Brennkraftmaschine mit gegenläufigen Kolben. Gegenkolbenmotor Gegenüberliegende Bauart ICE

Es wäre nicht übertrieben zu sagen, dass die meisten selbstfahrenden Geräte heute mit Verbrennungsmotoren unterschiedlicher Bauart mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien ausgestattet sind. Jedenfalls, wenn wir über den Straßenverkehr sprechen. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf ICE. Was es ist, wie dieses Gerät funktioniert, was seine Vor- und Nachteile sind, erfahren Sie beim Lesen.

Das Funktionsprinzip von Verbrennungsmotoren

Das Hauptfunktionsprinzip des Verbrennungsmotors beruht darauf, dass der Brennstoff (fest, flüssig oder gasförmig) in einem speziell zugeordneten Arbeitsvolumen im Inneren des Aggregats selbst verbrennt und dabei thermische Energie in mechanische Energie umwandelt.

Das in die Zylinder eines solchen Motors eintretende Arbeitsgemisch wird komprimiert. Nach seiner Zündung entsteht mit Hilfe spezieller Geräte ein Überdruck von Gasen, der die Kolben der Zylinder zwingt, in ihre ursprüngliche Position zurückzukehren. Dadurch entsteht ein konstanter Arbeitszyklus, der mit Hilfe spezieller Mechanismen kinetische Energie in Drehmoment umwandelt.

Bis heute kann das ICE-Gerät drei Haupttypen haben:

• oft einfach genannt;
• Viertakt-Aggregat, wodurch höhere Leistungs- und Wirkungsgradwerte erreicht werden können;
• mit verbesserten Leistungseigenschaften.

Darüber hinaus gibt es weitere Modifikationen der Hauptkreisläufe, die bestimmte Eigenschaften von Kraftwerken dieses Typs verbessern.

Vorteile von Verbrennungsmotoren

Im Gegensatz zu Antriebseinheiten, die das Vorhandensein externer Kammern vorsehen, hat der Verbrennungsmotor erhebliche Vorteile. Die wichtigsten sind:

• wesentlich kompaktere Abmessungen;
• höhere Nennleistungen;
• optimale Wirkungsgradwerte.

Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei einem Verbrennungsmotor um ein Gerät handelt, das in den allermeisten Fällen die Verwendung verschiedener Kraftstoffarten ermöglicht. Es kann Benzin, Dieselkraftstoff, Natur- oder Kerosin und sogar gewöhnliches Holz sein.

Diese Vielseitigkeit hat diesem Motorenkonzept seine wohlverdiente Popularität, Allgegenwärtigkeit und wirkliche Weltmarktführerschaft verliehen.

Kurzer historischer Exkurs

Es ist allgemein anerkannt, dass der Verbrennungsmotor seit der Erfindung eines Kolbenaggregats durch den Franzosen de Rivas im Jahr 1807, das Wasserstoff in gasförmigem Aggregatzustand als Kraftstoff verwendete, seine Geschichte zurückzählt. Und obwohl die ICE-Vorrichtung seitdem bedeutende Änderungen und Modifikationen erfahren hat, werden die Hauptideen dieser Erfindung auch heute noch verwendet.

Der erste Viertakt-Verbrennungsmotor erblickte 1876 in Deutschland das Licht der Welt. Mitte der 80er Jahre des 19. Jahrhunderts wurde in Russland ein Vergaser entwickelt, der es ermöglichte, die Benzinzufuhr zu den Motorzylindern zu dosieren.

Und ganz am Ende des vorletzten Jahrhunderts schlug der berühmte deutsche Ingenieur die Idee vor, ein brennbares Gemisch unter Druck zu zünden, was die Leistungscharakteristik von Verbrennungsmotoren und die Effizienzindikatoren von Einheiten dieses Typs erheblich erhöhte ließ bisher zu wünschen übrig. Seitdem verläuft die Entwicklung von Verbrennungsmotoren hauptsächlich auf dem Weg der Verbesserung, Modernisierung und Einführung verschiedener Verbesserungen.

Die wichtigsten Typen und Typen von Verbrennungsmotoren

Die mehr als 100-jährige Geschichte dieser Art von Einheiten hat es jedoch ermöglicht, mehrere Haupttypen von Kraftwerken mit innerer Verbrennung von Brennstoff zu entwickeln. Sie unterscheiden sich nicht nur in der Zusammensetzung der verwendeten Arbeitsmischung, sondern auch in konstruktiven Merkmalen.

Benzinmotoren

Wie der Name schon sagt, verwenden die Einheiten dieser Gruppe verschiedene Benzinsorten als Kraftstoff.

Solche Kraftwerke wiederum werden meist in zwei große Gruppen eingeteilt:

• Vergaser. Bei solchen Geräten wird das Kraftstoffgemisch vor dem Eintritt in die Zylinder in einem speziellen Gerät (Vergaser) mit Luftmassen angereichert. Dann wird es durch einen elektrischen Funken gezündet. Zu den prominentesten Vertretern dieses Typs gehören die VAZ-Modelle, deren Verbrennungsmotor lange Zeit ausschließlich vom Vergasertyp war.
• Injektion. Dies ist ein komplexeres System, bei dem Kraftstoff durch einen speziellen Verteiler und Einspritzdüsen in die Zylinder eingespritzt wird. Es kann sowohl mechanisch als auch durch ein spezielles elektronisches Gerät erfolgen. Common-Rail-Direkteinspritzsysteme gelten als die produktivsten. Installiert auf fast allen modernen Autos.

