Verbrennungsmotor mit gegenläufigen Kolben. Gegenkolbenmotor Vorteile von Verbrennungsmotoren

Bei der Motorenkonstruktion ist der Kolben ein zentrales Element des Arbeitsablaufs. Der Kolben hat die Form einer Metallhohlschale, die sich mit einem kugelförmigen Boden (Kolbenkopf) nach oben befindet. Der Führungsteil des Kolbens, auch Schaft genannt, hat flache Nuten, die die Kolbenringe darin fixieren. Die Kolbenringe dienen zum einen für die Dichtheit des über dem Kolben befindlichen Raumes, wo bei laufendem Motor das Gas-Luft-Gemisch sofort verbrennt und das sich bildende expandierende Gas nicht um den Schaft hetzen kann und unter den Kolben rasen. Zweitens verhindern die Ringe, dass Öl unter dem Kolben in den Raum über dem Kolben eindringt. Somit wirken die Ringe im Kolben als Dichtungen. Der untere (untere) Kolbenring wird als Ölabstreifring bezeichnet und der obere (obere) Ring wird als Kompressionsring bezeichnet, dh er sorgt für ein hohes Verdichtungsverhältnis des Gemischs.

Wenn ein Kraftstoff-Luft- oder Kraftstoffgemisch vom Vergaser oder Einspritzventil in den Zylinder eintritt, wird es beim Aufwärtsbewegen des Kolbens komprimiert und durch eine elektrische Entladung der Zündkerze gezündet (bei einem Dieselmotor entzündet sich das Gemisch durch starke Kompression). Die resultierenden Verbrennungsgase haben ein viel größeres Volumen als das ursprüngliche Kraftstoffgemisch und drücken den Kolben beim Ausdehnen stark nach unten. Somit wird die thermische Energie des Kraftstoffs in eine Hin- und Herbewegung (auf und ab) des Kolbens im Zylinder umgewandelt.

Als nächstes müssen Sie diese Bewegung in eine Drehung der Welle umwandeln. Dies geschieht wie folgt: Im Kolbenhemd befindet sich ein Stift, an dem der obere Teil der Pleuelstange befestigt ist, letzterer ist schwenkbar an der Kurbelwellenkurbel befestigt. Die Kurbelwelle dreht sich frei auf Stützlagern, die sich im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors befinden. Wenn sich der Kolben bewegt, beginnt die Pleuelstange die Kurbelwelle zu drehen, von der das Drehmoment auf das Getriebe und - dann über das Getriebe - auf die Antriebsräder übertragen wird.

Motorspezifikationen Motorspezifikationen Beim Auf- und Abwärtsbewegen hat der Kolben zwei Positionen, die als Totpunkte bezeichnet werden. Der obere Totpunkt (OT) ist der Moment des maximalen Anhebens des Kopfes und des gesamten Kolbens nach oben, danach beginnt er sich nach unten zu bewegen; unterer Totpunkt (UT) - die niedrigste Position des Kolbens, nach der sich der Richtungsvektor ändert und der Kolben nach oben eilt. Der Abstand zwischen OT und UT wird als Kolbenhub bezeichnet, das Volumen des oberen Teils des Zylinders an der Position des Kolbens am OT bildet einen Brennraum und das maximale Zylindervolumen an der Position des Kolbens bei BDC wird normalerweise als Gesamtvolumen des Zylinders bezeichnet. Die Differenz zwischen dem Gesamtvolumen und dem Volumen des Brennraums wird als Arbeitsvolumen des Zylinders bezeichnet.
Das Gesamtarbeitsvolumen aller Zylinder eines Verbrennungsmotors wird in den technischen Eigenschaften des Motors in Litern angegeben und wird daher im Alltag als Hubraum bezeichnet. Das zweitwichtigste Merkmal eines Verbrennungsmotors ist das Verdichtungsverhältnis (CC), definiert als Quotient aus der Division des Gesamtvolumens durch das Volumen des Brennraums. Bei Vergasermotoren variiert der CC im Bereich von 6 bis 14, bei Dieselmotoren - von 16 bis 30. Dieser Indikator bestimmt zusammen mit dem Volumen des Motors seine Leistung, Effizienz und Verbrennungseffizienz des Kraftstoffs. Luftgemisch, das die Toxizität von Emissionen während des Betriebs des Verbrennungsmotors beeinflusst ...
Motorleistung hat eine binäre Bezeichnung - in PS (PS) und in Kilowatt (kW). Um Einheiten ineinander umzurechnen, wird ein Faktor von 0,735 verwendet, dh 1 PS. = 0,735 kW.
Das Arbeitsspiel einer Viertakt-Brennkraftmaschine wird durch zwei Umdrehungen der Kurbelwelle bestimmt – eine halbe Umdrehung pro Zyklus entspricht einem Kolbenhub. Wenn der Motor ein Einzylinder ist, gibt es Ungleichmäßigkeiten in seinem Betrieb: eine starke Beschleunigung des Kolbenhubs während der explosiven Verbrennung des Gemischs und seine Verzögerung bei Annäherung an den UT und weiter. Um diese Unebenheiten zu stoppen, ist auf der Welle außerhalb des Motorgehäuses eine massive Schwungscheibe mit hoher Trägheit verbaut, wodurch das Drehmoment der Welle zeitlich stabiler wird.

Das Funktionsprinzip des Verbrennungsmotors
Ein modernes Auto wird meistens von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Es gibt viele solcher Motoren. Sie unterscheiden sich in Volumen, Zylinderzahl, Leistung, Drehzahl, eingesetztem Kraftstoff (Diesel-, Benzin- und Gas-Verbrennungsmotoren). Aber im Prinzip scheint das Gerät des Verbrennungsmotors zu sein.
Wie funktioniert ein Motor und warum wird er Viertakt-Verbrennungsmotor genannt? Verbrennungsmotor ist verständlich. Kraftstoff verbrennt im Motor. Warum 4-Takt-Motor, was ist das? Tatsächlich gibt es auch Zweitaktmotoren. Aber sie werden selten auf Autos verwendet.
Der Viertaktmotor wird genannt, weil seine Arbeit in vier zeitlich gleiche Teile unterteilt werden kann. Der Kolben bewegt sich viermal durch den Zylinder - zweimal nach oben und zweimal nach unten. Der Hub beginnt, wenn sich der Kolben am äußersten Tief- oder Höchstpunkt befindet. Für Autofahrer-Mechaniker wird dies als oberer Totpunkt (TDC) und unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet.
Erster Takt - Ansaugtakt

Der erste Takt, auch Einlass genannt, beginnt am OT (Oberer Totpunkt). Beim Abwärtsfahren saugt der Kolben das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder. Der Betrieb dieses Hubs erfolgt, wenn das Einlassventil geöffnet ist. Übrigens gibt es viele Motoren mit mehreren Einlassventilen. Ihre Anzahl, Größe und Verweildauer im geöffneten Zustand können die Motorleistung erheblich beeinflussen. Es gibt Motoren, bei denen die Öffnungszeit der Einlassventile je nach Betätigung des Gaspedals zwangsweise verlängert wird. Dies geschieht, um die angesaugte Kraftstoffmenge zu erhöhen, was nach der Zündung die Motorleistung erhöht. Das Auto kann in diesem Fall viel schneller beschleunigen.

