Stūmoklinis vidaus degimo variklis žinomas jau daugiau nei šimtmetį, beveik tiek pat, o tiksliau nuo 1886 metų, jis buvo naudojamas automobiliuose. Esminį šio tipo variklių sprendimą 1867 m. rado vokiečių inžinieriai E. Langenas ir N. Otto. Paaiškėjo, kad tai buvo gana sėkminga siekiant suteikti Šis tipas varikliai užima lyderio poziciją, kuri automobilių pramonėje išliko iki šių dienų. Tačiau daugelio šalių išradėjai nenuilstamai siekė sukurti kitokį variklį, galintį pranokti stūmoklinį vidaus degimo variklį svarbiausiais techniniais rodikliais. Kokie tai rodikliai? Visų pirma, tai yra vadinamasis efektyvusis našumo koeficientas (COP), apibūdinantis, kiek šilumos, buvusios sunaudotame kure, paverčiama mechaniniu darbu. Dyzelinio vidaus degimo variklio naudingumo koeficientas yra 0,39, o karbiuratoriaus - 0,31. Kitaip tariant, efektyvus efektyvumas apibūdina variklio efektyvumą. Konkretūs rodikliai yra ne mažiau svarbūs: savitasis užimtas tūris (AG / m3) ir savitasis svoris (kg / AG), kurie rodo konstrukcijos kompaktiškumą ir lengvumą. Ne mažiau svarbu ir variklio gebėjimas prisitaikyti prie įvairių apkrovų, taip pat gamybos sudėtingumas, įrenginio paprastumas, triukšmo lygis, toksinių medžiagų kiekis degimo produktuose. Atsižvelgiant į visus teigiamus konkrečios elektrinės koncepcijos aspektus, laikotarpis nuo teorinės plėtros pradžios iki jos įvedimo į masinę gamybą kartais užtrunka labai ilgai. Taigi, rotorinio stūmoklinio variklio kūrėjas, vokiečių išradėjas F. Wankel, nepaisant nuolatinio darbo, prireikė 30 metų, kad savo agregatą pritaikytų pramoniniam dizainui. Beje, bus pasakyta, kad prireikė beveik 30 metų, kol serijiniame automobilyje buvo pristatytas dyzelinis variklis (Benz, 1923). Tačiau tokį ilgą delsimą lėmė ne techninis konservatyvumas, o būtinybė visapusiškai parengti naują dizainą, tai yra sukurti reikalingos medžiagos ir technologijas, leidžiančias jo masinei gamybai. Šiame puslapyje aprašomi kai kurių netradicinių variklių tipai, kurie praktiškai įrodė savo gyvybingumą. Stūmoklinis vidaus degimo variklis turi vieną reikšmingiausių trūkumų – tai gana masyvus alkūninis mechanizmas, nes pagrindiniai trinties nuostoliai yra susiję su jo veikimu. Jau mūsų amžiaus pradžioje buvo bandoma atsikratyti tokio mechanizmo. Nuo to laiko buvo pasiūlyta daug išradingų konstrukcijų, kurios paverčia stūmoklio grįžtamąjį judesį į šios konstrukcijos veleno sukimosi judesį.
Švaistiklio bevielis variklis S. Balandin
Stūmoklinės grupės grįžtamasis judėjimas paverčiamas sukamuoju judesiu mechanizmu, pagrįstu „tikslios tiesios linijos“ kinematika. Tai yra, du stūmokliai yra standžiai sujungti strypu, veikiančiu alkūninį veleną, besisukantį su krumpliaračių ratlankiais alkūnėse. Sėkmingą problemos sprendimą rado sovietų inžinierius S. Balandinas. 1940-1950 metais jis suprojektavo ir pagamino kelis lėktuvų variklių modelius, kuriuose stūmoklius su konvertuojančiu mechanizmu jungęs strypas nesvyravo. Toks berankis dizainas, nors tam tikru mastu buvo sunkesnis už mechanizmą, užėmė mažesnį tūrį ir sumažino trinties nuostolius. Reikia pažymėti, kad panašios konstrukcijos variklis buvo išbandytas Anglijoje dvidešimtojo dešimtmečio pabaigoje. Bet S. Balandino nuopelnas yra tai, kad jis svarstė naujas transformuojančio mechanizmo be švaistiklio galimybes. Kadangi tokio variklio strypas nesisuka stūmoklio atžvilgiu, tada kitoje stūmoklio pusėje taip pat galima pritvirtinti degimo kamerą su struktūriškai paprastu koto sandarikliu, einančio per jo dangtelį.
Rotorinis stūmoklinis variklis F. Wankel
Jame yra trikampis rotorius, kuris planetiniu judesiu aplink ekscentrinį veleną. Trijų ertmių, kurias sudaro rotoriaus sienelės ir karterio vidinė ertmė, kintantis tūris leidžia vykdyti šilumos variklio veikimo ciklą plečiant dujas. Nuo 1964 metų masinės gamybos automobiliuose, kuriuose sumontuoti sukamieji stūmokliniai varikliai, stūmoklio funkciją atlieka trikampis rotorius. Korpuse reikalingas rotoriaus judėjimas ekscentrinio veleno atžvilgiu užtikrinamas planetinės pavaros derinimo mechanizmu (žr. pav.). Toks variklis, vienoda galia su stūmokliniu varikliu, kompaktiškesnis (turi 30% mažesnį tūrį), 10-15% lengvesnis, turi mažiau detalių ir geriau subalansuotas. Tačiau tuo pat metu jis buvo prastesnis už stūmoklinį variklį savo patvarumu, darbo ertmių sandariklių patikimumu, sunaudojo daugiau degalų, o jo išmetamosiose dujose buvo daugiau nuodingų medžiagų. Tačiau po daugelio metų tobulinimo šie trūkumai buvo pašalinti. Tačiau masinė automobilių su sukamaisiais stūmokliniais varikliais gamyba šiuo metu yra ribota. Be F. Wankelio konstrukcijos, žinoma daugybė kitų išradėjų (E. Cauertz, G. Bradshaw, R. Seyrich, G. Ruzhitsky ir kt.) rotorinių stūmoklinių variklių konstrukcijų. Tačiau objektyvios priežastys nesuteikė jiems galimybės išeiti iš eksperimentinės stadijos – dažnai dėl nepakankamų techninių privalumų.
Dujinė dviejų velenų turbina
Iš degimo kameros dujos patenka į du turbinos sparnuotės, kurių kiekviena yra prijungta prie nepriklausomų velenų. Iš dešiniojo rato varomas išcentrinis kompresorius, o į automobilio ratus nukreipta galia paimama iš kairiojo. Jo įpurškiamas oras per šilumokaitį patenka į degimo kamerą, kur jį įkaitina išmetamosios dujos. Tokios pat galios dujų turbininė jėgainė yra kompaktiškesnė ir lengvesnė už stūmoklinį vidaus degimo variklį, taip pat gerai subalansuota. Mažiau toksiškų ir išmetamųjų dujų. Dėl savo traukos charakteristikų ypatumų dujų turbina gali būti naudojama automobilyje be pavarų dėžės. Dujų turbinų gamybos technologija jau seniai įvaldyta aviacijos pramonėje. Dėl kokios priežasties, atsižvelgiant į jau virš 30 metų vykstančius eksperimentus su dujų turbininėmis mašinomis, jos nepereina į masinę gamybą? Pagrindinė priežastis – mažas efektyvumas ir mažas efektyvumas, lyginant su stūmokliniais vidaus degimo varikliais. Be to, dujų turbininių variklių gamyba yra gana brangi, todėl šiuo metu jie randami tik eksperimentiniuose automobiliuose.Stūmoklinis garų variklis
Garai pakaitomis tiekiami į dvi priešingas stūmoklio puses. Jo tiekimą reguliuoja ritė, kuri slysta per cilindrą garų paskirstymo dėžėje. Cilindre stūmoklio strypas yra užsandarintas įvore ir sujungtas su gana masyviu kryžminiu mechanizmu, kuris jo grįžtamąjį judesį paverčia sukimu.R. Stirlingo variklis. Išorinio degimo variklis
Du stūmokliai (apatinis - darbinis, viršutinis - stumdomas) yra sujungti su švaistiklio mechanizmu koncentriniais strypais. Dujos, esančios ertmėse virš ir žemiau stūmoklio, pakaitomis kaitinamos iš cilindro galvutėje esančio degiklio, praeina per šilumokaitį, aušintuvą ir atgal. Ciklinį dujų temperatūros pokytį lydi tūrio pasikeitimas ir atitinkamai poveikis stūmoklių judėjimui. Panašūs varikliai veikė mazutu, mediena, anglimi. Jų privalumai – ilgaamžiškumas, sklandus veikimas, puikios traukos charakteristikos, dėl kurių galima apsieiti visai be pavarų dėžės. Pagrindiniai trūkumai: įspūdinga jėgos agregato masė ir mažas efektyvumas. Pastarųjų metų eksperimentinė raida (pavyzdžiui, amerikietis B. Learas ir kt.) leido suprojektuoti uždarojo ciklo įrenginius (su visišku vandens kondensavimu), parinkti garus formuojančių skysčių kompozicijas, kurių rodikliai yra palankesni už vandenį. Nepaisant to, pastaraisiais metais ne viena gamykla išdrįso masiškai gaminti automobilius su garo varikliais. Karšto oro variklis, kurio idėją dar 1816 metais pasiūlė R. Stirlingas, priklauso išorinio degimo varikliams. Jame darbinis skystis yra helis arba vandenilis, kuris yra spaudžiamas, pakaitomis aušinamas ir kaitinamas. Toks variklis (žr. pav.) iš principo yra paprastas, turi mažesnes degalų sąnaudas nei vidaus degimo stūmokliniai varikliai, eksploatacijos metu neišskiria kenksmingų medžiagų turinčių dujų, taip pat turi aukštą efektyvųjį naudingumą, lygų 0,38. Tačiau pradėti masinę R. Stirlingo variklį stabdo rimti sunkumai. Jis sunkus ir labai talpus, pamažu įgauna pagreitį, palyginti su stūmokliniu vidaus degimo varikliu. Be to, techniškai sunku užtikrinti patikimą darbo ertmių sandarinimą. Tarp netradicinių variklių išsiskiria keramika, kuri struktūriškai nesiskiria nuo tradicinio keturtakčio stūmoklio vidaus degimo variklio. Tik jis svarbios detalės pagamintas iš keraminės medžiagos, galinčios atlaikyti 1,5 karto aukštesnę nei metalo temperatūrą. Atitinkamai, keraminiam varikliui nereikia aušinimo sistemos, todėl nėra šilumos nuostolių, susijusių su jo veikimu. Tai leidžia sukurti variklį, kuris veiktų vadinamuoju adiabatiniu ciklu, o tai žada žymiai sumažinti degalų sąnaudas. Tuo tarpu panašių darbų jas vykdo amerikiečių ir japonų specialistai, tačiau dar nepaliko sprendimų paieškos etapo. Nors vis dar netrūksta eksperimentų su įvairiais netradiciniais varikliais, dominuojanti padėtis automobiliuose, kaip minėta aukščiau, išlieka ir, galbūt, dar ilgai išliks, kad būtų stūmokliniai keturtakčiai vidaus degimo varikliai.
Kitas ciklas
XX amžiaus pradžioje tylūs varikliai be vožtuvų buvo montuojami daugelyje prestižinių modelių. Pavyzdžiui, po šio prašmatnaus „Daimler Double Six 40/50“ gaubtu buvo kaip tik toks variklis.
„Mazda Millenia/Xedos 9“ yra vienas iš nedaugelio masinės gamybos automobilių, kurie buvo aprūpinti Atkinsono varikliu.
ĮPRASTAS 4 taktų variklis veikia pagal ciklą, kurį dar 1876 metais išrado vokiečių inžinierius Nikolaus Otto: tam tikromis sąlygomis cilindre pakaitomis vyksta tam tikri procesai – įsiurbimas, suspaudimas, galios eiga ir išmetimas. 1886 metais britų inžinierius Jamesas Atkinsonas bandė patobulinti šią schemą.
Iš pirmo žvilgsnio jo variklis mažai skyrėsi nuo pirmtako – ta pati ciklų tvarka, panašus veikimo principas... Tačiau iš tiesų skirtumų būta daug. Pavyzdžiui, dėl specialaus alkūninio veleno su išstumtais tvirtinimo taškais Atkinsonui pavyko sumažinti trinties nuostolius cilindre ir padidinti variklio suspaudimo laipsnį.
Taip pat tokiuose varikliuose yra ir kitų vožtuvų paskirstymo. Jei įprastame vidaus degimo variklyje įsiurbimo vožtuvas užsidaro beveik iš karto po to, kai stūmoklis praeina per apatinį negyvąjį tašką, tai Atkinsono cikle įsiurbimo eiga yra daug ilgesnė - vožtuvas užsidaro tik pusiaukelėje iki viršutinio stūmoklio negyvojo centro, kai suspaudimo eiga jau įsibėgėja Otto cikle.
Ką tai davė? Svarbiausia – geresnis balionų užpildymas dėl sumažėjusių vadinamųjų siurbimo nuostolių. Nesileidžiant į technines smulkmenas, tiesiog pasakykime, kad dėl to Atkinsono variklis yra maždaug 10% efektyvesnis (ir ekonomiškesnis) nei įprastas vidaus degimo variklis.
Tačiau serijiniuose automobiliuose varikliai, veikiantys pagal Atkinsono schemą, dar neseniai nebuvo pastebėti. Faktas yra tas, kad toks variklis gali tinkamai veikti ir gaminti Geras pasirodymas tik dideliu greičiu. O tuščiąja eiga, priešingai, jis stengiasi sustoti. Norint išspręsti cilindrų užpildymo mažu greičiu problemą, tokiuose varikliuose turi būti sumontuoti mechaniniai kompresoriai (tokia schema kartais ne visai teisingai vadinama „Miller varikliu“), o tai dar labiau apsunkina ir padidina konstrukcijos kainą. Be to, kompresoriaus pavaros nuostoliai beveik paneigia naudą neįprastas variklis.
Todėl serijinės gamybos automobilius su Atkinsono varikliais galima suskaičiuoti ant vienos rankos pirštų. Tipiškas pavyzdys yra „Mazda Xedos 9 / Millenia“, kuris buvo gaminamas 1993–2002 metais ir buvo aprūpintas 210 arklio galių 2,3 litro V6.
Tačiau gryniausia forma Atkinson varikliai pasirodė esą labai tinkami hibridiniams modeliams, tokiems kaip garsusis „Toyota Prius“ ar naujausia „Mercedes-Benz“ S klasė, kuri netrukus bus pradėta masiškai gaminti. Juk važiuojant nedideliu greičiu tokie automobiliai daugiausia juda elektrine trauka, o benzininis variklis pajungiamas tik įsibėgėjant arba esant didelėms apkrovoms. Ši schema, viena vertus, leidžia išlyginti būdingus Atkinsono variklio trūkumus ir, kita vertus, maksimaliai išnaudoti jo teigiamas savybes.
Tylios ritės
Dėl didelio efektyvumo Atkinsono ciklo varikliai šiandien vis dažniau naudojami hibridiniuose automobiliuose, tokiuose kaip Toyota Prius.
Dujų paskirstymo MECHANIZMAS yra vienas sudėtingiausių ir triukšmingiausių tradicinis variklis. Todėl daugelis išradėjų bandė jo visiškai atsikratyti ar bent jau gerokai modernizuoti.
Bene sėkmingiausias alternatyvus dizainas buvo variklis, kurį XX amžiaus pradžioje sukūrė amerikiečių inžinierius Charlesas Knightas. Šiame variklyje nebuvo pažįstamų vožtuvų ir jų didelės pavaros - jie buvo pakeisti specialiomis ritėmis, sudarytomis iš dviejų įvorių, esančių tarp cilindro ir stūmoklio. Originalios pavaros pagalba ritės judėjo aukštyn žemyn ir reikiamu momentu atsidarė langai cilindro sienelėje, pro kuriuos pateko šviežias degus mišinys ir išmetamosios dujos buvo pašalintos į atmosferą.
Tokį variklį buvo sunku pagaminti ir gana brangu, tačiau jis buvo labai tylus, pagal to meto standartus beveik tylus. Todėl daugelis vadovaujančių automobilių įmonių savo modeliuose pradėjo montuoti Knight variklius. Pirkėjai buvo pasirengę permokėti dėl didelio komforto. Praėjusio amžiaus pradžioje tokius variklius naudojo tokios žinomos kompanijos kaip „Daimler“, „Mercedes-Benz“, „Panhard-Levassor“.
Tačiau pradinis džiaugsmas tyliu „Knight“ variklių veikimu netrukus tapo nusivylimu. Konstrukcija pasirodė nepatikima, be to, dėl didelės trinties tarp ritių ir cilindro sienelių ji išsiskyrė padidėjusiu benzino ir alyvos sąnaudomis, kuri kelis kartus padidėjo padidėjus alkūninio veleno greičiui. Todėl už automobilių su tokiais varikliais visada vingiavo būdinga pilka migla.
Knight variklių era baigėsi 30-aisiais, kai rinkoje pasirodė varikliai su patobulintu vožtuvų paskirstymo mechanizmu, kurie beveik atsikratė per didelio triukšmo. Nepaisant to, retkarčiais pasigirsta pranešimų apie įvairius be vožtuvų variklių prototipus, tad gali būti, kad ateityje tokius variklius dar išvysime ant serijinių automobilių.
Kintamasis suspaudimo laipsnis
Suspaudimo laipsnis yra viena iš svarbiausių variklio savybių. Kuo didesnis šis parametras, tuo didesnė benzininio variklio maksimali galia, ekonomiškumas ir efektyvumas. Tačiau neribotą laiką padidinti suspaudimo laipsnio neįmanoma - cilindruose įvyks detonacija, tai yra sprogstamasis, nekontroliuojamas darbinio mišinio degimas, dėl kurio padidės dalių ir mechanizmų susidėvėjimas.
Ši problema yra dar opesnė kuriant variklius su kompresoriumi, kurie pastaruoju metu išplito. Faktas yra tas, kad tokių variklių dalys dirba sunkesnėmis sąlygomis, todėl labiau įkaista, o detonacijos rizika yra didesnė. Taigi suspaudimo laipsnį reikia sumažinti. Tuo pačiu atitinkamai mažėja variklio efektyvumas.
Idealiu atveju suspaudimo laipsnis turėtų keistis sklandžiai, priklausomai nuo variklio veikimo režimo. Norint gauti kuo daugiau naudos, ją reikia didinti, kai variklio apkrova nedidelė, o vėliau palaipsniui mažinti, didėjant pasipriešinimui judėjimui.
Pirmieji variklių su kintamu suspaudimo laipsniu projektai pasirodė XX amžiaus antroje pusėje, tačiau konstrukcijos sudėtingumas dar neleidžia plačiai naudoti masiniuose modeliuose. Nepaisant to, daugelis automobilių gamintojų stengiasi patobulinti šią schemą.
Pavyzdžiui, SAAB 2000 m. pristatė patyrusį eilinį 5 cilindrų SVC variklį („Saab Variable Compression“), kuris dėl kintamo laipsnio suspaudimas su nedideliu 1,6 litro darbiniu tūriu sukuria neblogus 225 AG. Švediškas variklis yra horizontaliai padalintas į dvi dalis, vienoje pusėje sukabintas viena su kita. Apatinėje yra alkūninis velenas, švaistikliai ir stūmokliai, o viršutiniame cilindrai ir jų galvutės sujungiami į vieną monobloką. Speciali hidraulinė pavara gali šiek tiek pakreipti monobloką, keičiant suspaudimo laipsnį nuo 14 vienetų tuščiąja eiga iki 8 vienetų esant dideliam greičiui, kai įjungtas pavaros kompresorius. Šis dizainas pasirodė efektyvus, bet labai brangus, todėl netrukus po premjeros SVC projektas buvo uždarytas iki geresnių laikų.
Ekspertų teigimu, perspektyvesnė atrodo kita schema. Toks variklis praktiškai nesiskiria nuo įprasto, išskyrus originalų alkūninį mechanizmą. Alkūninis velenas yra prijungtas prie stūmoklio per specialią svirtį. Jis, savo ruožtu, yra pritvirtintas prie specialaus veleno, kurį galima pasukti naudojant elektrinę arba hidraulinę pavarą. Kai svirtis pakreipiama, pasikeičia stūmoklio padėtis cilindre, taigi ir suspaudimo laipsnis. Šio susitarimo pranašumai yra santykinis paprastumas - iš esmės jis gali būti sukurtas beveik bet kurio variklio pagrindu.
Taigi šiuolaikinės technologijos jau leidžia sukurti variklį su kintamu suspaudimo laipsniu. Belieka tik išspręsti tokių projektų brangumo problemą.
Ne hibridas
Galbūt artimiausiu metu GM transporto priemonėse pamatysime variklius, kuriuose derinami tiek dyzelinių, tiek benzininių variklių pranašumai.
MODERNIUOSE automobiliuose daugiausia naudojami dviejų tipų varikliai – benzininis ir dyzelinis. Pirmieji išsiskiria didele galia, antrieji – gera trauka ir ekonomiškumu.
Dabar daugelis automobilių gamintojų stengiasi sukurti variklį, kuris apjungtų abu šiuos privalumus. Iš esmės įprastų benzininių agregatų konstrukcija jau tapo labai panaši į dyzeliną: tiesioginis degalų įpurškimas leido padidinti suspaudimo laipsnį iki 13–14 vienetų (palyginti su 17–19 dyzeliniai variantai).
Eksperimentiniuose modeliuose suspaudimo laipsnis yra dar didesnis - 15-16 vienetų. Tačiau to ne visada pakanka nuolatiniam mišinio savaiminiam užsidegimui. Todėl užvedant variklį, taip pat esant didelėms apkrovoms, degalai užsidega įprasta žvakė. At vienodas judesys jis išsijungia, o variklis persijungia į „dyzelino“ darbo režimą, sunaudodamas mažiausiai degalų. Visą sistemą valdo elektronika, kuri stebi važiavimo sąlygas ir joms pasikeitus duoda atitinkamas komandas pavaroms. Kūrėjų teigimu, tokie varikliai yra labai ekonomiški ir praktiškai neteršia aplinkos. Tačiau jau dabar aišku, kad automobilių su tokiais varikliais savikaina bus gana didelė. Ar jie ras savo vietą rinkoje, kol kas sunku pasakyti.
