elektranama koncerna Volkswagen, omogućit će vodećim modelima Porschea - Panamera Turbo i Cayenne Turbo - da zaobiđu povećani porez na automobile s motorima preko četiri litre na snazi \u200b\u200bu Kini.
U osnovnoj verziji, novi će motor razvijati 550 konjskih snaga i 770 Nm obrtnog momenta, što je 30 sila i 70 Nm više od prethodnih 4,8 jedinica. U isto vrijeme, Porsche kaže da će na verzijama Panamera Turbo S i Cayenne Turbo S proizvoditi preko 600 snaga i 810 Nm.
Pored velikog odboja, novi će motor biti i primjetno efikasniji od prethodnog. To znači ekonomičnije. Napokon, primit će sistem za deaktiviranje polovine cilindara pri malim opterećenjima (u rasponu od 950 do 3500 o / min), što će poboljšati potrošnju goriva za 30 posto.
Dvostruka turbo "osmica" objedinjena je s trolitarskim V6 turbo motorom koji je razvio Audi i stvorena je uzimajući u obzir njegovu primjenu kako na modularnoj platformi MLB, tako i na MSB šasiji. Prva je arhitektura za vozila s prednjim kotačima i pogonom na sve kotače (čitajte, Audi A4, A5, A6 i izvedenice, uključujući crossovere), a druga je za pogon na stražnje kotače ili na sve kotače (koristi se kod velikih modela Porsche i Bentley).
Stoga će se, pored nove Panamere i Cayennea, četverolitarski motor pridružiti sljedećoj generaciji Audija A6, A8 i Q7, kao i dva modela Bentley, Bentayga i Continental. Konačno, ovim motorom će najvjerovatnije biti opremljen i crossover Lamborghini Urus, koji bi Benteigi trebao oduzeti titulu „najbržeg serijskog SUV-a na svijetu“.
Članak je preuzet od trećih strana, ali izvorno od stručnjaka: http://expert.ru/expert/2016/49/dvigatel-energorevolyutsii/
Motor s unutrašnjim sagorijevanjem (ICE) s mehaničkom efikasnošću od 95% praktično nema štetnih ispušnih plinova i sposoban je razvijati 300 KS pri potrošnji goriva od tri litre na 100 km. od. A ukupna efikasnost čudotvornog motora koji radi na benzin je oko 60%. Izgleda nevjerovatno, jer efikasnost masovnih automobilskih benzinskih motora sa unutrašnjim sagorijevanjem ne prelazi 25%, dizelskih - 40%. Ovaj projekat je pravi radni prototip sastavljen u "podrumu" male fabrike nameštaja. Nove tehnologije korištene u ovom motoru patentirane su u Rusiji, SAD-u, pa čak i u Japanu. Svi pokušaji stranih kompanija da kupe te događaje od strane patriote-Kulibina bili su odbijeni, iako su nudili iznose 20 puta veće od troškova njegovog cjelokupnog poslovanja. Čini se da bi ovaj projekat mogao stvoriti ozbiljnu konkurenciju za električni automobil.
Amonijačni rotor i transformator za zavarivanje
Tvorac motora bio je autor više od 50 patenata, uključujući međunarodne. Aleksandar Nikolajevič Sergeev - razvijač originalne tehnologije za zavarivanje rotora za proizvodnju amonijaka, izvora energije za luk za zavarivanje, aerodinamičnih spojlera za VAZ automobile i više od 50 proizvoda koji se i dalje koriste u šest industrija. Sergeev je prvi patent za izum dobio još dok je bio student 1970-ih, a tada mu je dodijeljena počasna titula "Mladi naučnik godine", a tri godine kasnije otišao je raditi kao inženjer u pogonu Azotremmash (danas dio Togliattiazota - najveći svjetski proizvođač azota), revolucionirao je industriju. Tehnologija zavarivanja rotora centrifugalnih kompresora koju je razvio omogućio je nekoliko puta produžiti radni vijek ovih jedinica i odbiti isporuku sličnih uređaja iz SAD-a.
