นี่คือส่วนเกริ่นนำของชุดบทความเกี่ยวกับ เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นการเดินทางสั้นๆ ในประวัติศาสตร์ของวิวัฒนาการของเครื่องยนต์สันดาปภายใน นอกจากนี้ บทความจะกล่าวถึงรถยนต์คันแรก

ส่วนต่อไปนี้จะให้รายละเอียดเกี่ยวกับ ICE ต่างๆ:

ก้านสูบ-ลูกสูบ
โรตารี
เทอร์โบเจ็ท
ปฏิกิริยา

ติดตั้งเครื่องยนต์บนเรือที่สามารถปีนขึ้นไปบนแม่น้ำโซนาได้ หนึ่งปีต่อมา หลังจากการทดสอบ พี่น้องทั้งสองได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ของพวกเขา ซึ่งลงนามโดยนโปเลียน โบโนปาร์ต เป็นระยะเวลา 10 ปี

มันจะถูกต้องกว่าที่จะเรียกเครื่องยนต์นี้ว่าเครื่องยนต์ไอพ่นเนื่องจากงานของมันประกอบด้วยการผลักน้ำออกจากท่อใต้ก้นเรือ ...

เครื่องยนต์ประกอบด้วยห้องจุดระเบิดและห้องเผาไหม้ เครื่องสูบลมสำหรับฉีดลม เครื่องจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง และอุปกรณ์จุดระเบิด ฝุ่นถ่านหินทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์

เครื่องสูบลมอัดกระแสอากาศที่ผสมกับฝุ่นถ่านหินเข้าไปในห้องจุดระเบิดซึ่งมีไส้ตะเกียงที่คุกรุ่นจุดประกายส่วนผสม หลังจากนั้น ส่วนผสมที่จุดไฟบางส่วน (ฝุ่นถ่านหินเผาไหม้ค่อนข้างช้า) เข้าไปในห้องเผาไหม้ที่เผาไหม้จนหมดและขยายตัว
นอกจากนี้ แรงดันของก๊าซยังผลักน้ำออกจากท่อร่วมไอเสีย ซึ่งบังคับให้เรือเคลื่อนตัว หลังจากนั้นจึงวนซ้ำ
เครื่องยนต์ทำงานในโหมดพัลซิ่งด้วยความถี่ ~ 12 และ / นาที

หลังจากนั้นไม่นาน พี่น้องก็ได้ปรับปรุงเชื้อเพลิงโดยเติมเรซินเข้าไป จากนั้นจึงแทนที่ด้วยน้ำมันและออกแบบระบบหัวฉีดที่เรียบง่าย
ในช่วงสิบปีข้างหน้า โครงการนี้ไม่ได้รับการพัฒนาใดๆ คลอดด์ไปอังกฤษเพื่อส่งเสริมแนวคิดเรื่องเครื่องยนต์ แต่ใช้เงินทั้งหมดไปโดยเปล่าประโยชน์ โจเซฟจึงถ่ายภาพและกลายเป็นผู้เขียนภาพแรกของโลกที่ชื่อว่า "วิวจากหน้าต่าง"

ในฝรั่งเศส พิพิธภัณฑ์บ้าน Niepses มีการจัดแสดงแบบจำลอง "Pyreolophore"

หลังจากนั้นไม่นาน เดอ ริวาก็ติดตั้งเครื่องยนต์ของเขาบนรถสี่ล้อ ซึ่งตามที่นักประวัติศาสตร์ระบุว่าเป็นรถคันแรกที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เกี่ยวกับ อเลสซานโดร โวลตา

โวลตาเป็นเจ้าแรกที่ใส่แผ่นสังกะสีและทองแดงลงในกรดเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดแหล่งกำเนิดกระแสเคมีแห่งแรกของโลก ("เสาไฟฟ้าแรงสูง").

ในปี ค.ศ. 1776 โวลตาได้คิดค้นปืนพกแบบใช้แก๊สชื่อว่า "ปืนพกโวลตา" ซึ่งแก๊สระเบิดจากประกายไฟ

ในปี ค.ศ. 1800 เขาได้สร้างแบตเตอรี่เคมี ซึ่งทำให้สามารถรับกระแสไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาเคมีได้

หน่วยวัดแรงดันไฟฟ้า - โวลต์ - ตั้งชื่อตามโวลตา

NS- กระบอกสูบ NS- "หัวเทียน, ค- ลูกสูบ NS- "บอลลูน" กับไฮโดรเจน อี- วงล้อ NS- วาล์วระบายไอเสีย, NS- ที่จับสำหรับควบคุมวาล์ว

ไฮโดรเจนถูกเก็บไว้ในบอลลูน "อากาศ" ที่เชื่อมต่อด้วยท่อกับกระบอกสูบ การจ่ายเชื้อเพลิงและอากาศ รวมถึงการจุดระเบิดของส่วนผสมและการปล่อยก๊าซไอเสียได้ดำเนินการด้วยตนเองโดยใช้คันโยก

หลักการทำงาน:

อากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้ผ่านวาล์วระบายไอเสีย
วาล์วถูกปิด
วาล์วสำหรับจ่ายไฮโดรเจนจากลูกบอลถูกเปิดออก
ก๊อกก็ปิด
เมื่อกดปุ่ม กระแสไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับ "เทียน"
ส่วนผสมจะวาบและยกลูกสูบขึ้น
วาล์วระบายไอเสียถูกเปิดออก
ลูกสูบตกลงมาภายใต้น้ำหนักของมันเอง (มันหนักมาก) และดึงเชือกซึ่งหมุนล้อผ่านบล็อก

หลังจากนั้นวงจรก็ทำซ้ำ

ในปี ค.ศ. 1813 เดอ ริวาได้สร้างรถยนต์อีกคัน เป็นเกวียนยาวประมาณหกเมตร ล้อมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร และหนักเกือบหนึ่งตัน
รถสามารถขับได้ 26 เมตรพร้อมก้อนหิน (ประมาณ 700 ปอนด์)และชายสี่คนด้วยความเร็ว 3 กม. / ชม.
แต่ละรอบรถเคลื่อน 4-6 เมตร

ผู้ร่วมสมัยเพียงไม่กี่คนของเขาให้ความสำคัญกับการประดิษฐ์นี้อย่างจริงจัง และ French Academy of Sciences แย้งว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในจะไม่มีวันแข่งขันกับเครื่องยนต์ไอน้ำ

ในปี พ.ศ. 2376นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน Lemuel Wellman Wright ได้จดทะเบียนสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบใช้แก๊สสองจังหวะที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ
(ดูด้านล่าง)ในหนังสือของเขา Gas and Oil Engines เขียนเกี่ยวกับเครื่องยนต์ Wright ดังต่อไปนี้:

“รูปวาดเครื่องยนต์ทำงานได้ดีมากและมีรายละเอียดที่พิถีพิถัน การระเบิดของส่วนผสมจะกระทำโดยตรงกับลูกสูบ ซึ่งจะหมุนเพลาข้อเหวี่ยงผ่านก้านสูบ ในลักษณะที่ปรากฏ เครื่องยนต์มีลักษณะคล้ายกับเครื่องยนต์ไอน้ำแรงดันสูงซึ่งก๊าซและอากาศถูกสูบออกจากถังแยกกัน ส่วนผสมในภาชนะทรงกลมถูกจุดขึ้นระหว่างการเพิ่มขึ้นของลูกสูบที่ TDC (จุดศูนย์กลางตายบน) และผลักลง/ขึ้น ในตอนท้ายของจังหวะ วาล์วจะเปิดและปล่อยก๊าซไอเสียออกสู่บรรยากาศ "

ไม่ทราบว่าเครื่องยนต์นี้เคยสร้างมาหรือไม่ แต่มีพิมพ์เขียวสำหรับมัน:

ในปี พ.ศ. 2381วิศวกรชาวอังกฤษ William Barnett ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในสามเครื่อง

เครื่องยนต์แรกเป็นเครื่องยนต์ที่ออกฤทธิ์สองจังหวะ (เชื้อเพลิงเผาไหม้เพียงด้านเดียวของลูกสูบ)พร้อมปั๊มแยกก๊าซและอากาศ ส่วนผสมถูกจุดไฟในกระบอกสูบที่แยกจากกัน จากนั้นส่วนผสมที่เผาไหม้จะไหลเข้าสู่กระบอกสูบที่ทำงาน ทางเข้าและทางออกดำเนินการผ่านวาล์วทางกล

เครื่องยนต์ที่สองทำซ้ำครั้งแรก แต่เป็นแบบ double-act นั่นคือการเผาไหม้เกิดขึ้นสลับกันที่ลูกสูบทั้งสองข้าง

เครื่องยนต์ที่สามยังทำหน้าที่สองหน้าที่ แต่มีพอร์ตทางเข้าและทางออกในผนังกระบอกสูบที่เปิดออกเมื่อลูกสูบถึงจุดสุดขั้ว (เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์สองจังหวะสมัยใหม่) ทำให้สามารถปล่อยก๊าซไอเสียโดยอัตโนมัติและยอมรับประจุใหม่ของส่วนผสม

คุณลักษณะที่โดดเด่นของเครื่องยนต์ Barnett คือส่วนผสมที่สดใหม่ถูกบีบอัดโดยลูกสูบก่อนที่จะจุดไฟ

พิมพ์เขียวสำหรับหนึ่งในเครื่องยนต์ของ Barnett:

ในปี ค.ศ. 1853-57นักประดิษฐ์ชาวอิตาลี Eugenio Barzanti และ Felice Matteucci ได้พัฒนาและจดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในสองสูบที่มีความจุ 5 l / s
สิทธิบัตรได้รับจากสำนักงานลอนดอนเนื่องจากกฎหมายของอิตาลีไม่สามารถรับประกันการคุ้มครองที่เพียงพอได้

การก่อสร้างต้นแบบได้รับมอบหมายให้ Bauer & Co. แห่งมิลาน" (เฮลเวติก้า)และแล้วเสร็จเมื่อต้นปี พ.ศ. 2406 ความสำเร็จของเครื่องยนต์ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำนั้นยิ่งใหญ่มากจนบริษัทเริ่มได้รับคำสั่งซื้อจากทั่วทุกมุมโลก

เครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci สูบเดียวรุ่นแรก:

รุ่นเครื่องยนต์สองสูบ Barzanti-Matteucci:

Matteucci และ Barzanti ได้ทำข้อตกลงสำหรับการผลิตเครื่องยนต์กับบริษัทเบลเยียม Barzanti เดินทางไปเบลเยียมเพื่อดูแลงานด้วยตนเองและเสียชีวิตกะทันหันด้วยโรคไข้รากสาดใหญ่ เมื่อ Barzanti เสียชีวิต งานทั้งหมดเกี่ยวกับเครื่องยนต์ก็หยุดลง และ Matteucci ก็กลับไปทำงานเดิมในตำแหน่งวิศวกรไฮดรอลิก

