Ir skaidrs, ka dzinējs iekšējā degšana nav pietiekami ekonomisks un būtībā ir zema efektivitāte. Tas liek zinātniekiem meklēt alternatīvas, jo īpaši, lai izveidotu pieejamu elektrisko vai ūdeņraža transportu. Tomēr jaunākie sasniegumi parāda, ka iekšdedzes dzinējus var padarīt patiesi efektīvus. Kā tas ir iespējams un kas šobrīd liedz šādas tehnoloģijas izmantot praksē?
Iekšdedzes dzinējs bez pārspīlējumiem viņš iedarbināja zinātnes un tehnikas progresa dzinēju. Autotransports ir vissvarīgākais pasažieru un kravu pārvadāšanas līdzeklis. ASV šodien ir gandrīz 800 automašīnu uz 1000 cilvēkiem, un līdz 2020. gadam Krievijā šis rādītājs būs aptuveni 350 automašīnas uz tūkstoti iedzīvotāju.
Lielākajā daļā no vairāk nekā viena miljarda automašīnu uz planētas joprojām tiek izmantots iekšdedzes dzinējs (ICE), kas izgudrots 19. gadsimtā. Neskatoties uz visiem tehnoloģiskajiem trikiem un viedo elektroniku, mūsdienu benzīna dzinēju efektivitāte joprojām svārstās ap 30% atzīmi.
Visekonomiskākais dīzeļa iekšdedzes dzinēji efektivitāte ir 50%, tas ir, pat viņi izmet pusi no degvielas formā kaitīgās vielas atmosfērā.
Protams, par iekšdedzes dzinēju efektivitāti nav jārunā, īpaši ņemot vērā to modernas automašīnas Tie sadedzina 10–20 litrus degvielas uz 100 km. Nav pārsteidzoši, ka zinātnieki visā pasaulē cenšas radīt elektriskas un ūdeņraža automašīnas par pieņemamām cenām. Tomēr iekšdedzes dzinēja koncepcija nav izsmēlusi modernizācijas potenciālu.
Pateicoties jaunākajiem sasniegumiem elektronikas un materiālu jomā, ir kļuvis iespējams izveidot patiesi efektīvu iekšdedzes dzinēju.
Ekomotors
Uzņēmuma inženieri EcoMotors International radoši pārveidoja tradicionālā iekšdedzes dzinēja dizainu. Tas saglabā virzuļus, klaņi, kloķvārpstu un spararatu, bet jaunais dzinējs ir par 15–20% efektīvāks un arī daudz vieglāks un lētāks ražošanā. Šajā gadījumā dzinējs var darboties ar vairākiem degvielas veidiem, tostarp benzīnu, dīzeļdegvielu un etanolu.
Rīsi. 1. Kopumā EcoMotors dzinējam ir elegants vienkāršs dizains, kurā ir par 50% mazāk detaļu nekā parastais motors.
Tas tika panākts, izmantojot pretēju dzinēja konstrukciju, kurā sadegšanas kameru veido divi virzuļi, kas virzās viens pret otru.. Šajā gadījumā dzinējs ir divtaktu un sastāv no diviem moduļiem pa 4 virzuļiem katrā, kas savienoti ar īpašu elektroniski vadāmu sajūgu.
Dzinējs tiek pilnībā kontrolēts elektroniski, pateicoties kuriem bija iespējams sasniegt augstu efektivitāti un minimālu degvielas patēriņu. Piemēram, sastrēgumā un citos gadījumos, kad pilna jauda nav vajadzīgs dzinējs, darbojas tikai viens modulis no diviem, kas samazina degvielas patēriņu un troksni.
Motors ir aprīkots arī ar elektroniski vadāmu turbokompresors, kas izmanto enerģiju izplūdes gāzes un ražo elektroenerģiju. Kopumā EcoMotors dzinējam ir elegants, vienkāršs dizains ar par 50% mazāk detaļu nekā parastajam dzinējam. Tam nav cilindru galvas bloka, tas ir izgatavots no parastiem materiāliem un rada mazāku troksni un vibrāciju.
Tajā pašā laikā dzinējs izrādījās ļoti viegls: uz 1 kg svara tas ražo vairāk nekā 1 ZS (praksē tas ir aptuveni 2 reizes vieglāks nekā tradicionāls tādas pašas jaudas dzinējs). Turklāt EcoMotors produkts ir viegli mērogojams: vienkārši pievienojiet dažus moduļus, un mazs automašīnas dzinējs pārvēršas par jaudīgu kravas automašīnas dzinēju.
Eksperimentālais EcoMotors EM100 dzinējs, kura izmēri ir 57,9 x 104,9 x 47 cm, sver 134 kg un ražo 325 ZS. pie 3500 apgr./min (dīzeļdegviela), cilindra diametrs - 100 mm. Piecvietīgajam auto ar EcoMotors dzinēju degvielas patēriņš plānots ārkārtīgi zems - 3-4 litru līmenī uz 100 km.
Ietaupījumi it visā
Achates Power ir izvirzījis mērķi izstrādāt iekšdedzes dzinēju ar degvielas patēriņu 3–4,5 litri uz 100 km izmēra automašīnai. Ford Fiesta. Pagaidām viņu eksperimentālais dīzeļdzinējs izrāda daudz lielāku apetīti, taču izstrādātāji cer samazināt patēriņu. Tomēr galvenais iekšā šis motors – ārkārtīgi vienkāršs dizains un lēts . Mēs piekrītam, ka ietaupīt uz degvielu nav liela vērta, ja tas notiek uz vairākkārtēja dzinēja izmaksu pieauguma rēķina.
Rīsi. 2. Achates Power dzinējam ir ārkārtīgi vienkāršs dizains.
Achates Power dzinējam ir ārkārtīgi vienkāršs dizains. Šis ir divtaktu bokserdīzeļdzinējs, kurā divi virzuļi virzās viens pret otru, veidojot sadegšanas kameru. Tas novērš nepieciešamību pēc cilindra galvas un sarežģīta gāzes sadales mehānisma. Lielākā daļa dzinēja detaļu tiek ražotas, izmantojot vienkāršus ražošanas procesus, un tām nav nepieciešami dārgi materiāli. Kopumā dzinējā ir daudz mazāk detaļu un metāla nekā parastajā dzinējā.
