Da Ölprodukte ständig im Preis steigen (schließlich geht oft das Öl aus), ist der Wunsch, Kraftstoff zu sparen, durchaus verständlich, und Minimotor könnte eine gute Lösung sein.
Wie wirtschaftlich ist ein Mini-Verbrennungsmotor?
Wie Sie wissen, werden Verbrennungsmotoren in Benzin und Diesel unterteilt, und sowohl erstere als auch letztere unterliegen heute erheblichen Veränderungen. Der Grund für die Modernisierung sowohl der Mechanismen selbst als auch des Brennstoffs ist eine deutlich verschlechterte Ökologie, deren Zustand auch durch die Emissionen von Geräten beeinflusst wird, die mit flüssigem Brennstoff betrieben werden. So erschien beispielsweise Öko-Benzin, verdünnt mit Alkohol im Verhältnis 8: 2 bis 2: 8, dh Alkohol in einem solchen Kraftstoff kann 20 bis 80 Prozent enthalten. Aber das war das Ende der Modernisierung. Der rückläufige Volumentrend bei Ottomotoren ist praktisch nicht zu beobachten. Die kleinsten Exemplare werden in Flugzeugmodellen verbaut, die größeren kommen bei Rasenmähern, Bootsmotoren, Schneemobilen, Rollern und ähnlichen Geräten zum Einsatz..
Heute wurde wirklich viel getan, um diesen Motor wirklich mikroskopisch zu machen. Derzeit ist die Sorge Toyota die kleinsten Minicars entstanden Corolla II, Corsa und Tercel, sie sind mit Dieselmotoren ausgestattet 1N und 1NT Volumen von nur 1,5 Liter. Ein Problem besteht darin, dass die Lebensdauer solcher Mechanismen äußerst gering ist, was in der sehr schnellen Entwicklung der Ressource der Zylinder-Kolben-Gruppe begründet ist. Es gibt auch sehr kleine Diesel-Verbrennungsmotoren mit einem Volumen von nur 0,21 Litern. Sie werden in kompakten Kraftfahrzeugen und Baumaschinen verbaut, aber große Leistung sollte man nicht erwarten, maximal geben sie 3,25 PS ab. Der Kraftstoffverbrauch solcher Modelle ist jedoch gering, wie das Volumen des Kraftstofftanks von 2,5 Litern zeigt.
Wie effizient ist der kleinste Verbrennungsmotor?
Ein herkömmlicher Verbrennungsmotor, dessen Wirkung auf der Hin- und Herbewegung des Kolbens beruht, verliert mit abnehmendem Hubraum an Leistung. Es geht um einen deutlichen Effizienzverlust bei der Umsetzung eben dieser Bewegung des CPG in Rotation, die für die Räder so notwendig ist. Doch schon vor dem Zweiten Weltkrieg schuf der Autodidakt Felix Heinrich Wankel das erste funktionierende Modell eines Drehkolben-Verbrennungsmotors, bei dem alle Aggregate nur rotieren. Es ist logisch, dass diese Konstruktion, ähnlich wie bei einem Elektromotor, eine Reduzierung der Teileanzahl um 40 % im Vergleich zu Standardmotoren ermöglicht.
Obwohl bis heute nicht alle Probleme dieses Mechanismus gelöst sind, entsprechen Lebensdauer, Effizienz und Umweltfreundlichkeit den etablierten internationalen Standards. Die Leistung überschreitet alle erdenklichen Grenzen. Drehkolben-Verbrennungsmotor mit einem Arbeitsvolumen von 1,3 Litern ermöglicht eine Leistung von 220 PS... Durch den Einbau eines Turboladers steigt dieser Wert auf 350 PS, was sehr bedeutend ist. Naja, und der kleinste Verbrennungsmotor aus der Wankel-Reihe, bekannt unter dem Markennamen OSMG 1400, hat ein Volumen von nur 0,005 Litern, leistet aber gleichzeitig eine Leistung von 1,27 PS. mit einem Eigengewicht von 335 Gramm.
Der Hauptvorteil von Rotationskolbenmotoren ist das Fehlen von Geräuschen, die den Betrieb der Mechanismen begleiten, aufgrund des geringen Gewichts der Antriebseinheiten und der präzisen Auswuchtung der Welle.
