Olen kindel, et paljud meie lugejad on teadlikud nimega ettevõtte olemasolust. Koenigsegg. Kuid oleme ka üsna kindlad, et te pole tema tütarettevõttest FreeValve palju kuulnud.
Kui see on tõsi, siis tere tulemast kõrgtehnoloogiate maailma. Skandinaavlased on välja töötanud ja juurutamas ülimalt huvitavat toodet, uut (see pole liialdus) mootoritüüpi, milles pole selliseid kõigile autodega seotud osi, nagu mootori nukkvõll.
Kui vaadata minevikku, siis 80ndatel sai VTEC tüüpi ventiilide juhtimissüsteem tipp- ja kõige arenenumaks tehnoloogiaks, 90ndad eristasid end täiustatud kütuse sissepritsesüsteemi väljatöötamise ja rakendamisega, veidi hiljem arengu kulminatsioon otsene süstimine sai 2000ndate lõpu. Tulevik kuulub FreeValve tehnoloogiale, "nukkvõll puudub", mis ajab sisepõlemismootoris liikuvad klapid. Aga kas tõesti? Vaatame koos.
Nagu iga teine tehnoloogiline revolutsioon, mis peab (või peab?) Muutma jõudude tasakaalu sisepõlemismootorite loomise tehnoloogiates. Põhiprintsiip kõlab lihtsalt ja leidlikult, selle asemel, et olla seotud kindla staatilise valemiga, pakub uus tehnoloogia mootori töötamise paindlikkust.
Muutuva klapi avamise tehnoloogiad on olnud kasutusel suhteliselt pikka aega, paljud prototüübid on valmistatud erinevatelt autotootjatelt, BMW -l on isegi sarnaseid tootmisversioone, kuid ükski neist ei ole võrreldav võimalustega, mida pakub uue tagasihoidlik Skandinaavia ettevõte. Edendatud süsteemi geenius seisneb ka selles, et see ei tähenda tõsiseid muudatusi mootori enda konstruktsioonis. Kuid see näiline lihtsus ei aidanud FreeValve'il olla kallis ja. Äriõigus, uued esemed maksavad alati palju raha.
MootorFreeValve30% võimsam, kaks korda rohelisem ja 20-50% säästlikum kui tavaline nukkvõlli mootor
Nagu teised insenerid, kes keskenduvad muutuvale survesuhtele ja muutuvale töömahule, on FreeValve'i poisid töötanud selle nimel, mida nimetatakse maailma tippmootoritehnoloogiaks, mis on rünnaku edenemise esirinnas.
Uuringute käigus leidis Koenigsegg, et klapiajamite tehnoloogial on tohutu arengupotentsiaal, otsus oli loogiline, arendada välja teoreetilistel kogemustel põhinev tõeline süsteem, seega ühines ambitsioonikate eesmärkide saavutamiseks tütarettevõttega Cargine, mis hiljem nimetati ümber FreeValve.
Sissejuhatus on läbi. Liigume edasi detailide juurde.
Liigume edasi kõigi avalikult avalikustatud FreeValve tehnoloogia nüansside uurimise juurde.
Mis vahe on nukkvõllita süsteemil ja klassikalisel klapiajamitehnoloogial
Tehnoloogia nimest ja kirjeldusest selgub, et me räägime tõesti mootorist, milles neid pole nukkvõllid... Tegelikult on ebatavaline lähenemine mootoritehnoloogia projekteerimisele, mille peamine saladus on see, et mootor ei vaja neid võlli, kuna ventiilid on loodud töötama individuaalselt, igaüks eraldi. Iga klapp ei ole jäigalt ühendatud kõrvuti asuvate ventiilidega, sellest ka nimi „vabaklapid”, FreeValve.
Põhiidee on muuta sisepõlemismootor tõhusamaks kõikides tööetappides. Tavalised nukkvõllid on oma disainifunktsioonide tõttu äärmiselt kompromissvariandid, mis viib sageli teatud "ohvriteni" suurenenud tarbimine kütust võimsuse või väikese pöördemomendi huvides kõrged pöörded tippvõimsuse huvides jne.
Mootor võib töötada neljas tsüklis: standardne - Otto, keeruline - Miller ja ökonoomne - Atkinson. Samuti on mootor võimeline Hedmani tsüklit muutuva tihendussuhtega taasesitama.
Näiteks ottomootoril (loe, bensiinimootoril), millele on paigaldatud FreeValve, saate selle ohutult eemaldada ja isegi võimsa bensiinimootori efektiivsus sarnaneb diiselversiooniga.
Selle tulemusel on saadud jõuallikas odavam kui samaväärne diiselmootor, ütleb FreeValve. Peal diiselmootorid Paigaldada saab ka uut tüüpi elektroonilisi ventiilide täiturmehhanisme, mis teoreetiliselt peaksid veidi vähendama mootori tarbimist ja tõsiselt parandama heitgaasi keskkonnasõbralikkust.
Uue tehnoloogia maksumus. Kui me võtame arvesse majandusteadust, selgub, et selle tehnoloogia abil ehitatud esimesed 10–100 tuhat mootorit maksavad rohkem kui tavapärased jõuallikad, kuid lõpuks, kui tootmine suunatakse tööstusvoolule ja saavutades teatud „kriitilise massi”, hakkavad uut tüüpi mootorite kulud järk -järgult langema ja on lõpuks võrdsed tavalise sisepõlemismootori maksumusega.
Samal ajal on sellised mootorid tõhusamad kui traditsioonilised mudelid, nad tarbivad suureneva võimsusega vähem kütust ja näitavad pöördemomendi riiuli palju vastuvõetavamaid näitajaid.
Mis juhtub, kui süsteem osutub väljakannatamatuks?
Klassikalise mootoriringluse järgijad ja need inimesed, kes kardavad kõiki uuendusi ja tehnilisi uuendusi, ilmselt mõtlevad, kui halvasti kõik läheb, kui uus süsteem laguneb. Ja üldiselt, kas see on usaldusväärne?
On rumal eitada, et mis tahes, isegi kõige usaldusväärsem seade võib anda ebameeldiva rikke, samuti ärge unustage disaini defekte, mida ei pruugi esialgsel arenguetapil avastada. Tulemuseks on prognoositav ja kallis jaotus. Kuid ka siin on FreeValve varrukas väike lohutus.
Uskumatu, et see mootor suudab oma tööfunktsioone normaalselt täita ka siis, kui üks või mitu klapiajamit ebaõnnestuvad, muidugi mõjutab see tippvõimsust suurtel pööretel, kuid nagu arendajad kinnitavad, on erinevus tühine.
Mootori tööks on ette nähtud hädaabivõimalus, see seisneb selles, et isegi kui 75% klapiajamitest ebaõnnestub, suudab auto iseseisvalt teenindusjaama jõuda, uskumatu ellujäämisvõime. Testimine jätkub ... kuid kõige olulisem asi, millest arendajad ikkagi üle ei saa, on lihtsalt seda tüüpi ajami vastupidavus. Selles on kõik hästi, kuid komistuskiviks on see, et süsteem ei hoolitse selle eest kaua. See on aga ajutine nähtus ja seda on võimalik neutraliseerida, sest insenerid leidsid teoreetiliste arvutuste kohaselt, et sellise süsteemi töökindlus võib olla võrreldav tavalise ICE mootoriga. Simuleeriti sadu miljoneid sõidutsükleid, märgatavat kulumist ei leitud. Jääb vaid teadmisi praktikas rakendada ja võite lahkuda.
Rootsi ettevõte võrdleb praegust tehnoloogiat nukkvõll klaverimäng kahe käega, kumbki seotuna luudavarda vastassuunas. Iga sõrme eraldi kasutamine, nagu pianistid teevad, võimaldab ventiili individuaalset juhtimist.