Šobrīd testos Achates Power motors uzrāda efektivitāti, kas ir par 21% lielāka nekā labākajiem “tradicionālajiem”. dīzeļdzinēji. Turklāt tam ir modulāra konstrukcija, augsts jaudas blīvums (svara/zs) attiecība. Tāpat, pateicoties virzuļa augšējās daļas īpašajai formai, tiek izveidota īpašas formas virpuļplūsma, kas nodrošina lielisku sajaukšanos gaisa-degvielas maisījums, efektīvi izkliedējot siltumu un samazinot degšanas laiku.
Rezultāts ir tāds, ka dzinējs ne tikai atbilst ASV armijas militārajām specifikācijām, bet arī pārspēj dzinējus, kas mūsdienās atrodami militārajos transportlīdzekļos.
Viegls ceļs
Amerikāņu uzņēmums Transoniskā sadegšana nolēma neveidot jaunu dzinēju, bet gan panākt iespaidīgu (25–30%) degvielas ietaupījumu, izmantojot jauna sistēma injekcija
Augsto tehnoloģiju iesmidzināšanas sistēma TSCiTM neprasa radikālas dzinēja modifikācijas, un patiesībā tā ir inžektoru komplekts un īpašs degvielas sūknis.
Rīsi. 3. TSCiTM degšanas procesa lietojumi tiešā injekcija benzīns superkritiska šķidruma veidā un īpaša sistēma aizdedze
TSCiTM sadegšanas procesā tiek izmantota tiešā superkritiskā šķidrā benzīna iesmidzināšana un īpaša aizdedzes sistēma.
Superkritisks šķidrums – ir vielas stāvoklis noteiktā temperatūrā un spiedienā, kad tā nav ne cieta viela, ne šķidrums, ne gāze. Šajā stāvoklī viela iegūst interesantas īpašības, piemēram, tai nav virsmas spraiguma, un fāzes pārejas laikā tā veido smalkas daļiņas. Turklāt superkritiskajam šķidrumam ir spēja ātri pārnest masu. Visas šīs īpašības ir ārkārtīgi noderīgas iekšdedzes dzinējā, jo īpaši superkritiskā degviela ātri sajaucas, tai nav lielu pilienu, ātri sadeg ar optimālu siltuma izdalīšanos un augstu cikla efektivitāti.
Elektroniskais vārsts
Uzņēmums Grāla dzinēju tehnoloģijas ir izstrādājis unikālu divtaktu dzinēju ar ļoti pievilcīgām īpašībām.
Tātad, ja patēriņš ir 3-4 litri uz “simts”, dzinējs ražo 200 ZS. Motors ar jaudu 100 zs. sver mazāk par 20 kg un tā jauda ir 5 ZS. - tikai 11 kg! Tajā pašā laikā Grail Engine, atšķirībā no parastajiem divtaktu dzinēji, nepiesārņo degvielu ar eļļu no kartera, kas nozīmē, ka tā atbilst visstingrākajiem vides standartiem.
Pats dzinējs sastāv no vienkāršām detaļām, kuras lielākoties ražo liešanas ceļā. Izcilās veiktspējas noslēpums ir Grāla dzinēja darbības veidā. Virzulim virzoties uz augšu, apakšā tiek radīts negatīvs gaisa spiediens un gaiss caur īpašu oglekļa šķiedras vārstu iekļūst sadegšanas kamerā. Noteiktā virzuļa kustības brīdī sāk padot degvielu, tad augšējā nāves punktā ar trīs parasto elektrisko aizdedzes sveču palīdzību tiek aizdedzināts degvielas-gaisa maisījums, un vārsts virzulī aizveras. Virzulis nolaižas, cilindrs ir piepildīts ar izplūdes gāzēm. Sasniedzot apakšējo miršanas punktu, virzulis atkal sāk kustēties uz augšu, gaisa plūsma vēdina sadegšanas kameru, izspiežot izplūdes gāzes, un darbības cikls atkārtojas.
Rīsi. 4. Izcilās veiktspējas noslēpums slēpjas Grāla dzinēja darbības konstrukcijā.
Kompakts un jaudīgs Grāla dzinējs Ideāli piemērots hibrīdautomobiļiem, kur benzīna dzinējs ģenerē elektrību un elektromotori dzen riteņus.
Šādā mašīnā Grail Engine darbosies optimālā režīmā bez pēkšņiem jaudas pārspriegumiem, kas ievērojami palielinās tā izturību, samazinās troksni un degvielas patēriņu. Tajā pašā laikā modulārā konstrukcija ļauj savienot divus vai vairākus viena cilindra Grāla dzinējus ar kopēju kloķvārpstu, kas ļauj izveidot dažādas jaudas rindas dzinējus.
Katru gadu parādās jauni auto modeļi – taču tiem nez kāpēc nav augstāk aprakstītās ekonomiskās un vienkārši dzinēji. Patiešām, visus interesē jaunais dzinēju dizains: no visuresošā investora Bila Geitsa līdz Pentagonam. Tomēr autoražotāji nesteidzas uzstādīt jaunus produktus savām automašīnām. Acīmredzot visa būtība ir tāda lielie autoražotāji Viņi paši ražo dzinējus un, protams, nevēlas dalīt peļņu ar trešo pušu izstrādātājiem.
Bet vienalga grūts vides standartiem un elektriskie transportlīdzekļi liks autoražotājiem ieviest jaunas tehnoloģijas, kas ir daudz svarīgākas cilvēku un visas planētas veselībai nekā multimediju sistēmas un dizaina prieki.
Kādi kritēriji tiek uzskatīti par galvenajiem, izvēloties “labāko”? Vai dažādos kontinentos ir būtiskas atšķirības pieejā dizainam? Mēģināsim rast atbildes uz šiem jautājumiem.
EIROPĀ: EKONOMIKAS REŽĪMĀ
Nesen Londonā notikušajā preses konferencē Peugeot-Citroen koncerna vadītājs Žans Mārtins Folcs daudziem gluži negaidīti runāja par hibrīdauto: "Paskatieties apkārt: Eiropā šādu automašīnu ir mazāk nekā 1%, bet dīzeļu īpatsvars sasniedz pusi." Pēc Folca kunga teiktā, moderno dīzeļdegvielu ir daudz lētāk ražot, turklāt tā ir ne mazāk ekonomiska un videi draudzīga.
