Мини-двигатель внутреннего сгорания – так ли он функционален?

Мой секрет

  • Рулевое управление
  • Двигатель
  • Ходовая часть
  • Советы
  • Электрооборудование
  • Тюнинг

Мини-двигатель внутреннего сгорания – так ли он функционален? Роторно-поршневые двс заменяют батареи мобильных устройств Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания

Параметры аккумуляторов для бытовой электроники постоянно улучшаются, но потребителям этого мало. Давай, мол, революцию, хотим работать на своих ноутбуках целые сутки без подзарядки. Учёные дают оригинальный ответ на эти требования — создают ДВС для компьютера.

Промышленно-университетская исследовательская организация «Центр сенсоров и актуаторов в Беркли» (Berkeley Sensor & Actuator Center), университет Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley), исследовательское агентство Пентагона DARPA и ряд компаний США работают над любопытным проектом — двигателями Ванкеля размером в считанные миллиметры.

Руководит программой MEMS Rotary Engine Power System профессор Альберт Пизано (Albert P. Pisano) из университета Калифорнии.

Уже построен целый ряд роторно-поршневых ДВС с поперечником ротора всего в десяток-другой миллиметров и даже — один-три миллиметра с выходной мощностью, соответственно, 4-100 Ватт и 0,026-0,03 Ватта.

Какие же «автомобильчики» исследователи намерены приводить в движение этими микро-ДВС? Тут пора пояснить, что MEMS в названии программы означает «микро-электро-механические системы».

Эти необычные ванкели призваны крутить генераторы и давать ток для электронных приборов, различных датчиков (в том числе, работающих «в поле» с военными, скажем, целями), ноутбуков, сотовых телефонов, микророботов и тому подобных электронных устройств.

А этот ротор и вовсе имеет диаметр 3 миллиметра (фото с сайта me.berkeley.edu).

Казалось бы, чего огород городить с ДВС, имеющим подвижные части?

Есть же прекрасные литиево-ионные батареи, совершенствование которых ещё, заметим, продолжается.

По мнению профессора Пизано, резон есть. Микроскопические ванкели обладают плотностью энергии примерно 2300 Ватт-часов на килограмм (в случае использования жидкого водорода, как топлива, и с учётом КПД движка 20%), что раз в 7 больше, чем у литиевых аккумуляторов и раз в 14, чем у щелочных батареек.

Конечная цель — создание миниатюрных устройств в габаритах и дизайне привычных аккумуляторов (для сотовых телефонов, например), включающих в себя и запас топлива, и ДВС, и генератор.

Рассматриваются при этом модели под разные виды топлива (водород, углеводороды, спирты).

Россыпь 1-миллиметровых роторов и корпусов для них экспериментаторы «печатают» словно пирожки — из единой заготовки (фото с сайта me.berkeley.edu).

Интересно, что для самых маленьких своих движков исследователи предусмотрели оригинальный способ массового производства роторов и корпусов из кремния, способа, чем-то похожего на производство микросхем.

Исследование, начатое несколько лет назад, породило массу субпроектов.

Целый ряд организаций занимается созданием наилучших технологий, материалов и устройств для формирования топливной смеси, поджига её в столь миниатюрных ДВС, интегрирования генератора прямо в ротор и других подобных задач.

Упорству исследователей можно позавидовать. Но сторонникам идеи микроскопических ДВС противостоит другой сильный лагерь — создатели топливных элементов.

Схема «роторной» батарейки (иллюстрация с сайта darpa.mil).

Миниатюризация и повышение технических характеристик последних идёт полным ходом. Предлагаются как варианты под водород, так и установки, в составе которых есть реформер, преобразующий в водород исходное топливо — чаще всего алкоголь.

Вот, к примеру японская фирма Casio в 2002 году создала сверхминиатюрные топливные элементы для ноутбуков и фотокамер по габаритам и соединительным деталям точно соответствующие стандартным аккумуляторам.

Элементы дополнены сверхминиатюрными реформерами, вырабатывающими водород из метанола.

По заявлениям фирмы, эти элементы легче аналогов по размерам литиево-ионных батарей при значительно большей ёмкости: типичный ноутбук проработает на них 16-20 часов.

Casio намеревалась вывести на рынок свои топливные элементы в 2004 году. Пока тихо.

Топливные элементы от Casio, выполненные в форме аккумуляторов для ноутбуков и фотоаппаратов (фото с сайта world.casio.com).

Было ещё несколько сходных проектов у других компаний (и сроки начала продаж также называли — где-то в 2004-м), но об их массовом распространении также что-то не слышно. И про миниатюрные ванкели свежих и обнадёживающих (в смысле внедрения) новостей, увы, нет.

Микродвигатель МАРЗ-2.5Д предназначен для ус­тановки на самодвижущиеся модели самолетов, глиссеров, автомобилей, аэросаней и т. п.

МАРЗ-2,5Д является одноцилинд­ровым двухтактным двигателем внутреннего сго­рания.

Топливовоздушная смесь воспламеняется в цилиндре двигателя без постороннего источника зажигания, от возникновения большой темпера­туры при ее сжатии. Энергия сгорающего топли­ва в цилиндре при помощи кривошипно-шатунного механизма преобразуется в кине­тическую энергию на его валу.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

  1. Диаметр цилиндра – 15,5 мм.
  2. Ход поршня – 13 мм.
  3. Объем цилиндра – 2,48 см 3 .
  4. Мощность микродвигателя

не менее – 0,25 кВт.