Der zweite Zyklus ist der Kompressionszyklus

Der nächste Takt des Motors ist der Kompressionstakt. Nachdem der Kolben den unteren Punkt erreicht hat, beginnt er nach oben zu steigen und komprimiert dabei das Gemisch, das im Ansaugtakt in den Zylinder gelangt ist. Das Kraftstoffgemisch wird auf das Volumen der Brennkammer komprimiert. Was ist diese Kamera? Der freie Raum zwischen Kolbenoberseite und Zylinderoberseite, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet, wird als Brennraum bezeichnet. Die Ventile sind während dieses Hubs des Motors vollständig geschlossen. Je fester sie geschlossen sind, desto besser ist die Kompression. Von großer Bedeutung ist in diesem Fall der Zustand von Kolben, Zylinder, Kolbenringen. Wenn große Lücken vorhanden sind, funktioniert eine gute Kompression nicht und dementsprechend ist die Leistung eines solchen Motors viel geringer. Die Kompression kann mit einem speziellen Gerät überprüft werden. Aus der Höhe der Verdichtung kann man auf den Grad des Motorverschleißes schließen.

Dritter Zyklus - Arbeitshub

Der dritte Zyklus ist ein Arbeitszyklus, er beginnt am TDC. Es ist kein Zufall, dass er Arbeiter genannt wird. Schließlich findet in diesem Zyklus die Aktion statt, die das Auto in Bewegung setzt. In diesem Zyklus kommt die Zündanlage in Betrieb. Warum heißt dieses System so? Denn er ist für die Zündung des im Zylinder komprimierten Kraftstoffgemisches im Brennraum verantwortlich. Es funktioniert ganz einfach - die Kerze des Systems gibt einen Funken ab. Fairerweise ist es erwähnenswert, dass der Funke von der Zündkerze einige Grad vor dem Erreichen des oberen Punkts des Kolbens abgegeben wird. Diese Grade werden in einem modernen Motor automatisch vom "Gehirn" des Autos reguliert.
Nachdem sich der Kraftstoff entzündet hat, kommt es zu einer Explosion - sein Volumen nimmt stark zu und zwingt den Kolben, sich nach unten zu bewegen. Die Ventile in diesem Zyklus des Motorbetriebs sind wie im vorherigen in einem geschlossenen Zustand.

Vierter Takt - Takt der Erlösung

Der vierte Takt des Motors, der letzte ist Auspuff. Am unteren Punkt angekommen, beginnt sich nach dem Arbeitstakt das Auslassventil im Motor zu öffnen. Es kann mehrere solcher Ventile sowie Einlassventile geben. Der Kolben bewegt sich nach oben und entfernt durch dieses Ventil Abgase aus dem Zylinder - belüftet ihn. Der Kompressionsgrad in den Zylindern, die vollständige Entfernung der Abgase und die erforderliche Menge des angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches hängen von der präzisen Betätigung der Ventile ab.

Gasverteilungsmechanismus

Der Gasverteilungsmechanismus (GRM) ist für die Kraftstoffeinspritzung und Abgase in Verbrennungsmotoren ausgelegt. Der Gasverteilungsmechanismus selbst ist in ein unteres Ventil, wenn sich die Nockenwelle im Zylinderblock befindet, und ein hängendes Ventil unterteilt. Der obenliegende Ventilmechanismus impliziert die Lage der Nockenwelle im Zylinderkopf (Zylinderkopf). Es gibt auch alternative Ventilzeitsteuerungsmechanismen, wie beispielsweise ein Hülsenzeitsteuerungssystem, ein desmodromisches System und einen variablen Phasenmechanismus.
Bei Zweitaktmotoren erfolgt die Ventilsteuerung über Ein- und Auslasskanäle im Zylinder. Bei Viertaktmotoren ist das gebräuchlichste System ein hängendes Ventil, auf das weiter unten eingegangen wird.

Zeitmessgerät
Im oberen Teil des Zylinderblocks befindet sich ein Zylinderkopf (Zylinderkopf) auf dem sich eine Nockenwelle, Ventile, Drücker oder Kipphebel befinden. Die Antriebsriemenscheibe der Nockenwelle befindet sich außerhalb des Zylinderkopfes. Um das Austreten von Motoröl unter dem Ventildeckel zu verhindern, ist am Nockenwellenzapfen ein Wellendichtring montiert. Der Ventildeckel selbst ist auf einer ölbenzinbeständigen Dichtung montiert. Der Zahnriemen bzw. die Zahnkette wird auf das Nockenwellenrad gelegt und vom Kurbelwellenrad angetrieben. Spannrollen dienen zum Spannen des Riemens und Spannschuhe für die Kette. Typischerweise treibt der Zahnriemen die Pumpe für die Wasserkühlung, die Zwischenwelle für die Zündanlage und den Antrieb für die Hochdruckpumpe der Einspritzpumpe (bei Dieselversionen) an.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Nockenwelle kann ein Unterdruckverstärker, eine Servolenkung oder ein Autogenerator per Direktantrieb oder mittels Riemen angetrieben werden.

Die Nockenwelle ist eine Achse mit darauf bearbeiteten Nocken. Die Nocken sind entlang der Welle angeordnet, so dass sie beim Drehen in Kontakt mit den Ventilstößeln genau entsprechend den Arbeitshüben des Motors gedrückt werden.
Es gibt Motoren mit zwei Nockenwellen (DOHC) und einer großen Anzahl von Ventilen. Wie im ersten Fall werden die Riemenscheiben von einem einzigen Zahnriemen und einer Kette angetrieben. Jede Nockenwelle schließt eine Art von Einlass- oder Auslassventil.
Das Ventil wird durch einen Kipphebel (frühe Motoren) oder einen Drücker gedrückt. Es gibt zwei Arten von Pushern. Der erste sind die Drücker, bei denen der Spalt durch die Kalibrierscheiben eingestellt wird, der zweite sind die hydraulischen Drücker. Der hydraulische Drücker mildert den Aufprall auf das Ventil dank des darin enthaltenen Öls. Es ist keine Einstellung des Spiels zwischen Nocken und Stößel erforderlich.

Kurbelmechanismus

Kurbelmechanismus (im Folgenden abgekürzt - KShM) - Motormechanismus. Der Hauptzweck des KShM besteht darin, die Hubbewegungen eines zylindrischen Kolbens in Drehbewegungen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und umgekehrt umzuwandeln.

KShM-Gerät
Kolben

Der Kolben hat die Form eines Zylinders aus Aluminiumlegierungen. Die Hauptfunktion dieses Teils besteht darin, die Änderung des Gasdrucks in mechanische Arbeit umzuwandeln oder umgekehrt, um durch die Hin- und Herbewegung Druck aufzubauen.
Der Kolben ist ein zusammengefalteter Boden, Kopf und Schaft, die völlig unterschiedliche Funktionen erfüllen. Der Kolbenboden mit flacher, konkaver oder konvexer Form enthält einen Brennraum. Der Kopf hat gerillte Nuten, in denen sich die Kolbenringe (Kompressions- und Ölabstreifer) befinden. Kompressionsringe verhindern, dass Gase in das Kurbelgehäuse des Motors entweichen, und Ölabstreifringe helfen, überschüssiges Öl an den Innenwänden des Zylinders zu entfernen. Im Schaft befinden sich zwei Vorsprünge, die den Kolbenbolzen aufnehmen, der den Kolben mit der Pleuelstange verbindet.

