Tous les moteurs à combustion interne inventés à ce jour, dans toute leur diversité, bien que grandement améliorés, n'apportent pas le résultat souhaité.
Les réalisations de la science moderne se rapprochent déjà d'une nouvelle solution technique et développent des moteurs à taux de compression variables pouvant fonctionner avec n'importe quel type de carburant. La bonne direction dans l'industrie automobile est également qu'ils soient rendus hybrides, composés d'un générateur et d'un moteur avec une carrosserie légère. Nous pouvons tout à fait être d'accord avec cela, puisque j'ai aussi de telles inventions et cela bonne direction, mais ce ne sont que des demi-mesures pour obtenir de bons résultats économiques, tactiques et techniques.
Dans la nouvelle invention, je peux proposer non seulement un moteur avec un taux de compression variable et réglable en douceur, capable de fonctionner avec n'importe quel type de carburant, mais aussi un moteur qui peut difficilement être qualifié de deux temps, car lors d'un seul coup de piston l'arbre du moteur peut faire plus d'un tour par minute.
Le nouveau moteur fonctionnera également avec un taux de compression variable sur tout type de carburant, dans lequel le processus de compression et les émissions de gaz seront combinés en un seul cycle. Le principal avantage par rapport à tous les existants nouveau moteur il y aura une compression douce et réglable du mélange gazeux dans les pistons, qui sera réalisée à partir de la masse de la voiture, ce qui n'a pas été fait dans ce monde jusqu'à aujourd'hui et cela rendra le moteur encore plus puissant, économique et écologique amical. Pour un tel moteur, il n'y a aucun problème à créer une pression dans le piston de 1 à 100 kg. C’est juste que cette invention nécessite désormais de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux.
Cette solution technique ne sera pas déposée sous la forme d’une demande d’invention. Maintenant, tout le monde s'est tourné vers les relations de marché, il n'est donc pas rentable pour moi de diffuser gratuitement des idées progressistes. Ce problème réside non seulement dans le fait que les frais élevés lors du dépôt d'une demande d'invention, mais aussi après l'obtention d'un brevet, la plupart des inventeurs du Fédération Russe incapables de conserver leurs brevets même dans leur propre pays. Ces brevets deviennent ensuite disponibles pour la production et l'utilisation dans d'autres pays. Comme beaucoup d'inventeurs, je ne peux pas non plus conserver mes brevets non seulement à l'étranger, ce que je n'ai pas, mais aussi dans mon propre pays.
Aujourd'hui, les jeunes scientifiques, étudiants ou retraités qui veulent inventer quelque chose sont confrontés à de gros problèmes. Pourquoi l'inventeur qui a donné naissance nouvelle idée il doit être concrétisé sous la forme d'une invention, protégée sous la forme d'un brevet, non seulement en Russie, mais aussi à l'étranger, puisque dans les États voisins, il peut être diffusé sans même demander à l'inventeur. Afin d'entamer un dialogue avec le client, l'inventeur doit non seulement certifier que cette invention est nouvelle et n'est utilisée par personne, mais également fournir, conformément à la clause 2.2 du contrat de licence, la documentation technique et autre nécessaire et suffisante. , ainsi que fournir une assistance technologique et autre et, si nécessaire, fournir des échantillons, des matériaux et des équipements spéciaux. Cependant, il n'est pas encore indiqué ici que l'inventeur devra payer avant tout cela :
Pour le dépôt d'une demande d'invention 1650 roubles,
Pour la délivrance d'un brevet pour une invention 3250 roubles,
Pour l'examen d'une demande par un examen quant au fond, 2 450 roubles,
Pour effectuer une recherche d'informations sur un objet, 6 500 roubles.
Réaliser la R&D à vos frais,
Développer des équipements pour cette invention,
Produire la conception et la documentation technique,
Acheter du matériel et réaliser un prototype de l'invention,
Tester un prototype de l'invention revendiquée,
Informer le client que l'invention est nouvelle et n'est utilisée par personne,
Informer le client de la période de retour sur investissement du projet pour cette invention,
Effectuer le paiement de tous les frais et acomptes pour le maintien du brevet, etc.
Si l’inventeur ne bénéficie pas de la protection d’un brevet pour son invention, personne ne lui parlera. Dans le même temps, il faut particulièrement souligner que le client ne doit payer que 1 650 roubles pour l'utilisation d'une licence exclusive ou non exclusive pour l'invention, et combien l'inventeur recevra pour cela...
Regarder confirmation qu'une licence exclusive et non exclusive pour utiliser l'invention coûte 1 650 roubles et tirez vos propres conclusions...
Dans la communauté scientifique, les nouvelles lois et les taxes sur les brevets ont créé un déséquilibre complet dans la relation entre l'inventeur, l'office des brevets, les fabricants et les consommateurs. Je ne veux pas transférer cette relation au niveau médical, mais cela ressemble à ceci - quand une tête indépendante ne répond pas à ce que fait sa main droite ou sa jambe gauche. Dans une telle situation, il m'est plus facile d'acheter une licence à ceux qui ont adopté de telles lois et droits de brevet, afin de ne pas passer de la catégorie des pauvres à la catégorie des mendiants.
Désormais, tout le monde est passé aux relations de marché, nous, inventeurs ou scientifiques, devons donc faire de même. Il est nécessaire de collaborer à vos inventions sur une base contractuelle uniquement avec grandes entreprises ayant non seulement leurs propres laboratoires, matériel et socle technique, mais aussi une équipe de personnes partageant les mêmes idées avec lesquelles il sera possible d'amener n'importe quelle invention à la production en série. Espérons un bel avenir...
Moteur Belashov universel
Conçu pour être utilisé comme moteur dans n'importe quel secteur de l'économie nationale ou militaire. Le moteur universel utilise un système de régulation du volume et de la compression du mélange, où le taux de compression est déterminé par le rapport plein volume cylindre principal et cylindre supplémentaire au volume de la chambre de combustion, pour le fonctionnement du moteur à partir de tout carburant ou gaz, ce qui permet de créer un moteur à combustion interne respectueux de l'environnement, d'augmenter le rendement, la puissance, l'efficacité du moteur à combustion interne et de réduire ses pertes thermiques.
Un moteur à combustion interne universel contient un mécanisme à manivelle, un mécanisme de distribution de gaz, un système d'alimentation électrique, d'allumage et de formation de mélange, qui sont placés dans un cylindre à piston avec une chambre de combustion et une tête, un système de régulation du volume et de la compression de le mélange, et la tête du piston est réalisée sous la forme d'un cylindre avec un couvercle à l'intérieur qui contient la bougie et l'injecteur. Le dispositif de commutation de débit, les soupapes d'admission et d'échappement interagissent avec la surface intérieure de la chambre de combustion du piston, réalisée sous la forme d'une coupelle. Entre le cylindre bloc et la culasse du piston se trouve une chambre supplémentaire, un système de régulation du volume et de la compression du mélange, qui est reliée à la chambre supplémentaire. Le contrôle, l'ouverture et la fermeture des vannes du système de contrôle du volume et de la compression du mélange s'effectuent à partir du piston, arbre à cames, régulateur de vitesse ou embrayage automatique. La cavité interne du piston et la base inférieure de la tête du piston, qui sont reliées à la chambre de combustion, sont constituées d'un composé durable résistant à la chaleur et disposent d'un joint résistant à la chaleur. Le dispositif de commutation de débit est réalisé sous la forme vanne de dérivation associé au système de formation du mélange. Le système de formation du mélange dans la chambre de combustion est réalisé sous la forme d'un déflecteur avec des canaux, des rainures en spirale, principalement de section variable avec des trous, un tamis et un injecteur.
Le moteur universel augmente l'efficacité et la puissance d'un moteur à combustion interne, lors de l'utilisation de carburants ou de gaz, grâce à l'utilisation d'un système de régulation du volume et de la compression du mélange, et réduit également les pertes de chaleur lors de l'utilisation d'un piston et d'une tête de piston. fait d'un composé résistant à la chaleur avec un joint résistant à la chaleur. Quand on travaille moteur universel le film d'huile sur le bloc-cylindre et la culasse du piston n'entre pas en contact avec la chambre de combustion, ce qui ne provoquera jamais de cokéfaction ni de combustion segments de piston, pollution l'huile de moteur et augmentera la durée de vie du moteur. À rénovation majeure moteur universel, il suffit de déconnecter la tête de piston de la tête du bloc et d'insérer un nouveau bloc, ce qui simplifiera grandement et réduira le coût de sa conception. Lors du fonctionnement du système de régulation du volume et de la compression du mélange et du système de formation du mélange, lors du fonctionnement avec n'importe quel carburant moteur, une intensification et une stabilisation élevées du processus de combustion dans le piston sont obtenues, ce qui permet de créer un environnement interne respectueux de l'environnement. Moteur à combustion.
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Moteur rotatif universel Belashov
Le moteur rotatif universel Belashov est réalisé sous la forme d'un module séparé. Chaque module contient un rotor à volant, un mécanisme à came excentrique avec lequel le piston interagit, un mécanisme de retour du piston, un mécanisme de réglage de la pression de travail, une buse de sortie à travers lesquels sont libérés les gaz d'échappement, un système réflecteur réalisé sous forme d'évidements et de saillies interagissant avec les trous de la buse de sortie, un système de joints d'extrémité interagissant avec le rotor et le carter du volant, un système d'introduction et d'injection d'eau ou de composants chimiques. Le mécanisme de réglage de la pression de travail est relié à un dispositif de commutation de dérivation réalisé sous la forme d'une vanne de dérivation et d'un ressort, qui interagit avec le système d'introduction et d'injection de composants chimiques. En fonction de la méthode de formation du mélange combustible et du type de carburant utilisé, un moteur rotatif universel convertit l'énergie thermique en travail mécanique directement sur le rotor du volant lui-même.
