Étant donné que le prix des produits pétroliers augmente constamment (après tout, le pétrole a tendance à s'épuiser), la volonté d'économiser sur le carburant est tout à fait compréhensible, et mini-moteur pourrait être une bonne solution.
Dans quelle mesure un mini moteur à combustion interne est-il économique ?
Comme vous le savez, les moteurs à combustion interne sont divisés en essence et diesel, et le premier et le second subissent aujourd'hui des changements importants. La raison de la modernisation des mécanismes eux-mêmes et du carburant est l'environnement considérablement détérioré, dont l'état est également affecté par l'échappement des équipements fonctionnant au combustible liquide. Ainsi, par exemple, l'essence écologique est apparue, diluée avec de l'alcool dans un rapport de 8:2 à 2:8, c'est-à-dire qu'un tel carburant peut contenir de 20 à 80 pour cent d'alcool. Mais c’est là que s’est terminée la modernisation. Il n'y a pratiquement aucune tendance à une réduction du volume des moteurs à essence. Les plus petits échantillons sont installés dans des modèles d'avions, les plus grands sont utilisés sur des tondeuses à gazon, des moteurs hors-bord, des motoneiges, des scooters et autres équipements similaires..
Quant à aujourd’hui, beaucoup a été fait pour rendre ce moteur véritablement microscopique. Actuellement, la préoccupation Toyota Les plus petites minicars ont été créées Corolle II, Corsa et Tercel, ils sont équipés de moteurs diesel 1N Et 1SA volume de seulement 1,5 litre. Un problème est que la durée de vie de tels mécanismes est extrêmement courte, et la raison en est l'épuisement très rapide de la durée de vie du groupe cylindre-piston. Il existe également de très petits moteurs diesel à combustion interne, d'un volume de seulement 0,21 litre. Ils sont installés sur des motos compactes et des engins de chantier, mais on ne peut pas s'attendre à beaucoup de puissance : le maximum qu'ils produisent est de 3,25 ch. Cependant, la consommation de carburant de ces modèles est faible, comme en témoigne le volume du réservoir de carburant - 2,5 litres.
Quelle est l’efficacité du plus petit moteur à combustion interne ?
Un moteur à combustion interne conventionnel, qui fonctionne à l'aide d'un piston alternatif, perd en performances à mesure que sa cylindrée diminue. Le tout est une perte d'efficacité importante lors de la conversion de ce même mouvement du CPG en rotation, si nécessaire aux roues. Cependant, avant la Seconde Guerre mondiale, le mécanicien autodidacte Felix Heinrich Wankel a créé le premier exemple fonctionnel d'un moteur à combustion interne à piston rotatif, dans lequel tous les composants ne font que tourner. Il est logique que cette conception, qui rappelle beaucoup un moteur électrique, réduit le nombre de pièces de 40 % par rapport aux moteurs standards.
Bien qu'à ce jour tous les problèmes de ce mécanisme n'aient pas été résolus, sa durée de vie, son efficacité et son respect de l'environnement répondent aux normes internationales établies. La productivité dépasse toutes les limites imaginables. Le moteur à combustion interne à piston rotatif d'une cylindrée de 1,3 litre permet de développer une puissance de 220 chevaux. L'installation d'un turbocompresseur porte ce chiffre à 350 ch, ce qui est très significatif. Eh bien, le plus petit moteur à combustion interne de la série « Wankel », connu sous le nom de marque OSMG1400, a un volume de seulement 0,005 litre, mais produit une puissance de 1,27 ch. avec un poids mort de 335 grammes.
Le principal avantage des moteurs à pistons rotatifs est l'absence de bruit accompagnant le fonctionnement des mécanismes, en raison de la faible masse des composants de fonctionnement et de l'équilibrage précis de l'arbre.
Le plus petit moteur diesel comme source d'énergie
Si nous parlons d'appareils à part entière, l'idée originale de l'ingénieur Jesus Wilder a aujourd'hui les plus petites dimensions. Il s'agit d'un moteur 12 cylindres de type V, entièrement compatible avec les moteurs à combustion interne. Ferrare moi et Lamborghini. Cependant, en réalité, le mécanisme est un bibelot inutile, car il ne fonctionne pas au carburant liquide, mais à l'air comprimé, et avec un volume utile de 12 centimètres cubes, il a un rendement très faible.
