Genijalna stvar je jednostavna: u Rusiji su smislili kako da poboljšaju motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Trendovi motora

Siguran sam da mnogi naši čitaoci znaju za postojanje kompanije tzv. Koenigsegg. Ali takođe smo sigurni da niste čuli skoro ništa o njegovoj podružnici pod nazivom FreeValve.

Ako je to istina, onda dobrodošli u svijet visoke auto tehnologije. Skandinavci su razvili i implementiraju izuzetno zanimljiv proizvod, novi (ovo nije preterivanje) tip motora u kojem nema tako poznatih dijelova za sve koji se vezuju za automobile, poput bregaste osovine motora.

Ako pogledate u prošlost, 80-ih godina vrhunska i najnaprednija tehnologija bio je VTEC sistem upravljanja ventilima, 90-te su se odlikovale razvojem i upotrebom naprednog sistema za ubrizgavanje goriva, nešto kasnije kulminacija razvoja direktno ubrizgavanječelika kasnih 2000-ih. Budućnost pripada tehnologiji FreeValve, „bez sistema bregastog vratila“ koji pokreće ventile u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem. Ali da li je ovo zaista istina? Hajde da pogledamo zajedno.

Kao i svaka druga tehnološka revolucija, koja bi trebala (ili je obavezna?) promijeniti odnos snaga u tehnologijama za stvaranje motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Osnovni princip zvuči jednostavno i genijalno, umjesto da bude vezan za određenu, statičnu formulu, nova tehnologija nudi fleksibilnost u radu motora.

Promjenjive tehnologije otvaranja ventila postoje već relativno dugo, mnogi prototipovi su napravljeni od različitih proizvođača automobila, postoje čak i slični serijske verzije iz BMW-a, ali nijedan od njih ne može parirati mogućnostima koje nudi nova vrsta motora koju je razvila skromna skandinavska kompanija. Genijalnost unapređenog sistema je i u tome što ne podrazumeva velike promene u dizajnu samog motora. Međutim, ova prividna jednostavnost nije pomogla FreeValveu da izbjegne da bude skup i . Poslovni zakon je da novi proizvodi uvijek koštaju mnogo novca.

MotorFreeValve30% snažniji, dvostruko ekološki prihvatljiviji i 20-50% ekonomičniji od konvencionalnog motora s bregastim vratilom

Kao i drugi inženjeri fokusirani na promjenjive omjere kompresije i promjenjive zapremine, momci iz FreeValvea su radili na onome što se naziva najboljom svjetskom tehnologijom motora, na čelu napretka.

Tokom istraživanja, Kompanija Koenigsegg otkrio da tehnologija aktuatora ventila ima ogroman razvojni potencijal, logična je bila odluka da se razvije pravi sistem zasnovan na teorijskom iskustvu, pa je za postizanje ambicioznih ciljeva došlo do spajanja sa podružnicom Cargine, kasnije preimenovanom u FreeValve.

Uvod je završen. Idemo dalje na detalje.

Pređimo na proučavanje svih nijansi FreeValve tehnologije, koja je nedavno javno objavljena.

Koja je razlika između sistema bez bregastog vratila i klasične tehnologije pogona ventila?

Iz naziva i opisa tehnologije postaje jasno da je zapravo riječ o motoru u kojem nema bregaste osovine. Zapravo, neobičan pristup inženjeringu tehnologije u motoru, čija je glavna tajna da motoru nisu potrebna ova vratila, budući da su ventili dizajnirani da rade pojedinačno, svaki zasebno. Svaki ventil nije čvrsto povezan sa susjednim ventilima, pa otuda i naziv “slobodni ventili”, FreeValve.

Osnovna ideja je da se rad motora sa unutrašnjim sagorevanjem učini efikasnijim u svim fazama rada. Standardne bregaste osovine zbog inherentne karakteristike dizajna su izuzetno kompromisne opcije, što često dovodi do određenih "žrtvovanja", povećana potrošnja goriva radi snage ili malog obrtnog momenta za velika brzina radi vršne snage itd.

Motor može raditi u četiri ciklusa: standardni - Otto, složeni - Miller i ekonomičan - Atkinson. Motor također može reproducirati Hedmanov ciklus s promjenjivim omjerom kompresije

Na primjer, u motoru sa svjećicom (čitaj: u benzinskom motoru) s instaliranim FreeValveom, možete ga sigurno ukloniti, a učinkovitost čak i snažnog benzinskog motora postat će slična dizel verziji.

Kao rezultat toga, rezultirajuća pogonska jedinica će biti jeftinija od ekvivalentnog dizel motora, kaže FreeValve. On dizel motori Mogu se ugraditi i novi elektronski aktuatori ventila, koji bi u teoriji trebali malo smanjiti potrošnju motora i ozbiljno poboljšati ekološku prihvatljivost njegovog ispuha.

Troškovi nove tehnologije. Ako uzmemo u obzir ekonomsku nauku, ispada da će prvih 10-100 hiljada motora napravljenih po ovoj tehnologiji koštati više od konvencionalnih tipova pogonskih jedinica, ali u konačnici, kada se proizvodnja stavi u industrijsku proizvodnju i kada je određena “ kritična masa", cijena novih tipova motora će se postepeno smanjivati i na kraju će postati jednaka cijeni standardnog motora s unutarnjim izgaranjem.

Istovremeno, takvi će motori biti efikasniji od tradicionalnih modela, trošit će manje goriva kako se snaga povećava i počet će pokazivati mnogo prihvatljivije razine okretnog momenta.

Šta se dešava ako se sistem pokaže kao neodrživ?

Pristalice klasičnog dizajna motora i oni ljudi koji oprezno prihvataju sva ažuriranja i tehničke inovacije vjerovatno se pitaju koliko će sve biti loše ako se novonastali sistem pokvari. I općenito, da li je pouzdan?

Glupo je poricati da bilo koji, čak i najpouzdaniji uređaj može uzrokovati neugodan zastoj paljenja, a ne treba zaboraviti ni nedostatke u dizajnu koji se možda neće otkriti u početnoj fazi razvoja. Rezultat je predvidljiv, skup kvar. Ali i ovdje FreeValve ima malog utješnog asa u rukavu.

Nevjerojatno, ovaj motor će moći normalno obavljati svoje radne funkcije čak i ako jedan ili više pokretača ventila zakaže, naravno to će utjecati na vršnu snagu pri velikim brzinama, ali kako uvjeravaju programeri, razlika će biti beznačajna.

Predviđena je hitna opcija za rad motora, što znači da čak i ako 75% pokretača ventila pokvari, automobil će moći samostalno doći do servisa, nevjerovatne izdržljivosti. Testiranje se nastavlja... ali najvažnija stvar koju programeri još uvijek ne mogu savladati je izdržljivost ovog tipa pogona. U njemu je sve dobro, ali kamen spoticanja je to što sistem dugo ne brine o sebi. Međutim, ovo je privremena pojava i biće je moguće neutralisati, jer su inženjeri na osnovu teorijskih proračuna utvrdili da se pouzdanost takvog sistema može uporediti sa standardnim. motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Simulirane su stotine do milione ciklusa vožnje i nije otkriveno primjetno habanje. Ostaje samo da znanje primenite u praksi i možete otići.

Švedska kompanija upoređuje trenutnu tehnologiju bregasta osovina, s dvije ruke koje sviraju klavir, svaka vezana za suprotne krajeve štapa metle. Korišćenje svakog prsta pojedinačno, kao što to rade pijanisti, omogućava individualnu kontrolu ventila.