Po prvi put u svijetu napravili smo potpuno zavareni rotor - objašnjava Aleksandar. - Ovo je glavna jedinica u proizvodnji amonijaka - jedinica za kompresiju plina na pritisak od preko 300 atmosfera pri hipersoničnim obodnim brzinama kotača rotora kompresora. Na temu zavarivanja magnetno upravljanim lukom imam petnaestak autorskih prava. Ukratko, tamo je zapravo došlo do otkrića o uticaju elektromagnetnog polja na električnu i toplotnu provodljivost.
Razvoj na polju zavarivanja, stvoren u okviru hemijske industrije, bio je koristan u drugim industrijama. Sergeev je razvio transformator za zavarivanje koji je svojim karakteristikama premašio onaj koji se prodaje na tržištu, dok je njegov trošak bio 30% niži, a površina okupiranog prostora smanjena je pet puta. Osamdesetih godina izumitelj je htio vlastima ponuditi svoj razvoj, ali u zemlji je izbila perestrojka, započeo je zadružni pokret; Sergeev je napustio fabriku i uzevši sa sobom okosnicu svog tima, organizovao je preduzeće koje proizvodi industrijsku opremu za zavarivanje.
Došao sam u državnu banku i rekao da želimo organizirati zadrugu. Kažu: napišite poslovni plan. Napravio sam ruku na A4 papiru, tačno ispred njih. Izvukli smo šezdeset hiljada rubalja za prvi zajam. Samo što je djevojčica došla iz banke, provjerila namjenu, - prisjeća se naučnik.
Od spojlera za VAZ-ove do namještaja
1999. godine Sergeev je započeo razvoj na polju hemije plastike. Osnovao je Technocom, koji je, koristeći njegove izume, stvorio spojlere za nove modele AvtoVAZ-a. Ukratko, Sergeev je smislio kako poliuretansku pjenu učiniti trajnom i laganom - nešto što dugi niz godina, prema tehničkim specifikacijama auto-giganta, kompanije koje se prijavljuju za ugovor s AvtoVAZ-om nisu mogle provesti. Rezultat je kompozitni materijal koji može podnijeti mehanička opterećenja na nivou tehničke plastike. Kompanija je u nekoliko godina isporučila preko milion spojlera glavnoj proizvodnoj liniji AvtoVAZ-a. Sergeev je branio projekat u rizičnom fondu Samarske regije, dobivši sredstva za kupovinu opreme, kao i ulaganja u seme u iznosu od 70 miliona rubalja. Tri godine kasnije, Tekhnokom je počeo proizvoditi proizvode od poliuretanske pjene za industriju namještaja - elemente za ukrašavanje fasada zgrada pod zaštitnim znakom Modus Decor. Danas je Tekhnokom jedan od tri lidera na ovom tržištu, na kojem je, usput rečeno, prije dolaska stanovnika Togliattija, vladao uvoz. Na pitanje da li je Sergeev zadovoljan svojim poslom sa namještajem, dobio sam neočekivani odgovor: „Pokrenuo sam ovaj posao samo da bih zaradio novac za stvarni rad u svom životu - stvarajući motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi na novim principima.“ U podrumu Modus Decor-a Sergeev je dugi niz godina razvijao novi motor, a ove godine je izgradio prototip koji radi.
Motor snova
Ispred mene je bio naizgled običan motor sa unutrašnjim sagorevanjem - motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji se koristi u vozilima, malim energentima, malim avionima i mnogim drugim mestima. Čudno je bilo samo to što je, prvo, bio dvotaktni, a drugo, u njemu nisam našao nijedan prigušni ventil. Motor je bio povezan sa standardnim industrijskim analizatorom plina, što omogućava s preciznošću do stotinki odrediti sastav ispušnih plinova i njihove kvantitativne karakteristike - CO, CO2, CH, O2, kao i koeficijent viška zraka λ - takozvanu lambda. Sergeev je pokrenuo motor (na benzinu), koji je počeo ispuštati sasvim prepoznatljive zvukove klipnog mehanizma, ali je analizator plina počeo pokazivati \u200b\u200bčudne stvari - sastav ispušnih plinova malo se razlikovao od sastava običnog zraka (osim oskudne količine ugljikovodika): CO - 0,1%, CO2 - 3%, CH - 250 jedinica i O2 - 18%. Ovdje se vrijedi podsjetiti da zrak koji udišemo sadrži samo 18% kisika (točnije od 17 do 21%). A u ispuhu čak i najskupljih četverotaktnih motora najvišeg ekološkog standarda, sadržaj plina je sljedeći: CO - 0,5%, CO2 - 15%, CH - 220 jedinica (bez katalizatora), O2 - 0,5%. Lambda (λ) u novom motoru - 2 ÷ 5.