Ir beigušies laiki, kad dīzeļdzinēji atstāja aiz sevis melnas pēdas, dārdēja pa visu ielu un ar litru jaudu bija manāmi zemāki par benzīna dzinējiem. Šobrīd dīzeļdzinēju īpatsvars Eiropā ir 52% un turpina pieaugt. Impulsu dod, piemēram, vides prēmijas samazinātu nodokļu veidā, bet galvenokārt augstās benzīna izmaksas.
Izrāviens dīzeļdegvielas frontē notika 90. gadu beigās, kad ražošanā tika nodoti pirmie dzinēji ar “common rail” – kopējo degvielas sliedi. Kopš tā laika spiediens viņā ir nepārtraukti palielinājies. IN jaunākie dzinēji tas sasniedz 1800 atmosfēras, un vēl nesen 1300 atmosfēras tika uzskatītas par izcilu rādītāju.
Nākamās rindas ir sistēmas ar dubultu iesmidzināšanas spiediena palielinājumu. Pirmkārt, sūknis iesūknē degvielu uzglabāšanas tvertnē līdz 1350 atm. Tad spiediens tiek paaugstināts līdz 2200 atm, zem kura tas nonāk sprauslās. Zem šī spiediena degviela tiek iesmidzināta caur mazāka diametra caurumiem. Tas uzlabo izsmidzināšanas kvalitāti un palielina dozēšanas precizitāti. Līdz ar to efektivitātes un jaudas pieaugums.
Jau vairākus gadus tiek izmantota pilotiesmidzināšana: pirmā degvielas “partija” nonāk cilindros nedaudz agrāk par galveno devu, kā rezultātā dzinējs darbojas mīkstāk un izplūdes gāzēs ir tīrākas.
Papildus Common Rail ir arī citi tehniskais risinājums lai paaugstinātu iesmidzināšanas spiedienu vēl nebijušā augstumā. Sūkņu inžektori ir pārvietoti no kravas automašīnu dzinējiem uz pasažieru dīzeļdzinējiem. Jo īpaši Volkswagen ir apņēmies tos īstenot, nodrošinot veselīgu konkurenci “vispārējai rampai”.
Viens no klupšanas akmeņiem dīzeļdegvielas ceļā vienmēr ir bijis vide. Ja benzīna dzinēji tika kritizēti par oglekļa monoksīdu, slāpekļa oksīdiem un ogļūdeņražiem izplūdes gāzēs, tad dīzeļdzinēji tika kritizēti par slāpekļa savienojumiem un kvēpu daļiņām. Euro IV standartu ieviešana pērn nebija viegla. Ar slāpekļa oksīdiem tika galā, izmantojot neitralizatoru, bet speciāls filtrs ķer sodrējus. Tas ilgst līdz 150 tūkstošiem km, pēc tam tas tiek mainīts vai “kalcinēts”. Pēc vadības elektronikas pavēles uz cilindru tiek padotas izplūdes gāzes no recirkulācijas sistēmas un liela degvielas deva. Izplūdes gāzu temperatūra paaugstinās un sodrēji izdeg.
Jāatzīmē, ka lielākā daļa jauno dīzeļdzinēju var darboties ar biodīzeļdegvielu: tās pamatā ir augu eļļas, nevis naftas produkti. Šī degviela ir mazāk agresīva pret vidi, tāpēc tās masveida daļai Eiropas tirgū līdz 2010. gadam vajadzētu sasniegt 30%.
Tikmēr eksperti atzīmē General Motors un FIAT kopīgu attīstību - vienu no “Gada dzinējiem 2005”. Pateicoties elektronikai, maza darba tilpuma dīzeļdzinējs spēj ātri mainīt iesmidzināšanas parametrus un tādējādi nodrošināt lielāku griezes momentu un ātrāku dzinēja iedarbināšanu. Plaša alumīnija izmantošana, kas ievērojami samazināja svaru un izmērus, apvienojumā ar pietiekamu 70 ZS jaudu. un ievērojamais griezes moments 170 N.m ļāva 1,3 litru dzinējam iegūt lielu balsu skaitu.
Ņemot vērā visus sasniegumus dīzeļa frontē, mēs varam droši teikt, ka Eiropas tuvākā nākotne ir saistīta ar šiem dzinējiem. Tie kļūst jaudīgāki, klusāki un ērtāki ikdienas braukšanai. Ņemot vērā pašreizējās naftas cenas, neviens no esošajiem dzinēju veidiem nevar tos aizstāt Vecajā pasaulē.
ĀZIJA: VAIRĀK JAUDAS LĪTRĀ
Japānas inženieru galvenais sasniegums pēdējie desmit gadi - liela litru ietilpība. Tiesību aktu virzīti šaurā ietvarā, inženieriem ar visvairāk izdodas sasniegt izcilus rezultātus Dažādi ceļi. Spilgts piemērs ir mainīgs vārstu laiks. 80. gadu beigās japāņu Honda ar savu VTEC sistēmu veica īstu revolūciju.
Nepieciešamību variēt fāzes nosaka dažādi braukšanas režīmi: pilsētā svarīgākais ir efektivitāte un griezes moments plkst. zemi apgriezieni, uz šosejas - augstā līmenī. Arī klientu vēlmes atšķiras dažādas valstis. Iepriekš dzinēja iestatījumi bija nemainīgi, taču tagad ir kļuvis iespējams tos mainīt burtiski, atrodoties ceļā.
Mūsdienu Honda dzinēji ir aprīkoti ar vairāku veidu VTEC, tostarp trīspakāpju ierīci. Šeit parametri tiek regulēti ne tikai zemā un liels ātrums, bet arī vidēji. Tādā veidā iespējams apvienot nesaderīgo: lielu īpatnējo jaudu (līdz 100 ZS/l), degvielas patēriņu 60–70 km/h režīmā pie 4 litriem uz simtu un lielu griezes momentu diapazonā no 2000 līdz 6000 apgr./min.
Rezultātā japāņi veiksmīgi ražo lielu jaudu no ļoti pieticīgiem apjomiem. Šī rādītāja rekordists jau gadu pēc kārtas ir Honda S2000 rodsters ar atmosfērisko 2 litru dzinēju, kas ražo 250 ZS. Neskatoties uz to, ka dzinējs parādījās tālajā 1999. gadā, tas joprojām ir viens no labākajiem - otrā vieta starp 2005. gada pretendentiem ar 1,8–2,0 litru tilpumu. Otrs neapstrīdams japāņu sasniegums ir hibrīdinstalācijas. Toyota ražotā “Hybrid Synergy Drive” ne reizi vien tika atzīmēta starp uzvarētājiem, iegūstot visaugstāko punktu skaitu kategorijā “ ekonomisks dzinējs" Norādītais rādītājs 4,2 l/100 km tādam diezgan lielam auto kā Toyota Prius noteikti ir labs. Synergy Drive jauda sasniedz 110 ZS, un kopējais benzīna-elektriskās instalācijas griezes moments ir izcils - 478 N.m!
