Durante más de 100 años, la industria de turismos ha estado utilizando motores Combustión interna y durante todo este tiempo no cambios revolucionarios en su obra o estructura industrial no fue inventada. Sin embargo, estos motores tienen muchas desventajas. Los ingenieros siempre han luchado contra ellos, como lo hacen hasta el día de hoy. Sucede que algunas ideas se vuelven bastante originales e impresionantes. soluciones tecnicas. Algunos de los cuales permanecen en la etapa de desarrollo, mientras que otros se están implementando en algunas series de automóviles.
Hablemos de los desarrollos de ingeniería más interesantes en el campo de los "motores de automóviles".
hechos notables de la historia
El motor clásico de cuatro tiempos fue inventado en 1876 por un ingeniero alemán llamado Nikolaus Otto, el ciclo de operación de un motor de combustión interna (ICE) de este tipo es simple: admisión, compresión, carrera de potencia, escape. Pero 10 años después de la versión de Otto, el inventor británico James Atkinson propuso mejorar este esquema. A primera vista, el ciclo Atkinson, su orden de ciclo y principio de funcionamiento es el mismo que el motor que inventó el alemán. Sin embargo, en realidad es un sistema completamente diferente y muy original.
Antes de hablar sobre los cambios en la estructura clásica del motor de combustión interna, veamos el principio de funcionamiento de dicho motor, para que todos entiendan de qué estamos hablando.
Modelo 3-D del motor de combustión interna:
Comentarios y el circuito mas simple HIELO:
ciclo atkinson
Primero, el motor Atkinson tiene un cigüeñal único con puntos de montaje desplazados.
Esta innovación hizo posible reducir la cantidad de pérdidas por fricción y aumentar el nivel de compresión del motor.
En segundo lugar, el motor Atkinson tiene diferentes fases de distribución de gas. A diferencia del motor Otto, donde la válvula de admisión se cierra casi inmediatamente después de que el pistón ha pasado el punto inferior, el motor del inventor británico tiene una carrera de admisión mucho más larga, lo que hace que la válvula se cierre cuando el pistón ya está a mitad de camino. arriba muerto punto del cilindro. En teoría, dicho sistema debería haber mejorado el proceso de llenado de los cilindros, lo que a su vez permitiría ahorrar combustible y aumentar la potencia del motor.
En general, el ciclo Atkinson es un 10% más efectivo que el ciclo Otto. Sin embargo, los automóviles con un motor de combustión interna de este tipo no se han producido en masa y no se están produciendo.
Ciclo de Atkinson en la práctica
Y es que un motor de este tipo puede garantizar su funcionamiento normal solo a altas velocidades, al ralentí, tiende a detenerse. Para evitar que esto suceda, los desarrolladores e ingenieros intentaron introducir un sobrealimentador con mecánica en el sistema, pero resultó que su instalación reduce a casi cero todas las ventajas y ventajas del motor Atkinson. En vista de esto, los automóviles con dicho motor prácticamente no se produjeron en serie. Uno de los más famosos es el Mazda Xedos 9 / Eunos 800, producido en 1993-2002. El automóvil estaba equipado con un motor V6 de 2.3 litros, con una potencia de 210 hp.
Mazda Xedos 9/Eunos 800:
Pero los productores carros híbridos con mucho gusto comencé a aplicar en el desarrollo de este ciclo de hielo. Debido a que a baja velocidad un automóvil de este tipo se mueve usando su motor eléctrico, y para la aceleración y conducción rápida necesita uno de gasolina, aquí es donde se pueden aprovechar al máximo todas las ventajas del ciclo Atkinson.
válvula de carrete
La principal fuente de ruido en el motor de un automóvil es el mecanismo de distribución de gas, porque tiene muchas partes móviles: varias válvulas, empujadores, arboles de levas etc. Muchos inventores intentaron "calmar" un mecanismo tan engorroso. Quizás el más exitoso fue el ingeniero estadounidense Charles Knight. Inventó su propio motor.
No tiene válvulas estándar ni actuador para ellas. Estas piezas se sustituyen por carretes, en forma de dos manguitos que se colocan entre el pistón y el cilindro. El impulso único hizo que los carretes se movieran a las posiciones superior e inferior, a su vez, se abrieron en momento justo ventanas en el cilindro, donde se suministró combustible, y los gases de escape se liberaron a la atmósfera.
Para principios del siglo XX, dicho sistema era bastante silencioso. No es de extrañar que cada vez más fabricantes de automóviles se interesen por ella.
Solo que ahora ese motor estaba lejos de ser barato, por lo que se arraigó solo en marcas de prestigio, tipo Mercedes Benz, Daimler o Panhard Levassor, cuyos compradores perseguían máxima comodidad y no barato.
