Come la Nuova Zelanda Motori Duca che i loro motori assiali sono i più economici e leggeri. I gruppi motopropulsori prodotti dall'azienda possono essere installati su imbarcazioni e velivoli leggeri. Ma non è tutto. Nel prossimo futuro, l'azienda promette di rilasciare motori simili per.
Non sappiamo se Duke Engines sarà in grado di realizzare motori validi e di alta qualità per l'industria automobilistica. È del tutto possibile che in futuro questa azienda cambierà la nostra comprensione dei propulsori nei veicoli moderni. Ma in ogni caso vale la pena prestare attenzione a questi motori. Sembrano insoliti, soprattutto se, il che mostra come funziona questa insolita unità di potenza. Degno di nota.
Il principio di funzionamento del motore non è solo sorprendente ma anche affascinante.
Il design del motore ha fatto molta strada dallo sviluppo concettuale ai primi campioni funzionanti. Nonostante il fatto che al momento lo sviluppo del motore continui, non sembra peggio dei motori moderni.
Finora, l'unità di potenza esiste come prototipo. Come i motori convenzionali, ha un sistema di lubrificazione, un collettore e una camera di combustione. Ma attenzione al sistema a pistoni con meccanismo inclinato. Pensiamo che tu non abbia mai visto niente del genere.
Oggi ricorderemo le pochissime configurazioni del motore, sia per numero di cilindri che per disposizione. E andiamo in ordine crescente...
motore monocilindrico
Ora troverai motori monocilindrici solo su ciclomotori, motociclette di piccola cilindrata, risciò automatici e altre attrezzature con il prefisso "moto". Nel frattempo, negli anni '50 e '60 del secolo scorso, la parte del leone delle microcar del dopoguerra era equipaggiata con motori così semplici. Prendiamo, ad esempio, la British Bond Minicar con motore Villiers: sì, lascia che sia a tre ruote e angusta, ma ha un cofano, un tetto, un volante a tutti gli effetti: è presente un set minimo di servizi.
Motore a doppio pistone a forcella
Un motore simile è un meccanismo in cui due pistoni lavorano in parallelo in due cilindri. Ma c'è un problema: la camera di combustione per questi cilindri è una, comune. Pertanto, si ottiene una combustione più efficiente della miscela aria-carburante rispetto ai tradizionali motori monocilindrici, si migliora l'efficienza del carburante e si aumenta la potenza. Questo tipo di motore è stato utilizzato in Europa occidentale nel periodo prebellico, ma dopo la seconda guerra mondiale divenne molto meno richiesto. Una delle poche auto a motore diviso era la Iso Isetta, il cui motore da 236 cc sviluppava 9 cavalli.
Motore bicilindrico a forma di V
L'orgoglio di Harley-Davidson, a differenza dei motori a 2 cilindri in linea o boxer, non ha messo radici nelle auto: le loro vibrazioni sono troppo grandi. I motori a V con due "pentole" si trovano solo in vari esotici, come i "Morgan" a tre ruote degli anni '30, così come alcune auto kei del primo dopoguerra. Un esempio è la Mazda R360 con un V2 in miniatura raffreddato ad aria. Successivamente, sulla sua base apparvero i veicoli commerciali B360 / B600, anch'essi con "due" a forma di V.
Motore a 4 cilindri a forma di V
I motori a tre cilindri a forma di V non si trovano sulle auto (solo sulle motociclette, e anche in questo caso raramente), ma i "quattro" a forma di V sono abbastanza. È vero, in popolarità perdono sia i motori in linea che quelli boxer con lo stesso numero di cilindri. Oggigiorno puoi incontrare questa stravagante centrale elettrica, ad esempio, su Zaporozhets, LuAZ, alcune prime versioni del Ford Transit, nonché auto sportive come la Saab Sonnet o, per un secondo, la trionfante Porsche 919 ibrida di Le Mans.
Motore a cinque cilindri a forma di V
Ora i motori a cinque cilindri in linea stanno vivendo una rinascita: ora possono essere trovati non solo nell'anziana Audi 200 / Quattro degli anni '80, ma anche in più della moderna Audi TT-RS. Ma le mani degli ingegneri non hanno ancora raggiunto la rinascita dei "cinque" a forma di V. Negli anni '90, gli ingegneri Volkswagen hanno pensato a questo schema insolito, segando un cilindro dal motore VR6 - formalmente, la Volkswagen V5 è esattamente la VR5, poiché il motore ha una sola testata con un leggero collasso di questi stessi cilindri. Con una voce piacevole, il V5 è stato installato su molti modelli Volkswagen della fine degli anni '90: VW Golf, Bora, Passat e Seat Toledo.
Motore a sei cilindri in linea a forma di V (VR6)
A proposito, anche VR6 è una configurazione rara. E si trova anche solo sulle auto della preoccupazione Volkswagen. Il VR6 era un V6 con un angolo di camber molto piccolo (10,5 o 15 gradi), che aveva una sola testata e i cilindri stessi erano disposti a zigzag. Ora il motore ha una fama controversa: essendo installato sulle Volkswagen più potenti degli anni '90 (Golf VR6, Corrado VR6 e persino Volkswagen T4), spicca per grande coppia e rombo vellutato, ma in caso di malfunzionamento parte divorare benzina - ci sono stati momenti in cui il consumo è aumentato fino a più di 70 litri per 100 chilometri.
Motore a 8 cilindri in linea
Prima della seconda guerra mondiale, gli "otto" in linea erano i motori preferiti dei marchi premium americani (Packard, Duesenberg, Buick), ma all'epoca non erano meno popolari in Europa: fu con questo motore che la Bugatti Type 35 vinse più di mille corse in giro per il mondo, fu con il motore 8 cilindri in linea che l'originale Alfa Romeo 8C brillò alla Mille Miglia e alla 24 Ore di Le Mans. Il canto del cigno del motore lungo fu il 1955, quando Juan Manuel Fangio divenne campione per la seconda volta alla guida di una Mercedes W196. Tuttavia, nello stesso anno, si verificò anche la famosa tragedia di Le Mans, quando la Mercedes 300 SLR di Pierre Levegh (anch'essa con un "otto" in linea) costò la vita a più di 80 spettatori. Dopo questo incidente, la Mercedes si è ritirata dal motorsport per più di 30 anni.
Motore Boxer 8 cilindri
Sebbene tali motori siano più comuni nell'aviazione, un tempo Porsche li sperimentò: le Porsche 907 e 908 da corsa costruite negli anni '60 erano appena equipaggiate con motori a 8 cilindri opposti che forniscono ad alta potenza e baricentro basso. Per non dire che l'idea non ebbe successo, ma l'azienda abbandonò rapidamente tali motori, preferendo loro i boxer "sei", ma con un sistema di pressurizzazione. Alla fine della sua vita, la 908 – come quella che portò Jost e X al secondo posto alla 24 Ore di Le Mans del 1980 – era già una sei cilindri.
Motore a 8 cilindri a forma di W
Il motore W8, installato solo sulla Volkswagen Passat B5 +, può essere pensato come due motori V4 montati uno accanto all'altro con un angolo di 72 gradi l'uno rispetto all'altro. Si ottengono così quattro file di cilindri, per le quali il motore ha ricevuto il nome W8. Prima dell'avvento della Volkswagen Phaeton, la Passat W8 era la berlina di punta dell'azienda, che sviluppava 275 cavalli e accelerava a "centinaia" in 6 secondi di un'auto sportiva.
Motore boxer 10 cilindri
Purtroppo, questa idea si è rivelata troppo interessante per diventare realtà, sebbene GM abbia lavorato su un motore simile negli anni '60, basato sul boxer a 6 cilindri del modello Corvair. Si presumeva che il nuovo motore a 10 cilindri prendesse il suo posto nelle berline a grandezza naturale e nei camioncini leggeri della General Motors, ma il progetto è stato rapidamente interrotto per ragioni sconosciute. Non c'erano nemmeno motori a 10 cilindri in linea sulle auto, ad eccezione delle pesanti navi portacontainer.
Motore a 12 cilindri in linea
Nel suo libro The Illustrated Encyclopedia of the Automobiles of the World, David Bergs Wise afferma che l'unica vettura di serie con un motore a 12 cilindri in linea era la Corona, prodotta in Francia nel 1908. Tuttavia, ciò non significa che l'idea non sia piaciuta ad altre società, ad esempio è noto che Packard ha sperimentato questo tipo di motore. La copia funzionante fu costruita nel 1929 e Warren Packard la testò personalmente per sei mesi... finché non morì in un incidente aereo. Dopo la sua morte, la lussuosa decappottabile fu smantellata e il motore unico da 150 cavalli fu distrutto.
Motore a 16 cilindri a forma di V
Con l'avvento della Bugatti Veyron/Chiron, i motori a 16 cilindri sono per lo più presentati solo come motori W, ma non è sempre stato così: per tutto il secolo scorso, i 16 cilindri sono stati quasi sempre allineati su due file. Auto Union Type A, Cadillac V16, Cizeta V16T sono solo alcuni esempi di veicoli V16. Ma un tale motore potrebbe benissimo apparire sul moderno Auto Rolls Royce- Un prototipo funzionante della Rolls-Royce Phantom Coupe con un V16 da 9 litri è stato presentato nel film "Agent Johnny English: Reloaded".
Motore boxer 16 cilindri
Ovviamente, un motore del genere poteva essere creato solo con un occhio al motorsport. Tuttavia, l'ironia è che gli "avversari" a 16 cilindri non hanno mai corso: il prototipo Porsche 917 con 16 cilindri è stato mandato quasi subito sullo scaffale della storia, optando per 12 "marmitte", e il nuovo motore Coventry Climax The FWMW, che doveva equipaggiare la formula Lotus e Brabham negli anni '60, si rivelò talmente inaffidabile che le fu preferito il più conservativo V8.
Motore a 16 cilindri a forma di H
Il motore a forma di H è un "sandwich" di due "pugili", che ha un effetto positivo sulla compattezza della centrale, ma negativamente sul suo baricentro. Negli anni '60, il team della formula BRM si avventurò a costruire un motore simile... ei risultati furono contrastanti: il motore era potente, ma non particolarmente affidabile e difficile da riparare. Tuttavia, la Lotus 43 di Jim Clark, equipaggiata con un tale motore, fu la prima a tagliare il traguardo al Gran Premio degli Stati Uniti del 1966. È stato il primo e l'ultimo trionfo dell'H16.
Motore a 18 cilindri a forma di V
Quando sembra che non ci sia nessun altro, i camion minerari entrano in scena e dimostrano il contrario. Auto V18? E ce ne sono alcuni, come, ad esempio, BelAZ 75600, equipaggiato con un motore diesel Cummins QSK78 da 78 litri. Un tale "cuore" produce 3.500 cavalli a 1.500 giri / min e la sua coppia raggiunge i 13.770 Newton metri. Ebbene, in quale altro modo spostare un colosso carico del peso di 560 tonnellate?
Motore a 18 cilindri a forma di W
Ora, probabilmente, pochi ricorderanno che la Bugatti Veyron originariamente doveva essere un 18 cilindri: la concept car originale era proprio con una tale centrale elettrica. Tuttavia, Bugatti non riusciva a far funzionare correttamente il motore (c'erano problemi con i cambi di marcia), quindi la Veyron finì con un 16 cilindri. Un tempo, l'assistente della Ferrari Franco Rocci pensava al motore W18, ma non andò oltre l'idea.
Motore a V
Centrali elettriche simili sono utilizzate su navi pesanti o come generatori diesel industriali, ma a volte cadono e autocarri con cassone ribaltabile. Uno di questi mostri da 20 cilindri è il Caterpillar 797F, alimentato da un motore Cat C175-20 da 4.000 cavalli. Ecco come sono 106 litri di cilindrata. Esistono anche motori multicilindrici più complessi, ma si tratta principalmente di installazioni fai-da-te create collegando diversi motori a 8 o 12 cilindri.
Motore a 32 cilindri a forma di X
Mentre i blocchi a forma di V convergono ad angolo acuto nei motori a forma di W, nei motori a forma di X si trovano ad un angolo di 180 gradi. Si formano così quattro file di pistoni e cilindri, che formano la lettera X. Una volta Honda intendeva costruire un tale motore a 32 cilindri per la Formula 1, ma i cambiamenti nei regolamenti e i risultati deludenti dei test al banco costrinsero i giapponesi ad abbandonare l'audace esperimento . Ma i moscoviti e gli ospiti della capitale potranno vedere (e ascoltare) molto presto il motore a forma di X sulla piazza principale del paese - dopotutto, il motore ChTZ A-85-3A a 12 cilindri con una forma a X lo schema è usato ad Armata.
Motore e motore a vapore per autoveicoli combustione interna hanno praticamente la stessa età. L'efficienza di un motore a vapore di quel tipo in quegli anni era di circa il 10%. Efficienza del motore Lenoir era solo il 4%. Solo 22 anni dopo, nel 1882, August Otto lo migliorò così tanto che l'efficienza dell'attuale motore a benzina raggiunse ... fino al 15%
A partire dal 1801, la storia del trasporto a vapore continuò attivamente per quasi 159 anni. Nel 1960 (!) autobus e camion con motore a vapore venivano ancora costruiti negli Stati Uniti. I motori a vapore sono migliorati in modo significativo durante questo periodo. Nel 1900 negli Stati Uniti, il 50% del parco auto era "vaporizzato". Già in quegli anni nasceva la concorrenza tra vapore, benzina e - attenzione! - carrozze elettriche. Dopo il successo di mercato della Ford Model-T e, a quanto pare, la sconfitta del motore a vapore, negli anni '20 del secolo scorso si verificò una nuova ondata di popolarità delle auto a vapore: il costo del carburante per loro (olio combustibile, cherosene) era significativamente inferiore al costo della benzina.
Il "classico" motore a vapore, che rilasciava vapore di scarico nell'atmosfera, ha un'efficienza non superiore all'8%. Tuttavia, un motore a vapore con un condensatore e una parte di flusso profilata ha un'efficienza fino al 25-30%. La turbina a vapore fornisce il 30-42%. Gli impianti a ciclo combinato, in cui le turbine a gas ea vapore vengono utilizzate "in combinazione", hanno un'efficienza fino al 55-65%. Quest'ultima circostanza ha spinto gli ingegneri BMW a iniziare a lavorare sulle opzioni per l'utilizzo di questo schema nelle auto. A proposito, l'efficienza dei moderni motori a benzina è del 34%.
Il costo di produzione di un motore a vapore in ogni momento era inferiore al costo del carburatore e dei motori diesel della stessa potenza. Il consumo di combustibile liquido nei nuovi motori a vapore funzionanti a ciclo chiuso su vapore surriscaldato (secco) e dotati di moderni sistemi di lubrificazione, cuscinetti di alta qualità e sistemi elettronici per la regolazione del ciclo di lavoro è solo il 40% del precedente.
Il motore a vapore si avvia lentamente. Ed era una volta ... Anche le auto di produzione Stanley "allevavano coppie" da 10 a 20 minuti. Il miglioramento del design della caldaia e l'introduzione di una modalità di riscaldamento in cascata hanno permesso di ridurre il tempo di prontezza a 40-60 secondi.
L'auto a vapore è troppo lenta. Questo non è vero. Il record di velocità del 1906 - 205,44 km / h - appartiene a un'auto a vapore. In quegli anni le auto con motore a benzina non sapevano guidare così velocemente. Nel 1985 in poi macchina a vapore viaggiava alla velocità di 234,33 km/h. E nel 2009, un gruppo di ingegneri britannici ha progettato una turbina a vapore "bolide" con motore a vapore con una capacità di 360 CV. con., che è stato in grado di muoversi a una velocità media record in gara - 241,7 km / h.
È interessante notare che la moderna ricerca nel campo dell'idrogeno per i motori delle automobili ha dato origine a una serie di "rami laterali": l'idrogeno come carburante per i classici motori a vapore alternativi e soprattutto per i motori a turbina a vapore garantisce un'assoluta compatibilità ambientale. Il "fumo" di un tale motore è ... vapore acqueo.
Il motore a vapore è capriccioso. Non è vero. È strutturalmente molto più semplice di un motore a combustione interna, il che di per sé significa maggiore affidabilità e senza pretese. La risorsa dei motori a vapore è di molte decine di migliaia di ore di funzionamento continuo, il che non è tipico per altri tipi di motori. Tuttavia, la questione non si limita a questo. In virtù dei principi di funzionamento, una macchina a vapore non perde efficienza al diminuire della pressione atmosferica. È per questo motivo che i veicoli a vapore sono eccezionalmente adatti per l'uso in alta montagna, su difficili passi di montagna.
È interessante notare un'altra proprietà utile di un motore a vapore, che, tra l'altro, è simile a un motore elettrico. corrente continua. Una diminuzione della velocità dell'albero (ad esempio, con un aumento del carico) provoca un aumento della coppia. In virtù di questa proprietà, le auto con motori a vapore non hanno fondamentalmente bisogno di cambi: sono essi stessi meccanismi molto complessi e talvolta capricciosi.
Il motore alternativo a combustione interna è conosciuto da oltre un secolo, e quasi altrettanti, anzi dal 1886, è stato utilizzato nelle automobili. La soluzione fondamentale a questo tipo di motore fu trovata dagli ingegneri tedeschi E. Langen e N. Otto nel 1867. Si è rivelato un discreto successo per fornire a questo tipo di motore una posizione di leadership che è stata preservata fino ad oggi nell'industria automobilistica. Tuttavia, gli inventori di molti paesi hanno cercato instancabilmente di costruire un motore diverso in grado di superare il motore a combustione interna a pistoni in termini di indicatori tecnici più importanti. Quali sono questi indicatori? Prima di tutto, questo è il cosiddetto coefficiente di prestazione effettivo (COP), che caratterizza la quantità di calore presente nel combustibile consumato che viene convertito in lavoro meccanico. L'efficienza per un motore a combustione interna diesel è 0,39 e per un carburatore - 0,31. In altre parole, l'efficienza effettiva caratterizza l'efficienza del motore. Gli indicatori specifici non sono meno significativi: volume specifico occupato (cv / m3) e peso specifico (kg / cv), che indicano compattezza e leggerezza del design. Non meno di importanza Ha la capacità del motore di adattarsi a vari carichi, nonché la complessità della produzione, la semplicità del dispositivo, il livello di rumore e il contenuto di sostanze tossiche nei prodotti della combustione. Per tutti aspetti positivi dell'uno o dell'altro concetto di centrale elettrica, il periodo dall'inizio degli sviluppi teorici alla sua introduzione nella produzione di massa a volte richiede molto tempo. Così, il creatore del motore a pistoni rotanti, l'inventore tedesco F. Wankel, ha impiegato 30 anni, nonostante il suo continuo lavoro, per portare la sua unità a un design industriale. A proposito, si dirà che ci sono voluti quasi 30 anni per introdurre un motore diesel su un'auto di serie (Benz, 1923). Ma non è stato il conservatorismo tecnico a causare un ritardo così lungo, ma la necessità di elaborare in modo esaustivo nuovo design, cioè creare i materiali e la tecnologia necessari per la possibilità della sua produzione di massa. Questa pagina contiene una descrizione di alcuni tipi di motori non tradizionali, ma che hanno dimostrato la loro fattibilità nella pratica. Un motore a combustione interna a pistoni presenta uno dei suoi svantaggi più significativi: è un meccanismo a manovella piuttosto massiccio, poiché le principali perdite per attrito sono associate al suo funzionamento. Già all'inizio del nostro secolo si è tentato di sbarazzarsi di un tale meccanismo. Da quel momento, sono stati proposti molti progetti ingegnosi che convertono il movimento alternativo di un pistone nel movimento rotatorio di un albero di questo tipo.