Ülaltoodust võime järeldada:
1. Praegu on tehnoloogia selgelt toore. Mootor ei saa sõita nii palju kui tavalise nukkvõllisüsteemiga mootorid ilma tõsiste probleemideta.
2. Kuid isegi selles arengujärgus näitas süsteem end parimal poolel. Mitte ükski standardse gaasijaotussüsteemiga mootor ei suuda vähemalt kuidagi normaalselt töötada, kui 75% ventiilidest lakkab töötamast (kujutame seda hüpoteetiliselt ette). Veelgi enam, lõpetage tavarežiimis toimimine vähemalt ühel tavaliste sisepõlemismootorite ventiilidel, kaotate kõrgetel pööretel rohkem kui tippvõimsus. See tähendab, et rikete osas, kui ajastusega midagi juhtus, läheb Skandinaavia tehnoloogia selgelt teistest mootoritest mööda.
Teine pluss. Revolutsioonilisel mootoril on projekti kallal töötavate inseneride sõnul klapid rihma katkemise / keti venimise korral võimelised kolbidele vastu tulema, sest seda siin lihtsalt pole.
Tehnilised nüansid. FreeValve - rohkem kui täielikult muutuv klapiajastus?
Lühidalt, sisuliselt jah, see on midagi enamat kui muutuva klapiajastusega mootor, sest igal konkreetsel ventiilil võivad olla erinevad "tõstejõud", nii ajaliselt kui ka avamisasendis. Seda saab avada ja sulgeda ka erinevatel kiirustel, muutes sagedust, seda jälgib võrgus pardaarvuti süsteem, mis arvutab vastavalt mootori töörežiimile vajaliku klapi liikumisrežiimi tõste täpsusega kuni 1/10 millimeetrit.
Nagu näete, on ajamid (ajamid) võimelised seda tegema erakordse täpsusega, ületades oluliselt tavalise mootori jõudlust.
Pistikupesast on saanud progressi sümbol. Enamiku autoettevõtete tribüünid jaanuaris Detroiti autonäitusel olid sõna otseses mõttes šokeeritud ja igasugune vana hea ICE mainimine kõlas halvasti. Nii et sisepõlemismootor on kapotiga pauguga kaetud? Võtke aega kaastundega. Vähemalt Detroitis vastas Toyota pressiesindaja Koei Saga ajakirjanike küsimusele, millal ICE lõpuks mängust välja saab, süütu: „Mitte kunagi! Kui õli saab otsa, täidab inimkond selle vesinikuga. "
USA energeetikaministeeriumi analüütikud DOE usuvad, et ICE võib veel mitu aastakümmet hingeldada. Lisaks võib bensiini- ja diiselmootorite kasutegur aastaks 2020 suureneda 30%ja 2030. aastaks 50%. Täna katsetatakse tehnoloogiaid, mis aitavad neid tulemusi saavutada.
Kõikjal leviv leek
Veel 1978. aastal registreeris rühm Jaapani puhta mootorite uurimise instituudi teadlasi, kes üritasid kahetaktiliste mootorrataste mootorites põlemisprotsessi optimeerida, kogemata registreerida ebatavalise nähtuse nimega HCCI (homogeenne laengukompressioonisüüde). Kui bensiini kahetaktilises kambris saavutati teatud rõhk, süttis õhk-kütuselaeng ilma süüteküünalt sädemeta. Kuid kõige huvitavam on see, et küünla lähedal asuva segu tavapärase süttimise ja sellele järgneva leegi leviku asemel perifeeriasse ilmnes kambrisse korraga tohutul hulgal süttimiskoldeid. Selle tagajärjel põles segu tavalisest madalamal temperatuuril, väga kiiresti ja peaaegu täielikult. Tol ajal kättesaadav matemaatiline aparaat ja termodünaamika arengutase ei võimaldanud meil mõista HCCI nähtuse esinemise põhjuseid ja seda peeti kurioosumiks. Kakskümmend aastat hiljem ilmusid inseneride arsenali võimsad arvutimodelleerimise tööriistad, mis aitasid HCCI üle saladuseloori avada. 1990. aastate lõpus alustati selles valdkonnas tööd Saksamaal (Mercedes-Benz, Volkswagen), Jaapanis (Nissan) ja Ameerikas (General Motors).
Ameerika insener John Hare pakkus välja oma ICE kontseptsiooni Scuderi jagatud tsükliga mootori lähedal. Leiutaja väidab, et tema mootor on 15% ökonoomsem kui diiselmootor ja 30% tõhusam kui bensiinimootor. Jänese mootoris siseneb survesilindrist õhk kambrisse, millesse kõrge vererõhk kütuse segu, 40% rohkem kui tavaline bensiinimootorite tase. Kaamera, selle kuju, tööpõhimõte, disain ja tootmismaterjalid on kaitstud 19 patendiga. Selles olev õhk seguneb kütusega ja süttib. Segu põlemisprotsess on ajaliselt palju pikem kui tavalisel sisepõlemismootoril. Kambri sees luuakse eriline keskkond - "soemüür", mis on tegelikult energiaakumulaator - püsivat temperatuuri ja rõhku selles hoitakse 10-100 korda kauem kui tavalise mootori põlemiskambris. Seejärel sisenevad kuumad gaasid spetsiaalse ventiili kaudu töösilindrisse. Zajac Motorsi lihtsus, minimaalsed osad ja disaini efektiivsus on äratanud autohiiglaste tähelepanu. 2009. aastal omandas Jänes tõsised partnerid - General Motorsi ja Kanada Magna.
Ühtlase madala tihedusega kütuse-õhu pilve moodustamiseks juhitakse segusse kuumad heitgaasid. Nad soojendavad seda kokteili kiiresti, muutes kambri sees segamise lihtsamaks. Kui klassikalise otsepritsega pihustatakse kütust aerosoolina, siis HCCI -s on segu väikseim udu. Kui kolb surub segu teatud mahule, hüppab temperatuur isesüttimispunkti. HCCI põlemist iseloomustab lahtise leegi puudumine ja diiselmootorite temperatuurist madalam temperatuur. Selle tulemusel tõuseb põletatud kütuse osakaal 95–97% -ni võrreldes Otto ja Diisli tsüklite 75% -ga. Veelgi enam, HCCI ei tööta rikkalike segude puhul - see vajab peaaegu homöopaatilist kütust, 30 protsenti või rohkem vaesemat kui parimad kaasaegsed ICE -d.
Sellegipoolest on tõestatud HCCI tehnoloogia endiselt tuleviku küsimus. Protsessi termodünaamika on äärmiselt keeruline ja nõuab teadlastelt paljude probleemide lahendamist. Peamised neist on ebastabiilne töö tühikäigul ja maksimaalne kiirus, segu jääkide kontrollimatu plahvatus ja õhu-kütuse pilve ebaühtlane jaotumine kambris. Tõsi, viimastel kuudel on häid uudiseid ilmunud julgustavalt regulaarselt. General Motorsi eksperdid ütlevad, et neil on õnnestunud elemente madalatel pööretel ohjeldada ning Briti Lotuse insenerid väidavad, et nad on ehitanud Omnivore superemootori töötava prototüübi, "ülalt alla", mis toetab HCCI protsessi. Boschi asepresidendi Henning Schneideri sõnul muutuvad autod, mille kütusekulu on 3 liitrit 100 km kohta ja mis on varustatud HCCI-tehnoloogiaga sisepõlemismootoritega, 2015. aastal. Volkswagenil on ettevaatlikum lähenemine - ettevõte areneb uus mootor töötades süüteküünaldega täiskoormusel ja tühikäigul ning keskklassi HCCI-režiimis. Edasi liiguvad ka Nissani insenerid - nad teatasid hiljuti võimsa tarkvara loomisest, mis võimaldab teil luua HCCI nähtuse arvutimudeli, ning on juba alustanud tööd oma supermootori kallal.