  1. Частота вращения с воздушным винтом 200 X 100 не менее 15 500 об/мин.
  2. Состав топлива, применяемого (по объему): 50% эфира (техничес­кого), 30 – керосина, 10 – масла мине­рального МС-20; 10% масла касторового.
  3. Охлаждение микродвигателя – воздушное.
  1. Смазка микродвигателя осуществляется за счет масла, содержащегося в топливе.
  2. Габариты: высота – 71 мм; длина – 98 мм; ширина – 39 мм.
  1. Масса микродвигателя не более 155 г.
  2. Моторесурс не менее 6 ч.
  3. Степень сжатия – 10 … 16.
  4. Продувка – шестиканальная.
  5. Направление вращения со стороны винта – против часовой стрелки.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ

При поворачивании коленчатого вала 6 (рис. 1) против часовой стрелки и движении поршня 1 в цилиндре от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) в карте­ре 8 двигателя образуется разрежение. Благода­ря открытию золотником 11 канала от карбюра­тора через последний будет проходить воздух, который вызывает разрежение в его диффузоре и поступление в него топлива. Топливо, истекая через регулируемый жиклер 2 и смешиваясь с воздухом, образует топливовоздушную смесь, которая поступает в картер двигателя (всасы­вание смеси).

Читайте также:
Присадки для двигателя – трепетная забота о моторах

В это время топливовоздушная смесь, посту­пившая в цилиндр через продувочные окна (за период продувки), будет сжиматься. При поло­жении поршня, близком к ВМТ, в результате сильного нагрева топливовоздушная смесь вос­пламенится, и поршень пойдет вниз из-за воз­росшего давления сгоревших газов в цилиндре, вращая при помощи шатуна коленчатый вал двигателя, совершая рабочий ход.

При дальнейшем движении поршня к НМТ он верхней кромкой днища откроет продувочные окна в стенках цилиндра, и продукты сгорания будут через них выходить в атмосферу (выпуск продуктов сгорания). При своем движении к НМТ поршень откроет шесть продувочных каналов в стенке юбки цилиндра. Подготовленная и сжа-

Рис.2 Диаграмма газораспределения

тая рабочая смесь из картера двигателя, омывая днище поршня и стенки цилиндра как бы фон­таном, поступит в цилиндр (продувка цилиндра). При возвратном движении поршня к ВМТ он перекроет как каналы, по которым топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр, так и каналы выпуска продуктов сгорания. Начнется сжатие топливной смеси. Таким образом, цикл в двигателе будет повторяться, как указано выше.

На рис. 2 дана диаграмма газораспределения двигателя МАРЗ-2.5Д, на которой показаны про­цессы, происходящие в цилиндре двигателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала (положения поршня).

ЗАПУСК И РЕГУЛИРОВКА ДВИГАТЕЛЯ

  1. С нового двигателя удалить консервационную смазку промывкой в бензине или керосине. Затем через выхлопные окна и футорку 13 (см. рис. 1) залить по 8… 10 капель касторово­го масла и провернуть 2 … 3 раза коленчатый вал 6 для равномерного распределения смазки б цилиндре и под золотником, что важно при первом запуске двигателя.
  2. Топливо для двигателя тщательно про­фильтровать.
  3. Закрепить двигатель на прочно укреплен­ной доске (установке), поставить на коленчатый вал двигателя воздушный винт, подвести к жик­леру 2 карбюратора шланг от топливного бачка и прочно закрепить его на штуцере карбюратора. Уровень топлива в топливном бачке перед за­пуском должен находиться на уровне отверстия жиклера или немного выше его.
  4. Завернуть до отказа иглу 23 жиклера кар­бюратора и отвернуть ее на три полных оборота.
  5. Установить контрпоршень в положение, со­ответствующее положению поршня в ВМТ, и за­тем отвернуть винт 3 контрпоршня на 1,5… 2 оборота.
  6. Закрыть пальцем впускной канал футорки 13 и повернуть воздушный винт 2 … 3 раза для всасывания топлива в картер двигателя. Открыть впускной канал и снова повернуть ко­ленчатый вал двигателя на 2… 3 оборота.
  7. Резкими ударами пальца по лопасти вин­та и одновременно подбирая наивыгоднейшую степень сжатия топливовоздушной смеси враще­нием регулировочного винта контрпоршня, при­вести коленчатый вал двигателя во вращение против часовой стрелки (при виде на винт см. рис. 1). После нескольких вспышек двигатель должен заработать.

Предупреждение. Во время работы двигателя нельзя находиться в плоскости вращения винта.

На работающем двигателе отрегулировать максимальные обороты винтом контрпоршня и иглой карбюратора.

Примечания: а) Если двигатель после нес­кольких вспышек не заработал (что указывает на большую или малую компрессию в цилинд­ре), следует произвести регулировку винтом контрпоршня или отрегулировать подачу топ­лива.

б) Если при увеличении компрессии работа­ющий двигатель уменьшает обороты, то регулировочный винт контрпоршня следует отвернуть или уменьшить подачу топлива.

  1. Дать проработать двигателю на средних оборотах 20 мин для приработки трущихся его частей и получения навыков в его регулировке.
  2. Снять двигатель с доски (установки) и протереть его насухо, причем необходимо смот­реть за тем, чтобы в отверстия выпускных окон цилиндра и в канал карбюратора не попала грязь и другие посторонние частицы.