Die durch Stanzen oder Schmiedestahl (seltener Titan) hergestellte Pleuelstange hat Knickgelenke. Die Hauptaufgabe des Pleuels besteht darin, die Kolbenkraft auf die Kurbelwelle zu übertragen. Die Konstruktion der Pleuelstange setzt das Vorhandensein eines oberen und unteren Kopfes sowie einer Stange mit I-Profil voraus. Im oberen Kopf und in den Naben befindet sich ein rotierender ("schwimmender") Kolbenbolzen, und der untere Kopf ist zusammenklappbar, wodurch eine enge Verbindung mit dem Wellenzapfen ermöglicht wird. Die moderne Technologie der kontrollierten Spaltung des unteren Kopfes ermöglicht eine hohe Präzision beim Zusammenfügen seiner Teile.

Das Schwungrad wird am Ende der Kurbelwelle montiert. Heutzutage sind Zweimassenschwungräder in Form von zwei elastisch miteinander verbundenen Scheiben weit verbreitet. Der Schwungrad-Zahnkranz ist über den Anlasser direkt am Anlassen des Motors beteiligt.

Zylinderblock und Kopf

Der Zylinderblock und der Zylinderkopf sind aus Gusseisen (seltener - Aluminiumlegierungen) gegossen. Der Zylinderblock bietet Kühlmäntel, Lager für Kurbelwellen- und Nockenwellenlager sowie Befestigungspunkte für Geräte und Baugruppen. Der Zylinder selbst dient als Führung für die Kolben. Der Zylinderkopf enthält einen Brennraum, Einlass- und Auslasskanäle, spezielle Gewindebohrungen für Zündkerzen, Buchsen und eingepresste Sitze. Die Dichtheit der Verbindung zwischen Zylinderblock und Kopf wird durch eine Dichtung gewährleistet. Darüber hinaus ist der Zylinderkopf mit einem gestanzten Deckel abgedeckt und dazwischen ist in der Regel eine ölbeständige Gummidichtung eingebaut.

Axialer Verbrennungsmotor Duke Engine

Wir sind an die klassische Bauweise von Verbrennungsmotoren gewöhnt, die 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 die Welle durch eine Pleuelstange und eine Kurbel.

Klassischer ICE

Wenn wir den Motor leistungsstärker machen wollen, müssen wir zunächst das Volumen des Brennraums vergrößern. Durch die Vergrößerung des Durchmessers erhöhen wir das Gewicht der Kolben, was sich negativ auf das Ergebnis auswirkt. Durch die Vergrößerung der Länge verlängern wir auch die Pleuelstange und vergrößern den gesamten Motor als Ganzes. Alternativ können Sie Zylinder hinzufügen – was natürlich auch den resultierenden Hubraum erhöht.

Die Ingenieure des Verbrennungsmotors für das erste Flugzeug standen vor solchen Problemen. Sie entwickelten schließlich ein schönes "radiales" Motordesign, bei dem die Kolben und Zylinder in gleichen Winkeln relativ zur Welle kreisförmig angeordnet sind. Ein solches System wird durch einen Luftstrom gut gekühlt, ist aber sehr dimensional. Daher ging die Suche nach Lösungen weiter.

1911 stellte die in Los Angeles ansässige Macomber Rotary Engine Company den ersten axialen (axialen) Verbrennungsmotor vor. Sie werden auch als "Barrel" -Motoren mit einer schwingenden (oder schrägen) Unterlegscheibe bezeichnet. Die ursprüngliche Anordnung ermöglicht es, die Kolben und Zylinder um die Hauptwelle und parallel zu dieser zu platzieren. Die Drehung der Welle erfolgt durch die Schwingscheibe, die abwechselnd von den Kolbenpleueln gedrückt wird.

Der Macomber-Motor hatte 7 Zylinder. Der Hersteller behauptete, der Motor sei in der Lage, mit Drehzahlen zwischen 150 und 1500 U/min zu arbeiten. Gleichzeitig leistete er bei 1000 U/min 50 PS. Aus damals verfügbaren Materialien gefertigt, wog er 100 kg und maß 710 × 480 mm. Ein solcher Motor wurde in der Silver Dart Walsh des Pionierfliegers Charles Francis Walsh eingebaut.

Ein genialer und leicht verrückter Ingenieur, Erfinder, Designer und Geschäftsmann John Zachariah DeLorean träumte davon, trotz der bestehenden ein neues Automobilimperium aufzubauen und ein völlig einzigartiges "Traumauto" zu bauen. Wir alle kennen den DMC-12, der einfach DeLorean genannt wird. Sie wurde nicht nur zum Star der Leinwand im Film "Zurück in die Zukunft", sondern zeichnete sich auch durch einzigartige Lösungen in allem aus - von der Aluminiumkarosserie auf einem Plexiglasrahmen bis hin zu den Türen "Möwenflügel". Vor dem Hintergrund der Wirtschaftskrise rechtfertigte sich die Produktion des Autos leider nicht. Und dann wurde DeLorean lange Zeit wegen eines gefälschten Drogenfalls verklagt.

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

Zeichnung aus DeLoreans Notizbuch

Aus irgendeinem Grund fand die Geburt des Motors nicht statt - vielleicht, weil die Entwicklung eines Autos von Grund auf ein ziemlich kompliziertes Unterfangen war. Angetrieben wurde der DMC-12 von einem von Peugeot, Renault und Volvo gemeinsam entwickelten 2,8-Liter-V6-Motor mit einer Leistung von 130 PS. mit. Der neugierige Leser kann auf dieser Seite die Scans von DeLoreans Zeichnungen und Notizen studieren.

Exotische Version des Axialmotors - "Trebent-Motor"

Trotzdem wurden solche Motoren nicht weit verbreitet - in der großen Luftfahrt fand allmählich der Übergang zu Turbojet-Triebwerken statt, und Autos verwenden immer noch ein Schema, bei dem die Welle senkrecht zu den Zylindern steht. Ich frage mich nur, warum ein solches Schema bei Motorrädern, bei denen Kompaktheit praktisch gewesen wäre, keine Wurzeln geschlagen hat. Offenbar konnten sie keinen nennenswerten Vorteil gegenüber dem gewohnten Design bieten. Inzwischen 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 Kolbenstangen beschreiben eine Sinuskurve, die sich entlang einer wellenförmigen Oberfläche bewegt

Das Hauptunterscheidungsmerkmal des axialen Verbrennungsmotors ist die Kompaktheit. Darüber hinaus kann das Verdichtungsverhältnis (Volumen der Brennkammer) einfach durch Änderung des Neigungswinkels der Scheibe geändert werden. Dank des Gelenklagers schwingt die Scheibe auf der Welle.

Allerdings stellte das neuseeländische Unternehmen Duke Engines 2013 seine moderne Version des axialen Verbrennungsmotors vor. Sie haben fünf Zylinder, aber nur drei Einspritzdüsen und kein einziges Ventil. Ein weiteres interessantes Merkmal des Motors ist die Tatsache, dass sich Welle und Unterlegscheibe gegenläufig drehen.