ในปี 1877 Matteucci อ้างว่าเขาและ Barzanti เป็นผู้สร้างหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายใน และเครื่องยนต์ที่สร้างโดย August Otto นั้นคล้ายกับเครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci มาก

เอกสารเกี่ยวกับสิทธิบัตรของ Barzanti และ Matteucci ถูกเก็บไว้ในจดหมายเหตุของห้องสมุด Museo Galileo ในเมืองฟลอเรนซ์

สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดของ Nikolaus Otto คือเครื่องยนต์ที่มี รอบสี่จังหวะ- วัฏจักรอ็อตโต วัฏจักรนี้เป็นหัวใจสำคัญของเครื่องยนต์แก๊สและเบนซินจนถึงทุกวันนี้

วัฏจักรสี่จังหวะเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของอ็อตโต แต่ไม่นานก็พบว่าเมื่อไม่กี่ปีก่อนการประดิษฐ์ของเขา โบ เดอ โรช วิศวกรชาวฝรั่งเศสได้อธิบายหลักการของเครื่องยนต์ที่เหมือนกันทุกประการ (ดูด้านบน)... นักอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศสกลุ่มหนึ่งท้าทายสิทธิบัตรของอ็อตโตในศาล ศาลพบว่าข้อโต้แย้งของพวกเขาน่าเชื่อถือ สิทธิของอ็อตโตที่เกิดจากสิทธิบัตรของเขาลดลงอย่างมาก รวมถึงการเพิกถอนการผูกขาดของเขาในวัฏจักรสี่จังหวะ

แม้ว่าคู่แข่งจะสร้างการผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะ แต่รุ่น Otto ซึ่งทำงานด้วยประสบการณ์หลายปี แต่ก็ยังดีที่สุดและความต้องการไม่ได้หยุดลง ภายในปี พ.ศ. 2440 มีการผลิตเครื่องยนต์เหล่านี้ประมาณ 42,000 เครื่องที่มีความสามารถหลากหลาย อย่างไรก็ตาม การใช้ก๊าซส่องสว่างเป็นเชื้อเพลิงทำให้ขอบเขตการใช้งานแคบลงอย่างมาก
จำนวนโรงงานแสงสว่างและก๊าซธรรมชาตินั้นไม่มีนัยสำคัญแม้แต่ในยุโรป ในขณะที่ในรัสเซียมีเพียงสองโรงงานเท่านั้น - ในมอสโกและเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

ในปี พ.ศ. 2408ปิแอร์ อูโก นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องจักรที่เป็นเครื่องยนต์สองสูบแนวตั้งแนวตั้งที่ใช้ปั๊มยางสองตัวที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยงในการจัดหาส่วนผสม

ต่อมาฮิวโก้ออกแบบเครื่องยนต์แนวนอนคล้ายกับเครื่องยนต์เลอนัวร์

พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ลอนดอน

ในปี พ.ศ. 2413ซามูเอล มาร์คัส ซิกฟรีด นักประดิษฐ์ชาวออสเตรีย-ฮังการี ได้ออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้เชื้อเพลิงเหลว และติดตั้งบนเกวียนสี่ล้อ

วันนี้รถคันนี้เป็นที่รู้จักกันดีในนาม "The first Marcus Car"

ในปี พ.ศ. 2430 มาร์คัสได้สร้างรถยนต์คันที่สองขึ้นโดยร่วมมือกับ Bromovsky & Schulz ในปีพ.ศ. 2430 รถยนต์ Marcus คันที่สอง

ในปี พ.ศ. 2415นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในแรงดันคงที่สองสูบที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันก๊าด
ไบรตันตั้งชื่อเครื่องยนต์ว่า "Ready Motor"

กระบอกสูบแรกทำหน้าที่เป็นคอมเพรสเซอร์ที่บังคับให้อากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ซึ่งมีการจ่ายน้ำมันก๊าดอย่างต่อเนื่อง ในห้องเผาไหม้ ส่วนผสมถูกจุดไฟและผ่านกลไกของแกนหลอดเข้าไปในถังที่สอง - กระบอกสูบทำงาน ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญจากเครื่องยนต์อื่นๆ คือ ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงค่อยๆ เผาผลาญที่แรงดันคงที่

ผู้ที่สนใจด้านอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์สามารถอ่านเกี่ยวกับ Brighton Cycle ได้

ในปี พ.ศ. 2421, วิศวกรชาวสก๊อต เซอร์ (เป็นอัศวินในปี พ.ศ. 2460)พัฒนาเครื่องยนต์สองจังหวะเครื่องแรกที่มีการจุดระเบิดด้วยอากาศอัด เขาจดสิทธิบัตรในอังกฤษในปี พ.ศ. 2424

เครื่องยนต์ทำงานในลักษณะที่แปลกประหลาด: อากาศและเชื้อเพลิงถูกจ่ายไปยังกระบอกสูบด้านขวา มันถูกผสมที่นั่น และส่วนผสมนี้ถูกผลักเข้าไปในกระบอกสูบด้านซ้าย ซึ่งส่วนผสมจากเทียนถูกจุดไฟ การขยายตัวเกิดขึ้น ลูกสูบทั้งสองลงไปจากกระบอกสูบด้านซ้าย (ผ่านท่อสาขาด้านซ้าย)ก๊าซไอเสียถูกปล่อยออกมา และอากาศและเชื้อเพลิงส่วนใหม่ถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบด้านขวา ตามแรงเฉื่อย ลูกสูบเพิ่มขึ้นและวงจรซ้ำ

ในปี พ.ศ. 2422, สร้างน้ำมันเบนซินที่เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ สองจังหวะเครื่องยนต์และได้รับสิทธิบัตรสำหรับมัน

อย่างไรก็ตาม อัจฉริยะที่แท้จริงของ Benz ได้แสดงออกถึงความจริงที่ว่าในโครงการต่อๆ มา เขาสามารถรวมอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันได้ (คันเร่ง, การจุดระเบิดด้วยประกายไฟของแบตเตอรี่, หัวเทียน, คาร์บูเรเตอร์, คลัตช์, กระปุกเกียร์ และหม้อน้ำ)ของผลิตภัณฑ์ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานสำหรับวิศวกรรมเครื่องกลทั้งหมด

ในปี พ.ศ. 2426 เบนซ์ได้ก่อตั้งบริษัท Benz & Cie เพื่อผลิตเครื่องยนต์ก๊าซและในปี พ.ศ. 2429 ได้รับการจดสิทธิบัตร สี่จังหวะเครื่องยนต์ที่เขาใช้กับรถของเขา

ด้วยความสำเร็จของ Benz & Cie เบนซ์จึงสามารถเริ่มออกแบบรถม้าแบบไม่มีม้าได้ ด้วยประสบการณ์ในการผลิตเครื่องยนต์และงานอดิเรกที่มีมาอย่างยาวนานในการออกแบบจักรยาน โดยในปี พ.ศ. 2429 เขาได้สร้างรถยนต์คันแรกและตั้งชื่อว่า "Benz Patent Motorwagen"

การออกแบบคล้ายกับรถสามล้ออย่างมาก

เครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะแบบสูบเดียวที่มีปริมาตรการทำงาน 954 cm3 เบนซ์สิทธิบัตร Motorwagen".

เครื่องยนต์ติดตั้งมู่เล่ขนาดใหญ่ (ใช้ไม่เพียงแต่สำหรับการหมุนที่สม่ำเสมอ แต่ยังสำหรับการสตาร์ท) ถังแก๊ส 4.5 ลิตร คาร์บูเรเตอร์แบบระเหย และวาล์วแบบสไลด์ที่เชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ การจุดไฟเกิดขึ้นด้วยหัวเทียนที่ออกแบบโดยเบนซ์เอง ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายจากคอยล์ Rumkorf

คูลลิ่งเป็นน้ำ แต่ไม่ใช่วงจรปิด แต่ระเหย ไอน้ำไหลออกสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเติมเชื้อเพลิงให้รถไม่เพียงแค่น้ำมันเบนซินเท่านั้น แต่รวมถึงน้ำด้วย

เครื่องยนต์พัฒนา 0.9 แรงม้า ที่ 400 รอบต่อนาที และเร่งความเร็วรถเป็น 16 กม./ชม.

Karl Benz กำลังขับรถของเขา

ต่อมาในปี พ.ศ. 2439 คาร์ล เบนซ์ได้คิดค้นเครื่องยนต์บ็อกเซอร์ (หรือเครื่องแบน)ซึ่งลูกสูบจะไปถึงศูนย์ตายบนในเวลาเดียวกัน ซึ่งจะทำให้สมดุลกัน

พิพิธภัณฑ์เมอร์เซเดส-เบนซ์ในสตุตการ์ต

ในปี พ.ศ. 2425วิศวกรชาวอังกฤษ James Atkinson ได้คิดค้นวงจร Atkinson และเครื่องยนต์ Atkinson

เครื่องยนต์ Atkinson เป็นเครื่องยนต์สี่จังหวะโดยพื้นฐานแล้ว อ็อตโต ไซเคิลแต่ด้วยกลไกข้อเหวี่ยงที่ดัดแปลง ความแตกต่างก็คือในเครื่องยนต์ Atkinson ทั้งสี่จังหวะเกิดขึ้นในการหมุนรอบเพลาข้อเหวี่ยงครั้งเดียว

การใช้วงจร Atkinson ในเครื่องยนต์ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงและเสียงรบกวนระหว่างการทำงานเนื่องจากแรงดันไอเสียลดลง นอกจากนี้ เครื่องยนต์นี้ไม่ต้องการกระปุกเกียร์เพื่อขับเคลื่อนกลไกการจ่ายแก๊ส เนื่องจากการเปิดวาล์วขับเพลาข้อเหวี่ยง

แม้จะมีข้อดีมากมาย (รวมถึงการหลีกเลี่ยงสิทธิบัตรอ็อตโต)เครื่องยนต์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความซับซ้อนในการผลิตและข้อเสียอื่นๆ
วัฏจักร Atkinson ให้ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมและความประหยัดที่ดีขึ้น แต่ต้องใช้รอบต่อนาทีที่สูง ที่รอบต่ำ จะให้แรงบิดที่ค่อนข้างน้อยและสามารถหยุดนิ่งได้

ปัจจุบันเครื่องยนต์ Atkinson ใช้ในรถยนต์ไฮบริด Toyota Prius และ Lexus HS 250h

ในปี พ.ศ. 2427วิศวกรชาวอังกฤษ Edward Butler ที่นิทรรศการจักรยานลอนดอน "Stanley Cycle Show" แสดงให้เห็นภาพวาดของรถสามล้อด้วย เครื่องยนต์สันดาปภายในเบนซินและในปี พ.ศ. 2428 เขาได้สร้างและจัดแสดงในนิทรรศการเดียวกันโดยเรียกมันว่า "Velocycle" นอกจากนี้ บัตเลอร์ยังเป็นคนแรกที่ใช้คำว่า น้ำมันเบนซิน.