Pero la era del motor, inventada por Knight, duró poco. Y ya en los años 30 del siglo pasado, los fabricantes de automóviles se dieron cuenta de que los motores de este tipo son bastante poco prácticos, porque su diseño no es del todo confiable y un alto grado de fricción entre los carretes aumenta el consumo de combustible y aceite. Es por eso que era posible reconocer un automóvil con un motor de combustión interna de este tipo por la neblina azulada del tubo de escape del automóvil debido a la quema de grasa.
En la práctica mundial, había muchas soluciones diferentes en el campo de la modernización. motor clasico combustión interna, sin embargo, su esquema original ha sobrevivido hasta nuestros días. Algunos fabricantes de automóviles, por supuesto, ponen en práctica los descubrimientos de científicos y artesanos exitosos, pero en esencia, el motor de combustión interna sigue siendo el mismo.
El artículo utiliza imágenes de los sitios www.park5.ru, www.autogurnal.ruEl motor alternativo de combustión interna se conoce desde hace más de un siglo, y casi tantos, o más bien desde 1886, se ha utilizado en automóviles. La solución fundamental a este tipo de motor la encontraron los ingenieros alemanes E. Langen y N. Otto en 1867. Resultó ser bastante exitoso para proporcionar este tipo motores una posición de liderazgo que se ha conservado en la industria automotriz hasta el día de hoy. Sin embargo, los inventores de muchos países buscaron incansablemente construir un motor diferente capaz de los más importantes indicadores técnicos superar el motor de combustión interna de pistón. ¿Cuáles son estos indicadores? En primer lugar, este es el llamado coeficiente efectivo acción útil(EFICIENCIA), que caracteriza cuánto calor en el combustible consumido se convierte en trabajo mecánico. La eficiencia para un motor de combustión interna diesel es 0.39 y para un carburador - 0.31. En otras palabras, la eficiencia efectiva caracteriza la eficiencia del motor. No menos significativo indicadores específicos: volumen específico ocupado (hp/m3) y gravedad específica (kg/hp), que indican un diseño compacto y ligero. No menos que importancia Tiene la capacidad del motor para adaptarse a diversas cargas, así como la complejidad de fabricación, la simplicidad del dispositivo, el nivel de ruido y el contenido de sustancias tóxicas en los productos de combustión. Para todos aspectos positivos de uno u otro concepto de la planta de energía, el período desde el inicio de los desarrollos teóricos hasta su implementación en producción en masa a veces toma mucho tiempo. Así, el creador del motor de pistones rotativos, el inventor alemán F. Wankel, tardó 30 años, a pesar de su continuo trabajo, en llevar su unidad a un diseño industrial. Por cierto, se dirá que se necesitaron casi 30 años para introducir un motor diésel en un automóvil de producción (Benz, 1923). Pero no fue el conservadurismo técnico lo que provocó un retraso tan prolongado, sino la necesidad de elaborar exhaustivamente un nuevo diseño, es decir, crear materiales necesarios y tecnología para permitir su producción en masa. Esta página contiene una descripción de algunos tipos de motores no tradicionales, pero que han demostrado su viabilidad en la práctica. Un motor de combustión interna de pistón tiene uno de sus inconvenientes más importantes: es un mecanismo de manivela bastante masivo, porque las principales pérdidas por fricción están asociadas con su funcionamiento. Ya a principios de nuestro siglo, se intentaron deshacerse de dicho mecanismo. Desde entonces, se han propuesto muchos diseños ingeniosos que convierten el movimiento alternativo de un pistón en el movimiento de rotación de un eje de este diseño.
Conexión motor sin varilla S. Balandin
Conversión de movimiento alternativo grupo de pistones en movimiento de rotación se lleva a cabo mediante un mecanismo basado en la cinemática de la "línea recta exacta". Es decir, dos pistones están rígidamente conectados por una varilla que actúa sobre un cigüeñal que gira con coronas dentadas en las manivelas. El ingeniero soviético S. Balandin encontró una solución exitosa al problema. En las décadas de 1940 y 1950, diseñó y construyó varios modelos de motores de aviones, donde la varilla que conectaba los pistones al mecanismo de conversión no oscilaba. Tal diseño sin biela, aunque hasta cierto punto más complicado que el mecanismo, ocupaba un volumen menor y proporcionaba menos pérdidas por fricción. Cabe señalar que un motor de diseño similar se probó en Inglaterra a fines de los años veinte. Pero el mérito de S. Balandin es que consideró las nuevas posibilidades de un mecanismo transformador sin biela. Dado que la varilla en un motor de este tipo no oscila con respecto al pistón, también es posible colocar una cámara de combustión en el otro lado del pistón con un sello estructuralmente simple de la varilla que pasa a través de su cubierta.