Benzinmotoren mit Einspritzung gelten als sparsamer und bieten einen höheren Wirkungsgrad. Die Kosten solcher Einheiten sind jedoch viel höher, und Wartung und Betrieb sind viel schwieriger.

Dieselmotoren

Zu Beginn der Existenz von Einheiten dieser Art konnte man oft einen Witz über den Verbrennungsmotor hören, dass dies ein Gerät ist, das Benzin frisst wie ein Pferd, sich aber viel langsamer bewegt. Mit der Erfindung des Dieselmotors hat dieser Witz teilweise an Aktualität verloren. Vor allem, weil Diesel mit viel minderwertigem Kraftstoff betrieben werden kann. Das bedeutet, dass es viel billiger ist als Benzin.

Der wichtigste grundlegende Unterschied zwischen Verbrennungsmotoren ist das Fehlen einer Zwangszündung des Kraftstoffgemisches. Durch spezielle Injektoren wird Dieselkraftstoff in die Zylinder eingespritzt und durch die Druckkraft des Kolbens einzelne Kraftstofftropfen gezündet. Neben den Vorteilen hat der Dieselmotor eine Reihe von Nachteilen. Unter ihnen sind die folgenden:

• viel weniger Leistung im Vergleich zu Benzinkraftwerken;
• große Abmessungen und Gewichtseigenschaften;
• Startschwierigkeiten unter extremen Wetter- und Klimabedingungen;
• unzureichende Traktion und Neigung zu ungerechtfertigten Leistungsverlusten, insbesondere bei relativ hohen Geschwindigkeiten.

Darüber hinaus ist die Reparatur eines Verbrennungsmotors vom Dieseltyp normalerweise viel komplizierter und kostspieliger als das Einstellen oder Wiederherstellen der Leistung eines Benzinaggregats.

Gasmotoren

Trotz der Billigkeit des als Kraftstoff verwendeten Erdgases ist die Konstruktion von gasbefeuerten Verbrennungsmotoren ungleich komplizierter, was zu einer erheblichen Verteuerung des Gesamtaggregats, insbesondere der Installation und des Betriebs führt.

Bei Kraftwerken dieser Art gelangt Flüssig- oder Erdgas durch ein System aus speziellen Getrieben, Verteilern und Düsen in die Zylinder. Die Zündung des Kraftstoffgemisches erfolgt wie bei Vergaser-Benzinanlagen - mit Hilfe eines von einer Zündkerze ausgehenden elektrischen Funkens.

Kombinierte Arten von Verbrennungsmotoren

Nur wenige kennen kombinierte ICE-Systeme. Was ist das und wo wird es angewendet?

Dabei geht es natürlich nicht um moderne Hybridautos, die sowohl mit Benzin als auch mit einem Elektromotor fahren können. Kombinierte Verbrennungsmotoren werden üblicherweise als solche Einheiten bezeichnet, die Elemente verschiedener Prinzipien von Kraftstoffsystemen kombinieren. Der prominenteste Vertreter der Familie solcher Motoren sind Gas-Diesel-Anlagen. Bei ihnen gelangt das Kraftstoffgemisch fast genauso wie bei Gasaggregaten in den Block des Verbrennungsmotors. Der Kraftstoff wird jedoch nicht mit Hilfe einer elektrischen Entladung einer Kerze gezündet, sondern mit einer Zündportion Dieselkraftstoff, wie dies bei einem herkömmlichen Dieselmotor der Fall ist.

Wartung und Reparatur von Verbrennungsmotoren

Trotz einer ziemlich großen Vielfalt an Modifikationen haben alle Verbrennungsmotoren ähnliche Grundkonstruktionen und Diagramme. Um jedoch eine qualitativ hochwertige Wartung und Reparatur von Verbrennungsmotoren durchführen zu können, ist es notwendig, seinen Aufbau genau zu kennen, die Funktionsprinzipien zu verstehen und Probleme zu erkennen. Dazu ist es natürlich notwendig, die Konstruktion von Verbrennungsmotoren verschiedener Typen sorgfältig zu studieren, um den Zweck bestimmter Teile, Baugruppen, Mechanismen und Systeme selbst zu verstehen. Das ist nicht einfach, aber sehr spannend! Und vor allem notwendig.

Speziell für neugierige Köpfe, die alle Geheimnisse und Geheimnisse fast aller Fahrzeuge selbstständig verstehen möchten, ist auf dem Foto oben ein ungefähres schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors dargestellt.

Also haben wir herausgefunden, was dieses Netzteil ist.

Gegenkolbenmotor- die Anordnung der Brennkraftmaschine mit der Anordnung von Kolben in zwei gegenüberliegenden Reihen in gemeinsamen Zylindern derart, dass sich die Kolben jedes Zylinders aufeinander zu bewegen und einen gemeinsamen Brennraum bilden. Die Kurbelwellen sind mechanisch synchronisiert, und die Auslasswelle dreht sich um 15-22 ° vor der Einlasswelle, die Leistung wird entweder von einer oder von beiden entnommen (z. B. beim Antrieb von zwei Propellern oder zwei Kupplungen). Das Layout sorgt automatisch für Direktstromspülung - die perfekteste für eine Zweitaktmaschine und das Fehlen eines Gasanschlusses.