Motore senza stelo di collegamento S. Balandin
Conversione del moto alternativo gruppo pistone nel movimento rotatorio è effettuato da un meccanismo basato sulla cinematica della "retta esatta". Cioè, due pistoni sono collegati rigidamente da un'asta che agisce su albero motore rotante con corone dentate nelle pedivelle. Una soluzione di successo al problema è stata trovata dall'ingegnere sovietico S. Balandin. Negli anni Quaranta e Cinquanta progetta e realizza diversi modelli di motori aeronautici, dove l'asta che collega i pistoni al meccanismo di trasformazione non oscilla. Un tale design senza biella, sebbene in una certa misura più complicato del meccanismo, occupava un volume minore e forniva minori perdite per attrito. Va notato che un motore simile nel design fu testato in Inghilterra alla fine degli anni venti. Ma il merito di S. Balandin è di aver considerato le nuove possibilità di un meccanismo di trasformazione senza biella. Poiché l'asta in un tale motore non oscilla rispetto al pistone, è anche possibile collegare una camera di combustione sull'altro lato del pistone con una tenuta strutturalmente semplice dell'asta che passa attraverso il suo coperchio.
Motore a pistoni rotanti F. Wankel
Ha un rotore triedrico, che compie un movimento planetario attorno all'albero eccentrico. Il volume variabile delle tre cavità formate dalle pareti del rotore e dalla cavità interna del basamento consente di effettuare il ciclo di funzionamento del motore termico con l'espansione dei gas. Dal 1964, sulle auto prodotte in serie in cui sono installati motori a pistoni rotanti, la funzione del pistone è svolta da un rotore triedrico. Il movimento del rotore richiesto nell'alloggiamento rispetto all'albero eccentrico è fornito da un meccanismo di accoppiamento planetario (vedi figura). Un tale motore, a parità di potenza con un motore a pistoni, è più compatto (ha un volume inferiore del 30%), più leggero del 10-15%, ha meno dettagli e meglio equilibrato. Ma allo stesso tempo era inferiore a un motore a pistoni in termini di durata, affidabilità delle guarnizioni nelle cavità di lavoro, consumava più carburante ei suoi gas di scarico contenevano più sostanze tossiche. Ma, dopo molti anni di messa a punto, queste carenze sono state eliminate. Tuttavia, la produzione in serie di automobili con motori a pistoni rotanti è attualmente limitata. Oltre al design di F. Wankel, sono noti numerosi progetti di motori a pistoni rotanti di altri inventori (E. Cauertz, G. Bradshaw, R. Seyrich, G. Ruzhitsky, ecc.). Tuttavia, ragioni oggettive non hanno dato loro l'opportunità di abbandonare la fase sperimentale, spesso a causa di un merito tecnico insufficiente.
Turbina bialbero a gas
Dalla camera di combustione i gas si riversano verso due giranti della turbina, ciascuna collegata ad alberi indipendenti. Un compressore centrifugo viene azionato dalla ruota destra e la potenza diretta alle ruote dell'auto viene prelevata da sinistra. L'aria da essa immessa entra nella camera di combustione passando attraverso lo scambiatore di calore, dove viene riscaldata dai gas di scarico. Una turbina a gas di pari potenza è più compatta e leggera di un motore a combustione interna a pistoni ed è anche ben bilanciata. Meno gas tossici e di scarico. Per le peculiarità delle sue caratteristiche di trazione, una turbina a gas può essere utilizzata su un'auto senza cambio. La tecnologia per la produzione di turbine a gas è stata a lungo padroneggiata nell'industria aeronautica. Per quale motivo, tenendo conto degli esperimenti con macchine a turbina a gas che vanno avanti da oltre 30 anni, non entrano in produzione di massa? Il motivo principale è la bassa efficienza effettiva e la bassa efficienza rispetto ai motori a combustione interna a pistoni. Inoltre, i motori a turbina a gas sono piuttosto costosi da produrre, quindi attualmente si trovano solo su auto sperimentali.Motore a pistoni a vapore
Il vapore viene fornito alternativamente ai due lati opposti del pistone. La sua erogazione è regolata da una spola che scorre sul cilindro nella scatola di distribuzione del vapore. Nel cilindro, lo stelo del pistone è sigillato con un manicotto e collegato a un meccanismo a traversa abbastanza massiccio, che converte il suo movimento alternativo in rotatorio.Motore R. Stirling. Motore a combustione esterna
Due pistoni (inferiore - funzionante, superiore - dislocante) sono collegati al manovellismo mediante aste concentriche. Il gas situato nelle cavità sopra e sotto il pistone dislocatore, essendo riscaldato alternativamente dal bruciatore nella testata, passa attraverso lo scambiatore di calore, il radiatore e il ritorno. Una variazione ciclica della temperatura del gas è accompagnata da una variazione di volume e, di conseguenza, un effetto sul movimento dei pistoni. Motori simili funzionavano a olio combustibile, legna, carbone. I loro vantaggi includono durata, funzionamento regolare, eccellenti caratteristiche di trazione, che consentono di fare a meno di un cambio. I principali svantaggi: la massa impressionante dell'unità di potenza e la bassa efficienza. Gli sviluppi sperimentali degli ultimi anni (ad esempio, l'americano B. Lear e altri) hanno permesso di progettare unità a ciclo chiuso (con condensazione completa dell'acqua), per selezionare le composizioni di liquidi formanti vapore con indicatori più favorevoli dell'acqua. Tuttavia, negli ultimi anni nessun impianto ha osato produrre in serie automobili con motori a vapore. Il motore ad aria calda, la cui idea fu proposta da R. Stirling nel 1816, si riferisce ai motori combustione esterna. In esso, il fluido di lavoro è l'elio o l'idrogeno, che è sotto pressione, alternativamente raffreddato e riscaldato. Tale motore (vedi figura) è semplice in linea di principio, ha un consumo di carburante inferiore rispetto ai motori alternativi a combustione interna, non emette gas che hanno sostanze nocive durante il funzionamento e ha anche un'elevata efficienza effettiva pari a 0,38. Tuttavia, l'introduzione del motore R. Stirling nella produzione di massa è ostacolata da serie difficoltà. È pesante e molto ingombrante, guadagnando lentamente slancio rispetto a un motore a combustione interna alternativo. Inoltre, è tecnicamente difficile garantire una tenuta affidabile delle cavità di lavoro. Tra i motori non tradizionali spicca il ceramico, che non si discosta strutturalmente da un tradizionale motore a combustione interna a quattro tempi a pistoni. Solo lui dettagli importanti realizzato in materiale ceramico in grado di resistere a temperature 1,5 volte superiori al metallo. Di conseguenza, il motore ceramico non richiede un sistema di raffreddamento e quindi non ci sono perdite di calore associate al suo funzionamento. Ciò consente di progettare un motore che funzionerà sul cosiddetto ciclo adiabatico, che promette una significativa riduzione del consumo di carburante. Nel frattempo, un lavoro simile viene svolto da specialisti americani e giapponesi, ma finora non hanno lasciato la fase della ricerca di soluzioni. Sebbene non manchino ancora gli esperimenti con una varietà di motori non tradizionali, la posizione dominante nelle automobili, come notato sopra, viene mantenuta e, forse, rimarrà a lungo per essere motori a combustione interna a quattro tempi alternativi.introduzione
"La principale, forse, o una delle basi principali della nostra intera economia"1 è stata chiamata il trasporto da V. I. Lenin. Lo sviluppo dei trasporti e le questioni relative al miglioramento del lavoro del trasporto su strada, in particolare, sono oggetto di grande attenzione in tutte le decisioni del partito e del governo del nostro Paese. Nel decimo piano quinquennale parcheggio rifornito con nuovi mezzi pesanti. Nel 1980 verranno prodotti 2,1 - 2,2 milioni di veicoli, inclusi 800 - 825 mila camion. Aumenterà la produzione di autobus, mezzi pesanti, rimorchi e semirimorchi per loro. Inoltre, viene prestata particolare attenzione al miglioramento delle caratteristiche tecniche ed economiche dei veicoli: produttività, efficienza operativa, riduzione del consumo di materiale, affidabilità.
Il cuore di ogni unità di trasporto è il motore e tutti questi requisiti valgono anche per esso. Migliorare l'efficienza del carburante e l'affidabilità dei motori, ridurne il peso, creare design semplici e tecnologici, ridurre la tossicità dei gas di scarico e il rumore del motore sono i compiti principali che la moderna costruzione di motori deve affrontare.
Nell'adempiere ai compiti che ci attendono economia nazionale, Gli inventori sovietici, gli innovatori e gli innovatori della produzione danno un grande contributo allo sviluppo di nuove soluzioni efficaci. Il loro lavoro è stato molto apprezzato al XXV Congresso del PCUS.
Il segretario generale del Comitato centrale del PCUS, compagno L. I. Brezhnev, nella sua relazione al XXV Congresso del partito "Da-
1 V. I. Lenin. Poli. coll. cit., vol.44, p. 302.
Il rapporto del Comitato centrale del PCUS e i compiti immediati del partito nel campo della politica interna ed estera" sottolineava:
“...Abbiamo raggiunto un notevole aumento del potenziale scientifico e tecnico. Il campo della ricerca scientifica è diventato ancora più ampio. La creatività di centinaia di migliaia di inventori e innovatori sta guadagnando sempre più spazio.
Questa brochure è dedicata a possibili tipi di motori insoliti del prossimo futuro e principalmente al lavoro dei nostri inventori domestici.
Se guardi riviste popolari e trovi articoli sui motori lì, allora il lettore inesperto avrà sicuramente l'impressione che i giorni dei motori a combustione interna convenzionali (ICE) siano contati - tanto è stato scritto e parlato di recente sui veicoli elettrici, turbo locomotive e persino motori a vapore. Questa impressione è errata. Numerose previsioni prevedono che nel 2000 saranno prodotte tra i 60 ei 75 milioni di auto (Fig. 1, curva 5), e il numero di auto raggiungerà i 500-750 milioni di unità. Quasi il 95% del traffico passeggeri e quasi il 90% del traffico merci sarà effettuato su strada. E la parte del leone ricadrà sulle spalle dell'eterno motore a pistoni.
Non c'è dubbio che l'ICE subirà cambiamenti significativi. Enormi team di scienziati e ingegneri stanno cercando le soluzioni più efficaci sia per i motori convenzionali che per i motori di nuovi tipi che non si sono ancora diffusi.
In fig. 1. L'autore ritiene che il modesto destino dei famosi "wankels" (curva 1) sarà inaspettato per molti. Nel prossimo futuro, sostituiranno non più del 5% dei motori a combustione interna convenzionali e la loro produzione fino al 1985 non supererà i 2 milioni di unità. nell'anno. Anche ora possiamo tranquillamente affermare che motociclette, barche, motoslitte e motoslitte diventeranno il principale campo di applicazione di questi motori. Entro il 1985, il 50% della flotta di tali macchine sarà equipaggiata con motori ranque-la. Tuttavia, molto meno pubblicizzato
"stirling" accoppiato con una turbina a gas mostra tassi di crescita senza precedenti (curva 3). Loro produzione di massa inizierà già nel 1981 e nel 1985 rappresenterà fino al 10% della produzione totale di motori per automobili. L'area principale della loro applicazione all'inizio saranno i camion pesanti. Con lo sviluppo di modelli compatti di motori Stirling e motore a turbina a gas(GTE) la loro quota nel saldo complessivo aumenterà costantemente.
La curva 4, che caratterizza la produzione di motori a combustione interna convenzionali migliorati, ha il decollo più intenso. Già dal 1980, la stragrande maggioranza dei motori a combustione interna avrà l'accensione in precamera con una distribuzione stratificata della carica della miscela, l'iniezione diretta del carburante o altri miglioramenti nel processo di funzionamento, volti principalmente a ridurre la tossicità dei gas di scarico. Quanto alla curva 2, essa illustra le possibili dinamiche della produzione di veicoli elettrici. La flotta di veicoli elettrici conta già decine di migliaia di pezzi. In un certo numero di paesi, i programmi di sviluppo dei veicoli elettrici sono sovvenzionati dai governi. Sono stati realizzati accumulatori e celle a combustibile ad intensità energetica aumentata (oltre 200 Wh per 1 kg di peso). E allo stesso tempo, l'alto costo e, soprattutto
Riso. 1. Previsione della produzione di motori automobilistici:
1 - Motori Wankel; 2 motori per veicoli elettrici; 3 - Turbine a gas per motori Stirling; 4 - motori a combustione interna migliorati del solito schema; 5 - le dinamiche della produzione automobilistica, un chilometraggio significativamente inferiore dei veicoli elettrici con una singola carica (rifornimento) ne frenerà la diffusione capillare per molto tempo a venire. Nel 1990 la quota di veicoli elettrici sarà vicina al 10% e nel 2000 sarà del 20-35%.
Il declino dell'era dei motori a pistoni non è affatto confermato dai dati previsionali. Questa è piuttosto una sorta di pubblicità per veicoli elettrici, "wankel", motori a turbina a gas.
Tutti gli attacchi all'auto esistente sono principalmente causati dalla tossicità dei gas di scarico. Il trasporto su strada è responsabile del 35% dell'inquinamento atmosferico. Il numero è impressionante. Pertanto, tutti i paesi altamente sviluppati hanno emanato e approvato negli ultimi anni norme per la tossicità dei gas di scarico delle auto. Compagnie automobilistiche ha sollevato un polverone definendo i requisiti degli standard "impossibili", "irragionevoli", "super rigidi". Tuttavia, tutte le auto del 1975 soddisfano questi requisiti. Anche una scarsa riduzione della tossicità rispetto ai requisiti degli standard viene utilizzata come brillante esca pubblicitaria.
Il clamore dei giornali e le lamentele sugli standard rigidi sono stati utilizzati dalle aziende per aumentare i prezzi delle auto in media dal 20 al 25%, sebbene la maggior parte dei cambiamenti si riduca allo sviluppo di carburatori migliorati, all'uso di sistemi di iniezione diretta del carburante e postbruciatori o catalizzatori installato nei silenziatori.
Sono ancora in fase di sviluppo sistemi fondamentalmente nuovi, la cui essenza è, ad esempio, la conversione della benzina in uno stato di vapore mediante uno scambiatore di calore o la scissione preliminare della benzina e la sua trasformazione in un gas combustibile. Ma anche questi sistemi non sono in grado di risolvere radicalmente il problema di un'auto promettente, che è indissolubilmente legato alla scelta del tipo di carburante per il motore.
Negli ultimi anni si è notevolmente intensificato il lavoro sui veicoli a pallone a gas che utilizzano miscele di gas di idrocarburi liquefatti, di norma propano liquido e butano, come carburante, che consente di ridurre la tossicità. L'ampia diffusione dei veicoli con mongolfiera è ostacolata dal numero ancora limitato di stazioni di rifornimento di gas.
zioni, nonché una diminuzione della potenza del motore di. 10-20%.
Gas naturale liquefatto più promettente - metano. L'utilizzo del gas naturale liquefatto consente non solo di ridurre drasticamente la tossicità dei gas di scarico (grazie alla composizione omogenea del carburante e alla semplicità della struttura chimica), ma anche di aumentare sensibilmente la vita del motore, ovvero la potenza del motore. Tuttavia, la bassa temperatura del gas naturale liquefatto (-160 ° C) richiede la fabbricazione serbatoio di carburante secondo il principio di un thermos, che, dato lo stato attuale della tecnologia criogenica, non è difficile.
Negli Stati Uniti è stato svolto un ampio lavoro per il trasferimento del parco automezzi a gas naturale liquefatto. Auto sperimentali sono state prodotte anche da aziende europee, come Steyer-Puch (Austria), Mercedes-Benz (Germania), Saviem (Francia). La flotta di questi veicoli conta già decine di migliaia.
Nel nostro Paese, al fine di migliorare l'atmosfera delle grandi città, è stata adottata una delibera per trasferire un numero significativo di camion al gas idrocarburo liquefatto e sono in corso lavori per l'utilizzo del gas naturale liquefatto come combustibile. Nel 1975, per le strade di Mosca apparvero già le prime auto alimentate a gas liquefatto. Sono riempiti in speciali stazioni di rifornimento di gas.
Considerando le prospettive dei veicoli alimentati a gas liquefatti, non si può non menzionare l'idrogeno liquido. Finora è stato utilizzato con successo solo nei razzi. Tuttavia, questo è senza dubbio il carburante del futuro per le automobili, sia per la fornitura illimitata di idrogeno sia per la massima purezza dei prodotti della combustione (teoricamente, i prodotti della combustione dell'idrogeno sono costituiti da vapore acqueo).
La prima esperienza di successo nell'utilizzo dell'idrogeno come carburante per motori diesel ad iniezione diretta è stata effettuata presso l'Università dell'Oklahoma (USA) nel 1968-1970, dove tre motori sperimentali hanno lavorato per due anni sullo stand e le loro caratteristiche di potenza sono rimaste praticamente immutato. L'unico inconveniente dell'idrogeno è la necessità di conservarlo allo stato liquido a una temperatura estremamente bassa - 250 ° C. Pertanto, e anche perché
A causa del fatto che l'idrogeno è considerato esplosivo (a proposito, irragionevolmente), ci si può aspettare l'introduzione di questo tipo di carburante non prima dell'uso diffuso delle auto a metano liquefatto, ad es. da qualche parte al di fuori del 1990.
È vero, è possibile che il metodo recentemente scoperto per immagazzinare l'idrogeno nelle composizioni di polvere di alcuni metalli (ad esempio, negli idruri di lantanio-nichel) avvicini in qualche modo questo periodo. L'essenza del metodo risiede nell'enorme capacità di assorbimento degli idruri rispetto all'idrogeno. In un volume unitario di polvere a pressione quasi atmosferica, l'idrogeno viene immagazzinato quasi quanto in un cilindro con una pressione di 1000 kg/cm2!