Įvadas
„Pagrindiniu, ko gero, ar vienu iš pagrindinių visos mūsų ekonomikos pagrindų“1 transportą pavadino V. I. Leninas. Visuose partijos ir mūsų šalies vyriausybės sprendimuose didelis dėmesys skiriamas transporto plėtrai ir kelių transporto darbo gerinimo klausimams. Dešimtajame penkerių metų plane automobilių parkas bus papildytas naujomis sunkiasvorėmis transporto priemonėmis. 1980 metais bus pagaminta 2,1-2,2 mln. transporto priemonių, iš jų 800-825 tūkst. Didės autobusų, sunkiasvorių transporto priemonių, priekabų ir jiems skirtų puspriekabių gamyba. Be to, ypatingas dėmesys skiriamas transporto priemonių techninių ir ekonominių charakteristikų gerinimui – jų našumui, eksploatacijos efektyvumui, medžiagų sąnaudų mažinimui, patikimumui.
Kiekvieno transporto vieneto širdis yra variklis, ir visi šie reikalavimai jam taip pat taikomi. Variklių degalų naudojimo efektyvumo ir patikimumo gerinimas, jų svorio mažinimas, nesudėtingų ir technologinių konstrukcijų kūrimas, išmetamųjų dujų toksiškumo ir variklio triukšmo mažinimas – tai pagrindiniai uždaviniai, su kuriais susiduria šiuolaikinė variklių gamyba.
Sovietiniai išradėjai, racionalizatoriai, gamybos novatoriai labai prisideda prie šalies ūkio uždavinių vykdymo, naujų efektyvių sprendimų kūrimo. Jų darbas buvo labai įvertintas TSKP XXV suvažiavime.
TSKP CK generalinis sekretorius, bendražygis L. I. Brežnevas savo pranešime XXV partijos suvažiavime „Nuo.
1 V. I. Leninas. Poly. kol. cit., t. 44, p. 302.
TSKP CK ataskaitoje ir artimiausiuose partijos uždaviniuose vidaus ir užsienio politikos srityje“ akcentuota:
„...Pasiekėme pastebimą mokslinio ir techninio potencialo padidėjimą. Mokslinių tyrimų laukas tapo dar platesnis. Šimtų tūkstančių išradėjų ir novatorių kūrybiškumas įgauna vis daugiau erdvės.
Ši brošiūra skirta galimiems neįprastų variklių tipams artimiausioje ateityje ir daugiausia mūsų vietinių išradėjų darbams.
Jei peržvelgsite populiarius žurnalus ir juose rasite straipsnių apie variklius, tai nepatyrusiam skaitytojui tikrai susidarys įspūdis, kad įprastų vidaus degimo variklių (ICE) dienos suskaičiuotos – tiek daug rašoma ir kalbama pastaruoju metu apie elektromobilius, turbiną. lokomotyvų ir net garo mašinų. Šis įspūdis yra klaidingas. Daugybė prognozių numato, kad 2000 metais bus pagaminta 60 - 75 mln. automobilių (1 pav., 5 kreivė), o automobilių skaičius sieks 500 - 750 mln. vienetų. beveik 95 proc. keleivių srautas ir beveik 90% krovinių bus gabenami keliais. O didžioji jų dalis kris ant nesenstančio stūmoklinio variklio pečių.
Nėra jokių abejonių, kad ICE patirs reikšmingų pokyčių. Milžiniškos mokslininkų ir inžinierių komandos ieško efektyviausių sprendimų tiek įprastiems, tiek naujo tipo varikliams, kurie dar nėra plačiai paplitę.
Įvairių tipų variklių įtakos sferų galimi kiekybiniai kontūrai pasaulinėje gamyboje iki 2000 m. parodyti fig. 1. Autorius mano, kad kuklus garsiųjų „vankelių“ (1 kreivė) likimas daugeliui bus netikėtas. Artimiausiu metu jie išstums ne daugiau kaip 5% įprastų vidaus degimo variklių, o jų galia iki 1985 metų neviršys 2 milijonų vienetų. metais. Jau dabar galime drąsiai teigti, kad pagrindine šių variklių panaudojimo sritimi taps motociklai, valtys, motorinės rogės ir sniego motociklai. Iki 1985 m. 50 % tokių mašinų parko bus aprūpinti ranque-la varikliais. Tačiau daug mažiau viešinama
„Stirling“ kartu su dujų turbina demonstruoja precedento neturinčius augimo tempus (3 kreivė). Jų masinė gamyba prasidės jau 1981 metais ir iki 1985 metų sudarys iki 10% visos automobilių variklių produkcijos. Pagrindinė jų taikymo sritis iš pradžių bus sunkiasvoriai sunkvežimiai. Kuriant kompaktiškus Stirlingo variklių ir dujų turbininių variklių (GTE) modelius, jų dalis bendrame balanse nuolat didės.
4 kreivė, kuri apibūdina patobulintų įprastų vidaus degimo variklių gamybą, turi intensyviausią kilimą. Jau 1980 m. didžioji dauguma vidaus degimo variklių turės prieškamerinį uždegimą su sluoksniuotu mišinio įkrovos paskirstymu, tiesioginiu degalų įpurškimu ar kitais darbo proceso patobulinimais, pirmiausia skirtais sumažinti išmetamųjų dujų toksiškumą. Kalbant apie 2 kreivę, ji iliustruoja galimą elektromobilių gamybos dinamiką. Jau dabar elektromobilių parką sudaro dešimtys tūkstančių vienetų. Kai kuriose šalyse elektromobilių kūrimo programas subsidijuoja vyriausybės. Sukurti padidinto energijos intensyvumo (virš 200 Wh 1 kg svorio) akumuliatoriai ir kuro elementai. Ir tuo pačiu metu didelė kaina, o svarbiausia
Ryžiai. 1. Automobilių variklių gamybos prognozė:
1 - Vankelio varikliai; 2 varikliai elektromobiliams; 3 - Stirlingo variklių dujų turbinos; 4 - patobulinti įprastos schemos vidaus degimo varikliai; 5 - automobilių gamybos dinamika, žymiai mažesnė elektromobilių rida nuo vieno įkrovimo (degalų papildymo) dar ilgai ribos platų jo paplitimą. 1990 metais elektromobilių dalis sieks arti 10%, o 2000 metais – 20-35%.
Stūmoklinių variklių eros nuosmukio jokiu būdu nepatvirtina prognozuojami duomenys. Tai veikiau savotiška reklama elektromobiliams, „vankeliams“, dujų turbininiams varikliams.
Visus esamo automobilio išpuolius pirmiausia sukelia išmetamųjų dujų toksiškumas. Kelių transportas sudaro 35 % oro taršos. Skaičius įspūdingas. Todėl pastaraisiais metais visos labai išsivysčiusios šalys išleido ir patvirtino toksiškumo standartus. išmetamosios dujos automobiliai. Automobilių kompanijos sukėlė triukšmą, standartų reikalavimus vadindamos „neįmanomais“, „neprotingais“, „super griežtais“. Tačiau šiuos reikalavimus atitinka visi 1975 metų automobiliai. Net ir menkas toksiškumo sumažėjimas, lyginant su standartų reikalavimais, naudojamas kaip ryškus reklaminis masalas.
Laikraščių ažiotažas ir skundai dėl griežtų standartų įmonės pasinaudojo, siekdamos padidinti automobilių kainas vidutiniškai 20–25 proc., nors dauguma pakeitimų susiję su patobulintų karbiuratorių kūrimu, tiesioginio kuro įpurškimo sistemų ir papildomo degiklio ar katalizatorių naudojimu. sumontuoti duslintuvuose.
Vis dar kuriamos iš esmės naujos sistemos, kurių esmė yra, pavyzdžiui, benzino pavertimas garais naudojant šilumokaitį arba išankstinis benzino skaidymas ir pavertimas degiomis dujomis. Tačiau net ir šios sistemos negali radikaliai išspręsti perspektyvaus automobilio problemos, kuri yra neatsiejamai susijusi su variklio degalų rūšies pasirinkimu.
Pastaraisiais metais buvo gerokai suintensyvintas darbas su dujų balionais, kuriuose kaip kuras naudojami suskystintų angliavandenilių dujų mišiniai, kaip taisyklė, skystas propanas ir butanas, o tai leidžia sumažinti toksiškumą. Platų dujų balionų transporto priemonių platinimą trukdo vis dar ribotas degalinių skaičius.
sumažėjus variklio galiai. 10-20 proc.
Perspektyvesnės suskystintos gamtinės dujos – metanas. Suskystintų gamtinių dujų naudojimas leidžia ne tik drastiškai sumažinti išmetamųjų dujų toksiškumą (dėl vienalytės degalų sudėties ir cheminės struktūros paprastumo), bet ir žymiai padidinti variklio tarnavimo laiką arba variklio galią. Tačiau esant žemai suskystintų gamtinių dujų temperatūrai (-160 °C), reikia pagaminti degalų baką termoso principu, o tai nesunku esant dabartinei kriogeninės technologijos būsenai.
Jungtinėse Valstijose buvo atliktas platus automobilių parko perkėlimo į suskystintas gamtines dujas darbas. Eksperimentinius automobilius gamino ir Europos įmonės, tokios kaip Steyer-Puch (Austrija), Mercedes-Benz (Vokietija), Saviem (Prancūzija). Šių transporto priemonių parkas jau siekia dešimtis tūkstančių.
Mūsų šalyje, siekiant pagerinti didžiųjų miestų atmosferą, buvo priimtas nutarimas dėl nemažos sumos pervedimo sunkvežimiai dėl suskystintų angliavandenilių dujų ir vyksta suskystintųjų gamtinių dujų panaudojimo kaip kuro darbai. 1975 metais Maskvos gatvėse jau pasirodė pirmieji automobiliai, varomi suskystintomis dujomis. Jie pildomi specialiose dujų degalinėse.
Atsižvelgiant į suskystintomis dujomis varomų transporto priemonių perspektyvas, negalima nepaminėti skysto vandenilio. Iki šiol jis buvo sėkmingai naudojamas tik raketose. Tačiau tai neabejotinai yra ateities degalai automobiliams – tiek dėl neriboto vandenilio tiekimo, tiek dėl aukščiausios grynumo degimo produktų (teoriškai vandenilio degimo produktai susideda iš vandens garų).
Pirmoji sėkminga vandenilio panaudojimo kaip kuro dyzeliniams varikliams su tiesioginiu įpurškimu patirtis buvo atlikta Oklahomos universitete (JAV) 1968–1970 m., kur ant stovo dvejus metus dirbo trys eksperimentiniai varikliai, kurių galios charakteristikos praktiškai išliko. nepakitęs. Vienintelis vandenilio trūkumas yra būtinybė jį laikyti skystoje būsenoje itin žemoje temperatūroje – 250 ° C. Todėl ir todėl, kad
Dėl to, kad vandenilis laikomas sprogiu (beje, nepagrįstai), šios rūšies kuro įvedimo galima tikėtis ne anksčiau, nei bus plačiai paplitę automobiliai su suskystintu metanu, t.y. kažkur už 1990 m.
Tiesa, gali būti, kad neseniai atrastas vandenilio laikymo būdas kai kurių metalų miltelinėse kompozicijose (pavyzdžiui, lantano-nikelio hidriduose) šį laikotarpį kiek priartins. Metodo esmė slypi milžiniškoje hidridų sugertyje vandenilio atžvilgiu. Miltelių tūrio vienete beveik atmosferos slėgyje vandenilio sukaupiama beveik tiek pat, kiek 1000 kg/cm2 slėgio cilindre!
Įdomų principą naudojo Ukrainos TSR mokslų akademijos Mechanikos inžinerijos problemų instituto specialistai, bendradarbiaudami su kolegomis iš Maskvos, Leningrado ir daugelio sąjunginių respublikų. Moskvičiaus pagrindu jie sukūrė eksperimentinį automobilio modelį, kurio variklyje buvo pakeistas benzinas. vandenilis. Automobiliu vietoj benzino bako – miniatiūrinis reaktorius. Jame esantys metalo milteliai sumaišomi su vandeniu. Vyksta cheminė reakcija, dėl kurios išsiskiria vandenilis. Sumaišytas su oru, jis tiekiamas į variklio cilindrą. Kuro sistema yra atspari sprogimui.
Suskystintų dujų ir vandenilio perspektyvas liudija tai, kad šiuo metu suskystintų gamtinių dujų savikaina neviršija benzino, o skysto vandenilio kaina yra artima jai. Suskystintos dujos ir skystas vandenilis gali būti naudojami kaip kuras visų tipų varikliams. Galima daryti prielaidą, kad teigiamos šių degalų savybės užtikrins jų laipsnišką naudojimą visuose naujuose ir patobulintuose variklių modeliuose.
Tačiau „švariausias“ kuras, žinoma, yra elektra. Todėl beveik be išimties straipsniai apie elektromobilius pradedami teze, kad juos kuriant galima išspręsti aplinkos taršos problemą. Tačiau nuo 1900 metų akumuliatorių savitasis energijos intensyvumas buvo padidintas tik nuo 15 iki 40 - 50 Wh/kg, o siekiant užtikrinti elektromobilio konkurencingumą, ekspertų teigimu, energijos intensyvumas ne mažesnis kaip 220 Wh/ kg, t. y. 4–5 kartus didesnis nei esamų tipų.
Tikimasi, kad ličio, cinko-oro ir natrio-sieros baterijos ir kuro elementai, kurių savitoji energijos sąnauda yra iki 200 Wh/kg, t. y. vis dar mažesnė nei reikalaujama, išplis tik per artimiausius 10 metų. Todėl plačios elektromobilių gamybos pradžios galima tikėtis ne anksčiau kaip 1985 m., o tada tik darant prielaidą, kad baterijų technologijų pažanga bus spartesnė. Netolimoje ateityje šios transporto rūšies plėtrą ribos mažos energijos sąnaudos, didelis svoris, ribotas akumuliatoriaus veikimo laikas ir daugybė kitų priežasčių.
Vis dar vyksta darbai siekiant padidinti akumuliatoriaus tarnavimo laiką iki 400 - 500 įkrovimo ciklų, o tai prilygsta tik 2 - 3 eksploatavimo metams, ir šiuo atžvilgiu perspektyvos yra daug mažiau rožinės nei energijos intensyvumo didinimo kryptimi. Svarbi ir išaugusi elektromobilių kaina, kurią lemia ne tik aukšta energijos šaltinių kaina*, bet ir plačiai paplitęs gana brangių lengvųjų metalų bei plastikų naudojimas projektuojant. Pastarasis reikalingas bent jau tam, kad bendra elektromobilio masė priartėtų prie tos pačios klasės automobilio su vidaus degimo varikliu svorio.
Jau išbandytos kombinuotųjų jėgainių schemos, kuriose kartu su elektros varikliais naudojami ir vidaus degimo varikliai, situacijos nekeičia. Paprastai tokiose schemose vidaus degimo variklis dirba vienu režimu (siekiant sumažinti išmetamųjų dujų toksiškumą) tik įkrauti baterijas. Tačiau tuo pačiu metu energijos nuostoliai siekia 40%. Taigi schema neturi ypatingų perspektyvų.
„Bosch“ (Vokietija) įgyvendinta kombinuotos elektrinės schema, kurioje vidaus degimo variklis specialios sankabos pagalba įjungiamas. tinkamas momentas galima prijungti prie elektrinės ratų pavaros, sumažino energijos nuostolių kiekį iki 10%. Tačiau tokio įrenginio, skirto lengvajam automobiliui, svoris padidėjo 400 kg, o kaina - 30%, palyginti su įprasto vidaus degimo variklio pavara. „Bosch studija aplinkos apsaugos srityje“, – tokį dizainą pavadino įmonės konkurentai.
1 SSRS kaina vienas baterija lengvajam automobiliui yra apie 10% variklio kainos /
Taigi, nepaisant eksperimentinių ir net serijinių elektromobilių gausos, jų negalima laikyti rimtu konkurentu stūmokliniais varikliais varomiems automobiliams.
Tą patį galima pasakyti ir apie egzotiškus giromobilius, kuriuose energijos akumuliatorius yra giroskopas (smagratis). Tyrimų ir plėtros darbai, įskaitant. o mūsų šalyje leis mums šią transporto rūšį laikyti konkurentu pirmiausia elektromobiliams. Iš tiesų, būdami proporcingi pastarajam pagal svorį ir ridą, giromobiliai gali kompensuoti energijos trūkumą beveik bet kuriame elektros lizde, o tai yra neabejotinas jų pranašumas.
Reikia pažymėti, kad visi darbai su elektrinėmis ir giroskopinėmis transporto priemonėmis kenčia nuo savotiško vienpusiškumo. Reklamuodami šios transporto rūšies „sterilumą“, autoriai neatsižvelgia į būtinybę atlikti išsamų mokslinį jų naudojimo problemos tyrimą. Iš tiesų, iš esmės elektromobiliai taršos šaltinį neša tik už miestų ribų, perkeldami jį ant elektros energijos pramonės pečių. Suskaičiuota, kad 14 milijonų automobilių vidaus degimo variklių (1974 m. lygis VFR) pakeitus elektros varikliais, kurių akumuliatoriai kraunami kasdien nuo 22 iki 6 val., tai elektros suvartojimas bus apie 100 000 MW. . Pavyzdžiui, tokį energijos suvartojimą galės užtikrinti 500 (!) atominių šiluminių elektrinių, kurių kiekviena galia po 200 MW (!). Vienas tokios energijos sistemos šilumos išsklaidymas yra milžiniškas. Atsižvelgiant į šį aspektą, taip pat į būsimą kiekvienos šalies elektros energijos balansą (JAV jau dabar jaučiamas elektros trūkumas), greičiausiai po 2000 metų elektriniai ir giromobiliai jokiu būdu nebebus. būti vyraujančia transporto rūšimi.
Svarbus veiksnys, kuris atrodo paradoksaliai, yra mažas energijos naudojimo efektyvumas sistemoje „elektrinė – elektromobilis“. Jo efektyvumas neviršija 15%. Sistemos veikimas planetiniu mastu prilygsta energijos švaistymui. Tokią prabangą žmonija gali sau leisti tik dėl ekstremalių aplinkybių, kad būtų išsaugotas didžiųjų miestų, kurių atmosfera vis labiau nuodijamos išmetamosiomis dujomis, gyvybingumas.
zaai ICE. Ir tik išeikvojus planetos mineralinius išteklius, tobulėja elektros gamybos būdai ir pačios elektrinės transporto priemonės, jų skaičius gali smarkiai išaugti. Galbūt todėl, kad nedaugelis išdrįsta pažvelgti už antrojo tūkstantmečio ribos. Ir gali būti, kad iki to laiko gims kokia nors precedento neturinti individualaus transporto rūšis.
Mūsų šalyje didžiausias elektromobilių vartotojas artimiausioje ateityje bus paslaugų sektorius. Darbus šia kryptimi vykdo mokslininkai ir inžinieriai iš Maskvos, Charkovo, Kaliningrado, Jerevano, Zaporožės. Lengvasis elektromobilis individualiam naudojimui keliais skubės ne anksčiau kaip 1990 m.
Pastaraisiais metais buvo galima išgirsti nuomonę, kad dabar beprasmiška kurti naujų tipų variklius: ateina turbinų ir elektros variklių amžius. Šią tezę visiškai paneigia Fig. 1 net ir atsižvelgiant į prognozių netobulumą: iki 2000 metų mažiausiai pusė naujai pagamintų (!) variklių liks ištikimi praėjusiame amžiuje išrastoms schemoms: Otto, Diesel, Stirling. Tačiau modernaus lygio Visuomenės vystymuisi reikia ženkliai tobulinti tiek šių variklių konstrukciją, tiek jų įgyvendinamus darbo procesus, siekiant padidinti efektyvumą ir ekonomiškumą, mažinti svorį, sumažinti žalingą poveikį aplinkai. Tam tikrų paieškos ir plėtros darbų, atliekamų tiek nacionaliniu mastu, tiek individualių entuziastų, perspektyvas galima pavaizduoti tokia seka:
1. Įprastų vidaus degimo variklių patobulinimai.
2. Išorinio degimo variklių ir dujų turbinų kūrimas.
3. Transporto priemonių elektrinės pavaros tobulinimas.
4. Rotorinių stūmoklinių variklių sukūrimas.
Žinoma, toks paskirstymas yra labai sąlyginis. Tačiau šioje brošiūroje, kuri daugiausia skirta stūmokliniams ir stūmokliniams varikliams, autorius nori laikytis šios sekos. Ir parodyti, kaip istoriškai
būtinybė keisti jų konstrukciją, taip pat daugelio sprendimų tęstinumas kviečia skaitytoją pirmiausia trumpai susipažinti su variklio istorija.
Truputis istorijos
Prieš tris šimtmečius, 1680 m., olandų mechanikos mokslininkas Christianas Huygensas išrado „miltelių variklį“. Pagal idėją po stūmokliu, įdėtu į vertikalią cilindrą, reikėjo pakloti parako užtaisą ir per nedidelę cilindro sienelės skylutę jį padegti. Degimo produktai išstumtų stūmoklį iki didelės skylės, kuri jungia degimo kamerą su atmosfera. Nuleidus, stūmoklis turėjo traukti ant blokų pakabintą krovinį. Huygens erai tai buvo itin neįprastas „kolosas“ (terminai „variklis“ ar „mašina“ dar nepasirodė), nes tada vienintelis galingas variklis buvo vandens ratas.
Pats X. Huygensas tuo metu susidomėjo šlifavimo lęšiais milžiniškiems ir, pagal dabartines koncepcijas, teleskopams, kurių židinio nuotolis siekia iki 60 m. Todėl nesaugų „kolosą“ jis patikėjo savo mokiniui prancūzui. fizikas Denisas Papinas, įkūnijęs idėją metale. Jo vardas atveria šilumos variklių istoriją. Dažnas teiginys, kad garo variklis pasirodė pirmasis, nėra tiesa. D. Papino „miltelių kolosas“ yra modernaus vidaus degimo variklio prototipas, nes degimas cilindro viduje yra neatsiejama jo savybė.