Es gibt einen anderen Namen für diesen Motortyp - gegenläufiger Kolbenmotor (Motor mit PDP).

Das Gerät des Motors mit der entgegenkommenden Bewegung der Kolben:

5, 10, 12 oder mehr Zylinder. Ermöglicht es Ihnen, die linearen Abmessungen des Motors im Vergleich zu einer Reihenanordnung von Zylindern zu reduzieren.

VR-förmig
"VR" ist eine Abkürzung aus zwei deutschen Wörtern für V-förmig und R-Reihe, also "v-förmige Reihe". Der Motor wurde von Volkswagen entwickelt und ist eine Symbiose aus einem V-Motor mit extrem niedrigem Sturzwinkel von 15° und einem Reihenmotor. Die Kolben sind schachbrettartig im Block angeordnet. Die Kombination der Vorteile beider Motortypen führte dazu, dass der VR6-Motor so kompakt wurde, dass er es ermöglichte, im Gegensatz zu einem herkömmlichen V-Motor beide Zylinderbänke mit einem gemeinsamen Kopf abzudecken. Das Ergebnis ist ein VR6-Motor, der wesentlich kürzer als ein Reihensechszylinder und schmaler als ein herkömmlicher V6-Motor ist. Verbaut seit 1991 (Modell 1992) bei Volkswagen Passat, Golf, Corrado, Sharan Fahrzeugen. Es hat Werksindizes "AAA" mit einem Volumen von 2,8 Litern, mit einer Kapazität von 174 l / s und "ABV" mit einem Volumen von 2,9 Litern und einer Kapazität von 192 l / s.

Boxermotor- Kolbenverbrennungsmotor, bei dem der Winkel zwischen den Zylinderreihen 180 Grad beträgt. In der Automobil- und Motorradtechnik wird ein Boxermotor verwendet, um den Schwerpunkt zu senken, anstatt der traditionellen V-förmigen, da die Anordnung der Kolben es ihnen ermöglicht, Vibrationen gegenseitig zu neutralisieren, so dass der Motor eine gleichmäßigere Leistung hat.
Der Boxermotor wurde am häufigsten im Modell Volkswagen Kaefer (Käfer, in der englischen Version) eingesetzt, das in den Produktionsjahren (von bis 2003) in einer Menge von 21.529.464 Einheiten auf den Markt kam.
Porsche verwendet es in den meisten seiner Sport- und Rennmodelle der Serien , GT1, GT2 und GT3.
Auch der Boxermotor ist ein Markenzeichen von Subaru, der seit 1963 in fast allen Subaru-Modellen verbaut wird. Die meisten Motoren dieser Firma haben ein entgegengesetztes Layout, das eine sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit des Zylinderblocks bietet, aber gleichzeitig die Reparatur des Motors erschwert. Alte Motoren der EA-Serie (EA71, EA82 (produziert bis etwa 1994)) sind berühmt für ihre Zuverlässigkeit. Neuere Motoren der Baureihen EJ, EG, EZ (EJ15, EJ18, EJ20, EJ22, EJ25, EZ30, EG33, EZ36), die von 1989 bis heute in verschiedenen Subaru-Modellen installiert wurden (seit Februar 1989 sind Subaru Legacy-Fahrzeuge mit Boxer-Diesel ausgestattet). Motoren gekoppelt mit Schaltgetriebe).
Es wurde von 1987 bis 1993 auch in den rumänischen Oltcit Club-Fahrzeugen installiert (es ist eine exakte Kopie des Citroen Axel). Bei der Herstellung von Motorrädern werden Boxermotoren häufig in BMW-Modellen sowie in sowjetischen schweren Motorrädern Ural und Dnepr eingesetzt.

U-Motor- Symbol des Kraftwerks, das aus zwei Reihenmotoren besteht, deren Kurbelwellen mechanisch durch eine Kette oder ein Zahnrad verbunden sind.
Bemerkenswerte Anwendungsfälle: Sportwagen – Bugatti Typ 45, Entwicklungsvariante des Matra Bagheera; einige Schiffs- und Flugzeugmotoren.
Ein U-förmiger Motor mit zwei Zylindern in jedem Block wird manchmal als bezeichnet Quadrat vier.

Gegenkolbenmotor- die Anordnung eines Verbrennungsmotors mit der Anordnung von Zylindern in zwei gegenüberliegenden Reihen (meist übereinander) derart, dass sich die Kolben der gegenüberliegenden Zylinder aufeinander zu bewegen und einen gemeinsamen Brennraum haben. Die Kurbelwellen sind mechanisch verbunden, die Leistung wird von einer oder von beiden entnommen (z. B. beim Antrieb von zwei Propellern). Die Motoren in diesem Schema sind meist turbogeladene Zweitaktmotoren. Dieses Schema wird für Flugzeugmotoren, Panzermotoren (T-64, T-80UD, T-84, Chieftain), Diesellokomotivenmotoren (TE3, 2TE10) und große Schiffsdieselmotoren verwendet. Es gibt einen anderen Namen für diesen Motortyp – einen Motor mit sich gegenläufig bewegenden Kolben (ein Motor mit einem PDP).