Gle, nema gasa, ali ovo je dvotaktni ciklus. Jedan cilindar okreće četverocilindričnu kinematičku shemu, - Sergejev pokazuje na detalje o motoru, uživajući u učinku na mene. - Sada zatvaram usisni kolektor. To je poput prigušnog ventila. Ovo pokazuje da analizator plina radi ispravno. Za specijaliste je to odmah jasno. Sada će se početi pojavljivati \u200b\u200blambda. Ovdje je lambda 1,43 - znači da uređaj radi. Trenutno je manje kisika i CH, više od hiljadu, već se vuče. Sada smo ga otvorili i počeli raditi s punim sadržajem. Sve: kiseonik raste, CO pada, CO2 pada. Kad dođu stručnjaci koji razumiju temu, oni jednostavno ne vjeruju. Motor radi praktično u zraku.
Motor iz "podruma" proizvođača namještaja u Togliattiju uopće ne zagađuje atmosferu. Istodobno, njegova potrošnja goriva je nekako fantastično niska: 2,7-3 litara na 100 km s razvijenom snagom od 300 litara. od. Što se tiče snage, ovo je motor s unutrašnjim sagorijevanjem, koji stoji, na primjer, u "Infinityju", koji pojede najmanje 14 litara na 100 km. Takvi se parametri pružaju zbog činjenice da smjesa zrak-gorivo u komori za sagorijevanje potpuno izgara. Ali kako se to postiže? Prvo, motor je dizajniran prema dizajnu klipnjače mehanizma, koji inženjer Sergey Balandinizumljen tokom Drugog svjetskog rata. Staljinistički naučnik nije imao vremena da dovrši svoje radove, jer se pojavio turbomlazni potisak, a njegove ideje za klipni motor sa unutrašnjim sagorevanjem nikada nisu sprovedene. Ipak, interes za ovu shemu među pronalazačima je ostao. Balandin je imao mnogo sljedbenika, ali najdalje je napredovao u industrijskoj primjeni. Alexey Vul... S druge strane, Sergeev je uspio razviti tehnologiju do efikasno radnog prototipa i postići rezultat. Pored toga, Sergeev se u motoru služio suštinski novim metodama stvaranja smjese i sagorijevanja goriva koje je on izumio.
Sve genijalno je jednostavno
Zašto je Balandinova šema zanimljiva? Kada ovaj motor radi, nema bočnog pritiska klipa na zidove cilindra - kaže Aleksandar Sergeev. „Ovo povećava mehaničku efikasnost do 95 posto. Drugo: tamo možete povećati linearnu brzinu klipa. To znači da možete povećati snagu. Do sada niko nije primijenio ovu kinematičku shemu u industrijskim količinama.
Prije deset godina Sergeev si je postavio pitanje: postoji drevna naprava koja postoji "hiljadu godina" - primus. U njemu gorivo gori gotovo sto posto, a niko ne zapinje. Zašto? Budući da petrolej najprije isparava u peći na petrolej, prelazi iz tečne u plinsku fazu, a tek onda sagorijeva. Da bi sagorjelo, gorivo mora proći pripremu za kemijsku reakciju sagorijevanja - da bi prešlo iz tekućine u plinsku fazu. Prije je motor s unutrašnjim sagorijevanjem imao rasplinjač u kojem se pripremala smjesa. Ali to je i dalje bila tečna faza. Sada su izvršili direktno ubrizgavanje, gdje mlaznice visokog pritiska ubrizgavaju gorivo direktno u radni cilindar. Međutim, takođe je u tečnoj fazi. Drugačije je u Sergejevljevom motoru: nakon uplinjavanja smeše vazduh-gorivo, homogena smeša ulazi u komoru sagorevanja nove geometrije sa dubokom stratifikacijom naboja po gustini. To osigurava koncentraciju bogate smjese zraka i goriva u području elektroda svjećica, što osigurava njezino pouzdano paljenje, a nakon paljenja smjese, sagorijeva nemasna smjesa zrak-gorivo, osiguravajući gotovo potpuno sagorijevanje uz minimalnu toksičnost ispušnih plinova. Kombinacijom prednosti benzinskih i dizel motora, kao i kinematičke sheme bez šipki, rezultirao je klipnim motorom fantastičnih performansi.