Papildus degvielas efektivitātei tiek uzsvērts arī vides aspekts: ogļūdeņražu un slāpekļa oksīdu emisijas no dzinēja ir par 80 un 87,5% zemākas, nekā to nosaka Euro IV standarti. benzīna dzinēji, un par 96% zemākas nekā prasības dīzeļdzinējiem. Tādējādi Synergy Drive iekļaujas stingrākajā pasaulē - ZLEV, ko plānots ieviest Kalifornijā.
IN pēdējie gadi Ir parādījusies interesanta tendence: attiecībā uz hibrīdiem mēs arvien mazāk runājam par absolūtajiem efektivitātes rekordiem. Ņemsim Lexus RX 400h. Šis auto pilsētas ciklā patērē pilnīgi normālus 10 litrus. Ar vienu piebildi – tas ir ļoti maz, ņemot vērā, ka galvenā dzinēja jauda ir 272 ZS. un griezes moments 288 N.m!
Ja Japānas uzņēmumi, galvenokārt Toyota un Honda, spēs samazināt vienību izmaksas; hibrīdu pārdošanas apjomi nākamajos 5–10 gados var pieaugt par lielumu.
AMERIKA: LĒTI UN LĒTI
Forumos Amerikāņu automašīnas Pēc konkursa “Gada dzinējs” neizbēgami rodas diskusijas: kā tas nākas, ka starp uzvarētājiem nav neviena mūsu dizaina dzinēja! Tas ir vienkārši: amerikāņiem, neraugoties uz notiekošo degvielas krīzi, benzīnu nav izdevies ietaupīt, un viņi pat nevēlas dzirdēt par dīzeļdegvielu! Bet tas nenozīmē, ka viņiem nav ar ko lielīties.
Piemēram, Hemi sērijas Chrysler dzinēji, kas spīdēja uz jaudīgiem modeļiem (ASV tos tradicionāli sauc par "naftas automašīnām") vēl 50. gados. Viņu nosaukums cēlies no angļu valodas puslodes - puslodes. Protams, pusgadsimta laikā daudz kas ir mainījies, taču, tāpat kā iepriekš, mūsdienu Hemi automašīnām ir puslodes formas sadegšanas kameras.
Tradicionāli dzinēju līniju vada Eiropas standartiem nepiedienīgas darba tilpuma vienības - līdz 6,1 litram. Atverot prospektu, jūsu uzmanību piesaista atšķirības dizaina pieejās. “Klasē vadošā jauda”, “ātrākais paātrinājums”, “ zems līmenis troksnis”... garāmejot tiek minēts degvielas patēriņš. Lai gan viņš, protams, nav vienaldzīgs pret inženieriem. Vienkārši prioritātes ir nedaudz atšķirīgas - dinamiskās īpašības un... zemās vienības izmaksas.
Hemi dzinējiem nav mainīgu fāžu. Tie nav tik forsēti un nevar pat pietuvoties labākajām japāņu vienībām litru jaudas ziņā. Bet viņi izmanto gudru MDS sistēmu (Multi Displacement System - vairāku tilpumu sistēma). Kā norāda nosaukums, tā nozīme slēpjas četru no astoņiem dzinēja cilindriem izslēgšanā, kad nav nepieciešams izmantot visus 335 “zirgus” un 500 Nm griezes momentu, piemēram, 5,7 litru dzinējā. Lai izslēgtu, nepieciešamas tikai 40 milisekundes. GM ir izmantojis līdzīgas sistēmas jau iepriekš, un šī ir pirmā Chrysler pieredze. Kā norāda uzņēmums, MDS ļauj ietaupīt līdz pat 20% degvielas atkarībā no braukšanas stila. Bobs Lī, Chrysler dzinēju nodaļas viceprezidents, ļoti lepojas ar jauno dzinēju: "Cilindru deaktivizēšana ir eleganta un vienkārša... priekšrocības ir uzticamība un zemā cena."
Protams, amerikāņu inženieri neaprobežojas tikai ar pārslēdzamiem cilindriem. Viņi arī gatavo pilnīgi dažādas izstrādes, piemēram, elektrostacijas, kuru pamatā ir degvielas šūnas. Spriežot pēc arvien vairāk jaunu konceptauto ar tieši šādiem dzinējiem parādīšanās, to nākotne ir krāsota sārtos toņos.
Protams, mēs atzīmējām tikai “nacionālās dzinēju ēkas” visspilgtākās iezīmes. Mūsdienu pasaule ir pārāk maza, lai principiāli atšķirīgas kultūras pastāvētu blakus, viena otru neietekmējot. Varbūt kādu dienu viņi nāks klajā ar ideāla “globāla” motora recepti? Pagaidām visi dod priekšroku iet savu ceļu: Eiropa gatavojas gandrīz pusi flotes pāriet uz rapšu eļļu; Amerika, lai arī cenšas nepamanīt pasaulē notiekošās pārmaiņas, pamazām atradina sevi no rijīgiem mastodoniem un apsver visas valsts infrastruktūras pārveidi par ūdeņraža degvielu; Nu, Japāna... kā vienmēr, ņem augstās tehnoloģijas un to īstenošanas satriecošais ātrums.
DĪZELIS "PSA-FORD"
Tuvākajā laikā tiks uzsākta divu jaunu dzinēju ražošana, ko kopīgi izstrādā koncerns Peugeot-Citroen un Ford (ar tiem žurnālistus iepazīstina Ford inženieris Fils Leiks). 2,2 litru dīzeļdzinēji ir paredzēti komerciāliem un vieglās automašīnas. Common rail sistēma tagad darbojas ar spiedienu 1800 atm. Degviela tiek iesmidzināta sadegšanas kamerā caur septiņiem 135 mikronu caurumiem pjezoelektriskajos sprauslās (iepriekš bija pieci). Tagad ir iespējams iesmidzināt degvielu līdz pat sešām reizēm uz kloķvārpstas apgriezienu. Rezultāts ir tīrāka izplūde, degvielas ekonomija un samazināta vibrācija.