После этого двигатель готов для установки на модель. Запуск двигателя на модели произ­водить, как указано выше.

Более подробно с микродвигателем МАРЗ-2.5Д можно ознакомиться в инструкции PDF и на чертеже DWG

Надо купить модель двигателя внутреннего сгорания ? Большой выбор доступных по ценам моторов представлен на сайте «Время Машин». Гарантированно высокое качество, услуга доставки, много способов оплаты, в том числе заказ в кредит, – наши условия устроят любого покупателя!

Владельцы радиоуправляемых автомобилей или летательных аппаратов с мотором рано или поздно сталкиваются с проблемой покупки запчастей. Такая серьезная техника нуждается в своевременном уходе. Бывает, необходимо поменять двигатель или отдельную запчасть к нему. Но найти ее не всегда просто, а цена зачастую «кусается». Мы поможем с решением этого вопроса. Наши специалисты готовы не только подобрать нужный товар, но и выполнить ремонт.

В каталоге представлены моторы и запчасти к ним. У нас можно найти 3D-модель двигателя внутреннего сгорания:

  • для машины,
  • вертолета,
  • самолета.

Чтобы поиск занял меньше времени, воспользуйтесь системой подбора товаров при помощи фильтров и сортировки. А можно просто позвонить или написать консультантам и озвучить свои пожелания.

Восемь причин, чтобы заказать двигателя внутреннего сгорания у нас

  • Привлекательная стоимость.
  • Большой ассортимент: моторы для разных моделей, колокола сцепления, шатуны и многое другое.
  • Бесплатные услуги курьера при заказе от 7000 рублей.
  • Отправление товара в ваш город или самовывоз.
  • Выгодные условия для оптовых покупателей.
  • Гарантия качества фирменных моторов.
  • Помощь специалистов и удобный самостоятельный поиск в иллюстрированном каталоге.
  • Быстрое обслуживание на всех этапах.
Читайте также:
Как снять передний и задний бампер на автомобилях ВАЗ 2110—2112?

Если вам нужно купить модель двигателя внутреннего сгорания, познакомьтесь с ассортиментом каталога «Время Машин». На сайте обязательно найдется то, что вы ищете! Выбирайте подходящий товар и оформляйте покупку в режиме онлайн.

Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.

Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?

Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась. Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике .

Что же касается , сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel , в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.5 литра.


Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?

Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.

Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил . Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400 , имеет объем всего 0.005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.

Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.

Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии

Если говорить о полноценном , то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrar i и Lamborghini . Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.

Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.

Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.

Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Читайте также:
Как проверить датчик ABS на работоспособность

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

  • Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
  • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

  • блок цилиндров, внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
  • кривошипно-шатунный механизм, который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
  • газораспределительный механизм, который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
  • система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси;
  • система удаления продуктов горения (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем, газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

— Принцип работы четырёхтактного двигателя

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных. При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек. При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

  • Такт первый, впуск. Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
  • Такт второй, сжатие. При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2—1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
  • Такт третий, расширение. Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
  • Такт четвёртый, выпуск. Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.
Читайте также:
Датчик детонации ВАЗ 2110 – проверяем и меняем при необходимости

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

— Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

  • Источник питания. Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
  • Включатель, или замок зажигания. Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
  • Накопитель энергии. Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
  • Распределитель зажигания (трамблёр). Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

  • Воздухозаборник. Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
  • Воздушный фильтр. Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
  • Дроссельная заслонка. Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
  • Впускной коллектор. Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.
  • Топливный бак — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
  • Топливопроводы — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
  • Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
  • Электронный блок управления (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
  • Топливный насос — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
  • Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла; удаление продуктов нагара и износа; защита металла от коррозии. Система смазки ДВС включает в себя:

  • Поддон картера — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
  • Масляный насос — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
  • Масляный фильтр задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
  • Масляный радиатор предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

— Выхлопная система

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

  • Выпускной коллектор. Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
  • Приёмная труба — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
  • Резонатор, или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
  • Катализатор — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
  • Глушитель — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.
Читайте также:
Правильная настройка зажигания на автомобиле ВАЗ 2107

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для забирания излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

  • Радиатор системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
  • Вентилятор предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
  • Водяной насос (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
  • Термостат — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Компактный дизельный двигатель: зачем нужен субкомпактный поршневой мотор

В нашей предыдущей статье мы уже рассказывали о самом большом двигателе внутреннего сгорания. При этом ни для кого не секрет, что постоянный рост цен на нефтепродукты и сложная экологическая ситуация являются основными факторами, которые сильно влияют на ДВС. Указанное влияние фактически сводится к одному – максимальное снижение расхода топлива и эффективная очистка отработавших газов.

При этом важно понимать, что наиболее качественно снизить потребление горючего удается за счет уменьшения рабочего объема двигателя. Однако такое уменьшение закономерно приводит к тому, что двигатель становится менее мощным и надежным, теряется приемлемая динамика разгона ТС и т.д.

Если говорить о бензиновых двигателя, изготовление слишком маленьких агрегатов по рабочему объему для авто и широкого списка другой техники в наши дни попросту нецелесообразно по целому ряду причин. При этом маленькие дизельные двигатели вполне имеют право на жизнь и активно разрабатываются. Давайте остановимся на этом более подробно.

Самые маленькие дизельные моторы, бензиновые и роторно-поршневые ДВС

Как уже было сказано выше, решение задачи по снижению токсичности выхлопа и общего количества вредных выбросов в атмосферу потребовало всесторонних изменений. Определенные доработки затронули как сами ДВС, так и топливо для них.