Im Inneren des Motors rotieren nicht nur die Unterlegscheibe und die Welle, sondern auch ein Zylindersatz mit Kolben. Dadurch war es möglich, das Ventilsystem loszuwerden - im Moment der Zündung passiert der bewegliche Zylinder einfach das Loch, in dem der Kraftstoff eingespritzt wird und wo sich die Zündkerze befindet. Während der Auspuffphase passiert der Zylinder den Gasauslass.

Dank dieses Systems ist die Anzahl der benötigten Stopfen und Düsen geringer als die Anzahl der Zylinder. Und eine Umdrehung ergibt die gleiche Anzahl an Kolbenhüben wie bei einem herkömmlichen 6-Zylinder-Motor. In diesem Fall ist das Gewicht des Axialmotors 30 % geringer.

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

Das Unternehmen bringt die Motoren nun in den kommerziellen Einsatz. Im Zeitalter bewährter Technologie, Diversifizierung, Skaleneffekte usw. Es ist schwer vorstellbar, wie Sie die Branche ernsthaft beeinflussen können. Auch Duke Engines scheint dies zu repräsentieren und beabsichtigt, ihre Motoren für Motorboote, Generatoren und Kleinflugzeuge anzubieten.

Duke-Motor-Demonstration mit geringer Vibration

Gegenkolbenmotor- Konfiguration einer Brennkraftmaschine mit Kolben, die in zwei Reihen gegenüberliegend in gemeinsamen Zylindern so angeordnet sind, dass sich die Kolben jedes Zylinders aufeinander zu bewegen und einen gemeinsamen Brennraum bilden. Die Kurbelwellen sind mechanisch synchronisiert und die Auslasswelle dreht sich 15-22° vor der Einlasswelle, die Leistung wird entweder von einer von ihnen oder von beiden entnommen (z. B. wenn zwei Propeller oder zwei Kupplungen angetrieben werden). Das Layout sorgt automatisch für direktes Blasen - am besten für eine Zweitaktmaschine und das Fehlen eines Gasanschlusses.

Es gibt auch einen anderen Namen für diesen Motortyp - Gegenkolbenmotor (Motor mit PDP).

Motorgerät mit entgegengesetzter Kolbenbewegung:

Das Gebrauchsmuster bezieht sich auf das Gebiet des Motorenbaus. Es wird die Konstruktion eines Zweitaktmotors mit Druckbeaufschlagung und einem kombinierten Gaswechselschema vorgeschlagen, bei dem der Zylinder während der ersten Phase gespült und mit einer Luft nach dem üblichen Kurbelkammer-Ladungswechselschema gefüllt wird In der zweiten Phase wird der Zylinder mit Druck beaufschlagt, im Vergaser wieder angereichert, im Kompressor mit dem Kraftstoffgemisch durch die Einlasskanäle im Zylinder komprimiert, wobei die Einlassphasen die Auslassphasen überschreiten. Um das Eindringen von Verbrennungsprodukten aus dem Zylinder in die Aufnahme während des Expansionshubs zu verhindern, werden die Fenster mit einem speziellen Ring geschlossen, der als Spule fungiert, gesteuert durch eine Nocke oder einen Exzenter auf dem Kurbelwellenzapfen oder einer anderen synchron mit drehenden Welle es.

Der Motor besteht aus zwei gegenüberliegenden Zylindern, die auf einem gemeinsamen Kurbelgehäuse montiert sind, und drei Kurbelwellen, von denen eine zwei Kurbeln hat, die in einem Winkel von 180 ° zueinander angeordnet sind. Die Zylinder enthalten Kolben mit zwei Kolbenbolzen, die durch Pleuel mit Kurbelwellenkurbeln verbunden sind, die symmetrisch zur Zylinderachse angeordnet sind. Die Kolben bestehen aus einem Kopf mit Kompressionsringen und einem Wendeschaft. Der untere Teil des Schaftes ist in Form einer Schürze ausgeführt, die die Auslasskanäle abdeckt, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt (OT) befindet. Bei Kolbenstellung im unteren Totpunkt (UT) befindet sich die Schürze im Bereich der Kurbelwellen. Der obere Teil des Schaftes tritt bei OT des Kolbens in den Ringraum um den Brennraum ein. Jeder Zylinder des Motors ist mit einem einzelnen Kompressor ausgestattet, dessen Kolben mittels einer Stange mit den Kolben des Motors der gegenüberliegenden Zylinder verbunden sind.

Der wirtschaftliche Effekt der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei Benzinkosten von 35 Rubel / Liter. wird etwa 7 Rubel / kWh betragen, d.h. ein Motor mit einer Leistung von 20 kW für eine Ressource von 500 Stunden spart etwa 70.000 Rubel oder 2.000 Liter Benzin.

In Anbetracht des Vorhandenseins von hohen Energie- und Wirtschaftsindikatoren in Bezug auf Leistung, Gewicht und Abmessungen, die durch die Verwendung eines 2-Takt-Zyklus, Druckbeaufschlagung, eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um 2530% bei gleichzeitiger Beibehaltung der Motorressourcen innerhalb der vorherigen Grenzen von 5001000 Betriebsstunden durch Reduzierung der Belastung der Pleuellager der Kurbelwellen bei deren Verdoppelung kann die vorgeschlagene Motorausführung in 2- oder 4-Zylinder-Ausführung mit einer Leistung von 2060 kW in Kraftwerken von Flugzeugen, beim Gleiten kleiner Schiffe mit Propeller in Form von Propellern oder Propellern, tragbare Motorradprodukte, die von der Bevölkerung verwendet werden, in den Abteilungen des Ministeriums für Notsituationen, der Armee und Marine sowie in anderen Installationen, bei denen ein geringes spezifisches Gewicht und Abmessungen erforderlich sind.

Das vorgeschlagene Gebrauchsmuster bezieht sich auf das Gebiet des Motorenbaus, insbesondere auf Zweitakt-Vergaser-Brennkraftmaschinen (VKM), die Kräfte vom Gasdruck auf den Kolben durch die Kurbelwelle von symmetrisch zur Zylinderachse angeordneten und rotierenden Kurbelwellen übertragen in entgegengesetzte Richtungen.

Diese Motoren haben eine Reihe von Vorteilen, darunter die Möglichkeit, die Trägheitskräfte der hin- und hergehenden Massen aufgrund der Gegengewichte der Kurbelwellen auszugleichen, das Fehlen von Kräften, die eine erhöhte Reibung des Kolbens an den Zylinderwänden verursachen, das Fehlen von reaktiven Drehmoment, hohe spezifische Energie und wirtschaftliche Parameter in Bezug auf Leistung, Masse und Abmessungen, reduzierte Belastungen der Pleuellager der Kurbelwelle, die im Allgemeinen die Lebensdauer des Motors begrenzen.

Bekannter Zweitakt-Vergasermotor mit einem Kurbelkammer-Ladungswechselschema, der einen darin platzierten Zylinder mit einem Kolben mit zwei Kolbenbolzen, zwei Kurbelwellen, die symmetrisch zur Zylinderachse angeordnet sind, enthält und jede von ihnen durch a . verbunden ist Pleuel an einem der Kolbenbolzen. (Zweitakt-Verbrennungsmotor. Patent RU 116906 U1. Bednyagin LV, Lebedinskaya OL Byul. 16. 2012.).