"Manjinsko mišljenje" AvtoVAZ-a i Rosteca - pogledao sam šta je svijet nedavno učinio. Amerikanci su došli na ideju da zapale benzin s petrolejem. Hibridi. Ali ovdje još moramo vidjeti kakva je ekologija u proizvodnji baterija. A onda - kako riješiti sve to. Gdje bi trebale biti instalirane ove stanice za punjenje? I svejedno, potreban je benzinski motor koji će okretati ovaj generator - s pravom tvrdi znanstvenik.
Naš Togliatti Kulibin patentirao je svoje izume, ne samo u Rusiji, već i u SAD-u, pa čak i u Japanu (nevjerovatno je teško dobiti patent u Japanu, svi tehnički stručnjaci u svijetu znaju za to). Nakon objavljivanja u saveznom časopisu američkih patenata (obavezna procedura), ovaj je patent izabran od 28 hiljada na stotinu "najzanimljivijih", a članak o novim tehnologijama Sergeeva s naslovom "Novo rođenje ICE" objavio je autoritativni američki časopis Science. Odmah nakon objavljivanja publikacije, bukvalno sutradan, na Sergeeva su padala pisma američkih proizvodnih kompanija i fondova rizičnog kapitala; zahtjevi za prodaju tehnologije stigli su od odbrambenih kompanija povezanih s gigantima Lockheed Martin i DARPA. Većina se ponudila da plati dolazak našeg naučnika u Sjedinjene Države i tamo pregovara bez imenovanja cijene, a neki su odmah pošli na propast i imenovali iznos transakcije. Najveći iznos naveden u ovim pismima (kopije su na raspolaganju "Expertu") je 220 miliona dolara. S obzirom na to da ukupna vrijednost imovine pronalazača ne prelazi 10 miliona dolara, prijedlog je više nego atraktivan.
Bilo je i prijedloga za saradnju japanskih korporacija. Jedno pismo ukazuje da je Japan usvojio javno-privatni program za razvoj novog motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, u kojem je cilj stvaranje ICE-a koji će biti 30% ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji (smanjiti proizvodnju CO2 za 20%, CO za 35%) nego postojeći danas. Program je dodijelio 10 milijardi dolara, od čega 50% financira vlada. Cilj je postavljen da se demonstrira radni prototip do 2020. godine. Kako su se uznemirili kad su saznali da je takav prototip već stvoren u Rusiji i sa karakteristikama mnogo višim od onih postavljenih u njihovom ambicioznom programu. Međutim, poredani kupci iz različitih zemalja dobili su odbijanje, a sam Sergeev čvrsto je odlučio ostati istinski patriota i pronaći ruske investitore.
Ali u AvtoVAZ-u, glavnom preduzeću koje je moglo predstaviti razvoj na polju motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, kada je Sergeev pokazao dokumente i video zapise svog motora, oni su ga jednostavno odbacili.
Još 2009. godine, glavni dizajner VAZ-a, Petar Mihailovič Prusov, želio je sazvati sverusku konferenciju o proizvodnji motora kako bih napravio izvještaj. Ali onda su Moskovljani s Francuzima došli u pogon, vlasti su se ovdje počele mijenjati i sve je to izgubljeno. Pokazao sam podatke i videozapis trenutnom rukovodstvu postrojenja, ali oni su rekli da to ne može biti. Mislili su da je to falsifikovanje “, pita se Sergeev.