Une autre chose est le plus petit moteur diesel développé par des scientifiques britanniques. Certes, il ne nécessite pas de carburant diesel, mais un mélange spécial de méthanol et d'hydrogène qui s'enflamme spontanément avec une pression croissante. Avec le mouvement d'horlogerie du piston dans la chambre de combustion, dont le volume n'excède pas un millimètre cube, un éclair se produit, mettant le mécanisme en action. Il est intéressant de noter que les dimensions microscopiques ont été obtenues grâce à l'installation de pièces plates ; en particulier, les mêmes pistons sont des plaques ultra-minces. Aujourd'hui déjà, dans un moteur à combustion interne de dimensions 5x15x3 millimètres, un petit arbre tourne à une vitesse de 50 000 tr/min, ce qui lui permet de produire une puissance d'environ 11,2 watts.
Actuellement, les scientifiques sont confrontés à un certain nombre de problèmes qui doivent être résolus avant de lancer la production de masse de mini-moteurs diesel. Il s'agit notamment de pertes thermiques colossales dues aux parois extrêmement fines de la chambre de combustion et à la fragilité des matériaux lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées. Cependant, lorsque les minuscules moteurs à combustion interne sortiront enfin des chaînes de production, quelques grammes de carburant suffiront à faire fonctionner un mécanisme avec un rendement de 10 % 20 fois plus longtemps et plus efficacement que des batteries de même taille.
Son expansion commença au début du XIXème siècle. Et déjà à cette époque, non seulement de grandes unités étaient construites à des fins industrielles, mais aussi décoratives. La plupart de leurs clients étaient de riches nobles qui voulaient s'amuser avec leurs enfants. Après que les unités à vapeur soient devenues partie intégrante de la société, les moteurs décoratifs ont commencé à être utilisés dans les universités et les écoles comme modèles pédagogiques.
Machines à vapeur des temps modernes
Au début du XXe siècle, l’utilité des machines à vapeur a commencé à décliner. L'une des rares entreprises à avoir continué à produire des mini-moteurs décoratifs était la société britannique Mamod, qui permet encore aujourd'hui d'acheter un échantillon de ce type d'équipement. Mais le coût de ces machines à vapeur dépasse facilement les deux cents livres sterling, ce qui n'est pas si peu pour un bibelot de quelques soirées. De plus, pour ceux qui aiment assembler eux-mêmes toutes sortes de mécanismes, il est bien plus intéressant de créer une simple machine à vapeur de leurs propres mains.
Très simple. Le feu chauffe une casserole d'eau. Sous l'influence de la température, l'eau se transforme en vapeur qui pousse le piston. Tant qu'il y a de l'eau dans le récipient, le volant relié au piston tournera. Il s'agit d'un schéma standard de la structure d'une machine à vapeur. Mais vous pouvez assembler un modèle avec une configuration complètement différente.
Bon, passons de la partie théorique à des choses plus passionnantes. Si vous souhaitez faire quelque chose de vos propres mains et que vous êtes surpris par des machines aussi exotiques, alors cet article est fait pour vous, dans lequel nous serons heureux de parler de différentes manières d'assembler une machine à vapeur avec la vôtre. mains. Dans le même temps, le processus de création d'un mécanisme lui-même n'apporte pas moins de joie que son lancement.
Méthode 1 : Mini machine à vapeur DIY
Alors, commençons. Assemblons de nos propres mains la machine à vapeur la plus simple. Des dessins, des outils complexes et des connaissances particulières ne sont pas nécessaires.
Pour commencer, nous prenons n'importe quelle boisson. Coupez-en le tiers inférieur. Étant donné que le résultat sera des arêtes vives, elles doivent être pliées vers l'intérieur avec une pince. Nous le faisons avec précaution afin de ne pas nous couper. Comme la plupart des canettes en aluminium ont un fond concave, il est nécessaire de le niveler. Il suffit de l'appuyer fermement avec votre doigt sur une surface dure.