Tööjaotus
2001. aasta ülestõusmispühade hommikul kogus insener Carmelo Scuderi kogu pere oma majja ja teatas pidulikult, et on välja töötanud uut tüüpi sisepõlemismootori, mis pöörab maailma tagurpidi. Tehnoloogia üksikasjalik kirjeldus mahtus mitmesse käsitsi kirjutatud märkmikku - vanamehele arvuti ei meeldinud ja tegi kõik arvutused slaidireegli järgi. 2002. aastal suri Carmelo, alustades äsja konsultatsioone Southwesti ülikooli teadlastega, infarkti. Scuderi lapsed võtsid isa äri üle ning kõigest kaheksa aastat hiljem esitleti Detroitis SAE ülemaailmsel autoinseneride kongressil töötavat prototüüpi jagatud tsükliga põlemis-SCC mootorist. Peab ütlema, et jagatud ahela mõiste pole uus. Veel 1891. aastal tootis Ameerika ettevõte Backus Water Motor Company selliseid mootoreid väikestes seeriates, kuid need ei jõudnud laialt levida ning idee jäi riiulile sada aastat.
Otto -mootoris teostab iga kolb järjestikku imemise, surumise, käigu ja heitgaasi. Scuderi konstruktsioonis on kohustused vennaslikult jagatud kahesilindriliste vahel: üks sisselaske ja kokkusurumise, teine käigu ja heitgaasi osas. Silindrid on omavahel ühendatud ventiilimehhanismiga kanalite kaudu, mille kaudu suruõhu ja kütuse segu siseneb töösilindrisse. Scuderi mootor koosneb kahest sellisest paarist.
Otto tsüklis toimub töökäik väntvõlli igal teisel pöördel, Scuderi mootoris, igal. Silindrite funktsioonide eraldamine võimaldab neid tõhusamalt kasutada, näiteks suurendada töökolvi käiku ja kütuse põlemise kestust, ületamata kütuse lubatud survesuhet. Segu süttib pärast seda, kui töökolb hakkab allapoole liikuma, erinevalt tavalisest süüte edasiliikumisega mootorist. Arvutused näitavad, et tsükli eraldamine annab segule palju suurema surveastme ning kiire ja täieliku põlemise.
HCCI (homogeense laenguga kompressioonisüütesüsteemiga) mootori põlemiskambris tekib samaaegselt tohutul hulgal süüte mikrokolle. HCCI keskkonnatoime on muljetavaldav. Kui diislikütuse põlemisprotsess diiselmootorites põhjustab suurenenud tahma ja lämmastikoksiidide moodustumist, siis "külmem" HCCI, need haavandid pole teada. Superkompaktsete bensiinimootorite EA111 arendusprojekti eestvedaja Hermann Middendorfi sõnul Volkswagen, HCCI -seadmed saavad hakkama ilma kalli katalüsaatorita.
Carmelo pojad täiustasid mootori konstruktsiooni, lisades sellele suruõhusilindri. Õhk siseneb alamballooni, parandades põlemisprotsessi. Samal ajal sisaldavad Scuderi mootori heitgaasid 80% vähem süsinikdioksiidi ja lämmastikoksiide kui traditsioonilised neljataktilised mootorid. Scuderi mootori kasutegur on 5-10% kõrgem kui kõige kaasaegsematel kaasaegsetel diiselmootoritel. Tõuke lisamine suurendab efektiivsuse erinevust 25–50%-ni.
2008. aastal äratas SCC mootor mitmete suurte autotootjate tähelepanu, sealhulgas PSA Peugeot Citroёn ja Honda, kes sõlmisid Scuderi grupiga juurdepääsulepingud patenteeritud tehnoloogia uurimiseks. Ka Saksa Daimler ja Itaalia Fiat on avalikult kinnitanud oma suurt huvi Scuderi mootori vastu. Robert Bosch sõlmis Scuderi kontserniga lepingu SCC komponentide väljatöötamiseks lootuses, et ühel päeval saab see tehnoloogia seeriaviisiliseks. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi termodünaamika väljapaistev teadlane professor John Heywood nimetas lõhestatud põlemistsüklit tõeliseks alternatiiviks HCCI -le. Selliste sisepõlemismootorite kokkupanekut tööstuslikus ulatuses olemasolevates tehastes pole keeruline korraldada - selleks pole vaja eksootilisi materjale ja mittestandardseid tehnoloogilisi toiminguid.
Kõigesööja kahetaktiline
Paljud ICE spetsialistid toetuvad tänapäeval VCR (Variable Compression Rate) mehhanismile. Veel 2000. aasta märtsis esitlesid Saabi insenerid auto prototüüpi, millel oli eksperimentaalne 1,6 -liitrine bensiinimootor SVC (Saab Variable Compression) tehnoloogiaga. See mootor tootis 228 hj. ja 305 Nm pöördemomenti, kulutades samas 30% vähem kütust võimsuse poolest tavapäraste kolleegidega võrreldes.
Viimase kümne aasta jooksul on videomakkide tehnoloogia astunud tohutu sammu edasi. Prantsuse ettevõte MCE teatas hiljuti MCE-5VCR mootori loomisest. Kompressioonisuhe selles varieerub vahemikus 7: 1 kuni 20: 1 ja 1,5-liitrise mootori kütusekulu on 30% madalam kui analoogidel. Ameeriklane Envera arendab 1,85-liitrist 4-silindrilist bensiiniga videomakki, mille tihendussuhe on 8,5: 1 kuni 18: 1. Seda tööd rahastab USA energeetikaministeerium. Mootori sihtvõimsus on 300 hj - peaaegu 162 hj. 1 liitri mahu jaoks. Arvutatud maksimaalne pöördemoment ületab 400 Nm 4000 võlli pöörde juures. Peamine disainielement on hüdrauliline ajam, mis pöörleb mootori väntvõlliga ühendatud ekstsentrikut. Ekstsentriku pööramine tõstab ja langetab võlli silindripea suhtes, muutes survesuhte 8,5 -lt 18: 1 -le.
Videomaki tehnoloogia arendamisel on kaugeim arenenud kuulus Lotus Engineering. 2009. aasta märtsis Genfi autonäitusel tutvustasid britid oma Omnivore (Omnivore) kontseptsiooni ICE. Kahetaktiline bensiinimootor, millel on otsene kütuse sissepritse ja muutuv survesuhe vahemikus 10: 1 kuni 40: 1, on Lotuse inseneride sõnul võimeline seedima igasugust vedelkütust, olles samas ökonoomne ja keskkonnasõbralik.
Viis kangi, kolm silindrit
Suurbritannia ettevõte Ilmor Engineering esitles messil Engine EXPO 2009 kontseptuaalset viietaktilist sisepõlemismootorit. Kontseptsiooni autori Gerhard Schmitzi idee on kasutada nelja- ja kahetaktilist vooluahelat ühes seadmes. Viietaktilise sisepõlemismootori kolm silindrit on erineva siseläbimõõduga. Väike esimene ja kolmas töö tavalises neljataktilises tsüklis. Keskmine, madal rõhk, - heitgaaside jääkpaisumise kohta kahetaktilises režiimis. Esimese kolme löögi ajal imetakse segu, nagu tavaliselt, sisse, surutakse kokku ja tehakse väikestesse silindritesse töökäik. Neljanda käigu ajal liiguvad heitgaasid väikestest balloonidest suurtesse ja surutakse kokku. Heitgaasi jääkpaisumine suures silindris põhjustab viienda käigu.