Der kleinste Dieselmotor als Antriebsquelle
Wenn wir von einem Vollwertigen sprechen, dann hat die Idee des Ingenieurs Jesus Wilder heute die kleinsten Abmessungen. Dies ist ein 12-Zylinder-V-Motor, der vollständig mit dem Verbrennungsmotor kompatibel ist Ferrar Ich und Lamborghini... In Wirklichkeit ist der Mechanismus jedoch ein nutzloses Schmuckstück, da er nicht mit flüssigem Kraftstoff, sondern mit Druckluft betrieben wird und mit einem Arbeitsvolumen von 12 Kubikzentimetern einen sehr geringen Wirkungsgrad hat.
Eine andere Sache ist der kleinste Dieselmotor, der von britischen Wissenschaftlern entwickelt wurde. Als Kraftstoff benötigt er zwar keinen Dieselkraftstoff, sondern ein spezielles Gemisch aus Methanol und Wasserstoff, das sich mit steigendem Druck spontan entzündet. Bei der Hubbewegung des Kolbens im Brennraum, dessen Volumen einen Kubikmillimeter nicht überschreitet, entsteht ein Blitz, der den Mechanismus in Gang setzt. Seltsamerweise war es möglich, durch den Einbau flacher Teile mikroskopische Dimensionen zu erreichen, insbesondere sind die gleichen Kolben ultradünne Platten. Noch heute dreht sich in einem Verbrennungsmotor mit den Maßen 5x15x3 Millimeter eine winzige Welle mit einer Drehzahl von 50.000 U/min, wodurch sie eine Leistung von etwa 11,2 Watt erzeugt.
Bislang sind Wissenschaftler mit einer Reihe von Problemen konfrontiert, die gelöst werden müssen, bevor Mini-Dieselmotoren für die kontinuierliche Produktion freigegeben werden können. Dies sind insbesondere enorme Wärmeverluste durch extrem dünne Wände der Brennkammer und die Brüchigkeit von Materialien bei hohen Temperaturen. Wenn die winzigen ICEs jedoch vom Fließband rollen, reichen nur wenige Gramm Kraftstoff aus, um den Mechanismus 20-mal länger und effizienter zu machen als Batterien gleicher Größe mit einem Wirkungsgrad von 10 %.
Die Parameter von Batterien für die Unterhaltungselektronik verbessern sich ständig, aber den Verbrauchern reicht dies nicht aus. Komm schon, sagen sie, Revolution, wir wollen den ganzen Tag an unseren Laptops arbeiten, ohne aufzuladen. Wissenschaftler geben eine originelle Antwort auf diese Anforderungen - sie bauen einen Verbrennungsmotor für einen Computer.
An einem interessanten Projekt arbeiten die Industrie- und Hochschulforschungsorganisation Berkeley Sensor & Actuator Center, die University of California, Berkeley, die Pentagon-Forschungsagentur DARPA und eine Reihe von US-Firmen – Wankelmotoren in der Größe von wenigen Millimetern.
Das MEMS Rotary Engine Power System-Programm wird von Professor Albert P. Pisano von der University of California geleitet.
Es wurden bereits eine Reihe von Drehkolben-Verbrennungsmotoren mit einem Rotordurchmesser von nur einem Dutzend oder zwei Millimetern und sogar einem bis drei Millimetern mit einer Ausgangsleistung von 4-100 Watt bzw. 0,026-0,03 Watt gebaut.
Was für "kleine Autos" wollen die Forscher mit diesen Mikro-Verbrennungsmotoren in Bewegung setzen? Es ist an der Zeit, klarzustellen, dass MEMS im Namen des Programms "mikroelektromechanische Systeme" bedeutet.
Diese ungewöhnlichen Wankels wurden entwickelt, um Generatoren zu drehen und Strom für elektronische Geräte, verschiedene Sensoren (einschließlich derer, die "im Feld" mit dem Militär arbeiten, beispielsweise Zielscheiben), Laptops, Mobiltelefone, Mikroroboter und ähnliche elektronische Geräte bereitzustellen.
Und dieser Rotor hat einen Durchmesser von 3 Millimetern (Foto von me.berkeley.edu).
Es scheint, warum einen Gemüsegarten mit einem Verbrennungsmotor mit beweglichen Teilen umzäunen?