Un principio interessante è stato utilizzato dagli specialisti dell'Istituto di problemi di ingegneria meccanica dell'Accademia delle scienze della SSR ucraina in collaborazione con colleghi di Mosca, Leningrado e un certo numero di repubbliche sindacali. Sulla base di Moskvich, hanno creato un modello sperimentale di un'auto in cui la benzina è stata sostituita nel motore. idrogeno. In macchina, invece di un serbatoio di benzina, un reattore in miniatura. La polvere di metallo in essa contenuta è combinata con l'acqua. Si verifica una reazione chimica che porta al rilascio di idrogeno. Miscelato con aria, viene immesso nel cilindro del motore. Sistema di alimentazione carburante a prova di esplosione.
Le prospettive dei gas liquefatti e dell'idrogeno sono evidenziate dal fatto che attualmente il costo del gas naturale liquefatto non supera il costo della benzina e il costo dell'idrogeno liquido è vicino ad esso. Il gas liquefatto e l'idrogeno liquido possono essere utilizzati come carburante per tutti i tipi di motori. Si può presumere che le qualità positive di questi carburanti garantiranno il loro uso graduale su tutti i modelli di motore nuovi e migliorati.
Ma il combustibile "più pulito" è, ovviamente, l'elettricità. Pertanto, quasi senza eccezioni, gli articoli sui veicoli elettrici iniziano con la tesi che il problema dell'inquinamento ambientale possa essere risolto attraverso il loro sviluppo. Tuttavia, dal 1900, l'intensità energetica specifica delle batterie è stata aumentata solo da 15 a 40 - 50 Wh/kg, e per garantire la competitività di un'auto elettrica, secondo gli esperti, un'intensità energetica di almeno 220 Wh/ kg è richiesto, ad es. in 4 - 5 volte superiore rispetto ai tipi esistenti.
Le batterie al litio, zinco-aria e sodio-zolfo e le celle a combustibile con un consumo energetico specifico fino a 200 Wh/kg, ovvero ancora inferiore al fabbisogno, dovrebbero diffondersi solo entro i prossimi 10 anni. Pertanto, l'inizio di un'ampia produzione di veicoli elettrici può essere previsto non prima del 1985, e quindi solo a condizione di un progresso accelerato nella tecnologia delle batterie. Nel prossimo futuro, lo sviluppo di questo tipo di trasporto sarà limitato dal basso consumo energetico, dal peso significativo, dalla durata limitata della batteria e da una serie di altri motivi.
I lavori per aumentare la durata della batteria fino a 400 - 500 cicli di ricarica, che equivalgono a soli 2 - 3 anni di funzionamento, sono ancora in corso e, a questo proposito, le prospettive sono molto meno rosee che nella direzione di un aumento dell'intensità energetica. Importante è anche l'aumento del costo dei veicoli elettrici, determinato non solo dal prezzo elevato delle fonti di energia *, ma anche dall'uso diffuso di metalli leggeri e plastiche relativamente costosi nella progettazione. Quest'ultimo è necessario almeno per avvicinare il peso totale di un'auto elettrica al peso di un'auto con motore a combustione interna della stessa classe.
Gli schemi già collaudati delle centrali elettriche combinate, in cui, insieme ai motori elettrici, vengono utilizzati motori a combustione interna, non cambiano la situazione. Di solito, in tali schemi, il motore a combustione interna funziona in una modalità (per ridurre la tossicità dei gas di scarico) solo per ricaricare le batterie. Ma allo stesso tempo, le perdite di energia raggiungono il 40%. Pertanto, lo schema non ha prospettive speciali.
Lo schema di una centrale elettrica combinata implementato da Bosch (Germania), in cui il motore a combustione interna con l'ausilio di una speciale frizione può essere collegato all'azionamento elettrico delle ruote al momento giusto, ha ridotto la quantità di perdita di energia al 10% . Tuttavia, il peso di tale installazione, progettato per un'autovettura, è aumentato di 400 kg e il costo del 30% rispetto a un motore a combustione interna convenzionale. "Lo studio di Bosch nel campo della protezione ambientale", i concorrenti dell'azienda hanno chiamato questo progetto.
1 In URSS, il costo di una batteria per un'autovettura è circa il 10% del costo di un motore/
Quindi, nonostante l'abbondanza di veicoli elettrici sperimentali e persino seriali, non possono essere considerati un serio concorrente delle auto con motore a pistoni.
Lo stesso si può dire finora dei giromobili esotici, in cui l'accumulatore di energia è un giroscopio (volano). Lavoro di ricerca e sviluppo svolto compreso. e nel nostro Paese, ci permetta di considerare questo tipo di trasporto come un concorrente principalmente dei veicoli elettrici. Infatti, essendo commisurati a quest'ultimo in termini di peso e chilometraggio, i giromobili possono sopperire alla mancanza di energia da quasi tutte le prese elettriche, che è il loro indubbio vantaggio.
Va notato che tutti i lavori su veicoli elettrici e giroscopici soffrono di una sorta di unilateralità. Pubblicizzando la "sterilità" di questo tipo di trasporto, gli autori non tengono conto della necessità di uno studio scientifico completo del problema del loro utilizzo. In sostanza, infatti, i veicoli elettrici portano la fonte dell'inquinamento solo fuori dalle città, scaricandola sulle spalle dell'industria dell'energia elettrica. È stato calcolato che se 14 milioni di motori a combustione interna di automobili (il livello del 1974 nella RFG) vengono sostituiti da motori elettrici, le cui batterie vengono caricate quotidianamente dalle 22:00 alle 6:00, il consumo di elettricità sarà di circa 100.000 MW . Ad esempio, 500 (!) centrali termiche nucleari con una capacità di 200 MW (!) ciascuna saranno in grado di fornire tale consumo di energia. Una dissipazione del calore di un tale sistema di alimentazione è colossale. Tenendo conto di questo aspetto, oltre che del bilancio elettrico prospettico per ogni singolo Paese (gli Stati Uniti stanno già vivendo una carenza di elettricità), molto probabilmente porterà al fatto che oltre il 2000 auto elettriche e giromobili non essere la modalità di trasporto prevalente.
Un fattore importante, che appare paradossale, è la bassa efficienza di utilizzo dell'energia nel sistema "centrale - auto elettrica". La sua efficienza non supera il 15%. Il funzionamento del sistema su scala planetaria equivale a uno spreco di energia. L'umanità può permettersi un tale lusso solo a causa di circostanze estreme, al fine di preservare la vitalità delle grandi città, la cui atmosfera è sempre più avvelenata dai gas di scarico.
zaai GHIACCIO. E solo quando le risorse minerarie del pianeta vengono esaurite, i metodi per generare elettricità e gli stessi veicoli elettrici migliorano, il loro numero può aumentare notevolmente. Forse, visto che ancora pochi osano guardare oltre il confine del secondo millennio. Ed è possibile che a quel punto nascerà un tipo di trasporto individuale senza precedenti.
Nel nostro Paese, il più grande consumatore di veicoli elettrici nel prossimo futuro sarà il settore dei servizi. Il lavoro in questa direzione viene svolto da scienziati e ingegneri di Mosca, Kharkov, Kaliningrad, Yerevan e Zaporozhye. Un'auto elettrica per passeggeri per uso individuale correrà lungo le strade non prima del 1990.
Negli ultimi anni si è sentita l'opinione che ora sia inutile sviluppare nuovi tipi di motori: sta arrivando l'era delle turbine e dei motori elettrici. Questa tesi è completamente confutata dai dati di Fig. 1 pur tenendo conto dell'imperfezione delle previsioni: fino al 2000 almeno la metà dei motori di nuova produzione (!) rimarrà fedele agli schemi inventati nel secolo scorso: Otto, Diesel, Stirling. Tuttavia, l'attuale livello di sviluppo della società richiede miglioramenti significativi sia nella progettazione di questi motori che nei processi di lavoro che implementano al fine di aumentare l'efficienza e l'economia, ridurre il peso e ridurre gli effetti dannosi sull'ambiente. Le prospettive di alcuni lavori di ricerca e sviluppo, svolti sia su scala nazionale che da singoli appassionati, possono essere rappresentate nella seguente sequenza:
1. Miglioramenti ai motori a combustione interna convenzionali.
2. Sviluppo di motori a combustione esterna e turbine a gas.
3. Miglioramento della trazione elettrica per veicoli.
4. Creazione di motori a pistoni rotanti.
Naturalmente, questa distribuzione è molto condizionata. Tuttavia, in questo opuscolo, dedicato principalmente ai motori alternativi ea pistoni rotanti, l'autore preferisce seguire questa sequenza. E per mostrare come storico
la necessità di apportare modifiche al loro design, nonché la continuità di molte soluzioni, invita il lettore a familiarizzare prima brevemente con la storia del motore.
Un po' di storia
Tre secoli fa, nel 1680, lo scienziato meccanico olandese Christian Huygens inventò il "motore a polvere". Secondo l'idea, sotto il pistone, posto in un cilindro verticale, era necessario depositare una carica di polvere da sparo e darle fuoco attraverso un piccolo foro nella parete del cilindro. I prodotti della combustione spingerebbero il pistone fino a un grande foro che mette in comunicazione la camera di combustione con l'atmosfera. Abbassandosi, il pistone doveva tirare il carico sospeso sui blocchi. Per l'era di Huygens, questo era un "colosso" super insolito (i termini "motore" o "macchina" non erano ancora apparsi), perché allora l'unico motore potente era una ruota idraulica.
Lo stesso X. Huygens a quel tempo si interessò alla molatura di lenti per telescopi giganti e, secondo i concetti attuali, con una lunghezza focale fino a 60 M. Pertanto, affidò la costruzione di un pericoloso "colosso" al suo allievo, il francese il fisico Denis Papin, che ha incarnato l'idea nel metallo. Il suo nome apre la storia dei motori termici. L'affermazione comune che la macchina a vapore sia stata la prima ad apparire non è vera. Il "colosso di polvere" di D. Papin è un prototipo di un moderno motore a combustione interna, poiché la combustione all'interno del cilindro ne è la caratteristica integrante.
Dopo aver giocherellato con il "colosso" per diversi anni, Papen si rese conto che la polvere da sparo non era il miglior carburante. Il destino gli mandò in quel momento nuovi insegnanti eccezionali. In Inghilterra conobbe Robert Boyle, che studiò lo stato dei gas, e successivamente, in Germania, il matematico Gottfried Leibniz. È possibile che il loro lavoro abbia aiutato D. Papen a creare un “paro motore aspirato naturalmente", in cui il pistone sollevava "vapore acqueo ottenuto attraverso il fuoco". Quando la fonte di calore (fuoco) è stata rimossa, il vapore "si è ricondensato in acqua" e il pistone, sotto l'influenza del peso e della pressione atmosferica1 (!), è sceso.
1 Quando il vapore si condensa sotto il pistone, si forma il vuoto.
E sebbene qui si utilizzi già il vapore, la nuova macchina di Papen non può essere definita macchina a vapore: il fluido di lavoro al suo interno non esce dal cilindro e all'esterno si trova solo la fonte di calore. Possiamo quindi dire che dopo il motore a combustione interna, Papin ha inventato il motore a combustione esterna. Il primo motore a combustione esterna al mondo faceva solo una corsa al minuto, che non soddisfaceva nemmeno i requisiti senza pretese di quei tempi. E Papin, dopo aver separato la caldaia dal cilindro, ha inventato la macchina a vapore!
La prima macchina atmosferica a vapore al mondo cadde nell '"apprendista" della ruota idraulica. Nel libro di D. Papin "The New Art of Efficiently Lifting Water to a height with Fire" si dice che abbia pompato l'acqua in modo che ... facesse ruotare la ruota idraulica.
XVIII secolo. Non ha portato una nuova storia del motore a combustione interna. Ma d'altra parte, Thomas Newcomen in Inghilterra (nel 1711), Ivan Polzunov (nel 1763) e l'inglese James Watt (nel 1784) svilupparono le idee di D. Papfsch. Iniziò la vita indipendente della macchina a vapore, la sua marcia vittoriosa. Anche i sostenitori della combustione interna si ripresentarono. Non è allettante combinare sia il focolare che la caldaia di un motore a vapore con il suo cilindro? Una volta Papin ha fatto il contrario, e ora ...
Nel 1801, il francese F. Lebon suggerì che il gas per l'illuminazione fosse un buon combustibile per i motori a combustione interna. Ci sono voluti 60 anni per realizzare l'idea. Il suo connazionale, Jacques Etienne Lenoir, belga di nazionalità, lanciò nel 1861 il primo motore a combustione interna al mondo. Secondo il dispositivo, si trattava di una macchina a vapore a doppio effetto senza caldaia, adatta per bruciare al suo interno4 una miscela di aria e gas di illuminazione fornita a pressione atmosferica.
Non si può dire che Lenoir sia stato il primo. Per 60 anni, gli uffici brevetti hanno ricevuto molte richieste di "privilegi" per costruire motori termici insoliti. Ad esempio, nel 1815 fu messo in funzione il "motore termico ad aria" di Robert Stirling, che nel 1862 fu trasformato in un frigorifero. Ci furono altri tentativi di costruire un motore a combustione interna.
Ma solo il motore Lenoir si diffuse, nonostante fosse ingombrante, capriccioso, assorbisse molto lubrificante e acqua, per cui ricevette persino il poco lusinghiero soprannome di "un pezzo di grasso rotante". Ma Jacques Lenoir si è fregato le mani: la domanda di "pezzi di grasso" è cresciuta. Tuttavia, non ha trionfato a lungo. All'Esposizione mondiale del 1867 a Parigi, contrariamente alle aspettative, il primo premio fu assegnato a un "motore atmosferico a gas" portato dalla Germania da Nikolaus Otto e Eigen Langen. Ha sbalordito i visitatori con un incredibile crack, ma consumava molto meno carburante del motore Lenoir e aveva un'efficienza superiore del 10%. Il segreto del suo successo è la precompressione della miscela di lavoro, cosa che non accadeva nei motori di Lenoir.
Già nel 1824 l'ingegnere francese Nicolas Leonard Sadi Carnot pubblicò un libro Riflessioni sulla forza motrice del fuoco e sulle macchine in grado di sviluppare questa forza. Un fuoco d'artificio di idee: i principi della trasmissione del calore, i criteri per confrontare tutti i cicli termici, i fondamenti della termodinamica del motore, e tra questi la precompressione - era disseminato nelle pagine di questo piccolo libro. Dieci anni dopo, queste idee furono sviluppate da B. Clapeyron e, poco dopo, da W. Thomson. Ora questi nomi sono familiari a tutti. Ma né Lenoir, né Otto, né Langen sapevano nulla del loro lavoro. Preferivano la teoria alla sperimentazione. Non sapevano che nel 1862 il francese A. Beau de Rocha aveva già brevettato il ciclo a quattro tempi. E il secondo ciclo consecutivo è proprio la compressione preliminare della miscela di lavoro.
Un motore a quattro tempi, praticamente non diverso dai moderni motori a combustione interna, Otto e Lange portarono solo all'Esposizione Mondiale del 1873. Prima di allora, gli inventori non solo utilizzavano l'esperienza nella produzione di motori a vapore, ma utilizzavano lo stesso meccanismo di distribuzione del gas di la loro - una bobina. Il nuovo motore aveva valvole invece di una bobina.
La posizione inespugnabile del motore a vapore fu scossa. DVS è passato all'offensiva. Dopo aver lavorato per un breve periodo sul gas per l'illuminazione, si è messo a lavorare su uno più ipercalorico: il gas del generatore. E poi, e all'inizio sembrava incredibile, è arrivato al carburante liquido "insolito".
Il motore a vapore non si è arreso immediatamente. Nel 1880, M. D. Mozhaisky ordinò due motori a vapore per il suo aereo. Circa il peso "specifico", pari a 5 kg/l. con., i progettisti del motore a combustione interna in quel momento sognavano solo, e M. Mozhaisky ci riuscì senza troppe difficoltà. Ma dopo otto anni, la "Società per la Costruzione dirigibile"Russia" avrebbe installato sul suo dirigibile uno dei primi motori a benzina al mondo, costruito da Ogneslav Kostovich. Ha raggiunto una straordinaria facilità di costruzione: 1 litro. Insieme a. la potenza del suo motore rappresentava solo 3 kg di peso. Anche il layout del motore era originale. Coppie di pistoni opposti ruotavano l'albero motore situato sopra i cilindri attraverso i bilancieri posti sui lati (Fig. 2). Il motore è stato preservato e puoi conoscerlo alla Moscow House of Aviation. MV Frunze.
A cavallo del XX secolo. l'ultima pietra è stata posata nella costruzione dell'edificio ICE. Nel 1893, l'ingegnere tedesco Rudolf Diesel ebbe l'idea ambiziosa di un "motore termico razionale progettato per sostituire il motore a vapore e altri motori attualmente esistenti". Il primo esemplare del suo motore fu lanciato nel 1897. Molte carenze furono completamente compensate da un'efficienza senza precedenti del 26%. Per il primo campione, questo è più che sufficiente. È interessante notare che il miglioramento dei motori diesel, il loro perfezionamento è stato effettuato da ingegneri russi presso lo stabilimento Nobel di San Pietroburgo nel 1899-1902. Solo in seguito il motore diesel è diventato un degno concorrente del motore a combustione interna a carburatore.
La distribuzione di massa dei motori a combustione interna ha cambiato radicalmente la vita umana. Il rombo dei motori cominciò a farsi sentire da tutte le parti. Faceva rannicchiare i pedoni impauriti contro i muri delle case, alzare la testa con curiosità, fissare per ore le manipolazioni di varie macchine.
Un'escursione nella storia del motore avrebbe potuto concludersi qui. Segue un ulteriore sviluppo: nell'industria automobilistica, da allora ad oggi, si utilizzano prevalentemente motori con cilindri disposti su una o due file, a loro volta posti ad angolo (schema a V) o uno di fronte all'altro (schema contrapposto). I motori costruiti secondo schemi insoliti molto spesso devono la loro nascita all'aviazione. -Iniziando con un motore monocilindrico raffreddato ad aria sull'aereo dei fratelli Wright, i produttori di aeromobili sono passati rapidamente a design multicilindrici radiali e in linea.
Quelli a forma di stella andavano bene per tutti, ma alla velocità del primo aereo a 40 - 60 km / h non fornivano ancora il necessario raffreddamento dei cilindri. Gli inventori aggirarono questo ostacolo facendo ruotare il monoblocco attorno ad un albero fisso, dando nel contempo al mondo il termine "motore rotativo" (Fig. 3).
Un ostacolo all'uso diffuso di motori di questo tipo è stato un forte aumento dei carichi sui motori principali causato dalle forze centrifughe.
Il nostro connazionale A. G. Ufimtsev ha cercato di ridurre l'influenza delle forze centrifughe costruendo un motore birotazionale. L'albero e il blocco cilindri iniziarono a ruotare in direzioni diverse a metà della velocità. Ma presto una tale decisione divenne superflua: la velocità dell'aereo superò la cifra 100. I cilindri che sporgevano ai lati erano perfettamente soffiati dal flusso d'aria dell'elica, ma ... (questo "ma" vaga sempre da un progetto a un altro ed è improbabile che si calmi mai) ha creato una significativa resistenza aerodinamica.