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Moteur à réaction rotatif universel Belashov
Fonctionne avec tous les carburants ou gaz. Pendant le fonctionnement (pour augmenter la température des gaz de travail), un combustible solide finement broyé peut être également utilisé. Par exemple, du charbon avec un mélange d'air ou de gaz, et pour augmenter le volume de gaz de travail dans moteur rotatif de l'eau ou des déchets liquides sont utilisés.
Champ d'application : construction navale, construction mécanique, modules énergétiques mobiles, entreprises industrielles, énergie et transport, en tant que matériau respectueux de l'environnement. moteurs propres puissance faible, moyenne ou élevée. À des fins militaires, pour l'élimination de substances toxiques et d'armes bactériologiques de destruction massive.
Avantages du moteur à réaction rotatif universel Belashov :
Petites dimensions et poids,
Conception modulaire,
Haute efficacité,
Le moteur n'a pas de système de refroidissement,
Le moteur n'a pas de mécanisme à manivelle,
La partie active du rotor est automatiquement nettoyée des dépôts de carbone et éliminée des composés nocifs.
Avec l'invention de la pompe à vide universelle à piston rotatif Belashov, qui peut simultanément créer haute pression et une grande décharge en un cycle, la tâche d'assurer fonctionnement ininterrompu La solution au moteur à réaction rotatif universel Belashov est très simple :
La conception du moteur à réaction rotatif devient moins chère,
La conception du moteur à réaction rotatif est simplifiée,
Le moteur devient facile à entretenir et à réparer,
L'efficacité augmente moteur à réaction rotatif,
La masse du moteur à réaction rotatif est réduite,
Le mode de préparation du mélange de travail est simplifié,
La liste des composants est réduite,
Un vide excessif constant est créé,
Une surpression constante est créée,
L'injection du mélange de travail et son allumage sur le rotor du volant peuvent se produire en mode pulsé ou continu - le moteur n'a pas besoin d'avoir un système d'allumage du mélange de travail, car cela peut être géré par un simple filament qui peut être allumé en permanence .
Une solution technique progressive, qui vise à créer un rotor à réaction, économique et respectueux de l'environnement moteurs hybrides moteurs à combustion interne qui fonctionnent à l'hydrogène, atteignant un degré élevé d'intensification et de stabilisation du processus de combustion de l'hydrogène en ajoutant de l'eau ou de la vapeur. Dans le même temps, dans un moteur à réaction rotatif, il est possible de modifier le volume et la compression du mélange de travail dans une large plage.
Le moteur à réaction rotatif universel de Belashov est capable de fonctionner avec n'importe quel carburant ou gaz combustible. Pendant le fonctionnement, des additifs, de l'eau ou de la vapeur d'eau peuvent être ajoutés au moteur, ce qui augmente le volume du fluide de travail et réduit la pollution. environnement, améliorer les performances du moteur, augmenter son efficacité, sa puissance et son efficacité. Le moteur à réaction rotatif universel est réalisé sous la forme d'un module dans lequel tous les systèmes, pièces, assemblages et mécanismes sont identiques et interchangeables, ce qui facilite le processus de fabrication et de réparation de chacun module et réduit également son coût. Voir le commentaire sur le moteur à réaction rotatif universel de Belashov.
À l'été 2017, la nouvelle s'est répandue dans la communauté scientifique et technique : un jeune scientifique d'Ekaterinbourg a remporté le concours panrusse pour des projets innovants dans le domaine de l'énergie. Le concours s'appelle « Breakthrough Energy », auquel les scientifiques âgés de 45 ans maximum sont autorisés à participer, et Leonid Plotnikov, professeur agrégé à l'Université fédérale de l'Oural, du nom du premier président de la Russie, B.N. Eltsine" (Université fédérale de l'Oural), a remporté un prix de 1 000 000 de roubles.
Il a été rapporté que Leonid avait développé quatre solutions techniques originales et obtenu sept brevets pour les systèmes d'admission et d'échappement des moteurs à combustion interne, à la fois turbocompressés et atmosphériques. En particulier, la modification du système d'admission d'un moteur turbo « selon la méthode Plotnikov » peut éliminer la surchauffe, réduire le bruit et la quantité de émissions nocives. Et la modernisation du système d'échappement d'un moteur à combustion interne turbocompressé augmente l'efficacité de 2 % et la réduit de 1,5 %. consommation spécifique carburant. En conséquence, le moteur devient plus écologique, stable, puissant et fiable.
Est-ce vraiment vrai ? Quelle est l’essence des propositions du scientifique ? Nous avons réussi à parler avec le gagnant du concours et à tout savoir. Parmi toutes les solutions techniques originales développées par Plotnikov, nous avons retenu les deux mentionnées ci-dessus : des systèmes d'admission et d'échappement modifiés pour les moteurs turbocompressés. Le style de présentation peut sembler difficile à comprendre au début, mais lisez attentivement, et à la fin nous arriverons à l'essentiel.
Problèmes et défis
La paternité des développements décrits ci-dessous appartient à un groupe de scientifiques de l'UrFU, qui comprend le docteur en sciences techniques, le professeur Yu.M. Brodov, le docteur en sciences physiques et mathématiques, le professeur B.P. Zhilkin. et candidat en sciences techniques, professeur agrégé L.V. Plotnikov. Le travail de ce groupe a reçu une subvention d'un million de roubles. Dans l'étude technique des solutions techniques proposées, ils ont été assistés par des spécialistes de l'Ural Diesel Engine Plant LLC, à savoir le chef du département, le candidat des sciences techniques Shestakov D.S. et concepteur en chef adjoint, candidat en sciences techniques Grigoriev N.I.
L'un des paramètres clés de leurs recherches était le transfert de chaleur provenant du flux de gaz vers les parois de la canalisation d'entrée ou de sortie. Plus le transfert de chaleur est faible, plus la contrainte thermique est faible, plus la fiabilité et les performances du système dans son ensemble sont élevées. Pour estimer l'intensité du transfert de chaleur, on utilise un paramètre appelé coefficient de transfert de chaleur local (noté αx), et la tâche des chercheurs était de trouver des moyens de réduire ce coefficient.
Riz. 1. Modification du coefficient de transfert de chaleur local (lх = 150 mm) αх (1) et de la vitesse du flux d'air wх (2) dans le temps τ derrière le compresseur libre d'un turbocompresseur (ci-après dénommé TC) avec une canalisation ronde lisse et différent vitesses de rotation du rotor TC : a) ntk = 35 000 min-1 ; b) ntk = 46 000 min-1
Le problème pour la construction de moteurs modernes est grave, car les conduits gaz-air sont inclus dans la liste des éléments les plus chargés thermiquement des moteurs à combustion interne modernes, et la tâche de réduire le transfert de chaleur dans les conduits d'admission et d'échappement est particulièrement aiguë pour les moteurs turbocompressés. . En effet, dans les moteurs turbo, par rapport aux moteurs atmosphériques, la pression et la température à l'admission sont augmentées, la température moyenne du cycle est augmentée, et la pulsation des gaz est plus élevée, ce qui provoque des contraintes thermomécaniques. Les contraintes thermiques entraînent une fatigue des pièces, réduisent la fiabilité et la durée de vie des composants du moteur, et conduisent également à des conditions de combustion du carburant sous-optimales dans les cylindres et à une baisse de puissance.
Les scientifiques pensent que la contrainte thermique d'un moteur turbo peut être réduite, et ici, comme on dit, il y a une nuance. En règle générale, deux caractéristiques d'un turbocompresseur sont considérées comme importantes : la pression de suralimentation et le débit d'air, et l'unité elle-même est considérée comme un élément statique dans les calculs. Mais en réalité, les chercheurs constatent qu'après l'installation d'un turbocompresseur, les caractéristiques thermomécaniques du flux de gaz changent considérablement. Par conséquent, avant d’étudier l’évolution de αx à l’entrée et à la sortie, il est nécessaire d’étudier le flux de gaz lui-même à travers le compresseur. D'abord - sans tenir compte de la partie piston du moteur (comme on dit, derrière le compresseur libre, voir Fig. 1), puis - avec elle.
Un système automatisé de collecte et de traitement des données expérimentales a été développé et créé - les valeurs du débit de gaz wx et du coefficient de transfert de chaleur local αx ont été prises et traitées à partir d'une paire de capteurs. De plus, un modèle de moteur monocylindre a été assemblé sur la base du moteur VAZ-11113 avec un turbocompresseur TKR-6.