Tika izmantoti divi kompakti zemas inerces turbokompresori. Pirmais ir atbildīgs tikai par “apakšējo galu”, otrais tiek aktivizēts pēc 2700 apgr./min, nodrošinot vienmērīgu griezes momenta līkni, kas sasniedz 400 Nm pie 1750 apgr./min un jaudu 125 ZS. pie 4000 apgr./min. Dzinēja svars salīdzinājumā ar iepriekšējā paaudze samazināts par 12 kg, pateicoties jaunajai cilindru bloku arhitektūrai.
Dzinēja koncepcija, ko izgudroja autodidakts amerikāņu automehāniķis Carmelo Scuderi, balstās uz principu sadalīt cilindrus darba un palīgdarbos. Atšķirībā no Otto konstrukcijas, SCC (dalītā cikla sadegšanas) dzinējā katram vārpstas apgriezienam ir viens jaudas gājiens. Papildu cilindri, kuros virzulis saspiež gaisu, ir savienoti ar galvenajiem, izmantojot apvada kanālus. Katrā kanālā ir divi vārsti - kompresija un izplešanās. Telpā starp tām gaiss sasniedz maksimālo kompresijas līmeni. Degviela tiek iesmidzināta darba cilindra sadegšanas kamerā vienlaikus ar izplešanās vārsta atvēršanu, un aizdedze notiek pēc tam, kad virzulis šķērso augšējo mirušo centru. Šķiet, ka gāzu vilnis to panāk, novēršot maisījuma detonāciju. Scuderi dzinēja iebūvētā prototipa virtuālās testēšanas laikā tika konstatēts, ka tas ir ļoti stabils. Darba gājiena parametru novirzes koeficients no vidējās vērtības “problemātiskākajā” ātruma zonā - no tukšgaitas līdz pusotram tūkstotim - SCC ir gandrīz uz pusi mazāks nekā Otto iekšdedzes dzinējam: 1,4% pret 2,5. No pirmā acu uzmetiena tas nav daudz, bet profesionāļiem atšķirība ir milzīga. Šis rādītājs runā par ļoti augstas kvalitātes maisījums un tā precīza deva. Scuderi atmosfēriskais četrcilindru rindas dzinējs ir par 25% ekonomiskāks nekā parastie analogi jaudas ziņā, un tā sākotnējā hibridizētā versija Scuderi Air-Hybrid ir par 30-36% efektīvāka. Air-Hybrid gadījumā gaiss pneimatiskajā akumulatorā-uztvērējā tiek iepriekš saspiests, kad transportlīdzeklis bremzē. Pēc tam gaiss tiek iespiests apvedceļā, samazinot darba cilindra virzuļa slodzi.
Scunderi dzinējs. Carmelo Scuderi sistēmas dzinēju ražošanu var viegli organizēt jebkurā dzinēju ražotnē, izmantojot tradicionālās sastāvdaļas. Bet vai ražotājiem tas ir vajadzīgs?
2011. gadā uzņēmums ieviesīs otrās paaudzes dzinēju ar V formas arhitektūru, kurā apvada kanāli tiks izgatavoti atsevišķu moduļu veidā. Pirmajā variantā – ar cietu galvu – tie atradās sienā starp cilindru pāriem. V-veida dizains ļauj tiem labāk piekļūt no uztvērēja puses un nodrošina efektīvāku iekārtas dzesēšanu. Saskaņā ar Dienvidrietumu pētniecības institūta zinātnieku prognozēm, kuri ir cieši saistīti ar virtuālā modeļa precizēšanu rindas dzinējs, efektivitātes atšķirība starp šādiem "četriem" un līdzvērtīgu Otto motoru sasniegs 50%. SCC vieglais svars, lieliska īpatnējā jauda (135 ZS uz tilpuma litru) un tehnoloģiskā vienkāršība padara to ļoti daudzsološu ieviešanai. Zināms, ka par to ciešu interesi izrāda vairāki pasaules autobūves lielāko līgu spēlētāji, kā arī detaļu ražotāji. Jo īpaši slavenais uzņēmums Robert Bosch. Scuderi grupas prezidents Sal Scuderi ir pārliecināts, ka trīs gadu laikā viņa tēva idejas nonāks ražošanā.
Maz ticams, ka Lotus Omnivore jebkad kļūs par automašīnas galveno spēka agregātu. Bet kā palīgierīce - piemēram, ģenerators - tas ir diezgan piemērots.
Lotuss Visēdājs
Kurš teica, ka divi stieņi ir pagātne? Lotus Engineering inženieri uzskata, ka autoražotāji nopietni nenovērtē divtaktu dzinēju potenciālu, un rijība ir tikai mīts. Viņi prognozē savu triumfālo atgriešanos 2013. gadā zem sērijveida automašīnu pārsega. 2009. gadā Ženēvā uzņēmums prezentēja konceptuālu 500 cc Omnivore dzinēju, kas darbojas ar jebkura veida šķidro degvielu. Motors spīd ar vairākiem inovatīvas tehnoloģijas, no kuriem galvenais ir mainīga kompresijas pakāpe, izmantojot kustīgu sadegšanas kameras augšējo sienu. Atkarībā no degvielas veida un slodzes, kompresija Omnivore var mainīties no 10 līdz 40 līdz vienam. Sabalansēta gaisa-degvielas maisījuma sagatavošanu nodrošina sistēma tiešā injekcija Orbital FlexDI ar diviem inžektoriem, un izplūdes gāzu parametrus kontrolē patentēts CTV (Charge Trapping Valve). Šķiet, ka briti ir sasnieguši to, uz ko tiecas visi inovatīvo iekšdedzes dzinēju izstrādātāji: stenda testu ciklā Omnivore pārliecinoši uzturēja HCCI sadegšanas režīmu pat pie lieliem apgriezieniem. dīkstāves kustība un "sarkanajā zonā". Omnivore dizains ir ievērojams arī ar to, ka tā bloks un galva ir izlieti vienā gabalā.
Ekomotori OPOC. Viena no galvenajām profesora Hofbauera dizaina priekšrocībām ir iespēja uz kloķvārpstas “uzlikt” arvien jaunus cilindru pārus, iegūstot kaut ko līdzīgu modulāram dzinējam.