Velocycle ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2430

Velocycle ติดตั้งเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะสูบเดียวพร้อมคอยล์จุดระเบิด คาร์บูเรเตอร์ เค้นปีกผีเสื้อ และระบายความร้อนด้วยของเหลว เครื่องยนต์พัฒนากำลังประมาณ 5 แรงม้า ด้วยปริมาตร 600 cm3 และเร่งความเร็วรถได้ถึง 16 กม./ชม.

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา บัตเลอร์ได้ปรับปรุงสมรรถนะรถของเขา แต่ไม่สามารถทดสอบได้เนื่องจาก "กฎแห่งธงแดง" (ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2408)โดยรถไม่ควรเกินความเร็วเกิน 3 กม./ชม. นอกจากนี้ ต้องมีสามคนอยู่ในรถ โดยหนึ่งในนั้นต้องเดินนำธงแดงไปอยู่หน้ารถ (เช่นมาตรการรักษาความปลอดภัย) .

ในนิตยสาร Mechanic English ปี 1890 บัตเลอร์เขียนว่า "เจ้าหน้าที่ห้ามไม่ให้ใช้รถบนท้องถนน อันเป็นผลมาจากการที่ฉันปฏิเสธที่จะพัฒนาต่อไป"

เนื่องจากขาดความสนใจของสาธารณชนในรถ บัตเลอร์จึงแยกชิ้นส่วนและขายสิทธิ์ในสิทธิบัตรให้กับแฮร์รี่ เจ. ลอว์สัน (ผู้ผลิตจักรยาน)ซึ่งยังคงผลิตเครื่องยนต์เพื่อใช้บนเรือต่อไป

บัตเลอร์เองยังคงสร้างเครื่องยนต์ที่อยู่กับที่และสำหรับเรือเดินทะเล

ในปี พ.ศ. 2434 Herbert Aykroyd Stewart ร่วมกับ Richard Hornsby และ Sons ได้สร้างเครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ซึ่งฉีดเชื้อเพลิง (น้ำมันก๊าด) ภายใต้แรงกดดันเข้าไป กล้องเสริม (เพราะรูปร่างมันเรียกว่า "ฮอทบอล"), ติดตั้งบนฝาสูบและเชื่อมต่อกับห้องเผาไหม้โดยทางแคบ เชื้อเพลิงถูกจุดไฟโดยผนังร้อนของห้องเพิ่มเติมและรีบเข้าไปในห้องเผาไหม้

1. กล้องเสริม (ลูกร้อน).
2. กระบอก.
3.ลูกสูบ
4. คาร์เตอร์

ในการสตาร์ทเครื่องยนต์นั้นใช้เครื่องเป่าลมซึ่งห้องเพิ่มเติมถูกทำให้ร้อน (หลังจากสตาร์ทแล้วได้รับความร้อนจากไอเสีย)... ด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ซึ่งเป็นรุ่นก่อนของเครื่องยนต์ดีเซลที่ออกแบบโดยรูดอล์ฟ ดีเซลมักเรียกกันว่า "กึ่งดีเซล" อย่างไรก็ตาม หนึ่งปีต่อมา Aykroyd ได้ปรับปรุงเครื่องยนต์ของเขาโดยเพิ่ม "แจ็คเก็ตน้ำ" (สิทธิบัตรลงวันที่ 1892) เข้าไป ซึ่งเพิ่มอุณหภูมิในห้องเผาไหม้โดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัด และตอนนี้ก็ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งความร้อนเพิ่มเติม

ในปี พ.ศ. 2436รูดอล์ฟดีเซลได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ความร้อนและ "วงจรการ์โนต์" ที่ดัดแปลงเรียกว่า "วิธีการและอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนอุณหภูมิสูงให้เป็นงาน"

ในปี พ.ศ. 2440 ที่ "โรงงานสร้างเครื่องจักรเอาก์สบูร์ก" (ตั้งแต่ 1904 MAN)ด้วยการมีส่วนร่วมทางการเงินของ บริษัท ของ Friedrich Krupp และพี่น้อง Sulzer เครื่องยนต์ดีเซลตัวแรกของ Rudolf Diesel จึงถูกสร้างขึ้น
กำลังเครื่องยนต์ 20 แรงม้า ที่ 172 รอบต่อนาที ประสิทธิภาพ 26.2% และน้ำหนัก 5 ตัน
ซึ่งเหนือกว่าเครื่องยนต์ Otto ที่มีอยู่มากด้วยประสิทธิภาพ 20% และกังหันไอน้ำสำหรับเรือเดินทะเลที่มีประสิทธิภาพ 12% ซึ่งกระตุ้นความสนใจในอุตสาหกรรมในประเทศต่างๆ

เครื่องยนต์ดีเซลเป็นสี่จังหวะ นักประดิษฐ์พบว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้อย่างรุนแรงเพราะจากนั้นความดันและอุณหภูมิจะสูงขึ้นและจะจุดไฟได้เองตามธรรมชาติ ดังนั้นดีเซลจึงตัดสินใจบีบอัดไม่ใช่ส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่ให้อากาศบริสุทธิ์และเมื่อสิ้นสุดการอัดฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบภายใต้แรงกดดันสูง
เนื่องจากอุณหภูมิของอากาศอัดถึง 600-650 ° C เชื้อเพลิงจึงติดไฟได้เองและก๊าซที่ขยายตัวเคลื่อนลูกสูบ ดังนั้นดีเซลจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้อย่างมาก กำจัดระบบจุดระเบิด และใช้ปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงแทนคาร์บูเรเตอร์
ในปี 1933 Elling ทำนายว่า: "เมื่อฉันเริ่มทำงานกับกังหันก๊าซในปี พ.ศ. 2425 ฉันเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่าสิ่งประดิษฐ์ของฉันจะเป็นที่ต้องการในอุตสาหกรรมอากาศยาน"

น่าเสียดายที่ Elling เสียชีวิตในปี 1949 ไม่เคยมีมาก่อนยุคของการบินเทอร์โบเจ็ท

รูปเดียวที่เราหาได้

บางทีอาจมีคนพบบางสิ่งเกี่ยวกับบุคคลนี้ใน "พิพิธภัณฑ์เทคโนโลยีแห่งนอร์เวย์"

ในปี พ.ศ. 2446 Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ในวารสาร "Scientific Review" ตีพิมพ์บทความเรื่อง "Investigation of world space by jet devices" ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เขาพิสูจน์ว่าอุปกรณ์ที่สามารถบินในอวกาศได้คือจรวด บทความนี้ยังเสนอโครงการแรกของขีปนาวุธพิสัยไกล ร่างกายของมันคือห้องโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าพร้อมกับ เครื่องยนต์เจ็ทเหลว (ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วย)... เขาเสนอให้ใช้ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนตามลำดับเป็นเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์

อาจเป็นไปได้ว่าในบันทึกย่ออวกาศของจรวดนี้มันคุ้มค่าที่จะจบส่วนประวัติศาสตร์ตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 ได้มาถึงและเครื่องยนต์สันดาปภายในได้เริ่มผลิตขึ้นทุกที่

ปรมาจารย์ด้านปรัชญา ...

เค.อี. Tsiolkovsky เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้นี้ผู้คนจะได้เรียนรู้ที่จะมีชีวิตอยู่ถ้าไม่ตลอดไปอย่างน้อยก็เป็นเวลานานมาก ในเรื่องนี้จะมีพื้นที่ (ทรัพยากร) เพียงเล็กน้อยบนโลกและเรือจะต้องย้ายไปที่ดาวเคราะห์ดวงอื่น น่าเสียดายที่มีบางอย่างในโลกนี้ผิดพลาดและด้วยความช่วยเหลือของขีปนาวุธลูกแรกผู้คนจึงตัดสินใจทำลายตัวเอง ...

ขอบคุณทุกคนที่อ่านมัน

สงวนลิขสิทธิ์ © 2016
อนุญาตให้ใช้สื่อใดๆ ได้เฉพาะกับลิงก์ที่ใช้งานไปยังแหล่งที่มาเท่านั้น

เมื่อประมาณร้อยปีที่แล้ว เครื่องยนต์สันดาปภายในต้องพิชิตสถานที่ที่พวกเขาครอบครองในอุตสาหกรรมยานยนต์สมัยใหม่ด้วยการแข่งขันที่ดุเดือด จากนั้นความเหนือกว่าของพวกเขาก็ไม่ชัดเจนเหมือนในทุกวันนี้ อันที่จริง เครื่องยนต์ไอน้ำซึ่งเป็นคู่แข่งสำคัญของเครื่องยนต์เบนซินมีข้อได้เปรียบมหาศาลเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์: ไร้เสียง ความเรียบง่ายของการควบคุมกำลัง ลักษณะการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม และ "ความกินไม่เลือก" ที่น่าทึ่ง ทำให้สามารถทำงานกับเชื้อเพลิงทุกประเภทตั้งแต่ไม้ไปจนถึง น้ำมันเบนซิน แต่ในท้ายที่สุด ประสิทธิภาพ ความเบา และความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์สันดาปภายในก็มีชัยและถูกบังคับให้ต้องยอมรับข้อบกพร่องของตนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
ในช่วงทศวรรษ 1950 ด้วยการถือกำเนิดของกังหันก๊าซและเครื่องยนต์โรตารี่ การจู่โจมตำแหน่งผูกขาดที่ครอบครองโดยเครื่องยนต์สันดาปภายในในอุตสาหกรรมยานยนต์จึงเริ่มต้นขึ้น การจู่โจมที่ยังไม่ประสบความสำเร็จ ในช่วงเวลาเดียวกันนั้น มีความพยายามที่จะนำเครื่องยนต์ใหม่มาสู่ที่เกิดเหตุ ซึ่งผสมผสานประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์เบนซินเข้ากับความไร้เสียงและ "ความกินไม่เลือก" ของโรงงานไอน้ำได้อย่างยอดเยี่ยม นี่คือเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่มีชื่อเสียงซึ่งนักบวชชาวสก็อต Robert Stirling จดสิทธิบัตรเมื่อวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2359 (สิทธิบัตรอังกฤษหมายเลข 4081)