Бензиновые моторы стали использовать горючее, в котором допускается наличие большого количества спирта (в отдельных случаях до 75-80%), в дизельные ДВС заливается биодизель.

  • Что же касается миниатюрных версий, самые маленькие бензиновые двигатели сегодня используются в авиамоделировании (ставятся на авиамодели), а также на маленьких моделях радиоуправляемых машин, судов и т.п.

Если просто, необходимый КПД в процессе преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное значительно понижается в агрегатах на бензине, чего становится недостаточно для прокручивания колес автомобиля или выполнения другой полезной работы.

Вернемся к микромоторам. Еще отметим, что некоторые ошибочно считают известные микродвигатели инженера Йесуса Уайлдера V12 и V16 наглядным образцом самого маленького бензинового двигателя. Однако на практике такой мотор скорее игрушка, чем практичный ДВС. Дело в том, что агрегат работает не на жидком топливе. В действие двигатель приводит сжатый воздух, а КПД находится на весьма низкой отметке.

  • Если же говорить о дизелях, этот тип двигателя имеет сегодня все шансы стать не просто маленьким, а фактически микроскопическим. Начнем с того, что сегодня часто встречаются маленькие дизельные двигатели, которые имеют рабочий объем чуть больше 0.2 л. и выдают, в среднем, 3.2 л.с.

Такие субкомпактнтые дизели прижились на небольшой мототехнике, а также приводят в действие различные механизмы. Вместительность топливного бака для такого мотора обычно составляет около 2.5 л. солярки.

Примечательно то, что рабочий объем цилиндра составляет всего лишь 1 миллиметр кубический. Таких малых размеров удалось добиться посредством изготовления ультратонких плоских элементов. Поршни больше напоминают прочные тонкие пластинки, а общие габариты ДВС составляют 5*15*3 мм. Для сравнения, такой двигатель можно разместить на ногте большого пальца человеческой руки. При этом коленвал раскручивается до 50 тыс. об/мин, а мощность установки составляет чуть более 11 Ватт.

  • Еще добавим, что отдельного внимания заслуживает и роторно-поршневой двигатель Ванкеля (роторный двигатель). Особенностью такого мотора является то, что в нем нет привычных поршней, цилиндров, элементов КШМ и т.д.

Детали внутри него совершают только вращательное движение, а сам агрегат больше похож на электродвигатель. В роторном агрегате почти в половину меньше деталей по сравнению с дизельным или бензиновым поршневым ДВС, то есть данная силовая установка компактнее по размеру и легче по весу.

Однако и это не главное. Такой тип двигателя имеет очень высокий КПД. Например, роторно-поршневой мотор, объем которого составляет всего 1.3 литра, при этом выдает целых 220 л.с. Если же оснастить этот агрегат турбонаддувом, тогда мощность можно поднять до 350 л.с. Главный недостаток — высокий расход горючего.

Читайте также:
Прокачка тормозов своими руками

Что касается субкомпактных версий, самый маленький роторный двигатель весит всего 335 г. и является мотором с индексом OSMG 1400. Его рабочий объем составляет 0.005 литра, при этом мощность почти 1.3 л.с.

Что в итоге

Как видно, если учесть значительную потерю КПД при уменьшении объема бензинового двигателя, а также специфические особенности в виде повышенного расхода топлива и сниженной надежности роторно-поршневого мотора, компактный дизельный двигатель является наиболее перспективным вариантом во всех отношениях.

При этом такие агрегаты будут потреблять уже не литры, а граммы топлива, показатель КПД вполне может оказаться на отметке около 7-10%. Это значит, что такой двигатель в качестве источника энергии окажется более эффективным и намного более долговечным решением по сравнению с различными аккумуляторными батареями, которые могут быть схожи по габаритам.

Дизельный оппозитный двигатель Субару (Subaru Boxer Diesel). Устройство и особенности оппозитного мотора, преимущества и недостатки указанного типа ДВС.

Какой срок службы двигателя является нормой для современных моторов. Почему не осталось двигателей “миллионников”. Как увеличить ресурс современного ДВС.

Основные отличия, а также преимущества и недостатки 8-и клапанных моторов по сравнению с 16-и клапанными двигателями. Какой силовой агрегат лучше выбрать.

Особенности и отличия оппозитного двигателя от других поршневых ДВС. Преимущества оппозитного мотора, минусы данной конструкции, нюансы обслуживания.

Назначение и функции форкамеры в устройстве предкамерных бензиновых и дизельных двигателей. Внедрение предкамеры для повышения мощности и экономии топлива.

Виды двигателей внутреннего сгорания, отличия различных типов ДВС. Особенности компоновки, объем двигателя, мощность, крутящий момент и другие параметры.

Линейные двигатели внутреннего сгорания — в роли портативных источников энергии и не только

Более 100 лет известен такой механизм, как двигатель внутреннего сгорания.

Двигатели данного типа применяются повсеместно, как наиболее распространённый способ преобразования химической энергии в механическое движение.

Однако существует еще один вид совершенно замечательного двигателя — который называется линейным двигателем внутреннего сгорания. Простота устройства, высокая скорость работы и эффективность — делают такой двигатель весьма перспективным, для использования в рамках множества задач.