Der Motor unterscheidet sich dadurch, dass der Kolben in Form eines Kopfes mit doppelseitigem Schaft ausgeführt ist, der untere Teil des Schafts befindet sich im unteren Totpunkt (UT) des Kolbens im Bereich der Kurbelwellen, der obere Teil des Schafts, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt (OT) befindet, tritt teilweise in den Ringraum um den Brennraum ein, und die Einlass- und Auslasskanäle befinden sich auf zwei Ebenen: Die Einlasskanäle befinden sich über dem Kolben Kopf, wenn er sich in der BDC-Position befindet, und die Auslassöffnungen befinden sich über der Oberkante der Schürze.

Bekannte Motorkonstruktion, hergestellt nach dem Schema ein Zylinder - zwei Kurbelwellen, die eine Leistungssteigerung durch Druckbeaufschlagung bieten (Zweitakt-Verbrennungsmotor mit Aufladung. Anmeldung 2012132748/06 (051906). Bednyagin LV, Lebedinskaya OL Received FIPS 12), bei dem der Kompressor-(Gebläse-)Zylinder koaxial zum Motorzylinder angeordnet ist, dessen Kolben über eine Stange mit dem Motorkolben verbunden ist, der äußere Pumpenhohlraum der Pumpe ist durch Kanäle mit dem inneren Kurbelgehäuse verbunden Raum, von dem sein innerer Hohlraum durch eine auf der Stange angebrachte und zwischen den beiden Kurbelgehäusehälften befestigte Dichtungshülse isoliert ist. Der äußere Hohlraum des Kompressors versorgt das Kurbelgehäuse zusätzlich mit dem Kraftstoffgemisch. Um eine zusätzliche Aufladung zu ermöglichen, ist der Motorzylinder mit zusätzlichen Einlassöffnungen (Spülöffnungen) ausgestattet, die sich über den Hauptkanälen befinden, wobei die Einlassphasen die Auslassphasen überschreiten, während Plattenrückschlagventile zwischen ihnen in der Ebene des Zylinders und des Kurbelgehäuses angeordnet sind Anschluss, der das Eindringen von verbrannten Kraftstoffprodukten aus dem Zylinder in das Kurbelgehäuse verhindert, wenn der Druck darin den Druck im Kurbelgehäuse übersteigt. Der angegebene Motor ist ein Prototyp des vorgeschlagenen PM-Designs.

Alle Vergaser-Zweitaktmotoren mit einem Kurbelkammer-Ladungswechselschema (Spülen und Befüllen des Zylinders mit einem frischen Kraftstoffgemisch), einschließlich des Prototyps, haben einen gemeinsamen wesentlichen Nachteil - einen erhöhten Kraftstoffverbrauch verbunden mit dem Verlust eines Teils des Kraftstoffs während Spülung erfolgt direkt durch das Kraftstoffgemisch.

Die Arbeiten zur Beseitigung dieses Nachteils werden praktisch in eine Richtung durchgeführt - die Durchführung des Spülens mit sauberer Luft und die Verwendung der direkten Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder. Die Hauptschwierigkeit, die die Einführung von Direkteinspritzsystemen bei Zweitaktmotoren verhindert, sind die hohen Kosten für die Kraftstoffversorgung, die bei kleinen oder sporadisch arbeitenden Motoren (z sich für die gesamte Betriebsdauer auszahlen.

Der zweite Grund ist das Problem der Gewährleistung der Funktionsfähigkeit der Kraftstoffanlage und der Qualität der Gemischbildung aufgrund der Notwendigkeit, die Häufigkeit der Kraftstoffzufuhr zum Zylinder bei Verwendung des Zweitaktzyklus zu verdoppeln und unter Berücksichtigung die Wachstumstrends bei den Drehzahlmodi des Verbrennungsmotors und insbesondere bei den kleinen, die im Zweitakt-Zyklus arbeiten.

Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass durch die Schaffung neuer, fortschrittlicherer Geräte für "Zweitakt" die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes bei den oben genannten Motoren erhöht wird, denn wird noch teurer.

Das technische Ergebnis der vorgeschlagenen Motorkonstruktion besteht darin, den spezifischen Kraftstoffverbrauch auf einen Wert von 380410 g / kWh zu senken, der 2530% niedriger ist als der von handelsüblichen Zweitakt-Vergasermotoren mit Kurbelkammer-Ladungswechsel (Aussichten für Zweitakt-Verbrennungsmotoren in einem Mehrzweckflugzeug V. Novoseltsev (http://www.aviajournal.com/arhiv/2004/06/02.html) unter Beibehaltung hoher Energie- und anderer Indikatoren, die seine Wettbewerbsfähigkeit sichern.

Um dieses Ergebnis zu erzielen, wurde eine Reihe von Designlösungen verwendet:

1. Es wird eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit zwei gegenüberliegenden Zylindern auf einem gemeinsamen Kurbelgehäuse verwendet, das die Kraftübertragung vom Gasdruck auf die symmetrisch zur Zylinderachse liegenden Kurbelwellen gewährleistet. Die Verwendung dieses Schemas ermöglicht es, ihre oben angegebenen Vorteile zu nutzen und Kolbenkompressoren mit ihrem Antrieb zur Druckbeaufschlagung rationell zu platzieren.

2. Um einen Zweitaktzyklus des Motors mit Kurbelkammerspülung zu realisieren und seine Parameter zu verbessern, wird das Volumen der Kurbelkammer reduziert, wofür ein Kolben in Form eines Kopfes mit zweiseitigem Schaft verwendet wird, die die Platzierung der unteren Schürze im Bereich der Kurbelwellen und der oberen Schürze im Bereich des um den Brennraum herum angeordneten Ringraums gewährleistet.

3. Die Motorzylinder sind mit drei Fenstersätzen auf verschiedenen Ebenen ausgestattet: Spülung über der Unterseite des Kolbenbodens, wenn dieser im UT ist, Auslass über der Oberkante des Kolbenschafts. Gleichzeitig nimmt der "Zeitabschnitt" der Fenster zu, die Phänomene des "Kurzschlusses" werden ausgeschlossen - direkte Emission des (Kraftstoff-) Gemisches aus den Auslasskanälen zu den Auslasskanälen, der Restgasgehalt sinkt, der gesamte Umfang der Auspufföffnungen steht für den Abgasaustritt zur Verfügung und wird nahezu halbiert; was zur Erhaltung der Parameter des Gasaustausches bei einer Erhöhung der Motordrehzahl beiträgt. Es ist auch anzumerken, dass sich die Vorrichtung, die die Asymmetrie der Ventilsteuerzeiten gewährleistet, im thermisch schwach belasteten Bereich befindet, was sie vorteilhaft von ähnlichen Vorrichtungen unterscheidet, die in den Abgaskanälen von Motoren von Sportwagen arbeiten.

4. Die oberhalb der Spülöffnungen liegenden Einlasskanäle mit Einlassphasen, die die Auslassphasen überschreiten, um das Eindringen von Verbrennungsprodukten aus dem Zylinder in den Sammler 10 während des Expansionshubs zu verhindern, sind im Gegensatz zum Prototyp durch einen Ring 11' verschlossen , die als eine von einer Nocke oder einem Exzenter gesteuerte Spule auf der Zapfenkurbelwelle (oder einer anderen synchron mit ihr rotierenden Welle) wirkt.