Funktionsprinzip:
1 Einlass
2-Antriebskompressor
3 Luftkanal
4 Sicherheitsventil
5 Abschluss KSchM
6 Einlass KShM (später um ~20° relativ zum Auslass)
7-Zylinder mit Einlass- und Auslasskanälen
Ausgabe 8
9 Wasserkühlmantel
10 Zündkerze

Wankelmotor- ein luftgekühlter Sternmotor, der auf der Drehung von Zylindern basiert (normalerweise in einer ungeraden Zahl dargestellt), zusammen mit einem Kurbelgehäuse und einem Propeller um eine feststehende Kurbelwelle, die auf einem Motorrahmen montiert ist. Ähnliche Motoren waren während des Ersten Weltkriegs und des russischen Bürgerkriegs weit verbreitet. Während dieser Kriege waren diese Triebwerke wassergekühlten Triebwerken im spezifischen Gewicht überlegen, weshalb sie hauptsächlich (in Jägern und Aufklärungsflugzeugen) eingesetzt wurden.
Star-Motor (Sternmotor) - ein Kolbenverbrennungsmotor, dessen Zylinder in gleichen Winkeln in radialen Strahlen um eine Kurbelwelle angeordnet sind. Der Sternmotor ist kurz und ermöglicht eine kompakte Anordnung einer großen Anzahl von Zylindern. Hat breite Anwendung in der Luftfahrt gefunden.
Star-Motor unterscheidet sich von anderen Typen in der Konstruktion des Kurbeltriebs. Eine Pleuelstange ist die Hauptpleuelstange, sie ähnelt der Pleuelstange eines herkömmlichen Reihenmotors, die übrigen sind Hilfspleuel und werden entlang ihrer Peripherie an der Hauptpleuelstange befestigt (das gleiche Prinzip wird bei V-Motoren verwendet). . Ein Nachteil der Konstruktion des Sternmotors ist die Möglichkeit, dass beim Parken Öl in die unteren Zylinder fließt, weshalb vor dem Starten des Motors sichergestellt werden muss, dass sich kein Öl in den unteren Zylindern befindet. Das Starten des Motors bei Vorhandensein von Öl in den unteren Zylindern führt zu Wasserschlägen und einem Bruch des Kurbelmechanismus.
Viertakt-Sternmotoren haben eine ungerade Anzahl von Zylindern hintereinander - so können Sie "durch einen" einen Funken in den Zylindern erzeugen.

Rotationskolbenmotor Verbrennungsmotor (RPD, Wankelmotor), dessen Design im Jahr von NSU-Ingenieur Walter Freude entwickelt wurde, er besaß auch die Idee zu diesem Design. Der Motor wurde gemeinsam mit Felix Wankel entwickelt, der an einem anderen Rotationskolbenmotor-Design arbeitete.
Ein Merkmal des Motors ist die Verwendung eines dreiflächigen Rotors (Kolbens), der die Form eines Reuleaux-Dreiecks hat und sich in einem Zylinder mit einem speziellen Profil dreht, dessen Oberfläche nach einem Epitrochoiden hergestellt ist.

Design
Der auf der Welle montierte Rotor ist starr mit dem Zahnrad verbunden, das mit dem feststehenden Zahnrad - dem Stator - in Eingriff steht. Der Durchmesser des Rotors ist viel größer als der Durchmesser des Stators, trotzdem rollt der Rotor mit dem Zahnrad um das Zahnrad. Jeder der Scheitel des dreiflächigen Rotors bewegt sich entlang der epitrochoidalen Oberfläche des Zylinders und schneidet die variablen Volumina der Kammern im Zylinder unter Verwendung von drei Ventilen ab.
Diese Konstruktion ermöglicht es, jeden 4-Takt-Diesel-, Stirling- oder Otto-Zyklus ohne die Verwendung eines speziellen Gasverteilungsmechanismus auszuführen. Die Abdichtung der Kammern erfolgt durch Radial- und Enddichtplatten, die durch Fliehkräfte, Gasdruck und Bandfedern gegen den Zylinder gedrückt werden. Das Fehlen eines Gasverteilungsmechanismus macht den Motor viel einfacher als einen Viertakt-Kolbenmotor (die Einsparung beträgt etwa tausend Teile), und das Fehlen einer Schnittstelle (Kurbelgehäuseraum, Kurbelwelle und Pleuel) zwischen einzelnen Arbeitskammern gewährleistet eine außergewöhnliche Kompaktheit und hohe Leistungsdichte. Bei einer Umdrehung vollführt der Vankel drei komplette Arbeitszyklen, was dem Betrieb eines Sechszylinder-Kolbenmotors entspricht. Gemischbildung, Zündung, Schmierung, Kühlung, Start sind grundsätzlich gleich wie bei einem konventionellen Kolben-Verbrennungsmotor.
Praktische Anwendung erhielten Motoren mit dreiflächigen Rotoren mit dem Verhältnis von Zahnrad und Zahnradradien: R: r = 2: 3, die auf Autos, Booten usw. installiert sind.