À une distance de 1,5 cm du bord supérieur du « verre » obtenu, vous devez faire deux trous opposés l'un à l'autre. Il est conseillé d'utiliser pour cela une perforatrice, car il faut qu'ils aient un diamètre d'au moins 3 mm. Placez une bougie décorative au fond du pot. Maintenant, nous prenons du papier d'aluminium ordinaire, le froissons, puis enveloppons notre mini-brûleur de tous les côtés.
Mini-buses
Ensuite, vous devez prendre un morceau de tube de cuivre de 15 à 20 cm de long. Il est important qu'il soit creux à l'intérieur, car ce sera notre principal mécanisme de mise en mouvement de la structure. La partie centrale du tube est enroulée autour du crayon 2 ou 3 fois pour former une petite spirale.
Vous devez maintenant placer cet élément de manière à ce que l'endroit incurvé soit placé directement au-dessus de la mèche de la bougie. Pour ce faire, on donne au tube la forme de la lettre « M ». Parallèlement, on fait ressortir les zones qui descendent à travers les trous pratiqués dans le pot. Ainsi, le tube de cuivre est fixé rigidement au-dessus de la mèche, et ses bords agissent comme une sorte de buse. Pour que la structure puisse tourner, il est nécessaire de plier les extrémités opposées de « l'élément M » à 90 degrés dans différentes directions. La conception de la machine à vapeur est prête.
Démarrage du moteur
Le pot est placé dans un récipient contenant de l'eau. Dans ce cas, il faut que les bords du tube soient sous sa surface. Si les buses ne sont pas assez longues, vous pouvez ajouter un petit poids au fond du pot. Mais attention à ne pas noyer tout le moteur.
Vous devez maintenant remplir le tube d'eau. Pour ce faire, vous pouvez abaisser une extrémité dans l'eau et aspirer de l'air avec l'autre comme à travers une paille. Nous abaissons le pot dans l'eau. Allumez la mèche de la bougie. Après un certain temps, l'eau dans la spirale se transformera en vapeur qui, sous pression, s'envolera des extrémités opposées des buses. Le pot commencera à tourner assez rapidement dans le récipient. C'est ainsi que nous avons fabriqué notre propre machine à vapeur. Comme vous pouvez le constater, tout est simple.
Modèle de machine à vapeur pour adultes
Maintenant, compliquons la tâche. Assemblons de nos propres mains une machine à vapeur plus sérieuse. Vous devez d’abord prendre un pot de peinture. Vous devez vous assurer qu'il est absolument propre. Sur le mur, à 2-3 cm du fond, découpez un rectangle de dimensions 15 x 5 cm dont le côté long est placé parallèlement au fond du pot. Nous découpons un morceau de treillis métallique d'une superficie de 12 x 24 cm. Nous mesurons 6 cm des deux extrémités du côté long. Nous plions ces sections à un angle de 90 degrés. On obtient une petite « table plateforme » d'une superficie de 12 x 12 cm avec des pieds de 6 cm. On installe la structure obtenue au fond du pot.
Il est nécessaire de faire plusieurs trous autour du périmètre du couvercle et de les placer en forme de demi-cercle le long de la moitié du couvercle. Il est conseillé que les trous aient un diamètre d'environ 1 cm, ce qui est nécessaire pour assurer une bonne ventilation de l'espace interne. Une machine à vapeur ne peut pas fonctionner correctement si suffisamment d’air n’est pas fourni à la source d’incendie.
Élément principal
Nous fabriquons une spirale à partir d'un tube de cuivre. Vous devez prendre environ 6 mètres de tube en cuivre souple d'un diamètre de 1/4 de pouce (0,64 cm). On mesure 30 cm à partir d'une extrémité, à partir de ce point, il faut faire cinq tours de spirale d'un diamètre de 12 cm chacun. Le reste du tuyau est plié en 15 anneaux d'un diamètre de 8 cm, ainsi à l'autre extrémité il devrait y avoir 20 cm de tube libre.