5. Um Kraftstoff zu sparen, wird eine Konstruktion vorgeschlagen, die die Verwendung eines kombinierten Gaswechselschemas gewährleistet, indem die Zylinder zuerst mit sauberer Luft aus dem Kurbelraum gespült und dann mit einem nutzungsbedingt wieder angereicherten Kraftstoffgemisch aufgeladen werden separater Kompressoren für jeden Zylinder.

6. Der Ansaugweg des Kraftstoffgemischs, der den (die) Vergaser (s), die Plattenrückschlagventile (OPV), die Ansaug- und Auslasskammern des Kompressors, den Sammler und die Einlasskanäle des Zylinders enthält, ist vom Kurbelgehäuseraum getrennt, die mit einem eigenen individuellen Ansaugsystem für Luft zum Spülen von Zylindern ausgestattet ist.

7. Jeder Zylinder von Motor und Kompressor ist in einem Block ausgeführt, während die synchrone Bewegung ihrer Kolben in entgegengesetzte Richtungen durch die Verbindung des Kompressorkolbens mit dem Kolben des Motors des gegenüberliegenden Zylinders erreicht wird.

8. Die erforderlichen Drehrichtungen der Kurbelwellen und Spülluftströme werden durch den Einsatz von drei Kurbelwellen bereitgestellt, von denen eine mit zwei im Winkel von 180 ° zueinander angeordneten Kurbeln besteht, die die Bewegung der Kolben in gegenläufige Richtungen.

9. Um die Abmessungen des Motors zu reduzieren, ist der untere Schaft des Kolbens in Form einer einseitigen "Schürze" ausgeführt, die dafür sorgt, dass die Auslasskanäle im OT-Zustand abgedeckt werden.

10. Um den Druck im Sammler bei Bewegung des Motorkolbens in Richtung OT aufrechtzuerhalten, ist der Druckraum des Verdichters durch ein Plattenrückschlagventil davon getrennt.

Konstruktive Lösungen mit Merkmalen, die die Neuheit des vorgeschlagenen Modells charakterisieren:

1. Der Aufbau eines Zweitakt-Vergasermotors in Gegenbauweise mit zwei gegenüberliegenden Zylindern auf einem Kurbelgehäuse und drei Kurbelwellen zur Kraftübertragung vom Kolben auf die symmetrisch zur Zylinderachse angeordneten Kurbelwellen (Pos. 1 und 2. hier und weiter oben);

2. Kombiniertes Schema des Gaswechsels, bei dem in der ersten Phase der Zylinder gespült und mit Luft gefüllt wird, zweitens der Zylinder mit einem wieder angereicherten Kraftstoffgemisch unter Druck gesetzt wird (siehe oben, Punkt 5).

3. Ein separater Einlassweg des Kraftstoffgemischs, einschließlich der Einlassöffnungen des Zylinders, getrennt vom Kurbelgehäuseraum (Abschnitt 6).

4. Antrieb der Kompressorkolben durch ihre Verbindung mit den Motorkolben der gegenüberliegenden Zylinder (Pos. 7), die die gegenläufige Bewegung von Motor- und Kompressorkolben gewährleisten.

5. Ein Kolben mit einer unteren Schürze in Form einer einseitigen "Schürze" (Pos. 9).

6. Eine Vorrichtung, die die Asymmetrie der Ventilsteuerzeiten sicherstellt (Abschnitt 4).

7. Anordnung von Motor- und Kompressorzylinder in einem Block (S. 7).

Der Aufbau des vorgeschlagenen Motormodells ist in den Zeichnungen dargestellt: Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Zylinderachsen. Bild 2 ist ein Vertikalschnitt AA entlang der Achsen der Kurbelwellen, der auch ein Getriebe zeigt, das eine kinematische Verbindung zwischen den Kurbelwellen herstellt und die Möglichkeit zeigt, eine Vierzylinder-Modifikation durch Einbau eines ähnlichen Zweizylindermotors von der Unterseite zu schaffen des Getriebes.

Die Zylinder 1 enthalten in ihnen befindliche Kolben 2 mit zwei Kolbenbolzen, die jeweils über eine Pleuelstange 3 mit Kurbelwellen 4 der Kurbelwellen verbunden sind, die symmetrisch zur Zylinderachse angeordnet sind. Der Kolben besteht aus einem Kopf mit Kompressionsringen und einem Wendeschaft. Der untere Teil des Schaftes ist in Form einer einseitigen Schürze ausgeführt, die die Auslasskanäle abdeckt, wenn sich der Kolben im OT befindet. Wenn sich der Kolben in UT befindet, befindet sich die Schürze im Bereich der Kurbelwellen. Der obere Teil des Schaftes an der Position des Kolbens bei (OT) tritt in den Ringraum 5 ein, der um den Brennraum herum angeordnet ist und mit ihm durch tangentiale Kanäle verbunden ist. Jeder Motorzylinder ist mit einem einzelnen Kompressor 6 ausgestattet, der im selben Block mit ihm hergestellt ist, dessen Kolben 7 mittels Stangen 8 mit den Motorkolben der gegenüberliegenden Zylinder 2 verbunden sind.

Die Motorzylinder sind mit Einlasskanälen 9 ausgestattet, die sich über den Spülkanälen befinden, wobei die Einlassphasen die Auslassphasen überschreiten. Um das Eindringen von Verbrennungsprodukten aus dem Zylinder in den Empfänger 10 während des Expansionshubs zu verhindern, werden die Fenster mit einem Ring 11 geschlossen, der als Spule wirkt, gesteuert durch eine Nocke oder einen Exzenter auf dem Zapfen der Kurbelwelle 4 (oder jede andere Welle, die sich synchron damit dreht). Der Steuermechanismus ist in Fig. 3 gezeigt.

Der Auslasshohlraum des Kompressors ist durch Kanäle nicht mit dem inneren Kurbelgehäuseraum, sondern mit dem Sammler verbunden, von wo aus das im Vergaser vorangereicherte Kraftstoffgemisch durch die Einlasskanäle in den Zylinder eintritt, wo es sich mit der aus dem Vergaser erhaltenen Luft vermischt Kurbelgehäuse beim Spülen und Restgasen bildet es ein funktionierendes Kraftstoffgemisch. Zwischen dem vom Kurbelgehäuseraum isolierten Ansaugraum des Verdichters und dem Vergaser sind Plattenrückschlagventile (in der Abbildung nicht dargestellt) eingebaut, die den Fluss des Kraftstoffgemisches in den Verdichter sicherstellen. Um die zum Spülen verwendete Luft zuzuführen, sind ähnliche Ventile am Kurbelgehäuse auf der Zylinderseite des Motors angebracht. Ventile 12, die am Auslass des Gemischs aus dem Kompressor installiert sind, dienen dazu, den Druck im Sammler aufrechtzuerhalten, wenn sich der Motorkolben in Richtung OT bewegt.

Die gewählte Anordnung mit drei Kurbelwellen sorgt für eine rationelle Anordnung der Motor- und Kompressorzylinder, um den Fluss des Kraftstoffgemisches vom Kompressor zum Motor zu organisieren, verringert den Widerstand gegen den Spülluftstrom, wenn dieser vom Kurbelgehäuse zum Zylinder umgeleitet wird , erhöht die Herstellbarkeit durch die Herstellung von Zylindern in einem Block, ohne Sonderkosten ermöglicht die Schaffung einer Vierzylinder-Modifikation oder eines Getriebes mit gegenläufigen Wellen.