ฟิสิกส์กระบวนการ

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้นนั้นขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเมื่อก๊าซร้อนขยายตัว การทำงานเชิงกลจะดำเนินการมากกว่าที่จำเป็นในการอัดอากาศเย็น น้ำร้อนและเย็นหนึ่งขวดและสองหม้อก็เพียงพอแล้วที่จะแสดงให้เห็นสิ่งนี้ ขั้นแรกให้ขวดแช่ในน้ำเย็นจัด และเมื่ออากาศเย็นลง คอก็จะถูกเสียบด้วยจุกไม้ก๊อกและถ่ายโอนไปยังน้ำร้อนอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นไม่กี่วินาที ผ้าฝ้ายจะได้ยินและก๊าซที่ร้อนในขวดจะดันจุกก๊อกออก ทำงานเชิงกล ขวดสามารถคืนสู่น้ำแข็งได้ - วัฏจักรจะเกิดซ้ำ
กระบวนการนี้เกือบจะทำซ้ำได้ในกระบอกสูบ ลูกสูบ และคันโยกที่ซับซ้อนของเครื่องจักรสเตอร์ลิงเครื่องแรก จนกระทั่งนักประดิษฐ์ตระหนักว่าความร้อนบางส่วนที่ถ่ายจากแก๊สในระหว่างการทำความเย็นสามารถนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนบางส่วนได้ สิ่งที่จำเป็นคือภาชนะบางชนิดที่สามารถเก็บความร้อนที่นำออกจากแก๊สในระหว่างการทำความเย็นและคืนกลับเมื่อถูกความร้อน
แต่อนิจจา การปรับปรุงที่สำคัญมากนี้ไม่ได้ช่วยเครื่องยนต์สเตอร์ลิงไว้ ภายในปี พ.ศ. 2428 ผลลัพธ์ที่ได้นั้นอยู่ในระดับปานกลางมาก: ประสิทธิภาพ 5-7 เปอร์เซ็นต์, 2 ลิตร กับ. กำลังไฟฟ้า 4 ตัน และพื้นที่ครอบครอง 21 ลูกบาศก์เมตร
เครื่องยนต์สันดาปภายนอกไม่ได้รับการช่วยเหลือแม้แต่จากความสำเร็จของการออกแบบอื่นที่พัฒนาโดยวิศวกรชาวสวีเดน Erickson ต่างจากสเตอร์ลิง เขาเสนอให้ทำความร้อนและทำให้แก๊สเย็นลงไม่ใช่ในปริมาตรคงที่ แต่ใช้แรงดันคงที่ 8 ในปี พ.ศ. 2430 เครื่องยนต์ Erickson ขนาดเล็กหลายพันเครื่องทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบในโรงพิมพ์ ในบ้าน ในเหมือง บนเรือ พวกเขาเติมถังน้ำและดำเนินการลิฟต์ Erickson พยายามปรับให้เข้ากับทีมขับรถ แต่กลับกลายเป็นว่าหนักเกินไป ในรัสเซียก่อนการปฏิวัติ เครื่องยนต์ดังกล่าวจำนวนมากถูกผลิตขึ้นภายใต้ชื่อ "ความร้อนและพลัง"
อย่างไรก็ตาม พยายามเพิ่มกำลังเป็น 250 แรงม้า กับ. จบลงด้วยความล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ เครื่องที่มีกระบอกสูบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.2 เมตรพัฒนาน้อยกว่า 100 ลิตร นั่นคือห้องดับเพลิงถูกไฟไหม้และเรือที่ติดตั้งเครื่องยนต์หายไป
วิศวกรโดยไม่ต้องเสียใจกล่าวคำอำลากับมาสโทดอนที่อ่อนแอเหล่านี้ทันทีที่เครื่องยนต์เบนซินและดีเซลทรงพลัง กะทัดรัด และเบาและเครื่องยนต์ดีเซลปรากฏขึ้น และทันใดนั้น ในทศวรรษ 1960 เกือบ 80 ปีต่อมา “สเตอร์ลิงส์” และ “อีริคสัน” (ตามอัตภาพเราจะเรียกพวกเขาว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซล) เริ่มพูดถึงคู่แข่งที่น่าเกรงขามของเครื่องยนต์สันดาปภายใน บทสนทนาเหล่านี้ไม่บรรเทาลงจนถึงทุกวันนี้ อะไรอธิบายมุมมองที่เฉียบแหลมเช่นนี้?

ต้นทุนตามวิธี

เมื่อคุณเรียนรู้เกี่ยวกับแนวคิดทางเทคนิคแบบเก่าที่ฟื้นคืนชีพในเทคโนโลยีสมัยใหม่ คำถามก็เกิดขึ้นทันที: อะไรที่ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ได้ก่อนหน้านี้ อะไรคือปัญหา "เบาะแส" นั้นโดยที่ไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่เธอไม่สามารถปูทางสู่ชีวิตได้? และเกือบทุกครั้งกลายเป็นว่าแนวคิดเก่าเป็นหนี้การฟื้นตัวของวิธีการทางเทคโนโลยีใหม่หรือการออกแบบใหม่ซึ่งรุ่นก่อนไม่ได้คิดหรือวัสดุใหม่ เครื่องยนต์สันดาปภายนอกถือได้ว่าเป็นข้อยกเว้นที่หายากที่สุด
การคำนวณทางทฤษฎีแสดงว่าประสิทธิภาพคือ "Stirlings" และ "Ericksons" สามารถเข้าถึง 70 เปอร์เซ็นต์ - มากกว่าเครื่องยนต์อื่น ๆ ซึ่งหมายความว่าความล้มเหลวของรุ่นก่อนได้รับการอธิบายโดยปัจจัยรองในหลักการที่ถอดออกได้ การเลือกพารามิเตอร์และขอบเขตการใช้งานที่ถูกต้อง การศึกษาการทำงานของแต่ละยูนิตอย่างละเอียด การประมวลผลอย่างระมัดระวัง และการปรับแต่งทุกรายละเอียดช่วยให้ตระหนักถึงข้อดีของวงจร ตัวอย่างทดลองแรกมีประสิทธิภาพถึง 39 เปอร์เซ็นต์! (ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลที่พัฒนาขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาคือ 28-30 และ 32-35 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ) สเตอร์ลิงและเอริคสัน "มองข้าม" โอกาสใดบ้างในช่วงเวลาของพวกเขา
ภาชนะที่เก็บความร้อนสลับกันแล้วปล่อยออก การคำนวณเครื่องกำเนิดใหม่ในสมัยนั้นเป็นไปไม่ได้เลย: วิทยาศาสตร์การถ่ายเทความร้อนไม่มีอยู่จริง ขนาดของมันถูกมองด้วยตาและจากการคำนวณแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของเครื่องกำเนิดใหม่เป็นอย่างมาก จริงอยู่ที่ประสิทธิภาพที่แย่สามารถชดเชยได้ในระดับหนึ่งด้วยแรงกดดันที่เพิ่มขึ้น
เหตุผลที่สองของความล้มเหลวคือการติดตั้งครั้งแรกทำงานในอากาศที่ความดันบรรยากาศ: ขนาดของมันใหญ่และความจุมีขนาดเล็ก
ให้เกิดประสิทธิภาพ กำเนิดใหม่มากถึง 98 เปอร์เซ็นต์และเติมไฮโดรเจนหรือฮีเลียมในวงปิดที่บีบอัดถึง 100 บรรยากาศวิศวกรในยุคของเราเพิ่มประสิทธิภาพและพลังของ "การจัดสไตล์" ซึ่งแม้แต่ในรูปแบบนี้ก็ยังมีประสิทธิภาพ สูงกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน
เพียงเท่านี้ก็เพียงพอแล้วที่จะพูดถึงการติดตั้งเครื่องยนต์สันดาปภายนอกในรถยนต์ แต่ข้อดีของเครื่องจักรเหล่านี้ซึ่งฟื้นขึ้นมาจากการลืมเลือนนั้นไม่ได้หมดไปเพียงแต่ประสิทธิภาพสูงเท่านั้น

สเตอร์ลิงทำงานอย่างไร

แผนผังของเครื่องยนต์สันดาปภายนอก:
1 - หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง;
2 - ท่อสาขาทางออก;
3 - องค์ประกอบของเครื่องทำความร้อนอากาศ;
4 - เครื่องทำความร้อนอากาศ;
5 - ก๊าซร้อน
6 - พื้นที่ร้อนของกระบอกสูบ;
7 - ตัวสร้างใหม่;
8 - กระบอกสูบ;
9 - ซี่โครงเย็น;
10 - พื้นที่เย็น;
11 - ลูกสูบทำงาน;
12 - ไดรฟ์ขนมเปียกปูน;
13 - ก้านสูบของลูกสูบทำงาน;
14 - เกียร์ซิงโครไนซ์;
15 - ห้องเผาไหม้;
16 - ท่อฮีตเตอร์;
17 - อากาศร้อน
18 - ลูกสูบดิสเพลสเมนต์;
19 - ปริมาณอากาศ;
20 - น้ำหล่อเย็น;
21 - ตราประทับ;
22 - ปริมาณบัฟเฟอร์;
23 - ตราประทับ;
24 - ตัวดันลูกสูบราง;
25 - ตัวดันลูกสูบทำงาน;
26 - แอกของลูกสูบทำงาน;
27 - นิ้วของแอกของลูกสูบทำงาน;
28 - ก้านสูบของลูกสูบราง;
29 - แอกของลูกสูบกระจัด;
30 - เพลาข้อเหวี่ยง
พื้นหลังสีแดง - วงจรความร้อน;
พื้นหลังประ - วงจรระบายความร้อน