Iz navedenog možemo zaključiti:

1. Trenutno je tehnologija očigledno sirova. Motor nije u stanju da ide toliko daleko koliko motori sa konvencionalnim sistemom bregaste osovine mogu ići bez ozbiljnih problema.

2. Ali čak iu ovoj fazi razvoja, sistem se pokazao da jeste najbolja strana. Nijedan motor sa standardnim sistemom za distribuciju gasa nije u stanju da radi barem nekako normalno ako 75% ventila prestane da radi (zamislimo ovo hipotetički). Štoviše, ako barem jedan od ventila na konvencionalnim motorima s unutarnjim sagorijevanjem prestane normalno funkcionirati, izgubit ćete više od vršne snage pri velikim brzinama. Odnosno, u pogledu kvarova, ako se nešto dogodilo sa zupčastim remenom, skandinavska tehnologija je očito superiorna u odnosu na sve druge tipove motora.

Još jedan plus. Na revolucionarnom motoru, prema inženjerima koji rade na projektu, nemoguće je da se ventili susreću s klipovima u slučaju pucanja kaiša/protezanja lanca jer ga jednostavno nema.

Tehničke nijanse. FreeValve - više od potpuno varijabilnog vremena ventila?

Kratak odgovor je, da, to je više od motora s promjenjivim tempom ventila, jer svaki određeni ventil može imati različita „podizanja“, kako u vremenu tako iu položaju otvaranja. Također se može otvarati i zatvarati različitim brzinama, mijenjajući frekvenciju, što sistem prati na mreži putni računari izračunavanje potrebnog režima hoda ventila u skladu sa režimom rada motora sa tačnošću podizanja do 1/10 milimetra.

Kao što vidite, pogoni (aktuatori) su u stanju da to urade sa izuzetnom preciznošću, značajno nadmašujući performanse konvencionalnog motora.

Električna utičnica je postala simbol napretka. Štandovi većine auto kompanija na sajmu automobila u Detroitu u januaru bili su bukvalno električni, a svako spominjanje starog dobrog motora sa unutrašnjim sagorevanjem zvučalo je neukusno. Pa šta - motor sa unutrašnjim sagorevanjem je sa praskom otišao ispod haube? Ne žurite sa saučešćem. Barem tamo, u Detroitu, predstavnik Toyote Koei Saga, na pitanje novinara kada će motor sa unutrašnjim sagorevanjem konačno napustiti igru, jednostavno je odgovorio: „Nikad! Kad ostanemo bez nafte, čovječanstvo će je napuniti vodonikom.”

Analitičari američkog Ministarstva energetike vjeruju da motori s unutarnjim sagorijevanjem mogu nastaviti raditi još nekoliko decenija. Štaviše, povećanje efikasnosti benzinskih i dizel motora do 2020. godine moglo bi biti 30%, a do 2030. godine - 50%. Tehnologije koje će pomoći u postizanju ovih rezultata danas se testiraju.

Sveprisutni plamen

Davne 1978. godine grupa naučnika sa Japanskog instituta za istraživanje čistih motora, koji su pokušavali da optimizuju proces sagorevanja goriva u dvotaktnim motorima motocikala, slučajno je zabilježila neobičan fenomen nazvan HCCI (Homogeno punjenje kompresijom paljenja). Kada je postignut određeni pritisak u komori benzinskog dvotaktnog motora, punjenje goriva i vazduha se zapalilo bez iskre iz svjećice. Ali najzanimljivije je da se umjesto uobičajenog paljenja smjese u blizini svijeće i naknadnog širenja plamena na periferiju, u komori istovremeno pojavio ogroman broj mikrozapaljenja. Kao rezultat toga, smjesa je izgorjela na nižoj temperaturi od uobičajene, vrlo brzo i gotovo potpuno. Matematički aparat koji je u to vreme bio dostupan i nivo razvoja termodinamike nisu nam omogućili da razumemo razloge za pojavu HCCI fenomena, i to se smatralo kuriozitetom. Nakon 20 godina, moćni alati za kompjutersko modeliranje pojavili su se u arsenalu inženjera, koji su pomogli da se podigne veo tajne nad HCCI. Rad u ovoj oblasti započeo je kasnih 1990-ih u Njemačkoj (Mercedes-Benz, Volkswagen), Japanu (Nissan) i Americi (General Motors).

Američki inženjer Džon Zajac predložio je sopstveni koncept motora sa unutrašnjim sagorevanjem, blizak Scuderi motoru sa podeljenim ciklusom. Izumitelj tvrdi da je njegov motor 15% ekonomičniji od dizel motora i 30% efikasniji od svog benzinskog motora u smislu snage. U Hare motoru, zrak iz kompresijskog cilindra ulazi u komoru u kojoj se stvara visok krvni pritisak mješavina goriva, 40% više od uobičajenog nivoa za benzinske motore. Kamera, njen oblik, princip rada, dizajn i materijali za izradu zaštićeni su sa 19 patenata. Vazduh u njemu se meša sa gorivom i pali. Proces sagorevanja mešavine traje mnogo duže nego kod konvencionalnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Unutar komore stvara se posebno okruženje - "vrući zid", koji je zapravo akumulator energije - konstantna temperatura i pritisak održavaju se 10-100 puta duže nego u komori za sagorevanje konvencionalnog motora. Zatim vrući plinovi ulaze u radni cilindar kroz poseban ventil. Jednostavnost, minimalan broj delova i efikasnost razvoja Zajac Motorsa privukli su veliku pažnju auto giganata. Hare je 2009. godine stekao ozbiljne partnere - General Motors i kanadsku Magnu.

Da bi se formirao homogeni oblak vazduh-gorivo sa izuzetno malom gustinom, vrući izduvni gasovi se uvode u smešu. Oni brzo zagriju ovaj koktel, što olakšava miješanje unutar komore. Ako se u uslovima klasičnog direktnog ubrizgavanja gorivo raspršuje u obliku aerosola, onda je u HCCI mješavina sićušna maglica. Kada klip komprimuje smjesu do određene zapremine, temperatura raste do tačke samozapaljenja. HCCI sagorijevanje karakterizira odsustvo otvorenog plamena i niža temperatura nego kod dizel motora. Kao rezultat toga, udio sagorjelog goriva raste na 95-97% u poređenju sa 75% u Otto i Diesel ciklusima. Štaviše, HCCI ne radi na bogatim mješavinama – potrebne su mu gotovo homeopatske proporcije goriva, 30 ili više posto siromašnije od najboljih modernih motora s unutrašnjim sagorijevanjem.

Međutim, dokazana HCCI tehnologija je još uvijek pitanje budućnosti. Termodinamika procesa je izuzetno složena i od naučnika zahteva da reše mnogo problema. Glavni su nestabilan rad u praznom hodu i maksimalna brzina, nekontrolisana detonacija ostataka smeše i neravnomerna distribucija oblaka vazduh-gorivo u komori. Istina, posljednjih mjeseci ohrabrujuće se redovno pojavljuju dobre vijesti. General Motors kaže da je iskoristio snagu pri niskim okretajima, a britanski inženjeri u Lotusu kažu da su napravili radni prototip Omnivore supermotora, koji podržava HCCI proces od vrha do dna. Prema riječima potpredsjednika Boscha Henninga Schneidera, automobili s potrošnjom goriva od 3 litre na 100 km, opremljeni motorima s unutrašnjim sagorijevanjem sa HCCI tehnologijom, postat će serijski 2015. godine. Volkswagen ima oprezniji pristup - kompanija se razvija novi motor, koji radi pomoću svjećica pri punom opterećenju i u praznom hodu, te u srednjem opsegu okretaja u minuti - u HCCI načinu rada. Nissanovi inženjeri također ne miruju - nedavno su najavili stvaranje moćnog softvera koji im omogućava da naprave kompjuterski model HCCI fenomena, a već su počeli raditi na vlastitom super motoru.

