Több mint 100 éve használnak belső égésű motorokat a személygépkocsi-iparban, és ezalatt nem találtak ki forradalmi változtatásokat sem munkájukban, sem ipari szerkezetükben. Ezeknek a motoroknak azonban sok hátránya van. A mérnökök mindig is harcoltak velük, ahogy most is. Előfordul, hogy egyes ötletek meglehetősen eredeti és lenyűgöző műszaki megoldásokká fejlődnek. Ezek egy része még fejlesztési szakaszban van, míg másokat egyes autósorozatokon valósítanak meg.
Beszéljünk a legérdekesebb mérnöki fejlesztésekről az "autómotorok" területén
A történelem nevezetes tényei
A klasszikus négyütemű motort még 1876-ban találta fel egy Nikolaus Otto nevű német mérnök, az ilyen belső égésű motor (ICE) működési ciklusa egyszerű: szívó, kompresszió, teljesítménylöket, kipufogó. De már 10 évvel Otto verziója után James Atkinson brit feltaláló javasolta ennek a rendszernek a javítását. Első pillantásra az Atkinson ciklus, ciklusrendje és működési elve megegyezik a német által feltalált motoréval. Valójában azonban ez egy teljesen más és nagyon eredeti rendszer.
Mielőtt a belső égésű motor klasszikus szerkezetének változásairól beszélnénk, nézzük meg egy ilyen motor működési elvét, hogy mindenki megértse, miről beszélünk.
A belső égésű motor háromdimenziós modellje:
Megjegyzések és a legegyszerűbb ICE-séma:
Atkinson ciklus
Először is, az Atkinson motor egyedi főtengellyel rendelkezik, eltolt rögzítési pontokkal.
Ez az innováció lehetővé tette a súrlódási veszteségek csökkentését és a motor kompressziós szintjének növelését.
Másodszor, az Atkinson motornak különböző gázelosztási fázisai vannak. Ellentétben az Otto motorral, ahol a szívószelep szinte azonnal zár, miután a dugattyú áthaladt az alsó ponton, a brit feltaláló motorjában sokkal hosszabb a szívólöket, aminek következtében a szelep akkor zár, amikor a dugattyú már félúton van. a henger felső holtpontjához. Elméletileg egy ilyen rendszernek javítania kellett a hengerek feltöltésének folyamatát, ami viszont üzemanyag-megtakarításhoz és a motor teljesítménymutatóinak növekedéséhez vezet.
Általában az Atkinson-ciklus 10%-kal hatékonyabb, mint az Otto-ciklus. Ennek ellenére ilyen belső égésű motorral szerelt autókat nem gyártottak és nem is gyártanak.
Atkinson ciklus a gyakorlatban
És a helyzet az, hogy egy ilyen motor csak nagy fordulatszámon, alapjáraton tudja biztosítani a normál működését - egyszerűen elakad. Hogy ez ne forduljon elő, a fejlesztők és mérnökök megpróbáltak egy mechanikus kompresszort bevezetni a rendszerbe, de annak beszerelése, mint kiderült, gyakorlatilag semmissé teszi az Atkinson-motor minden előnyét és előnyét. Ennek fényében ilyen motorral sorozatgyártású autókat gyakorlatilag nem gyártottak. Az egyik leghíresebb az 1993-2002 között gyártott Mazda Xedos 9 / Eunos 800. Az autót 2,3 literes V6-os motor hajtotta 210 LE-vel.
Mazda Xedos 9 / Eunos 800:
A hibrid járművek gyártói viszont boldogan kezdték használni ezt az ICE ciklust fejlesztéseik során. Mivel alacsony sebességnél egy ilyen autó a villanymotorjával mozog, a gyorsításhoz és a gyors vezetéshez pedig benzines kell, így az Atkinson-ciklus minden előnye maximálisan kihasználható.
Orsószelep időzítése
Az autó motorjában a fő zajforrás a gázelosztó mechanizmus, mert elég sok mozgó alkatrész van benne - különféle szelepek, szelepek, vezérműtengelyek stb. Sok feltaláló próbált "megnyugtatni" egy ilyen nehézkes mechanizmust. Talán a legsikeresebb Charles Knight amerikai mérnök volt. Feltalálta a saját motorját.
Nincsenek benne sem standard szelepek, sem meghajtás. Ezeket az alkatrészeket orsók helyettesítik, két hüvely formájában, amelyeket a dugattyú és a henger közé helyeznek. Egyedülálló meghajtás késztette az orsókat a felső és az alsó helyzetbe, ezek viszont megfelelő időben kinyitották a henger ablakait, ahová az üzemanyag bejutott, és kipufogógázok kerültek a légkörbe.
A 20. század elején egy ilyen rendszer meglehetősen zajtalan volt. Nem meglepő, hogy egyre több autógyártó érdeklődik iránta.