ในการออกแบบที่ทันสมัยของเชื้อเพลิงเหลว "สเตอร์ลิง" มีสามวงจรที่มีการสัมผัสกันทางความร้อนเท่านั้น นี่คือวงจรของไหลทำงาน (โดยปกติคือไฮโดรเจนหรือฮีเลียม) วงจรทำความร้อนและวงจรทำความเย็น วัตถุประสงค์หลักของวงจรทำความร้อนคือการรักษาอุณหภูมิสูงที่ด้านบนของวงจรการทำงาน วงจรทำความเย็นจะรักษาอุณหภูมิต่ำไว้ที่ด้านล่างของวงจรการทำงาน รูปร่างของของไหลทำงานนั้นปิดอยู่
รูปร่างการทำงาน... ลูกสูบสองตัวเคลื่อนที่ในกระบอกสูบ 8 - ลูกสูบทำงาน 11 และลูกสูบแบบแทนที่ 18 การเคลื่อนตัวขึ้นของลูกสูบทำงานทำให้เกิดการบีบอัดของตัวกลางการทำงาน การเคลื่อนที่ลงนั้นเกิดจากการขยายตัวของแก๊สและมาพร้อมกับ ผลงานที่เป็นประโยชน์ การเคลื่อนที่ขึ้นของลูกสูบดิสเพลสเมนต์จะบีบแก๊สเข้าไปในช่องด้านล่างที่ระบายความร้อนของกระบอกสูบ การเคลื่อนลงของมันสอดคล้องกับความร้อนของก๊าซ ไดรฟ์ขนมเปียกปูน 12 ให้การเคลื่อนที่ไปยังลูกสูบที่สอดคล้องกับจังหวะสี่รอบ ((จังหวะเหล่านี้แสดงในแผนภาพ)
วัดฉัน- การระบายความร้อนของของไหลทำงาน ลูกสูบดิสเพลสเมนต์ 18 เคลื่อนที่ขึ้นด้านบน บีบของเหลวทำงานผ่านรีเจนเนอเรเตอร์ 7 ซึ่งเก็บความร้อนของก๊าซร้อนไว้ในส่วนล่างของกระบอกสูบที่ระบายความร้อน ลูกสูบทำงาน 11 อยู่ที่ BDC
วัดII- การบีบอัดของไหลทำงาน พลังงานที่เก็บไว้ในก๊าซอัดของปริมาตรบัฟเฟอร์ 22 จะทำให้ลูกสูบทำงาน 11 เคลื่อนที่ขึ้นไปข้างบน พร้อมกับการอัดของของไหลสำหรับการทำงานที่เย็น
บาร์ III- ความร้อนของของไหลทำงาน ลูกสูบขับเคลื่อน 18 ซึ่งเกือบจะติดกับลูกสูบที่ทำงาน 11 แทนที่ก๊าซในพื้นที่ร้อนผ่านเครื่องกำเนิดใหม่ 7 ซึ่งความร้อนที่สะสมในระหว่างการทำความเย็นจะถูกส่งกลับคืนสู่แก๊ส
บาร์ IV- การขยายตัวของของไหลทำงาน - วัฏจักรการทำงาน เมื่อถูกความร้อนในพื้นที่ร้อน ก๊าซจะขยายตัวและทำงานได้อย่างมีประโยชน์ ส่วนหนึ่งของมันถูกเก็บไว้ในก๊าซอัดของบัฟเฟอร์ปริมาตร 22 สำหรับการบีบอัดของไหลทำงานเย็นในภายหลัง ส่วนที่เหลือจะถูกลบออกจากเพลามอเตอร์
วงจรทำความร้อน... อากาศถูกพัดเข้าไปในช่องอากาศ 19 โดยพัดลม, ผ่านองค์ประกอบ 3 ของเครื่องทำความร้อน, ทำให้ร้อนขึ้นและเข้าสู่หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง ก๊าซร้อนที่เป็นผลให้ความร้อนแก่ท่อ 16 ของตัวทำความร้อนของของไหลทำงาน ไหลรอบองค์ประกอบ 3 ของเครื่องทำความร้อน และเมื่อให้ความร้อนกับอากาศซึ่งทำให้เกิดการเผาไหม้เชื้อเพลิง จะถูกโยนออกทางท่อจ่าย 2 สู่บรรยากาศ
วงจรทำความเย็น... น้ำผ่านท่อ 20 ถูกส่งไปยังส่วนล่างของกระบอกสูบและไหลไปรอบ ๆ ครีบ 9 ของตัวทำความเย็นทำให้เย็นลงอย่างต่อเนื่อง

"สเตอร์ลิง" แทน ICE

การทดสอบครั้งแรกเมื่อครึ่งศตวรรษก่อน แสดงให้เห็นว่า "การจัดสไตล์" เกือบจะเงียบสนิท ไม่มีคาร์บูเรเตอร์, หัวฉีดแรงดันสูง, ระบบจุดระเบิด, วาล์ว, หัวเทียน ความดันในกระบอกสูบถึงแม้จะเพิ่มขึ้นเป็นเกือบ 200 atm แต่ไม่ใช่จากการระเบิด เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์สันดาปภายในแต่ราบรื่น เครื่องยนต์ไม่ต้องการท่อไอเสีย ระบบขับเคลื่อนลูกสูบรูปเพชรมีความสมดุลอย่างสมบูรณ์ ไม่สั่น ไม่สั่น.
พวกเขาบอกว่าแม้จะใช้มือบนเครื่องยนต์ก็ไม่สามารถระบุได้ว่าเครื่องยนต์ทำงานหรือไม่ คุณสมบัติเหล่านี้ของเครื่องยนต์รถยนต์มีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากปัญหาเรื่องการลดเสียงรบกวนเกิดขึ้นอย่างเฉียบพลันในเมืองใหญ่
แต่คุณภาพอีกประการหนึ่งคือ "กินไม่เลือก" แท้จริงแล้วไม่มีแหล่งความร้อนที่ไม่เหมาะกับการขับเคลื่อนแบบสเตอร์ลิง รถยนต์ที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถวิ่งบนไม้ บนฟาง บนถ่านหิน บนน้ำมันก๊าด บนเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แม้กระทั่งในแสงแดด มันสามารถทำงานกับความร้อนที่เก็บไว้ในการละลายของเกลือหรือออกไซด์บางชนิด ตัวอย่างเช่น การหลอมอะลูมิเนียมออกไซด์ 7 ลิตรจะแทนที่น้ำมันเบนซิน 1 ลิตร ความเก่งกาจดังกล่าวไม่เพียงแต่จะสามารถช่วยคนขับที่มีปัญหาได้เสมอ จะช่วยแก้ปัญหามลพิษควันพิษในเมืองต่างๆ เมื่อเข้าใกล้เมือง คนขับจะเปิดเตาและละลายเกลือในถัง เชื้อเพลิงไม่เผาผลาญภายในเขตเมือง: เครื่องยนต์ทำงานเมื่อละลาย
แล้วระเบียบล่ะ? เพื่อลดพลังงานก็เพียงพอที่จะปล่อยก๊าซในปริมาณที่ต้องการจากวงปิดของเครื่องยนต์ไปยังกระบอกสูบเหล็ก ระบบอัตโนมัติจะลดการจ่ายเชื้อเพลิงลงทันทีเพื่อให้อุณหภูมิคงที่โดยไม่คำนึงถึงปริมาณก๊าซ เพื่อเพิ่มกำลัง ก๊าซจะถูกสูบจากกระบอกสูบกลับเข้าไปในวงจร
อย่างไรก็ตามในแง่ของราคาและน้ำหนัก Stirlings ยังคงด้อยกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน สำหรับ 1 ลิตร กับ. พวกมันมีน้ำหนัก 5 กก. ซึ่งมากกว่าเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล แต่เราไม่ควรลืมว่าสิ่งเหล่านี้ยังคงเป็นรุ่นแรกที่ไม่สมบูรณ์แบบ
การคำนวณทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่า สิ่งอื่นใดที่เท่าเทียมกัน "สเตอร์ลิง" ต้องการแรงกดดันที่ต่ำกว่า นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ และหากพวกเขามีข้อได้เปรียบในการออกแบบด้วย ก็เป็นไปได้ว่าพวกเขาจะกลายเป็นคู่แข่งที่น่ากลัวที่สุดของเครื่องยนต์สันดาปภายในในอุตสาหกรรมยานยนต์ และไม่ใช่กังหันเลย

สเตอร์ลิง จาก GM

การทำงานอย่างจริงจังในการปรับปรุงเครื่องยนต์สันดาปภายนอกซึ่งเริ่มขึ้น 150 ปีหลังจากการประดิษฐ์ได้เกิดผลแล้ว มีการเสนอรูปแบบการออกแบบต่างๆ ของเครื่องยนต์ที่ทำงานตามวัฏจักรสเตอร์ลิง มีโครงการของมอเตอร์ที่มีแผ่นสวอชสำหรับควบคุมจังหวะของลูกสูบซึ่งเป็นเครื่องยนต์โรตารี่ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโรเตอร์ที่มีการบีบอัดในส่วนอื่น ๆ - การขยายตัวและการจ่ายและการกำจัดความร้อนจะดำเนินการใน ช่องเชื่อมต่อฟันผุ ความดันสูงสุดในกระบอกสูบของตัวอย่างแต่ละตัวอย่างถึง 220 กก. / ซม. 2 และแรงดันเฉลี่ยที่มีประสิทธิภาพ - สูงถึง 22 และ 27 กก. / ซม. 2 และอื่น ๆ ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็น 150 กรัม / แรงม้า / ชั่วโมง
ความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นโดยเจนเนอรัล มอเตอร์ส ซึ่งในปี 1970 ได้สร้าง "สไตล์" รูปตัววีด้วยกลไกข้อเหวี่ยงแบบเดิม กระบอกหนึ่งกำลังทำงาน อีกกระบอกหนึ่งกำลังอัด ลูกสูบทำงานมีเพียงลูกสูบทำงาน และลูกสูบดิสเพลสเมนต์อยู่ในกระบอกสูบอัด ฮีตเตอร์ รีเจนเนอเรเตอร์ และเครื่องทำความเย็นอยู่ระหว่างกระบอกสูบ มุมของการเปลี่ยนเฟส กล่าวคือ มุมของความล่าช้าของกระบอกสูบหนึ่งจากอีกกระบอกหนึ่ง สำหรับ "สเตอร์ลิง" นี้คือ 90 ° ความเร็วของลูกสูบตัวหนึ่งควรสูงสุดในขณะที่ความเร็วของลูกสูบอีกตัวหนึ่งเป็นศูนย์ (ที่จุดศูนย์กลางตายบนและล่าง) การกระจัดเฟสในการเคลื่อนที่ของลูกสูบทำได้โดยการวางตำแหน่งกระบอกสูบที่มุม 90 ° โครงสร้างนี้เป็น "สไตล์" ที่ง่ายที่สุด แต่มันด้อยกว่าเครื่องยนต์ข้อเหวี่ยงขนมเปียกปูนในความสุขุม ในการปรับสมดุลแรงเฉื่อยในเครื่องยนต์รูปตัววี จะต้องเพิ่มจำนวนกระบอกสูบจากสองเป็นแปด

แผนผังของ "สเตอร์ลิง" รูปตัววี:
1 - กระบอกสูบทำงาน;
2 - ลูกสูบทำงาน;
3 - เครื่องทำความร้อน;
4 - เครื่องกำเนิดใหม่;
5 - ปลอกหุ้มฉนวนความร้อน;
6 - คูลเลอร์;
7 - กระบอกอัด