Podjela rada

Na Uskršnje jutro 2001. godine, inženjer Carmelo Scuderi okupio je cijelu porodicu u svojoj kući i svečano objavio da je razvio novi tip motora sa unutrašnjim sagorijevanjem koji će promijeniti svijet. Detaljan opis tehnologije stao je u nekoliko rukom pisanih bilježnica - starac nije volio kompjuter i sve je svoje proračune izvodio na kliznom ravnu. Godine 2002. Carmelo, koji je tek započeo konsultacije sa naučnicima sa Univerziteta Southwest, umro je od srčanog udara. Djeca Scuderi preuzela su očev posao, a samo osam godina kasnije na SAE Svjetskom kongresu u Detroitu predstavljen je radni prototip SCC motora sa split-ciklusom. Mora se reći da koncept podijeljene petlje nije nov. Davne 1891. godine američka kompanija Backus Water Motor Company proizvodila je takve motore u malim serijama, ali nisu bili rasprostranjeni, a ideja je ležala na polici stotinu godina.

U Otto motoru, svaki klip uzastopno izvodi usis, kompresiju, radni hod i ispuh. U Scuderijevom dizajnu, odgovornosti su bratski podijeljene između uparenih cilindara: jedan je dizajniran za usis i kompresiju, drugi za pogon snage i izduvne plinove. Cilindri su međusobno povezani kanalima s ventilskim mehanizmom, kroz koje komprimirana mješavina zraka i goriva ulazi u radni cilindar. Scuderi motor se sastoji od dva takva para.

U Otto ciklusu, strujni udar se događa svaki drugi okret. radilica, u Scuderi motoru - na svakom. Razdvajanje funkcija cilindara omogućava da se svaki od njih efikasnije koristi, na primjer, da se poveća hod radnog klipa i trajanje sagorijevanja goriva bez prekoračenja dopuštenog omjera kompresije goriva. Smjesa se pali nakon što se radni klip počne kretati prema dolje, za razliku od konvencionalni motor sa unapred paljenjem. Proračuni pokazuju da cijepanje ciklusa daje mnogo veći stepen kompresije smjese i njeno brzo i potpuno sagorijevanje.

U komori za sagorevanje motora sa HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) sistemom istovremeno se javlja ogroman broj mikropaljenja. HCCI-jevi ekološki akreditivi su impresivni. Ako proces sagorijevanja dizel goriva u dizel motorima uzrokuje povećano stvaranje čađi i dušikovih oksida, tada „hladniji“ HCCI nema ovih problema. Prema Hermannu Middendorfu, menadžeru projekta za razvoj superkompaktnih benzinskih motora EA111 Volkswagen kompanija, jedinice tipa HCCI mogu bez skupog katalizatora.

Carmelovi sinovi su poboljšali dizajn motora dodavanjem cilindra sa komprimiranim zrakom. Zrak ulazi u radni cilindar, poboljšavajući proces sagorijevanja smjese. Istovremeno, ispušni plinovi Scuderi motora sadrže 80% manje ugljičnog dioksida i dušikovih oksida od tradicionalnih četverotaktnih motora. Efikasnost motora Scuderi je 5-10% veća od one najnaprednijih modernih dizel turbo jedinica. Dodavanje pojačanja povećava jaz u efikasnosti na 25-50%.

2008. godine, SCC motor je privukao pažnju nekoliko velikih proizvođača automobila, uključujući PSA Peugeot Citroën i Honda, koji su potpisali ugovore sa Scuderi grupom za proučavanje vlasničke tehnologije. Nemački Daimler i italijanski Fiat takođe su javno potvrdili svoje veliko interesovanje za Scuderi motor. Robert Bosch je sklopio ugovor sa Scuderi grupom za razvoj komponenti za SCC u nadi da će tehnologija jednog dana postati komercijalno dostupna. A eminentni termodinamičar sa Massachusetts Institute of Technology, profesor John Heywood, nazvao je podijeljeni ciklus sagorijevanja prava alternativa HCCI. Takve motore s unutarnjim sagorijevanjem nije teško montirati u industrijskim razmjerima u postojećim postrojenjima - za to nisu potrebni egzotični materijali ili nestandardne tehnološke operacije.

Svejed dvotaktni

Mnogi stručnjaci za motore sa unutrašnjim sagorevanjem danas se oslanjaju na mehanizam VCR (Variable Compression Rate). Još u martu 2000. godine, Saabovi inženjeri su predstavili prototip automobila sa eksperimentalnim benzinskim motorom od 1,6 litara sa SVC (Saab Variable Compression) tehnologijom. Ovaj motor je proizvodio 228 KS. i 305 Nm obrtnog momenta, uz potrošnju od 30% manje goriva od konvencionalnih analoga u smislu snage.

U proteklih deset godina, VCR tehnologija je napravila ogroman napredak. Francuska kompanija MCE nedavno je najavila stvaranje motora MCE-5VCR. Omjer kompresije u njemu varira od 7:1 do 20:1, a potrošnja goriva 1,5-litarskog motora je 30% niža od one kod njegovih analoga. Američka Envera razvija 1,85-litarski 4-cilindrični benzinski videorekorder sa omjerom kompresije od 8,5:1 do 18:1. Radovi su finansirani od strane američkog Ministarstva energetike. Ciljana snaga motora je 300 KS - skoro 162 KS. po 1 litru zapremine. Izračunati maksimalni obrtni moment prelazi 400 Nm pri 4000 obrtaja vratila. Ključni element dizajna je hidraulički aktuator, koji okreće ekscentrik povezan sa radilicom motora. Zamah ekscentrika podiže i spušta osovinu u odnosu na glavu cilindra, mijenjajući omjer kompresije sa 8,5 na 18:1.

Čuveni Lotus Engineering je najdalje napredovao u razvoju VCR tehnologije. On Salon automobila u Ženevi u martu 2009. Britanci su predstavili svoj konceptualni ICE Omnivore (“Svejed”). Push-pull benzinski motor sa direktnim ubrizgavanjem goriva i promjenjivim omjerom kompresije od 10:1 do 40:1, prema Lotusovim inženjerima, u stanju je da probavi bilo koje tekuće gorivo, a istovremeno je ekonomičan i ekološki prihvatljiv.

Pet taktova, tri cilindra

Na izložbi Engine EXPO 2009, britanska kompanija Ilmor Engineering predstavila je konceptualni petotaktni motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Ideja autora koncepta, Gerharda Schmitza, je korištenje četverotaktnog i dvotaktnog kola u jednoj jedinici. Tri cilindra petotaktnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem imaju različite unutrašnje prečnike. Mali jedan i tri rade na redovnom četvorotaktnom ciklusu. prosjek, nizak pritisak, — o zaostalom širenju izduvnih gasova u push-pull modu. Tokom prva tri takta, mješavina se, kao i obično, usisava, komprimira i pravi strujni udar u malim cilindrima. Tokom četvrtog takta, izduvni gasovi se kreću iz malih cilindara u veliki cilindar i komprimuju se. Preostalo širenje ispuha u velikom cilindru uzrokuje peti, radni udar.