Peso 80 chilogrammi. Le frecce mostrano la direzione del flusso della miscela combustibile
Riso. 4. Schema di un motore aeronautico a due tempi di A. A. Mikulin e B. S. Stechkin (1916). Potenza 300 litri. Insieme a. 1 - iniezione diretta di combustibile leggero offerta per la prima volta al mondo!
Per premere i cilindri sull'albero! Falli più piccoli! Ciò è stato impedito principalmente dalla biella. La sua lunghezza è correlata alla corsa e al diametro del pistone mediante un rapporto rigido. L'uscita fu presto trovata. I cilindri erano posizionati parallelamente all'albero e le loro aste (non bielle!) Erano collegate a una rondella posta obliquamente sull'albero. Il risultato fu un blocco compatto, chiamato motore a piatto oscillante (Fig. 4). In Russia fu utilizzato dal 1916 (progettato da A. A. Mikulin e B. S. Stechkin) al 1924 (motore Starostin). Test dettagliati effettuati nel 1924 hanno rivelato maggiori perdite per attrito e carichi elevati sui singoli elementi, il che rende i motori con una rondella obliqua relativamente inaffidabili e inefficienti.
Un lettore attento, è vero, ha notato che la parola biella era evidenziata nel testo. Non è diventato immediatamente una parte indispensabile dei motori a pistoni.
Non c'era ancora la biella nel motore a vapore Newcomen, serviva già fedelmente Ivan Polzunov, e Watt brevettò persino diversi meccanismi per lo stesso scopo, poiché la biella era già stata brevettata a quel tempo.
Essendo la soluzione più progressista del suo tempo, avendo servito regolarmente le persone per due secoli, la biella iniziò a provocare lamentele da parte dei costruttori di motori già negli anni '20 del nostro secolo. Dì, e qual è il nome: "rod". Traballa, ondeggia, rompe tutto. E gaba-
rit non si riduce. E i pistoni vengono premuti su uno o l'altro lato del cilindro e il carico inerziale aumenta. In una parola, la biella è diventata un male per tutti. Sì, ma non è stato facile avere a che fare con lui.
I costruttori di motori aeronautici perfezionavano instancabilmente i loro progetti. Nel 1940, tutte le piccole cose furono prese in considerazione, tutto il peso in eccesso fu rimosso, furono usati migliaia di trucchi, furono usati i materiali più esotici. E solo lo schema principale: il meccanismo a manovella non ha subito modifiche. In quel momento, forse nessuno poteva prevedere l'imminente trionfo dei motori a reazione. Pertanto, in tutti i paesi sono stati svolti lavori su larga scala per creare potenti motori aeronautici a pistoni di piccole dimensioni. Ma nonostante il lavoro intenso, un motore aeronautico a pistoni con una capacità di oltre 4000 litri. Insieme a. non creato in nessun paese straniero.
In Inghilterra, la società "Hipple" ha creato un motore con pistoni contrapposti e un albero motore situato sopra di essi. I bilancieri erano situati sui lati. Cioè, gli inglesi hanno rianimato il piano di Kostovich. E se giri ancora qualche pagina di storia, si scopre che questo è anche lo schema di Newcomen. Solo che non aveva albero motore. Una fune legata a un bilanciere trascinava su e giù il pistone della pompa. L'azienda svizzera "Sulzer" non è lontana. Il suo motore differiva dall'Heeple solo per la forma del bilanciere. Anche i neozelandesi hanno dato il loro contributo: nei motori. il corpo bilanciere è posto all'interno dei pistoni. Ma la stessa biella è collegata ai bilancieri.
Tutti avevano bisogno di un degno successore del meccanismo a manovella, ed è necessario fino ad oggi. Pertanto, la sua ricerca non si è fermata. Incapaci di sbarazzarsi della biella, inventori completamente singoli e intere squadre iniziarono a variarne la posizione (Fig. 5). Tali motori sono prodotti in piccole serie da un certo numero di aziende e sono chiamati "motori con schemi cinematici complessi". C'erano anche disegni più esotici. Così, gli austriaci sistemarono sei pistoni ai lati del triangolo, ponendo al centro l'albero motore. Il loro motore "Fia la Fernbrag" si è distinto tra gli altri solo con un nome sonoro. Le sue caratteristiche lasciavano molto a desiderare.
In uno schema simile utilizzato dagli americani, negli angoli del quadrato sono posti due cilindri, e al centro ci sono molte bielle e due alberi a gomiti. I designer "Dina-Star" hanno chiamato la loro idea. Ma anche in esso, solo il nome è del tutto originale.
Rondella non trascurata e obliqua. Ora è ampiamente utilizzato in vari motori idraulici. E alla fine degli anni '50, l'inventore inglese Hugens dimostrò al gruppo di esperti delle principali case costruttrici di motori il "più recente" motore rotativo a dodici cilindri. Sembrava un barile. E dentro lo stesso disco obliquo si nascondeva. E sebbene Hugens abbia affermato che "il motore combina la potenza termodinamica di un motore a combustione interna con i vantaggi di una turbina" e che "le perdite per attrito dovute all'assenza di bielle sono inferiori del 60%" rispetto a un motore a combustione interna, gli esperti meravigliato, ha esaminato attentamente il motore e ... di più su nm non è udibile. Tuttavia, sia gli inventori solitari che persino le aziende stanno ancora cercando di creare un motore a rondella obliqua funzionante. Ci sono segnalazioni di motori a vapore, Stirling e motori a combustione interna convenzionali che utilizzano questo schema. Tale lavoro viene svolto anche nel nostro Paese, ma, a quanto pare, non hanno prospettive particolari. La ragione di ciò sono le perdite per attrito contro le quali Hugens ha combattuto così duramente. Nei motori a combustione interna a bielle ad alta velocità e nei motori con rondella obliqua, viene speso il 15-25% della potenza utile. E le insolite "Hipla", "Phials", "Dina" ne hanno ancora di più.
Un altro "nemico" dei motori, che compare insidiosamente con l'aumentare della velocità, sono le forze inerziali. Non solo aiutano le forze di attrito, ma semplicemente sovraccaricano in modo inaccettabile molte parti.
C'è anche un terzo: la tensione termica del cilindro. Con un aumento della velocità e, di conseguenza, del numero di lampi, le pareti del cilindro non hanno il tempo di rimuovere il calore. E poi c'è l'aumento dell'attrito che "aggiunge olio" a un cilindro già riscaldato.
Sono questi "nemici", i parenti più stretti della biella, che gli inventori di tutto il mondo non sono riusciti a superare fino ad oggi. Naturalmente, non si dovrebbe pensare che lo sviluppo di motori con perdite per attrito ridotte e un numero ridotto di giri risolverà tutti i problemi che l'industria dei motori deve affrontare. Uno dei compiti principali: la riduzione della tossicità dei gas di scarico viene ora risolto sia come risultato del miglioramento del processo di lavoro e dell'uso di altri tipi di carburante, sia come risultato della forzatura del motore.
I progettisti stranieri, a causa dell'emergere di severi requisiti ambientali, sono stati costretti negli ultimi anni a ridurre la velocità e il rapporto di compressione dei motori a carburatore. E questo ha inevitabilmente influito sui loro indicatori tecnici ed economici. Quindi, la potenza media in litri dei motori automobilistici americani è ora al livello di 30-40 CV. s./l. Anche il consumo specifico di carburante è aumentato. E così, le auto sono dotate di motori più ingombranti e meno efficienti. Pertanto, lo sviluppo di progetti che consentano di mantenere l'efficienza e le caratteristiche di peso dei motori almeno al livello attuale può essere considerato uno dei compiti principali. Come verrà mostrato di seguito, questo problema può essere risolto con successo creando motori senza biella, in cui le perdite per attrito sono nettamente ridotte. Indirettamente, tale decisione influisce sul meglio e sull'economia, l'affidabilità, gli indicatori di peso.
Un altro modo è sviluppare motori con un design fondamentalmente diverso: motori rotativi e motori basati su un ciclo termico diverso. In motori di questo tipo possono essere efficacemente utilizzate molte soluzioni che riguardano il miglioramento dei tradizionali motori a combustione interna.
Motori a pistoni
Motori Balandin. I lavori su questi motori iniziarono dopo la Grande Guerra Patriottica. In quegli anni, Sergei Stepanovich Balandin stava lavorando a motori a pistoni unici, con prestazioni superiori ai motori a pistoni per aerei dell'epoca. Questi motori erano più leggeri, più potenti, più economici, più semplici, più affidabili ed economici di quelli conosciuti all'epoca. Nel 1948 furono sviluppati e testati sette tipi di motori con potenza da 100 a 3200 CV. s., e nel 1948-1951. apparve un motore a pistoni per impieghi gravosi con una capacità di 10.000 CV. s., i cui indicatori specifici sono quasi uguali a quelli dei motori a turbogetto.
La potenza dello stadio base esaurito, costituito da quattro cilindri cruciformi, era così grande che è stata sollevata la questione della sua riduzione, poiché non c'erano aerei che richiedessero motori così potenti.
Già il primissimo modello del motore di S. S. Balandin ha mostrato enormi vantaggi. Era 1,5 volte più potente e 6 (!) volte più resistente del motore aeronautico radiale M-11, preso per confronto. Inoltre, lo ha superato in altri indicatori. Nel libro "Collegamento di motori a combustione interna senza stelo" di S. G. Balandin sono concentrate tutte le cose più importanti di questi straordinari motori. È difficile raccontare brevemente il contenuto di questo piccolo libro. Ogni pagina è una scoperta. Le cifre fornite sembrano incredibili. Ma dietro di loro ci sono campioni reali, meticolosamente testati.
Nel 1968, la rivista "Inventor and Rationalizer" n. 4 pubblicò un articolo dal titolo "Motore sostanzialmente nuovo", che trattava di "un meccanismo senza biella per convertire il moto alternativo in moto rotatorio" (AS n. 164756). Il suo autore è un giovane inventore di Sebastopoli E. I. Lev. L'articolo terminava con le parole: "... voglio che il motore sia costruito, testato in azione". E sei mesi dopo, si è saputo dell'esistenza di un certificato di copyright n. 118471, rilasciato nel 1957 a S. Balandin per un "motore a combustione interna con meccanismo senza biella".
In entrambe le formulazioni è presente la parola "senza biella". Ma cosa c'è dietro questa parola? È difficile rispondere senza un'attenta sperimentazione. Il motore (Fig. 6), progettato da E. I. Lev, non è stato ancora costruito: la base tecnologica è fallita. Ma le opere di S. Balandin ci permettono di affermare con coraggio: dietro la parola chiave "biella senza stelo" in entrambi i certificati di copyright, si nascondevano insoliti motori del prossimo futuro. Passeranno alcuni anni e solo i conservatori senza speranza progetteranno motori con biella tradizionale e meccanismo a manovella.
Come funziona il meccanismo senza stelo di collegamento di S. Balandin? Il suo "punto forte" è l'albero motore, come se fosse tagliato in tre parti (Fig. 7, a). L'albero motore centrale 1 con metà del raggio normale dei colli ruota liberamente su cuscinetti a strisciamento, due manovelle 2 con lo stesso raggio. La parte centrale è coperta da un cuscinetto a stelo. Due pistoni sono fissati sull'asta 3 (i vantaggi dello schema sono pienamente realizzati quando pistoni opposti). Affinché le forze dai colli della parte centrale dell'albero non vengano trasferite ai pistoni, l'asta al centro ha una guida speciale 4, simile alla traversa dei compressori e dei motori a vapore. Solo questa traversa si trova proprio al centro del motore. La sincronizzazione della rotazione delle manovelle è fornita dall'albero 5 collegato ad esse dagli ingranaggi 6. È anche un albero di presa di forza per l'azionamento di valvole e altre unità.
Il cuscinetto dell'asta si muove in linea retta. Intorno al suo centro, muovendosi alternativamente, descrivono le loro traiettorie (circonferenze) del perno dell'albero motore. E poiché la traiettoria dei colli è un cerchio, le pedivelle seguono dolcemente i colli. Quindi, non c'è nessuna biella nel motore. Pertanto, attraverso gli ampi canali nella traversa lungo l'asta, è possibile portare un potente flusso d'olio ai pistoni, che assicurerà un perfetto raffreddamento dei pistoni, che, a sua volta, consente di potenziare bruscamente il motore. L'olio riscaldato ritorna anche attraverso lo stelo. Per fare ciò, è diviso da un tubo in due parti. Grazie alla traversa scorrevole sul film d'olio, i pistoni dei motori S. Balandin praticamente non si consumano. L'usura dei perni dell'albero motore è ridotta di 3-4 volte. È spiegato semplicemente. Nei motori a combustione interna convenzionali, l'intera forza di pressione dei gas sui pistoni viene trasferita ai colli, mentre nei motori di S. Balandin, solo un'utile differenza nelle forze dei cilindri opposti.
I carichi ridotti sulle parti rotanti portano a una riduzione da tre a quattro volte (!) delle perdite per attrito. Il rendimento meccanico dei motori S. Balandin è del 94%! Solo il 6% invece del 15-25% viene speso per superare l'attrito! Le dimensioni dei primissimi motori Balandin erano inferiori a quelle del motore M-11, almeno per la lunghezza della biella e la loro potenza in litri ( massima potenza diviso per il volume di lavoro dei cilindri in litri) - il massimo caratteristica principale motore 1,5 volte superato e ora l'ambita pietra miliare per tutti i costruttori di motori: 100 CV. s./l. Ad esempio, possiamo ricordare che la potenza in litri del motore dell'auto Zhiguli è esattamente la metà.
Secondo S. S. Balandin, dai motori senza biella prelevati finora "solo dalla superficie". Ad esempio, solo questi motori consentono di implementare in modo costruttivo semplicemente un processo di lavoro bidirezionale nei cilindri, aumentando la potenza del motore esattamente di 2 volte.
Doppia azione è un termine antico. Da apparteneva al primissimo ICE Lenoir. E in seguito è quasi scomparso dalla letteratura tecnica. Non solo perché ci sono molte difficoltà costruttive sulla via della sua attuazione. Pochi motori a doppio effetto esistenti non hanno il doppio della potenza e, in termini di caratteristiche specifiche, sono molto peggiori dei tradizionali motori a combustione interna. Dai la colpa alla verga. Richiede necessariamente una traversa installata dietro di essa. E questo porta ad un aumento delle dimensioni, un aumento del peso e, di conseguenza, carichi inerziali. Il risultato è un design voluminoso a bassa velocità, motivo per cui questo schema è ora utilizzato solo nei potenti motori diesel marini. Il motore Balandin non richiede affatto un aumento della massa delle parti mobili. In esso, per accogliere i secondi cilindri, è sufficiente allungare leggermente il
ki. Il pericolo di surriscaldamento dei pistoni è eliminato dal raffreddamento del pistone brillantemente progettato con un potente flusso d'olio.
Tutti i motori pesanti di S. Balandin, tra i quali c'è un motore con una capacità di 14 mila litri. Insieme a. con un peso di 3,5 tonnellate (0,25 kg/cv), erano motori a doppio effetto, compresi quelli con distribuzione a valvole a spola, che permettevano di ridurne ulteriormente le dimensioni. La bobina, presa in prestito dalla macchina a vapore, è stata abbandonata già all'inizio Sviluppo dell'ICE. Ora le bobine vengono riutilizzate. Solo che invece di doratori che si muovono alternativamente, usano quelli rotanti, ma la loro essenza è la stessa.
Ma perché d'oro? Con un aumento della velocità, e più sono elevate, minori sono le dimensioni del motore a parità di potenza, carichi inerziali sulla biella e gruppo pistone e parti meccanismo valvolare aumentare bruscamente. In quest'ultimo, i carichi aumentati violano la fasatura della valvola. Ciò non minaccia la bobina rotante. Non a caso sono stati i motori con fasatura delle valvole a spola che non molto tempo fa hanno stupito il mondo con record di potenza in litri. Da 200 litri. s./l (GDR, 1960) fino a 300 l. s./l (Giappone, 1970) aumentò in un decennio la potenza in litri dei motori a bobina per motociclette da competizione.
S. S. Balandin ha preceduto i "detentori del record" di almeno 20 anni creando grandi motori di enorme potenza. Ricordiamo che nessuno al mondo, sebbene gli specialisti abbiano affrontato la questione ditte famose, non è stato possibile convocare un motore aeronautico a pistoni con una capacità superiore a 4000 mila litri. Insieme a. E poi immediatamente 10-14mila e, se lo si desidera, tutti i 20mila e solo 24 cilindri. La velocità media del pistone nei motori Balandin ha raggiunto un valore senza precedenti: 80 m / s! (nei motori convenzionali questa velocità è di 10 - 15 m/s, nei motori da corsa - fino a 30 m/s). E l'elevata efficienza meccanica non interferisce con l'aumento ancora più alto.
La potenza effettiva dei migliori esemplari di motori a bielle già ad una velocità media del pistone superiore a 30 m/s. dirigersi verso lo zero in modo incontrollabile. Il meccanismo linkless praticamente non reagisce a un aumento della velocità media. La potenza effettiva dei motori S. Balandin è 5-6 volte, e con doppia azione, 10 volte (!) Superiore a quella delle bielle. Piccolo
lo testimonia imparzialmente il grafico riportato nel libro di S. Balandin. Il grafico è limitato dall'intervallo di velocità medie del pistone fino a 100 m/s, ma le curve tendono a fuoriuscirne, come a sottolineare le possibilità nascoste di questo straordinario schema.
La velocità media è rpm, potenza. Ma dopo tutto, velocità più elevate, carichi inerziali più elevati, vibrazioni. E qui i motori di Balandin sono fuori concorrenza. Gli oscillogrammi di vibrazione (ampiezze 0,05 - 01 mm) dei campioni più potenti, presi su tre piani, sembrano poco plausibili. Anche le turbine tendono a vibrare non di meno. Il perfetto equilibrio viene mantenuto a qualsiasi multiplo di 4 numero di cilindri. Sebbene, in linea di principio, siano possibili motori monocilindrici e bicilindrici. Dai blocchi di base di quattro cilindri, come dai cubi, puoi mettere insieme qualsiasi composizione, senza dubitare delle loro eccellenti caratteristiche.
Per non parlare dell'economia. Il consumo specifico di carburante del motore Balandin è mediamente inferiore del 10% rispetto a quello dei prototipi a biella. Ma non è tutto! Interrompendo l'alimentazione di carburante a una o più file di cilindri (e questo è stato fatto!) È possibile far funzionare i motori con un'efficienza elevata e quasi costante a modalità da 0,25 al limite superiore della potenza nominale. La modalità di carico parziale, che è la modalità di funzionamento principale e, stranamente, meno studiata della maggior parte dei motori, ha recentemente ricevuto la massima attenzione. Dopotutto, l'efficienza dei motori convenzionali è ottimale in intervalli ristretti di potenza e velocità.