Все двигатели внутреннего сгорания можно условно подразделить на три крупных вида:

в них процесс осуществления полезной работы и наполнения цилиндра двигателя новой порцией смеси для сжигания, — производится за 2 движения поршня. При движении поршня вниз — производится полезная работа, при движении его в обратном направлении, то есть верх, — осуществляется сжатие поступивший смеси, для последующего её сжигания;

в них процесс осуществления полезной работы, продувка цилиндра от продуктов сгорания и заполнение его новой порцией смеси, — осуществляется за 4 движения поршня:

  • при первом движении поршня вниз, осуществляется полезная работа;
  • при последующем движении поршня вверх, происходит продувка цилиндра от продуктов сгорания;
  • при втором движении поршня вниз, осуществляется заполнение цилиндра свежей порцией смеси;
  • при последующем втором движении поршня вверх, происходит сжатие поступившей свежей смеси, для последующего её сжигания.

3) дизельные двигатели:

суть которых заключается в том, что сжигание смеси происходит за счёт резкого повышения давления, а следовательно и температуры, которая собственно и поджигает поступившую в цилиндр смесь.

Кроме того, существуют различные комбинации между этими перечисленными выше тремя видами. Однако, несмотря на попытки инженеров как-то скомбинировать эти три подхода, в основном, прижились именно они, в «чистом» виде.

Несмотря на широкое распространение двигателей внутреннего сгорания, существует один особый подвид двигателей, который хоть и не получил широкое распространение (на которое он вправе рассчитывать), тем не менее, в некоторых сферах он всё равно применяется.

Суть таких двигателей заключается в том, что они существенно проще классических двигателей внутреннего сгорания. Проще потому, что в их конструкции полностью исключена такая массивная и сложная система деталей, как «кривошипно-шатунный механизм».

Оппозитный поршневой двигатель с внешним сжатием

Двигатель с противоположным поршнем и внутренним сжатием

Однопоршневой двигатель одностороннего действия с возвратным механизмом

Свободнопоршневой двигатель

Свободнопоршневой двигатель двойного действия

В обычных двигателях данный механизм служит для того, чтобы произвести полезную работу, а также вернуть поршень в изначальное положение, которое он занимал до начала движения.

Система получается достаточно стабильной, прогнозируемой, может быть легко настраиваемой.

Однако, такое усложнение системы не проходит даром, — это приводит к тому, что существенно усложняется механизм в целом, утяжеляется двигатель, возникают разнообразные паразитные явления, которые приводят к повышенному износу цилиндро-поршневой группы.

Среди таких явлений можно назвать знакопеременные нагрузки на поршень, которые оказывают на него раскачивающие движения влево/вправо. Данные движения приводят к повышенному износу поршня и цилиндра.

Кроме того, наличие больших вращающихся масс, приводит к паразитным вибрациям, которые расшатывают конструкцию в целом и увеличивают затраты энергии на осуществление движения.

В отличие от таких классических двигателей, линейные двигатели внутреннего сгорания лишены всех этих недостатков: по своей сути, они представляют собой просто поршень, движущийся прямолинейно и не имеющий каких-либо кривошипно-шатунных механизмов.

Читайте также:
Прокладка выпускного коллектора – меняем прогоревший уплотнитель самостоятельно

Каким же тогда образом, поршень возвращается в первоначальное положение? Для этого существует множество схем.

Среди наиболее распространенных подходов, применяются:

  1. использование противоположной рабочему цилиндру камеры, — в качестве газовой пружины;
  2. уравновешивание одного поршня другим, точно таким же поршнем, движущимся в противоположном направлении;
  3. связывание двух поршней движущихся в противоположных направлениях — жёсткой рычажной сцепкой;
  4. отсутствие какого-либо балансирования движущегося поршня, за счёт того, что вся система установлена на жестком массивном основании. Это позволяет гасить возникающие вибрации;
  5. иные конструкции, а также комбинации всего вышеперечисленного.

Линейный двигатель внутреннего сгорания позволяет очень легко реализовать эффективный генератор электрического тока.

По сути, для создания такого генератора необходимо просто быстро перемещать, закреплённый на связанной с поршнем оси, сильный магнит, сквозь кольцевую обмотку статора, например, как в этом «трясущемся фонарике»:

Благодаря своей простоте, данные двигатели могут развивать достаточно большие скорости. В частности, имеется информация о достижении такими двигателями частоты в 390 Герц (390 движений поршня в секунду и, соответственно, 23400 – в минуту).

Кроме того, двигатели данного типа могут быть использованы в качестве компактных и мощных источников энергии, достаточно простой конструкции. Именно это привлекает к данным двигателям повышенное внимание оборонной промышленности по всему миру.

Некоторые исследователи проводят достаточно интересные опыты, которые позволяют детально оценить эффективность таких двигателей.

В частности, группой учёных была проведена серия работ, направленная на исследование применимости линейных двигателей в военных нуждах.

Исследователи во главу угла ставили возможность создания миниатюрных систем и возможность обеспечивать высокую плотность хранимой энергии, несмотря на свои небольшие размеры.

Для этого был разработан двухтактный двигатель линейного типа, который для возврата поршня в изначальное положение использовал в пружину, с прямоугольным сечением проволоки в ней.


(Источник картинки: “№4” — в списке использованных источников, под этой статьёй)

Тесты показали, что генераторы данного типа обладают очень большим потенциалом. А именно, они могут работать на очень большой частоте, в течение продолжительного времени.