Motor de pistones rotativos F. Wankel
Tiene un rotor triédrico, que realiza un movimiento planetario alrededor del eje excéntrico. El volumen variable de las tres cavidades formadas por las paredes del rotor y la cavidad interna del cárter permite realizar el ciclo de funcionamiento del motor térmico con expansión de gases. Desde 1964, en los automóviles producidos en serie en los que se instalan motores de pistón rotativo, la función del pistón la realiza un rotor triédrico. El movimiento del rotor requerido en la carcasa en relación con el eje excéntrico lo proporciona un mecanismo de acoplamiento de engranajes planetarios (ver figura). Tal motor, con la misma potencia que un motor de pistón, es más compacto (tiene un volumen 30% más pequeño), 10-15% más ligero, tiene menos detalles y mejor equilibrado. Pero al mismo tiempo, era inferior a un motor de pistón en términos de durabilidad, confiabilidad de los sellos en las cavidades de trabajo, consumía más combustible y sus gases de escape contenían más sustancias tóxicas. Pero, después de muchos años de ajustes, estas deficiencias fueron eliminadas. Sin embargo, la producción en masa de automóviles con motores de pistones rotativos es actualmente limitada. Además de la construcción de F. Wankel, se conocen numerosas construcciones motores de pistones rotativos otros inventores (E. Kauertz, G. Bradshaw, R. Seyrich, G. Ruzhitsky, etc.). Sin embargo, razones objetivas no les dieron la oportunidad de abandonar la etapa experimental, a menudo debido a un mérito técnico insuficiente.
Turbina de gas de dos ejes
Desde la cámara de combustión, los gases se precipitan hacia dos impulsores de turbina, cada uno conectado a ejes independientes. Un compresor centrífugo se impulsa desde la rueda derecha y la potencia dirigida a las ruedas del automóvil se toma desde la izquierda. El aire que inyecta entra en la cámara de combustión pasando por el intercambiador de calor, donde es calentado por los gases de escape. Una central eléctrica de turbina de gas con la misma potencia es más compacta y ligera que un motor de combustión interna de pistón, y también está bien equilibrada. Menos gases tóxicos y de escape. Debido a las peculiaridades de sus características de tracción, una turbina de gas se puede usar en un automóvil sin caja de cambios. La tecnología para la producción de turbinas de gas se domina desde hace mucho tiempo en la industria de la aviación. ¿Por qué razón, teniendo en cuenta los experimentos con máquinas de turbinas de gas que se llevan a cabo durante más de 30 años, no se producen en masa? La razón principal es la baja eficiencia efectiva y la baja eficiencia en comparación con los motores de combustión interna de pistón. También, motores de turbina de gas bastante caros de fabricar, por lo que en la actualidad solo se encuentran en automóviles experimentales.Motor de pistón de vapor
El vapor se suministra alternativamente a los dos lados opuestos del pistón. Su suministro está regulado por un carrete que se desliza sobre el cilindro en la caja de distribución de vapor. En el cilindro, el vástago del pistón está sellado con un manguito y conectado a un mecanismo de cruceta bastante masivo, que convierte su movimiento alternativo en rotacional.R. Motor Stirling. Motor de combustión externa
Dos pistones (inferior - de trabajo, superior - de desplazamiento) están conectados a mecanismo de manivela varillas concéntricas. El gas ubicado en las cavidades por encima y por debajo del pistón de desplazamiento, que se calienta alternativamente desde el quemador en la culata, pasa a través del intercambiador de calor, el enfriador y regresa. Un cambio cíclico en la temperatura del gas va acompañado de un cambio de volumen y, en consecuencia, un efecto sobre el movimiento de los pistones. Motores similares funcionaban con fuel oil, madera, carbón. Sus ventajas incluyen durabilidad, funcionamiento suave, excelentes características de tracción, lo que hace posible prescindir de una caja de cambios. Las principales desventajas: la impresionante masa de la unidad de potencia y la baja eficiencia. Los desarrollos experimentales de los últimos años (por ejemplo, el estadounidense B. Lear y otros) permitieron diseñar unidades de ciclo cerrado (con condensación completa de agua), para seleccionar las composiciones de líquidos formadores de vapor con indicadores más favorables que el agua. Sin embargo, para la producción en masa de vehículos con máquinas