Keletą metų vargęs su „kolosu“, Papenas suprato, kad parakas nėra pats geriausias kuras. Likimas atsiuntė jam tuo metu naujus puikius mokytojus. Anglijoje jis susipažino su Robertu Boyle'u, kuris tyrinėjo dujų būklę, o vėliau Vokietijoje su matematiku Gottfriedu Leibnizu. Gali būti, kad jų darbas padėjo D. Papenui sukurti „paro natūralaus įsiurbimo variklis“, kuriame stūmoklis pakėlė „vandens garus, gautus ugnies būdu“. Pašalinus šilumos šaltinį (ugnį), garai „vėl kondensavosi į vandenį“, o stūmoklis, veikiamas svorio ir atmosferos slėgio1 (!), nusileido žemyn.
1 Kai po stūmokliu kondensuojasi garai, susidaro vakuumas.
Ir nors čia jau naudojamas garas, naujos Papen mašinos negalima vadinti garo aparatu: jame esantis darbinis skystis nepalieka iš cilindro, o lauke yra tik šilumos šaltinis. Todėl galime sakyti, kad po vidaus degimo variklio Papinas išrado išorinio degimo variklį. Pirmasis pasaulyje išorinio degimo variklis padarė tik vieną taktą per minutę, o tai net neatitiko nepretenzingų tų laikų reikalavimų. O Papinas, atskyręs katilą nuo cilindro, išrado garo mašiną!
Pirmoji pasaulyje garo atmosferinė mašina pateko į vandens rato „mokinį“. D. Papino knygoje „Naujas menas efektyviai pakelti vandenį į aukštį su ugnimi“ rašoma, kad ji siurbė vandenį taip, kad šis... suktų vandens ratą.
Aštuonioliktas amžius. Jis neatnešė naujos vidaus degimo variklio istorijos. Bet kita vertus, Thomas Newcomen Anglijoje (1711 m.), Ivanas Polzunovas (1763 m.) ir anglas Jamesas Wattas (1784 m.) plėtojo D. Papfscho idėjas. Prasidėjo savarankiškas garo mašinos gyvenimas, pergalingas žygis. Atgijo ir vidaus degimo šalininkai. Ar nevilioja prie jo cilindro derinti ir garo mašinos pakurą, ir katilą? Kadaise Papinas darė priešingai, o dabar ...
1801 metais prancūzas F. Lebonas pasiūlė, kad uždegimo dujos yra geras kuras vidaus degimo varikliams. Prireikė 60 metų, kad idėja būtų įgyvendinta. Jo tautietis Jacques'as Etienne'as Lenoiras, pagal tautybę belgas, 1861 m. paleido pirmąjį pasaulyje vidaus degimo variklį. Pagal prietaisą tai buvo dvigubo veikimo garo variklis be katilo, pritaikytas jame deginti4 oro ir apšvietimo dujų mišinį, tiekiamą esant atmosferos slėgiui.
Negalima sakyti, kad Lenoiras buvo pirmasis. Per 60 metų patentų biurai gavo daug paraiškų dėl „privilegijų“ statyti neįprastus šiluminius variklius. Pavyzdžiui, 1815 metais buvo pradėtas eksploatuoti Roberto Stirlingo „oro šilumos variklis“, kuris 1862 metais buvo paverstas šaldytuvu. Buvo ir kitų bandymų sukurti vidaus degimo variklį.
Tačiau plačiai paplito tik „Lenoir“ variklis, nepaisant to, kad jis buvo stambus, kaprizingas, sugėrė daug tepalų ir vandens, už ką netgi gavo nepakartojamą slapyvardį „besisukantis riebalų gabalas“. Tačiau Jacquesas Lenoiras trynė rankomis – „riebalų gabalėlių“ paklausa augo. Tačiau jis triumfavo neilgai. 1867 m. pasaulinėje parodoje Paryžiuje, priešingai nei tikėtasi, pirmasis prizas buvo įteiktas „dujiniam atmosferiniam varikliui“, kurį iš Vokietijos atvežė Nikolausas Otto ir Eigenas Langenas. Jis pribloškė lankytojus neįtikėtinu smūgiu, tačiau sunaudojo daug mažiau degalų nei Lenoir variklis, o efektyvumas buvo 10 % didesnis. Jo sėkmės paslaptis – darbinio mišinio išankstinis suspaudimas, kurio nebuvo „Lenoir“ varikliuose.
Dar 1824 m. prancūzų inžinierius Nicolas Leonardas Sadi Carnot išleido knygą „Apmąstymai apie ugnies varomąją jėgą ir mašinas, galinčias išvystyti šią jėgą“. Idėjų fejerverkas: šilumos perdavimo principai, visų šiluminių ciklų palyginimo kriterijai, variklio termodinamikos pagrindai, o tarp jų ir išankstinis suspaudimas – buvo išsklaidytas šios mažos knygelės puslapiuose. Po dešimties metų šias idėjas plėtojo B. Clapeyronas, o kiek vėliau – W. Thomsonas. Dabar šie vardai yra žinomi visiems. Tačiau nei Lenuaras, nei Otto, nei Langenas nieko nežinojo apie jų darbą. Jie pirmenybę teikė teorijai, o ne eksperimentui. Jie nežinojo, kad 1862 metais prancūzas A. Beau de Rocha jau užpatentavo keturtaktį ciklą. O antras ciklas iš eilės yra būtent preliminarus darbinio mišinio suspaudimas.
Keturtaktis variklis, praktiškai nesiskiriantis nuo modernūs vidaus degimo varikliai, Otto ir Lange buvo atvežti tik į 1873 metų pasaulinę parodą. Prieš tai išradėjai ne tik pasinaudojo garo mašinų gamybos patirtimi, bet naudojo tą patį dujų paskirstymo mechanizmą kaip ir jų – ritę. Naujajame variklyje vietoj ritės buvo vožtuvai.
Neįveikiama garo mašinos padėtis buvo supurtyta. DVS pradėjo puolimą. Trumpai padirbėjęs prie apšvietimo dujų, jis ėmėsi kaloringesnių – generatorių dujų. Ir tada, ir iš pradžių atrodė neįtikėtina, jis pateko į „neįprastą“ skystąjį kurą.
Garo mašina nepasidavė iš karto. 1880 metais M. D. Mozhaiskis savo lėktuvui užsakė du garo variklius. Apie „specifinį“ svorį, lygų 5 kg/l. su., vidaus degimo variklio konstruktoriai tuo metu tik svajojo, o M. Mozhaisky tai pasiekė be didesnio vargo. Tačiau po aštuonerių metų „Dirižablio statybos partnerystė“ „Rossija“ ketino savo dirižablie įrengti vieną pirmųjų pasaulyje. benzininiai varikliai, pastatė Ogneslavas Kostovičius. Jis pasiekė nepaprastą konstrukcijos lengvumą: 1 litras. Su. jo variklio galia tesudarė 3 kg svorio. Variklio išdėstymas taip pat buvo originalus. Priešingų stūmoklių poros suko virš cilindrų esantį alkūninį veleną per šonuose esančias svirties svirtis (2 pav.). Variklis buvo išsaugotas, su juo galite susipažinti Maskvos aviacijos namuose. M. V. Frunze.
XX amžiaus sandūroje. ICE pastato statyboje buvo padėtas paskutinis akmuo. 1893 metais vokiečių inžinierius Rudolfas Dieselis sugalvojo ambicingą „racionalaus šiluminio variklio, skirto pakeisti garo variklį ir kitus šiuo metu esamus variklius“ idėją. Pirmasis jo variklio pavyzdys buvo paleistas 1897 m. Daug trūkumų visiškai kompensavo precedento neturintis aukštas 26% efektyvumas. Pirmajam pavyzdžiui tai yra daugiau nei pakankamai. Įdomu tai, kad Dyzelinių variklių tobulinimą, jų tobulinimą 1899 - 1902 metais atliko Rusijos inžinieriai Sankt Peterburgo Nobelio gamykloje. Tik po to dyzelinis variklis tapo vertu karbiuratorinio vidaus degimo variklio konkurentu.
Vidaus degimo variklių masės pasiskirstymas smarkiai pakeitė žmogaus gyvenimą. Iš visų pusių ėmė girdėti variklių ūžesys. Jis privertė pėsčiuosius iš baimės glaustis prie namų sienų, iš smalsumo kelti galvas aukštyn, valandų valandas spoksoti į įvairių mašinų manipuliacijas.
Ekskursija į variklio istoriją galėjo tuo ir baigtis. Tolimesnė plėtra: Automobilių pramonėje nuo tada iki šių dienų daugiausia naudojami varikliai su cilindrais, išdėstytais vienoje ar dviejose eilėse, savo ruožtu išdėstyti kampu (V formos schema) arba vienas priešais kitą (priešinga schema). Varikliai, pagaminti pagal neįprastas schemas, dažniausiai gimsta aviacijai. - Pradedant nuo vieno cilindro variklio oro aušinimas brolių Wrightų lėktuvuose orlaivių gamintojai greitai perėjo prie kelių cilindrų žvaigždės formos ir linijinės.
Žvaigždės formos buvo naudingos visiems, tačiau pirmojo lėktuvo greičiu 40–60 km/val. reikalingas aušinimas cilindrai vis tiek nebuvo pateikti. Išradėjai šią kliūtį aplenkė priversdami cilindrų bloką suktis aplink fiksuotą veleną, tuo pačiu suteikdami pasauliui terminą „rotacinis variklis“ (3 pav.).
Kliūtis plačiai naudoti tokio tipo variklius buvo staigus pagrindinių variklių apkrovų padidėjimas dėl išcentrinių jėgų.
Mūsų tautietis A. G. Ufimcevas bandė sumažinti išcentrinių jėgų įtaką, pastatydamas birotacinį variklį. Velenas ir cilindrų blokas pradėjo suktis skirtingomis kryptimis per pusę greičio. Tačiau netrukus toks sprendimas tapo nereikalingas – lėktuvo greitis viršijo 100. Į šonus kyšančius cilindrus puikiai išpūtė oro srautas iš propelerio, bet... (šis „bet“ visada klaidžioja nuo vieno dizaino į kitą ir vargu ar kada nors nurims) sukūrė reikšmingą aerodinaminį pasipriešinimą.
Svoris 80 kg. Rodyklės rodo degiojo mišinio tekėjimo kryptį
Ryžiai. 4. A. A. Mikulino ir B. S. Stechkino dvitakčio lėktuvo variklio schema (1916). Galia 300 l. Su. 1 - pirmą kartą pasaulyje siūlomas tiesioginis lengvojo kuro įpurškimas!
Norėdami prispausti cilindrus prie veleno! Padarykite juos mažesnius! Pirmiausia tai sutrukdė švaistiklis. Jo ilgis yra susijęs su stūmoklio eiga ir skersmeniu standžiu santykiu. Netrukus buvo rastas išėjimas. Cilindrai buvo dedami lygiagrečiai velenui, o jų strypai (ne švaistikliai!) buvo sujungti su poveržle, įstrižai pasodinta ant veleno. Rezultatas buvo kompaktiškas blokas, vadinamas „swashplate engine“ (4 pav.). Rusijoje jis buvo naudojamas nuo 1916 metų (sukūrė A. A. Mikulinas ir B. S. Stechkinas) iki 1924 metų (variklis Starostin). 1924 m. atlikti išsamūs bandymai atskleidė padidėjusius trinties nuostolius ir dideles atskirų elementų apkrovas, todėl varikliai su įstriža poveržle yra gana nepatikimi ir neefektyvūs.
Dėmesingas skaitytojas, tiesa, pastebėjo, kad tekste paryškintas žodis švaistiklis. Jis ne iš karto tapo nepakeičiama stūmoklinių variklių dalimi.
Newcomen garo variklyje švaistiklio dar nebuvo, jis jau ištikimai tarnavo Ivanui Polzunovui, o Vatas net užpatentavo kelis mechanizmus tam pačiam tikslui, nes švaistiklis tuo metu jau buvo užpatentuotas.
Būdamas pažangiausias savo meto sprendimas, reguliariai tarnavęs žmonėms du šimtmečius, švaistiklis pradėjo kelti variklių gamintojų skundus jau mūsų amžiaus 20-ajame dešimtmetyje. Pasakykite, o kaip vadinasi: „stypas“. Jis kliba, siūbuoja, viską laužo. Ir gaba-
rit nesumažina. O stūmokliai prispaudžiami į vieną ar kitą cilindro pusę, ir inercinė apkrova didėja. Žodžiu, švaistiklis visiems pasidarė blogas. Taip, bet susidoroti su juo nebuvo lengva.
Lėktuvų variklių kūrėjai nenuilstamai tobulino savo dizainus. Iki 1940 metų buvo atsižvelgta į visas smulkmenas, pašalintas visas perteklinis svoris, panaudota tūkstančiai gudrybių, panaudotos pačios egzotiškiausios medžiagos. Ir tik pagrindinė schema – švaistiklio mechanizmas nepasikeitė. Šiuo metu turbūt niekas negalėjo nuspėti artėjančio reaktyvinių variklių triumfo. Todėl visose šalyse buvo atliktas didelio masto darbas kuriant galingus mažo dydžio stūmoklinius orlaivių variklius. Tačiau nepaisant intensyvaus darbo, stūmoklinis orlaivio variklis, kurio talpa didesnė nei 4000 litrų. Su. nesukurtas jokioje užsienio šalyje.
Anglijoje kompanija „Hipple“ sukūrė variklį su priešingais stūmokliais ir esantį virš jų alkūninis velenas. Svirties svirties buvo šonuose. Tai yra, britai atgaivino Kostovičiaus schemą. O jei atverčiate dar kelis istorijos puslapius, paaiškėja, kad tai irgi Newcomeno schema. Tik alkūninio veleno jis visai neturėjo. Virvė, pririšta prie svirties, tempė siurblio stūmoklį aukštyn ir žemyn. Netoli Šveicarijos kompanija „Sulzer“. Jo variklis nuo Heeple skyrėsi tik svirties svirties forma. Netgi Naujosios Zelandijos gyventojai įnešė savo indėlį: savo varikliuose. svirties korpusas yra stūmoklių viduje. Bet tas pats švaistiklis yra sujungtas su svirtimis.
Vertingas švaistiklio mechanizmo įpėdinis buvo reikalingas visiems, ir jis reikalingas iki šiol. Todėl jo paieškos nesiliovė. Negalėdami atsikratyti švaistiklio, visiškai pavieniai išradėjai ir ištisos komandos ėmė varijuoti jo vietą (5 pav.). Tokius variklius mažomis serijomis gamina daugybė įmonių ir jie vadinami „varikliais su sudėtingomis kinematinės schemomis“. Buvo ir egzotiškesnių dizainų. Taigi, austrai trikampio šonuose išdėstė šešis stūmoklius, įdėdami alkūninį veleną centre. Jų variklis „Fia la Fernbrag“ tarp kitų išsiskyrė tik skambiu pavadinimu. Jo savybės paliko daug norimų rezultatų.
Pagal panašią amerikiečių naudojamą schemą kvadrato kampuose įdedami dvigubi cilindrai, o centre daug švaistiklio ir du alkūniniai velenai. „Dina-Star“ dizaineriai pavadino savo smegenis. Tačiau net ir jame tik pavadinimas yra visiškai originalus.
Nepastebėta ir įstriža poveržlė. Dabar jis plačiai naudojamas įvairiuose hidrauliniuose varikliuose. O šeštojo dešimtmečio pabaigoje anglų išradėjas Hugensas pirmaujančių variklių gamybos įmonių ekspertų grupei pademonstravo „naujausią“ rotorinį variklį su dvylika cilindrų. Tai atrodė kaip statinė. O viduje slėpėsi tas pats nuožulnus ritulys. Ir nors Hugensas teigė, kad „variklis sujungia vidaus degimo variklio termodinaminę galią su turbinos privalumais“ ir kad „trinties nuostoliai dėl švaistiklio nebuvimo yra 60 % mažesni“ nei vidaus degimo variklyje, ekspertai stebėjosi, atidžiai apžiūrėjo variklį ir... daugiau apie nm nesigirdi. Tačiau ir pavieniai išradėjai, ir net įmonės vis dar bando sukurti veiksmingą įstrižinės plovimo variklį. Yra pranešimų apie garo varikliai, "Stirling" ir įprastiniai vidaus degimo varikliai, naudojantys šią schemą. Tokie darbai vykdomi ir pas mus, bet, matyt, ypatingų perspektyvų jie neturi. To priežastis yra trinties nuostoliai, su kuriais Hugensas taip sunkiai kovojo. Greitaeigiuose švaistiklio vidaus degimo varikliuose ir varikliuose su įstriža poveržle jiems sunaudojama 15–25% naudingos galios. O neįprasti „Hipla“, „Phials“, „Dina“ turi dar daugiau.
Kitas variklių „priešas“, klastingai atsirandantis didėjant greičiui, yra inercijos jėgos. Jie ne tik padeda trinties jėgoms, bet ir tiesiog nepriimtinai perkrauna daugelį dalių.
Taip pat yra ir trečiasis - cilindro šiluminis įtempimas. Didėjant greičiui, taigi ir blyksnių skaičiui, cilindro sienelės neturi laiko pašalinti šilumos. Ir tada padidėjusi trintis "prideda alyvos" į jau įkaitintą cilindrą.
Būtent šių „priešų“, artimiausių švaistiklio giminaičių viso pasaulio išradėjai neįstengia įveikti iki šiol. Žinoma, nereikėtų manyti, kad sumažėjusių trinties nuostolių ir mažesnio apsisukimų skaičiaus variklių kūrimas išspręs visas problemas, su kuriomis susiduria variklių pramonė. Viena iš pagrindinių užduočių – išmetamųjų dujų toksiškumo mažinimas dabar sprendžiamas tiek tobulinant darbo procesą ir naudojant kitų rūšių kurą, tiek deforsuojant variklį.
Užsienio dizaineriai, atsiradus griežtiems aplinkosaugos reikalavimams, pastaraisiais metais buvo priversti mažinti karbiuratorių variklių sūkius ir suspaudimo laipsnį. Ir tai neišvengiamai paveikė jų techninius ir ekonominius rodiklius. Taigi, vidutinė amerikietiškų automobilių variklių litrų galia dabar yra 30–40 AG. s./l. Taip pat padidėjo specifinės degalų sąnaudos. Taigi automobiliuose montuojami didesni ir mažiau efektyvūs varikliai. Todėl konstrukcijų, leidžiančių išlaikyti variklių efektyvumą ir svorio charakteristikas bent jau dabartiniame lygyje, kūrimas gali būti laikomas vienu iš pagrindinių uždavinių. Kaip bus parodyta žemiau, šią problemą galima sėkmingai išspręsti sukūrus be švaistiklio variklius, kuriuose trinties nuostoliai smarkiai sumažėja. Netiesiogiai toks sprendimas turi įtakos geresniam ir ekonomiškumui, patikimumui, svorio rodikliams.
Kitas būdas – kurti iš esmės kitokios konstrukcijos variklius – rotorinius ir kitokios konstrukcijos variklius terminis ciklas. Šių tipų varikliuose galima efektyviai panaudoti daugybę sprendimų, susijusių su įprastų vidaus degimo variklių tobulėjimu.
Stūmokliniai varikliai
Balandin varikliai. Darbas su šiais varikliais prasidėjo po Didžiojo Tėvynės karo. Tais metais Sergejus Stepanovičius Balandinas dirbo su unikaliais stūmokliniais varikliais, pranašesniais už to meto orlaivių stūmoklinius variklius. Šie varikliai buvo lengvesni, galingesni, ekonomiškesni, paprastesni, patikimesni ir pigesni nei bet kuris tuo metu žinomas. Iki 1948 metų buvo sukurti ir išbandyti septynių tipų varikliai, kurių galia nuo 100 iki 3200 AG. s., o 1948 - 1951 m. pasirodė sunkiasvoris stūmoklinis variklis, kurio galia 10 000 AG. s., kurių specifiniai rodikliai beveik prilygsta turboreaktyviniams varikliams.
Išnaudotos bazinės pakopos, susidedančios iš keturių kryžminių cilindrų, galia buvo tokia didelė, kad iškilo klausimas, kaip ją sumažinti, nes nebuvo orlaivių, kuriems būtų reikalingi tokie galingi varikliai.
Jau pirmasis S. S. Balandino variklio modelis parodė didžiulius pranašumus. Jis buvo 1,5 karto galingesnis ir 6 (!) kartus patvaresnis už palyginimui paimtą radialinį M-11 lėktuvo variklį. Be to, jis jį aplenkė ir kitais rodikliais. S. G. Balandino knygoje „Be strypų vidaus degimo variklių prijungimas“ sukoncentruoti visi svarbiausi dalykai apie šiuos nepaprastus variklius. Sunku trumpai perpasakoti šios mažos knygelės turinį. Kiekvienas puslapis yra atradimas. Pateikti skaičiai atrodo neįtikėtini. Tačiau už jų – tikri, kruopščiai patikrinti pavyzdžiai.
1968 m. žurnale „Išradėjas ir racionalizatorius“ Nr. 4 buvo paskelbtas straipsnis „Iš esmės naujas variklis“, kuriame buvo kalbama apie „be švaistiklio mechanizmą, skirtą stūmoklio judėjimą paversti sukimosi judesiu“ (AS Nr. 164756). Jo autorius yra jaunas Sevastopolio išradėjas E. I. Levas. Straipsnis baigėsi žodžiais: „... noriu, kad variklis būtų pagamintas, išbandytas veikiant“. O po šešių mėnesių tapo žinoma apie autorių teisių sertifikato Nr.118471 egzistavimą, 1957 metais S.Balandinui išduotą „vidaus degimo varikliui su švaistiklio belaidžiu mechanizmu“.
Abiejose formuluotėse yra žodis „be švaistiklio“. Bet kas slypi už šio žodžio? Sunku atsakyti be kruopštaus eksperimento. Variklis (6 pav.), kurį suprojektavo E. I. Levas, dar nepastatytas – sugedo technologinė bazė. Tačiau S. Balandino darbai leidžia drąsiai teigti: už raktinio žodžio „šliaužiklis be strypo“ abiejuose autorių teisių sertifikatuose slypėjo neįprasti artimiausios ateities varikliai. Praeis keli metai ir tik beviltiški konservatoriai kurs variklius su tradiciniu švaistikliu ir švaistiklio mechanizmu.