Генератор на 300 ватт и на 5 ватт — в сравнении со стандартной батарейкой, формата АА (Источник картинки: “№4” — в списке использованных источников, под этой статьёй)

В ходе поставленного эксперимента показанный на рисунке генератор мощностью 5-10 Вт проработал в течение 100 часов, работая с частотой в 390 Герц. При этом КПД генератора составил 90%.

В ходе тестирования были выявлены следующие существенные моменты:

  • из-за отсутствия жесткой связи с отсутствующей кривошипно-шатунной системой, генератор имеет переменную степень сжатия, которая позволяет ему легко работать с разными видами топлива, в режиме цикла Дизеля. Другими словами, двигатель может легко воспламенять любое топливо, используя в качестве зажигающего воздействия высокую температуру от сжатия;
  • благодаря отсутствию знакопеременных нагрузок, «раскачивающего» типа, которые являются одними из основных, в стандартных двигателях с кривошипно-шатунным механизмом, данный генератор может хорошо работать с минимальной смазкой или совсем без оной;
  • плотность энергии, хранимой в качестве химического топлива и вырабатываемая с использованием данного генератора, — превосходит как аккумуляторные батареи любого типа, так и топливные элементы;
  • миниатюрность размеров, высокая плотность хранения энергии, дешевизна производства — делают генераторы такого типа особенно привлекательными для использования их в качестве миниатюрных источников энергии, для небольших летающих дронов военного назначения.


Плотность хранимой энергии, по сравнению с перезаряжаемыми аккумуляторами
(Источник картинки: “№4” — в списке использованных источников, под этой статьёй)

Почему же, при таких очевидных преимуществах такого типа двигателей, они не получили широкого распространения и не вытеснили так хорошо известные нам двигатели с кривошипно-шатунным механизмом?

Наверное, ответ здесь заключается в том, что мир стал в определенной степени заложником сложившейся инфраструктуры, крупномасштабных производств и сети сервисных компаний, ориентированных на работу с классическими двигателями внутреннего сгорания.

Это одна сторона проблемы, вторая заключается в том, — что линейный двигатель внутреннего сгорания постоянно находится в зоне риска. Это проявляется в том, что двигатели постоянно балансирует на грани разрушения.

Этот риск является следствием того, что быстро движущийся поршень не имеет, как правило, какого-либо физического ограничителя (конструкции двигателей, которые требуют жесткой сцепки между поршнями, — мы сейчас осознанно опустим, так как любой инженер, старается использовать все преимущества такого типа двигателей).

А для этого требуется отказаться от каких-либо жестких сцепок и заставить двигатель работать исключительно с помощью контроля его движения с применением разнообразных факторов: сжимающихся газовых пружин; синхронно движущихся в разных направлениях и так же синхронно сходящихся в центре — уравновешенных поршней и т.д.

Нетрудно заметить из данного описания, что осуществление четкой синхронизации и контролируемого течения данного процесса, является весьма нетривиальной задачей и решается с переменным успехом.

При выходе же данного процесса из-под контроля, — это сразу же приведет к разрушению одного или нескольких поршней, а также цилиндров (ввиду удара поршней — в соответствующие «донышки» цилиндров).

Если же полностью отказаться от идеи устранения вибраций такого двигателя, используя одноцилиндровую схему, — это приведет к возникновению сильных вибраций, которые должны быть погашены массивным основанием.

Есть ещё одна неочевидная проблема, которая касается сложности пуска двигателей данного типа (мы ведь не забыли, что стараемся «выжать» из двигателя всё, поэтому мы не используем каких-либо жестких сцепок).

Читайте также:
Выбираем новый резонатор для «Лады Приоры»: подробная инструкция по замене

Обычно, пуск двигателя такого типа осуществляется с использованием импульса сжатого воздуха.

Все эти причины в своей совокупности, — сдерживают широкое распространение этих двигателей на коммерческом рынке.

Однако, в последнее время, ввиду широкого распространения разнообразных микроконтроллеров, делаются попытки по электронно-компьютерному контролю процессов, протекающих в двигателе рассматриваемого типа.

В частности, наблюдаются следующие подходы:

  1. ШИМ-контроль, когда для управления движением поршней, используется электрогенератор, связанный с движущимся поршнем или поршнями, использующийся в данный момент, в качестве «подруливающего электродвигателя»;
  2. установка точного времени впрыска и зажигания смеси в цилиндр. Современные средства позволяют достаточно точно контролировать местоположение поршня, давление в конкретном цилиндре, а также гарантировано осуществить зажигание смеси. Для этого могут быть использованы разнообразные датчики движения, давления, свечи поверхностного разряда, а также использование в конструкции цилиндров интегрированных в конструкцию цилиндров «форкамер» (данные камеры упрощают зажигание смеси);
  3. наиболее экзотическим из данного списка, является использование электромагнитных впускных и выпускных клапанов, которое позволяет четко контролировать момент и объем впускаемой/выпускаемой смеси. Данное направление является достаточно экстравагантным, хотя и применяется некоторыми компаниями в составе особо прогрессивных двигателей, используемых, в частности, в гонках «формулы-1».

Таким образом, как можно видеть, использование линейных двигателей внутреннего сгорания в качестве генераторов электрического тока является весьма интересным и перспективным.

Однако не стоит считать, что линейные двигатели являются исключительно прерогативой научных коллективов и не выходят за пределы «секретных лабораторий».

Многие любители достаточно успешно и легко строят свои действующие модели такого типа двигателей, используя в качестве цилиндров стеклянные трубки, а в качестве поршней — графитовые бобышки.