Es gibt ausgezeichnete Lithium-Ionen-Batterien, deren Verbesserung noch im Gange ist.
Laut Professor Pisano gibt es dafür einen Grund. Mikroskopische Wankel haben eine Energiedichte von etwa 2300 Wattstunden pro Kilogramm (bei Verwendung von flüssigem Wasserstoff als Kraftstoff und unter Berücksichtigung des Motorwirkungsgrads von 20 %), das ist 7-mal mehr als Lithiumbatterien und 14-mal mehr als Alkaline-Batterien ...
Das ultimative Ziel sind Miniaturgeräte in den Abmessungen und Design üblicher Batterien (zum Beispiel für Mobiltelefone), die sowohl die Kraftstoffversorgung als auch den Verbrennungsmotor und den Generator umfassen.
Es werden Modelle für verschiedene Kraftstoffarten (Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Alkohole) betrachtet.
Experimentatoren "drucken" eine Streuung von 1-mm-Rotoren und -Gehäusen für sie wie Kuchen - aus einem einzigen Rohling (Foto von me.berkeley.edu).
Interessanterweise stellten die Forscher für den kleinsten ihrer Motoren eine originelle Möglichkeit zur Massenproduktion von Rotoren und Gehäusen aus Silizium bereit, eine Methode, die der Herstellung von Mikroschaltungen ähnlich ist.
Die vor einigen Jahren begonnene Forschung hat eine Vielzahl von Teilprojekten hervorgebracht.
Eine Reihe von Organisationen beschäftigt sich mit der Entwicklung der besten Technologien, Materialien und Vorrichtungen zur Bildung eines Kraftstoffgemischs, deren Zündung in einem solchen Miniatur-Verbrennungsmotor, die direkte Integration des Generators in den Rotor und andere ähnliche Aufgaben.
Die Beharrlichkeit der Forscher kann beneidet werden. Den Anhängern der Idee mikroskopischer Verbrennungsmotoren steht jedoch ein anderes starkes Lager gegenüber - die Schöpfer der Brennstoffzelle.
Schema einer "rotierenden" Batterie (Abbildung von der Website darpa.mil).
Die Miniaturisierung und Verbesserung ihrer technischen Eigenschaften ist in vollem Gange. Es werden sowohl Optionen für Wasserstoff als auch Anlagen angeboten, die einen Reformer beinhalten, der den Ausgangsbrennstoff in Wasserstoff umwandelt - meistens Alkohol.
So hat beispielsweise das japanische Unternehmen Casio im Jahr 2002 Ultraminiatur-Brennstoffzellen für Laptops und Kameras entwickelt, die in Abmessungen und Anschlussteilen exakt Standardbatterien entsprechen.
Ergänzt werden die Elemente durch Subminiaturreformer, die aus Methanol Wasserstoff erzeugen.
Nach Angaben des Unternehmens sind diese Zellen in Bezug auf die Größe von Lithium-Ionen-Akkus mit einer viel höheren Kapazität leichter als ihre Pendants: Ein typischer Laptop wird 16-20 Stunden damit arbeiten.
Casio beabsichtigte, seine Brennstoffzellen im Jahr 2004 auf den Markt zu bringen. Bis jetzt ist es ruhig.
Brennstoffzellen von Casio, hergestellt in Form von Batterien für Laptops und Kameras (Foto von world.casio.com).
Es gab noch einige ähnliche Projekte von anderen Firmen (und der Zeitpunkt des Verkaufsstarts wurde auch genannt - irgendwo im Jahr 2004), aber auch von deren Massenverbreitung hat man nichts gehört. Und zu den Miniatur-Wankels gibt es leider keine frischen und ermutigenden (in Bezug auf die Umsetzung) Neuigkeiten.
Mikromotor MARZ-2.5D bestimmt für den Einbau in selbstfahrende Modelle von Flugzeugen, Segelflugzeugen, Autos, Schneemobilen usw.
MARZ-2,5D ist ein Einzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor.
Das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet sich im Motorzylinder ohne äußere Zündquelle durch das Auftreten einer hohen Temperatur während seiner Verdichtung. Die Energie des brennenden Kraftstoffs im Zylinder wird über den Kurbeltrieb an seiner Welle in kinetische Energie umgewandelt.
TECHNISCHE DETAILS
- Der Zylinderdurchmesser beträgt 15,5 mm.