รอบการทำงานในเครื่องยนต์ดังกล่าวดำเนินการดังนี้
ในกระบอกสูบทำงาน 1 แก๊ส (ไฮโดรเจนหรือฮีเลียม) จะถูกทำให้ร้อน ในอีกทางหนึ่งในกระบอกสูบอัด 7 จะถูกทำให้เย็นลง เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นในกระบอกสูบ 7 แก๊สจะถูกอัด - จังหวะการอัด ในเวลานี้ลูกสูบ 2 ในกระบอกสูบ 1 เริ่มเคลื่อนที่ลง ก๊าซจากกระบอกสูบเย็น 7 ไหลเข้าสู่ความร้อน 1 ผ่านตามลำดับผ่านตัวทำความเย็น 6, ตัวสร้างใหม่ 4 และเครื่องทำความร้อน 3 - รอบการทำความร้อน แก๊สร้อนขยายตัวในกระบอกสูบ 1 ทำงาน - จังหวะการขยายตัว เมื่อลูกสูบ 2 เคลื่อนที่ในกระบอกสูบ 1 ขึ้นไป ก๊าซจะถูกสูบผ่านตัวสร้างใหม่ 4 และทำให้เย็นลง 6 ลงในกระบอกสูบ 7 - รอบการทำความเย็น
รูปแบบ "สเตอร์ลิง" นี้สะดวกที่สุดสำหรับการย้อนกลับ ในที่อยู่อาศัยรวมของเครื่องทำความร้อนเครื่องกำเนิดใหม่และตัวทำความเย็น (เราจะพูดถึงการออกแบบของพวกเขาในภายหลัง) แดมเปอร์ทำขึ้นสำหรับสิ่งนี้ หากคุณย้ายพวกมันจากตำแหน่งสุดขั้วหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่ง กระบอกสูบเย็นก็จะร้อน และร้อน - เย็น และเครื่องยนต์จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม
ฮีตเตอร์เป็นชุดของท่อสแตนเลสทนความร้อนซึ่งก๊าซทำงานไหลผ่าน หลอดถูกทำให้ร้อนด้วยเปลวไฟของหัวเผาที่ดัดแปลงสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลวต่างๆ ความร้อนจากก๊าซร้อนจะถูกเก็บไว้ในเครื่องกำเนิดใหม่ หน่วยนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการได้รับประสิทธิภาพสูง มันจะบรรลุวัตถุประสงค์หากถ่ายเทความร้อนมากกว่าในตัวทำความร้อนประมาณสามเท่า และกระบวนการนี้ใช้เวลาน้อยกว่า 0.001 วินาที กล่าวโดยสรุป มันคือตัวสะสมความร้อนที่ออกฤทธิ์เร็ว และอัตราการถ่ายเทความร้อนระหว่างเครื่องกำเนิดใหม่และก๊าซคือ 30,000 องศาต่อวินาที รีเจนเนอเรเตอร์ซึ่งมีประสิทธิภาพเท่ากับ 0.98 ยูนิต ประกอบด้วยตัวทรงกระบอกซึ่งมีวงแหวนหลายตัวจัดเรียงเป็นชุด ทำจากเกลียวลวด (เส้นผ่านศูนย์กลางลวด 0.2 มม.) เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนถูกถ่ายโอนไปยังตู้เย็น มีการติดตั้งปลอกฉนวนความร้อนระหว่างหน่วยเหล่านี้ ในที่สุดก็มีคูลเลอร์ มันถูกออกแบบให้เป็นแจ็คเก็ตน้ำบนท่อ
พลังงานสเตอร์ลิงถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแรงดันแก๊สที่ใช้งานได้ ด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์จึงติดตั้งถังแก๊สและคอมเพรสเซอร์พิเศษ

ข้อดีข้อเสีย

เพื่อประเมินโอกาสในการใช้ "จัดแต่งทรงผม" กับรถยนต์ มาวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของมันกัน เริ่มจากหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งเรียกว่าประสิทธิภาพเชิงทฤษฎี สำหรับ "สเตอร์ลิง" ถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

η = 1 - Tx / Tg

โดยที่ η คือประสิทธิภาพ Tx คืออุณหภูมิของปริมาตร "เย็น" และ Tg คืออุณหภูมิของปริมาตร "ร้อน" ในเชิงปริมาณ พารามิเตอร์นี้สำหรับ “สเตอร์ลิง” คือ 0.50 ซึ่งสูงกว่าเครื่องยนต์กังหันก๊าซ เบนซิน และดีเซลที่ดีที่สุดอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมีประสิทธิภาพเชิงทฤษฎีที่ 0.28 ตามลำดับ 0.30 น.; 0.40.
เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอก สเตอร์ลิง” สามารถทำงานกับเชื้อเพลิงต่างๆ: น้ำมันเบนซิน, น้ำมันก๊าด, ดีเซล, ก๊าซและแม้กระทั่งของแข็ง ลักษณะของเชื้อเพลิง เช่น ค่าซีเทนและค่าออกเทน ปริมาณเถ้า ปริมาณเถ้า จุดเดือดระหว่างการเผาไหม้นอกกระบอกสูบเครื่องยนต์ไม่สำคัญสำหรับ "สไตล์" เพื่อให้ทำงานกับเชื้อเพลิงชนิดต่างๆ ได้ ไม่จำเป็นต้องดัดแปลงอะไรมาก แค่เปลี่ยนหัวเตา
เครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่การเผาไหม้มีเสถียรภาพโดยมีอัตราส่วนอากาศส่วนเกินคงที่ที่ 1.3 ปล่อยมลพิษน้อยกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และไนโตรเจนออกไซด์อย่างมีนัยสำคัญ
เสียงเบาของ “สเตอร์ลิง” อธิบายโดยอัตราส่วนการอัดต่ำ (ตั้งแต่ 1.3 ถึง 1.5) แรงดันในกระบอกสูบเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น แทนที่จะระเบิดเหมือนในเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล การไม่มีความผันผวนในคอลัมน์ของก๊าซในท่อไอเสียจะเป็นตัวกำหนดความไม่มีเสียงของไอเสีย ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการทดสอบเครื่องยนต์ที่พัฒนาโดย Phillips ร่วมกับ Ford สำหรับรถบัส
"สเตอร์ลิง" มีความโดดเด่นด้วยการสิ้นเปลืองน้ำมันต่ำและความต้านทานการสึกหรอสูงเนื่องจากไม่มีสารออกฤทธิ์ในกระบอกสูบและอุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำของก๊าซทำงานและความน่าเชื่อถือนั้นสูงกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เรารู้จักตั้งแต่ ไม่มีกลไกการจ่ายก๊าซที่ซับซ้อน
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของสเตอร์ลิงในฐานะเครื่องยนต์ของรถยนต์คือความสามารถในการปรับตัวที่เพิ่มขึ้นเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักบรรทุก ตัวอย่างเช่น สูงกว่าเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ 50 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากสามารถลดจำนวนขั้นตอนในกระปุกเกียร์ได้ อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะละทิ้งคลัตช์และกระปุกเกียร์โดยสิ้นเชิง เช่นเดียวกับในรถจักรไอน้ำ
แต่ทำไมเครื่องยนต์ที่มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเช่นนี้จึงยังไม่พบการใช้งานจริง? เหตุผลง่าย ๆ - ยังมีข้อบกพร่องมากมายที่ยังไม่ได้แก้ไข หัวหน้าในหมู่พวกเขาคือความซับซ้อนที่ยิ่งใหญ่ของการควบคุมและระเบียบ ยังมี "แนวปะการัง" อื่นๆ ที่ไม่สะดวกทั้งสำหรับนักออกแบบและพนักงานฝ่ายผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลูกสูบต้องการซีลที่มีประสิทธิภาพมากซึ่งต้องทนต่อแรงดันสูง (สูงถึง 200 กก. / ซม. 2) และป้องกันไม่ให้น้ำมันเข้าสู่โพรงการทำงาน . ไม่ว่าในกรณีใด การทำงาน 25 ปีของ Phillips ในการปรับแต่งเครื่องยนต์อย่างละเอียดยังไม่สามารถทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานจำนวนมากในรถยนต์ได้ สิ่งที่สำคัญไม่น้อยคือคุณลักษณะเฉพาะของ "สเตอร์ลิง" - ความจำเป็นในการขจัดความร้อนจำนวนมากด้วยน้ำหล่อเย็น ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ความร้อนส่วนสำคัญจะปล่อยสู่บรรยากาศพร้อมกับก๊าซไอเสีย ใน "สเตอร์ลิง" ความร้อนเพียง 9 เปอร์เซ็นต์ที่ได้รับระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะเข้าสู่ไอเสีย หากในเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยน้ำมันเบนซินที่มีน้ำหล่อเย็นความร้อนจะถูกลบออก 20 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์จากนั้นใน "สเตอร์ลิง" - มากถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหมายความว่ารถยนต์ที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าวควรมีหม้อน้ำที่ใหญ่กว่าเครื่องยนต์เบนซินที่คล้ายกันประมาณ 2-2.5 เท่า ข้อเสียของ "สเตอร์ลิง" คือความถ่วงจำเพาะสูงเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป ข้อเสียที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือความยากลำบากในการเพิ่มความเร็ว: ที่ 3600 รอบต่อนาทีการสูญเสียไฮดรอลิกเพิ่มขึ้นอย่างมากและการถ่ายเทความร้อนลดลง และในที่สุดก็. "สเตอร์ลิง" นั้นด้อยกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไปในการตอบสนองของปีกผีเสื้อ
ยังคงเดินหน้าสร้างสรรค์และปรับแต่ง "สไตล์" รถยนต์ รวมถึงรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ถือได้ว่าในปัจจุบันปัญหาพื้นฐานได้รับการแก้ไขแล้ว อย่างไรก็ตาม ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำ การใช้อัลลอยน้ำหนักเบาสามารถลดแรงโน้มถ่วงจำเพาะของเครื่องยนต์ได้ แต่จะยังสูงขึ้นอยู่ กว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในเนื่องจากแรงดันของแก๊สทำงานที่สูงกว่า อาจเป็นไปได้ว่าเครื่องยนต์สันดาปภายนอกจะพบการใช้งานในรถบรรทุกเป็นหลัก โดยเฉพาะในทางทหาร เนื่องจากความต้องการเชื้อเพลิงต่ำ

การทำให้ปัญหาระดับโลกรุนแรงขึ้นซึ่งต้องการวิธีแก้ไขอย่างเร่งด่วน (การสูญเสียทรัพยากรธรรมชาติ มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ฯลฯ) นำไปสู่ความต้องการที่จะนำร่างกฎหมายระหว่างประเทศและรัสเซียจำนวนหนึ่งมาใช้ในด้านนิเวศวิทยา การจัดการธรรมชาติ และ การอนุรักษ์พลังงาน ข้อกำหนดหลักของกฎหมายเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดการปล่อย CO2 ประหยัดทรัพยากรและพลังงาน แปลงยานพาหนะเป็นเชื้อเพลิงยานยนต์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ฯลฯ