Omnivore on tahke ploki ja peaga monoblokk. Mootori töömaht on vaid 0,5 liitrit. Monobloki üks peamisi eeliseid on silindripuuride tootmise puudumine. Tavalistes sisepõlemismootorites tekib kulumine poltide mikronite liikumise tõttu kohtades, kus pea on ploki külge kinnitatud. Uuenduslik CTV (Charge Trapping Valve) väljalasketraktis võimaldab laias valikus väljalaskeklapi avamisaegu. Omnivore jaoks mõeldud 6,5 atm FlexDI sissepritsesüsteemi lõi Austraalia ettevõte Orbital. See võimaldab silindri sees valmistada tasakaalustatud segu, olenemata kütuse liigist. See segu on HCCI režiimi aluseks ja süstimise juhtimissüsteem on HCCI parameetrite juhtimise alus.
Omnivore'i kokkusurumisastme muutmise mehhanism on silindri ülemises osas asuv liigutatav seib, mis liigub ekstsentrikute paari pöörlemise tõttu. Seibi alumises asendis ulatub tihendussuhe 40: 1. Üks FlexDI pihustitest on integreeritud pesumasinasse ja teine, fikseeritud, silindri korpusesse. Katsed on näidanud usaldusväärne jõudlus Omnivore HCCI-režiimis kogu pöörete arvu vahemikus, hoides seda Euro-6 standardite piires ja kindla kliirensiga.
Miks britid tõukejõu konfiguratsiooniga tegelesid? „Lotus Engineering, nagu ka paljud teised autoettevõtted, on pikka aega järginud neljataktilisi kontseptsioone. See on selliste agregaatide ajaloolise domineerimise tagajärg. Selliste sisepõlemismootorite probleem on kütuse ebaefektiivne põlemine osalise ja äärmise koormuse korral. Kahetaktilised ei põe seda haigust ja on seetõttu autotööstusele äärmiselt huvitavad. Samuti ei vaja need tihendamist, ”selgitab Lotus Engineeringu peainsener Jamie Turner. Lotuse hinnangul võtab Omnivore'i turustamine veel poolteist kuni kaks aastat.
Uute tehnoloogiate eesmärk on muuta sisepõlemismootorid tõhusamaks. Varasematel aastatel muutusid nad üldlevinud ja tulevikus muutuvad nad "targaks". Kahjuks ei ole neil veel kõrge efektiivsus ja need on ebaökonoomsed. Kuid materjalide ja elektroonika viimaseid edusamme kasutades on võimalik need puudused parandada.
Autotööstus Mazda pakub sageli huvitavaid uuenduslikke lahendusi. Üks probleemidest, mida ta otsustas lahendada, oli kütusesäästlikkus. Ettevõte on välja töötanud uued Skyactiv-G mootorid. Nendega varustatud Mazda 2 alamkompaktsed autod on juba plaanis vabastada. Neil on kõrgeim kokkusurumisaste, mis parandab kütusesäästlikkust. Arendajate sõnul on keskmine gaasi läbisõit umbes 3 liitrit saja kilomeetri kohta.
Elektrooniline klapp
Selle kahetaktilise mootori töötas välja Graal Engine Technologies Corporation. See on valmistatud lihtsatest valatud osadest.
Eelised:
- toodetud vastavalt keskkonnastandarditele;
- tarbides kolm kuni neli liitrit "saja" kohta toodab 200 hj;
- võimalik paigaldada hübriidsõidukitele.
Laserid
Uued tehnoloogiad sisepõlemismootorites said võimalikuks laserite tulekuga. Tavalistel küünaldel on suur probleem. See seisneb vajaduses tugeva sädeme järele, kuid sel juhul toimub elektroodide kiire kulumine. Selle probleemi saab lahendada, kui kütuse süütamiseks kasutatakse lasereid. Nende eeliseks on see, et need võimaldavad teil määrata olulisi parameetreid: süüte nurk ja võimsus.
Teadlased on välja töötanud keraamilised laserid läbimõõduga 9 mm. Need sobivad enamikule mootoritele.
Pinnacle
Üks paljulubav areng on Pinnacle mootorid, milles kolvid asuvad üksteise vastas, olles samas silindris. Nende vahel süttib kütus. See paigutus säästab oluliselt energiat ja suurendab mootori efektiivsust. Samal ajal on toiteploki maksumus üsna madal.
Need mootorid erinevad põhimõtteliselt kõikjal kasutatavatest tavalistest poksimudelitest.
Iiris
See on kahetaktiline mootor, millel on muutuv geomeetria ja kolvipind. See on kerge ja kompaktne ning selle efektiivsus on 45%.
Iirise leiutaja Timber Dick pakkus välja kuue kolviga kontseptsiooni, mille pindala oli kolm korda suurem kui standardpaaril. Iga kolb on terasest kõver kroonleht.
Töö algoritm:
- õhu sisselaskmine läbi põlemiskambri;
- kroonlehtede sulgemine kambri keskele ja õhu kokkusurumine;
- kolbide pikendamine ja võllide pöörlemine;
- kütuse sissepritse ja süüde;
- väljalaskeklappide avamine.
Eraldav radiaator
Uuenduse eripära on see, et mootor on radiaatoriga jagatud kaheks osaks. Kütuse sissevõtmine ja kokkusurumine toimub külmades balloonides, põlemine ja heitgaasid aga kuumades balloonides. Selle seadmega saavutatakse kokkuhoid umbes 40%. Teadlased täiustavad ja täiustavad seda süsteemi, et saavutada veelgi suurem kokkuhoid (kuni 50%).
Scuderi
See on õhkhübriidi jagatud tsükliga mootor, mille on välja töötanud Ameerika ettevõte Scuderi Group. See on tavapäraste kolleegidega võrreldes säästlikum. Ettevõtte töötajad ootavad, et nende leiutis oleks tõeline läbimurre. Nad on selle eest juba patendi saanud. Kõige tõhusamaks energiakasutuseks jagab see 4 standardset kolvisilindrit töö- ja abisilindriteks. Seda tehakse selleks, et nende toodetavat energiat arukalt kasutada. Toimemehhanism põhineb kahe silindri ühendamisel spetsiaalse kanali abil. Järgmisena süstitakse suruõhk teise silindrisse, millele järgneb süüde õhu-kütuse segu ja heitgaasid.
Ökomotor
Eco Motors International kujundas sisepõlemismootori loovalt ümber. See osutus kahetaktiliseks, elegantse ja lihtsa disainiga. Paar moodulit (mõlemas neli kolbi) on ühendatud siduriga ja neid juhitakse elektrooniliselt.
Turbolaadur võtab energiat heitgaasidest ja osaleb elektrienergia tootmises.
Eelised:
- lihtsus;
- madal kütusekulu;
- madalad tootmiskulud;
- mastaapsus (mitme mooduli lisamisega saab alamkompaktsest mootorist veoauto mootor).
Mootorit saab kasutada bensiini, diisli ja etanooliga.
Pöörlevad mootorid
Ameerika teadlased töötavad välja veel ühe huvitava uuenduse auto mootoris. Selle ressurss on suurem kui tavalistel mudelitel. Toimemehhanism:
- Energia saamine lööklainete mõjul.
- Rootori pöörlemine, kütuse läbimine kanalite kaudu.
- Lööklaine moodustumine.
- Heitgaaside süttimine ja heitgaas.
Teadlased jätkavad 2018. aastal uute tehnoloogiate otsimist, et toota sisepõlemismootorite ökonoomseid ja keskkonnasõbralikke mudeleid. Paljud projektid on alles arendusjärgus ja ootavad rahastamist.
S. Balandini väljapakutud varraseta kolbmootorite väljatöötamise ajalugu ulatub eelmise sajandi kolmekümnendatesse ja neljakümnendatesse aastatesse, kui disainitööbüroos, kus autor töötas, töötati välja ja ehitati mitu tüüpi. lennukimootorid ebatavalise, väntast erineva jõumehhanismiga.