Saskaņā ar specifikāciju koncepts ir par 10% ekonomiskāks nekā vienādas jaudas atmosfēras benzīna dzinēji, un izplūdes gāzu tīrības ziņā tas viegli sasniedz Euro 6 standartus. Ja Lotus var ieinteresēt autoražotājus, tad Omnivore koncepcijas pēcteči būs galvenie kandidāti uz šo lomu. borta ģeneratori elektriskajiem hibrīdiem. Viņiem ir viss šim nolūkam: nepretenciozitāte, ārkārtējs kompaktums un augsta enerģijas intensitāte.
Ekomotori OPOC
Starp uzņēmumiem, kas cenšas uz poligonu nosūtīt klasisko iekšdedzes dzinēju, American Ecomotors izceļas ne tikai ar savu ideju ekstravaganci. Darbu pie superjaudīgā OPOC boksera dzinēja svētīja riska kapitāla titāns Vinods Hosla un miljardieris Bils Geitss. Mazā uzņēmuma direktoru padomē ir vairāki cilvēki, kuru vārdi kalpo kā caurlaide slēgtajam autoražotāju klubam, un Ecomotors stendi ir kļuvuši par ikdienu pasaules elitārākajās auto izstādēs.
Pretstatā divtaktu divcilindru modulāro iekšdedzes dzinēju, ko sauc par OPOC, deviņdesmito gadu beigās izgudroja profesors Pīters Hofbauers, kurš ilgu laiku strādāja par galveno motoru mehāniķi. Volkswagen uzņēmums. Īpaši kompaktais Hoffbauer dīzeļdzinējs demonstrē nepieredzēti lielu īpatnējo jaudu, kas ir aptuveni 3 ZS. uz kilogramu masas. Piemēram, simts kilogramu “caurule” ražo 325 ZS. un 900 Nm griezes momentu. Tajā pašā laikā OPOC efektivitāte ir tuvu 60%, divreiz augstāka nekā mūsdienu dīzeļdzinēji ar sarežģītu kompresoru. Viena no šī boksera dzinēja galvenajām iezīmēm ir iespēja montēt no atsevišķiem moduļiem, no kuriem katrs ir pilnvērtīgs dzinējs, 4-, 6- un 8-cilindru konfigurācijas spēkstacijas. Tas ir paradoksāli, taču ar visu savu lādiņu OPOC darbojas ar diezgan pieticīgu kompresijas pakāpi diapazonā no 15-16 pret vienu, un tai nav nepieciešama īpaša degvielas sagatavošana.
Principā OPOC ir caurule ar diviem virzuļu pāriem, kas veic vienlaicīgas daudzvirzienu kustības. Atstarpe starp pāri ir sadegšanas kamera. Klaņi ar neparasti garu kātu savieno virzuļus ar centrālo kloķvārpsta. Iesmidzināšanas sprausla ir uzstādīta kameras centrā, un ieplūdes un izplūdes atveres atrodas centrālo virzuļu apakšējā mirušā centra zonā. Porti aizstāj sarežģīto vārstu vilcienu un sadales vārpstu. Svarīgs dizaina elements ir elektriskais turbokompresors ar gaisa priekšsildīšanu, jo īpaši aizstājot ierasto kvēlsveces. Iedarbināšanas brīdī turbīna piegādā lādiņu sadegšanas kamerai kompresēts gaiss, uzkarsē līdz 100 °C.
IRIS. Iris dzinēja dizaina galvenā "īpašība" ir "virzuļa" ziedlapu lielais izmantojamais laukums. Fiksētās sienas aizņem tikai 30% no kopējās sadegšanas kameras platības, kas var ievērojami palielināt dzinēja efektivitāti.
Kā pastāstīja uzņēmuma prezidents Donalds Runkls, bijušais General Motors viceprezidents, sestās paaudzes dzinēju stenda testi pašlaik tiek veikti paša Ecomotors tehniskajā centrā, kas tiks pabeigts 2012. gada sākumā. Un šis vairs nebūs tikai kārtējais darba prototips, bet konveijeram paredzēta iekārta. Taču interese par attīstību ir ne tikai autobraucēju, bet arī militārpersonu, lidmašīnu ražotāju, celtnieku un kalnraču vidū. Plānots ražot četru veidu OPOC moduļus ar virzuļu diametru 30, 65, 75 un 100 mm.
IRIS
Daudziem cilvēkiem dīvaini kustīgu, rotējošu un pulsējošu mehānismu vērošana veiksmīgi aizvieto stresa tabletes.
Denveras zinātnieka, izgudrotāja un uzņēmēja Timbera Dika, kurš 2008. gadā traģiski gāja bojā autoavārijā, uzkrītošā ideja ietilpst šajā homeopātisko līdzekļu kategorijā. Bet IRIS (Internally Radiating Impulse Structure) iekšdedzes dzinējs, neskatoties uz visu savu oriģinalitāti, nemaz nav manekens. No visām pusēm aizsargāts ar patentiem, tas ir saņēmis balvas par inovācijām no NASA, naftas korporācijas ConocoPhillips un ķīmijas giganta Dow Chemical. Divtaktu iekšdedzes dzinējam ar mainīgu ģeometriju un virzuļa laukumu, pēc aprēķiniem, ir 45% efektivitāte, kompakti izmēri un mazs svars. Turklāt, ja to pieņems autoražotāji, pircējam nebūs jāpārmaksā – agregāta cena nebūs augstāka par parastajiem benzīna dzinējiem.
RLDVS. Atšķirība starp rotācijas lāpstiņu dzinēju un visiem citiem materiālā minētajiem ir tā, ka tas atrodas tikai dažu milimetru attālumā no masveida ražošanas. Krievu “yo-mobile” ar līdzīgu dzinēju testēšana ir plānota 2011. gadā, un sērija sāksies 2012. gadā.
Kā uzskatīja Diks, standarta pārī “sadegšanas kamerā - darba virsma virzulis" visvairāk vājais punkts ir pastāvīga kontakta zona. Galva veido tikai 25% no kopējās kameras platības. IRIS koncepcijā sešiem virzuļiem, kas ir viļņa izliektas tērauda ziedlapiņas, lietderīgā platība ir gandrīz trīs reizes lielāka; kameras fiksētās sienas aizņem tikai 30% no platības.