Kaip veikia bevielis S. Balandino mechanizmas? Jo „išryškinimas“ – alkūninis velenas, tarsi perpjautas į tris dalis (7 pav., a). Centrinis alkūninis velenas 1, kurio kaklų spindulys yra pusė įprasto spindulio, laisvai sukasi slydimo guoliuose, du alkūniniai velenai 2 vienodo spindulio. Centrinė dalis yra padengta strypo guoliu. Ant strypo 3 pritvirtinti du stūmokliai (schemos pranašumai geriausiai realizuojami naudojant priešingus stūmoklius). Kad jėgos iš centrinės veleno dalies kaklų nebūtų perkeltos į stūmoklius, centre esantis strypas turi specialų kreiptuvą 4, panašų į kompresorių ir garo variklių skersinį. Tik ši skersinė galvutė yra pačiame variklio centre. Alkūnių sukimosi sinchronizavimą užtikrina velenas 5, sujungtas su jais krumpliaračiais 6. Tai taip pat galios nuėmimo velenas, skirtas varomiesiems vožtuvams ir kitiems agregatams.
Strypo guolis juda tiesia linija. Aplink jo centrą, judėdami stūmokliais, apibūdinkite jų alkūninio veleno kakliuko trajektorijas (apskritimus). Ir kadangi kaklų trajektorija yra apskritimas, tada švaistikliai sklandžiai seka kaklus. Taigi, variklyje nėra švaistiklio. Todėl per plačius kanalus kryžminėje galvutėje išilgai strypo į stūmoklius galima nukreipti galingą alyvos srautą, kuris užtikrins puikų stūmoklių aušinimą, o tai savo ruožtu leidžia smarkiai pakelti variklį. Įkaitintas aliejus grįžta ir per stiebą. Norėdami tai padaryti, jis yra padalintas į dvi dalis. Dėl ant alyvos plėvelės slystančios skersinės galvutės S. Balandino variklių stūmokliai praktiškai nesusidėvi. Alkūninio veleno kakliukų susidėvėjimas sumažėja 3-4 kartus. Tai paaiškinama paprastai. Įprastuose vidaus degimo varikliuose visa stūmoklius veikiančių dujų slėgio jėga perduodama į kaklus, o S. Balandino varikliuose tik naudingas priešingų cilindrų jėgų skirtumas.
Sumažėjus besisukančių dalių apkrovai, trinties nuostoliai sumažėja tris ar keturis kartus (!). S. Balandino variklių mechaninis naudingumo koeficientas – 94%! Trinčiai įveikti išleidžiama tik 6% vietoj 15 - 25%! Pačių pirmųjų „Balandin“ variklių matmenys buvo mažesni nei M-11 variklio, bent jau švaistiklio ilgiu, o jų litrų galia (didžiausia galia, padalyta iš cilindro darbinio tūrio litrais) – tai svarbiausia charakteristika. variklis, viršytas 1,5 karto, o dabar visų variklių kūrėjų branginamas etapas yra 100 AG. s./l. Pavyzdžiui, galime prisiminti, kad automobilio „Žiguli“ variklio galia yra lygiai perpus mažesnė.
Anot S. S. Balandino, iš bešakių variklių kol kas paimtų „tik iš paviršiaus“. Pavyzdžiui, tik šie varikliai leidžia konstruktyviai tiesiog įgyvendinti dvipusį darbo procesą cilindruose, padidinti variklio galią lygiai 2 kartus.
Dvigubas veiksmas yra senovinis terminas. Nuo priklausė pačiam pirmajam ICE Lenoir. O vėliau beveik išnyko iš techninės literatūros. Ne tik todėl, kad ją įgyvendinant kyla daug konstruktyvių sunkumų. Nedaug esamų dvigubo veikimo variklių turi ne dvigubai didesnę galią, o pagal specifines charakteristikas jie yra daug prastesni už įprastus vidaus degimo variklius. Kaltinkite strypą. Tam būtinai reikia už jo sumontuotos skersinės galvutės. Ir tai padidina dydį, padidina svorį ir atitinkamai inercines apkrovas. Rezultatas – didelė, mažo greičio konstrukcija, todėl ši schema dabar naudojama tik galinguose jūriniuose dyzeliniuose varikliuose. „Balandin“ varikliui visai nereikia didinti judančių dalių masės. Jame, norint sutalpinti antruosius cilindrus, tereikia šiek tiek pailginti
ki. Stūmoklių perkaitimo riziką pašalina puikiai suprojektuotas stūmoklinis aušinimas su galingu alyvos srautu.
Visi S. Balandino sunkiasvoriai varikliai, tarp kurių yra ir 14 tūkstančių litrų darbinio tūrio variklis. Su. kurių svoris buvo 3,5 tonos (0,25 kg / AG), jie buvo dvigubo veikimo varikliai, įskaitant variklius su ritės vožtuvo paskirstymu, o tai leido dar labiau sumažinti dydį. Iš garo mašinos pasiskolintos ritės buvo atsisakyta jau vidaus degimo variklio kūrimo pradžioje. Dabar ritės vėl naudojamos. Tik vietoj to, kad auksas judėtų atgal, naudojami besisukantys, tačiau jų esmė ta pati.
Bet kodėl auksinė? Didėjant greičiui ir kuo jie didesni, tuo mažesnis variklio dydis esant tokiai pačiai galiai, švaistiklio ir stūmoklių grupės bei vožtuvo mechanizmo dalių inercinės apkrovos smarkiai padidėja. Pastarajame padidintos apkrovos pažeidžia vožtuvo laiką. Tai nekelia pavojaus besisukančiai ritei. Ne be reikalo būtent varikliai su svirties vožtuvo paskirstymu ne taip seniai stebino pasaulį litrų galios rekordais. Nuo 200l. s./l (VDR, 1960 m.) iki 300 l. s./l (Japonija, 1970), litrų galia variklių su ritėmis, skirta lenktyniniai motociklai dešimtmečiui.
S. S. Balandinas „rekordininkus“ aplenkė mažiausiai 20 metų, kurdamas didžiulius, milžiniškos galios variklius. Prisiminkime, kad niekam pasaulyje, nors garsiausių firmų specialistai ėmėsi šio reikalo, nepavyko sušaukti stūmoklinio lėktuvo variklio, kurio tūris viršija 4000 tūkstančių litrų. Su. Ir tada iš karto 10 - 14 tūkst., o jei nori, visi 20 tūkst.. Ir tik 24 cilindrai. Vidutinis stūmoklio greitis „Balandin“ varikliuose pasiekė precedento neturinčią vertę – 80 m/s! (įprastuose varikliuose šis greitis yra 10 - 15 m/s, lenktyniniuose - iki 30 m/s). O aukštas mechaninis efektyvumas netrukdo jį kelti dar aukščiau.
Efektyvi geriausių švaistiklio variklių pavyzdžių galia jau yra Vidutinis greitis stūmoklis viršija 30 m/s. nevaldomai juda link nulio. Bejungis mechanizmas praktiškai nereaguoja į vidutinio greičio padidėjimą. S. Balandino variklių efektyvi galia – 5-6 kartus, o esant dvigubam veikimui – 10 kartų (!) didesnė nei švaistančių. Mažas
S. Balandino knygoje pateiktas grafikas tai nešališkai liudija. Grafiką riboja vidutinių stūmoklių greičių diapazonas iki 100 m/s, tačiau kreivės linkusios iš jo išsiveržti, tarsi pabrėždamos paslėptas šios neeilinės schemos galimybes.
Vidutinis greitis yra aps./min, galia. Bet juk didesni greičiai, didesnės inercinės apkrovos, vibracija. O štai Balandino varikliai nekonkuruoja. Trijose plokštumose paimtos galingiausių mėginių vibracijos oscilogramos (amplitudės 0,05 - 01 mm) atrodo neįtikimos. Net ir turbinos linkusios ne mažiau vibruoti. Puikus balansas palaikomas bet kuriuo 4 cilindrų skaičiaus kartotiniu. Nors iš esmės galimi vieno ir dviejų cilindrų varikliai. Iš keturių cilindrų pagrindo blokų, kaip ir iš kubelių, galite sudėti bet kokias kompozicijas, neabejodami jų puikiomis savybėmis.
Jau nekalbant apie ekonomiką. Balandin variklio specifinės degalų sąnaudos yra vidutiniškai 10% mažesnės nei švaistiklio prototipų. Bet tai dar ne viskas! Išjungus degalų tiekimą vienai ar kelioms cilindrų eilėms (ir tai buvo padaryta!) galima priversti variklius dirbti dideliu ir beveik pastoviu efektyvumu režimais nuo 0,25 iki viršutinės vardinės galios ribos. Dalinės apkrovos režimas, kuris yra pagrindinis ir, kaip bebūtų keista, mažiausiai ištirtas daugumos variklių darbo režimas, pastaruoju metu sulaukė didžiausio dėmesio. Juk įprastų variklių efektyvumas yra optimalus siauruose galios ir sūkių diapazonuose.
Kelių cilindrų švaistiklio be varikliai efektyvumo praktiškai nekeičia dalinė apkrova. Neįtikėtinas, bet ir vėl eksperimentais patikrintas faktas, kad jų specifines kuro sąnaudas galima sumažinti dar bent 10%. Tai pasiekiama naudojant vadinamąjį išplėstinį išsiplėtimo ciklą, t. y. naudojant ilgesnį stūmoklio eigą. Šis ciklas nėra pritaikytas įprastuose varikliuose, nes reikia smarkiai padidinti jų dydį. Švaistikliniuose varikliuose reikalingas dydžio padidėjimas yra lygiai perpus mažesnis, o atsižvelgiant į jų mažą dydį, apskritai toks žingsnis beveik neturi įtakos svorio charakteristikos variklis.
Ir paskutinis. Netgi S. Balandino variklių prototipų gamybos savikaina yra vidutiniškai 1,6 karto mažesnė nei panašaus galingumo serijinių. Tas pats nutiks ir naujose srityse. Svarbiausias dalykas yra mažesnis dalių skaičius ir dizaino galimybė gaminti.
Schneider variklis. Tarp neįprastų variklių yra ir kitas, kuriam taip pat trūksta švaistiklio. Jį sukūrė Rygos dyzelino gamyklos grupės vadovas L. I. Schneideris.
Variklio sukūrimo postūmis buvo Wankel variklių sėkmė. Būdamas variklių inžinieriumi, L. I. Schneideris puikiai žinojo šios konstrukcijos privalumus ir trūkumus, o pats kurdamas bandė derinti stūmoklio sukimąsi su tradicine jo forma. Paaiškėjo, kad variklis buvo sukamasis. Tačiau nuo amžiaus pradžioje pagaminto A. G. Ufimcevo variklio jis skyrėsi tuo, kad ir alkūninis velenas, ir cilindrų blokas sukasi ta pačia kryptimi ir, be to, jame nėra švaistiklio.
Struktūrinė schema variklis parodytas fig. 8. Fiksuotame plonasieniame korpuse, suformuojant oro aušinimo apvalkalą, ant guolių sukasi blokas su keturiais skersai išdėstytais cilindrais. Cilindruose yra dvipusiai stūmokliai su plokščiomis šalinimo mentėmis 5 (8 pav.) šonuose. Stūmokliai yra tiesiai ant veleno alkūninių kakliukų. Velenas sukasi guoliuose ekscentriškai cilindro bloko guoliams. Stūmokliai sinchronizuoja cilindrų bloko ir alkūninio veleno sukimąsi, o blokas sukasi ta pačia kryptimi perpus mažesniu greičiu.
Išvalymo mentės juda cilindrų bloko ertmėse ir siurbia darbinį mišinį iš alkūninės kameros ir karbiuratoriaus 4, jo išankstinį suspaudimą (alkūninės kameros tūris yra pastovus) ir apeina į darbo kameras. Dujų paskirstymas užtikrinamas racionaliai išdėstant aplinkkelio / ir išmetimo 2 langus bei prapūtimo mentes. Vienam cilindrų bloko apsisukimui kiekviename vyksta darbinis eiga, o alkūninis velenas daro du apsisukimus.
Cilindrų bloko sukimasis užtikrina visiems rotoriniams varikliams būdingą mišinio sodrinimą cilindro periferijoje prie uždegimo žvakės bei greitesnį ir pilnesnį kuro degimą. Degimas čia toks pat kaip cilindruose su sluoksniuotu krūvio paskirstymu. Todėl L. Schneiderio variklis atitinka šiuolaikinius išmetamųjų dujų „grynumo“ reikalavimus.
Variklio savybės yra puikus balansas, galimybė ant smagračio pastatyti kompresoriaus 3 alkūninį veleną, kurio efektyvumas dėl dvigubo sukimosi greičio yra gana didelis, ir blokų galvučių pasvirusių briaunų siurbimo efektas, kuri sukimosi metu pro korpuso galuose esančius langus įsiurbia vėsinantį orą ir nukreipia jį į esančią korpuso centre yra spiralė, kurioje oras susimaišo su išmetamosiomis dujomis.
Variklis tepamas darbiniu mišiniu, kaip ir visuose motociklų varikliuose. Karbiuratorius yra korpuso gale, esančiame priešais kompresorių. Uždegimas – elektros kibirkštis. Uždegimo skirstytuvas – pačios žvakės.
Variklio maketas, išbandytas Rygos dyzelino gamykloje, svėrė 31 kg, o darbinis tūris – 0,9 litro. Numatomas savitasis variklio svoris karbiuratoriaus versijoje yra 0,6–1 kg / l. s., dyzelinu - nuo 1 iki 2 kg / l. Su. Palyginti su įprastiniu
panašių parametrų variklių, L. Schneiderio variklis yra daug kompaktiškesnis.
Variklis Kashub - Korableva. Dar vieną variklį be strypų pasiūlė du Sevastopolio asociacijos „Yugrybkholodflot“ išradėjai – N. K. Kashuba ir I. A. Korablevas. Jie suprojektavo variklį (9 pav.), kuriame ant rėmo / sumontuoti fiksuoti stūmokliai, o juda cilindrų blokas 2. Jo judėjimą į sukimąsi paverčia krumpliaračių mechanizmas 3 su puskrumplėmis, sąveikaujančiomis su krumpliaračių stelažais. Vienintelis švaistiklis 4 naudojamas sinchronizavimui ir paleidimui. Kadangi pavarų nuostoliai yra maži, variklio mechaninis efektyvumas turi būti didesnis nei įprastų kelių strypų konstrukcijų. Variklio, kuris dirbo suslėgtu oru, modelis parodė, kad priimta schema yra gana efektyvi. Ir įkvėpti išradėjai jo pagrindu sukūrė mažo greičio laivinį dyzelinį variklį. Jis pasirodė daug kompaktiškesnis nei įprastai. O daugybė konstrukcinių elementų ir darbo ciklo skaičiavimų, atlikti padedant Laivų statybos instituto ICE katedros magistrantams, patvirtino, kad autorių viltys dėl variklio pranašumų yra gana pagrįstos. Jie nesukėlė abejonių apie variklio projektą atsiliepusioms organizacijoms.
Net ir keturių cilindrų versijoje variklis turi turėti padidintą litrą ir efektyviąją galią bei sumažinti specifines degalų sąnaudas. Esant didesniam cilindrų skaičiui, stiprinimas didėja. Vidutiniškai pagrindinių parametrų pagerėjimas, konservatyviais vertinimais, yra apie 10 proc. Nereikia nė sakyti, kaip tai svarbu laivams, plaukiantiems tolimais atstumais! Džiugina laivų statytojus ir motorinių išteklių padidėjimą. Šios neįprastos konstrukcijos stūmokliai visiškai neapkraunami nuo šoninių jėgų. Būtent jų susidėvėjimas dažnai nulemia mašinos likimą. Šonines jėgas variklyje sukuria tik sinchronizuojantis švaistiklis. Jie yra maži ir, be to, yra suvokiami pagal rėmą, ant kurio sumontuoti stūmokliai.
Oras ir degalai tiekiami per stūmoklius, dujos paskirstomos langų ir aplinkkelio kanalų sistema, nes variklis yra pripūstas dvitaktis, kaip ir daugelyje laivų. Cilindrų bloko aušinimas vandeniu gali būti atliekamas per du papildomus stūmoklius. Jo judėjimas netrukdo aušinimo sistemos veikimui. Siekiant sumažinti inercines apkrovas, blokas pagamintas iš lengvųjų lydinių. Pasirodo, jo masė yra šiek tiek didesnė nei įprastų konstrukcijų judančių dalių masė. Modelio skaičiavimai ir bandymai parodė, kad tai negresia komplikacijomis.
Originalus variklyje ir judesio konvertavimo mechanizme. Išradėjai atsikratė smūginės apkrovos pusračių dantims, kai jungiasi su stelažu, naudodami automatiškai ištraukiamus krumpliaračio dantis. Jų velenų sukimąsi sinchronizuoja speciali krumpliaračių pora (9 pav. nepavaizduota). Apskritai variklis yra dar vienas įdomus pavyzdys ieškant būdų, kaip patobulinti klasikinę grandinę.
Variklis Guskov - Ulybin. Švaistiklio be strypų išradėjai pirmiausia siekia atsikratyti stūmoklio trinties į cilindro sienelę, kuri sudaro pusę (!) visų trinties nuostolių. Tą patį galima pasiekti ir kitu būdu. Vidaus degimo variklį, kuriame neįtraukiama stūmoklio trintis ant cilindro, sukūrė Voronežas-
išradėjų G. G. Guskovo ir N. N. Ulybino (A. C. Nr. 323562). Šiame variklyje tradicinis švaistiklio mechanizmas pakeičiamas vienu iš P. L. Čebyševo mechanizmų.
O dabar prieš 100 metų sukurtas mechanizmas atveria naujas galimybes stūmokliniams varikliams. Pasak autorių, pagrindinio trinties nuostolių šaltinio nebuvimas leis smarkiai padidinti greitį ir variklio tarnavimo laiką, 1,5 karto didesnį efektyvumą ir net supaprastinti konstrukciją. Galima įtarti autorių nepakankamai kritišką požiūrį į savo atžalas, juolab kad jau pirmą kartą susipažinus su projektu nerimą kelia žodžiai „maždaug tiesmukai“. Tačiau atsargūs terminai byloja tik apie P. L. Čebyševo skrupulingumą vertinant mechanizmus. Konkrečios variklio konstrukcijos nukrypimas nuo tiesės (10 pav.) yra daug mažesnis nei visuotinai pripažintos atstumai „stūmoklio-cilindro“ poroje. Be trajektorijos tiesumo, mechanizmas turi dar vieną privalumą – stūmoklių spaudimo jėgų nebuvimą.
Šios jėgos – pagrindinis trinties šaltinis – suvokiamos papildomu švaistikliu. Tuo pačiu metu papildomo švaistiklio trinties nuostoliai yra tik 5–6%, o tai leidžia padidinti apsisukimus iki 10 tūkst. per minutę ar daugiau.
Didelės spartos veikimas leidžia atsisakyti ... stūmoklio žiedų ir pereiti prie labirintinio sandarinimo (žr. 10 pav.). Niekas nesiims įprasto vidaus degimo variklio užvesti, kai nėra žiedų – nebus ir suspaudimo. Bet jei žiedai kažkaip nuimami nuo veikiančio variklio, pav. 10.
Labirintinis sandariklis geriausiai veikia išdžiūvęs. Todėl tepimo arba visai nebus, arba jis bus minimalus, o galimas įbrėžimas užkirs kelią stūmoklio kreipiamųjų juostų prografichivaniye. Alyvos trūkumas degimo kameroje sumažins dūmus. Nereikia nė sakyti, kad šiuo metu, kai jau rengiami įstatymai dėl visiško variklių rūkymo uždraudimo, šis konkretus faktas yra labai svarbus.
Ir galiausiai, dar viena įdomi variklio savybė, kurią gali realizuoti Čebyševo mechanizmas. Tai yra kompresinis uždegimas. Didėjant greičiui, uždegimas vieno elektrodo žvake dažnai neužtikrina norimos mišinio degimo kokybės. Dvi uždegimo žvakės, kelių elektrodų uždegimo žvakės, elektroninis arba degiklio uždegimas – visa tai duoda priimtinesnių rezultatų.
Kompresinis uždegimas yra dar efektyvesnis: didelis suspaudimo laipsnis, apie 30, suspaudimo takto pabaigoje užtikrina temperatūrą, pakankamą greitam labai lieso1 mišinio savaime užsidegimui visame tūryje, o tai garantuoja visišką degimą ir padidintą variklio efektyvumą. Slėginio uždegimo naudojimas apima kintamą suspaudimo laipsnį: degimo kamerai šylant, suspaudimo laipsnį reikia sumažinti. Daugelis išradingų įsipareigojimų pakeliui žlugo: visi „elastingi“ elementai konstrukcijoje neatlaikė temperatūros ir apkrovų dėl „kieto“ degimo (dyzelino detonacijos). Ir tik lėktuvų modelių kompresiniuose varikliuose šis metodas sėkmingai naudojamas, tačiau ten suspaudimo laipsnį sureguliuoja pats modeliuotojas iškart užvedęs variklį.
Autorių skaičiavimai parodė, kad Čebyševo mechanizmas pasižymi puikiu lankstumu, leidžiančiu į dizainą neįtraukti jokių papildomų „elementų“.
1 Mišinys su oro pertekliumi.
statiniai“ elementai ir tuo pačiu gauti gana priimtiną pseudokintamąjį suspaudimo laipsnį. Dėl abipusio mechanizmo dalių išdėstymo variklis automatiškai prisitaikys prie kintančių darbo sąlygų.
Visiškas lieso mišinio degimas kartu su cilindro tepimo nebuvimu sumažins kenksmingų medžiagų koncentraciją išmetamosiose dujose (išskyrus azoto oksidą). Variklis sudomino specialistus. 1975 metais NAMI baigė gaminti prototipą.
Kuzmin variklis. Variklis su Chebyshev mechanizmu, kuris aprašytas aukščiau, yra skirtas motociklams. Ir tai ne vienintelė naujovė išradėjų taupyklėje. Neseniai išleistoje knygoje „Motociklas“ (S.V. Ivanitsky ir kt., 1971), kurią parašė VNIImotoprom vadovaujančių darbuotojų grupė, nurodoma, kad „mažas tepimo efektyvumas pradėjo stabdyti dvitakčių variklių pažangą“. problemos sprendimo būdų yra įvairių konstruktyvius pokyčiusį klasikinę tepimo schemą.