I motori multicilindrici senza biella non hanno praticamente alcun cambiamento di efficienza a qualsiasi carico parziale. Fatto incredibile, ma ancora una volta verificato sperimentalmente, che il loro consumo specifico di carburante può essere ridotto di almeno un altro 10%. Ciò si ottiene utilizzando il cosiddetto ciclo di espansione esteso, ovvero con una corsa del pistone più lunga. Questo ciclo non trova applicazione sui motori convenzionali, poiché è necessario aumentarne notevolmente le dimensioni. Nei motori senza manovella, l'aumento di dimensioni richiesto è esattamente la metà e, tenendo conto delle loro dimensioni ridotte, in generale, tale passaggio non ha quasi alcun effetto sulle caratteristiche di peso del motore.
E l'ultimo. Il costo di produzione anche dei prototipi dei motori S. Balandin è in media 1,6 volte inferiore rispetto a quelli seriali di potenza simile. Lo stesso accadrà nei nuovi sviluppi. La chiave di ciò è un numero inferiore di parti e la producibilità dei progetti.
Motore Schneider. Tra i motori insoliti, ce n'è un altro privo anch'esso di biella. È stato sviluppato dal capo del gruppo dell'impianto diesel di Riga L. I. Schneider.
L'impulso per la creazione del motore è stato il successo dei motori Wankel. Essendo un ingegnere di motori, L. I. Schneider era ben consapevole dei vantaggi e degli svantaggi di questo progetto e nel suo sviluppo ha cercato di combinare la rotazione del pistone con la sua forma tradizionale. Il motore si è rivelato birotazionale. Tuttavia, differiva dal motore di A. G. Ufimtsev, costruito all'inizio del secolo, in quanto sia l'albero motore che il blocco cilindri ruotano nella stessa direzione e, inoltre, in quanto non vi sono bielle.
Lo schema strutturale del motore è mostrato in fig. 8. In un involucro fisso a parete sottile, che forma una camicia di raffreddamento ad aria, un blocco con quattro cilindri disposti trasversalmente ruota su cuscinetti. I cilindri contengono pistoni a doppia faccia con lame di lavaggio piatte 5 (Fig. 8) sui lati. I pistoni sono alloggiati direttamente sui perni di manovella dell'albero. L'albero ruota su cuscinetti eccentrici rispetto ai cuscinetti del blocco cilindri. I pistoni sincronizzano la rotazione del blocco cilindri e dell'albero motore e il blocco ruota nella stessa direzione a velocità dimezzata.
Le lame di spurgo si muovono nelle cavità del blocco cilindri e forniscono l'aspirazione della miscela di lavoro dalla camera di manovella e dal carburatore 4, la sua compressione preliminare (il volume della camera di manovella è costante) e il bypass nelle camere di lavoro. La distribuzione del gas è assicurata da una disposizione razionale di by-pass/e 2 finestre di scarico e palette di spurgo. Per un giro del blocco cilindri, in ciascuno si verifica una corsa di lavoro e l'albero motore compie due giri.
La rotazione del monoblocco garantisce l'arricchimento della miscela alla periferia del cilindro in prossimità della candela, caratteristica di tutti i motori rotativi, e una combustione più rapida e completa del carburante. La combustione qui è la stessa dei cilindri con distribuzione di carica stratificata. Pertanto, il motore di L. Schneider soddisfa i requisiti moderni per la "purezza" dei gas di scarico.
Tra le caratteristiche del motore vi sono l'ottimo bilanciamento, la possibilità di posizionare sul volano l'albero motore del compressore 3, il cui rendimento è piuttosto elevato grazie alla velocità di rotazione raddoppiata, e l'effetto di aspirazione delle nervature inclinate delle testate del blocco, che, durante la rotazione, aspirare l'aria di raffreddamento attraverso le finestrelle alle estremità dell'involucro e dirigerla verso la voluta situata al centro dell'involucro dove l'aria si mescola con i gas di scarico.
Il motore è lubrificato con una miscela funzionante, come in tutti i motori motociclistici. Il carburatore si trova all'estremità del carter opposto al compressore. Accensione - elettroscintilla. Distributore di accensione - candele stesse.
Il campione mock-up del motore, testato presso lo stabilimento diesel di Riga, pesava 31 kg con un volume di lavoro di 0,9 litri. Il peso specifico stimato del motore nella versione a carburatore è di 0,6 - 1 kg / l. s., in diesel - da 1 a 2 kg / l. Insieme a. Rispetto al convenzionale
motori con parametri simili, il motore L. Schneider è molto più compatto.
Motore Kashub - Korableva. Un altro motore senza stelo è stato proposto da due inventori dell'associazione di Sebastopoli "Yugrybkholodflot" - N.K. Kashuba e I.A. Korablev. Hanno progettato un motore (Fig. 9), in cui i pistoni fissi sono montati su un telaio /, e si muove il blocco cilindri 2. Il suo movimento viene convertito in rotazione da un meccanismo ad ingranaggi 3 con semiingranaggi che interagiscono con le cremagliere. L'unica biella 4 serve per la sincronizzazione e l'avviamento. Perché le perdite in ingranaggi piccolo, l'efficienza meccanica del motore deve essere superiore a quella dei tradizionali progetti a più steli. Modello di motore su cui ha funzionato aria compressa, ha dimostrato che lo schema adottato è abbastanza efficiente. E gli inventori ispirati hanno progettato un motore diesel marino a bassa velocità basato su di esso. Si è rivelato molto più compatto del solito. E numerosi calcoli di elementi strutturali e del ciclo di lavoro, effettuati con l'aiuto di studenti laureati del Dipartimento di ICE dell'Istituto di costruzione navale, hanno confermato che le speranze degli autori per i vantaggi del motore sono abbastanza giustificate. Non hanno sollevato dubbi tra le organizzazioni che hanno fornito feedback sul progetto del motore.
Anche nella versione quattro cilindri, il motore deve avere potenza litro ed effettiva maggiorata e consumi specifici ridotti. Con un numero maggiore di cilindri, il guadagno aumenta. In media, il miglioramento dei principali parametri, secondo stime prudenziali, è di circa il 10%. Inutile dire quanto sia importante per le navi che effettuano viaggi a lunga distanza! Soddisfa i costruttori navali e un aumento delle risorse motorie. I pistoni di questo insolito design sono completamente scaricati dalle forze laterali. Vale a dire, la loro usura determina spesso il destino della macchina. Le forze laterali nel motore sono create solo dalla biella di sincronizzazione. Sono piccoli e, inoltre, si percepiscono dal telaio su cui sono montati i pistoni.
L'aria e il carburante vengono forniti tramite pistoni, la distribuzione del gas viene effettuata da un sistema di finestre e canali di bypass, poiché il motore è sovralimentato a due tempi, come nella maggior parte dei progetti di navi. Il raffreddamento del blocco cilindri ad acqua può essere effettuato tramite due pistoni aggiuntivi. Il suo movimento non interferisce con il funzionamento del sistema di raffreddamento. Per ridurre i carichi inerziali, il blocco è realizzato in leghe leggere. La sua massa risulta essere leggermente maggiore della massa delle parti mobili nei progetti convenzionali. Calcoli e test del modello hanno dimostrato che ciò non minaccia complicazioni.
Originale nel motore e nel meccanismo di conversione del movimento. Gli inventori hanno eliminato i carichi d'urto sui denti delle semiruote durante l'innesto con la cremagliera utilizzando denti di ingranaggi retrattili automaticamente. La rotazione dei loro alberi è sincronizzata da una speciale coppia di ingranaggi (non mostrata in Fig. 9). In generale, il motore è un altro interessante esempio di ricerca di modi per migliorare il circuito classico.
Motore Guskov - Ulybin. Gli inventori dei meccanismi senza stelo di collegamento mirano principalmente a eliminare l'attrito del pistone contro la parete del cilindro, che rappresenta la metà (!) Di tutte le perdite per attrito. Lo stesso può essere ottenuto in un altro modo. Il motore a combustione interna, in cui è escluso l'attrito del pistone sul cilindro, è stato sviluppato da Voronezh-
dagli inventori G. G. Guskov e N. N. Ulybin (A. C. n. 323562). In questo motore, il tradizionale meccanismo della biella è sostituito da uno dei meccanismi di P. L. Chebyshev.
E ora il meccanismo creato 100 anni fa apre nuove possibilità per i motori a pistoni. Secondo gli autori, l'assenza della principale fonte di perdite per attrito consentirà di aumentare notevolmente la velocità e la durata del motore, 1,5 volte l'efficienza e persino semplificare il design. Si può sospettare gli autori di un approccio insufficientemente critico alla loro prole, tanto più che alla prima conoscenza del progetto le parole "approssimativamente semplici" sono allarmanti. Tuttavia, termini cauti parlano solo della scrupolosità di P. L. Chebyshev nella valutazione dei meccanismi. La deviazione da una linea retta per un design specifico del motore (Fig. 10) è molto inferiore ai giochi generalmente accettati nella coppia "pistone-cilindro". Oltre alla rettilineità della traiettoria, il meccanismo ha un altro vantaggio: l'assenza di forze di pressione sui pistoni.
Queste forze - la principale fonte di attrito - sono percepite da una biella aggiuntiva. Allo stesso tempo, le perdite per attrito nella biella aggiuntiva sono solo del 5-6%, il che consente un aumento dei giri fino a 10mila al minuto o più.
Il funzionamento ad alta velocità consente di abbandonare ... le fasce elastiche e passare a una tenuta a labirinto (vedere Fig. 10). Nessuno si impegnerà ad avviare un motore a combustione interna convenzionale in assenza di anelli: non ci sarà compressione. Ma se in qualche modo gli anelli vengono rimossi da un motore in funzione, in Fig. dieci.
La guarnizione a labirinto funziona meglio quando è asciutta. Pertanto, la lubrificazione sarà del tutto assente o sarà minima e possibili graffi impediranno la prografichivaniye delle fasce guida del pistone. La mancanza di olio nella camera di combustione ridurrà il fumo. Inutile dire che in questo momento, in cui sono già in preparazione leggi sul divieto assoluto di fumare motori, questo particolare fatto è molto importante.
E infine, un'altra caratteristica interessante del motore, che può essere realizzata dal meccanismo Chebyshev. Questa è l'accensione per compressione. Con un aumento della velocità, l'accensione con una candela a singolo elettrodo spesso non fornisce la qualità desiderata di combustione della miscela. due candele, candele multielettrodo, accensione elettronica o per torcia da camera: tutto ciò dà risultati più accettabili.
L'accensione per compressione è ancora più efficiente: un elevato rapporto di compressione di circa 30 fornisce alla fine della corsa di compressione una temperatura sufficiente per una rapida autoaccensione di una miscela molto povera1 in tutto il volume, che garantisce una combustione completa e una maggiore efficienza del motore. L'uso dell'accensione spontanea comporta grado variabile compressione: man mano che la camera di combustione si riscalda, è necessaria una riduzione del rapporto di compressione. Molte iniziative inventive fallirono lungo la strada: tutti i tipi di elementi "elastici" nel design non potevano sopportare la temperatura e i carichi della combustione "dura" (detonazione del diesel). E solo nei motori a compressione dei modelli di aeromobili questo metodo viene utilizzato con successo, ma lì il rapporto di compressione viene regolato dallo stesso modellista subito dopo aver avviato il motore.
I calcoli degli autori hanno dimostrato che il meccanismo di Chebyshev ha un'eccellente flessibilità, che consente di non introdurre ulteriori "elementi" nel progetto.
1 Miscela con aria in eccesso.
statici" e allo stesso tempo ottenere un rapporto di compressione pseudo-variabile abbastanza accettabile. A causa della disposizione reciproca delle parti del meccanismo, il motore si adatterà automaticamente alle condizioni operative variabili.
La completezza della combustione della miscela magra, unita all'assenza di lubrificazione del cilindro, ridurrà la concentrazione di sostanze nocive nei gas di scarico (ad eccezione dell'ossido di azoto). Gli specialisti interessati al motore. Nel 1975, NAMI ha completato la produzione di un prototipo.
Motore Kuzmin. Il motore con il meccanismo Chebyshev, descritto sopra, è destinato alle motociclette. E questa non è l'unica novità nel salvadanaio degli inventori. Nel libro di recente pubblicazione "Motorcycle" (S.V. Ivanitsky et al., 1971), scritto da un gruppo di importanti dipendenti di VNIImotoprom, è indicato che "la bassa efficienza di lubrificazione ha iniziato a ostacolare il progresso dei motori a due tempi". dei modi per risolvere il problema è introdurre varie modifiche di progettazione al classico schema di lubrificazione.
Vantaggi dei sistemi di lubrificazione separati per motori a due tempi con pompe dell'olio - migliore lubrificazione delle parti del manovellismo; riduzione della formazione di carbonio, coking degli anelli e fumo del motore; rifornimento separato di petrolio e carburante - ha assorbito il sistema di lubrificazione creato dall'inventore di Sebastopoli. V. I. Kuzmin (AC n. 339633). Presenta almeno altre due qualità positive: l'assenza di una complessa pompa di alimentazione dell'olio, che determina la semplicità e la maggiore affidabilità del sistema, e la parziale circolazione dell'olio lungo il circuito cilindro-serbatoio dell'olio, che migliora il raffreddamento e riduce lo stress termico del motore.
Gli elementi principali del sistema di lubrificazione (Fig. 11, a) sono un serbatoio da due litri /, che si inserisce nella scatola laterale della motocicletta, le linee dell'olio 2 e le scanalature curve 6 sullo specchio del cilindro, collegate alle linee dell'olio tramite buchi. L'olio viene aspirato nel cilindro a causa del vuoto (non è necessaria alcuna pompa!). L'olio entra nella scanalatura inferiore attraverso tre fori con un diametro di 7! mm (Fig. 11, b) quando il pistone si sposta verso l'alto dal punto morto inferiore (PMI) fino all'apertura della bocca di aspirazione
finestra, cioè solo nel momento di massima depressione nel carter. L'olio viene aspirato nella scanalatura superiore dalla scanalatura inferiore dall'azione di attrito del Lorshn. Quando la miscela si accende, parte dei gas che hanno sfondato le serrature delle fasce elastiche nello spazio tra il cilindro e il pistone spingeranno l'olio dalla scanalatura superiore nel serbatoio.Allo stesso tempo, la pressione all'interno il serbatoio aumenterà e una nuova porzione di olio entrerà nella scanalatura inferiore.
Durante la corsa del pistone al PMI, l'olio viscoso viene trasportato lungo le parti inclinate della scanalatura inferiore, per cui si crea un'abbondanza di olio nella zona dello spinotto. Attraverso le scanalature praticate nelle boccole del pistone (sotto il dito), parte dell'olio scorre verso la parte superiore e, sotto l'azione delle forze gravitazionali, verso la testa inferiore della biella. L'altra parte viene portata via dal mantello del pistone nell'area della cacca d'olio dei cuscinetti dell'albero motore. Il flusso dell'olio si verifica fino a quando la pressione del carter non aumenta. Pertanto, porzioni di olio fresco vengono fornite ciclicamente a tutti i componenti più importanti del manovellismo.
La quantità di olio in entrata è automaticamente (!) legata al numero di giri e al carico del motore: maggiore è la depressione nel carter, più olio viene aspirato nella scanalatura inferiore. Per ulteriori regolazioni, una valvola a spillo 3 è installata sulla linea di alimentazione dell'olio, controllata da una manopola rotativa dell'acceleratore (gas). Un'altra linea dell'olio 4, tramite la quale il serbatoio dell'olio è collegato al tubo di aspirazione dietro il carburatore, serve per equalizzare la pressione nel serbatoio. In questa linea è installata una piccola vite di strozzamento. Modificandone la posizione è possibile variare in un ampio intervallo l'alimentazione dell'olio al cilindro.
Molti motori di motociclette fumano praticamente. Ciò è in parte dovuto alle peculiarità del classico sistema di lubrificazione, in cui l'olio viene aggiunto in un rapporto da 1 a 20 - 25 parti di benzina, e in parte all'analfabetismo dei conducenti che, credendo che “non si possa rovinare il porridge con l'olio ”, aumentare la percentuale di olio. Pochi guidatori sanno che dal minimo alla velocità media (l'acceleratore è semiaperto), un rapporto da 1:200 a 1:60 è sufficiente per lubrificare il motore. E solo a pieno carico è richiesto un rapporto di 1:20. È naturale che sistema classico i lubrificanti non soddisfano questi requisiti. L'olio in eccesso a bassi carichi porta solo al fumo.
In pochi anni, l'aumento dei requisiti per la purezza dei gas di scarico porrà una barriera insormontabile di fronte a questo schema. La polizia stradale sta già iniziando a rimuovere i numeri da motociclette particolarmente fumanti e, tenendo conto delle affermazioni sullo schema classico per la qualità della lubrificazione, nei prossimi anni dovremmo aspettarci un'ampia distribuzione di motori a due tempi con sistemi di lubrificazione separati.
Pertanto, il lavoro di Kuzmin potrebbe interessare la nostra industria motociclistica. Il sistema di lubrificazione originale potrebbe garantire vendite senza ostacoli di IZH e Kovrovtsev all'estero. Può darsi che tu debba pensare solo ad aumentare l'efficacia della lubrificazione del cuscinetto principale della biella. L'abbondanza di olio che entra nei cuscinetti dell'albero motore indica la possibilità di utilizzare un dispositivo simile a quello descritto nel libro "Moto", che ha utilizzato con successo forze centrifughe. Sotto tutti gli altri aspetti, il sistema dell'inventore sovietico è superiore a quelli stranieri.
Kuzmin ha installato il proprio sistema di lubrificazione sui Kov-rovets. E ora siamo già indietro di 50mila km, e pistone e cilindro hanno una superficie assolutamente pulita, senza la minima traccia di rigatura. La moto non fuma, tira meglio (brucia solo la benzina pulita e tutte le parti sono perfettamente lubrificate). Non c'è usura significativa né sullo spinotto del pistone né nei cuscinetti della biella e dell'albero motore, anche se di solito con una tale corsa è già necessario sostituire il gruppo biella e pistone.
Un sistema di lubrificazione affidabile ha aumentato la potenza del motore. E per questo, V. Kuzmin, insieme a G. Ivanov, ha applicato una soluzione originale, suggerita loro da un articolo sui tornado apparso su una rivista popolare. Il tornado gira, mescola l'aria. Nei motori, un riequilibrio più completo della miscela aumenta la completezza della combustione del carburante, che porta ad un aumento della potenza. Modificando la forma della camera di combustione saldando e ruotando due incavi a forma di vortice, Kuzmin e Ivanov hanno cercato di aumentare la potenza del motore. Dopo diversi tentativi infruttuosi, è stata trovata la forma razionale dei recessi che formano il vortice e la potenza del motore Kovrovets si è avvicinata ai 20 CV. Insieme a.!