de vapor ni una sola planta se ha atrevido en los últimos años. El motor de aire caliente, cuya idea fue propuesta por R. Stirling allá por 1816, se refiere a motores combustión externa. En él, el fluido de trabajo es helio o hidrógeno, que está bajo presión, enfriado y calentado alternativamente. Tal motor (ver figura) es simple en principio, tiene un menor consumo de combustible que los motores alternativos de combustión interna, no emite gases durante la operación, que tienen sustancias nocivas, y también tiene una alta eficiencia efectiva igual a 0.38. Sin embargo, la introducción del motor R. Stirling en la producción en masa se ve obstaculizada por serias dificultades. Es pesado y muy voluminoso, ganando impulso lentamente en comparación con un motor alternativo de combustión interna. Además, es técnicamente difícil asegurar un sellado fiable de las cavidades de trabajo. Entre los motores no tradicionales destaca la cerámica, que no difiere estructuralmente de un motor tradicional de combustión interna de cuatro tiempos y pistones. Sólo él detalles importantes fabricado en material cerámico capaz de soportar temperaturas 1,5 veces superiores al metal. En consecuencia, el motor cerámico no requiere un sistema de refrigeración y, por lo tanto, no hay pérdidas de calor asociadas con su funcionamiento. Esto hace posible diseñar un motor que operará en el llamado ciclo adiabático, lo que promete una reducción significativa en el consumo de combustible. Mientras tanto, especialistas estadounidenses y japoneses están realizando un trabajo similar, pero hasta el momento no han abandonado el escenario de búsqueda de soluciones. Aunque todavía no faltan experimentos con una variedad de motores no tradicionales, la posición dominante en los automóviles, como se señaló anteriormente, se mantiene y, posiblemente, se mantendrá durante mucho tiempo. motores de cuatro tiempos Combustión interna.Hoy recordaremos las configuraciones de motor verdaderamente pocas, tanto en términos de cantidad de cilindros como de su disposición. Y vamos en orden ascendente...
motor de un solo cilindro
Ahora encontrará motores monocilíndricos solo en ciclomotores, motocicletas de pequeña capacidad, auto rickshaws y otros equipos con el prefijo "moto". Mientras tanto, en los años 50 y 60 del siglo pasado, la mayor parte de los microcoches de la posguerra estaban equipados con motores tan simples. Tomemos, por ejemplo, el British Bond Minicar con un motor Villiers: sí, que sea de tres ruedas y estrecho, pero tiene un capó, un techo, un volante de pleno derecho. conjunto mínimo las comodidades están presentes.
Motor de dos pistones bifurcado
Un motor similar es un mecanismo en el que dos pistones trabajan en paralelo en dos cilindros. Pero hay un inconveniente: la cámara de combustión para estos cilindros es una, común. Esto da como resultado una combustión más eficiente. mezcla aire-combustible en comparación con los motores monocilíndricos convencionales, mejora economía de combustible, aumenta la potencia. Este tipo de motor se utilizó en Europa Oriental en el período anterior a la guerra, pero después de la Segunda Guerra Mundial se volvió mucho menos demandado. Uno de los pocos autos con motor dividido fue el Iso Isetta, cuyo motor de 236 cc desarrollaba 9 caballos de fuerza.
Motor de 2 cilindros en forma de V
El orgullo de Harley-Davidson, a diferencia de los motores de 2 cilindros en línea o bóxer, no echó raíces en los automóviles: las vibraciones de ellos son demasiado grandes. motores en V con dos "ollas" se encuentran solo en una variedad de exóticos, como los "Morgans" de tres ruedas de los años 30, así como algunos autos kei de principios del período de posguerra. Un ejemplo es el Mazda R360 con un V2 en miniatura. aire acondicionado. Más tarde, los vehículos comerciales B360 / B600 aparecieron sobre esta base, también con "dos" en forma de V.
Motor de 4 cilindros en forma de V
Los motores de tres cilindros en forma de V no se encuentran en los automóviles (solo en motocicletas, e incluso en raras ocasiones), pero los "cuatro" en forma de V son bastante. Cierto, en términos de popularidad, pierden tanto en línea como motores bóxer con el mismo número de cilindros. Puede conocer esta planta de energía extravagante en estos días, por ejemplo, en Zaporozhets, LuAZ, algunas versiones anteriores Ford Tránsito, así como deportivos como el Saab Sonnet o, por un segundo, el triunfante Le Mans Porsche 919 híbrido.