Atskirų tepimo sistemų privalumai dvitakčiams varikliams su alyvos siurbliai- geresnis švaistiklio mechanizmo dalių sutepimas; anglies susidarymo, žiedų koksavimo ir variklio dūmų mažinimas; atskiras alyvos ir degalų papildymas - absorbavo Sevastopolio išradėjo sukurtą tepimo sistemą. V. I. Kuzminas (A. C. Nr. 339633). Jis turi dar bent dvi teigiamas savybes: nėra sudėtingo alyvos tiekimo siurblio, kuris lemia sistemos paprastumą ir padidintą patikimumą, ir dalinę alyvos cirkuliaciją cilindro-alyvos bako grandinėje, kuri pagerina aušinimą ir sumažina variklio šiluminę įtampą.
Pagrindiniai tepimo sistemos elementai (11 pav., a) yra dviejų litrų bakas /, kuris telpa į motociklo šoninę dėžę, alyvos linijos 2 ir lenkti grioveliai 6 ant cilindro veidrodžio, sujungti su alyvos linijomis skyles. Alyva į cilindrą įsiurbiama dėl vakuumo (siurblio nereikia!). Alyva į apatinį griovelį patenka per tris 7 skersmens skylutes! mm (11 pav., b), kai stūmoklis juda aukštyn nuo apatinio negyvojo taško (BDC) iki siurbimo angos atidarymo
langas, t.y. tik tuo metu, kai karteryje susidaro didžiausias vakuumas. Alyva iš apatinio griovelio įtraukiama į viršutinį griovelį, veikiant Lorshn trinčiai. Mišiniui užsiliepsnojus, dalis dujų, prasiskverbusių pro stūmoklio žiedų užraktus į tarpą tarp cilindro ir stūmoklio, išspaus alyvą iš viršutinio griovelio atgal į baką. bakas padidės ir į apatinį griovelį pateks nauja alyvos dalis.
Stūmoklio eigos metu į BDC klampi alyva pernešama palei pasvirusias apatinio griovelio dalis, todėl stūmoklio kaiščio srityje susidaro daug alyvos. Pro griovelius, padarytus stūmoklio įvorėse (po pirštu), dalis alyvos teka į viršutinę, o veikiant gravitacinėms jėgoms - į apatinę švaistiklio galvutę. Kitą dalį stūmoklio gaubtas nuneša į alkūninio veleno guolių alyvos išpylimo sritį. Alyvos srautas vyksta tol, kol pakyla karterio slėgis. Taigi šviežios alyvos porcijos cikliškai tiekiamos į visus svarbiausius alkūninio mechanizmo komponentus.
Įeinančios alyvos kiekis automatiškai (!) susietas su apsisukimų skaičiumi ir variklio apkrova: kuo didesnis vakuumas karteryje, tuo daugiau aliejausįsiurbtas į apatinį griovelį. Papildomam reguliavimui alyvos tiekimo linijoje sumontuotas adatinis vožtuvas 3, valdomas sukamąja droselio (dujų) rankenėle. Kita alyvos linija 4, kuria alyvos bakas yra prijungtas prie siurbimo vamzdžio už karbiuratoriaus, padeda išlyginti slėgį bake. Šioje linijoje sumontuotas nedidelis droselio varžtas. Keičiant jo padėtį, galima įvairiai keisti alyvos tiekimą į cilindrą.
Daugelis motociklų variklių gana daug rūko. Tai iš dalies lemia klasikinės tepimo sistemos ypatumai, kai alyva pilama santykiu nuo 1 iki 20 - 25 dalių benzino, o iš dalies – vairuotojų neraštingumas, kurie manydami, kad „aliejumi košės sugadinti negalima. “, padidinti aliejaus dalį. Nedaug vairuotojų tai žino tuščiąja eiga iki vidutinio greičio (akceleratorius pusiau atidarytas), varikliui sutepti pakanka 1:200 – 1:60 santykio. Ir tik esant pilnai apkrovai reikalingas santykis 1:20. Natūralu, kad klasikinė tepimo sistema šių reikalavimų neatitinka. Alyvos perteklius esant mažoms apkrovoms tiesiog sukelia dūmus.
Po kelerių metų padidėję išmetamųjų dujų grynumo reikalavimai uždės neįveikiamą barjerą prieš šią schemą. Kelių policija jau pradeda šalinti numerius nuo ypač rūkančių motociklų, o atsižvelgiant į pretenzijas į klasikinę tepimo kokybės schemą, artimiausiais metais turėtume tikėtis plataus dvitakčių variklių su atskiromis tepimo sistemomis platinimo.
Todėl Kuzmino darbai gali sudominti mūsų motociklų pramonę. Originali tepimo sistema galėtų užtikrinti netrukdomą IZH ir Kovrovtsev pardavimą užsienyje. Gali būti, kad teks galvoti tik apie pagrindinio švaistiklio guolio tepimo efektyvumo didinimą. Alyvos, patenkančios į alkūninio veleno guolius, gausa rodo galimybę panaudoti įrenginį, panašų į aprašytą knygoje „Motociklas“, kuriame sėkmingai naudojamos išcentrinės jėgos. Visais kitais atžvilgiais sovietinio išradėjo sistema yra pranašesnė už užsienio.
Kuzminas Kov-rovetams sumontavo savo tepimo sistemą. Ir dabar mes jau atsiliekame 50 tūkstančių km, o stūmoklis ir cilindras turi visiškai švarų paviršių, be menkiausio subraižymo. Motociklas nerūksta, traukia geriau (dega tik švarus benzinas ir visos detalės puikiai suteptos). Didelio susidėvėjimo nėra nei ant stūmoklio kaiščio, nei švaistiklio ir alkūninio veleno guolių, nors dažniausiai su tokia eiga švaistiklio ir stūmoklių grupę jau reikia keisti.
Patikima tepimo sistema leido padidinti variklio galią. Ir tam V. Kuzminas kartu su G. Ivanovu pritaikė originalų sprendimą, kurį juos paskatino populiariame žurnale pasirodęs straipsnis apie tornadus. Tornadas sukasi, maišo orą. Varikliuose išsamesnis mišinio subalansavimas padidina kuro degimo užbaigtumą, todėl padidėja galia. Keisdami degimo kameros formą suvirindami ir sukdami joje dvi sūkurius formuojančias įdubas, Kuzminas ir Ivanovas bandė padidinti variklio galią. Po kelių nesėkmingų bandymų buvo rasta racionali sūkurį formuojančių įdubų forma ir Kovrovets variklio galia priartėjo prie 20 AG. Su.!
Variklio efektyvumą lemia daugybė rodiklių, tarp kurių šilumos nuostoliai degimo kameroje yra ne paskutinėje vietoje. Palapinėms (sferinėms) degimo kameroms jie yra minimalūs, o jų paviršius yra riba, kurios dizaineriai siekia. Bet koks nukrypimas nuo sferos padidina paviršių ir padidina šilumos nuostolius. Mūsų atveju nauda iš padidėjusio degimo efektyvumo atrodo daug didesnė nei žala, kurią sukelia tam tikras paviršiaus ploto padidėjimas.
Stūmoklio karūnėlė yra labiausiai termiškai apkrauta. Staigiai padidėjus galiai ir, atitinkamai, šiluminei įtampai, stūmoklio vainikas gali perdegti. Kad taip neatsitiktų, ant aprašyto variklio karterio (išankstinio suspaudimo kameroje) yra sudėtingos konfigūracijos dalis - stūmoklio stumtuvas, kuris pašalina įkaitusį mišinį iš po stūmoklio. Taip išradėjai pasiekė intensyvų stūmoklio dugno aušinimą; turbulizavo mišinį alkūninėje kameroje ir sumažino švaistiklio kameros tūrį, taip padidindamas išankstinio suspaudimo laipsnį. Ir dabar „Kovrovets“ galite saugiai leistis į bet kokią kelionę.
Autonominė tepimo sistema garantuoja patikimą ir ilgalaikį silpniausios grandies – alkūninio mechanizmo veikimą / Kameroje ir stumdytojas pagerina mišinio susidarymą ir degimo efektyvumą, sumažinamos specifinės degalų sąnaudos ir užtikrinama didelė galia – tai puikių motociklo važiavimo savybių garantija. Ir jie tikrai aukšti. Paprasto „Kovrovtsevo“ likimas yra 70–90 km / h, patobulintas automobilis lengvai išvysto 100–110 km / h. Teko net balansuoti ratus, nes esant dideliam vidutiniam greičiui, drebėjimas iš disbalanso, dažniausiai nepastebimas, erzindavo. Gana paprastomis priemonėmis pasiekę puikių rezultatų Sevastopolio išradėjai svajoja įgyvendinti savo išradimą. Jie suinteresuotoms organizacijoms pasirengę suteikti bet kokią informaciją, įskaitant ir patį motociklą.
Tobulinant ir tobulinant jų idėjas, galima sukurti mašinas, kurios pranoksta geriausių užsienio firmų motociklus. Ir, žinoma, Sevastopolio gyventojų sprendimai gali būti naudojami ne tik motociklams, bet ir bet kokiems kitiems varikliams. Taigi, pavyzdžiui, neseniai paaiškėjo, kad benzininių variklių maksimalus suspaudimo laipsnis gali būti ne 12, kaip buvo įprasta, o 14,5 - 17,5. Tokiu atveju variklio šiluminis naudingumo koeficientas padidėja beveik 15%. Bet norint realizuoti šį padidėjimą nedidinant kuro oktaninio skaičiaus virš 100, pirmiausia reikėtų naudoti stūmiklius, kurie stipriai turbulizuoja mišinį. Išstumtuvas ir Kovrovets kamera yra tik tokio įrenginio pavyzdžiai.
Lankstus strypas. Mūsų idėjos apie daugybę detalių yra savotiškas stereotipas. Sakyk, kas yra strypas? Tai figūrinė plokštė su dviem skylutėmis. Ekstremaliais atvejais viena arba abi skylės pakeičiamos rutulinėmis galvutėmis. Šie du dizainai keliauja iš automobilio į automobilį. Ir pieškite, ir nedvejodami dėkite juos. O kas dar galėtų būti?
Pažiūrėkime į švaistiklį iš šono. Jis turi būti griežtai statmenas išilginei variklio ašiai. Tačiau įsivaizduokite, kad alkūninio veleno švaistiklio kakliukas yra šiek tiek nelygiagretus ašiai. Švaistiklio galvutė pasislinko į šoną. Dabar įsivaizduokite, kad švaistiklio apatinės ir viršutinės galvučių skylės yra šiek tiek iškreiptos. Tai vyksta nuolat, net jei neviršijant tolerancijos. Dėl to stūmoklio kaiščio ašis, kuri turi būti lygiagreti variklio ašiai, beveik niekada neužima tokios idealios padėties.
Atsižvelgdami į klaidą išgręžiant angą pirštui ir į cilindrų bloko montavimo ant karterio netikslumą, pastebime, kad net ir esant labai dideliam gamybos tikslumui, beveik neįmanoma užtikrinti cilindro sienelių ir stūmoklio lygiagretumo!
Bet veikia milijonai vidaus degimo variklių! „Galėtume dirbti geriau“, – sako išradėjas iš Komsomolsko miesto prie Dnepro V. S. Salenko. Norėdami tai padaryti, švaistiklis turi būti trijų jungčių (12 pav.), kad stūmoklis savaime išsilygintų išilgai cilindro, o apatinė galvutė - išilgai švaistiklio kakliuko. Pirštais pasukamos jungtys pridedamos prie viršutinės ir apatinės švaistiklio galvučių statmenai jų angoms.
Sunku patikėti, kad reikia tokios paprastos detalės komplikacijos. Bet, pavyzdžiui, jei po kelių valandų įvažinėjimo išardomas koks nors variklis, tampa aišku, kad „būtinybė“ dažnai jokiu būdu nėra teorinė. Beveik visų vidaus degimo variklių stūmokliai yra šiek tiek elipsiški: stūmoklio kaiščio kryptimi jų dydis yra mažesnis. Po kelių eksploatavimo valandų teoriškai šonai neturėtų susidėvėti. Tiesą sakant, jis dažniausiai būna ir rodo, kad cilindre esantis stūmoklis nesutampa. Dėl netinkamo išlyginimo susidėvės ne tik stūmoklis, bet ir kaiščio bei švaistiklio guolių kūgis, jų netolygus nusidėvėjimas pagal ilgį. Iš esmės šie procesai vyksta įsibėgėjimo metu. Tada visi „pertekliniai“ bus ištrinti, o detalės suras poziciją, kurioje dirbs ilgai ir dirbs tinkamai. Tačiau spragos bėgimo metu neišvengiamai didės.
Švaistiklio ir stūmoklių grupė nustato variklio išteklius. Pritaikius trijų jungčių švaistiklį, visi įvažiavimo metu ištrinti „papildomi“ elementai gali būti naudingi - padidinti variklio išteklius. V. S. Salenko pagamino kelis trišakius švaistiklius motociklams ir automobilio „Moskvich“ varikliui. „Moskvich“ variklis, surinktas amatinėmis sąlygomis (!), Nepaisant to, kad visų šarnyrinių jungčių tarpai buvo 0,005 skersmens, įsilaužimo metu jis lengvai užsivedė ir veikė aiškiai bei stabiliai esant mažiausiam greičiui.
Išorinio degimo varikliai
Dėmesį išorinio degimo varikliams daugiausia lemia dvi priežastys: tai, kad deginant kurą ne degimo kameroje galima drastiškai sumažinti kenksmingų priemaišų kiekį išmetamosiose dujose ir dėl to, kad tokių variklių efektyvumas gali būti gerokai didesnis nei kitų.
Visų pirma, tai Stirlingo ir Eriksono ciklus įgyvendinantys stūmokliniai varikliai ir ... garo varikliai. Dabar žinomiausias yra Stirlingo ciklas, kuris nuo Eriksono ciklo skiriasi tuo, kad dujos šildomos ir vėsinamos pastoviu tūriu išilgai izochoro, o ne pastoviu slėgiu – išilgai izobaro (13 pav.). Esant vienodai aukštesniam ir žemesniam temperatūrų lygiui, Stirlingo ir Erickson variklių su regeneratoriais efektyvumas yra toks pat, tačiau Stirlingo efektyvumas yra didesnis, nes dujoms šildyti išilgai izochoro reikia mažiau šilumos. Iš pav. 13 iš to išplaukia. naudingo darbo, T - S diagramoje apibūdinamas ciklo plotu, Stirlingo varikliams taip pat yra didesnis.
Įdomu tai, kad abu varikliai atsirado garo mašinų klestėjimo laikais ir iki mūsų amžiaus pradžios buvo gaminami dideliais kiekiais. Tačiau jų privalumų tuomet niekam nepavyko suvokti ir pirmiausia dėl ypatingo tūrio juos visiškai pakeitė vidaus degimo varikliai.
Stirlingo variklio atgimimas įvyko šeštajame dešimtmetyje. Ir jau pirmasis prototipas pribloškė kūrėjus precedento neturinčiu efektyvumu, lygiu 39% (teoriškai iki 70%). Apsvarstykite jo veikimo principą (14 pav.).
Variklis turi du stūmoklius ir dvi kameras: suspaudimo (tarp stūmoklių) ir šildymo (virš viršutinio stūmoklio). Per pagrindinio darbinio stūmoklio 1 centrą eina strypas, ant kurio sumontuotas antrasis stūmoklis 2, vadinamas išstumiamuoju stūmokliu.
Dėl lygiagretainio mechanizmo konstrukcijos stūmoklio judėjimas atsilieka nuo pagrindinio stūmoklio judėjimo fazėje. Tada stūmokliai pasislenka kuo arčiau, tada tolsta vienas nuo kito. Dujų tūrio pokytis tarp stūmoklių paveikslėlyje parodytas dviem punktyrinėmis kreivėmis. Plotas tarp jų atitinka suspaustos erdvės tūrio pokytį, o apatinė kreivė apibūdina tūrio pokytį virš darbinio stūmoklio. Stūmokliams judant vienas kito link, suspaudimo kameroje esančios darbinės dujos suspaudžiamos (tik dėl stūmoklio judėjimo / aukštyn) ir tuo pačiu metu išstumiamos į aušintuvą 3 ir toliau per regeneratorių 4 į šildymo kamerą. Atkurti reiškia atkurti. Regeneratoriuje dujos suvokia šilumą, kurią regeneratorius gavo iš dalies dujų, kurios prieš tai praeidavo priešinga kryptimi. Po to dujos patenka į mašinos galvutę (kaitinimo kamerą), kurią nuolat šildo išorinis šilumos šaltinis. Čia dujos greitai įkaista iki 600–800 °C temperatūros ir pradeda plėstis. Besiplečiančios dujos per regeneratorių ir aušintuvą, kur jų temperatūra dar kris, pateks į suspaudimo kamerą, kur atliks mechaninį darbą.
Stūmoklis, judantis aukštyn, išstums visas dujas iš šildymo kameros į suspaudimo kamerą. Po to ciklas kartojasi. Taigi mašina siurbia
šiluma iš šildymo kameros aukštoje temperatūroje į suspaudimo kamerą aplinkos temperatūroje. Energija, kurią gauna dujos šildymo kameroje, paverčiama mechaniniu darbu, pašalintu iš variklio veleno.
Prie „stirlingo“ privalumų, be didelio efektyvumo ir sterilumo, reikia pridėti dar vieną dalyką – galimybę dirbti su bet kokio tipo kuru ar šilumine energija, taip pat netriukšmingumą ir sklandų veikimą. Šias esamų „stirlingų“ savybes lemia ne mažiau kaip pavara.
Pirmieji į rinką pateikti Stirlingai turėjo paprastą alkūninę pavarą su dviejų kelių velenu, o kakliukai buvo paslinkti maždaug 70 °. Tai užtikrino gerą darbo eigą, tačiau mašinos vibravo – subalansuoti tokią pavarą visiškai neįmanoma. Tolesnėse modifikacijose atsirado lygiagrečių gramų diskas. Vibracijos beveik nebeliko (reta sėkmė!), tačiau darbo eiga šiek tiek prastesnė. Iš dviejų blogybių rinkitės mažesnę: be vibracijos – didesnis patikimumas.
Proceso pablogėjimas paaiškinamas tuo, kad realus ciklas gerokai skiriasi nuo teorinio. Ant pav. 13 (T - S koordinatėmis) idealiame Stirlingo ciklą apibūdinančio lygiagretainio viduje rodomas ovalas - būtent jis rodo tikrus procesus. Paveikslėlyje (IV schema) parodytas tas pats ciklas koordinatėse P - V, kurios yra labiau žinomos variklių inžinieriams.
Ryžiai. 14. Stirlingo variklio schema:
1 darbinis stūmoklis; 2 - stūmoklio poslinkis; 3 - šaldytuvas; 4 - regeneratorius
pavara - kad ovalas būtų kuo arčiau idealios formos, nepakenkiant variklio mechaninėms savybėms.
Lygiagretainė pavara, kurią olandų inžinieriai naudojo patobulintam modeliui, šią sąlygą atitiko tik iš dalies. Kur kas geresnį sprendimą (15 pav.) pasiūlė Uzbekistano mokslininkai ir inžinieriai T. Ya. Umarovas, V. S. Truchovas, Uzbekistano TSR mokslų akademijos Ju.
Senojoje pavaroje (15 pav., a) švaistiklio taškų, lemiančių stūmoklių judėjimą, trajektorija yra apskritimas. Naujoje pavaroje (15 pav., b) išstumiamajam stūmokliui - apskritimas, darbuotojui - elipsė. Tai leidžia, išlaikant visus lygiagretainės pavaros privalumus, geriau koordinuoti stūmoklių judėjimą ir priartinti tikrąjį ciklą prie idealaus. Sprendimas saugomas autorių teisių Nr.273583.
Pagrindinis trūkumas„Stirlingai“ – gremėzdiški. Už 1 litrą Su. pastatytų konstrukcijų galia sudaro 4–5 kg, palyginti su 0,5–1,5 kg įprastų variklių. Keletas T. Ya. Umarovo, V. S. Truchovo ir Yu. E. Klyuchevsky išradimų gali padėti sumažinti svorį. Variklyje pagal a. Su. Nr.261028, išstumiamasis stūmoklis tam tikrose savo judėjimo stadijose atlieka darbinio stūmoklio funkcijas, t.y. yra efektyviau naudojamas. Pažvelkite į pav. 15, c. Kai abu stūmokliai juda aukštyn, abu dalyvauja suspaudime. Tai pasiekiama dėl to, kad darbinis stūmoklis yra stūmoklio viduje. Tas pats vyksta išsiplėtimo momentu – darbinis smūgis. Dėl to pavara apkraunama tolygiau, padidėja darbinio eigos dalis visame cikle, sumažėja mašinos matmenys ir atitinkamai svoris.
Dar mažesnio dydžio variklis išilgai a. Su. Nr.385065 tų pačių autorių (15d pav.). Be to, kad darbinis stūmoklis yra stūmoklio viduje, pastarasis yra pagamintas su uždara vidine ertme, kurioje yra pavara, susidedanti iš alkūninio veleno ir poros kūginių krumpliaračių. – Taškento mokslininkų domėjimasis išorinio degimo varikliais nėra tik madingos temos pamišimas. Jie jiems būtini kaip vienas iš paprastų, patikimų ir efektyvių saulės sistemų elementų. Surinkti į spindulį saulės spinduliai išjudins bet kokio įmanomo dizaino „stirlingą“, o tokios sistemos efektyvumas gerokai viršys saulės baterijų ar šilumos kaupimo efektyvumą.
Varikliai su išorinio degimo ciklais siūlo nuostabias galimybes. Ir galime drąsiai teigti, kad išradingųjų ir inžinerinių sluoksnių dėmesio jiems akivaizdžiai nepakanka. To pavyzdys – inžinieriaus V.I.Andrejevo ir technikos mokslų daktaro A.P.Merkulovo autorinis pažymėjimas Nr.376590. Jų variklyje (16 pav.) buvo panaudotas švaistiklio bevielis mechanizmas 6 S. S. Balandin. „Stirlingas“ su S. S. Balandino mechanizmu tapo daug kompaktiškesnis. Tačiau išradimo esmė ne ta: naujojo variklio šildymo kameros 7 yra sujungtos šilumos vamzdeliais 5 - šilumos superlaidininkais. Į juos patalpintų medžiagų garavimas ir kondensacija užtikrina beveik momentinį didžiulio šilumos srauto perkėlimą matmenų atžvilgiu iš vieno vamzdžio galo į kitą.