Например, следующий автор, видео которого приведены ниже, — строит двигатели именно такого типа, для собственного удовольствия.

В качестве источника искры, — используется электронная плата от зажигалки для газовой плиты:

Здесь следует сделать примечание: не все зажигалки для газовых кухонных плит используют пьезоэлектрический либо сетевой электрический источник получения электрической искры. Некоторые зажигалки используют в качестве такого источника маломощные платы, питаемые от одной батарейки размера АА, содержащие повышающую напряжение схему.

Кроме этого, достаточно давно некоторые компании выпускают трамбовки для дорог, которые базируются на двухтактных двигателях внутреннего сгорания. По своей сути, данные устройства являются не чем иным, как линейным двигателем, только используются в сугубо утилитарных целях, «далеких от высоких технологий»:

В целом, можно резюмировать, что разработка подобных линейных двигателей внутреннего сгорания является весьма перспективным занятием. В случае, если этим занимаются любители, данное занятие может быть весьма увлекательным и можно разработать свой собственный миниатюрный двигатель, буквально карманного формата (особенно это легко, при наличии своего токарного станка по металлу)!

Такой двигатель может стать хорошим подспорьем, в получении электроэнергии, при нахождении в местах, далеких от цивилизации.

Только помните, что если этот двигатель будет использоваться для генерации электроэнергии, и будет содержать электрогенератор на постоянных магнитах, данное устройство должно очень хорошо охлаждаться, так как магниты имеют характеристику, называемую «точка Кюри», — то есть это температура, при которой магнит размагничивается.

Так как разработчик электрогенератора вряд ли ставит своей целью «системно размагничивать магниты», — ему стоит учитывать этот существенный момент.

Использованные источники:

1. www.wikipedia.org
2. www.freikolben.ch/lineargeneratoren.shtml
3. www.freikolben.ch/basics-de.shtml
4. «Miniature Internal Combustion Engine-Generator For High Energy Density Portable Power»
Kurt D. Annen*, David B. Stickler, and Jim Woodroffe
Aerodyne Research, Inc
Billerica, MA 01821

Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Двигатель внутреннего сгорания (устройство и принцип работы).

Продолжаем познавательную страничку.

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы ДВС:

• Поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

Автономность;
• Универсальность
(сочетание с различными потребителями);
• Невысокая стоимость;
• Компактность;
• Малая масса;
• Возможность быстрого запуска;
• Многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

• Высокий уровень шума;
• Большая частота вращения коленчатого вала;
• Токсичность отработавших газов;
• Невысокий ресурс;
• Низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

Бензиновые двигатели;
• Дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Читайте также:
Почему стучат гидрокомпенсаторы

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

• Корпус;
• Кривошипно-шатунный механизм;
• Газораспределительный механизм;
• Впускная система;
• Топливная система;
• Система зажигания
(бензиновые двигатели);
• Система смазки;
• Система охлаждения;
• Выпускная система;
• Система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

• Впуск;
• Сжатие;
• Рабочий ход;
• Выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

Вот так вот, Друзья! Благодарю за внимание!

Бензиновые и калильные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) в RC-моделях: в чем разница, особенности, преимущества и недостатки

В предыдущих статьях мы рассказывали об особенностях радиоуправляемых моделей с ДВС и электродвигателем. Вместе разбирались, что лучше, а что имеет свои недостатки, думали как выбрать, чтобы не ошибиться. Однако, если вы заметили, в разговоре постоянно проскакивала тема ДВС на бензине и на нитро-топливе.

В этой статье мы подробно остановимся на двигателях внутреннего сгорания для RC-моделей – они ведь тоже бывают разных типов.

Калильный или бензиновый?

Радиоуправляемые модели с ДВС – это профессиональная техника, которая хоть и требует особого ухода и внимания, зато и удовольствия дарит побольше, чем аппараты на электротяге.

С изобретением бесколлекторных электромоторов и емких литий-полимерных аккумуляторов радиоуправляемые электромодели практически не уступают по техническим характеристикам моделям с ДВС. Однако визуальный эффект в эксплуатации RC-модели с ДВС часто перевешивает все доводы в пользу «простых в использовании» электромоторов.

Двигатели внутреннего сгорания подразделяют на калильные нитро-ДВС и бензиновые.

Все просто: для бензинового нужен бензин, а для калильного – специальное топливо (топливная смесь) на основе метилового спирта.

Для чего эти два вида ДВС? В чем разница?

Бензиновые моторы большие и тяжелые – их используют на крупных моделях (масштаб 1:5 и размеры более полуметра). Минимальный объем такого мотора около 20 см3, а то и больше – 23-30 см3.

Калильные двигатели предусмотрены для моделей меньшего масштаба и размера. Они компактные и легкие, но при этом не уступают по мощности бензиновым ДВС.

Объем калильного двигателя 2-6 куб.см, но определяют его не в кубических сантиметрах, а в сотых долях кубического дюйма. Так калильный ДВС объемом 3,44 куб. см. – это всего 0,21 куб. дюйма. Сотые доли объема двигателя в дюймах называют классом двигателя. Так, наш приведённый в примере двигатель с объемом 0,21 куб дюйма относится к 21-му классу.

Принципиальные отличия

1. Алгоритм работы

Читайте также:
Собираем и производим замену топливных фильтров на КАМАЗе: пошаговые инструкции с видео

Калильный и бензиновый двигатели кардинально отличаются по способу воспламенения топливной смеси.