Somit wird eine Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs durch die Verwendung von nur einer Luft zum Spülen der Motorzylinder anstelle des Luft-Kraftstoff-Gemischs erreicht, in das der Kraftstoff zur Durchführung des Arbeitsprozesses hauptsächlich nach Abschluss der Spülung eintritt Prozess in Form eines wieder angereicherten Kraftstoffgemisches aus dem Kompressor, das über die Einlasskanäle aufgeladen wird, wenn die Auslasskanäle von der Oberkante des Kolbenhemds abgedeckt werden.

Da sich der Aufwand bei der Herstellung eines Motors mit dem vorgeschlagenen kombinierten Gaswechselsystem im Vergleich zu dem Aufwand bei der Herstellung eines ähnlichen Motors, der mit Kurbelkammerblasen von Zylindern mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch hergestellt wird, praktisch nicht ändert, ändert sich der wirtschaftliche Effekt seiner Verwendung wird nur durch eine Verringerung der Kraftstoffverluste während des Gaswechsels bestimmt, die während des Spülens mit einem Kraftstoffgemisch etwa 35 % des Gesamtverbrauchs ausmachen (G.R. . Das System der direkten Kraftstoffeinspritzung in Zweitakt-Verbrennungsmotoren. In der Sammlung "Verbesserung der Macht-, Wirtschafts- und Umweltindikatoren" ICE ", VlGU, Vladimir, 1997., (S. 215).).

Der wirtschaftliche Effekt der Verwendung der vorgeschlagenen Motorkonstruktion mit einem kombinierten Gaswechselsystem, das im Vergleich zum vorherigen Kurbelkammerschema mit einem Kraftstoffgemisch zum Spülen eine Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs bei Benzinkosten von 35 Rubel / l bietet. wird etwa 7 Rubel / kWh betragen, d.h. ein Motor mit einer Leistung von 20 kW für eine Ressource von 500 Stunden spart etwa 70.000 Rubel oder 2.000 Liter Benzin. Bei den Berechnungen wurde davon ausgegangen, dass die Kraftstoffverluste beim Blowdown um 80 % sinken, weil die Möglichkeit, dass das Kraftstoffgemisch in die Abgasanlage gelangt, wird nur durch die Dauer des gleichzeitigen Öffnens der Einlass- und Auslasskanäle von 125° Kurbelwellendrehung auf 15° reduziert. Die Anordnung von Einlass- und Auslassöffnungen auf unterschiedlichen Ebenen deutet darauf hin, dass Kraftstoffverluste noch mehr reduziert oder ganz gestoppt werden.

In Anbetracht des Vorhandenseins von hohen Energie- und Wirtschaftsindikatoren durch die Verwendung eines Zweitaktzyklus, Druckbeaufschlagung, einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um 2530 %, während die Motorressource innerhalb der vorherigen Grenzen von 500-1000 Stunden gehalten wird, indem die Belastungen des Pleuellager der Kurbelwellen, wenn sie verdoppelt sind, die vorgeschlagene Motorausführung ist eine 2- oder 4-Zylinder-Version mit einer Leistung von 2060 kW kann in Kraftwerken von Flugzeugen verwendet werden, um kleine Schiffe mit Propellern in Form von Propellern oder Propellern zu gleiten , tragbare Motorprodukte, die von der Bevölkerung verwendet werden, in den Abteilungen des Ministeriums für Notsituationen, der Armee und der Marine sowie in anderen Einrichtungen, bei denen ein geringes spezifisches Gewicht und geringe Abmessungen erforderlich sind.

1. Ein Zweitakt-Verbrennungsmotor mit Aufladung und kombiniertem Gaswechselsystem, der die Kraft vom Gasdruck auf den Kolben gleichzeitig auf zwei symmetrisch zur Zylinderachse angeordnete Kurbelwellen überträgt, die eingebaute Kompressoren koaxial zur Zylinderachse enthalten , deren Kolben durch eine Stange mit den Kolben des Motors verbunden sind, die Zylinder mit Einlassöffnungen ausgestattet sind, die sich oberhalb der Spülöffnungen befinden, mit Einlassphasen, die die Auslassphasen überschreiten, mit einem gemeinsamen Kurbelgehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass es in a Zweizylinder-Boxerbauweise, mit gegenläufig bewegten Kolben, mit drei Kurbelwellen, davon eine mit zwei Kurbeln, enthält einen separaten, vom Kurbelraum isolierten Ansaugweg für das Kraftstoffgemisch, inklusive Vergaser, Rückschlagplattenventile, Kompressor mit Ansaug- und Auslasshohlräumen und einem an die Einlassöffnungen des Zylinders angeschlossenen Sammelbehälter, durch den das wieder angereicherte Kraftstoffgemisch in die Motorzylinder gelangt, mit diesem Die Kompressorkolben sind kinematisch mit den Kolben der gegenüberliegenden Motorzylinder verbunden.

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GEGENVERKEHR

Die Besonderheit des Zweitakt-Dieselmotors von Professor Peter Hofbauer, der 20 Jahre seines Lebens für den Volkswagen Konzern gearbeitet hat, sind zwei aufeinander zulaufende Kolben in einem Zylinder. Und der Name bestätigt dies: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) – Gegenkolben, Gegenzylinder.

Ein ähnliches Schema wurde Mitte des letzten Jahrhunderts in der Luftfahrt und im Panzerbau verwendet, beispielsweise bei den deutschen Junkern oder dem sowjetischen Panzer T-64. Tatsache ist, dass bei einem traditionellen Zweitaktmotor beide Gaswechselfenster von einem Kolben abgedeckt werden und bei Motoren mit Gegenkolben befindet sich ein Einlasskanal im Hubbereich eines Kolbens und ein Auslasskanal im Hub Zone des zweiten. Diese Konstruktion ermöglicht ein früheres Öffnen der Auslassöffnung und daher ist es besser, den Brennraum von Abgasen zu reinigen. Und im Voraus schließen, um etwas von dem Arbeitsgemisch zu sparen, das bei einem Zweitaktmotor normalerweise in den Auspuff geworfen wird.

Was ist das Highlight des Entwurfs des Professors? In der zentralen (zwischen den Zylindern) Position der Kurbelwelle, die alle Kolben gleichzeitig bedient. Diese Entscheidung führte zu einem recht komplizierten Design der Pleuel. An jedem Kurbelwellenhals befindet sich ein Paar davon, wobei sich ein Paar Pleuelstangen auf beiden Seiten des Zylinders an den äußeren Kolben befindet. Dieses Schema ermöglichte es, mit einer Kurbelwelle auszukommen (die vorherigen Motoren hatten zwei davon an den Rändern des Motors) und eine kompakte, leichte Einheit zu bilden. Bei Viertaktmotoren erfolgt die Luftzirkulation im Zylinder durch den Kolben selbst, beim OPOC-Motor über einen Turbolader. Für eine bessere Effizienz hilft ein Elektromotor, die Turbine schnell zu beschleunigen, die in bestimmten Modi zu einem Generator wird und Energie zurückgewinnt.