Vamzdžiai leido išradėjams rasti tinkamą vienos iš išorinio degimo variklių problemų – netolygaus šilumos ištraukimo – sprendimą. Įprastų vidaus degimo variklių šiluminiuose ciklus šiluma tiekiama griežtai nustatytu laiku. O išorinio degimo varikliuose galva nuolat kaitinama. Dėl to kartais, kai nėra šilumos ištraukimo, galvutės perkaista. Būtina sumažinti šildymo temperatūrą, o tai tiesiogiai veikia efektyvumą: kuo žemesnė temperatūra, tuo ji žemesnė. Gaila, bet nieko nepadarysi: naudojant karščiui atsparias medžiagas sumažėja šilumos perdavimo koeficientas, šilumai laidžių medžiagų naudojimas reikalauja mažinti leistiną galvos šildymo temperatūrą.
Andrejevo ir Merkulovo dvigubo veikimo variklis. Kai baigiasi eiga vienoje stūmoklio pusėje, šilumos vamzdeliai šilumos perteklių „siurbia“ į priešingą šildymo kamerą. Tai suvienodina šildymo zonos temperatūrą ir gali ją žymiai padidinti. Naujasis „sterlingas“ už savo dvišalius veiksmus skolingas S. Balandino mechanizmui. Iš visų žinomų tik S. Balandin mechanizmas leidžia atlikti dvipusį veikimą su maksimalia nauda, minimaliai padidinant dydį ir didžiausią įmanomą mechaninį efektyvumą.
Andreevo-Merkulovo variklyje stūmokliai 2 ir pagrindiniai darbiniai stūmokliai 1 yra sumontuoti atskiruose cilindruose, o atskira kamera yra kiekvienoje stūmoklio pusėje. Kameros poromis sujungtos vamzdynais, ant kurių tvirtinami šaldytuvų pelekai. Kiekvienoje kamerų poroje atliekamas vieno cilindro „stirlingo“ ciklas.
Vieno cilindro Stirlingo veikimo principą iliustruojančioje diagramoje (žr. 14 pav.) aiškiai matomas lygiagretainio mechanizmo užtikrinamas asinchroninis stūmoklių judėjimas. Toks pat efektas pasiekiamas S. Balandino švaistiklio bevieliame mechanizme ir bet kuriame kitame kelių strypų mechanizme, jei alkūninio veleno kakliukai paslenkami tam tikru kampu.
Jau pastatytų išorinio degimo variklių efektyvumas siekia 40%. V. Andrejevo ir A. Merkulovo skaičiavimais, tik naudojant šilumos vamzdžius, galima jį padidinti bent 15 proc. Ne ką mažiau duos ir S. Balandino mechanizmas. Tikras mašinos efektyvumas prieiti prie teorinio - 70%? Tai beveik dvigubai daugiau nei geriausių mūsų laikų vidaus degimo variklių. Pridėkite čia Stirlingo variklio „sterilumą“.
Užsienyje buvo išbandytas lengvojo automobilio išorinio degimo variklis. Paaiškėjo, kad išmetamosiose dujose CO koncentracija sumažėjo 17 - 25 kartus, azoto oksidų - beveik 200 (!), angliavandenilių - 100 kartų.
„Stirlingas“, sukurtas V. Andrejevo ir A. Merkulovo, 50 litrų talpos. Su. sveria 70 kg, arba 1,4 kg/l. Su. - geriausių karbiuratorių automobilių variklių pavyzdžių lygiu. Ir tai nėra perdėta. Naudojant S. S. Balandino mechanizmą, dydis sumažėjo, o autoriai atsikratė slėgio karteryje, ant strypo sumontavę riedėjimo guminę membraną, kuri gali atlaikyti iki 60 kg / cm2 slėgį ( paprastai šių variklių stūmoklio erdvėje apie 40 kg/cm2). Šilumos vamzdžiai turi padidintą galią su tais pačiais matmenimis. Netrukus gavę autorių teisių sertifikatą, išradėjai aptiko kiek vėliau „General Motors“ išduotą JAV patentą, kuriame numatyta naudoti šilumos vamzdžius šilumai tiekti į išorinio degimo variklio vidų. Esmė viena, esmė kiek kitokia.
Išorinio degimo varikliai buvo žinomi daugiau nei 150 metų. Pirmojo iš jų efektyvumas buvo lygus 0,14%! Galima sakyti, kad jie gimė anksčiau laiko. Reikšmingi trūkumai ilgą laiką laikė juos „kieme“. Techninės minties protrūkiai, panašūs į V. Andrejevo ir A. Merkulovo idėją, jiems atveria žalią šviesą.
Yra dar vienas įdomus būdas priartėti prie „Stirlingo“ efektyvumo prie teorinio, kurį taip pat rado sovietų mokslininkai – BSSR mokslų akademijos Branduolinės energetikos instituto darbuotojai. Daugelyje autorių teisių sertifikatų Nr. 166202, 213039, 213042, 201434, kurių autoriai yra I. M. Kovtun, B. S. Onkin, A. N. Naumov, S. L. šilumos varikliai, kurių efektyvumas didesnis nei Carnot ciklo. Šis visiems šilumos inžinieriams žinomas elementarias tiesas paneigiantis teiginys iš pirmo žvilgsnio skamba paradoksaliai. Ir vis dėlto tokios mašinos yra įmanomos. Visuose, be išimties, esminiuose darbuose, skirtuose šiluminiams varikliams, daroma prielaida, kad darbinių kūnų savybės – dujos eksploatacijos metu nekinta. Baltarusijos mokslininkų pasiūlyto kelio esmė – šių savybių pasikeitimas. Pastarasis įmanomas, jei darbo dujose ar jų mišiniuose ciklo metu vyksta grįžtamosios cheminės reakcijos. Pavyzdžiui, turbinos šiluminis naudingumo koeficientas gali padidėti trigubai, jei darbinis skystis kaitinant disocijuojasi, o vėsdamas – rekombinuoja. Tokie kūnai gali būti dujinė siera, jodas, azoto oksidai, kobaltas, aliuminio trichloridas.
Visų pirma, aliuminio trichloridas jau svarstomas kaip perspektyvus darbinis skystis „heliostirlingams“, kurie veiks kosmose. Pagrindinė problema yra šilumos pašalinimas iš šaldytuvo. Nėra kito būdo, kaip šilumos spinduliavimas į kosmosą. Kad šis procesas būtų efektyvus, šaldytuvo-radiatoriaus temperatūra turi būti pakankamai aukšta, ne mažesnė nei 300 ° C. Viršutinė temperatūros riba yra tokia pati kaip Žemėje: nuo 600 iki 800 ° C. Ją riboja atsparumas karščiui esamų medžiagų. Tokiomis sąlygomis įprasto „Stirlingo“ efektyvumas gerokai sumažėja, o disocijuojančių dujų naudojimas leis ne tik 2–3 kartus padidinti galią, bet ir efektyvumą maždaug dvigubai.
Be abejo, nuodėmė atsisakyti tokių pranašumų Žemėje. Todėl tiems, kurių veikla susijusi su šiluminiais varikliais, galima rekomenduoti atidžiai išstudijuoti Baltarusijos mokslininkų darbus. Juose taip pat yra galimybė sukurti didelius
šiluminiai varikliai, kurių efektyvumas yra artimas 100%, ir yra precedento neturinčio efektyvumo automobilių išorinio degimo variklių konstrukcijos pagrindas.
Pirmieji teigiami rezultatai jau matomi. Olandų inžinieriai privertė Stirlingo ciklu veikiančios šaldymo mašinos darbinį korpusą patirti fazių transformacijų ir padvigubino jo aušinimo pajėgumą. Dabar viskas priklauso nuo variklių!
Garo varikliai. Kalbant apie išorinio degimo variklius, negalima nepaminėti ir garo variklių. Šis vairavimo tipas, kuris buvo labiausiai paplitęs prieš 100 metų, šiandien laikomas egzotika. Ir tai paaiškinama tik tuo, kad vidaus degimo varikliai praktiškai pakeitė automobilių garo variklius, nors nedidelė garo mašinų gamyba egzistavo iki... 1927 m.
Steam entuziastai pateikia daug argumentų už mūsų senelių variklio prikėlimą. Ir pirmiausia pasvarstymai apie didelį variklio „sterilumą“. Šiuo požiūriu garo mašina turi tokius pat privalumus kaip ir Stirlingo variklis: teoriškai degimo produktuose yra tik anglies dvideginio ir vandens garų, o azoto oksido kiekis gali būti dar mažesnis, nes reikiama temperatūra yra daug žemesnė. Be to, dėl pilnesnio degimo bendras „išmetamųjų dujų“ kiekis yra maždaug 1% mažesnis nei vidaus degimo variklio.
Taip pat šiuolaikinių garo mašinų efektyvumas nėra žemas. Jis gali būti padidintas iki 28%, todėl jis turi būti proporcingas karbiuruojamų vidaus degimo variklių efektyvumui. Kartu pažymėtina, kad, pavyzdžiui, bendras elektromobilių efektyvumas (atsižvelgiant į elektros gamybos procesą) neviršija 15 proc., t.y. pasauliniu mastu Stirlingų ir garo transporto priemonių parkas. atmosferą terštų beveik perpus mažiau nei panašus elektromobilių parkas. O jei atsižvelgsime į išskirtinį garo mašinų veikimą, tai atsinaujinęs susidomėjimas jais nebeatrodo neprotingas. Susidomėjimo atsinaujinimą liudija ne tik žurnalų straipsniai ir „švieži“ patentai, bet ir prekyba garo mašinų patentais.
Automobilio garo variklio vienos grandinės versijos schema parodyta fig. 17. Šilumos šaltinis / užvirina katile esantį darbinį skystį. 2. Būtent „darbinis skystis“, nes tai gali būti ne tik vanduo, bet ir kitos medžiagos, kurių virimo (kondensacijos) temperatūra ir termotechniniai parametrai priimtina. Viena perspektyvi medžiaga yra, pavyzdžiui, freonas-113, kurio virimo temperatūra (48°C) yra perpus mažesnė už vandens.
Per paskirstymo mechanizmą 3 garai patenka į tikrąjį garo variklį 4. Išmetamieji garai kondensuojami oro srautu iš ventiliatoriaus 5 kondensatoriuje 6, prieš tai atiduodant dalį šilumos skysčiui rekuperaciniame šilumokaityje 7 Skystis tiekiamas į šilumokaitį, o po to į katilą siurbliu 8. Tokie grandinės elementai kaip variklis 4, kondensatorius € (radiatorius) ir siurblys 8 yra bet kurio automobilio dalis. Pridedamas tik katilas 2 su šildytuvu 1 ir šilumokaičiu 7.
Kaip variklį 4 galima naudoti beveik bet kokias stūmoklines ar rotacines mašinas ar net turbinas. Todėl beveik visi šioje brošiūroje aprašyti techniniai sprendimai yra taikomi garo pavarai.
Aprašytų mechanizmų privalumai kartu su garo variklių savybėmis leis sukurti itin efektyvias transporto priemonių pavaras. Juk elementarūs šiuolaikinių automobilių privalumai – triukšmingumas, pagreitis, glotnumas – yra santykiniai. Tikroji šių žodžių reikšmė visiškai atitinka tik garo automobilius. Juose nėra staigių slėgio pokyčių išmetimo metu, todėl nėra pagrindinio triukšmo šaltinio, o tuo pačiu nėra išmetimo garso slopinimo sistemos. Pastaruoju metu mažai žmonių galėjo pamatyti garo mašiną. Bet lokomotyvai prisimena, ko gero, viską. Prisiminkite, kad net ir su sunkiu traukiniu jie pajudėjo visiškai tyliai ir išskirtinai sklandžiai.
Garo transporto priemonių važiavimo sklandumas ir nepaprasta droselio reakcija paaiškinama tuo, kad garo variklio charakteristikos kokybiškai skiriasi nuo vidaus degimo variklio. Net esant mažiausiam apsisukimų dažniui, jo sukimo momentas yra bent 3–5 kartus didesnis nei ICE su panašia galia esant optimaliems sūkiams. Didelis sukimo momentas užtikrina puikią garo automobilio pagreičio dinamiką. Jei karbiuratorius ICE galia 50 l. Su. suteikti automobilio pagreitį iki 100 km / h greičio maždaug per 20 sekundžių, tada garo varikliui tam reikia pusės laiko.
Taip pat svarbu, kad greitėjimo metu nereikia perjungti pavarų, didelis garo variklio sukimo momentas išlaikomas per visą apsisukimų diapazoną – nuo nulio iki maksimalaus. Pavarų dėžės čia tiesiog nereikalingos. Atminkite: tie patys lokomotyvai niekada jų neturėjo. Garo variklio pranašumas yra palyginti mažas apsisukimų skaičius, o tai savo ruožtu padidina patvarumą. Net jei pavaros santykis nuo ratų iki variklio yra lygus vienam, apsisukimai neviršys 2000 - 3000 per minutę, kai ekipažo greitis yra iki 200 km / h (!), O įprastas ICE apsisukimų intervalas yra 3000 - 6000 aps./min.
Tačiau nepaisant mažo apsisukimų skaičiaus, garo variklio specifinės galios rodikliai yra pranašesni už vidaus degimo variklio. Pavyzdžiui, norint gauti specifinę 400 - 600 litrų galią iš garo mašinos. s. / l (esant 2500 - 3000 aps./min.) visai nėra sunku. Įprastų vidaus degimo variklių likimas yra tik 50 - 100 litrų. s./l ir tik atskiri S. Balandino mechanizmą turintys varikliai turi panašius rodiklius.
Ir, galiausiai, garo variklių patikimumas jokiu būdu nėra paskutinė vieta tarp jų pranašumų. Tsche ir dabar galima rasti veikiančių garvežių, pastatytų šimtmečio pradžioje, atšakose. Ir jų garo varikliai puikiai veikia. To priežastys yra: - Mažas greitis, pastovios temperatūros sąlygos (garų temperatūra), žemas lygis maksimalios temperatūros - 5 - 6 kartus mažesnės nei vidaus degimo variklyje, visiškas tokių nemalonių procesų, kaip anglies susidarymas ir koksavimas, nebuvimas ir absoliutus uždaroje grandinėje cirkuliuojančios darbinės medžiagos grynumas (neįmanoma visiškai išvalyti oras vidaus degimo variklyje).
Natūralu, kad kyla klausimas, kokios priežastys trukdo garo varikliui vėl užimti deramą vietą serijoje modernūs varikliai?
Visų pirma, tai yra mažas efektyvumas ir dėl to 1,5–3 kartus padidintos degalų sąnaudos. Stūmoklinių garo mašinų efektyvumas gali būti padidintas tik iki 28%, o pastatytiems pavyzdžiams jis yra žymiai mažesnis. Juk garvežių, kuriuose garo mašina egzistavo ilgiausiai, efektyvumas jau buvo mažo naudingumo sinonimas: vos siekė 10 proc. geriausi modeliai su daliniu atvirkštiniu garų kondensavimu. Tiesa, garo mašinų ciklas buvo atviras. Uždarų ciklų naudojimas su efektyviais regeneraciniais šilumokaičiais žymiai viršys 10 procentų etapą. Ir viename iš „naujojo“ garo variklio pranešimų buvo nurodyta, kad garo generatoriaus (katilo) efektyvumas yra 90%. Maždaug tokia pati vertė apibūdina ICE degimo proceso efektyvumą. Tačiau net ir naudojant didesnes kuro sąnaudas garo automobilio eksploatacinės sąnaudos gali būti artimos jo konkurentui benzinu, nes galima deginti pigiausią kurą.
Antra priežastis – didelė jėgainės kaina. Trečia priežastis – didelis pa-
1 Uždarojo ciklo garo turbinos pasiekia 29 % efektyvumą.
eilių mašina. Tačiau jau iš to, kas pasakyta, išplaukia, kad bendras lyginamų ekipažų svoris bus beveik toks pat. Taigi šiuo metu nėra rimtų priežasčių, trukdančių garo varikliui vėl užimti deramą vietą daugelyje neįprastų variklių.
Rotaciniai stūmokliniai vidaus degimo varikliai
Šiame skyriuje kalbame apie variklius, kuriems daugybės publikacijų autoriai kartais žada šviesią ateitį. Ir, žinoma, pirmoje vietoje yra Wankel variklis.
Tačiau ar jos perspektyvos tokios rožinės? Visų šalių ekonomistai vieningai laikosi nuomonės, kad tik bent 25% privalumų pagal pagrindinius rodiklius suteikia „naujajai technologijai“ teisę besąlygiškai pakeisti „senąją“.
Praėjo daugiau nei 15 metų nuo pirmojo pramoninio Wankel variklio dizaino pasirodymo. Terminas yra reikšmingas. Ir pasirodo, kad „Wankel“ nauda svoriui yra tik 12–15%; nėra išlaidų ir ilgaamžiškumo pranašumų, o tik variklio užimamas tūris po automobilio gaubtu sumažėja 30%. Tuo pačiu metu automobilių dydis praktiškai nesumažėja.
Realybė paneigia ir vis dar egzistuojančius teiginius apie šio variklio „smulkią detalę“. Viename iš jo rotorių yra 42–58 sandarinimo elementai, o panašiame vidaus degimo variklyje – apie 25, įskaitant vožtuvus.
Dar blogiau reikalai su kelių rotorių varikliais. Jiems reikalingi sudėtingi karteriai, brangi aušinimo sistema ir kelių dalių pavara. Jau dabar tik dviejų rotorių „vankelyje“ yra šeši sudėtingos konfigūracijos tūriniai liejiniai, o lygiavertis stūmoklinis variklis – tik 2–3 daug paprastesni ir technologiškai pažangesni.
Sudėtinga technologija epitrochoidų gamyba - kiekvieno karterio vidinis profilis, statorių ir daugybės sandarinimo elementų padengimas brangiomis medžiagomis, sudėtingas surinkimas paneigia visus galimus "vankelių" pranašumus.
Ir nors jau 1973 m. automobilių parodoje buvo pristatytas keturių rotorių variklis, kurio galia 280 AG. Su. (tūris 6,8 l; 6300 aps./min.), „vankelio“ taikymo sritis išliks vieno-dviejų rotorių konstrukcijų. „General Motors“ (JAV) pagamino keturių rotorių modelį sportinis modelis„Chevrolet Corvette“, kurios išleidimas mažomis partijomis planuojama pradėti nuo 1976. Sandėlyje 1 val. įmonė turi ir dviejų rotorių pavyzdį (4,4 l; 180 AG esant 6000 aps./min.). Tačiau šie varikliai bus montuojami tik pirkėjo pageidavimu. 1974 metais pradėta nedidelės apimties prancūziškos versijos dviejų rotorių variklio (1,2 l; 107 AG) gamyba sportiniam modeliui Citroen-Birotor.
Pažymėtina, kad šiuos praktiškai vienintelius pavyzdžius pasaulyje gamino įmonės, kurios daug investavo į licencijų įsigijimą ir projektavimo bei gamybos technologijų plėtrą. Išlaidos, žinoma, reikalauja grąžos, tačiau modelių išleidimas greičiausiai siekia prestižinių tikslų. Specialistų teigimu, bet kokie rotoriniai varikliai gali tapti konkurencingi tik tuo atveju, jei jų savikaina ir degalų sąnaudos bus gerokai sumažintos (!). O štai „Wankel“ viskas nėra labai gerai.
Bet net jei šie reikalavimai bus įvykdyti, masinei rotorinių variklių gamybai, pavyzdžiui, Amerikos pramonei prireiks mažiausiai 12 metų.Prognozės duomenys apie kitų tipų variklių perspektyvas rodo, kad šis perėjimas nebus atliktas. , dėl šių priežasčių tokie automobilių gigantai, kaip „Ford“ ir „Chrysler“, išleidę nemažas lėšas „Wankel“ kūrimui, visiškai apribojo šią temą.
Pastaraisiais metais spaudoje pasirodė daug intriguojančių pranešimų apie Australijoje išradėjo Ralpho Saricho kuriamą rotorinį variklį. Žurnalistai ir, ko gero, ne be autoriaus pagalbos, sugebėjo tiek užtemdyti pranešimus, lygindami variklį „su turbinomis, ir su Wankel, ir su kitais varikliais, kad tiesiog reikia pasilikti ties jo konstrukcija.
Variklis pagrįstas skilties siurblio veikimo principu, kurio plokštės riboja kintamo tūrio kameras. Sukonstruotuose variklio pavyzdžiuose yra septynios darbo kameros (18 pav., a), kurių kiekvienoje yra uždegimo žvakės ir įsiurbimo bei išmetimo vožtuvai (18 pav., b). Rotorius yra septaedrinis ir, veikiamas centrinio alkūninio veleno, atlieka ekscentrinius virpesius. Variklio mentės yra U formos (18 pav., c). Radialine kryptimi jie svyruoja korpuso grioveliuose, o rotorius menčių atžvilgiu tuo pačiu metu liečiasi su apskritimu. Siekiant užtikrinti ašmenų judėjimą ir sandarų apatinio ašmenų krašto kontaktą su rotoriumi, ant jų lentjuosčių montuojami ritinėliai, įdedami į specialų korpuso griovelį.
Vidutiniai detalių tarpusavio judėjimo greičiai yra gana maži ir teoriškai variklio sūkiai gali siekti 10 tūkst. Jei palyginsime šį variklį su Wankel, tai maksimalus kelias, kurį vienu apsisukimu nuvažiuos sandarinimo elementas, bus atitinkamai 685 ir 165 mm. Sandarinimo sistemą sudaro apie 40 dalių, o tai panašu į Wankel.
Pastatyti pavyzdžiai esant 4000 aps./min. ir sveriantys 64 kg, išvysto 130–140 litrų. Su. Variklio darbinis tūris
3,5 litro, t.y., litro galia – įprastų variklių lygyje ir yra apie 40 litrų. s./l. Su prievarta šis skaičius gali būti maždaug dvigubai didesnis.