วิธีหนึ่งที่มีแนวโน้มดีในการแก้ปัญหาเหล่านี้คือการพัฒนาและการแนะนำระบบแปลงพลังงานอย่างกว้างขวางโดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิง (เครื่องจักร) หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดังกล่าวถูกเสนอในปี พ.ศ. 2359 โดยชาวสกอตโรเบิร์ตสเตอร์ลิง เหล่านี้เป็นเครื่องจักรที่ทำงานในวัฏจักรอุณหพลศาสตร์แบบปิด ซึ่งกระบวนการแบบวนรอบของการบีบอัดและการขยายตัวเกิดขึ้นที่ระดับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน และการไหลของของไหลทำงานจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนปริมาตร

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ไม่เหมือนใคร เนื่องจากกำลังตามทฤษฎีเท่ากับกำลังสูงสุดของเครื่องยนต์ความร้อน (วัฏจักรคาร์โนต์) มันทำงานโดยการขยายตัวทางความร้อนของแก๊ส ตามด้วยการบีบอัดของแก๊สในขณะที่มันเย็นตัวลง เครื่องยนต์มีปริมาณก๊าซทำงานคงที่ ซึ่งเคลื่อนที่ระหว่างส่วนที่ "เย็น" (โดยปกติอยู่ที่อุณหภูมิแวดล้อม) และส่วนที่ "ร้อน" ซึ่งได้รับความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่างๆ หรือจากแหล่งความร้อนอื่นๆ การทำความร้อนจะดำเนินการภายนอก ดังนั้นเครื่องยนต์สเตอร์ลิงจึงเรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายนอก (DVPT) เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในเครื่องยนต์สเตอร์ลิง กระบวนการเผาไหม้จะดำเนินการนอกกระบอกสูบที่ทำงานและดำเนินต่อไปในสภาวะสมดุล วงจรการทำงานจะเกิดขึ้นในวงปิดภายในที่อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันในกระบอกสูบเครื่องยนต์ค่อนข้างต่ำ ลักษณะที่ราบรื่นของกระบวนการเทอร์โมไฮดรอลิกของของไหลในการทำงานของลูปภายในและในกรณีที่ไม่มีวาล์วกลไกการจ่ายก๊าซ

ควรสังเกตว่าการผลิตเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้เริ่มขึ้นในต่างประเทศแล้วซึ่งมีลักษณะทางเทคนิคที่ดีกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในและหน่วยกังหันก๊าซ (GTU) ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ผลิตโดย Philips, STM Inc., Daimler Benz, Solo, United Stirling ที่มีกำลังตั้งแต่ 5 ถึง 1200 กิโลวัตต์ มีประสิทธิภาพ มากกว่า 42% อายุการใช้งานมากกว่า 40,000 ชั่วโมงและความถ่วงจำเพาะ 1.2 ถึง 3.8 กก. / กิโลวัตต์

ในการสำรวจโลกเกี่ยวกับเทคโนโลยีการแปลงพลังงาน เครื่องยนต์สเตอร์ลิงถือเป็นเครื่องยนต์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในศตวรรษที่ 21 ระดับเสียงรบกวนต่ำ ความเป็นพิษต่ำของก๊าซไอเสีย ความสามารถในการทำงานกับเชื้อเพลิงต่างๆ อายุการใช้งานยาวนาน ลักษณะแรงบิดที่ดี - ทั้งหมดนี้ทำให้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีความสามารถในการแข่งขันมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน

สามารถใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้ที่ไหน?

โรงไฟฟ้าอัตโนมัติพร้อมเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (เครื่องกำเนิดสเตอร์ลิง) สามารถใช้ได้ในภูมิภาคของรัสเซียที่ไม่มีแหล่งพลังงานสำรองแบบดั้งเดิม - น้ำมันและก๊าซ พีท, ไม้, หินน้ำมัน, ก๊าซชีวภาพ, ถ่านหิน, ของเสียจากการเกษตรและไม้แปรรูปสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ ปัญหาการจ่ายพลังงานในหลายภูมิภาคจึงหมดไป

โรงไฟฟ้าดังกล่าวเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เนื่องจากความเข้มข้นของสารอันตรายในผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้มีค่าต่ำกว่าโรงไฟฟ้าดีเซลเกือบสองคำสั่ง ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกวนสามารถติดตั้งได้ในบริเวณใกล้เคียงกับผู้บริโภคซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียของการส่งไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความจุ 100 กิโลวัตต์สามารถให้ไฟฟ้าและความร้อนแก่ชุมชนใด ๆ ที่มีประชากรมากกว่า 30-40 คน

โรงไฟฟ้าอัตโนมัติพร้อมเครื่องยนต์สเตอร์ลิงจะพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซของสหพันธรัฐรัสเซียในการพัฒนาแหล่งใหม่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฟาร์นอร์ธและหิ้งของทะเลอาร์กติกซึ่งมีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักอย่างจริงจัง ที่จำเป็นสำหรับการสำรวจ เจาะ เชื่อม และงานอื่นๆ) ก๊าซธรรมชาติดิบ ก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง และก๊าซคอนเดนเสทสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

ตอนนี้ในสหพันธรัฐรัสเซียจะหายไปมากถึง 10 พันล้านลูกบาศก์เมตรทุกปี เมตรของก๊าซที่เกี่ยวข้อง การสะสมเป็นเรื่องยากและมีราคาแพง ไม่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในได้เนื่องจากองค์ประกอบเศษส่วนที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซสร้างมลพิษในบรรยากาศจึงเผาทิ้ง ในขณะเดียวกัน การใช้เป็นเชื้อเพลิงยานยนต์จะส่งผลทางเศรษฐกิจอย่างมาก

ขอแนะนำให้ใช้โรงไฟฟ้าที่มีความจุ 3-5 กิโลวัตต์ในระบบอัตโนมัติ การสื่อสาร และระบบป้องกันแคโทดิกในท่อส่งก๊าซหลัก และอันทรงพลังกว่า (ตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 กิโลวัตต์) - สำหรับไฟฟ้าและความร้อนของค่ายกะขนาดใหญ่ของคนงานก๊าซและน้ำมัน การติดตั้งที่มากกว่า 1,000 kW สามารถใช้ได้ที่โรงขุดเจาะบนบกและนอกชายฝั่งในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

ปัญหาในการสร้างเอ็นจิ้นใหม่

เครื่องยนต์ซึ่งเสนอโดย Robert Stirling เองนั้นมีลักษณะมิติมวลอย่างมีนัยสำคัญและประสิทธิภาพต่ำ เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการในเครื่องยนต์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของลูกสูบ เครื่องมือทางคณิตศาสตร์แบบง่ายเครื่องแรกจึงได้รับการพัฒนาในปี 1871 โดยศาสตราจารย์แห่งปราก G. Schmidt เท่านั้น วิธีการคำนวณที่เสนอโดยเขาใช้แบบจำลองในอุดมคติของวัฏจักรสเตอร์ลิง และทำให้สามารถสร้างเครื่องยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มากถึง 15% ในปีพ.ศ. 2496 บริษัทสัญชาติดัตช์ฟิลิปส์ได้สร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ในรัสเซีย มีความพยายามที่จะสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงในประเทศหลายครั้ง แต่ไม่ประสบความสำเร็จ มีปัญหาสำคัญหลายประการที่ขัดขวางการพัฒนาและการใช้อย่างแพร่หลาย

ประการแรก นี่คือการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เพียงพอของเครื่องสเตอร์ลิงที่ออกแบบไว้ และวิธีการคำนวณที่สอดคล้องกัน ความซับซ้อนของการคำนวณถูกกำหนดโดยความซับซ้อนของการใช้วัฏจักรอุณหพลศาสตร์สเตอร์ลิงในเครื่องจักรจริง เนื่องจากความไม่คงที่ของความร้อนและการแลกเปลี่ยนมวลในวงจรภายใน - เนื่องจากการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของลูกสูบ

การขาดแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เพียงพอและวิธีการคำนวณเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของวิสาหกิจในประเทศและต่างประเทศจำนวนหนึ่งในการพัฒนาทั้งเครื่องยนต์และตู้เย็นสเตอร์ลิง หากปราศจากการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำ การปรับแต่งอย่างละเอียดของเครื่องจักรที่ออกแบบไว้จะกลายเป็นการวิจัยเชิงทดลองที่ทรหดในระยะยาว

ปัญหาอีกประการหนึ่งอยู่ที่การออกแบบของแต่ละยูนิต ปัญหากับซีล การควบคุมกำลัง ฯลฯ ปัญหาด้านโครงสร้างเกิดจากตัวงานที่ใช้ ได้แก่ ฮีเลียม ไนโตรเจน ไฮโดรเจน และอากาศ ตัวอย่างเช่น ฮีเลียมมีความลื่นไหลมากเกิน ซึ่งกำหนดความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับองค์ประกอบการซีลของลูกสูบที่ทำงาน ฯลฯ

ปัญหาที่สามคือเทคโนโลยีการผลิตระดับสูง ความจำเป็นในการใช้โลหะผสมและโลหะที่ทนความร้อน วิธีการใหม่ในการเชื่อมและการประสาน

อีกประเด็นหนึ่งคือการผลิตเครื่องปฏิกรณ์ใหม่และการบรรจุหีบห่อเพื่อให้แน่ใจว่าความจุความร้อนสูงและในทางกลับกันความต้านทานไฮดรอลิกต่ำ

การพัฒนาเครื่องสเตอร์ลิงในประเทศ

ปัจจุบัน รัสเซียได้สะสมศักยภาพทางวิทยาศาสตร์มากพอที่จะสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีประสิทธิภาพสูง บรรลุผลลัพธ์ที่สำคัญที่ศูนย์วิจัยนวัตกรรมสเตอร์ลิงเทคโนโลยี ผู้เชี่ยวชาญได้ทำการศึกษาเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองเพื่อพัฒนาวิธีการใหม่ในการคำนวณเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีประสิทธิภาพสูง งานหลักเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงในโรงงานพลังงานความร้อนร่วม และระบบสำหรับการใช้ความร้อนของก๊าซไอเสีย เช่น ใน mini-CHP เป็นผลให้มีการสร้างวิธีการพัฒนาและต้นแบบของเครื่องยนต์ 3 กิโลวัตต์

ในระหว่างการวิจัย ความสนใจเป็นพิเศษในการพัฒนาแต่ละหน่วยของเครื่องจักรสเตอร์ลิงและการออกแบบตลอดจนการสร้างแผนผังไดอะแกรมใหม่ของการติดตั้งเพื่อวัตถุประสงค์ในการใช้งานที่หลากหลาย โซลูชันทางเทคนิคที่เสนอโดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าเครื่องจักรสเตอร์ลิงมีราคาไม่แพงในการใช้งาน ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของการใช้เครื่องยนต์ใหม่ได้เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องแปลงพลังงานแบบเดิม

การผลิตเครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ เนื่องจากความต้องการอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพสูงทั้งในรัสเซียและต่างประเทศมีความต้องการไม่จำกัด อย่างไรก็ตาม หากปราศจากการมีส่วนร่วมและการสนับสนุนจากรัฐและธุรกิจขนาดใหญ่ ปัญหาของการผลิตแบบต่อเนื่องจะไม่สามารถแก้ไขได้อย่างเต็มที่

จะช่วยในการผลิตเครื่องยนต์สเตอร์ลิงในรัสเซียได้อย่างไร?

