航空機モデラーは、液化ガス CO2 で動作する非常に有望なエンジンにまだ注目していません。 しかし、製造と操作が簡単なため、圧縮や圧縮よりもはるかに手頃な価格になります。 グローエンジン。 また、空気を汚さず、動作音も静かです。 このエンジンでは、重量 100 g までのさまざまな航空機モデルが動作できます (図 1)。1 つのサイフォン缶からタンク (図 2) を 2 回補充できます。
エンジン排気量0.27cm3。 と プロペラØ 180 mm では 1900 ～ 2100 rpm が発生します。 飛行時間は45〜50秒です。
最も複雑で重要なエンジン部品の製造技術について詳しく見てみましょう。
D16Tジュラルミンからクランクケースを旋盤で削り出し、外面を加工します。 M9X0.8のネジを機械で切ります。 シャフト用の穴をドリルで開け、4mmのリーマで加工します。
旋盤では直径15mmのステンレス丸棒から円柱を作るのが簡単です。 ねじ切り旋盤で 1 回の設定でねじを切ります。
ボーリング加工後、鋳鉄ラップを使用してシリンダー内径を図面の寸法にします。
ネジ切り旋盤でスチール 45 からクランクシャフトを作成します。1 つの取り付けから、ネジ番号 2.5 用の穴をドリルで開けて切断します。 サンドペーパー No. 00 を使用してシャフト ジャーナルを Ø 4 mm にし、その後クランクケース内の適所に GOI ペーストを使用して研磨します。
米。 1. CO 2 エンジン:
1 - チューブ、2 - スプリングハウジング、3 - スプリング、4 - ボールØ 4、5 - ガスケット、6 - ロックナット、7 - ピストンピン、8 - コネクティングロッド、9 - スラストワッシャー、10 - コーン、11 - スピナー-ボルト、12 - クランクシャフト、13 - クランクピン、14 - クランクケース、15 - ピストン、16 - ロッド、17 - シリンダー、18 - シリンダーカバー、19 - シリンダーヘッド。
次に、マークを付け、ボール盤で穴あけし、クランク ピン穴用の M2 ネジをタップします。 指自体を45スチールまたはシルバーで作ります。 表面をサンドペーパーで研磨し、M2のネジを切ります。
シリンダーヘッドをD16Tジュラルミンで製作。 ねじ切り旋盤でめねじを切ります。
D16Tジュラルミンからコンロッドを旋盤で旋削します。 まずコンロッドの頭を球状にし、ヤスリで球の一部を削り取ります。 下の穴の中心に印を付けます ピストンピンそしてボール盤でクランキングして穴あけします。
エンジンヘッドに使用されているスプリングは小さなエアゾール缶から採取されています。 それを入手できない人のために、パラメータを教えます：ワイヤーØ0.8 mm、スプリング直径4 mm、長さ7〜8 mm。
充填バルブのスプリング (図 3) は、Ø 0.4 mm の OBC ワイヤーで作られています。 外径は 4 mm、長さは 10 mm です。
充填装置のスプリングはエンジンシリンダーのスプリングと同じです。 ガスラインには、Ø 1.5 ～ 2 mm のステンレス鋼チューブが必要です。
組み立て順序。 ハンマーで軽く叩いてロッドをピストン底部の穴に押し込みます。 ピストンピンとコンロッドを挿入します。 指が出ないように穴の側面に切り込みを入れます。 次に、シャフトジャーナルに軽く注油して、クランクケースに挿入します。 シャフトは簡単に回転するはずです。 上部クランクケースネックを通してコネクティングロッドを下げます。 ヘッドの穴とシャフトの穴を合わせ、クランクピンを差し込み、止まるまで締め付けます。 コネクティングロッドがピンに沿って 0.4 mm 自由に動くことを確認してください。
次に、ガスパイプラインをスプリング本体にはんだ付けし、組立図に従ってバルブアセンブリを組み立てます。 残りのノードも同様に組み立てます。 エンジンヘッドの上でガスパイプラインをØ 25 mmの螺旋状に曲げます。 これは、ガスパイプライン内の液体ガスを完全に蒸発させるために必要です。 シリンダーを下げたり上げたりすることで、ピストン上の空間へのガス導入の望ましい段階が達成され、これによってエンジンのスムーズな動作が決まります。
缶は、サイフォンからのクランプ スリーブを使用して充填装置 (図 4) に挿入されます。
プロペラ（図5）はシナノキでできています。
V. LOKTIONOV、航空機設計研究所 kraiSYUT 所長、バルナウル
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石油製品の価格は常に上昇しているため（結局のところ、石油は枯渇する傾向にあります）、燃料を節約したいという欲求は非常に理解できます。 ミニモーター良い解決策になるかもしれません。
ミニ内燃エンジンはどれくらい経済的ですか?