Riz. 2. Dépendance du coefficient de transfert de chaleur local (lх = 150 mm) αх sur l'angle de rotation vilebrequinφ dans la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne à pistons suralimentés à différents régimes de vilebrequin et différents régimes de rotor TC : a) n = 1 500 min-1 ; b) n = 3 000 min-1, 1 - n = 35 000 min-1 ; 2 - ntk = 42 000 min-1 ; 3 - ntk = 46 000 min-1
Les études ont montré que le turbocompresseur est une puissante source de turbulence, qui affecte les caractéristiques thermomécaniques du flux d'air (voir Fig. 2). De plus, les chercheurs ont découvert que l'installation d'un turbocompresseur elle-même augmente l'αx à l'entrée du moteur d'environ 30 % - en partie à cause du fait que l'air après le compresseur est tout simplement beaucoup plus chaud qu'à l'entrée d'un moteur atmosphérique. Le transfert de chaleur à l'échappement du moteur équipé d'un turbocompresseur a également été mesuré, et il s'est avéré que plus la surpression est élevée, moins le transfert de chaleur se produit.
Riz. 3. Schéma du système d'admission d'un moteur suralimenté avec possibilité d'évacuer une partie de l'air pulsé : 1 - collecteur d'admission; 2 - tuyau de raccordement ; 3 - éléments de connexion ; 4 - compresseur TK ; 5 - l'unité électronique contrôle du moteur ; 6 - vanne électropneumatique].
En résumé, il s'avère que pour réduire les contraintes thermiques, il est nécessaire : dans la voie d'admission, il est nécessaire de réduire les turbulences et les pulsations de l'air, et à la sortie, de créer une pression ou un vide supplémentaire, accélérant le débit - cela réduira le transfert de chaleur et aura en outre un effet positif sur le nettoyage des cylindres des gaz d'échappement .
Toutes ces choses apparemment évidentes nécessitaient des mesures et des analyses détaillées que personne n’avait faites auparavant. Ce sont les chiffres obtenus qui ont permis de développer des mesures capables à l'avenir, sinon de faire une révolution, du moins d'inhaler, au sens littéral du terme, nouvelle vie dans l'ensemble de l'industrie automobile.
Riz. 4. Dépendance du coefficient de transfert de chaleur local (lх = 150 mm) αх sur l'angle de rotation du vilebrequin φ dans la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne à piston suralimenté (ntk = 35 000 min-1) à une vitesse de vilebrequin n = 3 000 min- 1. Proportion de rejet d'air : 1 - G1 = 0,04 ; 2 - G2 = 0,07 ; 3 - G3 = 0,12].
Élimination de l'excès d'air de l'admission
Tout d’abord, les chercheurs ont proposé une conception permettant de stabiliser le débit d’air d’entrée (voir Figure 3). Une vanne électropneumatique, intégrée dans le conduit d'admission après la turbine et libérant à certains moments une partie de l'air comprimé par le turbocompresseur, stabilise le débit - réduit les pulsations de vitesse et de pression. En conséquence, cela devrait conduire à une réduction du bruit aérodynamique et des contraintes thermiques dans la voie d’admission.
Mais jusqu'à quel point faut-il le réinitialiser pour que le système fonctionne efficacement sans affaiblir considérablement l'effet de la turbocompression ? Sur les figures 4 et 5, nous voyons les résultats des mesures : comme le montrent les études, la part optimale de l'air d'échappement G se situe dans la plage de 7 à 12 % - de telles valeurs réduisent le transfert de chaleur (et donc la charge thermique) dans le moteur. conduit d'admission à 30%, c'est-à-dire l'amener aux valeurs caractéristiques de moteurs atmosphériques. Cela n'a aucun sens d'augmenter encore la part des rejets - cela ne donne plus aucun effet.
Riz. 5. Comparaison des dépendances du coefficient de transfert de chaleur local (lх = 150 mm, d = 30 mm) αх sur l'angle de rotation du vilebrequin φ dans le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne à piston suralimenté sans ventilation (1) et avec partie de ventilation de l'air (2) à ntk = 35 000 min-1 et n = 3 000 min-1, la part du rejet d'air en excès est égale à 12 % du débit total].
Éjection à l'échappement
Eh bien, qu'en est-il du système d'échappement ? Comme nous l'avons dit plus haut, dans un moteur turbocompressé, il fonctionne également à des températures élevées et, de plus, vous souhaitez toujours rendre l'échappement aussi propice que possible au nettoyage maximal des cylindres des gaz d'échappement. Les méthodes traditionnelles pour résoudre ces problèmes sont déjà épuisées ; existe-t-il d’autres réserves d’amélioration ? Il s’avère que oui.
Brodov, Zhilkin et Plotnikov soutiennent que la purification des gaz et la fiabilité du système d'échappement peuvent être améliorées en créant un vide supplémentaire, ou une éjection, dans celui-ci. Le flux d'éjection, selon les développeurs, tout comme la soupape d'admission, réduit les pulsations du flux et augmente le débit d'air volumétrique, ce qui contribue à un meilleur nettoyage des cylindres et à une augmentation de la puissance du moteur.
Riz. 6. Schéma du système d'échappement avec éjecteur : 1 – culasse avec canal ; 2 – canalisation d'échappement ; 3 – tuyau d'échappement; 4 – tube d'éjection ; 5 – vanne électropneumatique ; 6 – unité de commande électronique].
L'éjection a un effet positif sur le transfert de chaleur des gaz d'échappement vers les parties du conduit d'échappement (voir Fig. 7) : avec un tel système, les valeurs maximales du coefficient de transfert thermique local αx sont 20 % inférieures à celles d'un échappement traditionnel - à l'exception de la période de fermeture de la soupape d'admission, ici l'intensité du transfert de chaleur est au contraire légèrement plus élevée. Mais en général, le transfert de chaleur est encore moindre, et les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'un éjecteur à l'échappement d'un moteur turbo augmenterait sa fiabilité, puisqu'il réduirait le transfert de chaleur des gaz vers les parois du pipeline, et les gaz eux-mêmes sera refroidi par l’air d’éjection.
Riz. 7. Dépendance du coefficient de transfert de chaleur local (lх = 140 mm) αх sur l'angle de rotation du vilebrequin φ dans le système d'échappement avec une pression d'échappement excessive pb = 0,2 MPa et une vitesse de rotation du vilebrequin n = 1 500 min-1. Configuration du système d'échappement : 1 - sans éjection ; 2 - avec éjection.]
Et si on combinait ?..
Ayant reçu de telles conclusions dans un cadre expérimental, les scientifiques sont allés plus loin et ont appliqué les connaissances acquises à vrai moteur– L'un des « sujets de test » a été choisi le moteur diesel 8DM-21LM produit par Ural Diesel Engine Plant LLC. Ces moteurs sont utilisés comme centrales électriques stationnaires. De plus, le travail a également utilisé le « petit frère » du moteur diesel à 8 cylindres, le 6DM-21LM, également en forme de V, mais à six cylindres.
Riz. 8. Installation d'une électrovanne pour évacuer une partie de l'air sur un moteur diesel 8DM-21LM : 1 - électrovanne ; 2 - tuyau d'entrée ; 3 - boîtier de collecteur d'échappement ; 4 - turbocompresseur.
Sur le moteur « junior », un système d'éjection des gaz d'échappement a été mis en place, logiquement et très ingénieusement combiné avec un système de décompression d'admission, que nous avons vu un peu plus tôt - après tout, comme le montre la figure 3, l'air d'échappement peut être utilisé pour aux besoins du moteur. Comme vous pouvez le voir (Fig. 9), des tubes sont posés au-dessus du collecteur d'échappement dans lesquels l'air extrait de l'entrée est fourni - c'est la même surpression qui crée des turbulences après le compresseur. L'air des tubes est « distribué » via un système de vannes électriques situées immédiatement derrière l'orifice d'échappement de chacun des six cylindres.
Riz. 9. Vue générale du système d'échappement modernisé du moteur 6DM-21LM : 1 – canalisation d'échappement ; 2 – turbocompresseur ; 3 – tuyau de sortie de gaz ; 4 – système d'éjection.
Un tel dispositif d'éjection crée un vide supplémentaire dans le collecteur d'échappement, ce qui conduit à une égalisation du flux de gaz et à un affaiblissement des processus transitoires dans la couche dite de transition. Les auteurs de l'étude ont mesuré la vitesse du flux d'air en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin φ avec et sans éjection des gaz d'échappement.
La figure 10 montre que lors de l'éjection, la vitesse d'écoulement maximale est plus élevée et qu'après la fermeture de la soupape d'échappement, elle chute plus lentement que dans un collecteur sans un tel système - une sorte d'« effet de purge » est obtenu. Les auteurs affirment que les résultats indiquent une stabilisation du débit et un meilleur nettoyage des cylindres du moteur des gaz d'échappement.
Riz. 10. Dépendances de la vitesse locale (lx = 140 mm, d = 30 mm) du flux de gaz wх dans la canalisation d'échappement avec éjection (1) et la canalisation traditionnelle (2) sur l'angle de rotation du vilebrequin φ à la vitesse de rotation du vilebrequin n = 3000 min- 1 et surpression initiale pb = 2,0 bar.
Quel est le résultat ?
Alors, prenons les choses dans l'ordre. Premièrement, si une petite partie de l'air comprimé par le compresseur est évacuée du collecteur d'admission d'un moteur turbo, il est possible de réduire le transfert de chaleur de l'air vers les parois du collecteur jusqu'à 30 % et en même temps maintenir le débit massique d'air entrant dans le moteur à un niveau normal. Deuxièmement, si vous utilisez l'éjection à l'échappement, alors le transfert de chaleur dans le collecteur d'échappement peut également être considérablement réduit - les mesures prises donnent une valeur d'environ 15 % - et également améliorer l'épuration des gaz des cylindres.