L'efficienza del motore è determinata da molti indicatori, tra i quali le perdite di calore nella camera di combustione non sono all'ultimo posto. Sono minimi per le camere di combustione a tenda (sferiche) e la loro superficie è il limite a cui aspirano i progettisti. Qualsiasi deviazione dalla sfera aumenta la superficie e porta ad un aumento delle perdite di calore. Nel nostro caso, il vantaggio derivante dall'aumento dell'efficienza di combustione sembra essere molto maggiore del danno causato da un certo aumento della superficie.
Il cielo del pistone è il più caricato termicamente. Con un forte aumento della potenza e, di conseguenza, della tensione termica, il cielo del pistone può bruciarsi. Per evitare che ciò accada, sul basamento del motore descritto (nella camera di precompressione) è presente una parte di una configurazione complessa: un pistone dislocatore che rimuove la miscela riscaldata da sotto il pistone. Con ciò, gli inventori hanno ottenuto un raffreddamento intensivo del fondo del pistone; ha turbulizzato la miscela nella camera di manovella e ha ridotto il volume della camera di manovella, aumentando così il rapporto di precompressione. E ora su "Kovrovets" puoi tranquillamente intraprendere qualsiasi viaggio.
Un sistema di lubrificazione autonomo garantisce un funzionamento affidabile ea lungo termine dell'anello più debole - il manovellismo / La camera e il dislocatore migliorano la formazione della miscela e l'efficienza della combustione, riducono il consumo specifico di carburante e forniscono un'elevata potenza - garanzia di eccellenti prestazioni di guida della motocicletta. E sono davvero alti. Il destino del normale "Kovrovtsev" è di 70-90 km / h, un'auto migliorata sviluppa facilmente 100-110 km / h. Ho dovuto anche bilanciare le ruote, perché a velocità media elevata lo scuotimento da squilibrio, solitamente impercettibile, diventava fastidioso. Avendo ottenuto ottimi risultati con mezzi relativamente semplici, gli inventori di Sebastopoli sognano di realizzare la loro invenzione. Sono pronti a fornire qualsiasi informazione, compresa la motocicletta stessa, alle organizzazioni interessate.
Sviluppando e affinando le loro idee, è possibile progettare macchine che superano le motociclette delle migliori aziende straniere. E, naturalmente, le decisioni dei residenti di Sebastopoli possono essere utilizzate non solo sulle motociclette, ma anche su qualsiasi altro motore. Quindi, ad esempio, recentemente si è scoperto che il rapporto di compressione massimo dei motori a benzina potrebbe non essere 12, come era consuetudine, ma 14,5 - 17,5. In questo caso il rendimento termico del motore aumenta di quasi il 15%, ma per realizzare questo guadagno senza aumentare il numero di ottani del carburante oltre i 100, prima di tutto si dovrebbero utilizzare dei dislocatori che turbolizzano fortemente la miscela. Il dislocatore e la camera di Kovrovets sono solo esempi di tale dispositivo.
Asta flessibile. Le nostre idee su una serie di dettagli sono una sorta di stereotipo. Dimmi, cos'è una canna? Questa è una piastra figurata con due fori. In casi estremi, uno o entrambi i fori vengono sostituiti da teste a sfera. Questi due modelli vagano da un'auto all'altra. E disegna e mettili senza esitazione. E cos'altro potrebbe esserci?
Diamo un'occhiata alla manovella dal lato. Deve essere rigorosamente perpendicolare all'asse longitudinale del motore. Ma immagina che il perno di biella dell'albero motore sia leggermente fuori parallelo all'asse. La testa della biella si è spostata di lato. Ora immagina che i fori delle teste inferiore e superiore della biella siano leggermente deformati. Questo accade sempre, anche se entro tolleranze. Di conseguenza l'asse dello spinotto, che deve essere parallelo all'asse del motore, non occupa quasi mai una posizione così ideale.
Tenendo conto dell'errore nell'alesare il foro per il dito e dell'imprecisione nell'installazione del monoblocco sul basamento, scopriamo che anche con un'altissima precisione di fabbricazione è quasi impossibile garantire il parallelismo delle pareti del cilindro e del pistone!
Ma milioni di motori a combustione interna funzionano! "Potremmo lavorare meglio", afferma l'inventore della città di Komsomolsk-on-Dnepr, V.S. Salenko. Per fare ciò, la biella deve essere realizzata a tre maglie (Fig. 12) in modo che il pistone si autoallinei lungo il cilindro e la testa inferiore - lungo il perno della biella. I giunti girevoli a dito vengono aggiunti vicino alle teste di biella superiore e inferiore perpendicolari ai loro fori.
È difficile credere nella necessità di una tale complicazione di un semplice dettaglio. Ma, ad esempio, se, dopo diverse ore di rodaggio, un motore viene smontato, diventa chiaro che la "necessità" spesso non è affatto teorica. I pistoni di quasi tutti i motori a combustione interna sono leggermente ellittici: nella direzione dello spinotto, le loro dimensioni sono inferiori. Dopo diverse ore di funzionamento, teoricamente non dovrebbero esserci segni di usura sui lati. Infatti, è più spesso presente e indica un disallineamento del pistone nel cilindro. Il disallineamento comporterà non solo l'usura del pistone, ma anche la conicità dei cuscinetti del perno e del perno di manovella, la loro usura irregolare lungo la lunghezza. Fondamentalmente, questi processi avvengono durante il rodaggio. Quindi tutto il "superfluo" verrà cancellato ei dettagli troveranno una posizione in cui funzioneranno a lungo e funzioneranno correttamente. Ma i divari durante la corsa aumenteranno inevitabilmente.
Il gruppo biella e pistone determina la risorsa del motore. Applicando una biella a tre maglie, tutto il "extra" cancellato durante il rodaggio può essere utile da utilizzare - per aumentare la risorsa motoria. V. S. Salenko ha realizzato diverse bielle a tre bracci per motociclette e il motore dell'auto Moskvich. Il motore Moskvich, assemblato in condizioni artigianali (!), Nonostante gli spazi in tutti i giunti a cerniera fossero di 0,005 diametri, si avviava facilmente durante il rodaggio e funzionava in modo chiaro e stabile alle velocità più basse.
Motori a combustione esterna
L'attenzione ai motori a combustione esterna è dovuta principalmente a due ragioni: il fatto che la combustione del carburante al di fuori della camera di combustione può ridurre drasticamente la quantità di impurità nocive nei gas di scarico e il fatto che l'efficienza di tali motori può essere significativamente superiore a quella di altri .
Prima di tutto, si tratta di motori a pistoni che implementano i cicli Stirling ed Erickson e ... motori a vapore. Ora il più famoso è il ciclo Stirling, che differisce dal ciclo Erickson in quanto il gas viene riscaldato e raffreddato a volume costante lungo l'isocore, e non a pressione costante - lungo l'isobara (Fig. 13). A uguali livelli di temperatura superiore e inferiore, i motori Stirling ed Erickson con rigeneratori hanno la stessa efficienza, ma l'efficienza Stirling è maggiore, poiché il consumo di calore richiesto è inferiore per riscaldare il gas lungo l'isocore. Dalla fig. 13 ne consegue che. il lavoro utile, caratterizzato nel diagramma T - S dall'area del ciclo, è maggiore anche per i motori Stirling.
È interessante notare che entrambi i motori sono apparsi nel periodo di massimo splendore dei motori a vapore e sono stati prodotti in quantità significative fino all'inizio del nostro secolo. Tuttavia, nessuno in quel momento riuscì a realizzare i loro vantaggi e, soprattutto a causa del loro estremo ingombro, furono completamente sostituiti dai motori a combustione interna.
La rinascita del motore Stirling avvenne negli anni '50. E già il primo prototipo ha sbalordito i creatori con un'efficienza senza precedenti pari al 39% (teoricamente fino al 70%). Considera il principio del suo funzionamento (Fig. 14).
Il motore ha due pistoni e due camere: compressione (tra i pistoni) e riscaldamento (sopra il pistone superiore). Un'asta passa attraverso il centro del pistone di lavoro principale 1, sul quale è montato il secondo pistone 2, chiamato pistone dislocatore.
A causa del design del meccanismo a parallelogramma, il movimento del pistone di spostamento è in ritardo rispetto al movimento del pistone principale in fase. I pistoni quindi si avvicinano il più possibile, quindi si allontanano l'uno dall'altro. La variazione del volume di gas tra i pistoni nella figura è mostrata da due curve tratteggiate. L'area tra di loro corrisponde alla variazione del volume dello spazio pizzicato e la curva inferiore caratterizza la variazione del volume sopra il pistone di lavoro. Quando i pistoni si muovono l'uno verso l'altro, il gas di lavoro nella camera di compressione viene compresso (solo a causa del movimento del pistone / verso l'alto) e viene contemporaneamente spostato nel refrigeratore 3 e ulteriormente attraverso il rigeneratore 4 nella camera di riscaldamento. Rigenerare significa restaurare. Nel rigeneratore il gas percepisce il calore che il rigeneratore ha ricevuto da una porzione di gas che lo aveva precedentemente attraversato in direzione opposta. Successivamente, il gas entra nella testa della macchina (camera di riscaldamento), che viene costantemente riscaldata fonte esterna calore. Qui il gas si riscalda rapidamente fino a una temperatura di 600 - 800 ° C e inizia ad espandersi. Il gas in espansione passerà attraverso il rigeneratore e il raffreddatore, dove la sua temperatura scenderà ancora, nella camera di compressione, dove eseguirà il lavoro meccanico.
Il pistone dislocatore, salendo, spingerà tutto il gas dalla camera di riscaldamento nella camera di compressione. Dopodiché, il ciclo si ripete. Quindi la macchina sta pompando
calore dalla camera di riscaldamento alta temperatura nella camera di compressione a temperatura ambiente. L'energia acquisita dal gas nella camera di riscaldamento viene convertita in lavoro meccanico sottratto all'albero motore.
Ai vantaggi dello "stirling", oltre all'elevata efficienza e sterilità, va aggiunta un'altra cosa: la capacità di lavorare con qualsiasi tipo di combustibile o energia termica, nonché silenziosità e funzionamento regolare. Queste qualità degli "stirling" esistenti sono dovute non da ultimo alla spinta.
Le prime Stirling immesse sul mercato avevano una semplice manovella con albero a due ginocchia con i colli spostati di circa 70°. Ciò ha fornito un buon flusso di lavoro, ma le macchine hanno vibrato: è completamente impossibile bilanciare una tale unità. Nelle seguenti modifiche è apparsa un'unità a grammo parallelo. La vibrazione è quasi scomparsa (rara fortuna!), ma il flusso di lavoro è leggermente peggiorato. Di due mali, scegli il minore: nessuna vibrazione - maggiore affidabilità.
Il deterioramento del processo è spiegato dal fatto che il ciclo reale differisce in modo significativo da quello teorico. Sulla fig. 13 (in coordinate T - S) all'interno di un parallelogramma ideale che caratterizza il ciclo Stirling, viene mostrato un ovale - è questo che mostra i processi reali. La figura (Schema IV) mostra lo stesso ciclo nelle coordinate P - V, che sono più familiari ai motoristi.
Riso. 14. Lo schema del motore Stirling:
1 pistone funzionante; 2 - dislocatore a pistone; 3 - frigorifero; 4 - rigeneratore
drive - per avvicinare il più possibile l'ovale alla forma ideale, senza compromettere le qualità meccaniche del motore.
L'azionamento a parallelogramma utilizzato dagli ingegneri olandesi per il modello migliorato soddisfaceva solo parzialmente questa condizione. Una soluzione molto migliore (Fig. 15) è stata proposta dagli scienziati e ingegneri uzbeki T. Ya. Umarov, V. S. Trukhov, Yu. Accademia delle scienze della SSR uzbeka.
Nella vecchia trasmissione (Fig. 15, a), la traiettoria dei punti di manovella che determinano il movimento dei pistoni è un cerchio. Nel nuovo azionamento (Fig. 15, b) per il dislocatore a pistone - un cerchio, per il lavoratore - un'ellisse. Ciò consente, pur mantenendo tutti i vantaggi di una trasmissione a parallelogramma, di ottenere un migliore coordinamento del movimento dei pistoni e avvicinare il ciclo reale a quello ideale. La soluzione è protetta da copyright n. 273583.
Il principale svantaggio degli Stirling è il loro ingombro. Per 1 litro Insieme a. la potenza nelle strutture costruite rappresenta 4 - 5 kg contro 0,5 - 1,5 kg nei motori convenzionali. Diverse invenzioni di T. Ya Umarov, V. S. Trukhov e Yu. E. Klyuchevsky possono aiutare a ridurre il peso. Nel motore secondo a. Insieme a. N. 261028, il pistone dislocatore in determinate fasi del suo movimento svolge le funzioni di un pistone di lavoro, ovvero viene utilizzato in modo più efficiente. Dai un'occhiata alla fig. 15, c. Quando entrambi i pistoni si alzano, entrambi sono coinvolti nella compressione. Ciò si ottiene grazie al fatto che il pistone di lavoro è posizionato all'interno del pistone dislocatore. La stessa cosa accade al momento dell'espansione: il colpo di lavoro. Di conseguenza, l'azionamento viene caricato in modo più uniforme, la quota della corsa utile nel ciclo totale aumenta, le dimensioni e, di conseguenza, il peso della macchina si riducono.
Una taglia ancora più piccola ha un motore lungo a. Insieme a. 385065 degli stessi autori (Fig. 15d). Oltre a collocare il pistone di lavoro all'interno del pistone dislocatore, quest'ultimo è realizzato con una cavità interna chiusa, in cui è collocata una trasmissione, costituita da un albero motore e una coppia di ingranaggi conici. - L'interesse degli scienziati di Tashkent per i motori a combustione esterna non è solo una mania per un argomento alla moda. Sono necessari per loro come uno degli elementi di sistemi solari semplici, affidabili ed efficienti. Raccolti in un raggio, i raggi del sole metteranno in moto lo "stirling" di qualsiasi progetto immaginabile e l'efficienza di un tale sistema supererà notevolmente l'efficienza delle batterie solari o dell'accumulo di calore.
I motori con cicli a combustione esterna offrono incredibili possibilità. E possiamo tranquillamente affermare che l'attenzione dei circoli inventivi e ingegneristici nei loro confronti chiaramente non è sufficiente. Un esempio di ciò è il certificato dell'autore n. 376590 dell'ingegnere V. I. Andreev e del dottore in scienze tecniche A. P. Merkulov. Nel loro motore (Fig. 16) è stato utilizzato un meccanismo senza stelo di collegamento 6 S. S. Balandin. "Stirling" con il meccanismo di S. S. Balandin è diventato molto più compatto. Ma l'essenza dell'invenzione non è questa: le camere di riscaldamento 7 del nuovo motore sono collegate da tubi di calore 5 - superconduttori di calore. L'evaporazione e la condensazione delle sostanze in essi poste forniscono un trasferimento quasi istantaneo di un enorme flusso di calore in relazione alle dimensioni da un'estremità all'altra del tubo.
I tubi hanno permesso agli inventori di trovare la giusta soluzione a uno dei problemi dei motori a combustione esterna: l'estrazione irregolare del calore. Nei cicli termici dei motori a combustione interna convenzionali, il calore viene fornito in un tempo strettamente definito. E nei motori a combustione esterna, la testa è costantemente riscaldata. Di conseguenza, nei momenti in cui non c'è estrazione di calore, le testine si surriscaldano. È necessario ridurre la temperatura di riscaldamento e questo influisce direttamente sull'efficienza: più bassa è la temperatura, più bassa è. È un peccato, ma non si può fare nulla: l'uso di materiali resistenti al calore riduce il coefficiente di scambio termico, l'uso di materiali termoconduttori richiede una diminuzione della temperatura di riscaldamento consentita della testa.
Motore a doppio effetto Andreev e Merkulov. Quando termina la corsa su un lato del pistone, i tubi di calore "pompano" il calore in eccesso nella camera di riscaldamento opposta. Ciò equalizza la temperatura della zona di riscaldamento e può aumentarla in modo significativo. La nuova “sterlina” deve la sua azione bilaterale al meccanismo di S. Balandin. Di tutti noti, solo il meccanismo di S. Balandin consente un'azione bidirezionale con il massimo beneficio con un minimo aumento di dimensioni e la massima efficienza meccanica possibile.
Nel motore Andreev-Merkulov, i pistoni del dislocatore 2 e i pistoni di lavoro principali 1 sono installati in cilindri separati e una camera indipendente si trova su ciascun lato del pistone. Le camere sono interconnesse a coppie da tubazioni, sulle quali sono fissate le alette dei frigoriferi. In ciascuna coppia di camere viene effettuato un ciclo di "stirling" monocilindrico.
Nello schema che illustra il principio di funzionamento di uno Stirling monocilindrico (vedi Fig. 14), è chiaramente visibile il movimento asincrono dei pistoni fornito dal meccanismo a parallelogramma. Lo stesso effetto si ottiene nel meccanismo senza biella di S. Balandin e in qualsiasi altro meccanismo a più bielle, se i perni dell'albero motore sono spostati di un certo angolo.
L'efficienza dei motori a combustione esterna già costruiti raggiunge il 40%. Secondo i calcoli di V. Andreev e A. Merkulov, è possibile aumentarlo di almeno il 15% solo utilizzando tubi di calore. Il meccanismo di S. Balandin non darà di meno. La reale efficienza della macchina si avvicinerà a quella teorica - 70%? Questo è quasi il doppio dei migliori motori a combustione interna del nostro tempo. Aggiungi qui la "sterilità" del motore Stirling.
Un motore a combustione esterna per un'autovettura è stato testato all'estero. Si è scoperto che la concentrazione di CO nei gas di scarico è diminuita di 17-25 volte, gli ossidi di azoto - di quasi 200 (!), Gli idrocarburi - di 100 volte.
"Stirling", progettato da V. Andreev e A. Merkulov, con una capacità di 50 litri. Insieme a. pesa 70 kg, ovvero 1,4 kg/l. Insieme a. - a livello dei migliori esempi di motori per auto a carburatore. E questa non è un'esagerazione. Come risultato dell'utilizzo del meccanismo di S. S. Balandin, le dimensioni sono state ridotte e gli autori hanno eliminato la pressione nel basamento installando sull'asta una membrana di gomma rotolante, in grado di resistere a pressioni fino a 60 kg / cm2 ( di solito nello spazio del pistone di questi motori circa 40 kg / cm2). I tubi di calore hanno una maggiore potenza con le stesse dimensioni. Poco dopo aver ricevuto il certificato di copyright, gli inventori hanno scoperto un brevetto statunitense rilasciato poco dopo a General Motors, che prevede l'uso di tubi di calore per fornire calore all'interno di un motore a combustione esterna. Il significato è uno, l'essenza è in qualche modo diversa.