Riis. 1
Riis. 2
Mootori disaini alustamise aluseks oli ümberpööratud ellipsograafi üldtuntud kinemaatiline diagramm (joonis 1), mille punktide trajektoori kirjeldab ellipsi võrrand:
Kus r on esialgse ringi raadius ja d- suvalise punkti koordinaat m.
Kõik joonel AB asuvad punktid kirjeldavad ellipse, punkt C on ring (ellipsi erijuhuna), samas kui punktid A ja B pinnal D lamades liiguvad edasi 4r ulatuses. Ringi D kaar veeretatakse ilma kaks korda läbimõõduga kaare E libisemata. Sidudes varraste ja kolbidega ristpead suvaliselt pinnale D (näiteks punktidesse A ja B) ning väljundvõlli punkti C külge, saame vardavaba mehhanismi, millel on üks üleliigne kinemaatiline ühendus. Need. et tagada punktide A ja B trajektooride sirgus, mis on omavahel ühendatud ja OS -i vända punkt C jäiga lüli ACB abil, piisab juhikute olemasolust ainult ühes punktis A või B (joonis 2). Kuid selline skeem on mehhanismis toimivate jõudude jaotuse osas vastuvõetamatu. Kui paigaldate juhiku ainult punkti A, siis kui nurk φ läheneb 90 ° ja 270 °, on jõu P punkti A rakendatavad komponendid külgjõud N = P tg φ ja piki vahelduvvoolu S suunatud jõud = P / cos φ - kasvada lõputult, püüdes lõpmatuse poole. Seetõttu vastab teise juhendi lisamine kinemaatilisse diagrammi mehhanismi toimivuse tingimustele.
Ülaltoodud põhjendus kuulub S. Balandinile endale; see määras lõpuks esimese põlvkonna ühendusvarda mootorite arengu kogu arengu. Kõik ehitatud proovid (sealhulgas autor) põhinesid skeemil, millel oli üks üleliigne kinemaatiline ühendus.
S. Balandini pakutud varraseta mootori jõumehhanism tundus kiiresti tõukavat klassikalise paigutuse mootoreid ja masinaehitusettevõtted, kasutades lennundustööstuse saavutusi, saaksid selle probleemideta masstootmisse viia. Selleks ajaks oli lennundus kindlalt omandanud gaasiturbiinid ja kolbmootorid teda enam ei huvitanud.
Just siin selgus, et üldmasinaehituse jaoks pakutakse lennundustööstusele kättesaadavaid tehnoloogiaid liiga kõrge hinnaga. Tekkis küsimus mootori konstruktsiooni muutmise kohta olemasolevate ettevõtete olemasolevate võimaluste järgi. Vaatamata näilisele lihtsusele sisaldas mehhanism töötlemata kinemaatilisi ühendusi ning soojusmasinatele rakendatuna olid need halvasti uuritud ja seetõttu olid nende võimalused halvasti prognoositud. Ainult üks üleliigne kinemaatiline ühendus sellises keerulises mehhanismis nagu sisepõlemismootor seadis kahtluse alla kogu selle edasise jõudluse. Pealegi puudus arusaam sellest, kuidas sellest ühendusest lahti saada, kõnealune sünkroniseerimismehhanism oli mootori enda lahutamatu osa. Täna, kuuskümmend aastat pärast esimese ühendusvarda mootori ilmumist, võime julgelt öelda (parem hilja kui mitte kunagi), et see probleem on täielikult lahendatud.
Riis. 3
1,2,3,4 - kolvid; 5.6 - varda laagrid; 7,8-konsoolvõll; 9,10,11,12 - sünkroniseerimismehhanismi käigud; 13-väntvõll; A, B, C, D - teisaldatavad toed.
Joonisel 3 on kujutatud S. Balandini ühendusvarda mootori tüüpiline kinemaatiline diagramm. On selgelt näha, et ainult üks planeedi pöörlev võll asendab kõik jõuülekande ühendusvardad. Võll on paigaldatud kahe konsooli pöörleva toe vahele, mis on omakorda ühendatud hammasratastega. See on universaalne kolbühendusmehhanism, mille pakkus välja S. Balandin ja mis sisaldas konstrueeritud näidiseid: väikesed mõõtmed ja kaal, suur kiirus, ratsionaalne kahepoolne tööprotsess balloonides, tõhus kolvi jahutussüsteem ja lõpuks kõrge mehaaniline efektiivsus , mille väärtus mõnes töörežiimis jõudis mootorini 94% (tavalistes sisepõlemismootorites umbes 85%).
S. Balandini raamatu "Besshatunnye ICE" ilmumisega 1968. ja 1972. aastal hakkasid arvukad inseneride meeskonnad ja mitmed tehased (näiteks "Dagdizel", SKB "Serp ja Molot" jne) püüdma ehitada mootorit, kopeerides selle originaalis või isegi täiustatud versioonides. Projekteerimis- ja tootmisprotsess viidi reeglina läbi autori pakutud arvutuste ja meetodite alusel. Vastupidiselt ootustele oli enamikus ehitatud proovides võlli esimestel pööretel mootori korpuses olev jõumehhanism ummistunud silindripeegli vastu kolbimise tagajärjel. Need, kes suutsid projekteerida ja ehitada toimiva mootori, leidsid selles tugevat põikisuunajate kulumist. Kõik katsed selle nähtusega võidelda on olnud ebaõnnestunud. Tõstemehhanismi vastupidavuse määras mitu tundi tööd.
Pidevad ebaõnnestumised on teadus- ja projekteerimiskeskkonnas kujundanud negatiivse suhtumise just seda tüüpi varraseta mootori loomise ideesse. Selgus, et keegi peale S. Balandini ise ei suutnud ehitada toimivat konstruktsiooni. Autori enda sõnul ebaõnnestus ülaltoodud probleemide tõttu iga neljas mootor, mis omal ajal tema disainibüroo seintest välja tuli.
Klassikale tagasi vaadates vända mehhanism tavapärase (pagasiruumi) mootoriga, märgime, et kõigi selle puuduste korral on sellel kõrge töökindlus. Selle pikaajalise jõudluse määrab asjaolu, et selle mootori iga eraldi osa on sümmeetrilise koormusega. Seda hõlbustab ka väntvõlli jäik kinnitus laagritugedele, mis asuvad ühendusvardade mõlemal küljel. Mida ei saa öelda S. Balandini mootori kohta (joonis 3), milles iga kolb (1-4) läbi varda (ühendusvarda) naastu (5,6) toetub ühel küljel libisevale ristpeale (A, B) või C, D) ja teine pool konsooli võlli, mis on painutatud (7,8). Sellest tulenevalt langeb 50% gaasijõudude koormusest põikisuunalisele toele (selle all on mootori luukere) ja ülejäänud 50% tajub "elastne element" - milline töökindlus seal on.
S. Balandini raskeveokite mootorites lahendati see probleem osaliselt, paigutades planeedivõlli otsadokumendid suure läbimõõduga laagrite sisse, samas kui laagrite ühilduvate välispindade perifeersed kiirused kasvasid kolm korda.
Järgmine lahendamata probleem oli õlivarustussüsteem ühendusvarda mootori laagrite hõõrdpindadele. Niisiis, kui konsooli tugede A ja D laagrid töötavad vedeliku hüdrodünaamilise määrimise tingimustes, siis on võimatu luua sarnaseid töötingimusi ristpeade B ja C jaoks, mis peatuvad kaks korda ühe võlli pöörde jooksul, sellised laagrid võivad töötada ainult hüdrostaatilisena toetab, st need alluvad täiesti teistsugusele määrimisteooriale, see ei tekita paaritustasandite vahele hüdrodünaamilist õlikiilu ja peab jälgima pidevalt muutuvaid tingimusi, et hoida põikipinda üle tugipindade. Eelnev selgitab vaid seda, et võlli ühe osa määrimiseks kasutatakse põhimõtteliselt erinevaid määrimissüsteeme. Mis pole hea. Ja kui seda takistust ei saa mööda minna, siis on vaja teha laagrid, mis kuuluvad ühisvõlli ja täidavad samu funktsioone, vähemalt sama tüüpi.