Les deux fils passent à travers des trous d’aération dans le couvercle du pot. S'il s'avère que la longueur de la section droite n'est pas suffisante pour cela, vous pouvez alors déplier un tour de spirale. Le charbon est placé sur une plateforme préinstallée. Dans ce cas, la spirale devra être placée juste au-dessus de cette plateforme. Le charbon est soigneusement disposé entre ses tours. Le pot peut maintenant être fermé. En conséquence, nous avons obtenu une chambre de combustion qui alimentera le moteur. La machine à vapeur est presque fabriquée de vos propres mains. Parti un peu.
Réservoir d'eau
Vous devez maintenant prendre un autre pot de peinture, mais de plus petite taille. Un trou d'un diamètre de 1 cm est percé au centre de son couvercle. Deux autres trous sont pratiqués sur le côté du pot - un presque en bas, le second au-dessus, près du couvercle lui-même.
Prenez deux croûtes au centre desquelles est pratiqué un trou du diamètre d'un tube de cuivre. 25 cm de tuyau en plastique sont insérés dans un bouchon, 10 cm dans l'autre, de sorte que leur bord dépasse à peine des bouchons. Un korok avec un long tube est inséré dans le trou inférieur d'un petit pot et un tube plus court dans le trou supérieur. Nous plaçons le plus petit pot sur le plus grand pot de peinture de manière à ce que le trou au fond soit du côté opposé aux passages de ventilation du grand pot.
Résultat
Le résultat devrait être la conception suivante. L'eau est versée dans un petit pot qui s'écoule à travers un trou au fond dans un tube de cuivre. Un feu est allumé sous la spirale, qui chauffe le récipient en cuivre. De la vapeur chaude monte dans le tube.
Pour que le mécanisme soit terminé, il est nécessaire de fixer un piston et un volant d'inertie à l'extrémité supérieure du tube de cuivre. De ce fait, l’énergie thermique de combustion va être convertie en forces mécaniques de rotation de la roue. Il existe un grand nombre de schémas différents pour créer un tel moteur à combustion externe, mais dans chacun d'eux, deux éléments sont toujours impliqués : le feu et l'eau.
En plus de cette conception, vous pouvez en assembler une à vapeur, mais c'est le matériau d'un article complètement séparé.
Dans notre article précédent, nous en avons déjà parlé. Dans le même temps, ce n’est un secret pour personne que la hausse constante des prix des produits pétroliers et la situation environnementale difficile sont les principaux facteurs qui influencent grandement. Cet effet se résume en fait à une chose : une réduction maximale de la consommation de carburant et une épuration efficace des gaz d'échappement.
Dans le même temps, il est important de comprendre que la meilleure façon de réduire la consommation de carburant est de la réduire. Cependant, une telle diminution conduit naturellement au fait que le moteur devient moins puissant et moins fiable, la dynamique acceptable d'accélération du véhicule est perdue, etc.
Pour cette raison, les concepteurs et les ingénieurs recherchent constamment des solutions pour augmenter le groupe motopropulseur sans augmenter son volume. À ces fins, l'installation est aujourd'hui activement utilisée sur les voitures, elle est utilisée dans la conception des moteurs, elle est augmentée, etc.
Si nous parlons de moteurs à essence, la production d'unités trop petites en termes de volume utile pour les voitures et un large éventail d'autres équipements est tout simplement peu pratique de nos jours pour un certain nombre de raisons. Dans le même temps, les petits moteurs diesel ont droit à la vie et sont activement développés. Regardons cela plus en détail.
Lire dans cet article
Les plus petits moteurs diesel, moteurs à combustion interne à essence et à piston rotatif
Comme mentionné ci-dessus, résoudre le problème de la réduction de la toxicité des gaz d'échappement et de la quantité totale d'émissions nocives dans l'atmosphère a nécessité des changements complets. Certaines améliorations ont touché à la fois les moteurs à combustion interne eux-mêmes et leur carburant.