Motorkonfiguration W
Der Motor wurde von Audi und Volkswagen entwickelt und besteht aus zwei V-förmigen Motoren. Das Drehmoment wird von beiden Kurbelwellen abgenommen.

Drehflügelmotor Verbrennungsmotor (RLD, Vigriyanov-Motor), dessen Design 1973 von Ingenieur Mikhail Stepanovich Vigriyanov entwickelt wurde. Die Besonderheit des Motors ist die Verwendung eines rotierenden Verbundrotors, der im Inneren des Zylinders angeordnet ist und aus vier Blättern besteht.
Design Auf einem Paar koaxialer Wellen sind zwei Schaufeln installiert, die den Zylinder in vier Arbeitskammern unterteilen. Jede Kammer führt bei einer Umdrehung vier Arbeitszyklen aus (ein Satz Arbeitsgemisch, Verdichtung, Arbeitstakt und Abgasemission). Somit ist im Rahmen dieser Konstruktion ein beliebiger Viertakt-Zyklus realisierbar. (Nichts hindert dieses Design daran, eine Dampfmaschine zu betreiben, nur müssen Sie zwei Klingen anstelle von vier verwenden.)

Motorbalance

Alle Diagramme öffnen sich auf einen Klick in voller Größe.

GEGENVERKEHR

Die Besonderheit des Zweitakt-Dieselmotors von Professor Peter Hofbauer, der 20 Jahre seines Lebens der Arbeit im Volkswagen-Konzern widmete, sind zwei Kolben in einem Zylinder, die sich aufeinander zu bewegen. Und der Name bestätigt dies: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) – entgegenkommende Kolben, entgegenkommende Zylinder.

Ein ähnliches Schema wurde Mitte des letzten Jahrhunderts im Luftfahrt- und Panzerbau verwendet, beispielsweise bei den deutschen Junkern oder dem sowjetischen T-64-Panzer. Tatsache ist, dass bei einem herkömmlichen Zweitaktmotor beide Fenster für den Gasaustausch durch einen Kolben blockiert sind und sich bei Motoren mit gegenüberliegenden Kolben ein Einlassfenster in der Hubzone eines Kolbens und eine Auslassöffnung im Hub befindet Zone der zweiten. Durch diese Konstruktion können Sie das Auslassfenster früher öffnen und so den Brennraum besser von Abgasen reinigen. Und schließen Sie vorher, um etwas von dem Arbeitsgemisch zu sparen, das bei einem Zweitaktmotor normalerweise in den Auspuff geschleudert wird.

Was ist das Highlight am Design des Professors? In der zentralen (zwischen den Zylindern) Position der Kurbelwelle, die alle Kolben gleichzeitig bedient. Diese Entscheidung führte zu einem ziemlich komplizierten Kurbeldesign. Es gibt ein Paar davon auf jedem Kurbelwellenzapfen, und die äußeren Kolben haben ein Paar Pleuelstangen, die sich auf beiden Seiten des Zylinders befinden. Dieses Schema ermöglichte es, mit einer Kurbelwelle auszukommen (die vorherigen Motoren hatten zwei davon, die sich an den Rändern des Motors befanden) und eine kompakte, leichte Einheit herzustellen. Bei Viertaktmotoren sorgt der Kolben selbst für die Luftzirkulation im Zylinder, beim OPOC-Motor - Turboaufladung. Für eine bessere Effizienz hilft der Elektromotor, die Turbine schnell zu beschleunigen, die in bestimmten Modi zum Generator wird und Energie zurückgewinnt.

Ein ohne Rücksicht auf Umweltstandards für die Armee hergestellter Prototyp mit einer Masse von 134 kg leistet 325 PS. Eine zivile Version wurde ebenfalls vorbereitet - mit etwa hundert Streitkräften weniger Schlagkraft. Laut Hersteller ist der OROS-Motor je nach Version 30–50 % leichter als andere Dieselmotoren vergleichbarer Leistung und zwei- bis viermal kompakter. Selbst in der Breite (dies ist das beeindruckendste Gesamtmaß) ist der OROS nur doppelt so groß wie einer der kompaktesten Automobile der Welt – der Zweizylinder Fiat Twinair.

Der OPOC-Motor ist ein Beispiel für einen modularen Aufbau: Zwei-Zylinder-Blöcke können zu Mehrzylindereinheiten zusammengesetzt werden, indem sie mit elektromagnetischen Kupplungen verbunden werden. Wenn nicht die volle Leistung benötigt wird, können ein oder mehrere Module abgeschaltet werden, um Kraftstoff zu sparen. Anders als bei konventionellen abgeschalteten Motoren, bei denen die Kurbelwelle auch „ruhende“ Kolben bewegt, können mechanische Verluste vermieden werden. Ich frage mich, wie es mit der Kraftstoffeffizienz und den schädlichen Emissionen steht. Der Entwickler umgeht dieses Problem lieber schweigend. Klar ist, dass die Positionen der Zweitakter hier traditionell schwach sind.