Peamine põhjus, miks vaadeldava kinemaatilise skeemi rakendamist ei ole praktiliselt rakendatud, on see, et see on keerulisem kui tavaline väntmehhanism. Jõumehhanismis kasutatakse lisaks põhielementidele täiendavaid sünkroniseerimisvõlli, mis on hammasratastega ühendatud põhivõlliga. Suur hulk paarituselemente nõuab nende valmistamise kõrget tehnoloogilist taset. Järjestikku ühendatud sünkroniseerimismehhanismi (9-12) hammasrattad moodustavad pika mõõtmelise ahela. Selle kogutolerantsi väärtus peab olema väiksem kui planeedivõlli ühe äärmise laagri diameetrilise kliirensi väärtus, vastasel juhul on võimatu tagada selle sünkroonse pöörlemise paremat ja vasakut poolt. Selle tolerantsi piires on tehnoloogiliselt raske (seda arutati artikli alguses).
Järgmine osa on pühendatud uue põlvkonna jõumehhanismidele, kus „sünkroniseerimismehhanism” on asendatud „sünkroniseerivate kaeltega”, mis võimaldavad loobuda varreta mootori üleliigsest kinemaatilisest ühendusest, mis tegelikult lõpetas seda suunda.
Riis. 4
P on gaasirõhu jõud; N - külgjõud; S - piki ACB telge suunatud jõud; 1,2,3,4 - kolb; 5.6 - töötav ristpea; 7.8 - ristpea sünkroniseerimine; I, II - sünkroniseeriv kael; α on väntvõlli külgnevate ajakirjade keskpunktide vaheline kaugus; A, B, A ", B" - toetab.
Nagu on näha jooniselt fig. Nagu on näidatud joonisel 4, ei ole skeemil enam harjumuspäraseks muutunud sünkroniseerimismehhanismi; selle asemel on planeedil pöörleval väntvõllil oma planeedilaagrid, mis suudavad täita samu funktsioone nagu pöörlevate võllide tavalised laagrid. Võlli servades asuvad nad suudavad tagada kõik selle punktid sünkroonse orbiidi pöörlemise mööda antud trajektoori. Selleks tuleb S. Balandini kavandatud planeedivõllile lisada kaks täiendavat ajakirja (I ja II, vt joonis 4), samal ajal kui liigne kinemaatiline ühendus punktis C (punkt, mis oli eelnevalt jäigalt ühendatud) tagasi lükatud. väljundvõll) ja väljajätmine, mitte selle väljalaskmine ühendusvarda mehhanismi toiteahelast. Täiendavate võllipostide alla on paigaldatud kaks uut ristpeajuhikut A "ja B", mis on peegeldatud punktidele A ja B. Nüüd saab iga töötav kolb kaks identset liikuvat tuge, mis asuvad sellest võrdsel kaugusel paremale ja vasakule. Üks toest (A, B) võib kanda külgnevat töökolvi, teine (A ", B") takistab planeedivõlli kaldumist ja tagab selle sünkroniseerimise. See paigutus välistab vajaduse sünkroniseerimismehhanismi järele, mis koosneb ühendusvõllist ja hammasrataste komplektist, kuna võlli täielik sünkroniseerimine on tagatud selle enda disainiga.
Äsja kokkupandud ühendusvarda mootoris sisaldab kolbe ühendav planeetne pöörlev võll nagu varemgi kolvivardadega ühendatud tööajakirju, mis liiguvad alati sirgjooneliselt. Sellise võlli kehal on teljed, mis liiguvad ringikujulisel orbiidil (esimeses lähenduses on need ringid), seega on need kõige lihtsamalt ühendatud jõuülekandevõlliga, näiteks ajamimehhanismiga. Kui lisame sellisele võllile, mis sisaldab tööajakirju ja jõuvõtuajakirju, kaks täiendavat ajakirja (I, II), nimetame neid "sünkroonimiseks", siis moodustab iga sünkroonimispäevikuga seotud tööpäevik ühe planeedilaagri ja kaks paari laagrid moodustavad täislaagrivõlli (9), millel on kaks vabadusastet, pöörlemine ümber oma telje ja samal ajal planeetide pöörlemine. Siis muutub võlli koormuse olemus alati sümmeetriliseks ja väntvõll ise suudab tugedes ise joonduda. Sel juhul on iga planeedilaager valmistatud võimalusega anda vastastikune liikumine külgnevatele laagrite ajakirjadele ristuvates suundades. See tagab planeedivõlli stabiilsuse selle orbiidipöörde mis tahes punktis.
Näitena on joonisel 4 näidatud ka diagramm gaaside (P) jõumõjust mootori kolbidele ja laagritugede koormuse olemusest. Kolvid, millel on varred 1 ja 3, kasutavad kolbidest 2 ja 4 ristpead 6 ja sünkroniseerivat põikpea 7. Kolvid 2 ja 4 kasutavad toeks põikpea 5 ja 8, millest ristpea 8 sünkroonib. Selle tulemusel koormatakse põleva segu süttimise hetkel mootori neljas silindris võrdsetes osades ristpead 6 ja 7 või 5 ja 8 võrdselt töökolbist. Sellise paigutuse korral eemaldatakse planeedivõlli otsatükid gaasijõudude tsoonist täielikult ja edastatakse jõuülekandevõllile ainult pöördemoment, mis ei kuulu mehhanismi toiteahelasse.
Toome veel mõned näited, mis selgitavad sümmeetriapõhimõtteid, mida rakendatakse vaadeldavate varrasteta jõumehhanismide puhul.
Riis. 5
Vastassuunalise ühendusvarda mootori skeem:
1,2,3,4 - kolvid; 5- väntvõll; 6,7 - vastukaalud; 8.9 - jõuvõtuvõll (id); 10.11 - töötavad ristpead; 12,13,14 - ristpeade sünkroniseerimine; I, II, III - sünkroniseerivad kaelad.
Parim näide on vastanduva ühendusvarda mootori kinemaatiline diagramm (joonis 5). Erinevalt ristikujulistest neljasilindrilistest mootoritest (joonis 4) toimub töökäikude vaheldumine siin ühtlaselt, 180 ° piki väntvõlli pöörlemisnurka. Tõstemehhanismi konstruktsioon sisaldab: nelja töökolvi varrastega (1-4), kahte töötavat ristpead (10.11), kolme sünkroniseerivat põikpead (12.13.14). Nimetatud elemente ühendab ühine väntvõll(5) ja asuvad selle viiel kaelal. Kuues ja seitsmes võlli ajakiri (5) on ette nähtud vastukaalude (6,7) paigaldamiseks ja pöördemomendi edastamiseks jõuvõtuvõllile (8 või 9). Jooniselt fig 5 on näha, et igal töökolbil on mõlemal küljel ja võrdsetel vahemaadel sünkroniseerivad põikpea (12,13,14). V poksimootor nad täidavad järgmisi funktsioone:
- Koos töötavate ristpeadega pakuvad need väntvõlli sünkroonimist.
- Nad võtavad gaasijõududelt põhikoormuse, eraldades töösilindrite ristpead "põrutuskoormusest" põlevate gaaside süttimise hetkel külgnevates balloonides.
- Need toimivad vastukaaludena kõigi masside tasakaalustamiseks.
Kaalutud mehhanismil on laiad kinemaatilised võimalused, see on ideaalselt tasakaalustatud. Ja see on ainus ühendusvarda mootori tüüp, milles sünkroniseerivate põikpeade liugureid saab asendada alternatiivsete ühendusvarraste rühmadega (joonis 6).