Gaiss iekļūst sadegšanas kamerā caur ieplūdes vārsti, kad ziedlapiņas atrodas maksimālajā attālumā no centra. Tajā pašā laikā izplūdes gāzes tiek noņemtas caur atvērtiem izplūdes vārstiem. Tad ziedlapiņas, svārstās uz vārpstām, tuvu kameras vidum, saspiežot gaisu. Maksimālās pieejas brīdī, kad vārsti ir pilnībā aizvērti, notiek degvielas iesmidzināšana un aizdedze. Paplašinoties, karstās gāzes izspiež virzuļus, kas savukārt noved pie vārpstu griešanās. Augšējā nāves punktā atveras izplūdes vārsti. Tad viss atkārtojas atkal un atkal. Diezgan vienkārša pārnesumkārba pārvērš sešu vārpstu svārstības galvenās vārpstas rotācijā.
Krievu rotācijas lāpstiņa
Rotācijas lāpstiņu dzinējs (RLVE) nav 21. gadsimta attīstība. Tā dizains tika izgudrots tālajā 30. gados, un kopš tā laika nav pagājuši pat desmit gadi, kad nebūtu parādījies kārtējais jaunais RLD patents. Visslavenākais, iespējams, bija Vigriyanov dzinējs, kas tika izveidots 1973. Bet viņi nevēlējās iekļūt RLD sērijā. Galvenā problēma bija grūtības sinhronizēt rotora vārpstas un, vēl jo vairāk, noņemt no tām griezes momentu - vājas elektronikas attīstības laikos sinhronizators aizņēma gandrīz visu telpu; RLD varēja izmantot tikai kā stacionāru spēkstaciju. Tas noliedza vienu no viņa galvenās priekšrocības- kompaktums un viegls svars.
RLD ir cilindrs, kura iekšpusē uz vienas ass ir uzstādīti divi rotori, katrs ar lāpstiņu pāri. Asmeņi sadala cilindra telpu darba kamerās; katrs veic četrus darba gājienus uz vienu vārpstas apgriezienu. Sinhronizācijas grūtības galvenokārt ir saistītas ar rotoru nevienmērīgo kustību attiecībā pret otru, to “pulsāciju”.
Bet, tiklīdz radās kompakts un ērts sinhronizācijas mehānisms, RLD uzreiz ieguva nopietnu sērijveida perspektīvu. Interesantākais un patīkamākais ir tas, ka šāds mehānisms tika izstrādāts Krievijā sensacionālā “e-mobile” projekta ietvaros. E-mobila spēkstacija sver tikai 55 kg (35 dzinējam ar sinhronizatoru, 20 elektriskajam ģeneratoram), un jauda var saražot aptuveni 100 kW, lai gan sērijveida modeļi tas būs ierobežots līdz 45 kW (60 ZS). Papildus kompaktumam RLD raksturo mērogojamība. To var viegli palielināt līdz mazākam izmēram jūras dzinējs jauda 1000 kW. E-mobila spēkstacijas barošanas avots ir līdzīgs tradicionālā izkārtojuma divu litru 150 zirgspēku iekšdedzes dzinējam.
Dzinēji ir mehānismi, kas vada transportlīdzekļus vai mašīnas. Dzinēji darbojas ar degvielu (piemēram, iekšdedzes dzinēji), ar kodolenerģiju (RTG), ar elektrību (elektrisko transportlīdzekļu dzinēji), ar ūdeņradi, gāzi, dīzeļdegviela un par daudzām citām lietām. Dzinēja degvielas veids nosaka tā videi draudzīgumu un citas īpašības. Dzinēji ir izgājuši diezgan senu vēsturi, taču tā nebūt nav beigusies. Zinātnieki un inženieri pastāvīgi domā par jaunām degvielām un jauniem dzinējiem, cenšoties ievietot vairāk enerģijas mazākā atkritumu daudzumā.
Šobrīd Zemes orbītā darbojas tūkstotis mākslīgo pavadoņu, no kuriem gandrīz visus dzen dārgi jonu dzinēji ar kalpošanas laiku ne vairāk kā trīs gadus. Ja šie dzinēji ir tik dārgi un īslaicīgi, kāpēc zinātnieki neizstrādā lētāku un uzticamāku satelītu kontroles iespēju? Tas pārsteigs daudzus, taču tas jau ir izveidots un pielietots – tas pārvietojas pa planētu, pateicoties saules daļiņām, kas stumj satelītam piestiprinātu buru. Milzīgais un spīdīgais audekls tika atritināts 23. jūlijā, un to var skaidri redzēt no Zemes.
2018. gada nogalē kārtējās sarakstes laikā tviterī SpaceX dibinātājs pieminēja krievu raķešu dzinējs RD-180. Viņš nosauca tās dizainu par "izcilu" un norādīja, ka Boeing un Lockheed būtu jākaunas par tā izmantošanu raķetē Atlas. Viņš apsolīja, ka viņa Raptor dzinējs būs labāks Krievijas attīstība, un turēja savu vārdu – kļuva zināms, ka raķešu dzinējs priekš kosmosa kuģis Starship bija priekšā RD-180 spiediena ziņā sadegšanas kamerā.
Viņi apzinīgi strādā cilvēku labā. Motori tiek pastāvīgi uzlaboti. Vai nu dizaineri cīnās par jaudas palielināšanu, tad samazina dzinēja svaru. Dzinēju ražošanas attīstību ietekmē tādi faktori kā naftas cenu izmaiņas un stingrāki vides standarti. Neskatoties uz visām šīm grūtībām, tie ir galvenais automašīnu enerģijas avots.
Nesen ir parādījušies daudzi jauni notikumi, kuru mērķis ir uzlabot tradicionālos motorus. Daži no tiem jau ir ieviešanas stadijā, savukārt citi jaunie produkti ir pieejami tikai prototipu veidā. Tomēr nepaies ilgs laiks, kad daži no šiem jauninājumiem tiks ieviesti jaunos automobiļos.