Omnivore je monoblok sa jednodijelnim blokom i glavom. Zapremina motora je samo 0,5 litara. Jedna od glavnih prednosti monobloka je odsustvo iscrpljivanja promjera cilindra. Kod konvencionalnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem, habanje nastaje usled mikronskih pomeranja vijaka na mestima gde je glava pričvršćena za blok. Inovativni CTV (Charge Trapping Valve) u izduvnom traktu omogućava promjenjivo vrijeme otvaranja izduvni ventil u širokom rasponu. Sistem za ubrizgavanje FlexDI od 6,5 bara za Omnivore kreirala je australska kompanija Orbital. Omogućava vam da pripremite izbalansiranu smjesu unutar cilindra, bez obzira na vrstu goriva. Ova mešavina je osnova za HCCI režim, a sistem kontrole ubrizgavanja je osnova za kontrolu HCCI parametara.

Mehanizam omjera kompresije Omnivore je pokretna podloška na vrhu cilindra, pokretana rotacijom para ekscentrika. U donjem položaju perilice, omjer kompresije dostiže 40:1. Jedan od FlexDI injektora je integrisan u mašinu za pranje, a drugi, fiksni, ugrađen je u telo cilindra. Testovi su pokazali pouzdan rad Omnivore u HCCI načinu rada u cijelom rasponu brzina, dok zadovoljava Euro 6 standarde sa značajnim zaostatkom.

Zašto su Britanci prešli na dvotaktnu konfiguraciju? “Lotus Engineering, kao i mnoge druge automobilske kompanije, dugo je posvećen konceptima četvorotaktnih motora. To je posljedica istorijske dominacije takvih jedinica. Problem kod ovakvih motora sa unutrašnjim sagorevanjem je neefikasno sagorevanje goriva pri delimičnim i ekstremnim opterećenjima. Dvotaktni motori ne boluju od ove bolesti i stoga su izuzetno interesantni za auto industriju. Osim toga, ne zahtijevaju sabijanje”, objašnjava Jamie Turner, glavni inženjer u Lotus Engineeringu. Lotus procjenjuje da će komercijalizacija Omnivorea trajati još godinu i po do dvije godine.

Nove tehnologije imaju za cilj da motore sa unutrašnjim sagorevanjem učine efikasnijim. Prethodnih godina postali su sveprisutni, a u budućnosti će postati „pametni“. Nažalost, oni još nemaju visoku efikasnost i nisu ekonomični. Ali korištenjem najnovijih dostignuća u materijalima i elektronici, sasvim je moguće ispraviti ove nedostatke.

Automobilski koncern Mazda često nudi zanimljiva inovativna rješenja. Jedno od pitanja na koje je odlučio da se pozabavi bila je ekonomičnost goriva. Kompanija je razvila nove Skyactiv-G motore. Subkompaktni automobili se već planiraju za proizvodnju. Mazda automobili 2 opremljen sa njima. Imaju najveći omjer kompresije, što poboljšava efikasnost goriva. Prema programerima, prosječna potrošnja benzina bit će oko 3 litre na stotinu kilometara.

Elektronski ventil

Ovaj dvotaktni motor razvila je korporacija Grail Engine Technologies. Izrađuje se od jednostavnih dijelova izrađenih livenjem.

Prednosti:

proizvedeno u skladu sa ekološkim standardima;
troši od tri do četiri litre na "sto" proizvodi 200 KS;
Može se ugraditi na hibridna vozila.

Laseri

Nove tehnologije u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem postale su moguće pojavom lasera. Standardne svjećice imaju ozbiljan problem. Zahtijeva jaku iskru, ali u ovom slučaju elektrode se brzo troše. Ovaj problem se može riješiti korištenjem lasera za paljenje goriva. Imaju prednost što vam omogućavaju da postavite važne parametre: ugao paljenja i snagu.

Naučnici su razvili keramičke lasere d 9 mm. Oni će odgovarati velikoj većini motora.

Pinnacle

Jedan od obećavajućih razvoja su Pinnacle motori, kod kojih su klipovi smješteni jedan naspram drugog i nalaze se u istom cilindru. Između njih se gorivo pali. Ovakav raspored značajno štedi energiju i povećava efikasnost motora. Istovremeno, trošak pogonska jedinica prilično nisko.

Ovi motori se fundamentalno razlikuju od uobičajenih modela boksera koji se koriste posvuda.

Iris

Ovo je dvotaktni motor s promjenjivom geometrijom i površinom klipa. Lagan je i kompaktan, a efikasnost mu je 45%.

Izumitelj Irisa Timber Dick osmislio je koncept sa šest klipova sa tri puta većom korisnom površinom od standardnog para. Svaki klip je čelična, zakrivljena latica.

Algoritam rada:

protok vazduha kroz komoru za sagorevanje;
zatvaranje latica prema sredini komore i sabijanje zraka;
pomicanje klipova i okretanje vratila;
ubrizgavanje goriva i paljenje;
otvaranje izduvnih ventila.

Odvajanje radijatora

Posebnost inovacije je u tome što je motor hladnjakom podijeljen na dva dijela. Usis i kompresija goriva vrši se u hladnim cilindrima, a sagorevanje i ispuštanje gasova u toplim. Ovakvim radom jedinice postiže se ušteda od oko 40%. Naučnici još uvijek usavršavaju i poboljšavaju ovaj sistem kako bi postigli još veće uštede (do 50%).

Scuderi

Ovaj Air-Hybrid motor sa podijeljenim ciklusom razvila je američka kompanija Scuderi Group. Ekonomičniji je u poređenju sa konvencionalnim analozima. Zaposleni u kompaniji očekuju da će njihov izum biti pravi iskorak. Za to su već dobili patent. Za što efikasnije korištenje energije dijeli 4 standardna klipna cilindra na radne i pomoćne. To se radi kako bi se mudro iskoristila energija koju će proizvesti. Mehanizam funkcioniranja temelji se na povezivanju dva cilindra pomoću posebnog kanala. Zatim se komprimirani zrak ubrizgava u drugi cilindar, nakon čega slijedi paljenje. mešavina vazduh-gorivo i auspuh.

Ecomotor

Eco Motors International je redizajnirao motor sa unutrašnjim sagorevanjem na kreativan način. Ispostavilo se da je dvotaktni, elegantnog i jednostavnog dizajna. Par modula (po četiri klipa) spojeni su spojnicom i elektronski su kontrolirani.

Turbo punjač obnavlja energiju izduvnih gasova i učestvuje u proizvodnji električne energije.

Prednosti:

lakoća;
niska potrošnja goriva;
niski troškovi proizvodnje;
skalabilnost (dodavanjem nekoliko modula, motor malog automobila pretvara se u motor kamiona).

Motor može raditi na benzin, dizel, etanol.

Rotacioni motori

Američki naučnici razvijaju još jednu zanimljivu inovaciju motor automobila. Njegov resurs će biti veći od onih kod konvencionalnih modela. Mehanizam djelovanja:

Dobivanje energije pod uticajem udarnih talasa.
Rotacija rotora, prolaz goriva kroz kanale.
Formiranje udarnog talasa.
Paljenje i ispuštanje izduvnih gasova.

U 2018. godini naučnici nastavljaju da tragaju za novim tehnologijama za proizvodnju ekonomičnih i ekološki prihvatljivih modela motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Mnogi projekti su još u fazi razvoja i čekaju finansiranje.

Istorija razvoja klipnih motora bez klipnjače koje je predložio S. Balandin datira iz tridesetih i četrdesetih godina prošlog veka, kada je nekoliko tipova razvijeno i izgrađeno u konstruktorskom birou u kojem je autor radio. motori aviona sa neobičnim, drugačijim od radilice, pogonskim mehanizmom.