Для бензинового используется свеча зажигания как в обычном автомобиле (искровая). Просто в нужный момент на свечу подается напряжение, вызывающее искру, что и воспламеняет топливо после подачи. Размер искровой свечи около 4-5 см.

Калильный двигатель предусматривает работу калильной свечи. Она разогревается перед запуском мотора, а в процессе работы не теряет температуру, достаточную для воспламенения топливной смеси при контакте.

Размер калильной свечи – около 1 см.

2. Топливная смесь

Бензиновый мотор работает на смеси бензина и масла. Обратите внимание, что обычный автомобильный бензин не всегда можно использовать для RC-модели. Тут применяется бензин АИ-92 и АИ-95, разбавленный специальным синтетическим маслом для двухтактных двигателей. Пропорции масла и бензина указываются в инструкции для каждой отдельной модели.

Калильный намного меньше по размеру, а потому нуждается в более эффективной смеси. В состав горючего для него входит нитрометан, масло и метанол. Пропорции сложные и отличаются для разных классов RC-моделей, но об этом мы говорим в следующих публикациях.

Параметры для оценки двигателя внутреннего сгорания

Размер двигателя и модели

Крупный (для автомоделей это масштаб 1:5)

Средний (для автомоделей это масштаб 1:8 и 1:10)

Продолжительность работы

Универсальность использования

(только для больших моделей)

Стоимость смеси

Доступность топлива

Высокая (продается на любой заправке)

Продается только в специализированных магазинах

Стоимость модели

Настройка двигателя

Не нуждаются в подстройке

Постоянная подстройка в зависимости от температуры и влажности

Чистота модели после эксплуатации

Загрязнений меньше, более чистые выхлопы

Выхлопы грязные, модель пачкается

Высокий, свечи более долговечные

Реалистичные шумовые и звуковые эффекты

Техобслуживание

Не нуждается в особом уходе

Теперь вы в курсе, что если модель ревет и выдает клубы дыма, то это не обязательно бензин.

Калильный мотор (слева на картинке) ничем не хуже, но называют его «бензиновым» только те, кто не знаком с тонкостями RC-моделизма.

Доказываем, что больше – не значит лучше, в обзоре 7 самых маленьких настоящих двигателей

Двигатели бывают разные. Некоторые из них имеют размер пятиэтажного дома, в то время как для того, чтобы увидеть другие, придется поискать.

Двигатели бывают разные. Некоторые из них имеют размер пятиэтажного дома, в то время как для того, чтобы увидеть другие, придется поискать микроскоп. Недавно мы представили вам список самых крупных двигателей в мире, теперь пришло время броситься в другую крайность.

Несмотря на то, что этот одноцилиндровый двигатель от DKW покажется гигантским, в сравнении с другими участникам этого хит-парада, 49сс всё-таки является особенным, поскольку он используется в автомобилестроении. А точнее, в автомобиле Peel P50. Самый маленький в мире двигатель, используемый в производстве серийных автомобилей, имеет лишь 4 л.с. Да и этого, в общем-то, достаточно, ведь автомобиль весит всего 56 кг.

Smalltoe motorcycle – этаноловый двигатель

К сожалению, данных об объеме двигателя у нас не имеется, но есть данные о мощности: 0.3 л.с. Этот двигатель используется в самом маленьком в мире мотоцикле Smalltoe, колёсная база которого составляет лишь 80мм. Этот мощнейший движок разгоняет мотоцикл до невероятной скорости в 2км/ч. И да, на нем можно ездить. Посмотрите видео.

Самый маленький V12 в мире

Мануэль Хермо Баррьеро, механик ВМФ Испании в отставке, занимается постройкой маленьких, рабочих двигателей. Неплохое занятие для пенсионера, не так ли? Этот двигатель V12 признан самым маленьким в мире. Его постройка заняла у Мануэля 1220 часов кропотливой работы.

Самый маленький W32 в мире

Если вас шокировал предыдущий двигатель, то приготовьтесь увидеть еще одно творение господина Баррьеро – самый маленький W32 в мире. Работа над двигателем заняла 2520 часов, и в процессе постройки было использовано 850 различных деталей. Как и V12, этот двигатель идеально сбалансирован, и в доказательство этого факта инженер предлагает посмотреть видеозапись.

Рональд Валентин занимается постройкой маленьких двигателей для своих моделей самолётов уже 30 лет. Самый маленький из них – Nanobee – существует пока лишь в форме прототипа. Объем двигателя составляет 0.006мл. Самым удивительным фактом является то, что этот двигатель реально работает! Он признан самым маленьким в мире дизельным двигателем.

Самый маленький паровой двигатель в мире

На изображении вы видите полностью рабочий паровой двигатель, вот только размеры его не совсем привычны. Индийскому инженеру Икбалу Ахмеду удалось создать функционирующий паровой двигатель, который имеет высоту 6.8мм, длину 16.24мм и весит 1.72гр.

Микроскопический двигатель внутреннего сгорания

Что, вы все еще не удивлены? Ну, хорошо. Взгляните на этот двигатель. Кстати, чтобы на него взглянуть, потребуется микроскоп, поскольку его диагональ составляет лишь 0.0001мм. Двигатель состоит из резервуара с водой, через который проходит два электрода. Ток подается на электроды, благодаря чему кислород и водород распадаются. В результате образуются нанопузыри газа, увеличивается объем и вырабатывается энергия. Ох уж эта наука!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: