Açıkça görülüyor ki motor içten yanma yeterince ekonomik değildir ve esasen düşük verimlilik. Bu, bilim adamlarını alternatifler aramaya, özellikle de uygun fiyatlı elektrik veya hidrojen taşımacılığı yaratmaya zorluyor. Fakat en son gelişmeleri içten yanmalı motorların gerçekten verimli hale getirilebileceğini gösteriyor. Bu nasıl mümkün olabilir ve şu anda bu tür teknolojilerin pratikte kullanılmasını engelleyen şey nedir?
İçten yanmalı motor abartmadan bilimsel ve teknolojik ilerlemenin motorunu çalıştırdı. Otomobil taşımacılığı yolcu ve yük taşımanın en önemli aracıdır. Bugün ABD'de 1000 kişi başına neredeyse 800 araba düşüyor ve 2020 yılında Rusya'da bu rakam bin nüfus başına yaklaşık 350 araba olacak.
Gezegendeki bir milyardan fazla otomobilin büyük çoğunluğu hâlâ 19. yüzyılda icat edilen içten yanmalı motoru (ICE) kullanıyor. Tüm teknolojik hilelere ve akıllı elektroniklere rağmen modern benzinli motorların verimliliği hala %30 civarında seyrediyor.
En ekonomik dizel içten yanmalı motorlar%50 verime sahiptirler yani formdaki yakıtın yarısını bile dışarı atarlar zararlı maddeler atmosferde.
Doğal olarak, özellikle içten yanmalı motorların verimliliğinden bahsetmeye gerek yok. modern arabalar 100 km yolculuk başına 10-20 litre yakıt yakarlar. Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarının uygun fiyatlı elektrikli ve hidrojenli arabalar yaratmaya çalışmaları şaşırtıcı değil. Ancak içten yanmalı motor konsepti modernizasyon potansiyelini tüketmedi.
Elektronik ve malzemelerdeki son gelişmeler sayesinde gerçekten verimli bir içten yanmalı motor yaratmak mümkün hale geldi.
Ekomotor
Şirket mühendisleri EcoMotors Uluslararası geleneksel bir içten yanmalı motorun tasarımını yaratıcı bir şekilde yeniden tasarladı. Pistonları, bağlantı çubuklarını, krank milini ve volanı korur, ancak yeni motor %15-20 daha verimlidir ve aynı zamanda çok daha hafiftir ve üretimi daha ucuzdur. Bu durumda motor, benzin, dizel ve etanol dahil olmak üzere çeşitli yakıt türleriyle çalışabilir.
Pirinç. 1. Genel olarak EcoMotors motoru zarif bir tasarıma sahiptir basit tasarım%50 daha az parçaya sahip olan normal motor.
Bu, yanma odasının birbirine doğru hareket eden iki piston tarafından oluşturulduğu karşıt bir motor tasarımı kullanılarak başarıldı.. Bu durumda motor iki zamanlı olup, her biri elektronik olarak kontrol edilen özel bir kavrama ile birbirine bağlanan 4 pistonlu iki modülden oluşur.
Motor tamamen elektronik olarak kontrol edilir Bu sayede yüksek verimlilik ve minimum yakıt tüketimi elde etmek mümkün oldu. Örneğin, trafik sıkışıklığında ve diğer durumlarda tam güç motora gerek yoktur, iki modülden yalnızca biri çalışır, bu da yakıt tüketimini ve gürültüyü azaltır.
Motor ayrıca elektronik olarak kontrol edilen bir sistemle donatılmıştır. turboşarj Enerjiyi kullanan egzoz gazları ve elektrik üretiyor. Genel olarak EcoMotors motoru, geleneksel bir motora göre %50 daha az parça içeren zarif ve basit bir tasarıma sahiptir. Silindir kafası bloğu yoktur, geleneksel malzemelerden yapılmıştır ve daha az ses ve titreşim üretir.
Aynı zamanda, motorun çok hafif olduğu ortaya çıktı: 1 kg ağırlık başına 1 hp'den fazla güç üretiyor (pratikte, aynı güçteki geleneksel bir motordan yaklaşık 2 kat daha hafiftir). Üstelik EcoMotors ürünü kolayca ölçeklenebilir: sadece birkaç modül ekleyin ve küçük bir araba motoru, güçlü bir kamyon motoruna dönüşür.
57,9 x 104,9 x 47 cm boyutlarındaki deneysel EcoMotors EM100 motor, 134 kg ağırlığında ve 325 hp üretiyor. 3.500 rpm'de (dizel yakıt), silindir çapı - 100 mm. EcoMotors motorlu beş kişilik bir otomobilin yakıt tüketiminin, 100 km'de 3-4 litre seviyesinde son derece düşük olması planlanıyor.
Her şeyde tasarruf
Achates Power, 100 km'de 3-4,5 litre yakıt tüketen bir içten yanmalı motor geliştirmeyi kendisine hedef olarak belirlemiştir. Ford Fiesta. Şu ana kadar deneysel dizel motorları çok daha iştah açıcı görünüyor ancak geliştiriciler tüketimi azaltmayı umuyor. Fakat içindeki ana şey bu motor – son derece basit tasarım ve düşük maliyetli . Motor maliyetinde birden fazla artışa yol açacaksa, yakıt tasarrufunun pek bir değeri olmadığı konusunda hemfikiriz.
Pirinç. 2. Achates Power motoru son derece basit bir tasarıma sahiptir.
Achates Power motoru son derece basit bir tasarıma sahiptir. Bu, iki pistonun birbirine doğru hareket ederek bir yanma odası oluşturduğu iki zamanlı bir boxer dizel motordur. Bu, silindir kapağına ve karmaşık gaz dağıtım mekanizmasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Çoğu motor parçası basit üretim süreçleri kullanılarak üretilir ve pahalı malzemeler gerektirmez. Genel olarak motor, geleneksel bir motora göre çok daha az parça ve metal içerir.
Şu anda yapılan testlerde Achates Power motor, en iyi "geleneksel" motorlardan %21 daha fazla verimlilik göstermektedir. dizel motorlar. Üstelik modüler bir tasarıma, yüksek güç yoğunluğuna (ağırlık/hp oranı) sahiptir. Ayrıca pistonun üst kısmının özel şekli sayesinde özel şekilli bir girdap akışı yaratılarak mükemmel karışım sağlanır. hava-yakıt karışımı Isıyı etkili bir şekilde dağıtır ve yanma süresini azaltır.