En combinant les découvertes scientifiques démontrées pour les voies d'admission et d'échappement en un seul système, nous obtiendrons un effet complexe : en prélevant une partie de l'air de l'admission, en le transférant vers l'échappement et en synchronisant précisément ces impulsions dans le temps, le système niveler et « calmer » le flux d’air et les gaz d’échappement. En conséquence, nous devrions obtenir un moteur moins chargé thermiquement, plus fiable et plus productif qu’un moteur turbo classique.
Ainsi, les résultats ont été obtenus dans des conditions de laboratoire, confirmés par des modélisations mathématiques et des calculs analytiques, après quoi un prototype a été créé, sur lequel des tests ont été effectués et confirmés. effets positifs. Jusqu'à présent, tout cela a été mis en œuvre dans les murs de l'UrFU sur un gros moteur turbodiesel stationnaire (les moteurs de ce type sont également utilisés sur les locomotives et les navires diesel), cependant, les principes intégrés dans la conception pourraient également prendre racine sur des moteurs plus petits - imaginez, par exemple, un GAZ Gazelle, un UAZ Patriot ou LADA Vesta obtenir un nouveau moteur turbo, et même avec de meilleures caractéristiques que analogues étrangers... Est-il possible qu'une nouvelle tendance dans la construction de moteurs commence en Russie ?
Les scientifiques de l'UrFU disposent également de solutions pour réduire la charge thermique des moteurs atmosphériques, parmi lesquelles le profilage des canaux : transversal (en introduisant un insert de section carrée ou triangulaire) et longitudinal. En principe, en utilisant toutes ces solutions, il est désormais possible de construire des prototypes fonctionnels, d'effectuer des tests et, si le résultat est positif, de lancer la production en série - les orientations de conception et de construction données, selon les scientifiques, ne nécessitent pas beaucoup de temps et d'argent. frais. Il devrait désormais y avoir des fabricants intéressés.
Leonid Plotnikov dit qu'il se considère avant tout comme un scientifique et qu'il ne se fixe pas pour objectif de commercialiser de nouveaux développements.
Parmi les objectifs, je citerais plutôt la poursuite des recherches, l'obtention de nouveaux résultats scientifiques et le développement de conceptions originales de systèmes gaz-air pour les moteurs à combustion interne à pistons. Si mes résultats sont utiles à l’industrie, j’en serai heureux. Je sais par expérience que la mise en œuvre des résultats est un processus très complexe et à forte intensité de main d’œuvre, et si vous vous y plongez, il ne restera plus de temps pour la science et l’enseignement. Et je suis plus enclin au domaine de l'éducation et de la science, et non à l'industrie et aux affaires.Professeur agrégé à l'Université fédérale de l'Oural du nom du premier président de la Russie B.N. Eltsine" (Université fédérale de l'Oural)
Cependant, il ajoute que le processus de mise en œuvre des résultats de la recherche sur les machines électriques de PJSC Uralmashzavod a déjà commencé. Le rythme de mise en œuvre est encore lent, tout le travail en est au stade initial et il y a très peu de détails, mais l'entreprise est intéressée. Nous ne pouvons qu’espérer que nous verrons encore les résultats de cette mise en œuvre. Et aussi que les travaux des scientifiques trouveront des applications dans l’industrie automobile nationale.
Comment évaluez-vous les résultats de l’étude ?
Même si les mêmes principes de base qui ont déclenché la première moteurs de voiture, sont encore utilisés aujourd'hui, les moteurs modernes ont considérablement évolué pour répondre aux exigences de puissance, de respect de l'environnement et d'efficacité, pour répondre aux besoins des conducteurs modernes et, bien sûr, aux cadres juridiques.
Considérez les vieux moteurs comme des loups et les modernes comme des chiens. Les deux espèces animales partagent le même héritage et des caractéristiques similaires, mais la dernière espèce remplit parfaitement ses fonctions dans les situations modernes, tandis que la première ne pouvait tout simplement pas s'adapter à la vie en ville ou en banlieue ; les premiers accomplissent une tâche : chasser pour survivre, les seconds accomplissent un certain nombre de tâches et possèdent leur propre sous-espèce pour remplir des fonctions spécifiques, telles que : la chasse, la sécurité, la participation à des expositions et autres. Les moteurs également : leurs versions antérieures n'en demandaient que peu - il suffit de mettre la voiture en mouvement pour qu'elle se déplace au moins aussi lentement qu'un cheval, alors qu'un moteur moderne nécessite bien plus : être silencieux et en même temps avoir suffisamment de puissance. puissance pour répondre aux critères modernes, et peut-être même être une source de fierté pour son propriétaire.
Avant de parler de la différence entre les moteurs des voitures modernes et les moteurs plus anciens, il est nécessaire de comprendre la voiture. Dans tous les cas, le principe est le même : un mélange d'essence et d'air s'enflamme dans une chambre appelée cylindre. Dans le cylindre, le piston, qui reçoit une pression du fait de l'explosion, descend puis remonte par inertie et sous l'action d'un autre piston, qui se trouve exactement à l'endroit opposé par rapport au premier. Le piston est fixé au vilebrequin. Lorsque le piston monte et descend, le vilebrequin tourne. Vilebrequin puis il va à la boîte de vitesses, à laquelle il transmet cette rotation, puis la boîte de vitesses la transmet au châssis dont l'apogée sont les roues de la voiture. Cela semble simple, n'est-ce pas ? Avec les moteurs modernes, tout est absolument pareil, mais il existe de nombreuses nuances.
Pendant ce temps, un moteur à essence moderne est encore très loin de l'idéal d'efficacité - imaginez, de toute l'énergie chimique disponible dans l'essence, seulement 15 % environ de celle-ci est convertie en énergie mécanique, qui entraîne finalement la voiture. Les statistiques montrent que 17 % supplémentaires de l'énergie sont gaspillés au ralenti et que 62 % sont perdus dans le moteur à cause de la chaleur et de la friction.
Sur la photo de gauche : vieux moteur Saab ; sur la photo de droite : moderne Mini-moteur Tonnelier
Les moteurs modernes disposent d’un certain nombre de technologies pour rendre leur fonctionnement plus efficace. Par exemple, la technologie d’injection directe, qui mélange le carburant et l’air avant qu’ils ne soient introduits dans le cylindre, peut améliorer l’efficacité du moteur de 12 % car le carburant brûle plus efficacement. Turbocompresseurs et turbocompresseurs, qui utilisent de l'air comprimé provenant de système d'échappement voitures, rendent le cycle de combustion plus efficace. Air comprimé conduit à une combustion plus efficace. La technologie de calage des soupapes et de désactivation des cylindres est une innovation qui permet au moteur d'utiliser uniquement la quantité de carburant dont il a besoin, augmentant ainsi son efficacité.
Mais l'une des principales différences entre les moteurs de voitures modernes et les moteurs plus anciens est que moteurs modernes Ils fonctionnent comme en mode « veille », en mode minimum, lorsqu'ils n'ont pas besoin d'accélérer la voiture. Dans l'ancien moteur 8 cylindres, les huit cylindres fonctionnaient, que la voiture tourne au ralenti ou accélérait aussi vite que possible à partir de la pédale d'accélérateur. De plus, les huit cylindres recevaient la même quantité de carburant à tout moment.
Les moteurs d’aujourd’hui disposent d’une technologie qui leur permet de fonctionner plus intelligemment. La désactivation des cylindres est un système qui permet à certains cylindres du moteur de s'éteindre lorsqu'ils ne sont pas nécessaires, par exemple lorsque la voiture tourne au ralenti ou en roue libre sans aucune pression sur la pédale d'accélérateur. Mais lorsque toute la puissance du moteur est nécessaire, ces cylindres préalablement éteints « se réveillent » et aident le reste. La désactivation des cylindres aide les moteurs à fonctionner plus efficacement car cela signifie que le moteur utilise uniquement le carburant dont il a besoin et applique uniquement la force dont il a besoin pour empêcher le moteur de caler et pour produire suffisamment de puissance pour faire fonctionner l'électronique et la climatisation ainsi que d'autres fonctions supplémentaires de la machine.
La technologie de distribution des soupapes, à son tour, aide les moteurs modernes à fonctionner plus intelligemment. Sans ce système, les soupapes s'ouvrent à la même quantité de carburant pendant la même durée et avec le même jeu à tout moment, quelle que soit la force avec laquelle le moteur essaie de fonctionner. Cela génère un gaspillage important de carburant. Avec le calage variable des soupapes, les ouvertures des soupapes sont optimisées pour le type de travail effectué par le moteur. Cela aide le moteur à consommer moins de carburant et travaillez beaucoup plus efficacement.
Les moteurs modernes disposent de nombreuses technologies qui les aident à consommer moins de carburant tout en produisant plus de puissance que les moteurs plus anciens, mais ils ont encore une chose que les moteurs plus anciens ont négligée : les copilotes.
Les moteurs automobiles d'aujourd'hui ne sont pas seulement des avancées technologiques complexes, mais ils constituent toute une chaîne de composants et d'assemblages qui fonctionnent harmonieusement avec tous les composants de ces avancées de haute technologie qui les aident à mieux faire leur travail. Ainsi, avant, deux ou trois vitesses dans une boîte suffisaient amplement, aujourd'hui les boîtes de vitesses à quatre et même cinq vitesses deviennent déjà obsolètes - les moteurs modernes sont équipés de boîtes de vitesses modernes à sept et même huit vitesses. Plus le nombre de vitesses est élevé, plus le moteur fonctionne dans deux sens à la fois : d'une part, dans une plage de régimes plus large, il est possible d'obtenir une plage de régimes moteur plus diversifiée, ce qui signifie accélérer lentement ou rapidement en fonction des besoins souhaités. ; deuxièmement, il économise du carburant plus efficacement grâce à la même vitesse. Mais même si huit vitesses dans la boîte ne suffisent pas, les moteurs modernes peuvent entretenir une « relation de partenariat » avec une transmission à variation continue (variateur). Le principe de fonctionnement des variateurs repose sur un nombre infini de rapports de démultiplication, ce qui les rend capables de transférer la puissance du moteur aux roues de la manière la plus efficace possible, quelle que soit la plage de vitesse du véhicule.
Les moteurs modernes sont assistés par des moteurs électriques alimentés par des batteries. Bien qu'un moteur électrique puisse propulser la voiture à basse vitesse ou alimenter l'équipement électrique de la voiture uniquement lorsque la voiture est à l'arrêt, il peut également générer de l'énergie supplémentaire en cas de besoin, par exemple lorsque la voiture n'accélère pas assez vite.
Mais le partenaire principal, qui a permis d'augmenter significativement le rendement du moteur, est bien entendu l'ordinateur de bord, le « cerveau » de la voiture, qui commande à la fois le passage de la boîte de vitesses (sauf la boîte de vitesses manuelle) ), la richesse et la quantité du mélange air-carburant injecté dans les cylindres, et bien plus une vaste gamme de fonctions.
Un moteur diesel à quatre turbines, le premier moteur au monde doté d'un compresseur électrique et une unité révolutionnaire capable de donner une nouvelle vie au moteur à combustion interne : « Moteur » présente un aperçu centrales électriques avec les solutions les plus innovantes présentées au cours des derniers mois.
Depuis début 2016, on nous a présenté des moteurs diesel au design impressionnant pour le modèle phare de BMW et la version « chargée » de l'Audi Q7, de petite cylindrée mais très « intelligente ». Benzie nouveau moteur Volkswagen, le G8 pour la nouvelle Panamera et un produit insolite de la collaboration entre Koenigsegg et les chinois de Qoros.
Quel est le point commun entre la BMW 7 et une supercar ? Bugatti Veyron? Nombre de turbines dans le moteur ! Ce printemps, le produit phare bavarois a reçu une nouvelle unité diesel : trois litres de cylindrée, six cylindres et quatre compresseurs. Quatre ! Il s’agit non seulement du premier moteur à fioul lourd de production de l’histoire doté d’autant de turbines, mais aussi du « six » diesel le plus puissant au monde.
Le moteur développe 400 Puissance en chevaux 760 Nm de couple - 19 chevaux et 20 Nm de plus que l'unité précédente à trois compresseurs. Le moteur, associé à une transmission automatique à huit vitesses, permet au « sept » d'accélérer de zéro à cent kilomètres par heure en 4,6 secondes (la berline à empattement long fait le même exercice en 4,7 secondes) - 0,3 seconde plus vite que sa prédécesseur . Mais la conception de ce moteur recèle probablement un potentiel bien plus important.
Le système de suralimentation à plusieurs étages de ce moteur se compose de deux compresseurs à faible inertie haute pression installés dans une seule unité, ainsi que deux compresseurs basse pression compacts. Toutes les turbines sont activées séquentiellement, le deuxième compresseur haute pression étant activé uniquement lors d'accélérations brusques et uniquement à des régimes de vilebrequin supérieurs à 2 500 tr/min.
Le nouveau bloc s'est avéré un peu plus léger et plus coupleux : les premiers 450 Nm de couple sont disponibles à partir de 1 000 tr/min, et le moteur atteint la barre des 760 Nm dans la plage de 2 000 à 3 000 tr/min.
Une turbine basse pression supplémentaire a permis non seulement d'augmenter la puissance du moteur, mais également d'augmenter l'économie de carburant de 11 pour cent - jusqu'à 5,7 à 5,9 litres aux cent kilomètres.
Lors d'un symposium à Vienne, Volkswagen a présenté un nouveau « quatre turbo » de 1,5 litre qui remplacera l'actuel bloc suralimenté de 1,4 litre. La principale innovation de ce moteur est une turbine à géométrie de roue variable, qui apparaîtra pour la première fois au monde sur des modèles produits en série équipés de moteurs à combustion interne à allumage commandé.
Compresseurs à géométrie variable Peugeot, Citroën, Honda et Chrysler l'ont utilisé à la fin des années 1980, mais désormais, la technologie n'est utilisée que sur les voitures de sport et les supercars telles que la Porsche 911 Turbo, ainsi que sur les nouveaux quatre turbocompressés des 718 Cayman et 718 Boxster. Eh bien, dans unités diesel, bien sûr.
Une particularité d'un tel turbocompresseur est un anneau avec des pétales de guidage spéciaux qui peuvent changer d'angle pour optimiser la puissance de la turbine sous des charges spécifiques. La possibilité de modifier la section augmente la puissance, améliore la réponse du moteur et réduit la consommation de carburant. Le couple maximal est atteint à des régimes inférieurs et est disponible sur une plage plus large que les moteurs équipés d'un compresseur traditionnel.
L'un des premiers modèles à recevoir un moteur avec une turbine à géométrie variable a été la petite berline Shelby CSX-VNT de 1989.
La nouvelle unité de 1,5 litre sera proposée en deux options de puissance : 131 et 150 chevaux. Le couple maximal de 200 Nm du moteur de base est atteint dès 1 300 tr/min et est disponible jusqu'à 4 500 tr/min.
Une autre innovation est que ce moteur fonctionnera selon le cycle de Miller, dans lequel soupape d'admission reste ouvert un certain temps au début du cycle de compression et se ferme un peu plus tard que sur les moteurs standards. En conséquence, le taux de compression géométrique est passé de 10,5:1 dans le moteur précédent à 12,5:1.
De plus, le nouveau « quatre » a reçu un système de désactivation des cylindres qui en désactive deux sous de faibles charges, un système d'injection de carburant amélioré avec une pression augmentée à 350 bars, une toute nouvelle culasse et un système de refroidissement à commande électronique.
Le « Dieselgate » ne s'était pas encore éteint et Audi disposait d'un nouveau « huit » de quatre litres développant 435 chevaux avec triple suralimentation, qui a fait ses débuts sur le SUV « chargé » SQ7. Deux turbines traditionnelles fonctionnent ici en tandem avec un compresseur avec entraînement électrique. C’est la première fois qu’un tel système est utilisé sur une voiture de série.
Le compresseur produit 7 kilowatts (9,5 chevaux) moteur électrique, qui accélère le rotor à 70 000 tours en seulement un quart de seconde, évitant ainsi le turbo lag. Le moteur électrique est alimenté par un système électrique séparé de 48 volts et une batterie lithium-ion située sous le coffre du crossover « chargé ».
Le moteur V8 de quatre litres lui-même est également nouveau. Les turbocompresseurs sont ici situés dans la cambrure du bloc-cylindres et fonctionnent selon un schéma à deux étages. À basse et moyenne vitesse, le système de levée de soupapes ouvre l'une des deux soupapes d'échappement de chaque cylindre, faisant ainsi tourner la première turbine. À mesure que la charge augmente (2 200-2 700 tr/min), l'électronique ouvre une deuxième soupape d'échappement et un autre compresseur est activé. Le compresseur électrique fonctionne tout en bas.
En conséquence, l'unité de quatre litres développe 435 chevaux et un couple maximal de 900 Nm est disponible dans la plage de 1 000 à 3 250 tr/min. Le moteur, associé à une transmission automatique à huit rapports, permet au SUV à sept places d'atteindre les « centaines » en 4,8 secondes. Vitesse maximum limité électroniquement à 250 kilomètres par heure.
Nouveau Moteur Audi apparaîtra sur d'autres modèles Volkswagen à l'avenir, y compris le nouveau Porsche Panamera et Cayenne, ainsi qu'une modification diesel du Bentley Bentayga.
Un autre moteur « mondial » qui fera ses débuts dans les Porsche Panamera Turbo et Cayenne Turbo de nouvelle génération, et atteindra par la suite Modèles Audi, Bentley et même Lamborghini. Il s'agit du dernier moteur V8 biturbo de quatre litres, qui remplacera l'actuel turbo-huit de 4,8 litres.
La réduction de la cylindrée, en plus de l'unification avec d'autres centrales électriques du groupe Volkswagen, permettra aux modèles phares de Porsche - Panamera Turbo et Cayenne Turbo - de contourner l'augmentation de la taxe sur les voitures équipées de moteurs de plus de quatre litres en vigueur en Chine.
Dans la version de base, le nouveau moteur développera 550 chevaux et 770 Nm de couple, soit 30 chevaux et 70 Nm de plus que le précédent bloc 4,8. Dans le même temps, Porsche affirme que sur les versions Panamera Turbo S et Cayenne Turbo S, elle produira plus de 600 chevaux et 810 Nm.
En plus d'une puissance élevée, le nouveau moteur sera nettement plus efficace que le précédent. Ce qui veut dire que c'est plus économique. Après tout, il recevra un système de désactivation de la moitié des cylindres à faible charge (dans la plage de 950 à 3 500 tr/min), ce qui améliorera l'économie de carburant de 30 %.
Le V8 biturbo est unifié avec le moteur turbo V6 de trois litres développé par Audi et a été créé en tenant compte de son utilisation dans les deux cas. plateforme modulaire Châssis MLB et MSB. La première architecture est conçue pour les véhicules avec avant et transmission intégrale(lire, Audi A4, A5, A6 et dérivés, y compris les crossovers), et le second - à traction arrière ou intégrale (utilisé sur les gros modèles Porsche et Bentley).
Ainsi, en plus des nouvelles Panamera et Cayenne, un moteur de quatre litres rejoindra la gamme Moteurs Audi A6, A8 et Q7 des prochaines générations, ainsi que deux modèles Bentley - Bentayga et Continental. Enfin, le crossover Lamborghini Urus sera très probablement équipé de ce moteur, ce qui devrait ravir au Benteiga le titre de « SUV de série le plus rapide au monde ».
L'article a été pris de troisième main, mais provient d'Expert : http://expert.ru/expert/2016/49/dvigatel-energorevolyutsii/
Un moteur à combustion interne (ICE) avec un rendement mécanique de 95 % ne produit pratiquement aucun gaz d'échappement nocif et est capable de développer une puissance de 300 ch avec une consommation de carburant de trois litres aux 100 km. Avec. Et le rendement global du moteur miracle fonctionnant à l'essence est d'environ 60 %. Cela semble incroyable, car le rendement des moteurs à combustion interne à essence produits en série ne dépasse pas 25 % et celui des moteurs diesel - 40 %. Ce projet est un véritable prototype fonctionnel, assemblé dans le « sous-sol » d’une petite usine de meubles. Les nouvelles technologies utilisées dans ce moteur sont brevetées en Russie, aux États-Unis et même au Japon. Toutes les tentatives d'entreprises étrangères visant à acheter ces développements au patriote Kulibin ont été rejetées, même si des montants proposés étaient 20 fois supérieurs au coût de l'ensemble de son entreprise. Il semble que ce projet pourrait créer une sérieuse concurrence à la voiture électrique.
Rotor à ammoniac et transformateur de soudage
Le créateur du moteur s'est avéré être l'auteur de plus de 50 brevets, y compris internationaux. Alexandre Nikolaïevitch Sergueïev- développeur de la technologie originale de rotors de soudage pour la production d'ammoniac, d'alimentations électriques pour l'arc de soudage, de spoilers aérodynamiques pour les voitures VAZ et de plus de 50 autres produits encore utilisés dans six industries. Sergeev a reçu son premier brevet d'invention alors qu'il était encore étudiant dans les années 1970, et a reçu le titre honorifique de «Jeune scientifique de l'année», et trois ans plus tard, il est allé travailler comme ingénieur à l'usine d'Azotremmash (aujourd'hui partie de la holding Togliattiazot) - le plus grand producteur mondial d'azote), a réalisé une révolution technologique dans l'industrie. La technologie qu'il a développée pour souder les roues des compresseurs centrifuges a permis d'augmenter plusieurs fois la durée de vie de ces unités et d'abandonner la fourniture d'appareils similaires en provenance des États-Unis.
Nous avons été les premiers au monde à fabriquer un rotor entièrement soudé », explique Alexander. - Il s'agit de l'unité principale de production d'ammoniac - une unité de compression du gaz à une pression supérieure à 300 atmosphères à des vitesses périphériques hypersoniques des roues du compresseur. Je possède une quinzaine de droits d'auteur sur le thème du soudage à l'arc à commande magnétique. Bref, c'est là en effet qu'une découverte a été faite sur l'effet du champ électromagnétique sur la conductivité électrique et thermique.
Les développements dans le domaine du soudage, créés au sein de l’industrie chimique, ont été utiles dans d’autres industries. Sergeev a développé un transformateur de soudage dont les caractéristiques dépassaient celles vendues sur le marché, tandis que son coût était inférieur de 30 % et que l'espace occupé était réduit de cinq fois. Dans les années 1980, l'inventeur souhaite proposer ses développements à ses supérieurs, mais la perestroïka éclate dans le pays et le mouvement coopératif commence ; Sergeev a quitté l'usine et, emmenant avec lui le noyau de son équipe, a organisé une entreprise produisant du matériel de soudage industriel.
Je suis venu à la banque d'État et j'ai dit que nous voulions organiser une coopérative. On dit : rédigez un business plan. J'ai griffonné sur une feuille de papier A4 avec ma main, juste devant eux. Nous avons contracté le premier emprunt de soixante mille roubles. La jeune fille vient de rentrer de la banque et a vérifié l'utilisation prévue », se souvient le scientifique.
Des spoilers pour VAZ aux meubles
En 1999, Sergeev a commencé ses développements dans le domaine de la chimie plastique. Il a fondé la société Technocom qui, grâce à ses inventions, a créé des spoilers pour les nouveaux modèles AvtoVAZ. En bref, Sergeev a compris comment rendre la mousse de polyuréthane durable et légère - ce que pendant de nombreuses années, selon les spécifications techniques du géant de l'automobile, les entreprises en lice pour un contrat avec AvtoVAZ n'ont pas pu mettre en œuvre. Le résultat est un matériau composite capable de résister aux charges mécaniques au niveau des plastiques techniques. Au cours de plusieurs années, l’entreprise a fourni plus d’un million de spoilers au tapis roulant principal d’AvtoVAZ. Sergeev a défendu le projet auprès du fonds de capital-risque de la région de Samara, recevant un financement pour l'achat d'équipements ainsi que des investissements de démarrage d'un montant total de 70 millions de roubles. Trois ans plus tard, la société Technocom commence à produire des produits en mousse de polyuréthane pour l'industrie du meuble - des éléments pour la décoration des façades de bâtiments sous la marque Modus Decor. Aujourd'hui, Technocom est l'un des trois leaders sur ce marché, sur lequel d'ailleurs, avant l'arrivée des habitants de Togliatti, les importations régnaient presque en maître. Lorsqu'on m'a demandé si Sergeev était satisfait de son entreprise de meubles, j'ai reçu une réponse inattendue : « J'ai démarré cette entreprise uniquement pour gagner de l'argent pour le vrai travail de ma vie : la création d'un moteur à combustion interne fonctionnant selon de nouveaux principes. Dans le « sous-sol » de Modus Decor, Sergeev développe un nouveau moteur depuis de nombreuses années et a construit cette année un prototype fonctionnel.
Moteur de rêve
Devant moi se trouvait un moteur à combustion interne apparemment ordinaire - un moteur à combustion interne utilisé dans Véhicules, petite énergie, petite aviation et bien d'autres lieux. La seule chose étrange était que, premièrement, c'était un deux temps, et deuxièmement, je n'y ai trouvé aucun papillon des gaz. Le moteur était connecté à un analyseur de gaz industriel standard, qui permettait de déterminer la composition des gaz d'échappement et leurs caractéristiques quantitatives - CO, CO2, CH, O2, ainsi que le coefficient d'excès d'air λ - ce qu'on appelle lambda, avec une précision au centième de fraction. Sergeev a démarré le moteur (à essence), qui a commencé à émettre des sons tout à fait reconnaissables d'un mécanisme à piston fonctionnel, mais l'analyseur de gaz a commencé à montrer des choses étranges - la composition des gaz d'échappement n'était pas très différente de la composition de l'air ordinaire (sauf pour une infime quantité d'hydrocarbures) : CO - 0,1%, CO2 - 3%, CH - 250 unités et O2 - 18%. Il convient de rappeler ici que l’air que nous respirons ne contient que 18 % d’oxygène (de 17 à 21 % pour être précis). Et dans les gaz d'échappement des moteurs à quatre temps les plus chers, des plus hauts norme environnementale la teneur en gaz est la suivante : CO - 0,5%, CO2 - 15%, CH - 220 unités (sans convertisseur catalytique), O2 - 0,5%. Lambda (λ) dans le nouveau moteur est de 2÷5.
Écoutez, il n'y a pas d'accélérateur, mais c'est un cycle à deux temps. Un cylindre fait tourner un schéma cinématique à quatre cylindres », Sergeev montre les pièces du moteur, appréciant l'effet qu'il a eu sur moi. - Maintenant, je ferme le collecteur d'admission. C'est comme la soupape d'étranglement. Ceci sert à montrer que l’analyseur de gaz fonctionne correctement. Pour les spécialistes, cela est immédiatement clair. Maintenant, le lambda va commencer à apparaître. Lambda est de 1,43, ce qui signifie que l'appareil fonctionne. Maintenant, il y a moins d'oxygène et plus d'un millier de SN traînent déjà. Une fois ouvert, il a commencé à fonctionner avec un remplissage complet. Tout : l'oxygène augmente, le CO diminue, le CO2 diminue. Quand viennent des spécialistes qui comprennent le sujet, ils n’y croient tout simplement pas. Le moteur fonctionne pratiquement à l'air.
Un moteur du « sous-sol » d'un fabricant de meubles Tolyatti ne pollue pas du tout l'atmosphère. Dans le même temps, sa consommation de carburant est incroyablement basse : 2,7 à 3 litres aux 100 km avec une puissance développée de 300 ch. Avec. En termes de puissance, il s'agit d'un moteur à combustion interne, que l'on retrouve par exemple dans l'Infinity, qui consomme au moins 14 litres aux 100 km. De tels paramètres sont garantis du fait que dans la chambre de combustion mélange air-carburant brûle complètement. Mais comment y parvenir ? Premièrement, le moteur est conçu selon le mécanisme de bielle, que l'ingénieur Sergueï Balandine inventé pendant la Seconde Guerre mondiale. Le scientifique stalinien n'a pas eu le temps d'achever ses développements, puisque la propulsion par turboréacteur est apparue, et ses idées sur un moteur à combustion interne à pistons n'ont jamais vu le jour. Néanmoins, l'intérêt pour ce système parmi les inventeurs est resté. Balandin eut de nombreux adeptes, mais c'est lui qui progressa le plus dans les applications industrielles. Alexeï Vul. Sergeev a réussi à développer la technologie en un prototype fonctionnel et à obtenir des résultats. De plus, le moteur de Sergeev utilise des méthodes fondamentalement nouvelles de formation de mélange et de combustion de carburant qu'il a inventées.
Tout ce qui est ingénieux est simple
Pourquoi le schéma de Balandin est-il intéressant ? Lorsque ce moteur tourne, il n'y a pas de pression latérale des pistons sur les parois des cylindres », explique Alexandre Sergueïev. - De ce fait, l'efficacité mécanique augmente jusqu'à 95 pour cent. Deuxièmement : là, vous pouvez augmenter vitesse linéaire piston Cela signifie que vous pouvez augmenter la puissance. Jusqu'à présent, personne n'a mis en œuvre ce schéma cinématique à l'échelle industrielle.
Il y a dix ans, Sergeev se demandait : il existe un appareil ancien qui existe depuis « mille ans » - le Primus. Il brûle près de cent pour cent du carburant et personne n’est brûlé. Pourquoi? Car dans un poêle primus, le kérosène s'évapore d'abord, passe de la phase liquide à la phase gazeuse, et brûle ensuite seulement. Pour brûler, le combustible doit être préparé pour réaction chimique combustion - passer de la phase liquide à la phase gazeuse. Auparavant, le moteur à combustion interne avait un carburateur où le mélange était préparé. Mais c'était encore une phase liquide. Maintenant c'est fait injection directe lorsque les injecteurs haute pression injectent du carburant directement dans le cylindre de travail. Mais également en phase liquide. C'est différent dans le moteur de Sergeev : après gazéification du mélange air-carburant, le mélange homogène pénètre dans la chambre de combustion d'une nouvelle géométrie avec une stratification profonde des charges par densité. Cela garantit la concentration d'un mélange air-carburant riche dans la zone des électrodes de bougie d'allumage, ce qui assure son allumage fiable, et une fois le mélange enflammé, le mélange air-carburant pauvre brûle, assurant une combustion presque complète avec une toxicité minimale. des gaz d'échappement. Combinant les avantages de l'essence et moteurs diesel, ainsi que des bielles sans bielle schéma cinématique a permis de créer un moteur à pistons aux caractéristiques fantastiques.
«Opinion minoritaire» d'AvtoVAZ et de Rostec - J'ai regardé ce que le monde a fait récemment. Les Américains ont eu l'idée d'allumer l'essence avec du kérosène. Hybrides. Mais ici, nous devons encore examiner à quoi ressemble l’environnement dans la production de batteries rechargeables. Et puis, comment se débarrasser de tout cela. Où sont ces bornes de recharge mettre? Et vous avez toujours besoin d'un moteur à essence qui fera tourner ce générateur, affirme à juste titre le scientifique.
Notre Kulibin, basé à Togliatti, a breveté ses inventions non seulement en Russie, mais aussi aux États-Unis et même au Japon (il est incroyablement difficile d'obtenir un brevet au Japon, tous les spécialistes techniques du monde le savent). Après publication dans le US Federal Journal of Patents (procédure obligatoire), ce brevet a été choisi entre 28 000 et cent "les plus intéressants", et un article sur les nouvelles technologies de Sergeev intitulé "La nouvelle naissance de l'ICE" a été publié. par le magazine américain de référence Science. Immédiatement après la publication de la publication, littéralement le lendemain, Sergeev a reçu des lettres de sociétés de production et de fonds de risque américains ; des demandes de vente de technologie sont également venues d'entreprises de défense associées aux géants Lockheed Martin et DARPA. La plupart ont proposé de payer le vol de notre scientifique vers les États-Unis et de négocier là-bas, sans nommer le prix, et certains ont immédiatement fait tapis et ont annoncé le montant de la transaction. Le montant le plus élevé indiqué dans ces lettres (des copies sont à la disposition de l'Expert) est de 220 millions de dollars. Considérant que la valeur totale de tous les actifs de l'inventeur ne dépasse pas 10 millions de dollars, l'offre est plus qu'attrayante.
Des entreprises japonaises ont également proposé de coopérer. Une lettre indique que le Japon a adopté un programme privé-public pour le développement d'un nouveau moteur à combustion interne, qui vise à créer des moteurs à combustion interne qui seront 30 % plus économiques et plus respectueux de l'environnement (réduire les émissions de CO2 de 20 %, CO - de 35%) que ceux existants aujourd’hui. 10 milliards de dollars ont été alloués au programme, dont 50 % proviennent du gouvernement national. L’objectif est de démontrer un prototype fonctionnel d’ici 2020. Comme ils ont tous été bouleversés lorsqu'ils ont appris que la Russie avait déjà créé un tel prototype, et avec des caractéristiques d'un ordre de grandeur supérieur à celles incluses dans leur ambitieux programme. Cependant, les acheteurs faisaient la queue depuis différents pays tout le monde a été refusé et Sergeev lui-même a fermement décidé de rester un véritable patriote et de trouver des investisseurs russes.
Mais chez AvtoVAZ, la principale entreprise capable d'introduire des développements dans le domaine des moteurs à combustion interne, lorsque Sergeev a montré des documents et des vidéos de son moteur, ils l'ont simplement ignoré.
En 2009, le concepteur en chef de VAZ, Petr Mikhailovich Prusov, souhaitait convoquer une conférence panrusse sur la construction de moteurs afin que je puisse faire un rapport. Mais ensuite les Moscovites et les Français sont arrivés à l'usine, le pouvoir ici a commencé à changer et tout est allé en enfer. J'ai montré les données et la vidéo à la direction actuelle de l'usine, mais ils ont dit que cela ne pouvait pas se produire. "Ils pensaient qu'il s'agissait d'une falsification", s'étonne Sergeev.
Chez Rostec, où je me suis tourné pour un commentaire, ils m'ont simplement « donné à manger au petit-déjeuner » pendant un mois et demi. Ensuite, une réponse est venue de là, mais la société n'a même pas contacté Sergeev. "Modèle d'un monocylindre moteur à deux temps la combustion interne développée par A. N. Sergeev n'est pas applicable aux produits de la société d'État Rostec : l'UEC est engagée dans le développement et la création de moteurs d'aviation, de fusées et de pompage de gaz. Pour les drones produits par OPK et Kalachnikov, on utilise des systèmes auxquels ce moteur n'est pas applicable. Le moteur n'est pas adapté aux véhicules AvtoVAZ actuels. Dans une autre situation, les voitures nécessiteront de sérieux amélioration technique systèmes de conception et de contrôle ; en outre, les problèmes environnementaux n’ont pas été résolus en relation avec le cycle à deux temps. Autrement dit, traduite en langage humain, la réponse peut être déchiffrée comme suit : UEC - United Engine Corporation - malgré les buts et objectifs énoncés dans la charte pour le développement de l'ensemble des technologies de construction de moteurs existant dans l'industrie, ne veut pas prendre une nouvelle direction, mais refaire la conception des drones et des voitures pour le nouveau moteur, pour le développement duquel Rostec a déjà consacré de l'argent et du temps, est considéré comme inapproprié par les spécialistes de la société d'État. Malgré le fait que ce simple ajustement à l'unité principale (moteur) conduira à une véritable révolution technologique et énergétique. Je préfère garder le silence sur les « problèmes environnementaux liés au cycle push-pull », car ici le vaillant Rostec s'est simplement « épuisé » du fait que ses spécialistes n'ont même pas lu le protocole de la commission de l'Université de Samara envoyé par moi .
Une lettre généralement étrange est venue de l'UEC, reflétant l'incompétence monstrueuse des membres du conseil d'administration du holding d'État. Je cite : « Les gammes de puissance proposées (jusqu'à 300 ch) sont déjà maîtrisées par GMZ Agat en collaboration avec le CIAM (Institut central d'instrumentation aéronautique du nom de Baranov. - "Expert") et le Bureau d'études de l'ingénierie automobile..." Bien que tout étudiant sache, grâce à un cours d'ingénierie thermique, que le schéma cinématique sans bielle (schéma Balandin) est précieux car il n'a aucune restriction sur l'augmentation de la puissance du moteur (à partir des mêmes 300 ch que vous peut facilement sauter à 1000 ch et plus, si nécessaire), puisque du fait de l'absence de pression latérale sur les parois du cylindre, la vitesse linéaire du piston peut être augmentée presque indéfiniment. En outre, les spécialistes de l'UEC écrivent: "Le marché des avions domestiques équipés de moteurs à combustion interne est très limité, il se développera peut-être dans un avenir proche, mais pour l'instant il est extrêmement étroit." La logique est à toute épreuve... Si quelqu'un lance sur le marché mondial, par exemple, un drone (ou un petit avion utilisant un moteur à pistons), qui consomme trois à quatre (!) fois moins de carburant que ses homologues modernes existants, et qui, par conséquent, , peut voler de manière autonome plusieurs fois plus longtemps, devinez quelle demande hystériquement folle il y aura pour cela.