GETRENNTE LEISTUNG

Ein weiteres Beispiel für eine Abkehr von traditionellen Dogmen. Carmelo Scuderi griff in die heilige Regel der Viertaktmotoren ein: Der gesamte Arbeitsablauf muss strikt in einem Zylinder ablaufen. Der Erfinder teilte den Zyklus auf zwei Zylinder auf: Einer ist für die Ansaugung des Gemisches und dessen Verdichtung zuständig, der zweite für den Arbeitstakt und den Auslass. Gleichzeitig passiert der traditionelle Viertaktmotor, genannt Split-Cycle-Motor (SCC - Split Cycle Combustion), nur eine Umdrehung der Kurbelwelle, also doppelt so schnell.

So funktioniert dieser Motor. Im ersten Zylinder verdichtet der Kolben die Luft und fördert sie in den Verbindungskanal. Das Ventil öffnet sich, der Injektor spritzt Kraftstoff ein und das unter Druck stehende Gemisch strömt in den zweiten Zylinder. Die Verbrennung beginnt bei ihm mit der Abwärtsbewegung des Kolbens, im Gegensatz zum Ottomotor, bei dem das Gemisch kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts des Kolbens gezündet wird. Somit stört das brennende Gemisch nicht, dass sich der Kolben in der Anfangsphase der Verbrennung auf den Kolben zubewegt, sondern drückt ihn im Gegenteil. Der Schöpfer des Motors verspricht eine Leistungsdichte von 135 PS. pro Liter Arbeitsvolumen. Darüber hinaus mit einer deutlichen Reduzierung der Schadstoffemissionen aufgrund einer effizienteren Verbrennung des Gemischs - beispielsweise mit einer Verringerung des NOx-Ausstoßes um 80% im Vergleich zum gleichen Indikator für einen herkömmlichen Verbrennungsmotor. Gleichzeitig behaupten sie, dass SCC um 25 % sparsamer ist als atmosphärische Motoren gleicher Leistung. Ein zusätzlicher Zylinder bedeutet jedoch eine zusätzliche Masse, eine Vergrößerung der Abmessungen und eine Erhöhung der Reibungsverluste. So etwas ist kaum zu glauben... Vor allem, wenn wir als Beispiel eine neue Generation aufgeladener Motoren nehmen, die unter dem Motto Downsizing entstanden.

Übrigens wurde für diesen Motor ein originelles Rekuperations- und Boost-Schema "in einer Flasche" namens Air-Hybrid erfunden. Während der Motorbremsung wird der Arbeitstaktzylinder deaktiviert (Ventile geschlossen) und der Kompressionszylinder füllt einen speziellen Vorratsbehälter mit Druckluft. Beim Beschleunigen passiert das Gegenteil: Der Kompressionszylinder arbeitet nicht und die gespeicherte Luft wird in den Arbeiter gepumpt - eine Art Schub. Tatsächlich ist bei einem solchen Schema ein vollständig pneumatischer Modus nicht ausgeschlossen, wenn die Luft die Kolben allein drückt.

POWER AUS LUFT

Auch Professor Lino Guzzella nutzte die Idee, Druckluft in einem separaten Tank zu speichern: Eines der Ventile öffnet den Weg vom Zylinder zum Brennraum. Ansonsten handelt es sich um einen konventionellen Turbomotor. Auf Basis eines 0,75-Liter-Motors wurde ein Prototyp gebaut, der sich als Ersatz für einen 2-Liter-Saugmotor anbietet.

Um die Effektivität seiner Kreation zu bewerten, zieht es der Entwickler vor, sie mit Hybridantrieben zu vergleichen. Darüber hinaus erhöht das Design von Guzzella bei einem ähnlichen Kraftstoffverbrauch (ca. 33 %) die Kosten des Motors nur um 20 % - eine komplexe gasbetriebene Anlage kostet fast das Zehnfache. Beim Testmuster wird Kraftstoff jedoch nicht so sehr durch die Druckbeaufschlagung eines Zylinders eingespart, sondern durch das geringe Arbeitsvolumen des Motors selbst. Aber auch beim Betrieb eines konventionellen Verbrennungsmotors gibt es noch Perspektiven für Druckluft: Mit ihr lässt sich der Motor im Start-Stopp-Modus starten oder ein Auto mit niedrigen Geschwindigkeiten fahren.

DREHEN, DREHEN BALL...

Unter den ungewöhnlichen Verbrennungsmotoren sticht der Motor von Herbert Hüttlin durch seine bemerkenswerteste Konstruktion hervor: Traditionelle Kolben und Brennkammern sind in einer Kugel untergebracht. Die Kolben bewegen sich in mehrere Richtungen. Erstens aufeinander zu, wobei sich zwischen ihnen Brennkammern bilden. Darüber hinaus sind sie paarweise zu Blöcken verbunden, die auf einer einzigen Achse montiert sind und sich entlang einer kniffligen Flugbahn drehen, die von einer ringförmigen Unterlegscheibe vorgegeben wird. Der Körper der Kolbenblöcke ist mit einem Zahnrad integriert, das das Drehmoment auf die Ausgangswelle überträgt.

Aufgrund der starren Verbindung zwischen den Blöcken werden beim Befüllen einer Brennkammer mit einem Gemisch gleichzeitig Abgase in die andere freigesetzt. Somit tritt für die Drehung der Kolbenblöcke um 180 Grad ein 4-Takt-Zyklus auf, für eine volle Umdrehung - zwei Arbeitszyklen.