Der ohne Rücksicht auf Umweltstandards für die Armee gebaute Prototyp mit einer Masse von 134 kg leistet 325 PS. Auch eine zivile Version wurde vorbereitet - mit etwa hundert Kräften weniger Schlag. Nach Angaben des Schöpfers ist der OROS-Motor je nach Ausführung 30-50% leichter als andere Dieselmotoren vergleichbarer Leistung und zwei- bis viermal kompakter. Auch in der Breite (das ist die beeindruckendste Gesamtabmessung) ist der OROS nur doppelt so groß wie eine der kompaktesten Automobileinheiten der Welt – der Zweizylinder Fiat Twinair.

Der OPOC-Motor ist ein Beispiel für einen modularen Aufbau: Zwei-Zylinder-Einheiten können zu Mehrzylinder-Einheiten zusammengebaut werden, verbunden durch elektromagnetische Kupplungen. Wenn nicht die volle Leistung benötigt wird, können ein oder mehrere Module abgeschaltet werden, um Kraftstoff zu sparen. Anders als bei herkömmlichen Motoren mit Abschaltzylindern, bei denen die Kurbelwelle sogar die ruhenden Kolben bewegt, können mechanische Verluste vermieden werden. Ich frage mich, was ist mit Kraftstoffeffizienz und Emissionen? Diese Frage übergeht der Entwickler lieber schweigend. Es ist klar, dass die Positionen der Zweitakter hier traditionell schwach sind.

GETRENNTE FÜTTERUNG

Ein weiteres Beispiel für die Abkehr von traditionellen Dogmen. Carmelo Scuderi griff in die heilige Regel der Viertaktmotoren ein: Der gesamte Arbeitsprozess muss strikt in einem Zylinder ablaufen. Der Erfinder teilte den Zyklus auf zwei Zylinder auf: Einer ist für den Gemischeinlass und die Verdichtung zuständig, der zweite für den Arbeitshub und -auslass. Gleichzeitig läuft der traditionelle Viertaktmotor, Split Cycle Combustion (SCC) genannt, mit nur einer Kurbelwellenumdrehung, also doppelt so schnell.

So funktioniert dieser Motor. Im ersten Zylinder verdichtet ein Kolben Luft und fördert sie in den Verbindungskanal. Das Ventil öffnet, der Injektor spritzt Kraftstoff ein und das unter Druck stehende Gemisch strömt in den zweiten Zylinder. Die Verbrennung beginnt bei ihm, wenn sich der Kolben nach unten bewegt, im Gegensatz zum Ottomotor, wo das Gemisch etwas früher gezündet wird, als der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Somit stört das brennbare Gemisch im Anfangsstadium der Verbrennung die Bewegung des Kolbens in Richtung des Kolbens nicht, sondern drückt ihn im Gegenteil. Der Schöpfer des Motors verspricht ein Leistungsgewicht von 135 PS. pro Liter Arbeitsvolumen. Darüber hinaus mit einer deutlichen Reduzierung der Schadstoffemissionen durch eine effizientere 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 25 % sparsamer ist als atmosphärische Motoren gleicher Leistung. Ein zusätzlicher Zylinder bedeutet jedoch zusätzliche Masse, größere Abmessungen und erhöhte Reibungsverluste. Kaum zu glauben ... Vor allem, wenn man sich die neue Generation von Kompressormotoren unter dem Motto Downsizing als Beispiel nimmt.

Für diesen Motor wurde übrigens ein originelles Schema der Rekuperation und Druckbeaufschlagung "in einer Flasche" namens Air-Hybrid erfunden. Während der Motorbremsung wird der Fahrzylinder 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 Arbeitszylinder gepumpt - eine Art Druckbeaufschlagung. Tatsächlich ist bei einem solchen Schema ein vollständiger pneumatischer Modus nicht ausgeschlossen, wenn die Luft die Kolben allein drückt.

STROM AUS LUFT

Auch Professor Lino Guzzella nutzte die Idee, Druckluft in einem separaten Tank zu sammeln: Eines der Ventile öffnet den Weg vom Zylinder zum Brennraum. Der Rest ist ein konventioneller Turbomotor. Der Prototyp wurde auf Basis eines 0,75-Liter-Motors gebaut und bietet ihn als Ersatz für ... einen 2-Liter-Saugmotor.

Um die Effektivität seiner Kreation zu beurteilen, vergleicht der Entwickler sie lieber mit Hybridantrieben. Darüber hinaus erhöht die Konstruktion von Guzzella bei einem ähnlichen Kraftstoffverbrauch (ca. 33 %) die Kosten des Motors nur um 20 % - eine komplexe benzin-elektrische Installation kostet fast das Zehnfache. Im Testmuster wird jedoch weniger durch die Druckbeaufschlagung des Zylinders Kraftstoff gespart, sondern durch das geringe Arbeitsvolumen des Motors selbst. Aber auch im Betrieb eines konventionellen Verbrennungsmotors hat Druckluft noch Perspektiven: Mit ihr lässt sich der Motor im „Start-Stopp“-Modus starten oder das Auto bei niedrigen Geschwindigkeiten bewegen.

KUGELSPINS, SPINS ...

Unter den ungewöhnlichen Verbrennungsmotoren sticht der Motor von Herbert Hüttlin durch das bemerkenswerteste Design hervor: Die traditionellen Kolben und Brennkammern befinden sich im Inneren der Kugel. Die Kolben bewegen sich in mehrere Richtungen. Zum einen aufeinander zu und bilden zwischen sich Brennräume. Darüber hinaus sind sie paarweise zu Blöcken verbunden, auf einer einzigen Achse gepflanzt und drehen sich entlang einer raffinierten Bahn, die von einer ringförmigen Unterlegscheibe vorgegeben wird. Das Kolbenblockgehäuse ist mit einem Getriebe integriert, das das Drehmoment auf die Abtriebswelle überträgt.

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

Die erste Show der Kugelmaschine 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. Auf eine schöne Idee sollte jedoch eine Verkörperung in Metall folgen. Und der Entwickler hat noch kein Wort zu den ungefähren Werten der Hauptindikatoren des Geräts gesagt - Leistung, Effizienz, Umweltfreundlichkeit. Und vor allem über Herstellbarkeit und Zuverlässigkeit.

MODETHEMA

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 "Yo-Mobils" sollte, wenn auch nicht sofort, ein Drehschiebermotor auftauchen, und sogar gepaart mit einem Elektromotor.

Kurz zu seinem Gerät. Auf der Achse befinden sich zwei Rotoren mit je einem Schaufelpaar, die Brennkammern unterschiedlicher Größe bilden. Die Rotoren drehen sich in eine Richtung, aber mit unterschiedlicher Geschwindigkeit - einer holt den anderen ein, das Gemisch zwischen den Schaufeln wird komprimiert, ein Funke springt. Der zweite beginnt sich im Kreis zu bewegen, um den Nachbarn in den nächsten Kreis zu "schieben". Schauen Sie sich das Bild an: im unteren rechten Viertel ist Einlass, oben rechts - Kompression, dann gegen den Uhrzeigersinn - Hub und Freigabe. Das Gemisch wird am oberen Punkt des Kreises gezündet. Somit gibt es bei einer Umdrehung des Rotors vier Arbeitshübe.

Die offensichtlichen Vorteile des Designs sind Kompaktheit, Leichtigkeit und gute Effizienz. Allerdings gibt es auch Probleme. Der wichtigste davon ist die präzise Synchronisation des Betriebs der beiden Rotoren. Das ist keine leichte Aufgabe, und die Lösung muss kostengünstig sein, sonst wird das "Yo-Mobile" nie populär.