Lāzeri aizdedzes sveču vietā
Vēl nesen lāzeri tika uzskatīti par fantastiskām ierīcēm, par kurām parastie cilvēki uzzināja no filmām par marsiešiem. Bet šodien ir attīstība, kuras mērķis ir tos aizstāt ar lāzera ierīcēm. Tradicionālajām svecēm ir viens trūkums. Tie nerada spēcīgu dzirksteli, kas var aizdedzināt degvielas maisījumu ar lielu gaisa daudzumu un zemu degvielas koncentrāciju. Jaudas palielināšana izraisīja strauju elektrodu nodilumu. Lāzeru izmantošana iztukšotu aizdedzināšanai degvielas maisījums. Pie lāzera aizdedzes sveču priekšrocībām jāatzīmē, ka var regulēt jaudu un aizdedzes leņķi. Tas nekavējoties ne tikai palielinās dzinēja jaudu, bet arī padarīs degšanas procesu efektīvāku. Pirmās keramikas lāzerierīces izstrādāja inženieri Japānā. To diametrs ir 9 mm, kas ir piemērots dažādiem automašīnu dzinējiem. Jaunajam produktam nebūs nepieciešamas būtiskas jaudas agregātu modifikācijas.Inovatīvi rotācijas dzinēji
Tuvākajā nākotnē virzuļi, sadales vārpstas un vārsti var pazust. Mičiganas universitātes zinātnieki strādā pie principiāli jauna automobiļa dzinēja dizaina izveides. Spēka bloks saņems enerģiju no sprādziena viļņiem, kas atbalsta kustību. Viena no galvenajām detaļām jauna instalācija ir rotors, kura korpusā ir radiāli kanāli. Kad rotors strauji griežas, degvielas maisījums iziet cauri kanāliem un uzreiz piepilda brīvos nodalījumus. Konstrukcija ļauj bloķēt izplūdes atveres, un saspiešanas laikā degmaisījums neizplūst. Tā kā degviela ļoti ātri iekļūst nodalījumos, veidojas triecienvilnis. Tas iespiež daļu degvielas maisījuma centrā, kur notiek aizdegšanās, un pēc tam izplūdes gāzes tiek izvadītas. Pateicoties šim oriģinālajam risinājumam, pētniekiem izdevās samazināt degvielas patēriņu par 60%. Samazinājās arī dzinēja masa, kas noveda pie radīšanas viegls auto(400 kg). Jaunā dzinēja priekšrocība būs neliels berzējošo detaļu skaits, tāpēc dzinēja mūžam vajadzētu palielināties. Scuderi attīstība
Scuderi darbinieki ir sagatavojuši savu nākotnes dzinēja versiju. Tam ir divu veidu virzuļa cilindri, kas ļauj efektīvāk izmantot saražoto enerģiju. Izstrādes unikalitāte slēpjas divu cilindru savienošanā, izmantojot apvada kanālu. Rezultātā viens no virzuļiem rada kompresiju, un otrajā cilindrā degmaisījums aizdegas un izdalās gāzes.Šī metode ļauj taupīgāk izmantot saražoto enerģiju. Datormodeļi liecina, ka Scuderi dzinēja degvielas patēriņš būs par 50% mazāks nekā tradicionālajiem iekšdedzes dzinējiem.
Termiski sadalīts motors
Scuderi dzinēja efektivitāte tika palielināta, pateicoties dzinēja termiskai sadalīšanai 2 daļās. Viena problēma paliek neatrisināta parastajā četrtaktu dzinējā. Dažādi pulksteņi noteiktos temperatūras diapazonos darbojas labāk. Tāpēc zinātnieki nolēma motoru sadalīt divos nodalījumos un starp tiem novietot radiatoru. Motors darbosies saskaņā ar šādu shēmu. Aukstos cilindros degvielas maisījums tiks iesmidzināts un saspiests. Tas nodrošina maksimālu efektivitāti aukstos apstākļos. Degšanas process un gāzu izplūde notiek karstos cilindros. Domājams, ka šī tehnoloģija nodrošinās degvielas ietaupījumu līdz pat 20%. Zinātnieki plāno pabeigt šis tips motoru un panākt 50% ietaupījumu.Mazda Skyactiv-G dzinējs
Japānas kompānija Mazda vienmēr ir centusies radīt inovatīvus dzinējus. Piemēram, daži sērijveida automobiļi ir aprīkoti ar rotējošiem spēka agregātiem. Tagad autoražotāja dizaineri ir rūpīgi koncentrējušies uz degvielas ekonomiju. Nākamgad plānots izlaist automašīnu ar Skyactiv-G dzinēju. Tas būs pirmais modelis no Skyactiv saimes. Mazda2 subkompaktā versija tiks aprīkota ar 1,3 litru Skyactiv-G sporta dzinēju. Griezes momentu sadalīs CVT pārnesumkārba. Strāvas punkts Tam ir augsta kompresijas pakāpe, kas ļauj ietaupīt līdz pat 15%. Izstrādātāji apgalvo, ka vidējais benzīna patēriņš būs aptuveni 3 l/100 km.
Dažādi autoražotāji savas automašīnas aprīkoja ar bokserdzinējiem. Šis dizains nav bez trūkumiem, pie kuriem inženieri turpina strādāt. Kā zināms, bokserdzinējā cilindri ir horizontāli un virzuļi kustas pretējos virzienos. EcoMotors dizaineri katrā cilindrā ievietoja divus virzuļus, kas ir vērsti viens pret otru. Kloķvārpsta atrodas starp cilindriem, un virzuļu pārvietošanai vienā cilindrā tiek izmantoti dažāda garuma klaņi. Šī kārtība virzuļu grupaļāva samazināt dzinēja svaru, jo nav nepieciešamas masīvas cilindru galvas. Arī virzuļa gājiens pretējā vienībā ir ievērojami īsāks nekā tradicionālajam benzīna dzinējam. Pēc EcoMotors inženieru domām, automašīnai ar OPOC dzinēju vajadzētu patērēt aptuveni 2 litrus benzīna uz 100 km. Pinnacle spēka agregāts
Vēl viena daudzsološa attīstība ir balstīta uz boksera dzinējs. Pinnacle dzinējā divi virzuļi virzās viens pret otru, atrodoties vienā cilindrā. Starp tiem degvielas maisījums aizdegas. Dzinējam ir divi kloķvārpsta un tāda paša garuma klaņi. Šis dizains ļauj ievērojami ietaupīt enerģiju ar zemām barošanas bloka izmaksām. Tiek pieņemts, ka efektivitāte benzīna dzinējs varēs palielināt par 50%. Visas planētas zinātnieki meklē jaunas pieejas jaudīgu, ekonomisku un videi draudzīgu iekšdedzes dzinēju modeļu radīšanai. Daži notikumi izskatās diezgan daudzsološi, savukārt citiem ir mazāk rožaina nākotne. Taču tikai laiks spriedīs, kurš gozēsies krāšņumā un kura attīstība nonāks putekļainajos arhīva plauktos. 