ご存知のとおり、内燃機関はガソリンとディーゼルに分けられ、前者も後者も現在大きな変化を迎えています。 機構自体と燃料の両方が近代化された理由は、環境が著しく悪化したためであり、その状態は液体燃料で動作する機器の排気によっても影響を受けます。 したがって、たとえば、アルコールで8：2から2：8の比率で希釈されたエコガソリンが登場しました。つまり、そのような燃料には20から80パーセントのアルコールが含まれる可能性があります。 しかし、近代化はここで終わりました。 減少傾向 ガソリンエンジン実際には量的には観察されません。 最小のサンプルは模型飛行機に設置され、大きなサンプルは芝刈り機に使用されます。 ボートモーター、スノーモービル、スクーター、その他同様の機器.
現在、このエンジンを本当に微細なものにするために実際に多くのことが行われています。 現在の懸念点は トヨタ最小のミニカーが誕生しました カローラⅡ、コルサ、ターセル、ディーゼルエンジンが搭載されています 1Nそして 1NT容量はわずか1.5リットル。 問題の 1 つは、このような機構の耐用年数が非常に短いことです。その理由は、シリンダーとピストンのグループの耐用年数が非常に急速に減少することにあります。 すごく小さいものもあるよ ディーゼル内燃機関、容積はわずか0.21リットルです。 小型二輪車などに搭載されており、 構築メカニズムただし、最大出力は 3.25 馬力です。あまり大きなパワーは期待できません。 ただし、そのようなモデルの燃料消費量は、ボリュームによって証明されるように低いです。 燃料タンク– 2.5リットル。
最小の内燃エンジンの効率はどれくらいですか?
往復ピストンを使用して動作する従来の内燃エンジンは、排気量が減少するにつれて性能が低下します。 重要なのは、シリンダー ヘッドのまさにこの動きをホイールに必要な回転運動に変換する際に効率が大幅に失われることです。 しかし、第二次世界大戦前でさえ、独学の整備士フェリックス・ハインリヒ・ヴァンケルは、すべてのコンポーネントが回転するだけのロータリーピストン内燃エンジンの最初の実用例を作成しました。 電気モーターを彷彿とさせるこの設計により、標準エンジンと比較して部品点数が 40% 削減されるのは当然です。
今日に至るまですべての問題が解決されていないにもかかわらず、 この仕組み、耐用年数、効率、環境への配慮は確立された国際基準を満たしています。 生産性は考えられるすべての限界を超えています。 排気量 1.3 リットルのロータリーピストン内燃エンジンにより、220 の出力を発揮できます。 馬力 。 ターボチャージャーを取り付けると、この数値が 350 馬力に増加し、これは非常に重要です。 まあ、一番は 小型エンジン 内燃機関ブランド名で知られるヴァンケルシリーズより OSMG1400、容積はわずか0.005リットルですが、1.27馬力の出力を生成します。 自重は335グラムです。
主な利点 ロータリーピストンエンジン– 作動部品の質量が軽く、シャフトバランスが正確であるため、機構の作動に伴う騒音がありません。
エネルギー源としては最小のディーゼルエンジン
本格的なものについて言えば、今日、エンジニアのジーザス・ワイルダーの発案によるものは最小の寸法を持っています。 内燃機関と完全に一致した12気筒V型エンジンです。 フェラー私と ランボルギーニ。 しかし実際には、この機構は液体燃料ではなく燃料で動くため、役に立たない装身具です。 圧縮空気、作業容積が 12 立方センチメートルであるため、効率は非常に低くなります。
もう一つは最小のものです ディーゼルエンジン、英国の科学者によって開発されました。 確かに、燃料としてディーゼル燃料は必要ありませんが、圧力の上昇とともに自然発火するメタノールと水素の特別な混合物が必要です。 燃焼室の容積が 1 立方ミリメートルを超えないピストンの時計の動きにより、フラッシュが発生し、機構が作動します。 興味深いことに、特に同じピストンは極薄のプレートであるため、平らな部品を取り付けることで微細な寸法が実現されました。 すでに今日、寸法が 5x15x3 ミリメートルの内燃エンジンでは、小さなシャフトが 50,000 rpm の速度で回転し、その結果、約 11.2 ワットの電力が生成されます。
現在、科学者たちはミニディーゼルエンジンを量産する前に解決しなければならない多くの問題に直面しています。 特に、燃焼室の壁が非常に薄いことと、衝撃にさらされたときの材料の脆弱性により、膨大な熱損失が発生します。 高温。 しかし、小型内燃エンジンが最終的に生産ラインから出荷されると、わずか数グラムの燃料で、効率 10% の機構を 20 倍長く稼働させるのに十分です。 電池よりも効率が良い同じサイズです。