Sonuç olarak, motor yalnızca ABD Ordusu askeri spesifikasyonlarını karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda günümüzde askeri araçlarda bulunan motorlardan daha iyi performans gösteriyor.
Kolay yol
Amerikan şirketi Transonik Yanma yeni bir motor yaratmaya değil, etkileyici (%25-30) yakıt tasarrufu elde etmeye karar verdi. yeni sistem enjeksiyon
Yüksek teknolojili TSCiTM enjeksiyon sistemi, motorda radikal değişiklikler gerektirmez ve aslında bir dizi enjektör ve özel bir yakıt pompasından oluşur.
Pirinç. 3. TSCiTM yanma prosesinin kullanım alanları direkt enjeksiyon süperkritik bir sıvı formundaki benzin ve özel sistem ateşleme
TSCiTM yanma prosesi, süperkritik akışkan benzinin doğrudan enjeksiyonunu ve özel bir ateşleme sistemini kullanır.
Süperkritik sıvı – Bir maddenin belirli bir sıcaklık ve basınçta katı, sıvı veya gaz olmadığı haldeki halidir. Bu durumda madde ilginç özellikler kazanır; örneğin yüzey gerilimi yoktur ve faz geçişi sırasında ince parçacıklar oluşturur. Ayrıca süperkritik akışkan kütleyi hızlı bir şekilde aktarma özelliğine sahiptir. Tüm bu özellikler içten yanmalı bir motorda son derece kullanışlıdır; özellikle süperkritik yakıt hızla karışır, büyük damlacıklara sahip değildir, optimum ısı salınımıyla hızlı yanar ve yüksek çevrim verimliliğine sahiptir.
Elektronik valf
Şirket Grail Motor Teknolojileriçok çekici özelliklere sahip benzersiz iki zamanlı bir motor geliştirdi.
Yani "yüz" başına 3-4 litre tüketimle motor 200 hp güç üretiyor. 100 hp gücünde motor. 20 kg'dan hafiftir ve 5 hp güce sahiptir. – sadece 11 kg! Aynı zamanda Grail Engine, gelenekselden farklı olarak iki zamanlı motorlar, karterdeki yağ ile yakıtı kirletmez, bu da en katı çevre standartlarını karşıladığı anlamına gelir.
Motorun kendisi çoğunlukla döküm yoluyla üretilen basit parçalardan oluşur. Olağanüstü performansının sırrı Kase Motorunun çalışma şeklinde yatmaktadır. Piston yukarı doğru hareket ettikçe altta negatif hava basıncı oluşur ve hava, özel bir karbon fiber valf aracılığıyla yanma odasına girer. Pistonun hareketinin belli bir noktasında yakıt verilmeye başlanır, daha sonra üst ölü noktada üç adet geleneksel elektrikli buji yardımıyla yakıt-hava karışımı ateşlenir ve pistondaki valf kapanır. Piston aşağı iner, silindir egzoz gazlarıyla dolar. Alt ölü noktaya ulaşıldığında piston tekrar yukarı doğru hareket etmeye başlar, hava akışı yanma odasını havalandırarak egzoz gazlarını dışarı atar ve çalışma döngüsü tekrarlanır.
Pirinç. 4. Olağanüstü performansının sırrı Kase Motorunun çalışma tasarımında yatmaktadır.
Kompakt ve güçlü Kase Motoru Benzinli motorun elektrik ürettiği ve elektrik motorlarının tekerlekleri hareket ettirdiği hibrit araçlar için idealdir.
Böyle bir makinede Kase Motoru, ani güç dalgalanmaları olmadan optimum modda çalışacak, bu da dayanıklılığını önemli ölçüde artıracak, gürültüyü ve yakıt tüketimini azaltacaktır. Aynı zamanda modüler tasarım, iki veya daha fazla tek silindirli Grail Motorunun ortak bir krank miline bağlanmasına olanak tanır ve bu da farklı güçlerde sıralı motorlar oluşturulmasını mümkün kılar.
Her yıl yeni araba modelleri ortaya çıkıyor - ancak bazı nedenlerden dolayı yukarıda açıklanan ekonomik ve ekonomik özelliklere sahip değiller. basit motorlar. Gerçekten de, her yerde bulunan yatırımcı Bill Gates'ten Pentagon'a kadar herkes yeni motor tasarımıyla ilgileniyor. Ancak otomobil üreticilerinin arabalarına yeni ürünler takmak için aceleleri yok. Görünüşe göre bütün mesele şu ki büyük otomobil üreticileri Motorları kendileri üretiyorlar ve doğal olarak karlarını üçüncü taraf geliştiricilerle paylaşmak istemiyorlar.
Ama yine de zor çevresel standartlar ve elektrikli araçlar, otomobil üreticilerini insanların ve tüm gezegenin sağlığı için olduğundan çok daha önemli olan yeni teknolojileri sunmaya zorlayacak. multimedya sistemleri ve tasarım zevkleri.
“En iyiyi” seçmek için hangi kriterlerin anahtar olduğu düşünülüyor? Farklı kıtalarda tasarıma yaklaşımda temel farklılıklar var mı? Bu soruların cevaplarını bulmaya çalışalım.
AVRUPA: EKONOMİ MODUNDA
Londra'da yakın zamanda düzenlenen bir basın toplantısında, Peugeot-Citroen endişesinin başkanı Jean-Martin Foltz, birçokları için oldukça beklenmedik bir şekilde şunları söyledi: hibrit arabalar: "Etrafınıza bir bakın: Avrupa'da bu tür arabaların %1'inden azı var, dizellerin payı ise yarıya ulaşıyor." Bay Foltz'a göre modern dizelin üretimi çok daha ucuz, aynı zamanda daha az ekonomik ve çevre dostu değil.
Dizel motorların arkalarında siyah bir iz bıraktığı, tüm caddede gürlediği ve litre gücü açısından benzinli motorlara göre gözle görülür şekilde daha düşük olduğu zamanlar sona erdi. Bugün Avrupa'da dizel motorların payı %52'dir ve büyümeye devam etmektedir. Bu ivmeyi örneğin indirimli vergiler şeklindeki çevresel ikramiyeler, ama hepsinden önemlisi yüksek benzin maliyeti sağlıyor.