Csak most egy ilyen motor messze nem volt olcsó, ezért csak olyan tekintélyes márkákon honosodott meg, mint a Mercedes-Benz, a Daimler vagy a Panhard Levassor, amelyek vásárlói a maximális kényelmet és nem az olcsóságot keresték.
De a Knight által feltalált motor kora rövid életű volt. És már a múlt század 30-as éveiben az autógyártók rájöttek, hogy az ilyen típusú motorok nem egészen praktikusak, mivel kialakításuk nem teljesen megbízható, és az orsók közötti nagy súrlódás növeli az üzemanyag- és olajfogyasztást. Ezért egy ilyen típusú belső égésű motorral szerelt autót az autó kipufogócsövén a zsírégetéstől származó kékes ködről lehetett felismerni.
A világgyakorlatban sokféle megoldás született a klasszikus belsőégésű motor korszerűsítése terén, azonban eredeti sémája a mai napig fennmaradt. Egyes autógyártók természetesen sikeres tudósok és kézművesek felfedezéseit alkalmazták a gyakorlatban, de lényegében az ICE változatlan maradt.
A cikk a www.park5.ru, www.autogurnal.ru oldalak képeit használjaA dugattyús belső égésű motort már több mint egy évszázada ismerik, és szinte ugyanazt, vagy inkább 1886 óta használják autókon. Az ilyen típusú motorok alapvető megoldását E. Langen és N. Otto német mérnökök találták meg 1867-ben. Meglehetősen sikeresnek bizonyult, hogy az autóiparban a mai napig megőrzött vezető pozíciót biztosítsák az ilyen típusú motoroknak. Sok ország feltalálói azonban fáradhatatlanul törekedtek arra, hogy más motort építsenek, amely a legfontosabb műszaki paraméterekben felülmúlja a dugattyús belső égésű motort. Mik ezek a mutatók? Mindenekelőtt ez az úgynevezett effektív teljesítménytényező (COP), amely azt jellemzi, hogy a kiégett fűtőelemben mennyi hő alakul át mechanikai munkává. A dízel belső égésű motor hatásfoka 0,39, a karburátoré pedig 0,31. Más szóval a hatékony hatásfok jellemzi a motor gazdaságosságát. A fajlagos mutatók nem kevésbé jelentősek: a fajlagos elfoglalt térfogat (hp / m3) és a fajsúly (kg / LE), amelyek a szerkezet tömörségéről és könnyűségéről tanúskodnak. Ugyanilyen fontos a motor különféle terhelésekhez való alkalmazkodási képessége, valamint a gyártás munkaintenzitása, a készülék egyszerűsége, a zajszint és az égéstermékekben lévő mérgező anyagok tartalma. Az erőmű egy adott koncepciójának minden pozitív vonatkozása mellett az elméleti fejlesztés kezdetétől a tömeggyártásba való bevezetéséig tartó időszak néha sok időt vesz igénybe. Tehát a forgódugattyús motor megalkotójának, a német feltalálónak, F. Wankelnek folyamatos munkája ellenére 30 évbe telt, hogy egységét ipari formatervezésre hozza. A helyszínen elmondják, hogy csaknem 30 évbe telt egy dízelmotor bevezetése egy sorozatgyártású autóba (Benz, 1923). De nem a technikai konzervativizmus okozta ekkora késést, hanem az, hogy kimerítően ki kell dolgozni egy új konstrukciót, vagyis meg kell teremteni a tömeggyártás lehetőségéhez szükséges anyagokat és technológiát. Ez az oldal néhány nem hagyományos motortípus leírását tartalmazza, amelyek azonban a gyakorlatban bizonyították életképességüket. A dugattyús belső égésű motornak megvan az egyik legjelentősebb hátránya - ez egy meglehetősen masszív forgattyús mechanizmus, mivel a fő súrlódási veszteségek a működéséhez kapcsolódnak. Század elején kísérletek történtek egy ilyen mechanizmustól való megszabadulásra. Azóta számos ötletes konstrukciót javasoltak, amelyek a dugattyú oda-vissza mozgását a tengely forgó mozgásává alakítják át.
Besshatunny motor S. Balandin
A dugattyúcsoport oda-vissza mozgásának forgó mozgássá alakítását egy "precíziós forgórúd" kinematikáján alapuló mechanizmus végzi. Vagyis a két dugattyút mereven köti össze egy rúd, amely a hajtókarokban fogaskerekekkel forgó főtengelyre hat. S. Balandin szovjet mérnök sikeres megoldást talált a problémára. A 40-es, 50-es években több repülőgép-hajtómű mintát tervezett és épített, ahol a dugattyúkat az átalakító mechanizmussal összekötő rúd nem okozott szöglengést. Egy ilyen rúd nélküli kialakítás, bár bizonyos mértékig bonyolultabb volt, mint a mechanizmus, kisebb térfogatot vett fel és kevesebb súrlódási veszteséget okozott. Megjegyzendő, hogy a húszas évek végén Angliában teszteltek egy hasonló felépítésű motort. De S. Balandin érdeme, hogy új lehetőségeket vett figyelembe a hajtórúd nélküli átalakító mechanizmusban. Mivel egy ilyen motorban a rúd nem lendül a dugattyúhoz képest, a dugattyú másik oldalán égésteret lehet rögzíteni a rúd szerkezetileg egyszerű tömítésével, amely áthalad a fedelén.