Rice. 1

Rice. 2

Osnova za pokretanje dizajna motora bio je dobro poznati kinematički dijagram obrnutog elipsografa (slika 1), čija je putanja tačaka opisana jednadžbom elipse:

Gdje r je polumjer početne kružnice, i d- koordinata proizvoljne tačke m.

Sve tačke koje leže na pravoj A B opisuju elipse, tačka C opisuje kružnicu (kao poseban slučaj elipse), dok tačke A i B, kao što leže na površini D, vrše povratno kretanje unutar 4r. Luk kruga D kotrlja se bez klizanja duž luka E dvostrukog prečnika. Vezanjem križnih glava sa šipkama i klipovima za tačke koje leže proizvoljno na površini D (npr. za tačke A i B), a izlaznog vratila za tačku C, dobijamo mehanizam bez radilice koji ima jednu redundantnu kinematičku vezu. One. da bi se osigurala ravnomjernost putanja tačaka A i B, međusobno povezanih i sa tačkom C koljenaste osovine krutom karicom ASV, dovoljno je imati vođice samo u jednoj tački A ili B (slika 2). Ali takva shema je neprihvatljiva zbog uvjeta raspodjele sila koje djeluju u mehanizmu. Ako vodilicu instalirate samo u tački A, onda kada se kut φ približava 90° i 270°, komponente primijenjene na tačku A sile P su bočna sila N = P tg φ i sila S = P/cos φ usmjereni duž AC osi - povećavaju se neograničeno, težeći beskonačnosti. Dakle, uvođenje druge vodilice u kinematički dijagram ispunjava uslove za rad mehanizma.
Gore izneseno opravdanje pripada samom S. Balandinu, ono je u konačnici odredilo cjelokupnu evoluciju razvoja prve generacije motora bez klipnjače. Svi konstruisani uzorci (uključujući i one od autora) bazirani su na shemi sa jednom redundantnom kinematičkom vezom.

Mehanizam snage motora bez klipnjače koji je predložio S. Balandin kao da je brzo istisnuo motore klasičnog rasporeda, a preduzeća za mašinogradnju, koristeći razvoj avio industrije, mogla bi ga bez problema pokrenuti u masovnu proizvodnju. Do tog vremena, avijacija je čvrsto ovladala gasnim turbinama, i klipni motori više nije bila zainteresovana.

Tu se pokazalo da su za opštu mašinstvo tehnologije koje su dostupne vazduhoplovnoj industriji preskupe. Postavilo se pitanje o promeni dizajna motora kako bi odgovarao postojećim mogućnostima postojećih preduzeća. Unatoč prividnoj jednostavnosti, mehanizam je sadržavao nerazvijene kinematičke veze, a kada su se primjenjivale na toplinske motore, one su bile slabo proučavane i stoga su njihove mogućnosti bile loše predviđene. Samo jedna redundantna kinematička veza u tako složenom mehanizmu kao što je motor sa unutrašnjim sagorevanjem dovela je u pitanje njegovu celokupnu dalju performansu. Štaviše, nije bilo razumijevanja kako se riješiti ove veze; dotični mehanizam za sinhronizaciju bio je sastavni dio samog motora. Danas, šezdeset godina nakon pojave prvog motora bez klipnjače, možemo sa sigurnošću (bolje ikad nego nikad) reći da je ovaj problem u potpunosti riješen.

Rice. 3

1,2,3,4 - klipovi; 5,6 - štapni ležajevi; 7.8-konzola osovina; 9,10,11,12 - zupčanici mehanizma za sinhronizaciju; 13-radilica; A, B, C, D - pokretni nosači.

Slika 3 prikazuje tipičan kinematički dijagram motora bez klipnjače S. Balandina. Jasno je vidljivo da samo jedna planetarna rotirajuća osovina zamjenjuje sve klipnjače u pogonskom mehanizmu. Osovina je postavljena između dva konzolna rotirajuća nosača, koji su međusobno povezani zupčastim mehanizmom. Ovo je univerzalni mehanizam za spajanje klipova, koji je predložio S. Balandin i koji u ugrađenim uzorcima osigurava: male dimenzije i težinu, veliku brzinu, racionalan dvosmjerni radni proces u cilindrima, efikasan sistem hlađenje klipa i, konačno, visoku mehaničku efikasnost, čija je vrijednost u nekim režimima rada motora dostigla 94% (kod konvencionalnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem oko 85%).

Objavljivanjem knjige S. Balandina 1968. i 1972. godine "Kejne poluge bez klipnjača" brojni inženjerski timovi i niz fabrika (kao što su Dagdizel, SKB "Srp i čekić" itd.) počeli su da pokušavaju da izgrade motor kopiranjem u originalnoj ili čak poboljšanoj verziji. Proces projektovanja i proizvodnje se u pravilu odvijao na osnovu proračuna i metoda koje je predložio autor. Suprotno očekivanjima, kod većine izgrađenih uzoraka, pri prvim okretajima vratila, pogonski mehanizam se zaglavio u kućištu motora kao rezultat zagrebanja klipova o površinu cilindra. Oni koji su uspjeli projektirati i izraditi ispravan motor otkrili su da je podložan intenzivnom habanju i lomljenju vodilica križne glave (pitting). Svi pokušaji suzbijanja ovog fenomena bili su neuspješni. Preživljavanje pogonskog mehanizma određena je nekoliko sati rada.

Konstantni kvarovi formirali su negativan stav u znanstvenoj i dizajnerskoj zajednici prema samoj ideji stvaranja motora bez klipnjače ovog tipa. Ispostavilo se da niko osim samog S. Balandina nije bio u stanju da izgradi izvodljivu strukturu. Prema riječima samog autora, svaki četvrti motor koji je u jednom trenutku izašao iz njegovog konstruktorskog biroa otkazao je zbog navedenih problema.

Osvrćući se na klasiku radilica konvencionalni (tronk) motor, napominjemo da je uz sve svoje nedostatke vrlo pouzdan. Njegove dugoročne performanse su određene činjenicom da svaki pojedinačni dio ovog motora doživljava simetrično opterećenje. To je također olakšano krutim pričvršćivanjem radilice u nosače ležaja koji se nalaze na obje strane klipnjača. Isto se ne može reći za motor S. Balandina (sl. 3), kod kojeg svaki klip (1-4) kroz klip (5,6) leži na jednoj strani na kliznoj poprečnoj glavi (A, B ili C, D), a druga strana na konzolnom vratilu (7.8) podložna savijanju. U skladu s tim, 50% opterećenja od plinskih sila pada na nosač križne glave (okvir motora se nalazi ispod njega), a preostalih 50% percipira "elastični element" - kakva je to pouzdanost?

Kod teških motora S. Balandina ovaj problem je djelomično riješen postavljanjem krajnjih rukavaca planetnog vratila unutar ležajeva velikog promjera, dok su se periferne brzine spojnih vanjskih površina ležajeva utrostručile.

Sljedeći neriješeni problem bio je sistem za dovod ulja do trljajućih površina ležajeva motora klipnjače. Dakle, ako krajnji ležajevi konzolnih nosača A i D rade u uslovima hidrodinamičkog tečnog podmazivanja, onda je nemoguće stvoriti slične radne uslove za križne glave B i C koje se dva puta zaustavljaju tokom jednog obrtaja osovine, takvi ležajevi mogu da rade samo kao hidrostatički nosači, tj. oni su podložni potpuno drugačijoj teoriji podmazivanja, ne stvara hidrodinamički uljni klin između spojnih ravni i treba pratiti stalno promjenjive uvjete za održavanje poprečne glave iznad potpornih površina. Gore navedeno samo objašnjava da se oni u principu koriste za podmazivanje jednog dijela osovine različiti sistemi maziva Šta nije dobro. A ako se ova prepreka ne može prevladati, onda je potrebno napraviti ležajeve koji pripadaju zajedničkom vratilu i koji obavljaju iste funkcije barem istog tipa.