Dizel cephesinde bir atılım, 90'lı yılların sonlarına doğru, “ortak raylı” (ortak yakıt raylı) ilk motorların üretime girmesiyle gerçekleşti. O günden bu yana içindeki baskı giderek artıyor. İÇİNDE en yeni motorlar 1800 atmosfere ulaşıyor ve yakın zamana kadar 1300 atmosfer olağanüstü bir gösterge olarak kabul ediliyordu.
Sırada enjeksiyon basıncında iki kat artış olan sistemler var. İlk olarak pompa yakıtı 1350 atm'ye kadar depolama tankına pompalar. Daha sonra basınç, nozüllere girdiği 2200 atm'ye yükseltilir. Bu basınç altında yakıt daha küçük çaplı deliklerden enjekte edilir. Bu, püskürtme kalitesini artırır ve dozaj doğruluğunu artırır. Dolayısıyla verimlilik ve güç kazancı.
Pilot enjeksiyon birkaç yıldır kullanılıyor: İlk yakıt “partisi” silindirlere ana dozdan biraz daha erken giriyor, bu da motorun daha yumuşak çalışmasına ve egzozun daha temiz olmasına neden oluyor.
Common Rail'e ek olarak başkaları da var teknik çözüm Enjeksiyon basıncını benzeri görülmemiş yüksekliklere çıkarmak için. Pompa enjektörleri kamyon motorlarından binek dizel motorlara geçti. Özellikle Volkswagen, “genel rampaya” sağlıklı rekabet sağlayarak bunlara kendini adamıştır.
Dizelin önündeki engellerden biri her zaman çevresel olmuştur. Benzinli motorlar egzozdaki karbon monoksit, nitrojen oksitler ve hidrokarbonlar nedeniyle eleştiriliyorsa, dizel motorlar da nitrojen bileşikleri ve kurum parçacıkları nedeniyle eleştirildi. Geçen yıl Euro IV standartlarının uygulamaya konulması kolay olmadı. Azot oksitler bir nötrleştirici kullanılarak giderildi, ancak özel bir filtre kurumu yakalıyor. 150 bin km'ye kadar dayanır, sonrasında ya değiştirilir ya da “kalsine edilir”. Kontrol elektroniğinin emriyle, devridaim sisteminden gelen egzoz gazları ve büyük miktarda yakıt silindire verilir. Egzoz sıcaklığı yükselir ve kurum yanar.
Yeni dizel motorların çoğunun biyodizel yakıtla çalışabilmesi dikkat çekicidir: biyodizel yakıtı petrol ürünlerine değil bitkisel yağlara dayanmaktadır. Bu yakıt daha az agresiftir. çevre Bu nedenle Avrupa pazarındaki kitlesel payının 2010 yılına kadar %30'a ulaşması bekleniyor.
Bu arada uzmanlar, General Motors ile “2005 Yılının Motorları”ndan biri olan FIAT'ın ortak gelişimine dikkat çekiyor. Elektronik sayesinde, küçük hacimli bir dizel motor, enjeksiyon parametrelerini hızlı bir şekilde değiştirebilir ve böylece daha yüksek tork ve daha hızlı motor çalıştırma olanağı sağlar. Ağırlığı ve boyutu önemli ölçüde azaltan alüminyumun kapsamlı kullanımı, 70 hp'lik yeterli güçle birleştirildi. ve 170 N.m'lik önemli bir tork, 1.3 litrelik motorun çok sayıda oy almasına izin verdi.
Dizel cephesindeki tüm başarılar göz önüne alındığında, Avrupa'nın yakın geleceğinin bu motorlarda olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. Günlük sürüş için daha güçlü, daha sessiz ve daha konforlu hale geliyorlar. Mevcut petrol fiyatları dikkate alındığında, mevcut motor türlerinin hiçbiri Eski Dünya'da onların yerini alamaz.
ASYA: LİTRE BAŞINA DAHA FAZLA GÜÇ
Japon motor mühendislerinin ana başarısı son on yıl - yüksek litre kapasitesi. Mevzuat tarafından dar bir çerçeveye sıkıştırılan mühendisler, en iyi sonuçlarla mükemmel sonuçlar elde etmeyi başarırlar. Farklı yollar. Çarpıcı bir örnek değişken valf zamanlamasıdır. 80'lerin sonlarında Japon Honda, VTEC sistemiyle gerçek bir devrim yarattı.
Aşamaları değiştirme ihtiyacı farklı sürüş modları tarafından belirlenir: Şehirde en önemli şey verimlilik ve torktur. düşük devir, karayolu üzerinde - yüksek seviyelerde. Müşterilerin istekleri de farklılık gösteriyor Farklı ülkeler. Daha önce motor ayarları sabitti, ancak artık bunları hareket halindeyken tam anlamıyla değiştirmek mümkün hale geldi.
Modern Honda motorları, üç aşamalı bir cihaz da dahil olmak üzere çeşitli VTEC türleri ile donatılmıştır. Burada parametreler yalnızca düşük ve yüksek hız ama aynı zamanda ortalama olarak. Bu şekilde uyumsuz özellikleri birleştirmek mümkündür: yüksek özgül güç (100 bg/l'ye kadar), 60-70 km/saat modunda yüzde 4 litre yakıt tüketimi ve 2000 ila 6000 dev/dak aralığında yüksek tork.
Sonuç olarak Japonlar çok mütevazı hacimlerden başarıyla yüksek güç üretiyorlar. Bu göstergenin rekorunun üst üste bir yıl boyunca sahibi, 250 hp üreten doğal emişli 2 litrelik motora sahip Honda S2000 roadster olmaya devam ediyor. Motorun 1999'da ortaya çıkmasına rağmen, 1,8-2,0 litre hacmiyle 2005 yarışmacıları arasında hala en iyiler arasında ikinci sırada yer alıyor. Japonların tartışılmaz ikinci başarısı hibrit tesislerdir. Toyota'nın ürettiği "Hybrid Synergy Drive" birden fazla kez kazananlar arasında yer alarak kategorisinde en yüksek puanı aldı. ekonomik motor" Toyota Prius gibi oldukça büyük bir otomobil için belirtilen 4,2 l/100 km rakamı kesinlikle iyi. Synergy Drive'ın gücü 110 hp'ye ulaşıyor ve benzinli-elektrik tesisatının toplam torku olağanüstü - 478 N.m!