Motor de cinco cilindros en forma de V
Ahora los motores de cinco cilindros en línea están experimentando un renacimiento: ahora se pueden encontrar no solo en los ancianos Audi 200 / Quattro de los años 80, sino también en los más modernos. Audi TT RS. Pero las manos de los ingenieros aún no han llegado al renacimiento de los "cinco" en forma de V. En los años 90, los ingenieros de Volkswagen pensaron en este esquema inusual, cortando un cilindro del motor VR6; formalmente, el Volkswagen V5 es exactamente el VR5, ya que el motor tiene solo una culata con un ligero colapso de estos mismos cilindros. Con una voz agradable, V5 se instaló en muchos modelos. Grupo Volkswagen finales de los 90: VW Golf, Bora, Passat y Seat Toledo.
en línea en forma de V motor de seis cilindros(VR6)
Por cierto, VR6 también es una configuración rara. Y también se encuentra solo en automóviles de la empresa Volkswagen. El VR6 era un V6 con un ángulo de inclinación muy pequeño (10,5 o 15 grados), que tenía una sola culata y los cilindros estaban dispuestos en zigzag. Ahora el motor tiene una reputación controvertida: estar instalado en los lugares más potente volkswagen 90 (Golf VR6, Corrado VR6 e incluso Volkswagen T4), destaca por su gran par y un gruñido aterciopelado, pero en caso de avería empieza a devorar gasolina - ha habido casos en los que el consumo ha aumentado a más de 70 litros por 100 kilómetros
Motor de 8 cilindros en línea
Antes de la Segunda Guerra Mundial, los "ochos" en línea eran los motores favoritos de las marcas premium estadounidenses (Packard, Duesenberg, Buick), pero no menos populares en ese momento en Europa: fue con este motor que el Bugatti Tipo 35 ganó más de mil carreras en todo el mundo, es con un motor de 8 cilindros en línea que el original Alfa Romeo El 8C brilló en la Mille Miglia y las 24 Horas de Le Mans. El canto del cisne del motor largo fue en 1955, cuando Juan Manuel Fangio se proclamó campeón por segunda vez al volante de un Mercedes W196. Sin embargo, en el mismo año también se produjo la famosa tragedia de Le Mans, cuando el Mercedes 300 SLR de Pierre Levegh (también con un "ocho" en línea) se cobró la vida de más de 80 espectadores. Después de este incidente, Mercedes se retiró del automovilismo por más de 30 años.
motor bóxer de 8 cilindros
Aunque estos motores son más comunes en la aviación, en un momento Porsche experimentó con ellos: los Porsche 907 y 908 de carreras fabricados en los años 60 solo estaban equipados con motores opuestos de 8 cilindros que proporcionan Alto Voltaje y bajo centro de gravedad. No quiere decir que la idea no tuviera éxito, pero la compañía abandonó rápidamente tales motores, prefiriendo los "seis" bóxer a ellos, pero con un sistema de presurización. Al final de su vida, el 908, como el que llevó a Jost y X al segundo lugar en las 24 Horas de Le Mans de 1980, ya era un seis cilindros.
Motor de 8 cilindros en forma de W
El motor W8, que se instaló solo en volkswagen passat B5+ se puede considerar como dos motores V4 que se montan uno al lado del otro en un ángulo de 72 grados entre sí. Así, se obtienen cuatro filas de cilindros, por lo que el motor recibió el nombre de W8. Antes aparición de volkswagen Phaeton modelo Passat W8 fue sedán insignia empresas, desarrollando 275 caballos de fuerza y acelerando a "cientos" en los 6 segundos de un auto deportivo.
motor bóxer de 10 cilindros
Por desgracia, esta idea resultó ser demasiado genial para convertirse en realidad, aunque GM trabajó en un motor similar en los años 60, basado en el bóxer de 6 cilindros del modelo Corvair. Se asumió que el nuevo motor de 10 cilindros ocupará su lugar en los sedanes de tamaño completo y en las camionetas de servicio ligero de General Motors, pero el proyecto se interrumpió rápidamente por razones desconocidas. Tampoco había motores de 10 cilindros en línea en los automóviles, excepto en los buques portacontenedores pesados.
Motor de 12 cilindros en línea
En su libro The Illustrated Car Encyclopedia of the World, David Bergs Wise afirma que el único automóvil de producción con un motor de 12 cilindros motor en linea fue Corona, que se fabricó en Francia en 1908. Sin embargo, esto no significa que la idea no atrajera a otras empresas; por ejemplo, se sabe con certeza que Packard experimentó con este tipo de motor. La copia en funcionamiento se construyó en 1929 y Warren Packard la probó personalmente durante seis meses... hasta que murió en un accidente aéreo. Después de su muerte, el lujoso convertible fue desmantelado y el motor único de 150 caballos de fuerza fue destruido.