Riis. 6
1,2,3,4-kolvid; 5,6 - töötavad ristpead; 7,8,9 - ühendusvarda; 10- väntvõll; I, II, III - sünkroniseeriv kael.
Sellisel juhul on võlli (10) sünkroonimise tagamiseks piisav tingimus dubleerivate kinemaatiliste paaride täielik joondamine, kui need projitseeritakse HOU tasapinnale. Siin, nagu eelmises näites, liiguvad kolvidesse (1-4) kuuluvad tööristsed (5,6) sirgjooneliselt. Sünkroniseerivate ajakirjade (I, II, III) ühendusvardadel (7,8,9) on ühine pöörlemistelg. Kokkupandud kinemaatilise skeemi rakendamise viimistlustööd saab oluliselt vähendada, peamiselt tänu selle maksimaalsele ühendamisele pagasiruumi ICE elementide alusega. Üldjuhul järgivad kõik kinemaatilised skeemid ühte reeglit: ettemääratud arvule töölehtedele tuleb võlli otstesse lisada vähemalt kaks sünkroniseerivat ajakirja. Sellest reeglist on üks erand - kinemaatiline skeem, milles kõik tööajakirjad sünkroonivad samaaegselt (joonis 7).
Riis. 7
1,2,3,4 - kolvid; 5- väntvõll; 6,7 - vastukaalud; 8.9 - jõuvõtuvõll (id); 10,11,12 - töötavad sünkroniseerivad ristpead, 13,14 - kaaslased.
Väntvõll (10) koosneb ainult viiest ajakirjast. Võlli kaks väliskülge on ette nähtud pöördemomendi edastamiseks ja neile vastukaalude paigaldamiseks (6,7). Ülejäänud kaelad on täidetud ristpeaga (10,11,12). Ristpead 11 ja 12 suletakse paarilistega (13,14), neile on paigaldatud kolvid 1 ja 2. Võlli keskotsik koos ristpeaga 10 on ühendatud vardadega teise kolbipaariga (3,4). Kolbide 1, 2 ja 3, 4 trajektoorid lõikuvad. Töökäigu ajal toetub kolb 3 (või 4) koos põikpeaga 10 põikipeadele 11 ja 12, mis hetkel täidavad sünkroniseerimisfunktsioone. Kui töökäigu 1 (või 2) teeb kolb koos praegu töötavate põikpeaga 11 ja 12, muutub tugiristpea 10 sünkroniseerivaks. Ja nii ringis lõpmatuseni. Gaasijõudude toimimistasand sellises mehhanismis suletakse alati kolme keskse ajakirjaga.
See disainilahendus võimaldab paigutada neli töösilindrit ühes tasapinnas minimaalse pikkusega ja väntvõlli maksimaalse jäikusega. Hõõrdepaaride koguarv mootoris võrreldes pagasiruumi tüüpi sisepõlemismootoriga väheneb kaks või kolm korda !!! Siin, nagu ka eelmistes muudetud skeemides, vastab väntvõll kõigile sümmeetriliseks laadimiseks vajalikele tingimustele (vt täpsemalt Dvigatelestroyeniye kaubandusajakirja nr 3 1998. ja nr 1 2000. aasta kohta).
Ülaltoodud kirjeldus on vaid lühike juhend kõigile, kes on huvitatud ühendusvarda mootoritest ja soovivad selles suunas kätt proovida. Ja kuigi sellel puuduvad "mitmesugused detailid", ilma milleta on töömasinat ehitada peaaegu võimatu, aitab ülaltoodud analüüs vältida ilmselgeid vigu, raisatud aega ja raha.
Ja kokkuvõtteks loetleme peamised eelised, mis varrasteta sisepõlemismootoril on:
- Ühendusvarda mootori paigutus võimaldab mootori osade ja osade ratsionaalse paigutuse tõttu oluliselt vähendada mootoriruumi mahtu.
- Gaasijõudude ja inertsjõudude vastastikune kombinatsioon toob kaasa kinemaatilisi lülisid koormavate jõudude olulise vähenemise, mis võimaldab suurendada mootori mehaanilist efektiivsust.
- Mootor vabaneb osaliselt või täielikult pöörlevast hooratast, sest Ristpeaga kolbide liikuvad massid moodustavad ühe translatiivselt liikuva hooratta.
- Varrasteta mootorites, mida suurem on varraste ja ristpeadega kolbide mass, seda suurem on mootori pöörlemiskiirus (teatud piirides), seda väiksem on laagrite koormus; pagasiruumi mootoril on vastupidi.
- Töökolbidele määratud funktsioonide arv väheneb (kolvid ei ole enam hõõrdepaarid), nende töökindlus suureneb.
- Võimalus on korraldada tööprotsess mootoris töökolvi mõlemal küljel või kasutada alamkolvi ruumi kompressori võimendamiseks.
- Kolvi jahutussüsteemi saab täiustada, pumbates õli läbi kolvivardade ja kolbide nende tõhusaks jahutamiseks.
- Sirgjooneliselt liikuvatel kolbidel on võimalik rakendada labürinditüüpi tihendeid, kui kolvirõngad on täielikult või osaliselt tagasi lükatud.
Öeldule tuleb lisada, et nagu igal kolvimasinal, on ka kepsumootoril mitmeid piiranguid, mis takistavad pöörete arvu suurenemist selles. See on gaasijaotus, milles klapide liikumises tekivad olulised inertsjõud; ja gaasi-õhu tee kõrge vastupidavus, mis piirab mootori töömahtude täitmist põleva seguga; ja kuumuse intensiivsus, ähvardades mootorit pidevalt ülekuumenemisega ning diislikütuse konfiguratsioonis on ka piiranguid, mis on seotud kütusevarustusseadmetega.
Sisepõlemismootor vallandas liialdamata teaduse ja tehnoloogia arengu mootori. Maanteetransport on kõige olulisem reisijate ja kaupade transpordivahend. Ameerika Ühendriikides on täna peaaegu 800 autot 1000 inimese kohta ja aastaks 2020 on see näitaja Venemaal umbes 350 autot tuhande elaniku kohta.
Valdav enamus planeedi enam kui miljardist autost kasutab siiani 19. sajandil leiutatud sisepõlemismootorit (ICE). Vaatamata kõigile tehnoloogilistele trikkidele ja nutikale elektroonikale on kaasaegse efektiivsus bensiinimootorid endiselt 30% piiri lähedal. Kõige ökonoomsemad diiselmootoriga sisepõlemismootorid on kasuteguriga 50%, see tähendab, et isegi nad eraldavad atmosfääri poole kahjulike ainete kujul olevast kütusest.
Loomulikult ei ole vaja rääkida sisepõlemismootori efektiivsusest, eriti kui arvestada, et kaasaegsed autod põletavad 10–20 liitrit kütust 100 kilomeetri kohta. Pole üllatav, et teadlased kogu maailmas üritavad luua taskukohaseid elektri- ja vesinikuautosid. Sisepõlemismootori kontseptsioon pole aga moderniseerimise potentsiaali ammendanud. Tänu elektroonika ja materjalide uusimatele edusammudele on võimalik luua tõeliselt tõhus sisepõlemismootor.
Ökomotor
EcoMotors Internationali insenerid on traditsioonilise sisepõlemismootori loominguliselt ümber kujundanud. See säilitas kolvid, ühendusvardad, väntvõlli ja hooratta, kuid uus mootor on 15-20% efektiivsem ning seda on palju kergem ja odavam toota. Sel juhul võib mootor töötada mitut tüüpi kütusega, sealhulgas bensiini, diislikütuse ja etanooliga.