Yakıt verimliliğine ek olarak çevresel boyut da vurgulanmaktadır: motordan çıkan hidrokarbon ve nitrojen oksit emisyonları, Euro IV standartlarının gerektirdiğinden %80 ve %87,5 daha düşüktür. benzinli motorlar ve dizel motor gereksinimlerinden %96 daha düşük. Böylece Synergy Drive, Kaliforniya'da tanıtılması planlanan dünyadaki en katı çerçeve olan ZLEV'e uyuyor.
İÇİNDE son yıllarİlginç bir eğilim ortaya çıktı: Hibritlerle ilgili olarak, mutlak verimlilik kayıtlarından giderek daha az bahsediyoruz. Lexus RX 400h'yi ele alalım. Bu araba şehir içi kullanımda tamamen normal bir 10 litre yakıt tüketiyor. Bir uyarı ile - ana motorun gücünün 272 hp olduğu göz önüne alındığında bu çok az. ve 288 N.m'lik bir tork!
Eğer Japon şirketleri Başta Toyota ve Honda olmak üzere, birimlerin maliyetini düşürebilecekler; hibrit satışları önümüzdeki 5-10 yıl içinde büyük oranda artabilir.
AMERİKA: UCUZ VE UCUZ
Forumlarda Amerikan arabaları“Yılın Motoru” yarışmasının ardından kaçınılmaz olarak tartışmalar ortaya çıkıyor: Nasıl oluyor da kazananlar arasında bizim tasarımımıza ait tek bir motor yok! Çok basit: Amerikalılar, devam eden yakıt krizine rağmen benzin tasarrufu konusunda pek başarılı olamadılar ve dizel yakıt hakkında bir şey duymak bile istemiyorlar! Ancak bu onların övünecek hiçbir şeyleri olmadığı anlamına gelmez.
Örneğin, 50'li yıllarda güçlü modellerde (ABD'de geleneksel olarak "petrollü arabalar" olarak adlandırılır) parıldayan Hemi serisinin Chrysler motorları. İsimleri İngilizce yarım küre - yarım küre kelimesinden geliyor. Elbette yarım yüzyılda çok şey değişti, ancak daha önce olduğu gibi modern Hemi arabalarında yarım küre şeklinde yanma odaları var.
Geleneksel olarak, motor serisi, 6,1 litreye kadar Avrupa standartlarına göre uygunsuz deplasman birimleri tarafından yönetilmektedir. Broşürü açtığınızda tasarım yaklaşımlarındaki farklılık dikkatinizi çekiyor. “Sınıfında lider güç”, “en hızlı hızlanma”, “ düşük seviye gürültü”... yakıt tüketiminden geçerken bahsediliyor. Her ne kadar elbette mühendislere kayıtsız olmasa da. Sadece öncelikler biraz farklı - dinamik özellikler ve... ünitenin düşük maliyeti.
Hemi motorların değişken fazları yoktur. O kadar zorlanmazlar ve litre gücü açısından en iyi Japon birimlerinin yanına bile yaklaşamazlar. Ancak akıllı bir MDS sistemi (Çoklu Yer Değiştirme Sistemi - birkaç ciltten oluşan bir sistem) kullanıyorlar. Adından da anlaşılacağı gibi, anlamı, örneğin 5,7 litrelik bir motorda 335 "at" ve 500 Nm torkun tamamının kullanılması gerekmediğinde, motorun sekiz silindirinden dördünün kapatılmasında yatmaktadır. Kapatılması yalnızca 40 milisaniye sürüyor. GM daha önce benzer sistemleri kullanmıştı ve bu Chrysler'in ilk deneyimi. Şirkete göre MDS, sürüş tarzınıza bağlı olarak %20'ye kadar yakıt tasarrufu sağlıyor. Chrysler'in motor bölümünün başkan yardımcısı Bob Lee, yeni motorla gurur duyuyor: "Silindirin devre dışı bırakılması zarif ve basit... faydaları güvenilirlik ve düşük fiyattır."
Doğal olarak Amerikalı mühendisler kendilerini değiştirilebilir silindirlerle sınırlamazlar. Ayrıca tamamen farklı gelişmeler hazırlıyorlar, örneğin enerji santralleri gibi. yakıt hücreleri. Bu tür motorlara sahip yeni konsept otomobillerin giderek daha fazla ortaya çıktığına bakılırsa, gelecekleri pembe tonlara boyanıyor.
Elbette “milli motor binasının” sadece en çarpıcı özelliklerine dikkat çektik. Modern dünya, temelde farklı kültürlerin birbirini etkilemeden yan yana var olması için çok küçük. Belki bir gün ideal bir "küresel" motorun tarifini bulacaklar? Şimdilik herkes kendi yoluna gitmeyi tercih ediyor: Avrupa, filosunun neredeyse yarısını kolza yağına geçirmeye hazırlanıyor; Amerika, dünyada meydana gelen değişiklikleri fark etmemeye çalışsa da, yavaş yavaş açgözlü mastodonlardan vazgeçiyor ve tüm ülkenin altyapısını hidrojen yakıtına dönüştürmeyi düşünüyor; Japonya... her zamanki gibi, alıyor yüksek teknoloji ve bunların uygulanmasının baş döndürücü hızı.
DİZEL "PSA-FORD"
Yakın gelecekte, Peugeot-Citroen endişesi ve Ford tarafından ortaklaşa geliştirilen iki yeni motorun üretimi başlayacak (Ford mühendisi Phil Lake bunları gazetecilere tanıtıyor). 2,2 litrelik dizel motorlar ticari ve yolcu arabaları. Common Rail sistemi artık 1800 atm basınçta çalışmaktadır. Yakıt, piezoelektrik enjektörlerdeki yedi adet 135 mikronluk delikten yanma odasına enjekte edilir (daha önce beş tane vardı). Artık krank mili devri başına altı defaya kadar yakıt enjekte etmek mümkün. Sonuç, daha temiz egzoz, yakıt ekonomisi ve azaltılmış titreşimdir.
İki kompakt düşük ataletli turboşarj kullanıldı. Birincisi yalnızca "alt uçtan" sorumludur, ikincisi ise 2700 dev/dk'dan sonra devreye girerek 1750 dev/dk'da 400 Nm'ye ulaşan yumuşak bir tork eğrisi ve 125 bg'lik bir güç sağlar. 4000 rpm'de. Motor ağırlığı karşılaştırıldığında önceki jenerasyon Yeni silindir bloğu mimarisi sayesinde 12 kg azaltıldı.
Kendi kendini yetiştirmiş bir Amerikan otomobil tamircisi olan Carmelo Scuderi tarafından icat edilen motor konsepti, silindirleri çalışan ve yardımcı olanlara bölme ilkesine dayanmaktadır. Otto'nun tasarımından farklı olarak, bir SCC (Bölünmüş Çevrimli Yanma) motorda, her şaft devri için bir güç stroku vardır. Pistonun havayı sıkıştırdığı yardımcı silindirler ana silindirlere bypass kanalları aracılığıyla bağlanır. Her kanalda iki valf bulunur - sıkıştırma ve genişletme. Aralarındaki boşlukta hava maksimum sıkıştırma seviyesine ulaşır. Yakıt, genleşme valfinin açılmasıyla eş zamanlı olarak çalışma silindirinin yanma odasına enjekte edilir ve piston üst ölü noktayı geçtikten sonra ateşleme meydana gelir. Görünüşe göre gaz dalgası ona yetişiyor ve karışımın patlamasını ortadan kaldırıyor. Scuderi motorunun hat içi prototipinin sanal testi sırasında, motorun çok kararlı olduğu görüldü. SCC için çalışma strok parametrelerinin en "sorunlu" hız bölgesindeki ortalama değerden (rölantiden bir buçuk bine kadar) sapma katsayısı, Otto içten yanmalı motorun neredeyse yarısı kadardır:% 1,4'e karşı 2,5. İlk bakışta bu çok fazla değil ama profesyoneller için fark çok büyük. Bu göstergeçok bahsediyor yüksek kalite Karışım ve kesin dozajı. Scuderi'nin doğal emişli dört silindirli sıralı motoru güç açısından geleneksel analoglara göre %25 daha ekonomiktir ve orijinal hibrit versiyonu Scuderi Air-Hybrid %30-36 daha verimlidir. Air-Hybrid'de pnömatik akümülatör-alıcıdaki hava, araç frenlendiğinde önceden sıkıştırılır. Daha sonra hava bypass'a zorlanarak yardımcı silindir pistonundaki yük azaltılır.
Scunderi'nin motoru. Carmelo Scuderi sistem motorlarının üretimi, geleneksel bileşenler kullanılarak herhangi bir motor üretim tesisinde kolaylıkla organize edilebilir. Peki üreticilerin buna ihtiyacı var mı?..
2011 yılında şirket, bypass kanallarının ayrı modüller halinde yapılacağı V şeklinde mimariye sahip ikinci nesil bir motoru piyasaya sürecek. İlk versiyonda - sağlam bir kafa ile - silindir çiftleri arasındaki duvara yerleştirilmişlerdi. V şeklindeki tasarım, alıcı tarafından bunlara daha iyi erişim sağlar ve ünitenin daha verimli soğutulmasını sağlar. Sanal modelin ince ayarıyla yakından ilgilenen Southwest Araştırma Enstitüsü'nden bilim adamlarının tahminlerine göre sıralı motor böyle bir "dört" motor ile eşdeğer bir Otto motor arasındaki verimlilik farkı% 50'ye ulaşacak. SCC'nin hafifliği, mükemmel özgül gücü (litre hacim başına 135 hp) ve teknolojik basitliği, onu uygulama açısından oldukça umut verici kılmaktadır. Küresel otomotiv sektörünün büyük liglerindeki birçok oyuncunun yanı sıra parça üreticilerinin de bu konuya yakından ilgi gösterdiği biliniyor. Özellikle ünlü şirket Robert Bosch. Scuderi Grup Başkanı Sal Scuderi, babasının parlak fikrinin üç yıl içinde üretime geçeceğinden emin.
Lotus Omnivore'un arabanın ana güç ünitesi haline gelmesi pek olası değil. Ancak yardımcı olarak - örneğin bir jeneratör - oldukça uygundur.
Lotus Omnivore
Kim iki barın geçmişte kaldığını söyledi? Lotus Engineering mühendisleri, iki zamanlı motorların potansiyelinin otomobil üreticileri tarafından ciddi şekilde hafife alındığına ve oburluğun sadece bir efsane olduğuna inanıyor. 2013'te seri üretim otomobillerin kaportası altında muzaffer bir dönüş yapacaklarını tahmin ediyorlar. 2009 yılında Cenevre'de şirket, her türlü sıvı yakıtla çalışan kavramsal 500 cc Omnivore motorunu tanıttı. Motor birkaç ışıkla parlıyor yenilikçi teknolojiler Bunlardan en önemlisi, yanma odasının hareketli bir üst duvarını kullanan değişken bir sıkıştırma oranıdır. Yakıt türüne ve yüke bağlı olarak Omnivore'daki sıkıştırma 10 ila 40 ila bir arasında değişebilir. Sistem sayesinde dengeli bir hava-yakıt karışımının hazırlanması sağlanır. direkt enjeksiyonİki enjektörlü Orbital FlexDI ve egzoz gazı parametreleri patentli bir CTV (Şarj Yakalama Valfi) tarafından kontrol edilir. Görünüşe göre İngilizler, tüm yenilikçi içten yanmalı motor geliştiricilerinin uğruna çabaladığı şeyi başardı: Omnivore, deneme testleri döngüsünde yüksek hızlarda bile HCCI yanma modunu güvenle sürdürdü. boşta hareket ve “kırmızı bölgede”. Omnivore'un tasarımı, bloğunun ve kafasının tek parça halinde dökülmüş olmasıyla da dikkat çekicidir.
Ekomotorlar OPOC. Profesör Hoffbauer'in tasarımının ana avantajlarından biri, krank miline giderek daha fazla yeni silindir çifti "yerleştirme" ve modüler bir motor gibi bir şey elde etme yeteneğidir.
Spesifikasyona göre konsept, eşit güçteki atmosferik benzinli motorlara göre %10 daha ekonomik ve egzoz saflığı açısından Euro 6 standartlarına kolaylıkla ulaşıyor. Eğer Lotus otomobil üreticilerinin ilgisini çekebilirse, Omnivore konseptinin torunları bu rol için en önemli adaylar olacak. yerleşik jeneratörler elektrikli hibritler için. Bunun için her şeye sahipler: iddiasızlık, aşırı kompaktlık ve yüksek enerji yoğunluğu.
Ekomotorlar OPOC
Klasik içten yanmalı motoru çöp sahasına göndermeye çalışan şirketler arasında American Ecomotors, yalnızca fikirlerinin aşırılığıyla öne çıkmıyor. Süper güçlü OPOC boxer motoru üzerindeki çalışma, risk sermayesi devi Vinod Khosla ve milyarder Bill Gates tarafından kutsandı. Küçük şirketin yönetim kurulunda isimleri otomobil üreticilerinin kapalı kulübüne geçiş görevi gören birkaç kişi yer alıyor ve Ecomotors standları dünyanın en elit otomobil fuarlarında sıradan hale geldi.
OPOC adı verilen karşılıklı iki zamanlı iki silindirli modüler içten yanmalı motor, 1990'ların sonlarında, uzun süre baş motor tamircisi olarak çalışan Profesör Peter Hoffbauer tarafından icat edildi. Volkswagen şirketi. Süper kompakt Hoffbauer dizel motoru, yaklaşık 3 hp'lik benzeri görülmemiş derecede yüksek bir özgül güç sergiliyor. kilogram kütle başına. Örneğin yüz kilogramlık bir “boru” 325 hp üretiyor. ve 900 Nm tork. Aynı zamanda OPOC'un verimliliği %60'a yakındır; bu da modernin iki katıdır. dizel motorlar karmaşık süperşarj ile. Bu boxer motorun temel özelliklerinden biri, her biri tam teşekküllü bir motor olan, sıralı 4-, 6- ve 8 silindirli konfigürasyonlara sahip enerji santralleri olan ayrı modüllerden montaj yeteneğidir. Bu paradoksaldır, ancak tüm yüküyle OPOC, 15-16'ya bir aralığında oldukça mütevazı sıkıştırma oranlarında çalışır ve özel yakıt hazırlığı gerektirmez.
Prensip olarak OPOC, eşzamanlı çok yönlü hareketler gerçekleştiren iki çift pistonlu bir borudur. Çift arasındaki boşluk yanma odasıdır. Alışılmadık derecede uzun bir gövdeye sahip bağlantı çubukları, pistonları merkeze bağlar krank mili. Enjeksiyon memesi haznenin ortasına monte edilmiştir ve emme ve egzoz portları, merkezi pistonların alt ölü merkez bölgesinde bulunur. Bağlantı noktaları karmaşık bir valf mekanizmasının ve eksantrik milinin yerini alır. Önemli bir tasarım öğesi, özellikle alışılagelmiş turboşarjın yerini alan, hava ön ısıtmalı elektrikli turboşarjdır. kızdırma bujileri. Çalıştırma anında türbin yanma odasına bir yük sağlar. sıkıştırılmış hava 100 °C'ye ısıtılır.
İRİS. Iris motor tasarımının ana "özelliği", "piston" yapraklarının yüksek kullanım alanıdır.Sabit duvarlar, yanma odasının toplam alanının yalnızca% 30'unu kaplar ve bu, motor verimliliğini önemli ölçüde artırabilir.
General Motors'un eski başkan yardımcısı şirket başkanı Donald Runkle'a göre, altıncı nesil motorun tezgah testleri şu anda Ecomotors'un kendi teknik merkezinde yürütülüyor ve bu testler 2012'nin başlarında tamamlanacak. Ve bu artık sadece çalışan bir prototip değil, konveyöre yönelik bir ünite olacak. Ancak bu gelişmeye yalnızca sürücüler arasında değil aynı zamanda ordu, uçak üreticileri, inşaatçılar ve madenciler arasında da ilgi var. Piston çapları 30, 65, 75 ve 100 mm olmak üzere dört tip OPOC modülünün üretilmesi planlanıyor.
İRİS
Birçok insan için garip bir şekilde hareket eden, dönen ve titreşen mekanizmaları izlemek, stres haplarının yerini başarıyla alıyor.
2008'de bir araba kazasında trajik bir şekilde ölen Denver'lı bilim adamı, mucit ve girişimci Timber Dick'in göz alıcı buluşu, bu homeopatik tedavi kategorisine giriyor. Ancak IRIS (İçten Yayılan Darbe Yapısı) içten yanmalı motor, tüm özgünlüğüne rağmen hiç de kukla değil. Her yönüyle patentlerle korunan bu ürün, NASA, petrol şirketi ConocoPhillips ve kimya devi Dow Chemical'dan inovasyon ödülleri aldı. Hesaplamalara göre değişken geometriye ve piston alanına sahip iki zamanlı içten yanmalı motor,% 45 verime, kompakt boyutlara ve düşük ağırlığa sahiptir. Ek olarak, otomobil üreticileri tarafından benimsenmesi durumunda, alıcının fazla ödeme yapmasına gerek kalmayacak - ünitenin fiyatı geleneksel benzinli motorlardan daha yüksek olmayacak.
RLDVS. Döner kanatlı motorun malzemede bahsedilen diğer motorlardan farkı, seri üretime sadece birkaç milimetre uzaklıkta olmasıdır. Benzer bir motorla Rus "yo-mobile" testinin 2011 yılında yapılması planlanıyor ve seri 2012'de başlayacak.
Dick'in inandığı gibi, standart bir çift "yanma odasında - çalışma yüzeyi piston" çoğu zayıf nokta sürekli temas alanıdır. Kafa, toplam oda alanının yalnızca %25'ini oluşturur. IRIS konseptinde, bir dalga tarafından kıvrılmış çelik yapraklardan oluşan altı piston neredeyse üç kat daha büyük bir kullanışlı alana sahiptir; odanın sabit duvarları alanın yalnızca %30'unu kaplar.
Hava yanma odasına girer. emme valfleri, yapraklar merkezden maksimum uzaklıkta olduğunda. Aynı zamanda açık egzoz valfleri aracılığıyla egzoz gazı dışarı atılır. Daha sonra, şaftlar üzerinde salınan yapraklar odanın ortasına doğru yaklaşarak havayı sıkıştırır. Maksimum yaklaşma anında valfler tamamen kapalıyken yakıt enjeksiyonu ve ateşleme meydana gelir. Genişleyen sıcak gazlar pistonları birbirinden uzaklaştırır ve bu da millerin dönmesine yol açar. Üst ölü noktada egzoz valfleri açılır. Sonra her şey defalarca tekrarlanıyor. Oldukça basit bir dişli kutusu, altı şaftın salınımını ana şaftın dönüşüne dönüştürür.
Rus döner kanatlı
Döner kanatlı motor (RLVE) 21. yüzyılın bir gelişmesi değildir. Tasarımı 1930'larda icat edildi ve o zamandan beri yeni bir RLD için başka bir patentin ortaya çıkmadığı on yıl bile geçmedi. Belki de en ünlüsü 1973'te yaratılan Vigriyanov motoruydu. Ancak RLD serisine girmek istemediler. Asıl sorun, rotor millerini senkronize etmenin zorluğu ve daha da önemlisi, onlardan torkun çıkarılmasıydı - elektroniklerin zayıf geliştiği zamanlarda, senkronizatör neredeyse tüm odayı kaplıyordu; RLD yalnızca sabit bir enerji santrali olarak kullanılabilir. Bu onun bir tanesini geçersiz kıldı ana avantajlar- Kompaktlık ve hafiflik.
RLD, içine her birinde bir çift kanat bulunan iki rotorun bir eksen üzerine monte edildiği bir silindirdir. Bıçaklar silindir alanını çalışma odalarına böler; her biri şaft devri başına dört çalışma stroku gerçekleştirir. Senkronizasyonun zorluğu öncelikle rotorların birbirine göre eşit olmayan hareketinden, "nabzından" kaynaklanmaktadır.
Ancak kompakt ve kullanışlı bir senkronizasyon mekanizması doğar doğmaz, RLD hemen ciddi bir seri beklenti kazandı. En ilginç ve hoş olanı, böyle bir mekanizmanın sansasyonel "e-mobile" projesinin bir parçası olarak Rusya'da geliştirilmiş olmasıdır. E-mobile'in enerji santrali yalnızca 55 kg ağırlığındadır (senkronizatörlü bir motor için 35, bir elektrik jeneratörü için 20) ve güç yaklaşık 100 kW üretebilmektedir. seri modeller 45 kW (60 hp) ile sınırlı olacaktır. Kompaktlığa ek olarak RLD, ölçeklenebilirlik ile karakterize edilir. Boyutu küçük olana kadar kolayca artırılabilir deniz motoru güç 1000 kW. E-mobile'in enerji santralinin güç kaynağı, geleneksel düzene sahip iki litrelik 150 beygir gücündeki içten yanmalı motora benzer.
Motorlar, araçları veya makineleri çalıştıran mekanizmalardır. Motorlar yakıtla (örneğin içten yanmalı motorlar), nükleer enerjiyle (RTG), elektrikle (elektrikli araç motorları), hidrojenle, gazla, dizel yakıt ve diğer birçok şey hakkında. Motor yakıtının türü, çevre dostu olmasını ve diğer niteliklerini belirler. Motorların oldukça uzun bir tarihi var ama henüz bitmedi. Bilim adamları ve mühendisler sürekli olarak yeni yakıtlar ve yeni motorlar düşünüyor, daha az atığa daha fazla enerji sığdırmaya çalışıyorlar.
Şu anda, Dünya yörüngesinde faaliyet gösteren binlerce yapay uydu var ve bunların neredeyse tamamı pahalı robotlarla hareket ettiriliyor. iyon motorları hizmet ömrü üç yıldan fazla olmayan. Eğer bu motorlar bu kadar pahalı ve kısa ömürlüyse, neden bilim insanları uyduları kontrol etmek için daha ucuz ve daha güvenilir bir seçenek geliştirmiyor? Bu pek çok kişiyi şaşırtacak, ancak zaten yaratıldı ve uygulandı - uyduya bağlı bir yelkeni iten güneş parçacıkları nedeniyle gezegenin etrafında hareket ediyor. Devasa ve parlak tuval 23 Temmuz'da açıldı ve Dünya'dan açıkça görülebiliyor.
2018'in sonunda Twitter'da yapılan bir başka yazışmada SpaceX'in kurucusu Ruslardan bahsetti. roket motoru RD-180. Tasarımını "harika" olarak nitelendirdi ve Boeing ve Lockheed'in, bunun Atlas roketinde kullanılmasından utanması gerektiğini ima etti. Raptor motorunun daha iyi performans göstereceğine söz verdi Rus gelişimi ve sözünü tuttu - roket motorunun olduğu biliniyordu uzay gemisi Starship, yanma odasındaki basınç açısından RD-180'in önündeydi.
İnsanların menfaati için titizlikle çalışırlar. Motorlar sürekli geliştirilmektedir. Tasarımcılar ya gücü artırmak için mücadele ediyor ya da motor ağırlığını azaltıyor. Motor üretiminin gelişimi, petrol fiyatlarındaki değişiklikler ve daha sıkı çevre standartları gibi faktörlerden etkilenmektedir. Tüm bu zorluklara rağmen arabaların ana enerji kaynağıdırlar.
Son zamanlarda geleneksel motorları iyileştirmeyi amaçlayan birçok yeni gelişme ortaya çıktı. Bunlardan bazıları halihazırda uygulama aşamasındayken, diğer yeni ürünler ise yalnızca prototip halinde mevcuttur. Ancak bu yeniliklerden bazılarının yeni otomobillerde uygulanması çok uzun sürmeyecek.
Bujiler yerine lazerler
Yakın zamana kadar lazerler, sıradan insanların Marslılarla ilgili filmlerden öğrendiği fantastik cihazlar olarak görülüyordu. Ancak günümüzde bunların yerini lazer cihazlarının almasına yönelik gelişmeler var. Geleneksel mumların bir dezavantajı vardır. Çok miktarda hava ve düşük yakıt konsantrasyonu içeren bir yakıt karışımını ateşleyebilecek güçlü bir kıvılcım üretmezler. Artan güç, elektrotların hızla aşınmasına neden oldu. Tükenmiş yakıtların ateşlenmesi için lazer kullanımı yakıt karışımı. Lazer bujilerin avantajları arasında güç ve ateşleme açısının ayarlanabildiğini de belirtmek gerekir. Bu, yalnızca motor gücünü hemen artırmakla kalmayacak, aynı zamanda yanma sürecini de daha verimli hale getirecektir. İlk seramik lazer cihazları Japonya'daki mühendisler tarafından geliştirildi. Çeşitli otomobil motorlarına uygun olan 9 mm çapa sahiptirler. Yeni ürün, güç ünitelerinde önemli değişiklikler gerektirmeyecek.Yenilikçi döner motorlar
Yakın gelecekte pistonlar, eksantrik milleri ve valfler ortadan kaybolabilir. Michigan Üniversitesi'ndeki bilim adamları, bir araba motoru için temelde yeni bir tasarım yaratmaya çalışıyorlar. Güç ünitesi hareketi destekleyen patlama dalgalarından enerji alacaktır. Ana ayrıntılardan biri yeni kurulum mahfazasında radyal kanalların bulunduğu bir rotordur. Rotor hızla döndüğünde yakıt karışımı kanallardan geçerek anında boş bölmeleri doldurur. Tasarım, çıkış portlarının tıkanmasına ve yanıcı karışımın sıkıştırma sırasında dışarı sızmasına izin vermez. Yakıt bölmelere çok hızlı girdiğinden şok dalgası oluşur. Yakıt karışımının bir kısmını tutuşmanın meydana geldiği merkeze iter ve ardından egzoz gazları dışarı atılır. Bu orijinal çözüm sayesinde araştırmacılar yakıt tüketimini %60 oranında azaltmayı başardılar. Motorun kütlesi de azaldı, bu da yaratılışına yol açtı hafif araba(400kg). Yeni motorun avantajı sürtünme parçalarının az olması olacak, dolayısıyla motor ömrünün artması gerekiyor. Scuderi gelişimi
Scuderi çalışanları geleceğin motorunun kendi versiyonlarını hazırladılar. Üretilen enerjinin daha verimli kullanılmasını sağlayan iki tip piston silindirine sahiptir. Geliştirmenin benzersizliği, iki silindirin bir baypas kanalı kullanılarak bağlanmasında yatmaktadır. Sonuç olarak pistonlardan biri sıkıştırma oluşturur ve ikinci silindirde yakıt karışımı tutuşur ve gazlar açığa çıkar.Bu yöntem üretilen enerjiyi daha ekonomik kullanmanızı sağlar. Bilgisayar modelleri, Scuderi motorunun yakıt tüketiminin geleneksel içten yanmalı motorlara göre %50 daha az olacağını gösteriyor.
Termal olarak bölünmüş motor
Motorun termal olarak 2 parçaya ayrılması sayesinde Scuderi motorunun verimliliği artırıldı. Geleneksel dört zamanlı bir motorda bir sorun çözülmeden kalıyor. Farklı saatler belirli sıcaklık aralıklarında daha iyi performans gösterir. Bu nedenle bilim adamları, motoru iki bölmeye ayırmaya ve aralarına bir radyatör yerleştirmeye karar verdiler. Motor aşağıdaki şemaya göre çalışacaktır. Soğuk silindirlerde yakıt karışımı enjekte edilecek ve sıkıştırılacaktır. Bu, soğuk koşullarda maksimum verim sağlar. Yanma süreci ve gazların egzozu sıcak silindirlerde meydana gelir. Muhtemelen bu teknoloji %20'ye varan yakıt tasarrufu sağlayacaktır. Bilim insanları sonuçlandırmayı planlıyor bu tip motor ve %50 tasarruf elde edin.Mazda Skyactiv-G motoru
Japon şirketi Mazda her zaman yenilikçi motorlar yaratmaya çalıştı. Örneğin, bazı üretim arabaları döner güç üniteleriyle donatılmıştır. Artık otomobil üreticisinin tasarımcıları tamamen yakıt ekonomisine odaklanmış durumda. Gelecek yıl Skyactiv-G motorlu bir otomobilin piyasaya sürülmesi planlanıyor. Skyactiv ailesinin ilk modeli olacak. Mazda2'nin yarı kompakt versiyonu 1,3 litrelik Skyactiv-G spor motorla donatılacak. Tork bir CVT şanzıman tarafından dağıtılacaktır. Priz%15'e varan yakıt tasarrufu sağlayan yüksek sıkıştırma oranına sahiptir. Geliştiriciler ortalama benzin tüketiminin yaklaşık 3 l/100 km olacağını iddia ediyor.
Çeşitli otomobil üreticileri arabalarını boxer motorlarla donattı. Mühendislerin üzerinde çalışmaya devam ettiği bu tasarım kusursuz değil. Bildiğiniz gibi boxer motorda silindirler yataydır ve pistonlar zıt yönlerde hareket eder. EcoMotors tasarımcıları her silindire birbirine doğru yönlendirilmiş iki piston yerleştirdi. Krank mili silindirler arasında bulunur ve pistonları bir silindirde hareket ettirmek için farklı uzunluklardaki bağlantı çubukları kullanılır. Bu düzenleme piston grubu masif silindir kafalarına gerek olmadığından motorun ağırlığının azaltılmasını mümkün kıldı. Karşıt ünitedeki piston stroku da geleneksel benzinli motora göre önemli ölçüde daha kısadır. EcoMotors mühendislerine göre OPOC motorlu bir otomobilin 100 km'de yaklaşık 2 litre benzin tüketmesi gerekiyor. Zirve güç aktarma organı
Bir diğer umut verici gelişme ise şuna dayanıyor: boksör motoru. Pinnacle motorunda aynı silindirde bulunan iki piston birbirine doğru hareket eder. Aralarında yakıt karışımı tutuşur. Motorun iki tane var krank mili ve aynı uzunluktaki bağlantı çubukları. Bu tasarım, güç ünitesinin düşük maliyetiyle muazzam enerji tasarrufu sağlar. Etkili olduğu varsayılmaktadır benzinli motor%50 oranında artırabilecek. Gezegenin her yerinde bilim insanları güçlü, ekonomik ve çevre dostu içten yanmalı motor modelleri yaratmak için yeni yaklaşımlar arıyor. Bazı gelişmeler oldukça umut verici görünürken, diğerlerinin geleceği daha az parlak görünüyor. Ancak kimin zaferin tadını çıkaracağını ve kimin geliştirmelerinin arşivin tozlu raflarına düşeceğini yalnızca zaman gösterecek. 