เห็นได้ชัดว่ากิจกรรมที่เป็นนวัตกรรม (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเรียนรู้นวัตกรรมพื้นฐาน) เป็นกิจกรรมทางเศรษฐกิจที่ซับซ้อนและมีความเสี่ยง ดังนั้นจึงควรอาศัยกลไกการสนับสนุนของรัฐ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "ในตอนเริ่มต้น" โดยมีการเปลี่ยนผ่านไปสู่สภาวะตลาดปกติในภายหลัง

กลไกสำหรับการสร้างเครื่องจักรสเตอร์ลิงขนาดใหญ่และระบบแปลงพลังงานในรัสเซียอาจรวมถึง:
- การจัดหาเงินทุนโดยตรงร่วมกันของงบประมาณสำหรับโครงการนวัตกรรมสำหรับเครื่องสเตอร์ลิง
- มาตรการสนับสนุนทางอ้อมผ่านการยกเว้นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตภายใต้โครงการจัดแต่งทรงผมจากภาษีมูลค่าเพิ่มและภาษีอื่น ๆ ของระดับรัฐบาลกลางและระดับภูมิภาคในช่วงสองปีแรกรวมถึงการให้เครดิตภาษีสำหรับผลิตภัณฑ์ดังกล่าวในอีก 2-3 ปีข้างหน้า ( โดยคำนึงถึงต้นทุนการพัฒนาที่ไม่เหมาะสมที่จะรวมผลิตภัณฑ์ใหม่ที่เป็นพื้นฐานไว้ในราคาของมัน กล่าวคือ ในต้นทุนของผู้ผลิตหรือผู้บริโภค)
- การยกเว้นจากฐานภาษีสำหรับภาษีเงินได้ของเงินสมทบของ บริษัท ในการจัดหาเงินทุนสำหรับโครงการจัดแต่งทรงผม

ในอนาคต ในขั้นตอนของการส่งเสริมอุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างยั่งยืนโดยใช้เครื่องสเตอร์ลิงในตลาดภายในประเทศและต่างประเทศ การเพิ่มทุนสำหรับการขยายการผลิต อุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ และการสนับสนุนโครงการต่อไปสำหรับการผลิตอุปกรณ์ชนิดใหม่สามารถ ดำเนินการผ่านผลกำไรและการขายหุ้นของการผลิตที่ประสบความสำเร็จ แหล่งสินเชื่อจากธนาคารพาณิชย์ ตลอดจนการดึงดูดการลงทุนจากต่างประเทศ

สันนิษฐานได้ว่าเนื่องจากการมีฐานทางเทคโนโลยีและสะสมศักยภาพทางวิทยาศาสตร์ในการออกแบบเครื่องจักรสเตอร์ลิงด้วยนโยบายทางการเงินและทางเทคนิคที่สมเหตุสมผล รัสเซียจึงสามารถเป็นผู้นำระดับโลกในการผลิตเครื่องยนต์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพสูงใน อนาคตอันใกล้.

ในเครื่องยนต์สันดาปภายนอก กระบวนการเผาไหม้และแหล่งความร้อนจะถูกแยกออกจากหน่วยงาน หมวดหมู่นี้มักจะรวมถึงกังหันไอน้ำและก๊าซ เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ต้นแบบแรกของการติดตั้งดังกล่าวถูกสร้างขึ้นเมื่อสองศตวรรษก่อนและถูกใช้เกือบตลอดศตวรรษที่ 19 ทั้งหมด

เมื่อจำเป็นต้องมีโรงไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและประหยัดสำหรับอุตสาหกรรมที่เจริญรุ่งเรือง นักออกแบบจึงได้คิดค้นเครื่องจักรไอน้ำแบบระเบิดขึ้นมาแทน โดยที่ตัวกลางทำงานเป็นไอน้ำภายใต้ความกดดันสูง นี่คือลักษณะที่ปรากฏของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกซึ่งแพร่หลายไปแล้วเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 เพียงไม่กี่ทศวรรษต่อมา พวกเขาก็ถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายใน มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการใช้อย่างแพร่หลายอย่างมาก

แต่ในปัจจุบันนี้ นักออกแบบกำลังมองหาเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่ล้าสมัยอย่างใกล้ชิดมากขึ้น นี่เป็นเพราะข้อดีของพวกเขา ข้อได้เปรียบหลักคือการติดตั้งดังกล่าวไม่ต้องการเชื้อเพลิงที่บริสุทธิ์และมีราคาแพง

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นไม่โอ้อวดแม้ว่าการก่อสร้างและการบำรุงรักษาจะยังค่อนข้างแพง

เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิง

หนึ่งในสมาชิกที่มีชื่อเสียงที่สุดของตระกูลเครื่องยนต์สันดาปภายนอกคือเครื่องสเตอร์ลิง มันถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2359 ได้รับการปรับปรุงหลายครั้ง แต่ต่อมาก็ถูกลืมไปอย่างไม่สมควรเป็นเวลานาน ตอนนี้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้รับการเกิดใหม่แล้ว ใช้สำเร็จแม้ในการสำรวจอวกาศ

การทำงานของเครื่องสเตอร์ลิงขึ้นอยู่กับวัฏจักรเทอร์โมไดนามิกแบบปิด กระบวนการบีบอัดและขยายเป็นระยะเกิดขึ้นที่นี่ที่อุณหภูมิต่างกัน เวิร์กโฟลว์ถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนระดับเสียง

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถทำงานเป็นปั๊มความร้อน เครื่องกำเนิดแรงดัน อุปกรณ์ทำความเย็น

ในเครื่องยนต์นี้ ก๊าซจะถูกบีบอัดที่อุณหภูมิต่ำ และการขยายตัวที่อุณหภูมิสูง การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เป็นระยะ ๆ เกิดขึ้นเนื่องจากการใช้ลูกสูบพิเศษที่มีฟังก์ชันดิสเพลสเซอร์ ในกรณีนี้ ความร้อนจะถูกส่งไปยังของเหลวทำงานจากภายนอก ผ่านผนังกระบอกสูบ คุณลักษณะนี้ให้สิทธิ์

ปีที่แล้วนิตยสารฉบับแรกที่ผู้อ่านได้รับคำทักทายจาก ก. ไอน์สไตน์, หัน 85 ปีที่.

กองบรรณาธิการขนาดเล็กยังคงเผยแพร่ต่อไป IRผู้อ่านที่คุณรู้สึกเป็นเกียรติ แม้ว่ามันจะยากขึ้นทุกปี นานมาแล้วในตอนต้นของศตวรรษใหม่ กองบรรณาธิการต้องออกจากบ้านบนถนน Myasnitskaya (อันที่จริงนี่คือที่สำหรับธนาคารไม่ใช่องค์กรนักประดิษฐ์) อย่างไรก็ตามเราได้รับความช่วยเหลือ Y. Maslyukov(ในเวลานั้นประธานคณะกรรมการอุตสาหกรรมแห่งสภาดูมาแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย) เพื่อย้ายไปที่ NIIAA ใกล้สถานีรถไฟใต้ดิน Kaluzhskaya แม้ว่ากองบรรณาธิการจะปฏิบัติตามเงื่อนไขของสัญญาและการชำระเงินตามสัญญาอย่างเคร่งครัด และการประกาศหลักสูตรการสร้างนวัตกรรมโดยประธานาธิบดีและรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซีย ผู้อำนวยการคนใหม่ของ NIIAA แจ้งเราว่าบทบรรณาธิการ สำนักงานถูกไล่ออก "เนื่องจากความต้องการในการผลิต" โดยมีการลดจำนวนพนักงานที่ NIIAA ลงเกือบ 8 เท่า และการปล่อยพื้นที่ที่สอดคล้องกัน และแม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าพื้นที่ที่กองบรรณาธิการยึดครองนั้นไม่ได้คิดเป็นร้อยละร้อยของพื้นที่กว้างใหญ่ของ สนช.

เราได้รับการคุ้มครองโดย MIREA ซึ่งเราอาศัยอยู่ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา ย้ายสองครั้งซึ่งครั้งหนึ่งเคยไหม้สุภาษิตกล่าว แต่กองบรรณาธิการยังคงยึดมั่นและจะคงอยู่ต่อไปนานที่สุด และสามารถดำรงอยู่ได้ตราบเท่านิตยสาร "นักประดิษฐ์และนักประดิษฐ์"อ่านและสมัครสมาชิก

พยายามเข้าถึงผู้สนใจจำนวนมากขึ้นด้วยข้อมูล เราได้อัปเดตเว็บไซต์ของนิตยสาร ทำให้ในความเห็นของเรามีข้อมูลมากขึ้น เรามีส่วนร่วมในการแปลงฉบับของอดีตให้เป็นดิจิทัลโดยเริ่มจาก 1929 ปี - เวลาที่วารสารก่อตั้งขึ้น เราเปิดตัวเวอร์ชันอิเล็กทรอนิกส์ แต่สิ่งสำคัญคือฉบับกระดาษ IR.

น่าเสียดายที่จำนวนสมาชิกพื้นฐานทางการเงินเพียงอย่างเดียวสำหรับการดำรงอยู่ IRทั้งองค์กรและบุคคลกำลังลดลง และจดหมายจำนวนมากของฉันเพื่อสนับสนุนนิตยสารถึงผู้นำระดับต่างๆ (ทั้งประธานาธิบดีของสหพันธรัฐรัสเซีย, นายกรัฐมนตรี, นายกเทศมนตรีมอสโกทั้งสอง, ผู้ว่าการภูมิภาคมอสโก, ผู้ว่าการ Kuban บ้านเกิดของฉัน, หัวหน้า บริษัท รัสเซียที่ใหญ่ที่สุด) ไม่ได้สร้างผลลัพธ์ใดๆ

ในส่วนที่เกี่ยวกับเรื่องข้างต้น บรรณาธิการขอให้คุณซึ่งเป็นผู้อ่านของเราสนับสนุนวารสาร แน่นอน ถ้าเป็นไปได้ ใบเสร็จที่คุณสามารถโอนเงินสำหรับกิจกรรมทางกฎหมาย นั่นคือ สิ่งพิมพ์ของนิตยสาร เผยแพร่ด้านล่าง