U "Rostecu", gdje sam se obratio za komentar, mjesec i po dana jednostavno su "hranili doručkom". Tada je odgovor stigao odande, ali korporacija nije ni kontaktirala Sergeeva. „Model jednocilindričnog dvotaktnog motora sa unutrašnjim sagorijevanjem koji je razvio A. N. Sergeev nije primjenjiv za proizvode državne korporacije Rostec: UEC se bavi razvojem i stvaranjem avionskih, raketnih i benzinskih pumpi. Za UAV proizvedene od OPK i Kalashnikov koriste se sistemi na koje ovaj motor nije primjenjiv. Motor ne odgovara ni trenutnim automobilima koje proizvodi AvtoVAZ. U drugačijoj situaciji, automobili će zahtijevati ozbiljnu tehničku reviziju dizajna i sistema upravljanja, a pored toga, ekološka pitanja nisu razrađena u vezi sa dvotaktnim ciklusom ”. Odnosno, prevodeći se na ljudski jezik, odgovor se može dešifrirati na sljedeći način: UEC - United Engine Corporation - unatoč navedenim ciljevima i ciljevima razvoja cjelokupnog spektra tehnologija izrade motora u industriji, ne želi krenuti novim smjerom, već preraditi dizajne dronova i automobila za novi motor, na čiji je razvoj Rostec već potrošio novac i vrijeme, stručnjaci državne korporacije smatraju nesvrsishodnim. Uprkos činjenici da će ovo jednostavno prilagođavanje glavnoj jedinici (motoru) dovesti do prave tehnološke i energetske revolucije. Radije ne bih ništa rekao o "pitanjima zaštite životne sredine u vezi s dvotaktnim ciklusom", jer je ovdje hrabri "Rostec" jednostavno "izgorio" da njegovi stručnjaci nisu ni pročitali protokol komisije Samara Univerziteta koji sam poslao.
Generalno, čudno pismo stiglo je iz UEC-a, odražavajući monstruoznu nesposobnost ljudi iz odbora državnog holdinga. Citiram: „Predloženi raspon snage (do 300 KS) već savladava GMZ„ Agat “zajedno sa CIAM-om (Centralni institut za vazduhoplovnu instrumentaciju nazvan po Baranovu. - "Stručnjak") i Projektni biro za motore ... "Iako bilo koji student iz kursa toplotnog inženjerstva zna da je kinematička shema bez klipnjače (Balandinova shema) dragocjena jer nema ograničenja za povećanje snage motora (s istih 300 KS lako možete skočiti na 1000 KS) s. i više, ako je potrebno), jer se zbog odsustva bočnog pritiska na zidove cilindra, linearna brzina klipa može povećati gotovo do beskonačnosti. Dalje, stručnjaci UEC-a pišu: "Tržište domaćih aviona sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem vrlo je ograničeno, moglo bi se razviti u bliskoj budućnosti, ali do sada je izuzetno usko." Logika je gvožđe ... Ako neko pusti na svjetsko tržište, recimo, dron (ili mali avion koji koristi klipni motor), koji troši tri do četiri (!) Puta manje goriva od postojećih savremenih kolega i koji, shodno tome, može autonomno letite nekoliko puta duže, pogodite kakva će to biti histerično suluda potražnja.
Međutim, u odgovoru UEC-a još uvijek postoji racionalno jezgro. Specijalista kompanije rekao je da „postojeća verzija Strategije razvoja klipnih motora“ predlaže stvaranje centra kompetencija za avionske klipne motore na bazi TsIAM “; po mom mišljenju, ovo je trenutno, jer UEC za to nema vremena i nema se čime (u smislu osnove) baviti, tako da ima smisla da programeri kontaktiraju CIAM. Sada je struktura državne nadležnosti u razvoju klipnih motora postala jasna. No, žalba CIAM-u pokazala se beskorisnom. Novinarska tajnica instituta samo je rekla: "Predala sam dokumente specijalistima, možda će vas kontaktirati ..."
