Двигун внутрішнього згоряння: майбутнє є »ОКО ПЛАНЕТИ інформаційно-аналітичний портал

1. Рейтинг публікації:

Наши партнеры ArtmMisto

Очевидно, що двигун внутрішнього згоряння недостатньо економічний і по суті має невисокий ККД. Це змушує вчених шукати альтернативи - зокрема, створювати доступний електричний або водневий транспорт. Однак останні розробки показують, що ДВС можна зробити по-справжньому ефективним. За рахунок чого це можна здійснити і що заважає застосовувати такі технології на практиці вже зараз?

Двигун внутрішнього згоряння без перебільшення розкрутив мотор науково-технічного прогресу. Автомобільний транспорт є найважливішим засобом перевезення пасажирів і вантажів. У США сьогодні на 1000 чоловік припадає майже 800 автомобілів, а до 2020 року в Росії цей показник складе близько 350 машин на тисячу населення.

Переважна більшість з понад мільярд автомобілів на планеті все ще використовують двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), винайдений в XIX столітті. Незважаючи на всі технологічні хитрощі і «розумну» електроніку, коефіцієнт корисної дії сучасних бензинових двигунів все ще "тупцює" навколо позначки в 30%. Самі економічні дизельні ДВС мають ККД в 50%, тобто навіть вони половину палива викидають у вигляді шкідливих речовин в атмосферу.

Природно, говорити про економічність ДВС не доводиться, особливо якщо врахувати, що сучасні автомобілі спалюють по 10-20 літрів пального на 100 км шляху. Тож не дивно, що вчені по всьому світу намагаються створити доступні електричні та водневі авто. Однак і концепція двигуна внутрішнього згоряння не вичерпала потенціал модернізації. Завдяки останнім досягненням в галузі електроніки та матеріалів, з'явилася можливість створити по-справжньому ефективний ДВС.

Екомотор

Інженери компанії EcoMotors International творчо переробили конструкцію традиційного ДВС. Він зберіг поршні, шатуни, колінвал і маховик, однак новий двигун на 15-20% ефективніше, крім того набагато легше і дешевше у виробництві. При цьому двигун може працювати на декількох видах палива, включаючи бензин, дизель і етанол.

В цілому двигун EcoMotors має елегантну просту конструкцію, в якій на 50% менше деталей, ніж у звичайному моторі

Домогтися цього вдалося за допомогою використання оппозитной конструкції двигуна, в якій камеру згоряння утворюють два поршня, що рухаються назустріч один одному. При цьому двигун двотактний і складається з двох модулів по 4 поршня в кожному, з'єднаних спеціальної муфтою з електронним управлінням. Двигуном повністю управляє електроніка, завдяки чому вдалося домогтися високого ККД і мінімальної витрати палива. Наприклад, в пробці і інших випадках, коли повна потужність двигуна не потрібна, працює тільки один модуль з двох, що зменшує витрату палива і шум.

[15:25:50] Хафіятуллін Ринат:

Також мотор оснащений керованим електронікою турбокомпресором, який утилізує енергію вихлопних газів і виробляє електроенергію. В цілому двигун EcoMotors має елегантну просту конструкцію, в якій на 50% менше деталей, ніж у звичайному моторі. У нього немає блоку головки циліндрів, він зроблений зі звичайних матеріалів і видає менше шуму і вібрацій. При цьому двигун вийшов дуже легким: на 1 кг ваги він видає потужність більше 1 к.с (на практиці він приблизно в 2 рази легше традиційного двигуна такої ж потужності). Більш того, виріб EcoMotors легко масштабується: досить додати кілька модулів і двигун малолітражки перетворюється в мотор потужного вантажівки.

Досвідчений двигун EcoMotors EM100 при розмірах 57,9х 104,9х47 см важить 134 кг і видає потужність 325 к.с. при 3,500 оборотах в хвилину (на дизпаливі), діаметр циліндрів - 100 мм. Витрата палива у пятиместного автомобіля з мотором EcoMotors планується надзвичайно низький - на рівні 3-4 л на 100 км.

Економія у всьому

Компанія Achates Power поставила собі за мету розробити ДВС з витратою палива 3-4,5 л на 100 км для автомобіля розміром з Ford Fiesta. Поки їх експериментальний дизельний двигун демонструє набагато більший апетит, але розробники сподіваються зменшити витрату. Однак головне в даному моторі - виключно проста конструкція і низька собівартість. Погодимося, що економія на паливі мало чого варта, якщо вона обійшлася ціною багаторазового подорожчання мотора.