Motor de 16 cilindros en forma de V
Con el advenimiento Bugatti Veyron/ Los motores Chiron de 16 cilindros se presentan en su mayoría solo en forma de W, pero no siempre fue así: durante todo el siglo pasado, los 16 cilindros casi siempre se alinearon en dos filas. unión automática Tipo A, Cadillac V16, Cizeta V16T son solo algunos ejemplos de vehículos V16. Pero tal motor bien podría aparecer en autos modernos Rolls-Royce - prototipo en funcionamiento Rolls-Royce Fantasma El cupé con un V16 de 9 litros se presentó en la película "Agent Johnny English: Reloaded".
motor bóxer de 16 cilindros
Obviamente, tal motor solo podría crearse con la vista puesta en el automovilismo. Sin embargo, la ironía es que los “oponentes” de 16 cilindros nunca corrieron: el prototipo Porsche 917 de 16 cilindros fue enviado a la estantería de la historia casi de inmediato, optando por 12 “pots”, y el nuevo motor Coventry Climax The FWMW, que Se suponía que iba a equipar la fórmula Lotus y Brabham en los años 60, resultó ser tan poco fiable que se prefirió el V8 más conservador.
Motor de 16 cilindros en forma de H
El motor en forma de H es un "sándwich" de dos "boxeadores", que tiene un efecto positivo en la compacidad de la central eléctrica, pero negativamente, en su centro de gravedad. En los años 60, el equipo de fórmulas de BRM se aventuró a construir un motor similar... y los resultados fueron mixtos: el motor era potente, pero no particularmente confiable y difícil de reparar. Sin embargo, el Lotus 43 de Jim Clark, equipado con dicho motor, fue el primero en cruzar la línea de meta en el Gran Premio de Estados Unidos de 1966. Fue el primer y último triunfo del H16.
Motor de 18 cilindros en forma de V
Cuando parece que no hay otro lugar, los camiones mineros entran en escena y demuestran lo contrario. coche V18? Y hay algunos, como, por ejemplo, BelAZ 75600, equipado con un motor diesel Cummins QSK78 de 78 litros. Tal "corazón" produce 3.500 caballos de fuerza a 1.500 rpm, y su par alcanza los 13.770 Nm. Bueno, ¿de qué otra manera mover un coloso cargado que pesa 560 toneladas?
Motor de 18 cilindros en forma de W
Ahora, probablemente, pocos recordarán que originalmente se suponía que el Bugatti Veyron era un 18 cilindros: el prototipo original tenía tal planta de energía. Sin embargo, Bugatti no pudo hacer que el motor funcionara correctamente (hubo problemas con los cambios de marcha), por lo que el Veyron terminó con un 16 cilindros. En un momento, el cuidador de Ferrari, Franco Rocci, pensó en el motor W18, pero no avanzó más allá de la idea.
motor en V
Similar plantas de energía se utilizan en barcos pesados o como generadores diesel industriales, pero a veces se caen y Camion de basura. Uno de estos monstruos de 20 cilindros es el Caterpillar 797F, que está propulsado por un motor Cat C175-20 con una potencia de 4000 caballo de fuerza. Así lucen 106 litros de cilindrada. También hay motores de varios cilindros más complejos, pero estos son principalmente instalaciones improvisadas, creado conectando varios motores de 8 o 12 cilindros.
Motor de 32 cilindros en forma de X
Mientras que los bloques en forma de V convergen en un ángulo agudo en los motores en forma de W, en los motores en forma de X están ubicados en un ángulo de 180 grados. Por lo tanto, se forman cuatro filas de pistones y cilindros, formando la letra X. Honda una vez tuvo la intención de construir un motor de 32 cilindros para la Fórmula 1, pero los cambios en las regulaciones y los resultados decepcionantes de las pruebas de banco obligaron a los japoneses a abandonar el audaz experimento. . Pero ver (y escuchar) motor en forma de x Los moscovitas y los invitados de la capital podrán muy pronto en la plaza principal del país; después de todo, TSUE "Armata" utiliza un motor ChTZ A-85-3A de 12 cilindros con un esquema en forma de X.
La historia de los creadores del motor de combustión interna más potente del mundo. Cómo aumentar varias veces la eficiencia del motor, cuál es la diferencia entre la nueva unidad y los motores rotativos conocidos y cuál es la ventaja de la educación soviética sobre la estadounidense, en el material del departamento de ciencias.
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Nativo de la URSS, que vive en los EE. UU., junto con su hijo inventaron, patentaron y probaron el motor de combustión interna más potente y eficiente del mundo. motor nuevo serán muchas veces mayores que las existentes en términos de eficiencia e inferiores en masa.