Ryžiai. 18. R. Sarich variklio schema:
a - skersinis pjūvis; b - suspaudimo eiga vienoje iš kamerų; c - variklio mentė
Variklio trūkumai yra labai didelis šiluminis įtempis, todėl reikia naudoti daug galingesnį vandenį ir alyvos sistemos. Bandymų metu paaiškėjo, kad labiausiai apkrautas ir silpniausias blokas yra plokščių ritinėliai. Todėl vargu ar artimiausiu metu variklio veikimas žymiai pagerės.
Apskritai variklio schema negali būti pripažinta originalia, nes daug panašių į ją buvo patentuota, skiriasi tik nedidelėmis detalėmis. Todėl pagrindinis R.Saricho nuopelnas yra tai, kad jis pats ėmėsi jo derinimo darbų ir pasiekė tam tikrų rezultatų. Jo variklis nepadarys jokios revoliucijos ir, ko gero, svarbiausia R.Saricho kūryboje tik tai, kad jis atkreipė inžinierių bendruomenės dėmesį į schemas, sukurtas rotacinių skilčių mašinų principu.
Mūsų šalyje yra šios schemos entuziastų. Taigi, Taldy-Kurgan regiono Sary-Ozek kaimo gyventojas G. I. Dyakovas net sukonstravo tokio variklio prototipą su besisukančiu rotoriumi, t.y., pagal schemą, kurioje plokščių veikimo sąlygos yra prastesnės. Variklis dar nebuvo išbandytas.
Sferoidiniai varikliai. 1971 m. žurnale „Išradėjas ir racionalizatorius“ pasirodė straipsnis apie Voronežo išradėjo sferoidinį variklį.
Ryžiai. 19. Huko vyrių pavertimo sferoidiniu varikliu schema:
1 - kryžius; 2 - diafragma; 3 - šakės; 4 - segmentai; 5 - sferinis apvalkalas
G. A. Sokolova. Variklis pagrįstas Huko šarnyrinės jungties gebėjimu transformuotis į mechanizmą, turintį keturias ertmes, kurių tūris sukimosi metu keičiasi nuo minimalaus iki didžiausio. Vienoje ar dviejose ertmėse galima sutvarkyti ICE ciklas. Transformacijos pavyzdys parodytas fig. 19. Jei vyrio skersinė dalis 1 paverčiama apvalia diafragma 2 su sferiniu išoriniu paviršiumi, o vyrio šakės 3 pakeičiamos plokščiais segmentais 4 ir šie trys elementai dedami į sferinį apvalkalą 5, tai mechanizmas. bus gautas galintis atlikti variklio funkcijas. Norėdami tai padaryti, atitinkamose sferinio apvalkalo vietose tereikia padaryti įleidimo ir išleidimo langus ir ... SHDD yra paruoštas.
Po straipsnio apie šį neįprastą variklį atėjo daugiau nei 300 laiškų. Už ir prieš išsakė profesoriai, studentai, inžinieriai, įmonių direktoriai, pensininkai, mechanikai ir kt. Dešimt gamyklų pranešė, kad gali pagaminti variklį. Daug laiškų atsiuntė vandens sportininkų klubai. Buvo siūlymų naudoti SSHDD kaip hidraulinį variklį ar siurblį dyzeliniams lokomotyvams, valties variklį, oro variklį rankinis įrankis, kompresorius, eksperimentinio stendo elektrinė. Todėl žurnalo redaktoriai išsiuntė apie 40 kvietimų institutams, projektavimo biurams, gamykloms ir žurnalų redakcijoms su pasiūlymu susirinkti prie „apvalaus stalo“.
Redakcinės kolegijos atsakingasis sekretorius posėdyje atkreipė susirinkusiųjų dėmesį į du paradoksus: tai, kad VNIIGPE, prieštaraudama tik praeitame amžiuje išduotiems patentams, paraišką išradimui atmetė daugiausia dėl „naudingumo stokos“, ir kad inžinierių bendruomenė nežino apie tokių variklių egzistavimą.
Prieš susitikimą daugelis abejojo pasukamų šakių veikimu, jų sutepimo galimybe, didele bendra galia (dėl nepalankios degimo kameros formos ir prasto užpildymo dėl šviežio mišinio kontakto su karšta diafragma) ir degimo kamerų sandarumas.
1 Išradėjas V. A. Kogutas šio tipo variklius pasiūlė vadinti varikliais su sferoidiniais šarnyriniais diafragmais (SSHDD).
Veikiančio variklio modelio su 150 mm skersmens rutuliu demonstravimas, kuris, esant 14 kg/cm2 tiekiamo suslėgto oro slėgiui, išvysto 4500 aps./min., įtikinamai liudijo apie galimybę sukurti tokio tipo veiksmingą konstrukciją. . Variklio pasukamo kaiščio skersmuo gali būti iki 60 mm. Esant tokiems matmenims, specifinį slėgį ant kontaktinių paviršių galima lengvai sumažinti iki bet kokios norimos ribos. Pavyzdinio pavyzdžio diafragminio sandariklio veikimas daugumai susirinkusiųjų nesukėlė abejonių.
Taip pat buvo pristatytas kitas variklis, kurio rutulio skersmuo 102,8 mm. Jį pastatė išradėjas A. G. Zabolotskis, kuris nieko nežinojo apie G. A. Sokolovo kūrybą. Pneumatinio variklio režimu jo konstrukcija dirbo apie 40 valandų, išvystydama iki 7000 aps./min. Per šį laiką padidėjusios vibracijos ar susidėvėjimo nenustatyta. O tarpai tarp sferos ir diafragmos šiame modelyje buvo net per maži, nes variklis užstrigo „karštų“ bandymų metu.
Diskusijos apie SSHDD sandarinimo patikimumą metu paaiškėjo, kad, pavyzdžiui, Wankel varikliuose sandarinimo plokščių slydimo greičiai yra daug didesni lyginant su įprastų stūmoklinių variklių žiedais, o ties tuo pačiu metu šie varikliai veikia gana sėkmingai. SSHDD slydimo greitis gali būti dar mažesnis. Taigi šiuolaikinei pramonei, galinčiai sukurti bet kokios konstrukcijos variklius, sandarinimo patikimumo problema greičiausiai nėra problema. Sandarinimo patikimumas labai priklausys nuo sferinio apvalkalo vidinio paviršiaus apdorojimo tikslumo. A. G. Zabolotskio, kuris variklį sukonstravo Verchnedonsky vaisių ir daržovių ūkio dirbtuvėse, kuriose yra tik tekinimo staklės, patirtis rodo, kad reikiamą tikslumą apdorojant sferą galima pasiekti net ir pusiau rankų darbo sąlygomis. Sferos apdorojimo paprastumą patvirtino ir kito sferoidinio variklio gamyba Srednevolzhsky staklių gamykloje. Ten darbininkai naudojo vidinę šlifavimo stakles su sukamuoju stalu.
Kampas tarp vyrių ašių sferoidiniuose varikliuose siekia 35 - 45°. Tuo pačiu ir nelygybė kampiniai greičiai turėjo lemti didelių ženklų kintamų inercijos momentų atsiradimą ir dėl to didžiulę vibraciją. Važiuojant prototipais suslėgtu oru pavojingų vibracijų neatskleidė. Net M3 varžtai atlaikė apkrovas, kuriomis buvo priveržiami G. A. Sokolovo variklio pusrutuliai. Didelių kampų pavojingais nelaiko Chersone gyvenantis V. I. Kuzminas, kurio profesinė veikla su Huko vyriais siejama jau 15 metų. „Aš patvirtinu Sokolovo variklio konstrukciją“, - telegrafavo jis prie „apvalaus stalo“.
Vibracijos nebuvimą SShDD su dideliu kampu tarp ašių (esant didesniam nei 10 ° kampui Hooke vyriai paprastai nenaudojami) gali būti paaiškintas slopinančiu darbinės terpės poveikiu. Ir kadangi apkrova veikia tik vienoje vyrio pusėje, netolygus beapkrovos veleno sukimasis nesukelia didelių inercinių momentų.
Susirinkusieji prie „apvalaus stalo“ padarė išvadą, kad SSHDD privalumus ir trūkumus gali atskleisti tik eksperimentinis patikrinimas. Ta pati mintis – Maskvos valstybinio technikos universiteto Vidaus orlaivių katedros profesoriaus laiške, pavadintame V.I. Baumanas A. S. Orlinas. Jis palinkėjo autoriui „greičiausio jo idėjų įgyvendinimo metalo ir bandymų srityje“, nes tik testai „leis išspręsti visus ginčytinus klausimus“. Bandymai, o juo labiau variklių prototipų konstravimas, toli gražu nėra paprastas dalykas: tik įprasto variklio sureguliavimas net gamyklinėmis sąlygomis trunka 4–5 metus.
Prie apskritojo stalo buvo pristatyti sferoidinių variklių patentai. Nors mokslinėje ir techninėje literatūroje informacijos apie juos nėra, patentų archyvuose nurodoma, kad G. A. Sokolovas ir A. G. Zobolotskis ne pirmieji pastebėjo nepaprastą Huko lanksto gebėjimą transformuotis į variklį ar siurblį. Pirmasis panašus angliškas patentas datuojamas 1879 m., paskutinis - jau mūsų laikais. Šios schemos neaplenkia dėmesys visų įmanomų rotacinių stūmoklinių variklių schemų klasifikavimo lentelėje, kuri pateikta Wankelio knygoje apie rotacinius variklius.
Taigi sferoidiniams varikliams, pagrįstiems Hooke jungtimi, tiesiog nepasisekė.
Variklių gamybos istorijoje nebuvo žmogaus, kuris imtųsi juos tobulinti.
Šiam darbui šiuo metu detaliai ruošiasi G. Sokolovas (Voronežo politechnikos institutas) ir nemažai kitų entuziastų. Sokolovas patikslino dujų paskirstymo fazes, pusrutuliai buvo liejami iš specialaus antifrikcinio lydinio (Baklano lydinio), buvo atlikta daugybė skaičiavimų, kurie neatskleidė nepriimtinų apkrovų.
Antrasis SSHDD statybos centras buvo Chersonas „Kardanų teoretikas“, kaip jie vadino jį susitikime prie „apvalaus stalo“, Viktoras Ivanovičius Kuzminas taip susidomėjo šia neįprasta schema, kad ėmėsi statybos. Jis pritraukė dirbti grupę darbininkų, studentų, magistrantų. Variklis pagamintas iš metalo, o dabar jį reikia išbandyti.
1974 metais tapo žinoma apie kitą sferoidinį variklį. Jaunuolis gyvena Tselinograde
Ryžiai. 20. Variklis V. A. Kogut. Darbinis tūris 1600 cm®; rutulio skersmuo 210 mm; greitis 2500 aps./min.; galia 65 l. Su.; svoris 45 - 65 kg; ašies pasvirimas 30s:
1 - diafragma; 2 ir 3 - segmentai; 4 ir 5 - sandarinimo žiedai; € « sandarinimo plokštės; 7 - pirštai; 8 - nuotolinės įvorės; 9 - smagratis; 10 - aplinkkelio vamzdynas; 11 - šilumą šalinantys strypai
Valerijus Alvianovičius Kogutas, žemės ūkio mašinų konstruktorius, ilgai svarstė tokio variklio idėją ir, sužinojęs apie Sokolovo darbus, sukonstravo veikiantį modelį (20 pav.). Variklis pagamintas be aušinimo sistemos ir sureguliuotas dirbo kelias minutes iki perkaitimo momento iš viso daugiau nei 2 val.. Reikia pažymėti, kad tokia veikimo trukmė yra savotiškas rekordas. Kitų autorių sferoidiniai varikliai veikė rečiau.
Variklį sudaro 1 diafragma ir du segmentai 2, 3, pasukamai sujungti su diafragma. Segmentų velenai sukasi guolių mazguose. Segmentų ir diafragmos sandarinimas atliekamas žiedais 4, 5, sandarinimas tarp segmentų ir diafragmos – spyruoklinėmis plokštelėmis 6. Keturi pirštai 7 įdedami į diafragmos korpusą, prie kurių segmentai 2, 3 yra prisukami tarpiklių 8 pagalba (žr. 1-1 skyrių).
Variklio ciklas yra dvitaktis. Kairėje sferos pusėje (iš smagračio 9 pusės) atliekamas išankstinis mišinio, gaunamo iš automobilio karbiuratoriaus, suspaudimas. Per aplinkkelio vamzdyną 10 mišinys nukreipiamas į dešinę sferos pusę. Paveiksle pavaizduotoje padėtyje išvalymas vyksta viršutinėje dalyje, o darbinis smūgis prasideda apatinėje dalyje.
Dešiniojo segmento 3 ir membranos / tepimas ir aušinimas turi būti atliekami alyva, tiekiama per dešinįjį guolių mazgą. Be to, keli spyruokliniai šilumą šalinantys strypai 11 liečiasi su dešiniojo segmento galiniu paviršiumi, per kurį šilumos srautas „teka“ į guolio mazgo briaunuotą korpusą. Kairėje pusėje diafragma aušinama šviežiu darbiniu mišiniu.
V. Koguto variklio bandymai, kurių metu buvo modernizuoti daugelis jo komponentų, įrodo esminį šios schemos veikimą. Struktūriškai ir technologiškai SSHDD yra daug paprastesnis nei Wankel variklis. Tikrieji pranašumai paaiškės artimiausiu metu išbandžius Sokolovo, Kuzmino, Koguto variklius.
1 Išvalymo ir išmetimo angų vieta pav. 20 rodomas sąlygiškai.
Prie žurnalo „Išradėjas ir racionalizatorius“ „apvalaus stalo“ Kuibyševo išradėjas V. I. Andrejevas pranešė apie sferoidinį variklį *, kurio dviejų versijų darbo brėžinius, taip pat skaičiavimus ir liejamų dalių gamybą, VAZ. dalyvavo darbuotojai. Variklio (21 pav.) ypatumas yra tas, kad jis susideda iš dviejų rotorių, išorinio / ir vidinio 3, besisukančių ta pačia kryptimi. Rotorių ašys yra pasvirusios, jų konjugacija atliekama ant sferos. Sferos centre yra diafragma - stūmoklis 2, padalijantis darbinį tūrį į keturias nepriklausomas degimo kameras.
Pasukite rotorius mintyse bent vieną apsisukimą, ir garsas prie viršutinės žvakės padidės iki maksimumo, o tai gali atitikti galios taktą arba aplinkkelį (dviejų taktų variklio ciklas), o paskui vėl bus sumažintas iki minimumo, t.y. atsiras išmetimas arba suspaudimas. Išankstinis oro suspaudimas atliekamas išcentriniu pūstuvu 4.
Iš kompresoriaus oras patenka į karbiuratorių, o tada per tuščiavidurį veleną 6 į degimo kamerą. Išmetimas vyksta per langus 7 išoriniame rotoriuje, o išmetamųjų dujų energija realizuojama ant turbinos 5. Išorinis rotorius sukasi dviejų ragų spirale 8. Todėl mentės pakaitomis atlieka kompresoriaus ir turbinos funkcijas. . Išmetimas atsiranda viename rage (paveiksle neparodyta), kitas naudojamas kompresoriui. Dėl šios priežasties variklio tuščiosios eigos greitis yra gana didelis – mažiausiai 1500 aps./min.
Naudojant dviejų taktų ciklą, tie patys procesai vienu metu vyksta diametraliai priešingose kamerose. Ant pav. 21 parodytas momentas, kai / ir /// kamerose prasideda darbinis taktas, o // ir /// kamerose vyksta prapūtimas (ištisinės rodyklių linijos - darbinis mišinys, punktyrinės linijos - degimo produktai).
Jei pažvelgsite į variklį dešinėje, tada, kai rotorius sukasi prieš laikrodžio rodyklę / ir /// kamerose, išilgai sukimosi kampo išsiplėtimas (darbinis eiga) įvyks 110 °, tada atsidarys išmetimo langai ir po kito. 8° - įvadiniai langai. Apsukus 180°, kamerų tūris / ir III bus lygus tūriui, esančiam pradinėje II ir IV kamerų padėtyje, kuri atitinka išvalymo vidurį. 240 ° sukimosi kampu užsidarys išmetimo langai, o dar po 8 ° - įsiurbimo langai. Nuo šio momento prasidės suspaudimo smūgis (asimetrinis ciklas). Darbo ciklo metu išorinio rotoriaus pelekai nuplaunami švariu oru (rodyklės iš taškų), kuris aušina rotorių, o vėliau šis oras naudojamas slėgiui. Išsekus pelekai veikia kaip turbinos mentės.
Numatoma variklio galia – 45 litrai. Su. Pirmą kartą susipažinus su juo, į akis krenta neproporcingai didelis karbiuratoriaus dydis. Bet pasirodo, kad karbiuratorius yra dar mažesnis nei įprastų motociklų, o pats variklis mažas. Dar labiau nustembi sužinojęs, kad visų be išimties detalių darbiniai brėžiniai telpa į ploną aplanką. Ji įtikinamai kalba apie dizaino paprastumą, minimalų dalių skaičių. Ir susipažinus su lyginamosiomis charakteristikomis, patvirtinta daugybe
paskaičiuoti skaičiavimai – netikėti šio dizaino ateitimi tiesiog neįmanoma. Spręskite patys.
Abu rotoriai sukasi ta pačia kryptimi. Taigi smarkiai sumažėja dalių tarpusavio judėjimo greitis, o įprasti žiedai puikiai atliks savo funkcijas.
Būtent dėl didelio sandarinimo greičio Wankel turėjo sumažinti variklio sūkius nuo 10 000 iki 12 000 aps./min iki įprastų 6 000 aps./min. Sferoidinio variklio autoriams net nereikėjo vaikytis didelio greičio. Jau esant 4 - 5 tūkst. aps./min., jų variklis pranoksta wankelį. Užtenka pasakyti, kad šis variklis turi didesnę litrų talpą – 97 AG. s. / l esant 4000 aps./min., 2 - 3 kartus didesnis sukimo momentas (25 kgm!), O savitasis svoris - 0,5 kg / l. Su. konkuruoja su lėktuvų varikliais. Ir visa tai taikoma prototipui! Dėl to, kad rotoriai yra simetriški sukimosi ašims, variklis puikiai subalansuotas. Prie to prisideda ir identiškų procesų srautas diametraliai priešingose kamerose. Skaičiuojamas variklio veikimo netolygumas yra 2 ° 16 ", o tai yra daug mažesnis nei "vankelio" arba stūmoklinio vidaus degimo variklio. Procesų simetrija, be to, lemia ir diafragmos darbą, nes ji buvo pakabintos būsenos, smarkiai sumažinusios trinties porų apkrovą.
Jei palyginsime diafragmos pirštų apkrovą su stūmoklio kaiščio apkrova ir išorinio rotoriaus guolių apkrova su įprasto tos pačios galios vidaus degimo variklio alkūninių kaiščių apkrova, tada jos bus 2 kartus didesnės. mažiau.Sferoidiniame variklyje vidinio rotoriaus guolius veikianti jėga taip pat perpus sumažėja (palyginimas atliktas su pagrindiniu dviejų cilindrų stūmoklio ICE kakliuku).
Sumažėjęs trinties porų skaičius ir mažas apkrovų dydis lemia precedento neturintį aukštą mechaninį efektyvumą. Remiantis skaičiavimais, jis gali siekti 92%! Ne vieno variklio, išskyrus variklius su S. Balandin mechanizmu, efektyvumas net artimas šiai reikšmei.
V.I.Andrejevo variklis įdomus ir tuo, kad išorinio rotoriaus mentės atlieka kompresoriaus ir aušinimo ventiliatoriaus bei duslintuvo (dujų greičio ir tūrio keitimo) bei turbinos funkcijas. Įprastuose varikliuose duslintuve sunaudojama nuo 5 iki 15 % galios. Čia bent 5% turbinos grįžta atgal. Idėja naudoti išmetamąsias dujas nėra nauja. Bet jo įgyvendinimas sudėtingas: pridedama turbina, kompresorius, dujotiekiai (22 pav.). V. I. Andrejevo ir L. Ya. Usherenko variklyje tam nereikia jokios papildomos detalės.
Turbinos veikimas jau buvo išbandytas kiek neįprastomis aplinkybėmis. Šaltam darbui naudojant elektros variklį variklis buvo sumontuotas ant stovo Srednevolžskio staklių gamyklos įrankių ceche, kur buvo gaminamos ir surenkamos jo dalys. Sukimasis truko 6 val.. Jokios vibracijos, nekaito variklis, nesitrina elementai, važiavimas neatskleidė.
Tačiau per „karštus“ bandymus įvyko incidentas. Iš turbinos išmetimo vamzdžio kaip iš reaktyvinio lėktuvo antgalio išbėgo liepsnos stulpas, o variklis nedavė lauktos galios. Kai jis buvo išmontuotas, degimo kameros buvo visiškai švarios. Priežastis ta, kad žvakių galvutės yra per arti kūno ir kibirkštis šoko, bet ne ten, kur turėtų. Taigi pirmieji bandymai netiesiogiai patvirtino tik turbinos veikimą. Uždegimo sistemos rekonstrukcijos ir visų koregavimo rūpesčių ėmėsi mechanikas V. A. Artemjevas.
Variklių tobulinimas ateinančiais dešimtmečiais yra sudėtinga ir daugialypė problema. Neįmanoma jo visiškai uždengti mažos brošiūros ribose. Reikėtų kalbėti apie bandymus pagerinti įprastų vidaus degimo variklių darbo procesą, apie išmetamųjų dujų neutralizavimo būdus, apie vienodo variklio komponentų stiprumo užtikrinimą, panaikinant poreikį priežiūra, dizaino pritaikymas diagnozei. Kiekviena iš šių problemų nusipelno atskiros išsamios istorijos.
Šios brošiūros tikslas – padėti skaitytojui orientuotis informacijos apie iškeltą problemą sraute ir atkreipti jo dėmesį į išradėjų, kurie tikrai užims savo vietą pirmųjų žmogaus pagalbininkų – variklių – konstrukciją.
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Knygos teksto atpažinimas iš vaizdų (OCR) - kūrybinė studija BK-MTGC.
Galingiausio pasaulyje vidaus degimo variklio kūrėjų istorija. Kaip kelis kartus padidinti variklio efektyvumą, kuo skiriasi naujasis blokas nuo gerai žinomų rotorinių variklių ir koks sovietinio išsilavinimo pranašumas prieš amerikietišką - mokslo skyriaus medžiagoje.