Двигун Achates Power має гранично просту конструкцію

Двигун Achates Power має гранично просту конструкцію. Це двотактний опозитний дизельний мотор, в якому два поршня рухаються назустріч один одному, утворюючи камеру згоряння. Таким чином відпадає необхідність в голівці блоку циліндрів і складному газорозподільному механізмі. Більшість деталей мотора виготовляються за допомогою нескладних виробничих процесів і не вимагають дорогих матеріалів. В цілому, двигун містить набагато менше деталей і металу, ніж звичайний.

В даний час на випробуваннях мотор Achates Power демонструє економічність на 21% більшу, ніж кращі "традиційні" дизельні двигуни. Більш того, він має модульну конструкцію, велику питому потужність (співвідношення вага / к.с.). Також завдяки особливій формі верхньої частини поршня створюється вихровий потік особливої ​​форми, що забезпечує відмінне перемішування паливо-повітряної суміші, ефективний тепловідвід і зменшує час згоряння. В результаті двигун не тільки відповідає військовим специфікаціям армії США, але і перевершує за характеристиками двигуни, які сьогодні встановлюються на бойову техніку.

простий спосіб

Американська компанія Transonic Combustion вирішила не створювати новий двигун, а добитися значної (25-30%) економії палива за допомогою нової системи упорскування.

Високотехнологічна система уприскування TSCiTM не вимагає радикальних переробок двигуни і, по суті, являє собою набір інжекторів і спеціальний паливний насос.

Процес згоряння TSCiTM використовує безпосереднє уприскування бензину в вигляді сверхкритической рідини і спеціальну систему запалювання

Процес згоряння TSCiTM використовує безпосереднє уприскування бензину в вигляді сверхкритической рідини і спеціальну систему запалювання.

Надкритична рідина - це стан речовини при певній температурі і тиску, коли воно не є ні твердим тілом, ні рідиною, ні газом. В такому стані речовина набуває цікаві властивості, наприклад, не має поверхневого натягу, і утворює дрібнодисперсні частинки в процесі фазового переходу. Крім того надкритична рідина має здатність швидкого перенесення маси. Всі ці властивості вкрай корисні в двигуні внутрішнього згоряння, зокрема, сверхкритическое паливо швидко змішується, не має великих крапель, швидко згоряє з оптимальним виділенням тепла і високою ефективністю циклу.

Електронний клапан

Компанія Grail Engine Technologies розробила унікальний двотактний двигун з дуже привабливими характеристиками. Так, при споживанні 3-4 літрів на "сотню", двигун видає 200 к.с. Мотор з потужністю 100 к.с. важить менше 20 кг, а потужністю 5 к.с. - всього 11 кг! При цьому Grail Engine, на відміну від звичайних двотактних моторів, не забруднює паливо маслом з картера, а значить, відповідає найжорсткішим екологічним стандартам.

Сам двигун складається з простих деталей, в основному виготовляються способом виливки. Секрет видатних характеристик криється в схемі роботи Grail Engine. Під час руху поршня вгору, внизу створюється негативний тиск повітря і через спеціальний углепластіковий клапан повітря проникає в камеру згоряння. В певній точці руху поршня починає подаватися паливо, потім у верхній мертвій точці за допомогою трьох звичайних електросвечей відбувається запалювання паливно-повітряної суміші, клапан у поршні закривається. Поршень йде вниз, циліндр заповнюється вихлопними газами. Після досягнення нижньої мертвої точки поршень знову починає рух вгору, потік повітря вентилює камеру згоряння, виштовхуючи вихлопні гази, цикл роботи повторюється.

Секрет видатних характеристик криється в схемі роботи Grail Engine

Компактний і потужний Grail Engine ідеально підходить для гібридних автомобілів, де бензиновий мотор виробляє електроенергію, а електромотори крутять колеса. У такій машині Grail Engine буде працювати в оптимальному режимі без різких стрибків потужності, що істотно підвищить його довговічність, знизить шум і витрата палива. При цьому модульна конструкція дозволяє приєднувати до загального коленвалу два і більше одноциліндрових Grail Engine, що дає можливість створення рядних двигунів різної потужності.

Нові моделі авто з'являються щороку - але з якихось причин на них не варті вищеописані економічні і прості двигуни. Дійсно, двигунами нової конструкції цікавляться все: від всюдисущого інвестора Білла Гейтса до Пентагону. Однак автовиробники не поспішають встановлювати новинки на свої машини. Мабуть, вся справа в тому, що великі автоконцерни самі виробляють двигуни і, природно, не бажають ділитися прибутком зі сторонніми розробниками. Але в будь-якому випадку жорсткі екологічні стандарти і електромобілі змусять автовиробників впроваджувати нові технології, набагато важливіші для здоров'я людей і всієї планети, ніж мультимедійні системи і дизайнерські вишукування.

Михайло Левкевіч

.

Рейтинг публікації:

Коментарі (2) | Роздрукувати