Adekvatni naučnici
Sergeev je razvoj događaja pokazao jednom od glavnih naučnih instituta na temu motora sa unutrašnjim sagorevanjem u Rusiji - Odeljenju za toplotne motore Samarskog nacionalnog istraživačkog univerziteta S. P. Koroleva. Njeni stručnjaci stigli su u tvornicu namještaja već sljedeći dan nakon što su primili pismo. Delegaciju je predvodio akademik Ruske transportne akademije, dopisni član Ruske akademije kosmonautike, doktor tehničkih nauka, profesor Vladimir Biryuk - svjetski poznati naučnik koji je glavni stručnjak raketno-svemirske korporacije Energia, Roscosmosa, Ministarstva industrije i trgovine itd. U komisiji je bio i glavni inženjer Naučnog centra za plinsko-dinamička istraživanja Igor Nippard, inženjer Aleksej Gorškalevi šef laboratorija motora sa unutrašnjim sagorevanjem Univerziteta u Samari, kandidat tehničkih nauka Dmitrij Sarmin... U intervjuu za "Stručnjaka" Vladimir Biryuk rekao je da je bio zapanjen onim što je vidio u Togliattiju, ali nakon provjere svih pokazatelja motora, sumnje nisu ostale. Komisija za posjete odlučila je hitno uključiti se u ovaj projekat kao prioritet.
Zapisnik sa zajedničkog sastanka glasi: „Razgovarali smo o radu radnog modela jednocilindričnog, dvotaktnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa tehničkim karakteristikama i pokazateljima koji premašuju analoge postojeće u svetskoj građevinarstvu. Glavna razlika ovog motora je: temeljno nova shema stvaranja smjese i sagorijevanja goriva, koja osigurava gotovo potpuno sagorijevanje goriva s omjerom viška zraka u praznom hodu i djelomičnim opterećenjima u rasponu od 3 ≤ λ ≤ 5, što je osiguralo značajno smanjenje potrošnje goriva u tim načinima rada i smanjenu toksičnost izduvni gasovi. SO \u003d 0,1%, SN \u003d 250 ÷ 350, SO2 \u003d 3 ÷ 5%, O2 \u003d 12 ÷ 18%. Nova rješenja za stvaranje i sagorijevanje smjese goriva zaštićena su patentima Ruske Federacije, SAD-a i Japana. Ovaj motor ima više goriva i može raditi u praznom hodu i djelomičnim opterećenjima u dvotaktnom ciklusu s dvostrukim pročišćavanjem, smanjujući potrošnju goriva u ovim režimima i dvotaktni ciklus u režimima snage, što omogućava razvoj maksimalne snage motora. Demonstracija i rasprava o radu jednocilindričnog modela predstavljenog motora sa unutrašnjim sagorevanjem omogućava nam da donesemo odluku: prepoznati ga kao svrsishodno stvoriti zajedničku radnu grupu za dalji razvoj i proizvodnju prototipa motora zapremine 2 litre, zapremine 250 ÷ 300 litara. sa., sa obrtnim momentom od najmanje 300 N · m i masom ne većom od 150 kg, poželjno je razviti prototip motora s kapacitetom od 30–35 litara. od. sa minimalnom težinom ".
Jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za termičku fiziku, profesor na Odsjeku za računarsku toplotnu fiziku i energetsko-fizički nadzor Državnog istraživačkog univerziteta u Sankt Peterburgu ITMO, doktor tehničkih nauka Nikolay Pilipenko nije vjerovao u postojanje motora s mehaničkom efikasnošću od 95%. U intervjuu za Expert rekao je: „To jednostavno ne može biti. Postoji nekakav trik. Inače bi to bila stvarna svjetska senzacija na nivou atomske bombe. Znanstvene svjetiljke s kojima smo razgovarali u području termičke fizike, toplotnog inženjerstva i gradnje klipnih motora u drugim zemljama također su se samo nacerile u cijev, ukazujući na postojanje hiljada svih vrsta "revolucionarnih" projekata u svijetu, počevši od vakuumskih vlakova pa do ionskih ili plazemskih motora, ali to su sve "projekti papir ”, koji su u stvarnosti neostvarivi zbog karakteristika dizajna ili nedostatka potražnje. Međutim, nakon predstavljanja međunarodnih patentnih certifikata, ljudi su uglavnom tražili koordinate pronalazača. Profesor na Univerzitetu u Osaki Yukio Sake, koji već trideset godina razvija plinsko-dinamičke sisteme motora za japanske proizvođače automobila, predložio je stvaranje zajedničkog rusko-japanskog pothvata kako bi dovršio razvoj i organizirao proizvodnju motora. Vodeći inženjer u Centru za toplinsku tehniku \u200b\u200bu Frankfurtu na Majni (razvija se prema ugovoru s BMW-om i Volkswagenom) Gabriel Weinzbio iznenađen da "projekt još nije" progutao "neki poduzetni investitor" i pozvao Sergeeva u Njemačku da rade zajedno i organiziraju međunarodnu konferenciju. Međutim, ovaj bi investitor, logično, trebao biti država, jer novi motori imaju veliki potencijal za upotrebu u vojnoj opremi i naoružanju.