I motori a combustione esterna sono noti da oltre 150 anni. L'efficienza del primo di essi era pari allo 0,14%! Possiamo dire che sono nati prima del tempo. Carenze significative per lungo tempo li hanno tenuti nel "cortile di casa". Esplosioni di pensiero tecnico, simili all'idea di V. Andreev e A. Merkulov, aprono loro un via libera.
C'è un altro modo interessante per avvicinare l'efficienza di "Stirling" a quella teorica, trovata anche da scienziati sovietici - dipendenti dell'Istituto di energia nucleare dell'Accademia delle scienze del BSSR. In una serie di certificati di copyright n. 166202, 213039, 213042, 201434, i cui autori sono I.M. Kovtun, B.S. Onkin, A.N. Naumov, S.L. motori termici con efficienza superiore a quella del ciclo di Carnot. Questa affermazione, che confuta le verità elementari note a tutti gli ingegneri del calore, a prima vista suona paradossale. Eppure tali macchine sono possibili. In tutti, senza eccezioni, lavori fondamentali dedicati ai motori termici, si presume che le proprietà dei corpi di lavoro - i gas non cambino durante il funzionamento. L'essenza del percorso proposto dagli scienziati bielorussi è il cambiamento di queste proprietà. Quest'ultimo è possibile se, durante il ciclo, si verificano reazioni reversibili nei gas di lavoro o nelle loro miscele. reazioni chimiche. Ad esempio, l'efficienza termica di una turbina può essere triplicata se il fluido di lavoro si dissocia quando viene riscaldato e si ricombina quando viene raffreddato. Tali corpi possono essere zolfo gassoso, iodio, ossidi di azoto, cobalto, tricloruro di alluminio.
In particolare, il tricloruro di alluminio è già considerato un fluido di lavoro promettente per gli "heliostirling", che funzioneranno nello spazio. Il problema principale con questo è la rimozione del calore dal frigorifero. Non c'è altro modo che l'irradiazione del calore nello spazio. Affinché questo processo sia efficace, la temperatura del frigorifero-radiatore deve essere sufficientemente elevata, almeno 300 °C. Il limite superiore di temperatura è lo stesso della Terra: da 600 a 800 °C. È limitato dalla resistenza al calore di materiali esistenti. In queste condizioni, l'efficienza dello "Stirling" convenzionale è notevolmente ridotta e l'uso di un gas dissociante consentirà non solo di aumentare la potenza di un fattore 2 - 3, ma anche di raddoppiare approssimativamente l'efficienza.
Indubbiamente, è un peccato rifiutare tali vantaggi sulla Terra. Pertanto, si può raccomandare a coloro le cui attività sono legate ai motori termici di studiare attentamente le opere degli scienziati bielorussi. Contengono anche la possibilità di creare grandi
motori termici con un'efficienza vicina al 100% e la base per la costruzione di motori a combustione esterna per automobili di efficienza senza precedenti.
I primi risultati positivi sono già disponibili. Gli ingegneri olandesi hanno costretto il corpo di lavoro di una macchina frigorifera operante sul ciclo Stirling a subire trasformazioni di fase e hanno raddoppiato la sua capacità di raffreddamento. Ora tocca ai motori!
Motori a vapore. Parlando di motori a combustione esterna, non si può non citare i motori a vapore. Questo tipo di guida, che era il più comune 100 anni fa, oggi è considerato esotico. E questo è spiegato solo dal fatto che i motori a combustione interna hanno praticamente sostituito i motori a vapore delle automobili, sebbene la produzione su piccola scala di automobili a vapore esistesse fino al ... 1927.
Gli appassionati di Steam fanno molti argomenti a favore della resurrezione del motore dei nostri nonni. E prima di tutto considerazioni sull'elevata "sterilità" del motore. A questo proposito, il motore a vapore presenta gli stessi vantaggi del motore Stirling: teoricamente nei prodotti della combustione sono presenti solo anidride carbonica e vapore acqueo e la quantità di ossido di azoto può essere anche inferiore, poiché la temperatura richiesta è molto inferiore. Inoltre, grazie a una combustione più completa, la quantità totale di "scarico" è inferiore di circa l'1% rispetto a quella di un motore a combustione interna.
Né l'efficienza delle moderne macchine a vapore è bassa. Può essere portato fino al 28% e, quindi, commisurato all'efficienza dei motori a combustione interna a carburatore. Allo stesso tempo, va notato che, ad esempio, l'efficienza complessiva dei veicoli elettrici (tenendo conto del processo di generazione di elettricità) non supera il 15%, ovvero, su scala globale, una flotta di Stirling e veicoli a vapore inquinerebbe l'atmosfera quasi la metà di una flotta simile di veicoli elettrici. E se prendiamo in considerazione le eccezionali prestazioni delle macchine a vapore, il rinnovato interesse per esse non sembra più irragionevole. Il rinnovato interesse è testimoniato non solo da articoli di giornale e brevetti "freschi", ma anche dal commercio di brevetti per motori a vapore.
schema elettrico una versione a circuito singolo di un motore a vapore per automobili è mostrata in fig. 17. La fonte di calore / porta a ebollizione il fluido di lavoro nella caldaia 2. Vale a dire il "fluido di lavoro", poiché può essere non solo acqua, ma anche altri agenti con temperature di ebollizione (condensazione) accettabili e parametri termotecnici. Un agente promettente è, ad esempio, il Freon-113, il cui punto di ebollizione (48°C) è la metà di quello dell'acqua.
Attraverso il meccanismo di distribuzione 3, il vapore entra nella macchina a vapore vera e propria 4. Il vapore di scarico viene condensato dal flusso d'aria proveniente dal ventilatore 5 nel condensatore 6, avendo precedentemente ceduto parte del calore al liquido nello scambiatore di calore recuperativo 7 Il liquido viene fornito allo scambiatore di calore e quindi alla caldaia dalla pompa 8. Tali elementi del circuito come il motore 4, il condensatore € (radiatore) e la pompa 8 fanno parte di qualsiasi automobile. Viene aggiunta solo la caldaia 2 con il riscaldatore 1 e lo scambiatore di calore 7.
Poiché il motore 4 può essere utilizzato quasi tutte le macchine a pistoni o rotanti o anche turbine. Pertanto, quasi tutte le soluzioni tecniche descritte in questa brochure sono applicabili alla trasmissione a vapore.
I vantaggi dei meccanismi descritti, combinati con le caratteristiche dei motori a vapore, consentiranno di creare azionamenti di veicoli altamente efficienti. Dopotutto, i vantaggi elementari delle auto moderne - silenziosità, accelerazione, scorrevolezza - sono relativi. Il vero significato di queste parole è pienamente coerente con le sole auto a vapore. Non hanno un brusco cambiamento di pressione durante lo scarico e, pertanto, non esiste una fonte principale di rumore e allo stesso tempo non esiste un sistema di silenziamento del suono di scarico. Poche persone hanno potuto vedere l'auto a vapore ultimamente. Ma le locomotive ricordano, probabilmente, tutto. Ricordiamo che anche con un treno pesante, sono partiti in modo assolutamente silenzioso ed eccezionalmente fluido.
La dolcezza della marcia e la straordinaria risposta dell'acceleratore dei veicoli a vapore si spiegano con il fatto che le caratteristiche di un motore a vapore sono qualitativamente diverse da quelle di un motore a combustione interna. Anche al regime più basso, la sua coppia è almeno da 3 a 5 volte superiore a quella di un ICE con potenza comparabile a regime ottimale. La coppia elevata fornisce un'eccellente dinamica di accelerazione dell'auto a vapore. Se motori a combustione interna a carburatore con una capacità di 50 litri. Insieme a. fornire l'accelerazione dell'auto a una velocità di 100 km / h in circa 20 secondi, quindi il motore a vapore impiega metà del tempo per questo.
È anche importante che durante l'accelerazione non sia necessario cambiare marcia, l'elevata coppia del motore a vapore viene mantenuta per l'intera gamma di giri, da zero al massimo. I riduttori semplicemente non sono necessari qui. Ricorda: le stesse locomotive non le hanno mai avute. Il vantaggio di un motore a vapore è un numero di giri relativamente basso, che a sua volta porta a una maggiore durata. Anche con un rapporto di trasmissione dalle ruote al motore, uguale a uno, i giri non supereranno i 2000 - 3000 al minuto a una velocità dell'equipaggio fino a 200 km / h (!), E il solito intervallo di giri ICE è di 3000 - 6000 giri / min.
Ma nonostante il basso numero di giri, gli indicatori di potenza specifica di un motore a vapore sono superiori a quelli di un motore a combustione interna. Ad esempio, per ottenere una potenza specifica di 400-600 litri da un motore a vapore. s. / l (a 2500 - 3000 giri / min) non è affatto difficile. Il destino dei motori a combustione interna convenzionali è di soli 50-100 litri. s./l e solo i singoli motori con il meccanismo di S. Balandin hanno indicatori simili.
E, infine, l'affidabilità dei motori a vapore non è affatto l'ultimo posto tra i loro vantaggi. Tsche e ora puoi trovare locomotive a vapore funzionanti costruite all'inizio del secolo sui binari di raccordo. E i loro motori a vapore sono perfettamente funzionanti. Le ragioni di ciò sono il basso numero di giri, la costanza del regime di temperatura (temperatura del vapore), il basso livello delle temperature massime - 5-6 volte inferiore rispetto al motore a combustione interna, la completa assenza di processi spiacevoli come il carbonio formazione e coking, e l'assoluta purezza dell'agente di lavoro, circolante in un circuito chiuso (in GHIACCIO completo la purificazione dell'aria fallisce).
Naturalmente, sorge la domanda, quali ragioni impediscono alla macchina a vapore di riprendere il suo legittimo posto tra i motori moderni?
Prima di tutto, questa è una bassa efficienza e, di conseguenza, un aumento del consumo di carburante di 1,5 - 3 volte. L'efficienza dei motori a vapore alternativi può essere aumentata solo al 28%, mentre per i campioni costruiti è significativamente inferiore. Del resto l'efficienza delle locomotive a vapore, sulle quali la macchina a vapore esisteva da più tempo, era già sinonimo di bassa efficienza: raggiungeva appena il 10% per migliori modelli con parziale condensazione inversa del vapore. È vero, il ciclo dei motori a vapore era aperto. L'uso di cicli chiusi con scambiatori di calore rigenerativi efficienti supererà in modo significativo il traguardo del 10%. E in uno dei messaggi sul "nuovo" motore a vapore, è stato indicato che l'efficienza del generatore di vapore (caldaia) era del 90%. Approssimativamente lo stesso valore caratterizza l'efficienza del processo di combustione ICE. Ma anche con un consumo di carburante più elevato, i costi operativi di un'auto a vapore possono essere vicini a quelli del suo concorrente a benzina, poiché il carburante più economico può essere bruciato.
La seconda ragione è l'alto costo della centrale elettrica. La terza ragione è il grande peso del pa-
1 Le turbine a vapore ad anello chiuso raggiungono un'efficienza del 29%.
macchina a remi. Tuttavia, da quanto precede risulta già che il peso totale degli equipaggi confrontati sarà quasi lo stesso. Pertanto, al momento non ci sono motivi seri che impediscono alla macchina a vapore di riprendere il suo legittimo posto in una serie di motori insoliti.
Motori a combustione interna a pistoni rotanti
In questa sezione parliamo di motori, che gli autori di numerose pubblicazioni a volte promettono un futuro radioso. E, naturalmente, in primo luogo c'è il motore Wankel.
Ma le sue prospettive sono così rosee? Gli economisti di tutti i paesi sono unanimi nel ritenere che solo almeno il 25% dei benefici negli indicatori chiave fornisca " nuova tecnologia"il diritto di sostituire incondizionatamente quello "vecchio".
Sono passati più di 15 anni dalla comparsa del primo design industriale del motore Wankel. Il termine è significativo. E si scopre che i benefici di "Wankel" in peso sono solo del 12-15%; non ci sono vantaggi in termini di costi e durata, e solo il volume occupato dal motore sotto il cofano dell'auto è ridotto del 30%. Allo stesso tempo, le dimensioni delle auto non sono praticamente ridotte.
La realtà smentisce anche le affermazioni ancora esistenti sul "piccolo dettaglio" di questo motore. Uno dei suoi rotori ha 42-58 elementi di tenuta, mentre un motore a combustione interna comparabile ne ha circa 25, comprese le valvole.
Le cose vanno anche peggio con i motori multirotore. Richiedono basamenti complessi, un costoso sistema di raffreddamento e una trasmissione in più parti. Già solo un "wankel" a due rotori contiene sei getti volumetrici di configurazione complessa e un motore a pistoni equivalente - solo 2 - 3 molto più semplice e tecnologicamente avanzato.
La complessa tecnologia di produzione degli epitrocoidi - il profilo interno di ciascun basamento, il rivestimento degli statori e numerosi elementi di tenuta con materiali costosi, il complicato assemblaggio annullano tutti i potenziali vantaggi dei "wankel".
E sebbene già nel 1973 il motore mostrasse un motore a quattro rotori con una capacità di 280 CV. Insieme a. (volume 6,8 l; 6300 giri / min), l'ambito del "wankel" rimarrà un design a due rotori. Il modello a quattro rotori è stato costruito da General Motors (USA) per il modello sportivo Chevrolet Corvette, la cui produzione dovrebbe iniziare in piccole serie dal 1976. Disponibile a. l'azienda dispone anche di un esemplare a doppio rotore (4,4 l; 180 CV a 6000 giri/min). Tuttavia, questi motori verranno installati solo su richiesta dell'acquirente. Nel 1974 iniziò la produzione su piccola scala della versione francese del motore a doppio rotore (1,2 l; 107 CV) per il modello sportivo Citroen-Birotor.
Va notato che questi campioni praticamente unici al mondo sono stati prodotti da aziende che hanno investito molto nell'acquisizione di licenze e nello sviluppo della tecnologia di progettazione e produzione. I costi, ovviamente, richiedono un ritorno, ma molto probabilmente il rilascio di modelli persegue obiettivi prestigiosi. Secondo gli esperti, qualsiasi motore rotativo può diventare competitivo solo se il loro costo e il consumo di carburante sono notevolmente ridotti (!). E qui al "Wankel" le cose non vanno molto bene.
Ma anche se questi requisiti sono soddisfatti, per la produzione in serie di motori rotativi, ad esempio, l'industria americana avrà bisogno di almeno 12 anni I dati previsionali sulle prospettive per altri tipi di motori indicano che questa transizione non sarà effettuata. , per questi motivi, tali giganti automobilistici, come Ford e Chrysler, avendo speso ingenti fondi per lo sviluppo di Wankel, hanno completamente ridotto questo argomento.
Negli ultimi anni, sulla stampa sono apparse molte notizie intriganti motore rotativo, sviluppato in Australia dall'inventore Ralph Sarich. I giornalisti, e, presumibilmente, non senza l'aiuto dell'autore, sono riusciti a offuscare così tanto i rapporti, confrontando il motore "con le turbine, e con il Wankel, e con altri motori, che è semplicemente necessario soffermarsi sul suo design.
Il motore si basa sul principio di funzionamento di una pompa a lobi, le cui piastre delimitano camere di volume variabile. I campioni di motore costruiti hanno sette camere di lavoro (Fig. 18, a), ciascuna con candele e valvole di aspirazione e scarico (Fig. 18, b). Il rotore è realizzato settaedrico ed esegue oscillazioni eccentriche sotto l'influenza dell'albero motore centrale. Le pale del motore sono a forma di U (Fig. 18, c). Nella direzione radiale, oscillano nelle scanalature dell'alloggiamento e il rotore relativo alle pale si sposta contemporaneamente tangenzialmente al cerchio. Per garantire il movimento delle lame e lo stretto contatto del bordo inferiore della lama con il rotore, i rulli sono installati sulle loro lamelle, posizionati in un'apposita scanalatura dell'alloggiamento.
Le velocità medie di movimento reciproco delle parti sono relativamente basse e teoricamente la velocità del motore può raggiungere i 10mila al minuto. Se confrontiamo questo motore con un Wankel, il percorso massimo percorso in un giro dall'elemento di tenuta sarà rispettivamente di 685 e 165 mm. Il sistema di tenuta contiene circa 40 parti, che è paragonabile a un Wankel.
I campioni costruiti a 4000 rpm e un peso di 64 kg sviluppano 130 - 140 litri. Insieme a. Cilindrata del motore
3,5 litri, cioè, litro di potenza - a livello di motori convenzionali ed è di circa 40 litri. s./l. Con la forzatura, questa cifra può essere approssimativamente raddoppiata.
Riso. 18. Schema del motore R. Sarich:
a - incisione trasversale; b - corsa di compressione in una delle camere; c - lama del motore
Gli svantaggi del motore includono uno stress termico molto elevato, che richiede l'uso di acqua molto più potente e sistemi ad olio. Durante i test, si è scoperto che l'unità più caricata e debole sono i rulli delle lastre. Pertanto, è improbabile che le prestazioni del motore vengano migliorate in modo significativo nel prossimo futuro.
In generale, lo schema del motore non può essere riconosciuto come originale, poiché ne sono stati brevettati moltissimi simili, che differiscono solo per piccoli dettagli. Pertanto, il merito principale di R. Sarich è che si è assunto il lavoro di perfezionarlo e ha ottenuto determinati risultati. Il suo motore non farà alcuna rivoluzione e, forse, la cosa più importante nel lavoro di R. Sarich è solo che ha attirato l'attenzione della comunità ingegneristica su schemi basati sul principio delle macchine a lobi rotanti.
Ci sono appassionati di questo schema nel nostro paese. Quindi, un residente del villaggio di Sary-Ozek nella regione di Taldy-Kurgan, G. I. Dyakov, ha persino costruito un prototipo di un tale motore con un rotore rotante, cioè secondo uno schema in cui le condizioni operative delle piastre sono peggiori. Il motore non è stato ancora testato.
Motori sferoidali. Nel 1971, sulla rivista "Inventor and Rationalizer" apparve un articolo sul motore sferoidale dell'inventore di Voronezh
Riso. 19. Schema della trasformazione della cerniera di Hooke in un motore sferoidale:
1 - croce; 2 - diaframma; 3 - forchette; 4 - segmenti; 5 - guscio sferico
GA Sokolova. Il motore si basa sulla capacità dello snodo di Hooke di trasformarsi in un meccanismo dotato di quattro cavità, il cui volume varia da un minimo a un massimo durante la rotazione. In una o due cavità possono organizzare Ciclo GHIACCIO. Un esempio di trasformazione è mostrato in fig. 19. Se la traversa 1 della cerniera viene convertita in un diaframma rotondo 2 con una superficie esterna sferica e le forcelle 3 della cerniera vengono sostituite da segmenti piatti 4 e questi tre elementi vengono inseriti in un guscio sferico 5, quindi un meccanismo in grado di svolgere le funzioni di un motore si otterrà. Per fare ciò, nei punti appropriati del guscio sferico, è sufficiente realizzare finestre di ingresso e uscita e ... SHDD è pronto.