Glavni razlog zašto upotreba kinematičke sheme koja se razmatra nije praktično implementirana je to što je složenija od konvencionalnog mehanizma radilice. Osim glavnih elemenata, pogonski mehanizam koristi dodatne sinkronizirajuće osovine povezane s glavnom osovinom zupčanicima. Veliki broj spojnih elemenata zahtijeva visoku tehnološku razinu njihove izrade. Serijski spojeni, zupčanici mehanizma za sinhronizaciju (9-12) čine dugački lanac dimenzija. Vrijednost njegove ukupne tolerancije mora biti manja od vrijednosti dijametralnog zazora jednog od vanjskih ležajeva planetarnog vratila, inače je nemoguće osigurati sinkronu rotaciju desne i lijeve polovice. Tehnološki je teško ispuniti ovu toleranciju (o tome je bilo riječi na početku članka).

Sljedeći odjeljak posvećen je pogonskim mehanizmima nove generacije, gdje je "sinhronizirajući mehanizam" zamijenjen "sinhronizirajućim žicama", koji omogućavaju u motoru bez radilice da napusti prekomjernu kinematičku vezu, što je zapravo stalo na kraj ovom smjeru. .

Rice. 4

P - sila pritiska gasa; N - bočna sila; S je sila usmjerena duž ASV ose; 1,2,3,4 - klip; 5.6 - radna križna glava; 7.8 - sinkronizirajuća križna glava; I, II - sinkronizirajući vrat; α je razmak između centara susjednih rukavaca radilice; A, B, A, B" - oslonci.

Kao što se može videti sa sl. 4, krug više ne sadrži poznati mehanizam sinhronizacije; umjesto toga, planetarna rotirajuća radilica sada ima vlastite planetarne ležajeve koji mogu obavljati iste funkcije kao konvencionalni ležajevi za rotirajuća vratila. Smješteni duž rubova osovine, oni su u stanju osigurati svim njegovim točkama sinkronu orbitalnu rotaciju duž date putanje. Da bi se to uradilo, dva dodatna nosača (I i II, vidi sliku 4) moraju se dodati razmatranoj planetarnoj osovini S. Balandinovog dizajna uz istovremeno napuštanje viška kinematičke veze u tački C (tačka koja je prethodno bila čvrsto povezana sa izlazno vratilo) i isključenje, i bez izbacivanja iz strujnog kruga klipnjačkog mehanizma. Dvije nove vodilice križne glave A" i B" ugrađene su ispod dodatnih rukavaca vratila, preslikane na A i B. Sada svaki radni klip prima dva identična pokretna oslonca, smještena na jednakoj udaljenosti od njega s desne i lijeve strane. Jedan od nosača (A, B) može nositi susjedni radni klip, drugi (A, B") sprječava izobličenje planetnog vratila i osigurava njegovu sinhronizaciju. Ovaj raspored omogućava napuštanje mehanizma za sinhronizaciju, koji se sastoji od spojnog vratila i seta zupčanika, jer je potpuna sinhronizacija osovine osigurana vlastitim dizajnom.

U novosastavljenom motoru bez klipnjače, planetarna rotirajuća osovina koja povezuje klipove, kao i ranije, sadrži radne nosače spojene na klipnjače, koji se uvijek kreću pravolinijski. Na tijelu takve osovine nalaze se osi koje se kreću kružno (u prvoj aproksimaciji to su kružnice), pa se najlakše spajaju na vratilo za odvod snage, na primjer pogonski mehanizam. Ako takvoj osovini koja sadrži radne rukavce i rukavce za odvod snage (I, II) dodamo dva dodatna nosača (I, II) i nazovemo ih "sinhronizirajući", tada svaki radni rukavac uparen sa sinkronizirajućim rukavcem formira jedan planetarni ležaj, i dva para ležajeva čine osovinu sa punim osloncem (9) sa dva stepena slobode, rotacijom oko svoje ose i istovremeno planetarnom rotacijom. Tada priroda opterećenja osovine uvijek postaje simetrična, a sama radilica dobiva priliku da se samoporavna u nosačima. Štaviše, svaki planetarni oslonac je konfiguriran da prenosi povratno kretanje susjednim nosačima u smjerovima koji se ukrštaju. Ovo osigurava stabilnost planetarne osovine u bilo kojoj tački njene orbitalne rotacije.
Kao primjer, slika 4 također prikazuje dijagram djelovanja sile plinova (P) na klipove motora i prirodu opterećenja nosača ležajeva. Klipovi sa šipkama 1 i 3 koriste križnu glavu 6 od klipova 2 i 4 kao oslonac, a sinhronizirajuću križnu glavu 7. Klipovi 2 i 4 koriste križne glave 5 i 8 za oslonac, od kojih je križna glava 8 sinhronizirana. Kao rezultat toga, u trenutku paljenja zapaljive smjese u bilo kojem od četiri cilindra motora, križne glave 6 i 7 ili 5 i 8 na jednakoj udaljenosti od radnog klipa se opterećuju u jednakim dijelovima. Ovim rasporedom, krajnji nosači planetarne osovine potpuno su uklonjeni iz zone djelovanja plinskih sila i prenose samo obrtni moment na vratilo za odvod snage, koje nije uključeno u strujni krug mehanizma.

Navedimo još nekoliko primjera koji objašnjavaju principe simetrije, u primjeni na razmatrane mehanizme napajanja bez radilice.

Rice. 5
Dijagram suprotne klipnjače motora:
1,2,3,4 - klipovi; 5 - radilica; 6,7 - protivutezi; 8.9- vratilo(a) za odvod snage; 10,11 - radne križne glave; 12,13,14 - sinkronizirajuće križne glave; I, II, III - sinkronizirajući vratovi.

Najbolji primjer je kinematički dijagram suprotstavljenog motora bez poluge (slika 5). Za razliku od četvorocilindričnih motora u obliku krsta (slika 4), ovdje se izmjena između pogonskih taktova odvija ravnomjerno, svakih 180° duž ugla rotacije radilice. Konstrukcija pogonskog mehanizma uključuje: četiri radna klipa sa šipkama (1-4), dvije radne križne glave (10,11), tri sinhronizovane križne glave (12.13,14). Imenovani elementi su ujedinjeni zajedničkim radilica(5) i nalaze se na njegovih pet vrata. Šesti i sedmi rukavci vratila (5) su predviđeni za ugradnju protivutega (6,7) i prenos obrtnog momenta na vratilo za izvod snage (8 ili 9). Sa slike 5 je jasno da svaki radni klip, sa obe strane i na jednakim rastojanjima, ima sinhronizovane križne glave (12,13,14). IN bokserski motor obavljaju sljedeće funkcije:

Zajedno sa radnim križnim glavama osiguravaju sinhronizaciju radilice.
Oni preuzimaju glavno opterećenje od gasnih sila, odvajajući križne glave radnih cilindara od "udarnog" opterećenja u trenutku paljenja zapaljivih plinova u susjednim cilindrima.
Oni djeluju kao protuteži za balansiranje svih masa.

Razmatrani mehanizam ima široke kinematičke mogućnosti i savršeno je izbalansiran. I ovo je jedini tip motora klipnjače u kojem se sinkronizirajući klizači križne glave mogu zamijeniti alternativnim grupe klipnjača(Sl. 6).