Les moteurs à essence ont commencé à utiliser du carburant dans lequel une grande quantité d'alcool est autorisée (dans certains cas jusqu'à 75 à 80 %), qui est versée dans les moteurs diesel à combustion interne.
- Quant aux versions miniatures, les plus petits moteurs à essence sont aujourd'hui utilisés dans le modélisme aéronautique (installés sur des modèles réduits d'avions), ainsi que sur de petits modèles de voitures radiocommandées, de navires, etc.
Des analogues plus grands peuvent généralement être trouvés sur les tronçonneuses, les tondeuses à gazon, les bateaux à moteur et autres équipements divers. Dans le même temps, il n’y a pas de tendance à créer des micromoteurs utilisant de l’essence. Le fait est que le principe général de fonctionnement est basé sur le mouvement alternatif du piston et que l'unité elle-même perd considérablement en termes de productivité avec une réduction significative du volume de travail.
En termes simples, l'efficacité requise dans le processus de conversion du mouvement alternatif en mouvement de rotation est considérablement réduite dans les unités à essence, ce qui n'est plus suffisant pour faire tourner les roues d'une voiture ou effectuer d'autres travaux utiles.
Revenons aux micromoteurs. Nous notons également que certains considèrent à tort les célèbres micromoteurs V12 et V16 de l’ingénieur Jesus Wilder comme un exemple clair du plus petit moteur à essence. Cependant, dans la pratique, un tel moteur est plus un jouet qu'un moteur à combustion interne pratique. Le fait est que l’unité ne fonctionne pas au combustible liquide. Le moteur est alimenté par de l'air comprimé et le rendement est très faible.
- Si nous parlons de moteurs diesel, ce type de moteur a aujourd'hui toutes les chances de devenir non seulement petit, mais en réalité microscopique. Commençons par le fait qu'aujourd'hui on trouve souvent de petits moteurs diesel d'une cylindrée d'un peu plus de 0,2 litre. et produisent en moyenne 3,2 ch.
De tels moteurs diesel sous-compacts ont pris racine sur les petits véhicules automobiles et alimentent également divers mécanismes. La capacité du réservoir de carburant d'un tel moteur est généralement d'environ 2,5 litres. Gas-oil.
Il est à noter que le volume utile du cylindre n'est que de 1 millimètre cube. Ces petites dimensions ont été obtenues grâce à la fabrication d’éléments plats ultra-minces. Les pistons ressemblent davantage à des plaques minces durables et les dimensions hors tout du moteur à combustion interne sont de 5*15*3 mm. A titre de comparaison, un tel moteur pourrait être placé sur l’ongle d’une main humaine. Dans le même temps, le vilebrequin tourne jusqu'à 50 000 tr/min et la puissance d'installation est d'un peu plus de 11 watts.
- Ajoutons également que le moteur à pistons rotatifs Wankel (moteur rotatif) mérite également une attention particulière. La particularité d'un tel moteur est qu'il ne possède pas les pistons, cylindres, éléments, etc. habituels.
Les pièces à l’intérieur n’effectuent qu’un mouvement de rotation et l’unité elle-même ressemble davantage à un moteur électrique. L'unité rotative comporte près de la moitié du nombre de pièces par rapport à un moteur à combustion interne à piston diesel ou à essence, c'est-à-dire que cette centrale électrique est plus compacte et plus légère.
Cependant, ce n’est pas l’essentiel. Ce type de moteur a un très haut rendement. Par exemple, un moteur à pistons rotatifs, dont le volume n'est que de 1,3 litre, produit jusqu'à 220 ch. Si vous équipez cette unité d'un turbocompresseur, la puissance peut être augmentée jusqu'à 350 ch. Le principal inconvénient est la consommation élevée de carburant.
Quant aux versions sous-compactes, le plus petit moteur rotatif ne pèse que 335 g et est un moteur OSMG 1400. Sa cylindrée est de 0,005 litre, pour une puissance de près de 1,3 ch.
Quel est le résultat ?