Dopo un articolo a riguardo motore insolito ricevuto più di 300 lettere. Pro e contro sono stati espressi da professori, studenti, ingegneri, direttori di imprese, pensionati, meccanici e altri, dieci fabbriche hanno riferito di poter produrre il motore. Molte lettere sono state inviate da club di sport acquatici. C'erano proposte per utilizzare SSHDD come motore idraulico o pompa per locomotive diesel, motore per barche, motore pneumatico per utensili manuali, compressore e centrale elettrica per uno stand sperimentale. Pertanto, i redattori della rivista hanno inviato circa 40 inviti a istituti, uffici di progettazione, fabbriche e redazioni di riviste con la proposta di riunirsi alla "tavola rotonda".
All'incontro, il segretario esecutivo della redazione ha richiamato l'attenzione del pubblico su due paradossi: il fatto che VNIIGPE, opponendosi solo ai brevetti rilasciati nel secolo scorso, abbia rifiutato una domanda di invenzione principalmente per "mancanza di utilità", e che la comunità ingegneristica non è a conoscenza dell'esistenza di tali motori.
Prima dell'incontro, molti dubitavano delle prestazioni delle forcelle girevoli, della possibilità della loro lubrificazione, dell'elevata potenza complessiva (dovuta alla sfavorevole forma scanalata della camera di combustione e al cattivo riempimento dovuto al contatto di una miscela fresca con un diaframma caldo) e la tenuta delle camere di combustione.
1 L'inventore V. A. Kogut ha proposto di chiamare motori di questo tipo motori a diaframma a cerniera sferoidale (SSHDD).
La dimostrazione di un modello funzionante di un motore con una sfera di 150 mm di diametro, che, alla pressione di 14 kg/cm2 di aria compressa ad esso fornita, sviluppava 4500 giri/min, ha testimoniato in modo convincente la possibilità di realizzare un progetto realizzabile di questo tipo . Il diametro del perno girevole del motore può essere fino a 60 mm. Con tali dimensioni, le pressioni specifiche sulle superfici di contatto possono essere facilmente ridotte a qualsiasi limite desiderato. L'operabilità del separatore a membrana del campione del modello non ha sollevato dubbi tra la maggioranza dei presenti.
È stato inoltre introdotto un altro motore con un diametro della sfera di 102,8 mm. Fu costruito dall'inventore A. G. Zabolotsky, che non sapeva nulla del lavoro di G. A. Sokolov. Nella modalità di un motore pneumatico, il suo design ha funzionato per circa 40 ore, sviluppandosi fino a 7000 giri / min. Non sono state rilevate vibrazioni o usura aumentate durante questo periodo. E gli spazi tra la sfera e il diaframma in questo modello erano persino troppo piccoli, poiché il motore si è bloccato durante i test "a caldo".
Nel corso della discussione sull'affidabilità della tenuta dell'SSHDD, è emerso che, ad esempio, nei motori Wankel, le velocità di scorrimento delle piastre di tenuta sono molto più elevate rispetto agli anelli dei motori a pistoni convenzionali, e al allo stesso tempo, questi motori funzionano abbastanza bene. In SSHDD, le velocità di scorrimento possono essere anche inferiori. Quindi per un'industria moderna in grado di creare motori di qualsiasi tipo, molto probabilmente il problema dell'affidabilità delle tenute non è un problema. L'affidabilità del sigillo dipenderà in gran parte dall'accuratezza della lavorazione della superficie interna del guscio sferico. L'esperienza di A. G. Zabolotsky, che ha costruito il motore nell'officina dell'azienda ortofrutticola Verkhnedonsky, che dispone solo di un tornio, suggerisce che la precisione necessaria nella lavorazione di una sfera può essere ottenuta anche in condizioni semi-artigianali. La facilità di lavorazione della sfera è stata confermata anche dalla produzione di un altro motore sferoidale nello stabilimento di macchine utensili di Srednevolzhsky. Lì, gli operai utilizzavano una rettificatrice per interni a tavola rotante.
L'angolo tra gli assi delle cerniere nei motori sferoidali raggiunge i 35 - 45°. Allo stesso tempo, la disuguaglianza velocità angolari avrebbe dovuto portare alla comparsa di grandi momenti inerziali di alternanza di segni e, di conseguenza, a un'enorme vibrazione. Il rodaggio dei prototipi in aria compressa non ha rivelato vibrazioni pericolose. Anche le viti M3 hanno resistito ai carichi, che sono state utilizzate per serrare gli emisferi nel motore di G. A. Sokolov. V. I. Kuzmin, che vive a Kherson, non considera pericolosi i grandi angoli, la cui attività professionale è stata associata ai cardini di Hooke per 15 anni. "Approvo il progetto del motore di Sokolov", ha telegrafato alla "tavola rotonda".
L'assenza di vibrazioni in SShDD con un ampio angolo tra gli assi (ad angoli superiori a 10 °, le articolazioni di Hooke di solito non vengono utilizzate) può essere spiegata dall'effetto smorzante del mezzo di lavoro. E poiché il carico viene applicato solo su un lato della cerniera, la rotazione irregolare dell'albero privo di carico non porta alla comparsa di momenti inerziali significativi.
Quelli riuniti alla "tavola rotonda" sono giunti alla conclusione che i vantaggi e gli svantaggi di SSHDD possono essere rivelati solo mediante verifica sperimentale. Lo stesso pensiero è contenuto in una lettera del professore del Dipartimento del Dipartimento di aeromobili interni dell'Università tecnica statale di Mosca intitolata a V.I. Bauman AS Orlin. Ha augurato all'autore "la più rapida implementazione delle sue idee in metallo e test", poiché solo i test "permetteranno di risolvere tutte le questioni controverse". I test, e ancor di più la costruzione di prototipi di motori, sono tutt'altro che semplici: solo la messa a punto di un motore convenzionale, anche in condizioni di fabbrica, dura dai 4 ai 5 anni.
Alla tavola rotonda è stata presentata una selezione di brevetti sui motori sferoidali. Sebbene la letteratura scientifica e tecnica non contenga informazioni su di essi, gli archivi dei brevetti indicano che G. A. Sokolov e A. G. Zobolotsky non furono i primi a notare la notevole capacità della cerniera Hooke di trasformarsi in un motore o in una pompa. Il primo brevetto inglese simile risale al 1879, l'ultimo - già ai nostri tempi. Questo schema non è ignorato dall'attenzione nella tabella di classificazione di tutti gli schemi immaginabili dei motori a pistoni rotanti, che è riportata nel libro di Wankel sui motori rotativi.
Pertanto, i motori sferoidali basati sull'articolazione di Hooke sono stati semplicemente sfortunati.
Non c'era una persona nella storia della costruzione di motori che si sarebbe occupata del lavoro di messa a punto.
G. Sokolov (Voronezh Polytechnic Institute) e numerosi altri appassionati si stanno attualmente preparando in dettaglio per questo lavoro. Sokolov ha specificato le fasi di distribuzione del gas, gli emisferi sono stati fusi da una speciale lega antifrizione (lega Baklan), sono stati effettuati numerosi calcoli che non hanno rivelato carichi inaccettabili.
Il secondo centro per la costruzione dell'SSHDD era Kherson "Theorist of Cardans", come lo chiamavano all'incontro alla "tavola rotonda", Viktor Ivanovich Kuzmin si interessò così tanto a questo schema insolito che iniziò la costruzione. Ha attirato un gruppo di lavoratori, studenti, laureati al lavoro. Il motore è in metallo e ora tocca ai test.
Nel 1974 si venne a conoscenza di un altro motore sferoidale. Giovani che vivono a Tselinograd
Riso. 20. Motore V. A. Kogut. Volume utile 1600 cm®; sfera diametro 210 mm; velocità 2500 giri/min; potenza 65 litri. Insieme a.; peso 45 - 65 chilogrammi; inclinazione dell'asse 30s:
1 - diaframma; 2 e 3 - segmenti; 4 e 5 - anelli di tenuta; € « piastre di tenuta; 7 - dita; 8 - boccole remote; 9 - volano; 10 - conduttura di bypass; 11 - aste per la rimozione del calore
Valery Alvianovich Kogut, un progettista di macchine agricole, aveva a lungo considerato l'idea di un tale motore e, dopo aver appreso del lavoro di Sokolov, costruì un modello funzionante (Fig. 20). Il motore è stato realizzato senza sistema di raffreddamento e, una volta messo a punto, ha funzionato per diversi minuti fino al momento del surriscaldamento in totale, più di 2 ore Va notato che una tale durata di funzionamento è una sorta di record. I motori sferoidali di altri autori hanno funzionato meno continuamente.
Il motore è costituito da un diaframma 1 e due segmenti 2, 3 collegati in modo girevole al diaframma. Gli alberi dei segmenti ruotano in gruppi di cuscinetti. La tenuta dei segmenti e del diaframma è effettuata dagli anelli 4, 5, la tenuta tra i segmenti e il diaframma è effettuata dalle piastre caricate a molla 6. Quattro dita 7 sono poste nel corpo del diaframma, a cui i segmenti 2, 3 sono avvitati con l'ausilio dei distanziali 8 (vedi sezione 1-1).
Il ciclo del motore è a due tempi. Nella metà sinistra della sfera (dal lato del volano 9) viene precompressa la miscela proveniente dal carburatore dell'auto. Attraverso la tubazione di bypass 10, la miscela viene diretta verso la metà destra della sfera. Nella posizione indicata in figura lo spurgo avviene nella parte superiore e la corsa di lavoro inizia nella parte inferiore.
La lubrificazione e il raffreddamento del segmento 3 destro e della membrana / devono essere eseguiti con olio fornito attraverso il gruppo cuscinetto destro. Inoltre, diverse aste di rimozione del calore caricate a molla 11 sono a contatto con la superficie terminale del segmento destro, attraverso la quale il flusso di calore "scorre" verso l'alloggiamento alettato del gruppo cuscinetto. Sul lato sinistro, il diaframma viene raffreddato con miscela di lavoro fresca.
I test del motore V. Kogut, durante i quali molti dei suoi componenti sono stati modernizzati, dimostrano le prestazioni fondamentali di questo schema. Strutturalmente e tecnologicamente, l'SSHDD è molto più semplice del motore Wankel. I veri vantaggi diventeranno chiari nel prossimo futuro dopo aver testato i motori di Sokolov, Kuzmin, Kogut.
1 Posizione delle porte di spurgo e di scarico in fig. 20 è mostrato in modo condizionale.
Alla "tavola rotonda" della rivista Inventor and Rationalizer, l'inventore di Kuibyshev V. I. Andreev ha riferito di un motore sferoidale *, nello sviluppo di disegni esecutivi di due versioni del quale, nonché nei calcoli e nella produzione di parti fuse, VAZ hanno preso parte i dipendenti. La particolarità del motore (Fig. 21) è che è costituito da due rotori, esterno / e interno 3, che ruotano nella stessa direzione. Gli assi dei rotori sono inclinati, la loro coniugazione viene eseguita su una sfera. Al centro della sfera è presente un diaframma - pistone 2, che divide il volume di lavoro in quattro camere di combustione indipendenti.
Ruota mentalmente i rotori di almeno un giro e il volume vicino alla candela superiore aumenterà fino al massimo, che può corrispondere a una corsa di potenza o bypass (ciclo del motore a due tempi), e poi di nuovo sarà ridotto al minimo, ad es. si verificherà uno scarico o una compressione. La precompressione dell'aria viene effettuata da un ventilatore centrifugo 4.
Dal compressore, l'aria fluisce nel carburatore e quindi attraverso l'albero cavo 6 nella camera di combustione. Lo scarico avviene attraverso le finestre 7 nel rotore esterno e l'energia dei gas di scarico viene realizzata sulla turbina 5. Il rotore esterno ruota in una voluta a due trombe 8. Pertanto, le pale svolgono alternativamente le funzioni di un compressore e di una turbina . Lo scarico avviene in un corno (non mostrato in figura), l'altro è utilizzato per il compressore. A causa di ciò inattivo il motore è relativamente alto - almeno 1500 giri / min.
Con un ciclo di lavoro a due tempi, gli stessi processi avvengono simultaneamente in camere diametralmente opposte. Sulla fig. 21 mostra il momento in cui inizia la corsa di lavoro nelle camere / e /// e lo spurgo avviene nelle camere // e IV (linee continue di frecce - miscela di lavoro, linee tratteggiate - prodotti di combustione).
Se guardi il motore a destra, quando il rotore ruota in senso antiorario nelle camere / e ///, si verificherà un'espansione (corsa di lavoro) di 110 ° lungo l'angolo di rotazione, quindi le finestre di scarico si apriranno e dopo un'altra 8 ° - finestre di ingresso. Dopo aver ruotato di 180°, il volume / e III delle camere sarà uguale al volume nella posizione iniziale delle camere II e IV, che corrisponde alla metà dello spurgo. Con un angolo di rotazione di 240 °, le finestre di scarico si chiuderanno e, dopo altri 8 °, le finestre di aspirazione. Da questo momento inizierà la corsa di compressione (ciclo asimmetrico). Durante il ciclo di lavoro, le alette del rotore esterno vengono lavate con aria pulita (frecce dai punti), che raffredda il rotore, e quindi quest'aria viene utilizzata per la pressurizzazione. Quando sono esaurite, le alette funzionano come le pale di una turbina.
Potenza del motore stimata - 45 litri. Insieme a. Alla prima conoscenza con lui, colpisce la dimensione sproporzionata del carburatore. Ma si scopre che il carburatore è persino più piccolo di quelli convenzionali per motociclette e il motore stesso è piccolo. Sei ancora più sorpreso quando scopri che i disegni esecutivi di tutti i dettagli, nessuno escluso, stanno in una cartella sottile. Parla in modo convincente della semplicità del design, del numero minimo di parti. E dopo aver conosciuto caratteristiche comparative, confermato da numerosi
calcoli calcolati: è semplicemente impossibile non credere nel futuro di questo progetto. Giudica tu stesso.
Entrambi i rotori ruotano nella stessa direzione. Pertanto, la velocità del movimento reciproco delle parti è nettamente ridotta e gli anelli convenzionali svolgeranno perfettamente le loro funzioni.
Proprio a causa di alte velocità guarnizioni, Wankel ha dovuto abbassare la velocità del motore da 10.000 a 12.000 giri al minuto ai soliti 6.000 giri al minuto. Gli autori del motore sferoidale non hanno nemmeno dovuto inseguire alta velocità. Già a 4-5mila giri / min, il loro motore supera il wankel. Basti pensare che questo motore ha una cilindrata maggiore - 97 CV. s. / l a 4000 giri / min, coppia 2-3 volte superiore (25 kgm!), E peso specifico - 0,5 kg / l. Insieme a. compete con i motori degli aerei. E tutto questo vale per il prototipo! A causa del fatto che i rotori sono simmetrici rispetto agli assi di rotazione, il motore è perfettamente bilanciato. A ciò contribuisce anche il flusso di processi identici in camere diametralmente opposte. La disuniformità calcolata del funzionamento del motore è di 2°16", che è molto inferiore a quella del "wankel" o motore a combustione interna a pistoni. La simmetria dei processi, inoltre, determina il funzionamento del diaframma, in quanto erano, in stato sospeso, riducendo drasticamente il carico sulle coppie di sfregamento.
Se confrontiamo il carico sulle dita del diaframma con il carico sullo spinotto del pistone e il carico "sui cuscinetti del rotore esterno con il carico sui perni di manovella di un motore a combustione interna convenzionale della stessa potenza, allora saranno 2 volte Anche la forza sui cuscinetti del rotore interno è ridotta della metà in un motore sferoidale (il confronto è stato fatto con il perno di banco di un bicilindrico a pistoni ICE).
La riduzione del numero di coppie di sfregamento e la bassa entità dei carichi portano a un'efficienza meccanica senza precedenti. Secondo i calcoli, può raggiungere il 92%! Nessun motore, ad eccezione dei motori con meccanismo S. Balandin, ha un'efficienza anche vicina a questo valore.
Il motore di VI Andreev è anche interessante in quanto le pale sul rotore esterno svolgono le funzioni di un compressore boost e una ventola di raffreddamento, nonché un silenziatore (variazione della velocità e del volume dei gas) e una turbina. Nei motori convenzionali, tra il 5 e il 15% della potenza viene sprecata nella marmitta. Qui, almeno il 5% della turbina ritorna indietro. L'idea di utilizzare i gas di scarico non è nuova. Ma la sua implementazione è complicata: vengono aggiunti una turbina, un compressore, gasdotti (Fig. 22). Nel motore di V. I. Andreev e L. Ya Usherenko, questo non richiede un singolo dettaglio in più.
Il funzionamento della turbina è già stato testato in circostanze alquanto insolite. Per il funzionamento a freddo con l'ausilio di un motore elettrico, il motore è stato installato su un supporto nell'officina dello stabilimento di macchine utensili di Srednevolzhsky, dove sono state prodotte e assemblate le sue parti. La rotazione è durata 6 ore Nessuna vibrazione, nessun riscaldamento del motore, nessuno sfregamento degli elementi di sfregamento, la marcia non si è rivelata.
Tuttavia, durante i test "caldi", si è verificato un incidente. Un fascio di fiamma fuoriusciva dal tubo di scarico della turbina come dall'ugello di un aereo a reazione, e il motore non dava la potenza prevista. Quando è stato smontato, le camere di combustione erano assolutamente pulite. Il motivo è che le teste delle candele si trovano troppo vicino al corpo e la scintilla è saltata, ma non dove dovrebbe essere. Quindi i primi test confermarono indirettamente solo le prestazioni della turbina. La ricostruzione del sistema di accensione e tutta la seccatura della messa a punto è stata intrapresa dal meccanico V. A. Artemiev.
Lo sviluppo del motore per i prossimi decenni è un problema complesso e sfaccettato. È impossibile coprirlo completamente entro i limiti di un piccolo opuscolo. Sarebbe necessario parlare di tentativi di migliorare il processo di lavoro dei motori a combustione interna convenzionali, di modi per neutralizzare i gas di scarico, di garantire la stessa resistenza dei componenti del motore, eliminando la necessità di manutenzione e adattando il design alla diagnostica. Ciascuno di questi problemi merita una storia dettagliata separata.
Lo scopo di questo opuscolo è aiutare il lettore a navigare nel flusso di informazioni sulla questione sollevata e attirare la sua attenzione sui progetti degli inventori, che prenderanno sicuramente il loro posto nella famiglia dei primi aiutanti dell'uomo: i motori.
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