Die erste Vorführung eines Kugelmotors auf dem Genfer Autosalon zog alle Blicke auf sich. Das Konzept ist sicherlich interessant - Sie können stundenlang die Arbeit eines 3D-Modells beobachten und versuchen herauszufinden, wie dieses oder jenes System funktioniert. Einer schönen Idee sollte jedoch eine Umsetzung in Metall folgen. Und der Entwickler hat noch kein Wort über zumindest ungefähre Werte der Hauptindikatoren des Geräts gesagt - Leistung, Effizienz, Umweltfreundlichkeit. Und vor allem um Herstellbarkeit und Zuverlässigkeit.

MODE-THEMA

Der Drehschiebermotor wurde vor etwas weniger als einem Jahrhundert erfunden. Und wahrscheinlich hätten sie sich lange nicht daran erinnert, wenn das ehrgeizige Projekt des russischen Volksautos nicht erschienen wäre. Unter der Haube des „Jo-Mobils“ soll, wenn auch nicht sofort, ein Drehschiebermotor und sogar gepaart mit einem Elektromotor stecken.

Kurz zu seinem Gerät. Auf der Achse sind zwei Rotoren mit je einem Schaufelpaar montiert, die Brennkammern unterschiedlicher Größe bilden. Die Rotoren drehen sich in die gleiche Richtung, aber mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten - einer holt den anderen ein, das Gemisch zwischen den Schaufeln wird komprimiert, ein Funke springt über. Der zweite beginnt, sich im Kreis zu bewegen, um einen Nachbarn im nächsten Kreis zu „schieben“. Schauen Sie sich das Bild an: Im unteren rechten Viertel befindet sich ein Einlass, im oberen rechten Viertel - Kompression, dann gegen den Uhrzeigersinn - der Arbeitshub und die Freigabe. Das Gemisch wird an der Spitze des Kreises gezündet. Somit ergeben sich für eine Umdrehung des Rotors vier Arbeitszyklen.

Die offensichtlichen Vorteile des Designs sind Kompaktheit, Leichtigkeit und gute Effizienz. Allerdings gibt es auch Probleme. Die wichtigste davon ist die exakte Synchronisation des Betriebs der beiden Rotoren. Diese Aufgabe ist nicht einfach, und die Lösung muss kostengünstig sein, sonst wird das „Jo-Mobil“ nie populär.

Axialer ICE-Duke-Motor

Wir sind an das klassische Design von Verbrennungsmotoren gewöhnt, das es eigentlich schon seit einem Jahrhundert gibt. Die schnelle Verbrennung des brennbaren Gemisches im Zylinder führt zu einem Druckanstieg, der den Kolben drückt. Das wiederum dreht durch die Pleuelstange und die Kurbel die Welle.

Klassischer EIS

Wenn wir den Motor leistungsfähiger machen wollen, müssen wir zunächst das Volumen der Brennkammer vergrößern. Durch die Vergrößerung des Durchmessers erhöhen wir das Gewicht der Kolben, was sich negativ auf das Ergebnis auswirkt. Indem wir die Länge erhöhen, verlängern wir die Pleuelstange und vergrößern den gesamten Motor als Ganzes. Oder Sie können Zylinder hinzufügen - was natürlich auch die resultierende Motorgröße erhöht.

Die ICE-Ingenieure des ersten Flugzeugs standen vor solchen Problemen. Sie entwickelten schließlich ein wunderschönes „Stern“-Motorlayout, bei dem die Kolben und Zylinder in einem Kreis in gleichen Winkeln relativ zur Welle angeordnet sind. Ein solches System wird durch Luftströmung gut gekühlt, ist aber insgesamt sehr groß. Daher ging die Suche nach Lösungen weiter.

1911 führte die Macomber Rotary Engine Company aus Los Angeles den ersten der axialen (axialen) ICEs ein. Sie werden auch "Barrel" genannt, Motoren mit einer schwingenden (oder schrägen) Unterlegscheibe. Das ursprüngliche Schema ermöglicht es Ihnen, Kolben und Zylinder um die Hauptwelle und parallel dazu zu platzieren. Die Drehung der Welle erfolgt durch die Schwingscheibe, die abwechselnd von den Kolbenstangen gedrückt wird.

Der Macomber-Motor hatte 7 Zylinder. Der Hersteller behauptete, dass der Motor mit Drehzahlen zwischen 150 und 1500 U / min laufen könne. Gleichzeitig leistete er bei 1000 U / min 50 PS. Hergestellt aus den damals verfügbaren Materialien, wog es 100 kg und hatte Abmessungen von 710 × 480 mm. Ein solcher Motor wurde in das Flugzeug des Pionierfliegers Charles Francis Walsh "Walsh's Silver Dart" eingebaut.

Der brillante und leicht verrückte Ingenieur, Erfinder, Designer und Geschäftsmann John Zacharias DeLorean träumte davon, ein neues Automobilimperium aufzubauen, um das bestehende zu trotzen, und ein völlig einzigartiges „Traumauto“ zu bauen. Wir alle kennen den DMC-12, einfach DeLorean genannt. Sie wurde nicht nur im Film „Zurück in die Zukunft“ zum Leinwandstar, sondern zeigte in allem einzigartige Lösungen – von einer Aluminiumkarosserie auf einem Plexiglasrahmen bis hin zu Flügeltüren. Leider hat sich die Produktion der Maschine vor dem Hintergrund der Wirtschaftskrise nicht rechtfertigt. Und dann stand DeLorean wegen eines gefälschten Drogenfalls lange vor Gericht.