F. Wankel forgódugattyús motor
Háromszög alakú rotorral rendelkezik, amely bolygómozgást végez az excentertengely körül. A forgórész falai és a forgattyúház belső ürege által alkotott három üreg változó térfogata lehetővé teszi a hőmotor munkaciklusának végrehajtását gázok expanziójával. 1964 óta a forgódugattyús motorokkal felszerelt soros autókon a dugattyús funkciót egy háromszög alakú forgórész látja el. A forgórész szükséges mozgását a házban az excentertengelyhez képest bolygókerekes hajtómű illesztő mechanizmus biztosítja (lásd az ábrát). Egy ilyen, dugattyús motorral azonos teljesítményű motor kompaktabb (30%-kal kisebb a térfogata), 10-15%-kal könnyebb, kevesebb alkatrésze van és jobban kiegyensúlyozott. Ugyanakkor a tartósság, a munkaüregek tömítéseinek megbízhatósága szempontjából rosszabb volt a dugattyús motoroknál, több üzemanyagot fogyasztott, kipufogógázai pedig több mérgező anyagot tartalmaztak. De sok éves finomhangolás után ezek a hiányosságok megszűntek. A forgódugattyús motorral szerelt autók tömeggyártása azonban ma korlátozott. F. Wankel tervezésén kívül számos forgódugattyús motort ismernek más feltalálók (E. Kauertz, G. Bradshaw, R. Seirich, G. Ruzhitsky stb.). Ennek ellenére objektív okok nem tették lehetővé számukra, hogy kikerüljenek a kísérleti szakaszból - gyakran a technikai érdemek elégtelensége miatt.
Kéttengelyes gázturbina
Az égéstérből a gázok két turbina járókerekére zúdulnak, amelyek mindegyike független tengelyekhez csatlakozik. A centrifugális kompresszort a jobb kerékről hajtják, az autó kerekeire irányított teljesítményt pedig a balról veszik. Az általa kiszorított levegő a hőcserélőn keresztül jut be az égéstérbe, ahol a kipufogógázok felmelegítik. Az azonos teljesítményű gázturbinás erőmű kompaktabb és könnyebb, mint a dugattyús belsőégésű motor, emellett jól kiegyensúlyozott. A kipufogógázok is kevésbé mérgezőek. Vonóképességének sajátosságai miatt a gázturbina sebességváltó nélküli autóban is használható. A gázturbinák gyártásának technológiáját régóta elsajátították a légi közlekedésben. Milyen okból nem indulnak sorozatgyártásba a gázturbinás gépekkel végzett, több mint 30 éve tartó kísérletek? Ennek fő oka a kicsi, a dugattyús belsőégésű motorokhoz képest a hatékony hatásfok és az alacsony hatásfok. Ezenkívül a gázturbinás motorok gyártása meglehetősen drága, így jelenleg csak kísérleti autókban találhatók meg.Gőzdugattyús motor
A gőzt felváltva szállítják a dugattyú két ellentétes oldalára. Áramlását egy orsó szabályozza, amely a gőzelosztó dobozban lévő henger felett csúszik. A hengerben a dugattyúrudat egy persely tömíti, és egy kellően masszív keresztfej-mechanizmushoz csatlakozik, amely az oda-vissza mozgását forgó mozgássá alakítja.R. Stirling motorja. Külső égésű motor
Két dugattyú (alsó - működő, felső - elmozdulás) koncentrikus rudak segítségével kapcsolódik a forgattyús mechanizmushoz. A hengerfejben lévő égőből váltakozva felmelegített gáz a kiszorításos dugattyú feletti és alatti üregekben áthalad a hőcserélőn, a hűtőn és vissza. A gázhőmérséklet ciklikus változása térfogatváltozással és ennek megfelelően a dugattyúk mozgására gyakorolt hatással jár. Hasonló motorok fűtőolajjal, fával, szénnel működtek. Előnyeik közé tartozik a tartósság, a sima működés, a kiváló tapadási jellemzők, ami lehetővé teszi, hogy sebességváltó nélkül is működjön. A fő hátrányok: a tápegység lenyűgöző tömege és alacsony hatékonysága. Az elmúlt évek kísérleti fejlesztései (például az amerikai B. Lear és mások által) lehetővé tették zárt ciklusú egységek tervezését (a víz teljes kondenzációjával), a gőzképző folyadékok összetételének kiválasztását olyan indikátorokkal, amelyek jövedelmezőbbek. mint a víz. Gőzgépes autókat azonban az elmúlt években egyetlen üzem sem mert sorozatban gyártani. A forró levegős motor, amelynek ötletét R. Stirling javasolta még 1816-ban, a külső égésű motorokhoz tartozik. Ebben a munkaközeg hélium vagy hidrogén nyomás alatt, felváltva hűtjük és melegítjük. Egy ilyen motor (lásd az ábrát) elvileg egyszerű, alacsonyabb az üzemanyag-fogyasztása, mint a belső égésű dugattyús motoroké, működés közben nem bocsát ki káros anyagokat tartalmazó gázokat, és magas, 0,38-as hatásfokkal rendelkezik. Az R. Stirling motor tömeggyártásba való bevezetését azonban komoly nehézségek hátráltatják. Nehéz és nagyon terjedelmes, lassan kap lendületet a dugattyús belső égésű motorokhoz képest. Ezenkívül műszakilag nehéz a munkaüregek megbízható tömítését biztosítani. A nem hagyományos motorok közül egyedül a kerámia áll, amely szerkezetileg nem különbözik a hagyományos négyütemű dugattyús belső égésű motortól. Csak a legfontosabb részei készülnek kerámia anyagból, amely a fémnél 1,5-szer magasabb hőmérsékletet bírja. Ennek megfelelően a kerámiamotor nem igényel hűtőrendszert, így a működése nem jár hőveszteséggel. Ez lehetővé teszi olyan motor tervezését, amely úgynevezett adiabatikus cikluson fog működni, ami jelentős üzemanyag-fogyasztás-csökkenést ígér. Mindeközben amerikai és japán szakemberek is végeznek hasonló munkát, de még nem léptek ki a megoldások keresésének színpadáról. Bár még mindig nincs hiány számos nem szokványos motorral végzett kísérletezésben, az autók domináns pozícióját, amint fentebb említettük, a dugattyús négyütemű belső égésű motorok megtartják, és valószínűleg még sokáig meg is fogják őrizni.Ma az igazán kevés motorkonfigurációra fogunk emlékezni – mind a hengerszám, mind a hengerelrendezés tekintetében. És menjünk felfelé...
Egyhengeres motor
Most ezek az egyhengeres motorok csak segédmotoros kerékpárokon, kis kapacitású motorkerékpárokon, riksákon és egyéb "moto" előtaggal ellátott berendezéseken találhatók. Eközben a múlt század 50-es és 60-as éveiben a háború utáni mikroautók oroszlánrészét ilyen egyszerű motorokkal szerelték fel. Vegyük például a brit Bond Minicart Villiers motorral: igen, még akkor is, ha háromkerekű és szűk, de van motorháztetője, tetője, teljes értékű kormánya - egy minimális kényelem adott.
Villás kétdugattyús motor
Az ilyen motor egy olyan mechanizmus, amelyben két hengerben két dugattyú párhuzamosan működik. De van egy bökkenő - ezeknek a hengereknek az égéstere egy, közös. Így a levegő-üzemanyag keverék hatékonyabb égése érhető el a hagyományos egyhengeres motorokhoz képest, javul az üzemanyag-hatékonyság, és nő a teljesítmény. Ezt a motortípust a háború előtt használták Nyugat-Európában, de a második világháború után jóval kevésbé keresték. A kevés villás motorral rendelkező autók egyike volt az Iso Isetta, melynek 236 köbcentis motorja 9 lóerőt adott.
V alakú 2 hengeres motor
A Harley-Davidson büszkesége, ellentétben a soros vagy ellentétes 2 hengeres motorokkal, nem vert gyökeret az autókban – túl nagy a rezgésük. V-alakú, két "edényes" motorok csak különféle egzotikumokon találhatók meg, mint például a 30-as évek háromkerekű "Morgan"-ján, valamint néhány korai háború utáni időszak kei-autóján. Ilyen például a Mazda R360 miniatűr léghűtéses V2-vel. Később a B360 / B600 haszonjárművek jelentek meg ennek alapján - szintén V-alakú "kettesekkel".
V alakú 4 hengeres motor
Háromhengeres V alakú motor nem található az autókon (csak motorokon, és akkor is ritkán), de a V alakú „négyes” igen. Igaz, népszerűségüket tekintve mind a soros, mind az azonos hengerszámú boxermotoroknál alulmaradnak. Ezzel a különös erőművel manapság találkozhatunk például a Zaporozseceken, a LuAZ autókon, a Ford Transit néhány korai változatán, valamint az olyan sportautókon, mint a Saab Sonnet vagy egy pillanatra a Le Mans diadalmaskodó Porsche 919 hibridje.
V alakú öthengeres motor
Most élik újjászületésüket a soros öthengeres motorok: immár nemcsak a 80-as évek középkorú Audi 200 / Quattro-jában, hanem a modernebb Audi TT-RS-ben is megtalálhatóak. De a V-alakú „ötös” újjáélesztése előtt a mérnökök keze még nem érte el. A 90-es években a Volkswagen mérnökei erre a szokatlan sémára gondoltak, lefűrészelve egy hengert a VR6-os motorból - formálisan a Volkswagen V5 pontosan VR5, mivel a motornak csak egy hengerfeje van, és ezek a hengerek enyhén dőltek. A kellemes hangú V5-öt a 90-es évek végén számos Volkswagen modellre telepítették: VW Golf, Bora, Passat és Seat Toledo.
V-alakú soros hathengeres motor (VR6)
Egyébként a VR6 is ritka konfiguráció. És ez is csak a Volkswagen konszern autóin található. A VR6 egy nagyon kicsi, ívelt V6-os volt (10,5 vagy 15 fok), csak egy hengerfejjel és cikk-cakk mintával. A motor immár vitatott hírnevet szerzett: a 90-es évek legerősebb Volkswagenjébe (Golf VR6, Corrado VR6 és még a Volkswagen T4 is) beépítve kiváló nyomatékkal és bársonyos üvöltéssel tűnik ki, de meghibásodás esetén beindul. benzint felfalni - voltak esetek, amikor a fogyasztás több mint 70 literre nőtt 100 kilométerenként.
Soros 8 hengeres motor
A második világháború előtt a soros „nyolcasok” voltak az amerikai prémiummárkák (Packard, Duesenberg, Buick) kedvenc motorjai, de akkoriban is hasonlóan népszerűek voltak Európában: ezzel a motorral nyert többet a Bugatti Type 35. mint ezer verseny a világ körül Az eredeti Alfa Romeo 8C a soros 8 hengeres motorral tündökölt a Mille Miglián és a 24 órás Le Mans-i versenyen. A hosszú motor hattyúdala 1955 volt, amikor Juan Manuel Fangio másodszor lett bajnok egy Mercedes W196 volánja mögött. Ugyanebben az évben azonban megtörtént a híres Le Mans-i tragédia, amikor Pierre Levegh Mercedes 300 SLR-je (szintén soros nyolcassal) több mint 80 nézőt ölt meg. Az eset után a Mercedes több mint 30 évre visszavonult a motorsporttól.
Boxer 8 hengeres motor
Bár ezek a motorok elterjedtebbek a repülésben, egy időben a Porschénél kísérleteztek velük - a 60-as években készült verseny Porsche 907 és 908-asokat boxer nyolchengeres motorokkal szerelték fel, amelyek nagy teljesítményt és alacsony súlypontot biztosítanak. Nem azt akarom mondani, hogy az ötlet sikertelen volt, de a cég gyorsan elhagyta az ilyen motorokat, és inkább a boxer "hatos" motorral szemben, de nyomástartó rendszerrel. Élettartama végén a 908-as – akárcsak az, amellyel Yost és X a második helyen végzett az 1980-as Le Mans-i 24 órás versenyen – már hathengeres volt.
W alakú 8 hengeres motor
A W8-as motor, amely csak a Volkswagen Passat B5+-ban volt megtalálható, két V4-es motorként fogható fel, amelyek egymás mellé vannak szerelve 72 fokos szögben egymással szemben. Így négy hengersort kapunk, amelyekhez a motort W8-nak nevezték el. A Volkswagen Phaeton megjelenése előtt a Passat W8 modell volt a cég zászlóshajója, 275 lóerőt fejlesztett, és 6 másodperc alatt gyorsult "százra" egy sportautóban.
Boxer 10 hengeres motor
Sajnos ez az ötlet túl menőnek bizonyult ahhoz, hogy valósággá váljon, bár a GM a 60-as években hasonló motoron dolgozott, a 6 hengeres "ellenzéki" Corvair modell alapján. Feltételezték, hogy az új 10 hengeres motor átveszi a helyét a General Motors teljes méretű szedánjaiban és kisteherszedőiben, de a projektet egyelőre ismeretlen okokból gyorsan leállították. Soros 10 hengeres motorok sem voltak a gépeken - kivéve a nehéz tengeri konténerhajókat.
Soros 12 hengeres motor
David Bergs Weisz The Illustrated Encyclopedia of the Automobiles of the World című könyvében kijelenti, hogy az egyetlen sorozatgyártású, 12 hengeres soros motorral felszerelt autó a Corona volt, amelyet 1908-ban Franciaországban gyártottak. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az ötlet ne tetszett volna más cégeknek – például megbízhatóan ismert, hogy a Packard hasonló típusú motorokkal kísérletezett. A futó példányt 1929-ben építették, és Warren Packard személyesen tesztelte hat hónapon keresztül... egészen addig, amíg meg nem halt egy repülőgép-balesetben. Halála után a fényűző kabriót leszerelték, az egyedülálló, 150 lóerős motor pedig megsemmisült.
V alakú 16 hengeres motor
A Bugatti Veyron / Chiron megjelenésével a 16 hengeres motorokat többnyire W-alakúként mutatják be, de ez nem mindig volt így - az elmúlt évszázad során szinte mindig 16 henger állt két sorban. Az Auto Union Type A, a Cadillac V16, a Cizeta V16T csak néhány példa a V16-os járművekre. De egy ilyen motor jól megjelenhet a modern Rolls-Royce autókon - a Rolls-Royce Phantom Coupe futó prototípusát 9 literes V16-tal a „Johnny English ügynök: Újratöltve” című filmben mutatták be.
Boxer 16 hengeres motor
Nyilvánvaló, hogy ilyen motort csak a motorsportra való tekintettel lehet létrehozni. Az irónia azonban az, hogy 16 hengeres boxerekkel soha nem versenyeztek: a Porsche 917 prototípusa 16 hengerrel szinte azonnal a történelem polcára került, 12 edény mellett döntött, és az új Coventry Climax FWMW motort, amelyet fel kellett volna szerelni. A Formula Lotus és a Brabham a 60-as években annyira megbízhatatlannak bizonyult, hogy egy konzervatívabb V8-ast választottak.
H alakú 16 hengeres motor
A H alakú motor két "boxer" "szendvicse", amely pozitívan befolyásolja az erőmű tömörségét, de negatívan - a súlypontján. A 60-as években a BRM formula csapat megkockáztatta egy ilyen motor megépítését... és az eredmények vegyesek voltak - a motor erős volt, de nem különösebben megbízható és nehezen javítható. Jim Clark ilyen motorral felszerelt Lotus 43-a azonban elsőként ért át a célvonalon az 1966-os US Nagydíjon. Ez volt a H16 első és utolsó diadala.
V alakú 18 hengeres motor
Amikor úgy tűnik, nincs hová menni, fuvaros teherautók lépnek színpadra, és bebizonyítják az ellenkezőjét. V18-as autó? És vannak ilyenek - például a BelAZ 75600, amely 78 literes Cummins QSK78 dízelmotorral van felszerelve. Ez a „szív” 1500-as fordulatszámon 3500 lóerőt ad le, nyomatéka pedig eléri a 13 770 newtonmétert. Nos, hogyan lehet másképp megmozdítani egy megrakott, 560 tonnás kolosszust?
W alakú 18 hengeres motor
Ma már valószínűleg kevesen emlékeznek majd arra, hogy a Bugatti Veyronnak eredetileg 18 hengeresnek kellett volna lennie – az eredeti koncepcióautónak éppen ilyen erőműve volt. A Bugatti azonban nem tudta rendesen működésre bírni a motort (sebességváltási problémák voltak), így a Veyron végül 16 hengeres lett. Egy időben a Ferrari felügyelője, Franco Rocci a W18-as motoron gondolkodott, de nem jutott tovább a tervnél.
V alakú motor
Ezeket az erőműveket nehéz hajókon vagy ipari dízelgenerátorként használják, de néha bányászati dömperekben is használják. Ilyen 20 hengeres szörnyeteg a Caterpillar 797F, amit egy 4000 lóerős Cat C175-20 motor hajt. Így néz ki a 106 literes munkatérfogat. Léteznek bonyolultabb többhengeres motorok is, de ezek többnyire több 8 vagy 12 hengeres motor összekapcsolásával készült házi készítésű egységek.
X alakú 32 hengeres motor
Míg a W-alakú motorok V-alakú blokkjai hegyesszögben konvergálnak, addig az X-alakú motoroknál 180 fokos szögben helyezkednek el. Így négy sor dugattyú és henger alakul ki, amelyek az X betűt alkotják. Egy időben a Honda egy ilyen 32 hengeres motort szándékozott építeni a Forma-1-hez, de a szabályozás változásai és a próbapadi tesztek csalódást keltő eredményei arra kényszerítették a japánokat, hogy felhagyjanak vele. a merész kísérlet. Ám a moszkvaiak és a fővárosi vendégek hamarosan az ország főterén is láthatják (hallhatják) az X alakú motort - elvégre a 12 hengeres ChTZ A-85-3A motort X alakúval. rendszert az Armata Állami Egységes Vállalat használja.
A világ legerősebb belső égésű motorjának alkotóinak története. Hogyan lehet megsokszorozni egy motor hatásfokát, mi a különbség az új egység és a jól ismert forgómotorok között és mi a szovjet oktatás előnye az amerikaival szemben - a Tudományos Osztály anyagában.
A technológia folyamatosan fejlődik. Az elektromos vezetékek védelméről az Electrica Shop webáruház honlapján olvashat.
A Szovjetunió őslakosa, aki az Egyesült Államokban él, fiával együtt feltalálta, szabadalmaztatta és tesztelte a világ legerősebb és leghatékonyabb belső égésű motorját. Az új motor hatékonysága szempontjából jelentősen meg fogja haladni a meglévőket, és súlya is gyengébb lesz.
1975-ben, nem sokkal a Kijevi Politechnikai Intézet elvégzése után a fiatal fizikus, Nikolai Shkolnik az Egyesült Államokba távozott, ahol tudományos fokozatot szerzett, és elméleti fizikus lett - az általános és speciális relativitáselmélethez kapcsolódó alkalmazások érdekelték. A magfizika területén végzett munkája után a fiatal tudós két céget nyitott az Egyesült Államokban: az egyik szoftverekkel, a másik sétálórobotok fejlesztésével foglalkozik. Később tíz évet töltött problémás technológiai innovációs cégek tanácsadásával.
Mérnökként azonban Shkolnik folyamatosan aggódott egy kérdés miatt - miért olyan gazdaságtalanok a modern autómotorok?
És valóban, annak ellenére, hogy a dugattyús belső égésű motort az emberiség másfél évszázada továbbfejlesztette,
A benzinmotorok hatékonysága ma nem haladja meg a 25%-ot, a dízelmotorok - körülbelül 40%.
Eközben Shkolnik fia, Alexander beiratkozott az MIT-re, és megszerezte a Ph.D fokozatot számítástechnikából, és a rendszeroptimalizálás szakértője lett. Nikolay Shkolnik a motor hatásfokának növelésére gondolva kifejlesztette saját termodinamikai ciklusát a HEHC motorból (High-efficiency hybrid cycle), amely álma megvalósításának kulcsfontosságú állomása lett.
„Utoljára 1892-ben történt ez, amikor Rudolf Diesel új ciklust javasolt, és megalkotta saját motorját” – magyarázta Shkolnik Jr. egy interjúban.
A feltalálók egy forgómotorra telepedtek, melynek elvét Felix Wankel német feltaláló javasolta a 20. század közepén. A forgómotor ötlete egyszerű. Ellentétben a hagyományos dugattyús motorokkal, amelyekben sok forgó és mozgó alkatrész van, amelyek csökkentik a hatékonyságot, a Wankel forgómotor ovális kamrával és benne forgó háromszög alakú rotorral rendelkezik, amely mozgásával különböző szakaszokat képez a kamrában, ahol az üzemanyagot befecskendezik. , összenyomva, elégetve és elengedve...
A motor előnyei a teljesítmény, a kompaktság, a rezgések hiánya. A nagyobb hatásfok és a magas dinamikai jellemzők ellenére azonban a forgómotorok fél évszázada nem találtak széles körű alkalmazást a technikában. A soros telepítés néhány példájának egyike
Az ilyen motorok gyenge pontjai a tömítések alacsony kopásállóságához kapcsolódó megbízhatatlanság, ami miatt a forgórész szorosan csatlakozik a kamra falaihoz, és az alacsony környezetbarátság.
Már a LiquidPiston cégnél dolgozva, amelynek alapítói lettek, az iskolások megalkották saját, teljesen új reinkarnációjukat a forgómotorok ötletének.
A lényeg az volt, hogy a Shkolnikov motorban nem egy kamra, hanem egy forgórész hasonlít egy anyára, amely egy háromszög alakú kamrában forog.
Ez lehetővé tette a Wankel-motor számos megoldhatatlan problémájának megoldását. Például a hírhedt tömítések vasból készülhetnek, és a kamra falaihoz rögzíthetők. Ebben az esetben az olajat közvetlenül hozzájuk juttatják, míg korábban magához a levegőhöz adták, és égve piszkos kipufogógázt hozott létre, és rosszul kenték.
Ezen túlmenően, amikor a Shkolnikov motor működik, az üzemanyag úgynevezett izokorikus égése következik be, vagyis állandó térfogatú égés, ami növeli a motor hatékonyságát.
A feltalálók egymás után alkották meg az alapvetően új motor öt modelljét, amelyek közül az utolsót júniusban tesztelték először - egy sportkartra rakták. A tesztek minden elvárásnak megfeleltek.
A miniatűr, okostelefon méretű motor súlya kevesebb, mint 2 kg, teljesítménye pedig mindössze 3 LE. A motor nagy fordulatszámú, 10 ezres fordulatszámmal működik, de elérheti a 14 ezret is.A motor hatásfoka 20%. Ez nagyon sok, ha figyelembe vesszük, hogy a hagyományos, azonos térfogatú, 23 "kocka" dugattyús motor hatásfoka csak 12%, az azonos tömegű dugattyús motor pedig csak 1 LE-t adna.
De ami a legfontosabb, az ilyen motorok hatékonysága meredeken növekszik a térfogatuk növekedésével.
Tehát a Shkolnikov következő motorja egy 40 LE-s dízelmotor lesz, miközben hatékonysága már 45% lesz, ami magasabb, mint a modern teherautók legjobb dízelmotorjainak hatékonysága.
Mindössze 13 kg lesz a súlya, míg a mai, azonos teljesítményű dugattyús társai 200 kg alattiak.
Ezt a motort már tervezik egy olyan generátorra szerelni, amely egy dízel-elektromos autó kerekeit fogja forgatni. „Ha még nagyobb motort építünk, 60%-os hatásfokot érhetünk el” – magyarázza Shkolnik.