家庭用電化製品用のバッテリーのパラメータは常に向上していますが、これは消費者にとって十分ではありません。 革命を起こしましょう。充電せずにラップトップで一日中作業したいのです。 科学者はこれらの要件に対して独自の答えを出します。彼らはコンピューター用の内燃エンジンを作成します。
産学研究機関であるバークレーセンサー＆アクチュエーターセンター、カリフォルニア大学バークレー校、国防総省の研究機関DARPA、および多くの米国企業は、数ミリメートルのサイズのワンケルエンジンという興味深いプロジェクトに取り組んでいます。
MEMS ロータリー エンジン パワー システム プログラムは、カリフォルニア大学のアルバート P. ピサノ教授が主導しています。
ロータ直径がわずか 12 ～ 2 ミリメートル、さらには 1 ～ 3 ミリメートルで、それぞれ 4 ～ 100 ワットと 0.026 ～ 0.03 ワットの出力を持つ一連のロータリー ピストン内燃エンジンがすでに製造されています。
研究者らはこれらのマイクロICEでどのような「車」を運転するつもりなのでしょうか? ここで、プログラム名の MEMS が「微小電気機械システム」を意味することを明確にしておきます。
これらの珍しいヴァンケルは、発電機を回転させて電流を供給するように設計されています。 電子機器、さまざまなセンサー（たとえば、軍事目標などの「現場」で動作するセンサーを含む）、ラップトップ、 携帯電話、マイクロロボットおよび同様の電子機器。
そして、このローターの直径は 3 ミリメートルです (写真はサイト me.berkeley.edu から)。
なぜ可動部品を備えた内燃機関で庭を囲うのでしょうか？
優れたリチウムイオン電池があり、その改良は現在も進行中であると我々は指摘しています。
ピサーノ教授によれば、それには理由があるという。 微細なワンケルのエネルギー密度は 1 キログラムあたり約 2300 ワット時 (液体水素を燃料として使用し、エンジン効率 20% を考慮した場合) で、これはエネルギー密度の 7 倍以上です。 リチウム電池アルカリ電池の14倍です。
最終的な目標は、燃料供給装置、内燃エンジン、発電機を含む、従来のバッテリー (携帯電話など) の寸法と設計を備えた小型デバイスを作成することです。
この場合、以下のモデルは、 さまざまな種類燃料（水素、炭化水素、アルコール）。
実験者は、1 つのブランクから 1 mm のローターとそのハウジングをパイのように散在させて「印刷」します (写真はサイト me.berkeley.edu から)。
興味深いことに、研究者らは、最小のエンジンについて、次のことを提供しました。 本来のやり方 量産ローターとケースはシリコン製で、超小型回路の製造にやや似た方法です。
数年前に始まったこの研究は、多くのサブプロジェクトを生み出しました。
多くの組織が作成しています 最高のテクノロジー、成形用の材料および装置 混合燃料、そのような小型内燃エンジンで点火する、ローターに発電機を直接組み込むなど、同様の作業が行われます。
研究者の粘り強さは羨ましい限りです。 しかし、微細な内燃エンジンのアイデアの支持者は、別の強力な陣営、つまり燃料電池の開発者によって反対されています。
「回転式」バッテリーの図 (darpa.mil からの図)。
小型化と高機能化 技術的特徴後者は本格的です。 水素の両方のオプションが提供されており、元の燃料 (ほとんどの場合はアルコール) を水素に変換する改質装置を含む設備も提供されています。
たとえば、2002 年に日本の企業カシオは、寸法と接続部品が標準の電池と正確に一致するラップトップおよびカメラ用の超小型燃料電池を開発しました。
このセルは、メタノールから水素を生成する超小型改質装置によって補完されています。
同社によれば、これらのセルは同様のリチウムイオン電池に比べてサイズが大幅に軽いという。 大容量: 一般的なラップトップは 16 ～ 20 時間使用できます。
カシオは、燃料電池を 2004 年に市場に投入する予定でした。 今のところ静かです。
燃料電池カシオ製で、ラップトップやカメラ用のバッテリーの形で作られています（写真はworld.casio.comより）。
他社からも同様のプロジェクトがいくつかあったが（販売開始日も2004年頃と明記されていた）、大量配布についても何も聞かれなかった。 そして、残念なことに、ミニチュア ヴァンケルに関する新鮮で心強い (実装に関して) ニュースはありません。
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