Aber nur wenige wissen, dass Delorean das einzigartige Erscheinungsbild des Autos mit einem einzigartigen Motor ergänzen wollte - unter den Zeichnungen, die nach seinem Tod gefunden wurden, befanden sich Zeichnungen eines axialen Verbrennungsmotors. Seinen Briefen nach zu urteilen, konzipierte er bereits 1954 einen solchen Motor und machte sich 1979 ernsthaft an die Entwicklung. Der DeLorean-Motor hatte drei Kolben, die in einem gleichseitigen Dreieck um die Welle herum angeordnet waren. Aber jeder Kolben war zweiseitig - jedes der Enden des Kolbens musste in einem eigenen Zylinder arbeiten.

Zeichnung aus dem DeLorean-Notizbuch

Aus irgendeinem Grund blieb die Geburtsstunde des Motors aus – vielleicht, weil sich die Entwicklung eines Autos von Grund auf als ziemlich kompliziertes Unterfangen herausstellte. Der DMC-12 war mit einem gemeinsam von Peugeot, Renault und Volvo entwickelten 2,8-Liter-V6-Motor mit einer Leistung von 130 PS ausgestattet. von. Der neugierige Leser kann die Scans von Deloreans Zeichnungen und Notizen auf dieser Seite studieren.

Eine exotische Variante des Axialmotors – der „Trebent-Motor“

Solche Triebwerke waren jedoch nicht weit verbreitet - in großen Flugzeugen erfolgte allmählich der Übergang zu Turbostrahltriebwerken, und in Autos wird bis heute ein Schema verwendet, bei dem die Welle senkrecht zu den Zylindern steht. Es ist nur interessant, warum ein solches Schema bei Motorrädern keine Wurzeln geschlagen hat, wo Kompaktheit von Vorteil wäre. Offensichtlich boten sie gegenüber dem gewohnten Design keinen nennenswerten Vorteil. Jetzt gibt es solche Motoren, aber sie werden hauptsächlich in Torpedos eingebaut - weil sie so gut in den Zylinder passen.

Eine Variante namens "Cylindrical Energy Module" mit doppelseitigen Kolben. Senkrechte Stangen in den Kolben beschreiben eine Sinuskurve, die sich entlang einer welligen Oberfläche bewegt

Das Hauptunterscheidungsmerkmal des axialen Verbrennungsmotors ist seine Kompaktheit. Darüber hinaus können Sie das Verdichtungsverhältnis (Volumen der Brennkammer) einfach durch Ändern des Winkels der Unterlegscheibe ändern. Die Unterlegscheibe schwingt dank eines Kalottenlagers auf der Welle.

Das neuseeländische Unternehmen Duke Engines stellte jedoch 2013 seine moderne Version des axialen Verbrennungsmotors vor. Ihr Aggregat hat fünf Zylinder, aber nur drei Düsen für die Kraftstoffeinspritzung und keine Ventile. Ein weiteres interessantes Merkmal des Motors ist die Tatsache, dass sich die Welle und die Unterlegscheibe in entgegengesetzte Richtungen drehen.

Im Inneren des Motors drehen sich nicht nur die Scheibe und die Welle, sondern auch ein Zylindersatz mit Kolben. Dadurch war es möglich, das Ventilsystem loszuwerden - im Moment der Zündung passiert der sich bewegende Zylinder einfach das Loch, in das der Kraftstoff eingespritzt wird und in dem sich die Zündkerze befindet. Während der Abgasphase passiert der Zylinder die Abgasöffnung für Gase.

Dank dieses Systems ist die Anzahl der notwendigen Kerzen und Düsen geringer als die Anzahl der Zylinder. Und für eine Umdrehung sind es insgesamt so viele Kolbenhübe wie bei einem 6-Zylinder-Motor herkömmlicher Bauart. Gleichzeitig ist das Gewicht des Axialmotors um 30 % geringer.

Darüber hinaus behaupten die Ingenieure von Duke Engines, dass das Verdichtungsverhältnis ihres Motors konventionellen Gegenstücken überlegen ist und 15:1 für 91-Benzin beträgt (für Standard-Automobil-Verbrennungsmotoren beträgt diese Zahl normalerweise 11:1). Alle diese Indikatoren können zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und damit zu einer Verringerung der schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt führen (na ja, oder zu einer Erhöhung der Motorleistung - je nach Ihren Zielen).

Jetzt bringt das Unternehmen die Motoren in den kommerziellen Einsatz. In diesem Zeitalter bewährter Technologien, Diversifizierung, Skaleneffekte und so weiter. Es ist schwer vorstellbar, wie man die Branche ernsthaft beeinflussen kann. Dafür steht offenbar auch Duke Engines, deshalb wollen sie ihre Motoren für Motorboote, Generatoren und Kleinflugzeuge anbieten.

Demonstration kleiner Vibrationen des Duke-Motors