En 1975, poco después de graduarse del Instituto Politécnico de Kyiv, el joven físico Nikolai Shkolnik se fue a los Estados Unidos, donde recibió un título científico y se convirtió en físico teórico; estaba interesado en aplicaciones relacionadas con la relatividad general y especial. Tras trabajar en el campo de la física nuclear, el joven científico abrió dos empresas en Estados Unidos: una software, el segundo - desarrollar robots andantes. Más tarde se dedicó a la consultoría para empresas de innovación tecnológica con problemas durante diez años.
Sin embargo, como ingeniero, Shkolnik estaba constantemente preocupado por una pregunta: ¿por qué los modernos motores de coche tan antieconómico?
De hecho, a pesar de que la humanidad ha estado mejorando el motor de combustión interna de pistón durante un siglo y medio,
eficiencia motores de gasolina hoy no supera el 25%, diesel - alrededor del 40%.
Mientras tanto, el hijo de Shkolnik, Alexander, ingresó al MIT y recibió un doctorado en informática, convirtiéndose en un especialista en optimización de sistemas. Pensando en aumentar la eficiencia del motor, Nikolai Shkolnik desarrolló su propio ciclo de motor termodinámico HEHC (ciclo híbrido de alta eficiencia), que se convirtió en hito en la realización de sus sueños.
“La última vez que sucedió esto fue en 1892, cuando Rudolf Diesel propuso un nuevo ciclo y creó su propio motor”, explicó Shkolnik Jr. en una entrevista.
Los inventores se decidieron por un motor rotativo, cuyo principio fue propuesto a mediados del siglo XX por el inventor alemán Felix Wankel. La idea de un motor rotativo es simple. A diferencia de los motores de pistón convencionales, en los que hay muchas piezas giratorias y móviles que reducen la eficiencia, el motor rotativo Wankel tiene una cámara ovalada y un rotor triangular que gira en su interior, el cual, con su movimiento, forma varias secciones en la cámara donde se encuentra la admisión, tiene lugar la compresión, la combustión y el escape del combustible.
Las ventajas del motor: potencia, compacidad, ausencia de vibraciones. Sin embargo, a pesar de la mayor eficiencia y la alta características dinámicas, los motores rotativos no se han encontrado durante medio siglo. aplicación amplia en tecnología Uno de los pocos ejemplos de instalación en serie.
Los puntos débiles de tales motores eran la falta de confiabilidad asociada con la baja resistencia al desgaste de los sellos, debido a que el rotor está estrechamente adyacente a las paredes de la cámara y el bajo respeto al medio ambiente.
Ya trabajando en la empresa LiquidPiston, cuyos fundadores se convirtieron, los escolares crearon su propia reencarnación completamente nueva de la idea de los motores rotativos.
Lo fundamental era que en el motor Shkolnikov no era una cámara, sino un rotor con forma de nuez, que giraba en una cámara triangular.
Esto permitió resolver una serie de problemas insuperables del motor Wankel. Por ejemplo, los notorios sellos ahora pueden estar hechos de hierro y fijados a las paredes de la cámara. En este caso, el aceite se les suministra directamente, mientras que antes se añadía al aire mismo y, al quemarse, creaba un escape sucio y se lubricaba mal.
Además, durante el funcionamiento del motor Shkolnikov, se produce la llamada combustión isocórica del combustible, es decir, la combustión a volumen constante, lo que aumenta la eficiencia del motor.
Los inventores crearon uno tras otro cinco modelos de un motor fundamentalmente nuevo, el último de los cuales se probó por primera vez en junio: se colocó en un kart deportivo. Las pruebas cumplieron con todas las expectativas.
El motor en miniatura tiene el tamaño de un teléfono inteligente, pesa menos de 2 kg y tiene una potencia de solo 3 hp. El motor es de alta velocidad, opera a una frecuencia de 10 mil rpm, pero puede llegar a 14 mil La eficiencia del motor es del 20%. Esto es mucho, dado que lo habitual motor de pistón el mismo volumen de 23 "cubos" tendría una eficiencia de solo el 12%, y un motor de pistón de la misma masa daría solo 1 hp.
Pero lo más importante, la eficiencia de tales motores aumenta dramáticamente con un aumento en su volumen.
Asi que, siguiente motor Shkolnikov tendrá un motor diesel de 40 hp, mientras que su eficiencia será del 45%, que es superior a la eficiencia mejores motores diesel camiones modernos.
Pesará solo 13 kg, a pesar de que sus homólogos de pistón de la misma potencia hoy pesan menos de 200 kg.