A jövőben a tervek szerint kompakt, ötletes és nagy teljesítményű motorokat alkalmaznak iskolások számára, ahol ezek a tulajdonságok különösen fontosak - könnyű drónok, kézi láncfűrészek, fűnyírók és elektromos generátorok tervezésében.
Amíg a motor 15 órán keresztül járt, a szabványok szerint azonban ahhoz, hogy gyártásba kerüljön, 50 órán keresztül folyamatosan kell működnie. Ugyanakkor az autóipar 100 ezer kilométeres futáshoz megköveteli a motor megbízhatóságát, ami még csak álom – vallják be a tervezők.
„Ez a leggazdaságosabb, legerősebb motor nem csak a forgómotorok, hanem az összes belső égésű motor között.
Ezt mutatják a méréseink, és amit nagyobb motorokon kapunk, azt már számítógépen mintáztuk” – örvend Shkolnik Jr.
Az a tény, hogy a közölt adatok nem a feltalálók fantáziái, megerősíti a befektetői szándékok komolyságát. Mára a startup 18 millió dollárt fektetett kockázati befektetésekbe, amelyből 1 millió dollárt a DARPA amerikai fejlett fejlesztési ügynökség biztosított.
A katonaság érdeke itt érthető. A helyzet az, hogy az amerikai hadsereg főként JP-8 üzemanyagot használ a repülésben. A katonaság pedig azt szeretné, ha minden katonai felszerelés ilyen típusú üzemanyaggal működne, amit egyébként dízelmotorok is használhatnak.
A modern dízelmotorok azonban terjedelmesek, ezért a DARPA olyan aktívan figyeli az iskolások fejlődését.
Sándor úgy véli, hogy az apja a Szovjetunióban kapott oktatás részben hozzájárult egy ilyen forradalmi motor létrehozásához. „Másképpen gondolkodik, nem úgy, mint egy átlagos mérnök az Egyesült Államokban. Fantáziájának csak a fizika szab határt. Ha a fizika azt mondja, hogy valami lehetséges, akkor ő elhiszi, hogy így van, és csak arra gondol, hogyan lehet ezt megtenni” – tette hozzá Alexander.
Maga Nikolai Shkolnik a maga módján mesél sikertörténetéről és a szovjet oktatás előnyeiről.
„Az USA-ban attól tartottam, hogy mivel gépészmérnöki specialitásom van, nem lesz elegendő fizikából, de főleg matematikából sem.
Ezek a félelmek hiábavalóak voltak a szovjet iskolában kapott kiváló képzésnek köszönhetően.
Ez a szilárd oktatási háttér továbbra is segít az új forgómotorral való munkánkban. Az én szemszögemből két nagy különbség van az amerikai mérnökök és az oroszországi oktatást folytatók között. Először is, az amerikai mérnökök hihetetlenül hatékonyak abban, amit csinálnak. Általában két vagy három orosz mérnök kell egy amerikai leváltásához. Az oroszoknak azonban tágabb a rálátása a dolgokra (legalábbis az én időmben az oktatáshoz kapcsolódik), és képesek minimális erőforrással elérni a célokat, ahogy mondani szokták, térdre állva” – osztotta meg gondolatait Nikolaj Shkolnik.
A mérnökök 2003-ban új motorral álltak elő. 2012-re elkészült az első prototípus, amiről a Popular Mechanics magazin írt. 2015-ben a cég nemcsak szerződést írt alá a DARPA-val, hanem megkezdte a motor mini-változatának fejlesztését is.
Ahogy azt Új-Zéland mondta Duke motorok hogy axiális motorjaik a leggazdaságosabbak és legkönnyebbek. A cég által gyártott erőművek hajókra és könnyű repülőgépekre szerelhetők. De ez még nem minden. A közeljövőben a cég azt ígéri, hogy hasonló motorokat bocsát ki.
Nem tudjuk, hogy a Duke Engines képes lesz-e jó és jó minőségű motorokat gyártani az autóipar számára. Lehetséges, hogy a jövőben ez a vállalat megváltoztatja a modern járművek hajtásláncáról alkotott felfogásunkat. De mindenesetre érdemes odafigyelni ezekre a motorokra. Szokatlannak tűnnek, különösen ha, ami megmutatja, hogyan működik ez a szokatlan tápegység. Hatásos.
A motor működési elve nemcsak meglepő, hanem lenyűgöző is.
A motor tervezése hosszú utat tett meg az elvi fejlesztéstől az első működő prototípusokig. Annak ellenére, hogy jelenleg a motor fejlesztése folytatódik, nem néz ki rosszabbul, mint a modern motorok.
Eddig prototípusként létezik a tápegység. A hagyományos motorokhoz hasonlóan kenőrendszerrel, elosztóval és égésterrel rendelkezik. De ügyeljen a dönthető dugattyús rendszerre. Úgy gondoljuk, hogy ilyet még nem látott.