Cependant, la réponse de l’UEC contenait encore une part de rationalité. Un spécialiste de l'entreprise a déclaré que « l'édition actuelle de la « Stratégie pour le développement de la fabrication de moteurs à pistons » propose la création d'un centre de compétences pour les moteurs à pistons d'aviation basé sur le CIAM » ; à mon avis, c'est le moment, car l'UEC n'a absolument pas le temps de le faire, et il n'y a rien (en termes de base) pour le faire, il est donc logique que les développeurs contactent le CIAM. La structure des compétences de l’État en matière de développement est désormais claire moteurs à pistons. Mais contacter le CIAM s’est avéré inutile. L’attaché de presse de l’institut a seulement déclaré : « J’ai remis les documents à des spécialistes, peut-être qu’ils vous contacteront… »
Des scientifiques adéquats
Sergeev a montré les développements à l'un des principaux instituts scientifiques pour Sujet GLACE en Russie - le Département des moteurs thermiques de l'Université nationale de recherche de Samara. S.P. Koroleva. Ses spécialistes sont arrivés à l'usine de meubles littéralement le lendemain de la réception de la lettre. La délégation était dirigée par l'académicien de l'Académie russe des transports, membre correspondant de l'Académie russe d'astronautique, docteur en sciences techniques, professeur Vladimir Biriouk- un scientifique de renommée mondiale qui est l'expert en chef d'Energia Rocket and Space Corporation, de Roscosmos, du ministère de l'Industrie et du Commerce, etc. La commission comprenait également Ingénieur en chef centre scientifique recherche sur la dynamique des gaz Igor Nippard, ingénieur Alexeï Gorchkalev et chef du laboratoire des moteurs à combustion interne de l'Université de Samara, candidat en sciences techniques Dmitri Sarmine. Dans une interview avec Expert, Vladimir Biryuk a déclaré qu'il avait été étonné par ce qu'il avait vu à Togliatti, mais après avoir vérifié tous les indicateurs du moteur, aucun doute ne subsistait. La commission de visite a décidé de s'attaquer d'urgence à ce projet en priorité.
Le procès-verbal de la réunion commune disait : « Nous avons discuté du travail d'un prototype fonctionnel d'un moteur à combustion interne monocylindre à deux temps avec caractéristiques techniques et des indicateurs dépassant les analogues existants dans l'industrie mondiale des moteurs. La principale différence de ce moteur est : un schéma fondamentalement nouveau pour la formation du mélange et la combustion du carburant, garantissant une combustion presque complète du carburant avec un rapport d'air en excès dans les modes mouvement inactif et des charges partielles dans la plage 3 ≤ λ ≤ 5, ce qui a permis une réduction significative de la consommation de carburant dans ces modes et a réduit la toxicité des gaz d'échappement. CO = 0,1%, CH = 250÷350, CO2 = 3÷5%, O2 = 12÷18%. Les nouvelles solutions pour la formation de mélanges et la combustion de carburants sont protégées par des brevets de la Fédération de Russie, des États-Unis et du Japon. Ce moteur est multi-carburant et peut fonctionner au ralenti et à charge partielle dans un cycle à deux temps avec double purge, réduisant la consommation de carburant dans ces modes, et un cycle à deux temps dans les modes de puissance, ce qui permet de développer Puissance maximum moteur. La démonstration et la discussion du fonctionnement d'un modèle monocylindre du moteur à combustion interne présenté nous permettent de prendre une décision : il est conseillé de créer un groupe de travail commun pour le développement ultérieur et la production d'un prototype de moteur d'un volume de 2 litres. et une puissance de 250÷300 ch. s., avec un couple d'au moins 300 Nm et un poids ne dépassant pas 150 kg, il est conseillé de développer un prototype de moteur d'une puissance de 30 à 35 ch. Avec. avec une masse minimale.
L'un des plus grands experts mondiaux en physique thermique, professeur du Département de thermophysique informatique et de surveillance physique de l'énergie, Université nationale de recherche de Saint-Pétersbourg ITMO, docteur en sciences techniques Nikolaï Pilipenko ne croyait pas à l'existence d'un moteur avec un rendement mécanique de 95 %. Dans une interview avec Expert, il a déclaré : « Cela ne peut tout simplement pas arriver. Il y a une sorte d'astuce ici. Sinon, cela aurait été une véritable sensation mondiale au niveau de la création d’une bombe atomique. Les sommités scientifiques que nous avons interviewées dans le domaine de la thermophysique, de l'ingénierie thermique et de la construction de moteurs à pistons dans d'autres pays ont également souri au téléphone, soulignant l'existence dans le monde de milliers de projets « révolutionnaires » de toutes sortes, à commencer par trains à vide et se terminant par des moteurs ioniques ou à plasma, mais ce sont tous des « projets sur papier », qui en réalité sont irréalisables en raison soit caractéristiques de conception, ou le manque de demande. Cependant, après avoir présenté des certificats de brevet internationaux, les gens demandaient principalement les coordonnées de l'inventeur. Professeur à l'Université d'Osaka Saké Yukio, qui développe depuis trente ans des systèmes de moteurs à gaz dynamique pour les constructeurs automobiles japonais, a proposé de créer une entreprise commune russo-japonaise pour achever le développement et organiser la production de moteurs. Et l'ingénieur principal du Centre d'ingénierie thermique de Francfort-sur-le-Main (réalise des développements dans le cadre d'un contrat avec BMW et Volkswagen) Gabriel Weintz s'est étonné que « le projet n'ait pas encore été « avalé » par un investisseur entreprenant » et a invité Sergeev en Allemagne pour travailler ensemble et organiser une conférence internationale. Cependant, cet investisseur devrait logiquement être l'État, car les nouveaux moteurs ont un grand potentiel d'utilisation dans équipement militaire et les armes.
La glace s'est brisée
Pendant que l'État réfléchit dans sa monstrueuse lenteur, l'inventeur Sergueïev passe déjà à l'étape suivante. Aujourd'hui, avec des spécialistes de l'Université de Samara, il forme une équipe de développeurs pour perfectionner le moteur, mettre en œuvre d'autres technologies qu'il a développées et créer des centrales électriques pour diverses tâches- voitures, drones, petits avions, petites centrales électriques, navires, etc. Une documentation est en préparation pour 35 nouveaux brevets afin de protéger un savoir-faire qui n'a pas encore été mis en œuvre dans le nouveau moteur. Il est clair que l’université n’a pas d’argent et qu’aujourd’hui le projet a besoin de toute urgence d’un investisseur stratégique. RSC Energia et la société qui développe des drones d'attaque pour le ministère de la Défense se sont déjà intéressés aux développements de Sergeev.
L’introduction massive de moteurs à combustion interne dotés d’un rendement qualitativement supérieur rendra certainement l’économie plus efficace sur le plan énergétique. Pensez-y : aujourd'hui, plus de 80 % de l'énergie mondiale est produite par des moteurs à combustion interne. L'électricité coûtera quelques centimes (il sera possible de chauffer de manière autonome une maison avec l'électricité d'une mini-centrale à un prix trois fois inférieur à celui des réseaux principaux), et la production elle-même deviendra disponible même dans la taïga isolée. Et les voitures ? Imaginez une jeep équipée d'un moteur de 300 chevaux qui ne consomme que trois litres de carburant aux 100 km, ou une voiture ordinaire qui « renifle » littéralement du carburant à raison de 0,5 litre aux 100 km. Dans le même temps, il sera possible de remplir le réservoir non seulement avec de l'essence d'un certain indice d'octane, et littéralement tout ce qui est en feu : il n'y a pas de station-service à proximité - j'ai rempli une bouteille de vodka et je suis allé là-bas.
Demande de sensation
L'efficacité mécanique du moteur proposé de 95 % est obtenue grâce à l'utilisation d'un schéma cinématique d'un mécanisme à bielle (mécanisme Balandin), dans lequel les pertes pour vaincre les forces de frottement sont considérablement réduites en éliminant la pression latérale du piston sur les parois. du cylindre de travail. U les meilleurs moteurs à combustion interne Avec mécanisme à manivelle le rendement mécanique reste à 90%.
Le rendement énergétique du moteur Alexander Sergeev atteint 98 % grâce à l'organisation d'un nouveau processus breveté de formation de mélange et de combustion du carburant, qui garantit une combustion complète du carburant dans le cylindre de travail.
L'efficacité thermodynamique du développement proposé est de 60 à 65 % en raison de l'organisation du travail moteur à essence dans un cycle à deux temps avec remplissage complet du cylindre de travail avec de l'air atmosphérique dans tous les modes de fonctionnement, avec un taux de compression ε = 14÷20 sans détonation.
Le moteur développé fonctionne de manière stable dans un cycle à deux temps avec double purge, en modes ralenti et charge partielle (les principaux modes de fonctionnement du moteur sont en mode ville et en conduite sur autoroute, soit ≈80÷85 % fonctionnement du moteur à combustion interne), c'est-à-dire qu'un temps fonctionne, le suivant est une purge, qui prépare idéalement le cylindre de travail pour le prochain cycle de travail. Cela permet de réduire encore davantage la consommation de carburant et d'assurer une régime de température fonctionnement du moteur, ce qui contribue également à augmenter l’efficacité thermique (thermodynamique) du moteur.