Rice. 6

1,2,3,4-klipovi; 5,6 - radne križne glave; 7,8,9 - klipnjača; 10 - radilica; I, II, III - sinkronizirajući vratovi.

U ovom slučaju, dovoljan uvjet za osiguranje sinkronizacije osovine (10) bit će potpuno poravnanje kinematičkih parova koji se međusobno dupliraju kada se projektuju na ravan XOU. Ovdje, kao iu prethodnom primjeru, radne križne glave (5,6) koje pripadaju klipovima (1-4) kreću se pravolinijski. Klipnjače (7,8,9) sinkronizirajućih rukavaca (I, II, III) imaju zajedničku os zamaha. Razvojni rad na implementaciji rastavljenog kinematičkog dijagrama može se značajno smanjiti, uglavnom zbog njegovog maksimalnog ujedinjenja sa elementnom bazom motora sa unutrašnjim sagorevanjem montiranih na prtljažnik. U opštem slučaju, sve kinematičke šeme poštuju jedno pravilo: svakom unapred određenom broju radnih rukavaca, na krajevima osovine moraju se dodati najmanje dva sinkronizirajuća rukavca. Postoji jedan izuzetak od ovog pravila - kinematička šema u kojoj se svi radni časopisi istovremeno sinhronizuju (slika 7).

Rice. 7

1,2,3,4 - klipovi; 5 - radilica; 6,7 - protivutezi; 8.9- vratilo(a) za odvod snage; 10,11,12 - radne sinhronizacijske križne glave, 13,14 - blizanci.

Radilica (10) se sastoji od samo pet rukavaca. Dva vanjska rukavca vratila su dizajnirana za prijenos obrtnog momenta i ugradnju protivutega na njih (6,7). Preostali časopisi su ispunjeni križnim glavama (10,11,12). Ukrštene glave 11 i 12 su međusobno povezane parovima (13,14), na njima su postavljeni klipovi 1 i 2. Centralni rukavac vratila sa križnom glavom 10 je šipkama povezan sa drugim parom klipova (3,4). Ukrštaju se putanje skupova klipova 1,2 i 3,4. U toku radnog hoda, klip 3 (ili 4) zajedno sa križnom glavom 10 oslanja se na križne glave 11 i 12, koje u ovom trenutku obavljaju sinhronizacijske funkcije. Kada klip napravi radni hod 1 (ili 2) zajedno sa sada aktivnim križnim glavama 11 i 12, potporna križna glava 10 postaje sinkronizirana. I tako u krug do beskonačnosti. Ravan djelovanja gasnih sila u takvom mehanizmu uvijek će biti zatvorena sa tri središnja rukavca osovine.

Ovo dizajnersko rješenje omogućava postavljanje četiri radna cilindra u istoj ravni sa minimalnom dužinom i maksimalnom krutošću radilice. Ukupan broj frikcionih parova u motoru je smanjen za dva do tri puta u odnosu na motor sa unutrašnjim sagorevanjem na prtljažniku!!! Ovdje, kao iu prethodnim revidiranim dijagramima, radilica ispunjava sve potrebne uslove za simetrično opterećenje (za više detalja pogledajte industrijski časopis "Dvigatelestroyeniye" br. 3 za 1998. i br. 1 za 2000.).

Gornji opis tvrdi da je samo kratak vodič za one koji su zainteresirani za povezivanje motora bez poluge i koji bi se htjeli okušati u ovome. I iako mu nedostaju „razni detalji“, bez kojih je gotovo nemoguće izgraditi radnu mašinu, gornja analiza će pomoći da se izbjegnu očigledne greške, izgubljeno vrijeme i novac.

I na kraju, navodimo glavne prednosti koje imaju motori s unutrašnjim sagorijevanjem bez radilice:

Raspored motora bez radilice omogućava značajno smanjenje zapremine motorni prostor zbog racionalnog rasporeda komponenti i dijelova motora.
Međusobna kombinacija gasnih sila i inercijskih sila dovodi do značajnog smanjenja rezultirajućih sila koje opterećuju kinematičke karike, što omogućava povećanje mehaničke efikasnosti motora.
Motor je djelimično ili potpuno oslobođen rotacionog zamašnjaka, jer pokretne mase klipova sa križnim glavama formiraju jedan zamašnjak koji se progresivno kreće.
Kod motora bez klipnjače, što je veća masa klipova sa šipkama i križnim glavama, to je veća brzina motora (u određenim granicama), manje je opterećenje na ležajevima; kod motora s prtljažnikom je obrnuto.
Broj funkcija dodijeljenih radnim klipovima se smanjuje (klipovi prestaju biti parovi trenja), a shodno tome povećava se pouzdanost njihovog rada.
Moguće je organizovati radni proces u motoru sa obe strane radnog klipa ili koristiti podklipni prostor za punjenje kompresora.
Postaje moguće poboljšati sistem hlađenja klipa pumpanjem ulja kroz klipnjače i klipove kako bi se efikasno ohladili.
Za pravolinijski pokretne klipove postaje moguće koristiti labirintsku brtvu s potpunim ili djelomičnim odbacivanjem klipnih prstenova.

Ovom rečenom treba dodati da, kao i svaka klipna mašina, motor klipnjače ima niz ograničenja koja sprečavaju povećanje brzine. Ovo uključuje distribuciju gasa, sa značajnim inercijskim silama koje u njemu proizlaze iz povratnog kretanja ventila; i visok otpor puta gas-vazduh, ograničavajući punjenje radnih zapremina motora zapaljivom mešavinom; i toplinski stres, koji stalno prijeti motoru pregrijavanjem, au dizel konfiguraciji postoje i ograničenja povezana s opremom za dovod goriva.

Bez pretjerivanja, motor s unutrašnjim sagorijevanjem zavrtio je motor naučnog i tehnološkog napretka. Automobilski transport je najvažnije sredstvo za prevoz putnika i tereta. U SAD danas ima skoro 800 automobila na 1000 stanovnika, a do 2020. godine u Rusiji će ta brojka biti oko 350 automobila na hiljadu stanovnika.

Velika većina od više od milijardu automobila na planeti i dalje koristi motor sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE), izumljen u 19. veku. Uprkos svim tehnološkim trikovima i “pametnoj” elektronici, efikasnost moderne benzinski motori i dalje se kreće oko granice od 30%. Najekonomičniji dizel motori sa unutrašnjim sagorevanjem imaju efikasnost od 50%, odnosno čak i polovinu goriva ispuštaju kao štetne materije u atmosferu.

Naravno, o efikasnosti motora sa unutrašnjim sagorevanjem ne treba ni govoriti, pogotovo ako se uzme u obzir da savremeni automobili troše 10-20 litara goriva na 100 km. Nije iznenađujuće što naučnici širom svijeta pokušavaju stvoriti pristupačne električne automobile i automobile na vodik. Međutim, koncept motora sa unutrašnjim sagorevanjem nije iscrpeo potencijal za modernizaciju. Zahvaljujući nedavnom napretku u elektronici i materijalima, postalo je moguće stvoriti istinski efikasan motor sa unutrašnjim sagorevanjem.

Ecomotor

Inženjeri u EcoMotors International kreativno su redizajnirali tradicionalni motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Zadržao je klipove, klipnjače, radilicu i zamašnjak, ali je novi motor 15-20% efikasniji, a ujedno je i mnogo lakši i jeftiniji za proizvodnju. U tom slučaju motor može raditi na nekoliko vrsta goriva, uključujući benzin, dizel i etanol.