Comme vous pouvez le constater, si l'on prend en compte la perte d'efficacité significative lors de la réduction du volume d'un moteur à essence, ainsi que les caractéristiques spécifiques sous la forme d'une consommation de carburant accrue et d'une fiabilité réduite d'un moteur à pistons rotatifs, un moteur diesel compact est l'option la plus prometteuse à tous égards.
En d’autres termes, le plus petit moteur diesel peut facilement servir de source d’énergie et être utilisé à diverses fins. Si dans un avenir proche les ingénieurs et concepteurs résolvent un certain nombre de problèmes qui existent aujourd'hui (perte de chaleur due à la faible épaisseur des parois des chambres de combustion des micromoteurs, durée de vie réduite des petites pièces dans des conditions de chauffage élevées, etc.), alors ultra- les petits moteurs diesel pourraient bien devenir de série.
De plus, de telles unités ne consommeront plus des litres, mais des grammes de carburant ; l'indicateur d'efficacité pourrait bien se situer autour de 7 à 10 %. Cela signifie qu'un tel moteur comme source d'énergie sera une solution plus efficace et beaucoup plus durable par rapport à diverses batteries, qui peuvent être de taille similaire.
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DKW 49cc
Même si ce moteur monocylindre de DKW paraît gigantesque par rapport aux autres de ce classement, le 49cc n'en reste pas moins particulier car il est utilisé dans l'industrie automobile. Plus précisément, dans la voiture Peel P50. Le plus petit moteur au monde utilisé dans les voitures de série ne développe que 4 ch. Et cela, en général, suffit, car la voiture ne pèse que 56 kg.
Moto Smalltoe – moteur à l’éthanol
Malheureusement, nous n'avons pas de données sur la cylindrée du moteur, mais nous avons des données sur la puissance : 0,3 ch. Ce moteur est utilisé dans la plus petite moto au monde, la Smalltoe, qui possède un empattement de seulement 80 mm. Ce moteur puissant accélère la moto jusqu'à une vitesse incroyable de 2 km/h. Et oui, vous pouvez le monter. Voir la vidéo.
Le plus petit V12 au monde
Manuel Hermo Barriero, un mécanicien à la retraite de la marine espagnole, construit de petits moteurs fonctionnels. Ce n’est pas une mauvaise activité pour un retraité, non ? Ce moteur V12 est reconnu comme le plus petit au monde. Sa construction a nécessité à Manuel 1220 heures de travail minutieux.
Le plus petit W32 au monde
Si vous avez été choqué par le moteur précédent, préparez-vous à voir une autre création de M. Barriero - le plus petit W32 au monde. La construction du moteur a duré 2 520 heures et 850 pièces différentes ont été utilisées pendant le processus de construction. Comme le V12, ce moteur est parfaitement équilibré, et pour le prouver l'ingénieur propose de regarder la vidéo.
Nanoabeille
Ronald Valentine construit des petits moteurs pour ses modèles réduits d'avions depuis 30 ans. Le plus petit d’entre eux, Nanobee, n’existe actuellement que sous forme de prototype. La cylindrée du moteur est de 0,006 ml. Le fait le plus étonnant est que ce moteur fonctionne réellement ! Il est reconnu comme le plus petit moteur diesel au monde.
La plus petite machine à vapeur du monde
Sur l'image, vous voyez une machine à vapeur entièrement fonctionnelle, mais ses dimensions ne sont pas tout à fait habituelles. L'ingénieur indien Iqbal Ahmed a réussi à créer une machine à vapeur fonctionnelle mesurant 6,8 mm de haut, 16,24 mm de long et pesant 1,72 g.
Moteur à combustion interne microscopique
Quoi, tu n'es toujours pas surpris ? Alors ok. Jetez un œil à ce moteur. D'ailleurs, pour l'observer, vous aurez besoin d'un microscope, puisque sa diagonale n'est que de 0,0001 mm. Le moteur est constitué d’un réservoir d’eau traversé par deux électrodes. Un courant est appliqué aux électrodes, provoquant la désintégration de l'oxygène et de l'hydrogène. En conséquence, des nanobulles de gaz se forment, le volume augmente et de l’énergie est générée. Oh, cette science !