Technologijos nuolat tobulėja. Apie tai, kaip apsaugoti elektros laidus, galite pasiskaityti „Elektros parduotuvė“ internetinės parduotuvės svetainėje.
SSRS kilęs, JAV gyvenantis, kartu su sūnumi išrado, užpatentavo ir išbandė galingiausią ir efektyviausią vidaus degimo variklį pasaulyje. Naujasis variklis bus daug kartų pranašesnis už esamus efektyvumu ir našumu.
1975 m., netrukus po Kijevo politechnikos instituto baigimo, jaunasis fizikas Nikolajus Školnikas išvyko į JAV, kur įgijo diplomą ir tapo fiziku teoretiku – domėjosi su bendruoju ir specialiuoju reliatyvumu susijusiomis programomis. Po darbo branduolinės fizikos srityje jaunasis mokslininkas JAV atidarė dvi įmones: viena užsiima programine įranga, kita kuria vaikščiojančius robotus. Vėliau jis dešimt metų ėmėsi konsultavimo problemų turinčioms technologijų inovacijų įmonėms.
Tačiau kaip inžinierius Shkolnik nuolat nerimavo dėl vieno klausimo – kodėl šiuolaikiniai automobilių varikliai tokie neekonomiški?
Iš tiesų, nepaisant to, kad žmonija pusantro amžiaus tobulina stūmoklinį vidaus degimo variklį,
Benzininių variklių efektyvumas šiandien neviršija 25%, dyzelinių – apie 40%.
Tuo tarpu Shkolniko sūnus Aleksandras įstojo į MIT ir įgijo kompiuterių mokslų daktaro laipsnį, tapdamas sistemų optimizavimo specialistu. Galvodamas apie variklio efektyvumo didinimą, Nikolajus Školnikas sukūrė savo termodinaminį variklio ciklą HEHC (High-efficiency hybrid cycle), kuris tapo pagrindiniu žingsniu įgyvendinant jo svajonę.
„Paskutinį kartą tai nutiko 1892 m., kai Rudolfas Dieselis pasiūlė naują ciklą ir sukūrė savo variklį“, – interviu paaiškino Shkolnik Jr.
Išradėjai apsigyveno prie rotorinio variklio, kurio principą XX amžiaus viduryje pasiūlė vokiečių išradėjas Feliksas Wankelis. Rotorinio variklio idėja paprasta. Skirtingai nuo įprastų stūmoklinių variklių, kuriuose yra daug besisukančių ir judančių dalių, mažinančių efektyvumą, Wankel rotorinis variklis turi ovalią kamerą ir jos viduje besisukantį trikampį rotorių, kuris savo judėjimu formuoja įvairias kameros dalis, kuriose yra įsiurbimo anga, vyksta kuro suspaudimas, degimas ir išmetimas.
Variklio pliusai - galia, kompaktiškumas, vibracijų nebuvimas. Tačiau nepaisant didesnio efektyvumo ir aukštų dinaminių charakteristikų, rotoriniai varikliai jau pusę amžiaus nebuvo plačiai pritaikyti technikoje. Vienas iš nedaugelio serijinio diegimo pavyzdžių
Tokių variklių silpnosios vietos buvo nepatikimumas, susijęs su mažu sandariklių atsparumu dilimui, dėl kurio rotorius yra glaudžiai greta kameros sienų, ir žemas ekologiškumas.
Jau dirbdami įmonėje LiquidPiston, kurios įkūrėjais jie tapo, Moksleiviai sukūrė savo, visiškai naują rotacinių variklių idėjos reinkarnaciją.
Esminis dalykas buvo tai, kad Shkolnikov variklyje tai buvo ne kamera, o graikinio riešuto formos rotorius, kuris sukosi trikampėje kameroje.
Tai leido išspręsti daugybę neįveikiamų Wankel variklio problemų. Pavyzdžiui, dabar žinomi antspaudai gali būti pagaminti iš geležies ir pritvirtinti prie kameros sienų. Šiuo atveju alyva jiems tiekiama tiesiai, o anksčiau buvo pilama į patį orą ir degant susidarė nešvarios išmetamosios dujos, o prastai sutepama.
Be to, veikiant Shkolnikov varikliui, vyksta vadinamasis izochorinis kuro degimas, tai yra degimas pastoviu tūriu, o tai padidina variklio efektyvumą.
Išradėjai vieną po kito sukūrė penkis iš esmės naujo variklio modelius, iš kurių paskutinis pirmą kartą buvo išbandytas birželį – buvo uždėtas ant sportinio kartingo. Bandymai pateisino visus lūkesčius.
Miniatiūrinis variklis yra išmaniojo telefono dydžio, sveria mažiau nei 2 kg, o jo galia siekia vos 3 AG. Variklis greitas, veikia 10 tūkst. aps./min. dažniu, bet gali siekti 14 tūkst.. Variklio efektyvumas 20 proc. Tai yra daug, turint omenyje, kad įprasto tokio pat tūrio 23 „kubų“ stūmoklinio variklio naudingumo koeficientas siektų tik 12%, o tokios pat masės stūmoklinio variklio – tik 1 AG.
Tačiau svarbiausia, kad padidėjus jų tūriui, tokių variklių efektyvumas smarkiai išauga.
Taigi, kitas „Shkolnikov“ variklis bus 40 AG dyzelinis variklis, o jo efektyvumas jau bus 45%, o tai viršija geriausių šiuolaikinių sunkvežimių dyzelinių variklių efektyvumą.
Jis svers tik 13 kg, nepaisant to, kad šiandien tokio pat galios stūmokliniai analogai sveria mažiau nei 200 kg.
Šį variklį jau planuojama dėti ant generatoriaus, kuris suks dyzelinio-elektrinio automobilio ratus. „Jei sukursime dar didesnį variklį, galime pasiekti 60 % efektyvumą“, – aiškina Shkolnik.
Kompaktiškus, apsukas ir galingus Školnikovo variklius ateityje planuojama naudoti ten, kur šios savybės ypač svarbios – projektuojant lengvus dronus, rankinius grandininius pjūklus, žoliapjoves ir elektros generatorius.
Kol variklis buvo varomas 15 valandų, tačiau pagal standartus, kad jis būtų pradėtas gaminti, jis turi veikti nepertraukiamai 50 valandų. Tuo pačiu metu automobilių pramonė reikalauja variklio patikimumo 100 000 mylių, o tai vis dar yra svajonė, pripažįsta dizaineriai.
„Tai ekonomiškiausias, galingiausias variklis ne tik tarp rotorinių, bet ir tarp visų vidaus degimo variklių.
Tai rodo mūsų matavimai, bet tai, ką mes gauname daugiau dideli varikliai, jau imitavome kompiuteriais“, – džiaugiasi Shkolnik Jr.
Tai, kad paskelbti skaičiai nėra išradėjų fantazijos, patvirtina investuotojų ketinimų rimtumą. Šiandien į startuolį jau investuota 18 mln. USD rizikos investicijų, iš kurių 1 mln. USD skyrė Amerikos pažangių tyrimų agentūra DARPA.
Kariškių susidomėjimas čia suprantamas. Faktas yra tas, kad JAV kariuomenė aviacijoje daugiausia naudoja JP-8 kurą. O kariškiai nori, kad visa kariuomenės technika veiktų tokio tipo degalais, kuriais, beje, gali veikti ir dyzeliniai varikliai.
Tačiau šiuolaikiniai dyzeliniai varikliai yra nepatogūs, todėl DARPA taip aktyviai žiūri į Shkolnikovo vystymąsi.
Aleksandras mano, kad išsilavinimas, kurį jo tėvas gavo dar SSRS, padėjo sukurti tokį revoliucinį variklį. „Jis mąsto kitaip, o ne kaip paprastas inžinierius JAV. Jo vaizduotę riboja tik fizika. Jei fizika sako - kažkas įmanoma, tada jis tiki, kad taip yra, ir tik galvoja, kaip tai galima padaryti “, - pridūrė Aleksandras.
Pats Nikolajus Školnikas savaip pasakoja apie savo sėkmę ir sovietinio švietimo naudą.
„JAV nerimavau, kad turėdamas mechanikos inžinerijos specialybę neturėsiu pakankamai fizikos ir ypač matematikos žinių.
Šios baimės pasirodė bergždžios dėka puikaus mokymo, kurį gavau sovietinėje mokykloje.
Šis tvirtas išsilavinimas man vis dar padeda dirbant su naujuoju rotaciniu varikliu. Mano požiūriu, tarp Amerikos inžinierių ir Rusijoje išsilavinusių inžinierių yra du dideli skirtumai. Pirma, amerikiečių inžinieriai yra neįtikėtinai efektyvūs tuo, ką daro. Paprastai vienam amerikiečiui pakeisti prireikia dviejų ar trijų rusų inžinierių. Tačiau rusai turi platesnį požiūrį į dalykus (susijusius su švietimu, bent jau mano laikais) ir gebėjimą pasiekti tikslus su minimaliais ištekliais, kaip sakoma, ant kelių“, – mintimis dalijosi Nikolajus Školnikas.
Naują variklį inžinieriai sugalvojo dar 2003 m. Iki 2012 metų buvo pastatytas pirmasis prototipas, apie kurį buvo rašoma žurnale „Populiarioji mechanika“. 2015 metais įmonė ne tik pasirašė sutartį su DARPA, bet ir pradėjo kurti mini variklio versiją.
Šiandien priminsime tikrai keletą variklių konfigūracijų – tiek pagal cilindrų skaičių, tiek pagal jų išdėstymą. Ir eikime didėjimo tvarka...
vieno cilindro variklis
Dabar vieno cilindro variklius rasite tik ant mopedų, mažos talpos motociklų, auto rikšų ir kitos įrangos su priešdėliu „moto“. Tuo tarpu praėjusio amžiaus 50–60-aisiais didžioji dalis pokario mikroautomobilių buvo aprūpinti tokiais paprastais varikliais. Paimkime, pavyzdžiui, britų „Bond Minicar“ su „Villiers“ varikliu: taip, tegul jis yra triratis ir ankštas, bet turi gaubtą, stogą, pilnavertį vairą – yra minimalus patogumų komplektas.
Šakės dviejų stūmoklių variklis
Panašus variklis yra mechanizmas, kuriame du stūmokliai veikia lygiagrečiai dviejuose cilindruose. Tačiau yra viena kliūtis – šių cilindrų degimo kamera yra viena, įprasta. Taip pasiekiamas efektyvesnis oro ir kuro mišinio degimas lyginant su įprastais vieno cilindro varikliais, pagerinamas degalų efektyvumas, padidinama galia. Tokio tipo varikliai buvo naudojami Vakarų Europoje prieš karą, tačiau po Antrojo pasaulinio karo tapo kur kas mažiau paklausūs. Vienas iš nedaugelio padalytų variklių automobilių buvo Iso Isetta, kurio 236cc variklis išvystė 9 arklio galias.
V formos 2 cilindrų variklis
„Harley-Davidson“ pasididžiavimas, skirtingai nei eilėje ar bokseriniuose 2 cilindrų varikliuose, automobiliuose neprigijo – jų keliama vibracija per didelė. V formos varikliai su dviem „puodais“ randami tik ant įvairiausių egzotikos gaminių, tokių kaip 30-ųjų triračiai „Morganai“, taip pat kai kurie ankstyvojo pokario kei automobiliai. Vienas iš pavyzdžių – „Mazda R360“ su miniatiūriniu oru aušinamu V2. Vėliau atsirado jo bazė komercinių transporto priemonių B360 / B600 - taip pat su V formos "dviem".
V formos 4 cilindrų variklis
Trijų cilindrų V formos variklių automobiliuose nėra (tik motocikluose ir net tada retai), tačiau V formos „keturių“ yra gana. Tiesa, pagal populiarumą jie pralaimi tiek eiliniams, tiek bokseriniams varikliams su tuo pačiu cilindrų skaičiumi. Šiomis dienomis šią neįprastą elektrinę galite sutikti, pavyzdžiui, ant Zaporožečių, LuAZ, kai kurių ankstyvųjų Ford Transit versijų, taip pat sportiniuose automobiliuose, tokiuose kaip Saab Sonnet arba, trumpam, triumfuojantis Le Mano Porsche 919 hibridas.
V formos penkių cilindrų variklis
Dabar eiliniai penkių cilindrų varikliai išgyvena atgimimą: dabar jų galima rasti ne tik senesniame 80-ųjų Audi 200 / Quattro, bet ir daugiau nei šiuolaikiniame Audi TT-RS. Tačiau inžinierių rankos dar nepasiekė V formos „penketuko“ atgimimo. Dešimtajame dešimtmetyje „Volkswagen“ inžinieriai sugalvojo šią neįprastą schemą, nupjaudami vieną cilindrą nuo VR6 variklio - formaliai „Volkswagen V5“ yra būtent VR5, nes variklis turi tik vieną cilindro galvutę su nedideliu tų pačių cilindrų griūtimi. Maloniu balsu V5 buvo montuojamas daugelyje 90-ųjų pabaigos Volkswagen modelių: VW Golf, Bora, Passat ir Seat Toledo.
V formos eilinis šešių cilindrų variklis (VR6)
Beje, VR6 taip pat reta konfigūracija. Ir jis taip pat randamas tik „Volkswagen“ koncerno automobiliuose. VR6 buvo V6 su labai mažu kampu (10,5 arba 15 laipsnių), kuris turėjo tik vieną cilindro galvutę, o patys cilindrai buvo išdėstyti zigzago būdu. Dabar variklis turi prieštaringą reputaciją: montuojamas į galingiausius 90-ųjų Volkswagen automobilius (Golf VR6, Corrado VR6 ir net Volkswagen T4), išsiskiria dideliu sukimo momentu ir aksominiu riaumojimu, tačiau gedimo atveju užveda. praryti benziną – buvo laikai, kai sąnaudos išaugdavo iki daugiau nei 70 litrų 100 kilometrų.
Eilinis 8 cilindrų variklis
Prieš Antrąjį pasaulinį karą eiliniai „aštuoniukai“ buvo mėgstamiausi amerikietiškų „premium“ markių (Packard, Duesenberg, Buick) varikliai, tačiau tuo metu jie buvo ne mažiau populiarūs Europoje: būtent su šiuo varikliu buvo sukurtas „Bugatti Type 35“. laimėjo daugiau nei tūkstantį lenktynių visame pasaulyje, būtent su eiliniu 8 cilindrų varikliu originalus Alfa Romeo 8C sužibėjo Mille Miglia ir 24 valandų Le Mano lenktynėse. Ilgo variklio gulbės giesmė buvo 1955 m., kai Juanas Manuelis Fangio antrą kartą tapo čempionu vairuodamas Mercedes W196. Tačiau tais pačiais metais įvyko ir garsioji Le Mano tragedija, kai Pierre'o Levegho „Mercedes 300 SLR“ (taip pat su įmontuotu „aštuoniu“) nusinešė daugiau nei 80 žiūrovų gyvybių. Po šio incidento „Mercedes“ pasitraukė iš automobilių sporto daugiau nei 30 metų.
Boxer 8 cilindrų variklis
Nors tokie varikliai yra labiau paplitę aviacijoje, kažkada Porsche su jais eksperimentavo – 60-aisiais sukurti lenktyniniai Porsche 907 ir 908 buvo aprūpinti priešingais 8 cilindrų varikliais, užtikrinančiais didelę galią ir žemą svorio centrą. Negalima sakyti, kad idėja buvo nesėkminga, tačiau kompanija greitai atsisakė tokių variklių, pirmenybę teikdama bokserių „šeštukams“, bet su slėgio sistema. Pasibaigus savo gyvavimo laikui, 908, kaip ir tas, dėl kurio Jostas ir X užėmė antrąją vietą 1980 m. 24 valandų Le Mano lenktynėse, jau buvo šešių cilindrų.
W formos 8 cilindrų variklis
W8 variklis, kuris buvo montuojamas tik Volkswagen Passat B5+, gali būti laikomas dviem V4 varikliais, kurie sumontuoti vienas šalia kito 72 laipsnių kampu vienas kito atžvilgiu. Taigi gaunamos keturios cilindrų eilės, dėl kurių variklis gavo pavadinimą W8. Prieš pasirodant Volkswagen Phaeton, Passat W8 buvo kompanijos pavyzdinis sedanas, išvystantis 275 arklio galias ir įsibėgėjantis iki „šimtų“ sportinio automobilio per 6 sekundes.
Boxer 10 cilindrų variklis
Deja, ši idėja pasirodė per šauni, kad taptų realybe, nors 60-aisiais GM dirbo su panašiu varikliu, paremtu Corvair modelio 6 cilindrų bokseriu. Buvo manoma, kad naujasis 10 cilindrų variklis užims savo vietą pilno dydžio sedanuose ir lengvuosiuose pikapuose. General motors, tačiau projektas buvo greitai apribotas dėl dabar nežinomų priežasčių. Automobiliuose taip pat nebuvo eilinių 10 cilindrų variklių – išskyrus sunkiuosius jūrų konteinerių laivus.
Eilinis 12 cilindrų variklis
Savo knygoje „The Illustrated Encyclopedia of the Automobiles of the World“ Davidas Bergsas Wise'as teigia, kad vienintelis serijinis automobilis su 12 cilindrų eilės varikliu buvo „Corona“, kuris buvo pagamintas Prancūzijoje 1908 m. Tačiau tai nereiškia, kad idėja nepatiko kitoms įmonėms – pavyzdžiui, patikimai žinoma, kad „Packard“ eksperimentavo su tokio tipo varikliais. Veikianti kopija buvo pagaminta 1929 m., o Warrenas Packardas asmeniškai ją išbandė šešis mėnesius... kol žuvo lėktuvo katastrofoje. Po jo mirties prabangus kabrioletas buvo išardytas, o 150 arklio galių unikalus variklis – sunaikintas.
V formos 16 cilindrų variklis
Atsiradus „Bugatti Veyron/Chiron“, 16 cilindrų varikliai dažniausiai pristatomi tik kaip W varikliai, tačiau taip buvo ne visada – visą praėjusį šimtmetį 16 cilindrų beveik visada išsirikiavo į dvi eiles. Auto Union Type A, Cadillac V16, Cizeta V16T – tai tik keli V16 transporto priemonių pavyzdžiai. Tačiau toks variklis galėtų pasirodyti šiuolaikiniame Rolls Royce automobiliai– Filme „Agentas Johnny English: Reloaded“ buvo pristatytas veikiantis „Rolls-Royce Phantom Coupe“ prototipas su 9 litrų V16.
Boxer 16 cilindrų variklis
Akivaizdu, kad tokį variklį būtų galima sukurti tik žiūrint į automobilių sportą. Tačiau ironiška tai, kad 16 cilindrų „priešininkai“ niekada nelenktyniavo: „Porsche 917“ prototipas su 16 cilindrų beveik iš karto buvo išsiųstas į istorijos lentyną, pasirinkus 12 „puodų“, o naujas variklis Coventry Climax FWMW, kuris septintajame dešimtmetyje turėjo aprūpinti formulę Lotus ir Brabham, pasirodė toks nepatikimas, kad buvo pasirinktas konservatyvesnis V8.
H formos 16 cilindrų variklis
H formos variklis yra dviejų „bokserių“ „sumuštinis“, kuris teigiamai veikia jėgainės kompaktiškumą, bet neigiamai – jos svorio centrą. 60-aisiais panašus variklis BRM formulės komanda išdrįso statyti... ir rezultatai buvo įvairūs – variklis buvo galingas, bet ne itin patikimas ir sunkiai remontuojamas. Tačiau 1966 m. JAV Grand Prix finišo liniją pirmasis kirto Jimo Clarko „Lotus 43“ su tokiu varikliu. Tai buvo pirmasis ir paskutinis H16 triumfas.
V formos 18 cilindrų variklis
Kai atrodo, kad daugiau niekur nėra, į įvykio vietą įvažiuoja kasybos sunkvežimiai ir įrodo priešingai. V18 automobilis? Ir yra keletas - pavyzdžiui, BelAZ 75600, aprūpintas 78 litrų dyzelinu Cummins variklis QSK78. Tokia „širdis“ išvysto 3500 arklio galių esant 1500 aps./min., o jos sukimo momentas siekia 13.770 niutonmetrų. Na, kaip kitaip pajudinti pakrautą 560 tonų sveriantį kolosą?
W formos 18 cilindrų variklis
Dabar tikriausiai mažai kas prisimins, kad „Bugatti Veyron“ iš pradžių turėjo būti 18 cilindrų – originalus koncepcinis automobilis buvo būtent su tokia jėgaine. Tačiau „Bugatti“ nepavyko priversti variklio tinkamai veikti (kilo problemų keičiant pavaras), todėl „Veyron“ gavosi su 16 cilindrų. Vienu metu „Ferrari“ prižiūrėtojas Franco Rocci galvojo apie W18 variklį, tačiau jis nepasiekė idėjos.
V formos variklis
Panašus elektrinės naudojami sunkiuosiuose laivuose arba kaip pramoniniai dyzeliniai generatoriai, tačiau kartais jie patenka ir į kasybos sunkvežimius. Vienas iš tokių 20 cilindrų monstrų yra Caterpillar 797F, varomas 4000 arklio galių Cat C175-20 varikliu. Taip atrodo 106 litrai darbinio tūrio. Yra ir sudėtingesnių kelių cilindrų variklių, tačiau tai dažniausiai „pasidaryk pats“ įrenginiai, sukurti sujungiant kelis 8 ar 12 cilindrų variklius.
X formos 32 cilindrų variklis
Kai W formos varikliuose V formos blokai susilieja aštriu kampu, X formos varikliuose jie yra 180 laipsnių kampu. Taip susidaro keturios stūmoklių ir cilindrų eilės, suformuojančios raidę X. „Honda“ kadaise ketino statyti tokį 32 cilindrų variklį „Formulei 1“, tačiau pasikeitę reglamentai ir nuviliantys bandymų ant stendo rezultatai privertė japonus atsisakyti drąsaus eksperimento. . Bet matai (ir girdi) X formos variklis Maskviečiai ir sostinės svečiai jau visai netrukus galės patekti į pagrindinę šalies aikštę – juk TSUE „Armata“ naudoja 12 cilindrų ChTZ A-85-3A variklį su X formos schema.