Led se probio
Dok država u svojoj čudovišnoj tromosti razmišlja, izumitelj Sergeev već poduzima sljedeće korake. Sada on, zajedno sa stručnjacima sa Univerziteta u Samari, formira razvojni tim koji će motor dovesti do savršenstva, uvesti druge tehnologije koje je razvio i stvoriti elektrane za različite zadatke - automobile, bespilotne letjelice, male avione, malu proizvodnju električne energije, brodove itd. patenti za zaštitu know-how-a koji tek trebaju biti ostvareni u novom motoru. Jasno je da univerzitet nema novca i da danas projekt hitno treba strateškog investitora. RSC Energia i kompanija - programer napadačkih bespilotnih letelica za Ministarstvo odbrane već su se zainteresirali za razvoj Sergeeva.
Masovno uvođenje ICE-a s kvalitativno većom efikasnošću zasigurno će ekonomiju učiniti energetski efikasnijom. Samo pomislite: danas više od 80% svetske energije proizvode motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Električna energija koštat će peni (moći će se autonomno grijati kuća električnom energijom iz mini elektrane po cijeni trostruko nižoj od one iz glavnih mreža), a sama generacija postat će dostupna čak i u dubokoj tajgi. A šta je sa automobilima? Zamislite džip s motorom od 300 konjskih snaga koji troši samo tri litre goriva na 100 km ili obični putnički automobil, koji bukvalno "njuška" gorivo na 0,5 litre na 100 km. Istodobno će biti moguće napuniti spremnik ne samo benzinom određenog oktanskog broja, već doslovno svime što gori: u blizini nema benzinske pumpe - natočio je bocu votke i odvezao se.
Aplikacija za senzaciju
Mehanička efikasnost predloženog motora od 95% postiže se upotrebom kinematičkog dijagrama mehanizma klipnjače (Balandinov mehanizam), u kojem se gubici za prevladavanje sila trenja značajno smanjuju uklanjanjem bočnog pritiska klipa na stijenke radnog cilindra. U najboljim ICE-ima s radilnim mehanizmom, mehanička učinkovitost ostaje na 90%.
Učinkovitost goriva motora Aleksandra Sergejeva doseže 98% zahvaljujući organizaciji novog patentiranog procesa stvaranja smjese i sagorijevanja goriva, koji osigurava potpuno sagorijevanje goriva u radnom cilindru.
Termodinamička efikasnost predloženog razvoja je 60–65% zbog organizacije benzinskog motora u dvotaktnom ciklusu sa punim punjenjem radnog cilindra atmosferskim vazduhom u svim načinima rada, sa odnosom kompresije ε \u003d 14–20 bez detonacije.
Razvijeni motor stabilno radi u dvotaktnom ciklusu s dvostrukim ispuhivanjem, u praznom hodu i režimima djelomičnog opterećenja (glavni načini rada motora u gradskom načinu rada i na autoputu, što je ≈80 ÷ 85% od rada ICE), odnosno jedan radni hod, slijedeći puhanje , koji idealno priprema pomoćni cilindar za sljedeći radni ciklus. To omogućava daljnje smanjenje potrošnje goriva i osiguravanje optimalnih temperaturnih uvjeta za rad motora, što također doprinosi povećanju toplotne (termodinamičke) efikasnosti motora.