Sve u svemu, EcoMotors motor ima elegantan izgled jednostavan dizajn, koji ima 50% manje dijelova od običan motor

Ovo je postignuto upotrebom suprotne konstrukcije motora, u kojoj je komora za sagorijevanje formirana od dva klipa koja se kreću jedan prema drugom. U ovom slučaju, motor je dvotaktni i sastoji se od dva modula od po 4 klipa, povezanih posebnom elektronski kontroliranom spojkom. Motor je potpuno elektronski kontrolisan, što rezultira visokom efikasnošću i minimalnom potrošnjom goriva. Na primjer, u saobraćajnoj gužvi i drugim slučajevima kada puna moć nije potreban motor, radi samo jedan modul od dva, što smanjuje potrošnju goriva i buku.

Khafiyatullin Rinat:

Motor je također opremljen i elektronski kontroliranim turbo punjačem, koji koristi energiju izduvnih plinova i proizvodi električnu energiju. Sve u svemu, EcoMotors motor ima elegantan, jednostavan dizajn sa 50% manje dijelova od konvencionalnog motora. Nema blok glave cilindra, napravljen je od konvencionalnih materijala i proizvodi manje buke i vibracija. U isto vrijeme, motor se pokazao vrlo laganim: na 1 kg težine proizvodi više od 1 KS (u praksi je otprilike 2 puta lakši od tradicionalnog motora iste snage). Štaviše, EcoMotors proizvod je lako skalabilan: samo dodajte nekoliko modula i motor malog automobila pretvara se u snažan motor kamiona.

Eksperimentalni motor EcoMotors EM100, dimenzija 57,9 x 104,9 x 47 cm, težak je 134 kg i proizvodi 325 KS. pri 3.500 o/min (dizel gorivo), prečnik cilindra - 100 mm. Planirano je da potrošnja goriva automobila sa pet sedišta sa EcoMotors motorom bude izuzetno niska - na nivou od 3-4 litre na 100 km.

Uštede u svemu

Achates Power je sebi postavio cilj da razvije motor sa unutrašnjim sagorevanjem sa potrošnjom goriva od 3-4,5 litara na 100 km za automobil veličine Ford Fieste. Do sada njihov eksperimentalni dizel motor pokazuje mnogo više apetita, ali se programeri nadaju da će smanjiti potrošnju. Međutim, glavna stvar je ovaj motor– izuzetno jednostavan dizajn i jeftino. Slažemo se da ušteda na gorivu ne vrijedi mnogo ako dolazi po cijenu višestrukog povećanja cijene motora.

Achates Power motor ima izuzetno jednostavan dizajn

Achates Power motor ima izuzetno jednostavan dizajn. Ovo je dvotaktni bokser dizel motor u kojem se dva klipa kreću jedan prema drugom, formirajući komoru za sagorijevanje. Ovo eliminira potrebu za glavom cilindra i složenim mehanizmom za distribuciju plina. Većina dijelova motora proizvodi se jednostavnim proizvodnim procesima i ne zahtijevaju skupe materijale. Sve u svemu, motor sadrži mnogo manje dijelova i metala od konvencionalnog motora.

Trenutno na testiranju, Achates Power motor pokazuje 21% veću efikasnost od najboljih "tradicionalnih" dizel motora. Štaviše, ima modularni dizajn, veliku gustinu snage (omjer težine/KS). Također, zahvaljujući posebnom obliku gornjeg dijela klipa, stvara se posebno oblikovan vrtložni tok koji osigurava odlično miješanje mješavine zraka i goriva, efikasno odvođenje topline i skraćuje vrijeme sagorijevanja. Rezultat je da motor ne samo da ispunjava vojne specifikacije američke vojske, već i nadmašuje motore koji se danas nalaze na vojnim vozilima.

Jednostavan način

Američka kompanija Transonic Combustion odlučila je da ne kreira novi motor, već da postigne impresivnu (25-30%) uštedu goriva koristeći novi sistem injekcija

Visokotehnološki TSCiTM sistem ubrizgavanja ne zahtijeva radikalne modifikacije motora i, u stvari, predstavlja set mlaznica i specijalne pumpe za gorivo.

TSCiTM proces sagorijevanja koristi direktno ubrizgavanje benzin u obliku superkritične tečnosti i poseban sistem paljenja

TSCiTM proces sagorevanja koristi direktno ubrizgavanje superkritičnog tečnog benzina i poseban sistem paljenja.

Superkritični fluid je stanje materije na određenoj temperaturi i pritisku kada nije ni čvrsta ni tečnost, ni gas. U ovom stanju, tvar poprima zanimljiva svojstva, na primjer, nema površinsku napetost i formira fine čestice tokom faznog prijelaza. Osim toga, superkritična tekućina ima sposobnost brzog prijenosa mase. Sva ova svojstva su izuzetno korisna u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, posebno, superkritično gorivo se brzo meša, nema velikih kapljica, brzo gori uz optimalno oslobađanje toplote i visoku efikasnost ciklusa.

Elektronski ventil

Grail Engine Technologies je razvio jedinstveni dvotaktni motor vrlo atraktivnih karakteristika. Dakle, uz potrošnju od 3-4 litre na "stotku", motor proizvodi 200 KS. Motor snage 100 KS. teži manje od 20 kg i ima snagu od 5 KS. – samo 11 kg! Istovremeno, Grail Engine, za razliku od konvencionalnog dvotaktnih motora, ne kontaminira gorivo uljem iz kartera, što znači da ispunjava najstrože ekološke standarde.

Sam motor se sastoji od jednostavnih dijelova, uglavnom proizvedenih lijevanjem. Tajna njegovih izvanrednih performansi leži u načinu na koji Grail Engine radi. Kako se klip kreće prema gore, stvara se negativni tlak zraka na dnu i zrak prodire u komoru za izgaranje kroz poseban ventil od karbonskih vlakana. U određenom trenutku kretanja klipa počinje dovod goriva, zatim u gornjoj mrtvoj točki, uz pomoć tri konvencionalne električne svjećice, pali se mješavina goriva i zraka, a ventil u klipu se zatvara. Klip se spušta, cilindar se puni izduvnim gasovima. Kada dođe do donje mrtve tačke, klip se ponovo počinje kretati prema gore, strujanje vazduha ventilira komoru za sagorevanje, istiskujući izduvne gasove i ciklus rada se ponavlja.

Tajna izvanrednih performansi leži u dizajnu Grail Engine-a

Kompaktan i moćan Grail Engine je idealan za hibridni automobili, gdje benzinski motor proizvodi električnu energiju, a električni motori okreću kotače. U takvoj mašini, Grail Engine će raditi u optimalnom režimu bez naglih napona, što će značajno povećati njegovu izdržljivost, smanjiti buku i potrošnju goriva. Istovremeno, modularni dizajn vam omogućava da povežete dva ili više jednocilindričnih Grail motora na zajedničku radilicu, što omogućava stvaranje linijski motori različite snage.

Novi modeli automobila pojavljuju se svake godine - ali iz nekog razloga nemaju gore opisane ekonomične i jednostavne motore. Zaista, svi su zainteresirani za novi dizajn motora: od sveprisutnog investitora Billa Gatesa do Pentagona. Međutim, proizvođači automobila ne žure instalirati nove proizvode na svoje automobile. Očigledno, cela poenta je u tome veliki proizvođači automobila Oni sami proizvode motore i, naravno, ne žele dijeliti zaradu sa trećim programerima. Ali u svakom slučaju teško ekološki standardi a električna vozila će natjerati proizvođače automobila da uvedu nove tehnologije koje su mnogo važnije za zdravlje ljudi i cijele planete od multimedijalni sistemi i dizajnerske užitke.

Mikhail Levkevich