Este motor ya está planeado para ser puesto en un generador que hará girar las ruedas de un auto diesel-eléctrico. “Si construimos un motor aún más grande, podemos lograr una eficiencia del 60 %”, explica Shkolnik.
En el futuro, compacto, ingenioso y motores potentes Está previsto que se utilicen niños en edad escolar donde estas propiedades sean especialmente importantes: en el diseño de drones ligeros, motosierras manuales, cortadoras de césped y generadores de energía.
Sin embargo, mientras el motor funcionaba durante 15 horas, según las normas, para entrar en producción, debe funcionar de forma continua durante 50 horas. Al mismo tiempo, por industria automotriz Se requiere confiabilidad del motor para 100,000 millas, lo cual sigue siendo un sueño, admiten los diseñadores.
"Este es el más económico motor poderoso no solo entre los rotativos, sino también entre todos los motores de combustión interna.
Esto lo muestran nuestras mediciones, y lo que obtenemos en motores más grandes, ya lo hemos simulado en computadoras”, se regocija Shkolnik Jr.
El hecho de que las cifras anunciadas no sean fantasías de inventores confirma la seriedad de las intenciones de los inversores. Hoy, ya se han invertido $ 18 millones en inversiones de riesgo en la puesta en marcha, de los cuales $ 1 millón fue otorgado por la agencia estadounidense de investigación avanzada DARPA.
El interés de los militares aquí es comprensible. El hecho es que el ejército de los EE. UU. En la aviación utiliza principalmente combustible JP-8. Y los militares quieren todo equipo del ejercito trabajado en este tipo de combustible, que, por cierto, también puede hacer funcionar motores diesel.
Pero los motores diesel modernos son voluminosos, razón por la cual DARPA está observando tan activamente el desarrollo de Shkolnikov.
Alexander cree que la educación que recibió su padre en la URSS ayudó a crear un motor tan revolucionario. “Él piensa diferente, no como un ingeniero común en los Estados Unidos. Su imaginación está limitada solo por la física. Si la física dice: algo es posible, entonces cree que es así y solo piensa cómo se puede hacer ”, agregó Alexander.
El mismo Nikolai Shkolnik cuenta la historia de su éxito y los beneficios de la educación soviética a su manera.
“En los EE. UU., me preocupaba que, al tener una especialidad en ingeniería mecánica, no tendría suficiente formación en física y, especialmente, en matemáticas.
Estos temores resultaron en vano gracias a la excelente formación que recibí en la escuela soviética.
este sólido entrenamiento educacional todavía me ayuda aquí en nuestro trabajo con el nuevo motor rotativo. Desde mi punto de vista, hay dos grandes diferencias entre los ingenieros estadounidenses y los formados en Rusia. Primero, los ingenieros estadounidenses son increíblemente eficientes en lo que hacen. Por lo general, se necesitan dos o tres ingenieros rusos para reemplazar a un estadounidense. Sin embargo, los rusos tienen una visión más amplia de las cosas (relacionadas con la educación, al menos en mi época) y la capacidad de lograr objetivos con un mínimo de recursos, como dicen, de rodillas ”, compartió sus pensamientos Nikolai Shkolnik.
Los ingenieros idearon un nuevo motor en 2003. Para 2012, se construyó el primer prototipo, sobre el cual se escribió en la revista Popular Mechanics. En 2015, la empresa no solo firmó un contrato con DARPA, sino que también comenzó a desarrollar una versión mini del motor.
Como Nueva Zelanda Motores duque que sus motores axiales son los más económicos y ligeros. Las unidades de potencia producidas por la empresa se pueden instalar en barcos y aviones ligeros. Pero eso no es todo. En un futuro próximo, la empresa promete lanzar motores similares.
No sabemos si Duke Engines podrá fabricar motores buenos y de alta calidad para la industria automotriz. Es muy posible que en el futuro esta empresa cambie nuestra comprensión de los sistemas de propulsión en los modernos vehículos. Pero en cualquier caso, vale la pena prestar atención a estos motores. Se ven inusuales, especialmente si, lo que muestra cómo funciona este inusual unidad de poder. Impresionante.
El principio de funcionamiento del motor no solo es sorprendente sino también fascinante.
El diseño del motor ha recorrido un largo camino desde el desarrollo conceptual hasta las primeras muestras de trabajo. A pesar de que en este momento continúa el desarrollo del motor, no se ve peor que los motores modernos.
Hasta ahora, la unidad de potencia existe como prototipo. Al igual que los motores convencionales, tiene un sistema de lubricación, un colector y una cámara de combustión. Pero preste atención al sistema de pistón con un mecanismo inclinado. Creemos que nunca has visto algo así.