Üldiselt on EcoMotors mootoril elegantne lihtne disain 50% vähem üksikasju kui tavaline mootor
Selle saavutamiseks kasutati vastandlikku mootori konstruktsiooni, milles põlemiskambri moodustavad kaks üksteise suunas liikuvat kolbi. Samal ajal on mootor kahetaktiline ja koosneb kahest moodulist, mõlemas 4 kolvi, mis on ühendatud spetsiaalse elektroonilise juhtimisega siduriga. Mootor on täielikult elektrooniliselt juhitav, mille tulemuseks on kõrge kasutegur ja minimaalne kütusekulu. Näiteks ummikutes ja muudel juhtudel, kui mootori täisvõimsust pole vaja, töötab kahest moodulist ainult üks, mis vähendab kütusekulu ja müra.
Khafiyatullin Rinat:
Mootor on varustatud ka elektrooniliselt juhitava turbolaaduriga, mis võtab heitgaasidest energia tagasi ja toodab elektrit. Üldiselt on EcoMotors mootoril elegantne ja lihtne disain, mis sisaldab 50% vähem osi kui tavaline mootor. Sellel pole silindripea plokki, see on valmistatud tavalistest materjalidest ja tekitab vähem müra ja vibratsiooni. Samal ajal osutus mootor väga kergeks: 1 kg kaalu kohta toodab see rohkem kui 1 hj võimsust (praktikas on see umbes 2 korda kergem kui sama võimsusega traditsiooniline mootor). Lisaks on EcoMotorsi toode hõlpsasti skaleeritav: lisage vaid mõned moodulid ja väike automootor muutub võimsaks veoauto mootoriks.
Kogenud EcoMotors EM100 mootor mõõtmetega 57,9x 104,9x47 cm kaalub 134 kg ja toodab 325 hj. kiirusel 3500 p / min (diisel), silindri läbimõõt - 100 mm. EcoMotorsi mootoriga viieistmelise auto kütusekulu on planeeritud äärmiselt madal-tasemel 3-4 liitrit 100 km kohta.
Säästud kõiges
Achates Power on võtnud eesmärgiks Ford Fiesta suuruse auto jaoks välja töötada sisepõlemismootor, mille kütusekulu on 3-4,5 liitrit 100 km kohta. Nende eksperimentaalne diiselmootor näitab seni palju suuremat isu, kuid arendajad loodavad tarbimist vähendada. Selle mootori peamine asi on aga äärmiselt lihtne disain ja madal hind. Oleme nõus, et kütuse kokkuhoid ei ole palju väärt, kui see maksaks mootori maksumuse mitmekordse tõusu hinnaga.
Achates Power mootoril on äärmiselt lihtne disain
Achates Power mootoril on äärmiselt lihtne disain. See on kahetaktiline poksija diiselmootor, milles kaks kolbi liiguvad üksteise suunas, moodustades põlemiskambri. See välistab vajaduse silindripea ja keeruka gaasijaotusmehhanismi järele. Enamik mootori osi on valmistatud lihtsate tootmisprotsesside abil ega nõua kalleid materjale. Üldiselt sisaldab mootor palju vähem detaile ja metalli kui tavaline mootor.
Achates Power katsetab praegu 21% tõhusamalt kui parimad "tavalised" diiselmootorid. Lisaks on sellel modulaarne disain, suur võimsustihedus (kaalu / hj suhe). Samuti luuakse kolvi ülemise osa erikuju tõttu erikujuline keerisevool, mis tagab kütuse-õhu segu suurepärase segunemise, tõhusa soojuse hajumise ja lühendab põlemisaega. Seetõttu ei vasta mootor mitte ainult USA armee sõjalistele spetsifikatsioonidele, vaid edestab ka praegu sõjavarustusele paigaldatud mootoreid.
Lihtne viis
Ameerika ettevõte Transonic Combustion otsustas mitte luua uut mootorit, vaid saavutada uue sissepritsesüsteemi abil muljetavaldav (25–30%) kütusekulu.
Kõrgtehnoloogiline TSCiTM sissepritsesüsteem ei nõua radikaalseid mootorimuudatusi ning on tegelikult pihustite komplekt ja spetsiaalne kütusepump.
TSCiTM põlemisprotsessis kasutatakse ülekriitilise bensiini otsepritsimist ja spetsiaalset süütesüsteemi
TSCiTM põlemisprotsessis kasutatakse ülekriitilise bensiini otsepritsimist ja spetsiaalset süütesüsteemi.
Ülekriitiline vedelik on aine olek teatud temperatuuril ja rõhul, kui see ei ole tahke aine, vedelik ega gaas. Selles olekus omandab aine huvitavaid omadusi, näiteks ei oma pindpinevust ja moodustab faasisiirde ajal peeneid osakesi. Lisaks on ülekriitilisel vedelikul võime kiiresti massi üle kanda. Kõik need omadused on sisepõlemismootoris äärmiselt kasulikud, eriti ülekriitiline kütus seguneb kiiresti, sellel ei ole suuri tilku, see põleb kiiresti optimaalse soojuse eraldumise ja suure tsükli efektiivsusega.
Elektrooniline klapp
Grail Engine Technologies on välja töötanud ainulaadse kahetaktilise mootori, millel on väga atraktiivne jõudlus. Niisiis, kui tarbida 3-4 liitrit "saja" kohta, toodab mootor 200 hj. Mootor võimsusega 100 hj kaalub alla 20 kg ja võimsusega 5 hj. - ainult 11 kg! Samal ajal Graal Engine, erinevalt tavapärasest kahetaktilised mootorid, ei saasta kütust karterist saadud õliga, mis tähendab, et see vastab kõige rangematele keskkonnanormidele.
Mootor ise koosneb lihtsatest osadest, mis on enamasti valmistatud valamise teel. Silmapaistva jõudluse saladus peitub Graali mootori töös. Kolvi ülespoole liikumise ajal tekib põhjas negatiivne õhurõhk ja spetsiaalse süsinikkiust klapi kaudu siseneb õhk põlemiskambrisse. Kolvi liikumise teatud punktis hakatakse kütust tarnima, siis ülemises surnud kohas kolme tavapärase elektriküünla abil süttib kütuse-õhu segu, kolv sulgub. Kolb läheb alla, silinder on täis heitgaase. Alumisse surnud keskpunkti jõudes hakkab kolb uuesti ülespoole liikuma, õhuvool ventileerib põlemiskambrit, surudes heitgaasid välja ja töötsükkel kordub.
Silmapaistva jõudluse saladus peitub Graal Mootori konstruktsioonis.
Kompaktne ja võimas Graal -mootor sobib ideaalselt hübriidautod kus bensiinimootor toodab elektrit ja elektrimootorid keeravad rattaid. Sellises masinas töötab Graal Engine optimaalses režiimis ilma äkiliste voolutõusudeta, mis suurendab oluliselt selle vastupidavust, vähendab müra ja kütusekulu. Samal ajal võimaldab moodulkonstruktsioon ühendada kaks või enam ühesilindrilist Graal-mootorit ühise väntvõlliga, mis võimaldab luua inline mootorid erineva võimsusega.
Uued automudelid ilmuvad igal aastal - kuid millegipärast pole neil ülalkirjeldatud ökonoomseid ja lihtsaid mootoreid. Uue disaini mootorid on tõepoolest huvitatud kõigist: alates üldlevinud investorist Bill Gatesist kuni Pentagonini. Autotootjad aga ei kiirusta oma autodele uute esemete paigaldamisega. Ilmselt on kogu asi selles, et suured autotootjad toodavad ise mootoreid ja loomulikult ei taha nad oma kasumit kolmandate osapoolte arendajatega jagada. Aga karm igatahes keskkonnastandardid ja elektrisõidukid sunnivad autotootjaid kasutama uusi tehnoloogiaid, mis on inimeste ja kogu planeedi tervise jaoks palju olulisemad kui multimeediumisüsteemid ja disaini rõõmud.
Mihhail Levkevitš