- Der Kolbenhub beträgt 13 mm.
- Das Volumen des Zylinders beträgt 2,48 cm 3.
- Mikromotorleistung
nicht weniger - 0,25 kW.
- Rotationsfrequenz mit Propeller 200 X 100 nicht weniger als 15 500 U/min.
- Die Zusammensetzung des verwendeten Kraftstoffs (nach Volumen): 50% Ether (technisch), 30 - Kerosin, 10 - Mineralöl MS-20; 10 % Rizinusöl.
- Der Mikromotor wird mit Luft gekühlt.
- Der Mikromotor wird durch das im Kraftstoff enthaltene Öl geschmiert.
- Abmessungen: Höhe - 71 mm; Länge - 98 mm; Breite - 39 mm.
- Mikromotor wiegt nicht mehr als 155 g.
- Motorressource nicht weniger als 6 Stunden.
- Kompressionsverhältnis - 10 ... 16.
- Spülung - sechs-Kanal.
- Die Drehrichtung von der Seite der Schraube ist gegen den Uhrzeigersinn.
MOTORBETRIEB
Beim Drehen der Kurbelwelle 6 (Abb. 1) gegen den Uhrzeigersinn und die Bewegung des Kolbens 1 im Zylinder vom unteren Totpunkt (UT) zum oberen Totpunkt (OT) im Kurbelgehäuse 8 der Motor erzeugt ein Vakuum. Durch die Öffnung des 11-Kanals vom Vergaser durch die Spule strömt Luft durch letzteren, was einen Unterdruck in seinem Diffusor und das Einströmen von Kraftstoff verursacht. Kraftstoff fließt durch eine einstellbare Düse 2 und das Mischen mit Luft bildet ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, das in das Kurbelgehäuse eintritt (Gemischansaugung).
Während dieser Zeit wird das durch die Spülöffnungen (während der Spülperiode) in den Zylinder eintretende Luft-Kraftstoff-Gemisch komprimiert. Wenn sich der Kolben nahe dem OT befindet, entzündet sich infolge starker Erwärmung das Kraftstoff-Luft-Gemisch, und der Kolben sinkt aufgrund des erhöhten Drucks der verbrannten Gase im Zylinder, wodurch die Motorkurbelwelle mit Hilfe von die Pleuelstange und macht einen Arbeitshub.
Bei der weiteren Bewegung des Kolbens zum UT öffnet die Oberkante des Bodens die Spülfenster in den Zylinderwänden und die Verbrennungsprodukte entweichen durch sie in die Atmosphäre (Abgas der Verbrennungsprodukte). Beim Bewegen in Richtung NMT der Kolben öffnet sechs Spülkanäle in der Zylinderwand. Aufbereitet und komprimiert
Abb. 1 MARZ-2,5
Abb. 2 Zeitdiagramm
Das geschmolzene Arbeitsgemisch aus dem Motorkurbelgehäuse, das den Kolbenboden und die Zylinderwände wie eine Fontäne spült, gelangt in den Zylinder (Zylinderspülung). Bei der Rückbewegung des Kolbens zum OT blockiert er sowohl die Kanäle, durch die das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinder eintritt, als auch die Kanäle für die Freisetzung von Verbrennungsprodukten. Die Kompression des Kraftstoffgemisches beginnt. Somit wiederholt sich der Zyklus im Motor wie oben.
In Abb. 2 zeigt das Gasverteilungsdiagramm des Motors MARZ-2.5D, das die im Motorzylinder ablaufenden Vorgänge in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurbelwelle (Kolbenstellung) zeigt.
STARTEN UND EINSTELLEN DES MOTORS
- Entfernen Sie das Konservierungsfett von einem neuen Motor durch Spülen mit Benzin oder Kerosin. Dann durch die Auspufffenster und Schuhe 13 (siehe Abb. 1) 8 ... 10 Tropfen Rizinusöl einfüllen und Kurbelwelle 2 ... 3 mal drehen 6 zur gleichmäßigen Schmierstoffverteilung im Zylinder und unter der Spule, was beim ersten Anlassen des Motors wichtig ist.
- Kraftstoff für den Motor gründlich filtern.
- Motor auf festem Brett befestigen (Einbau), Propeller auf Motorkurbelwelle aufsetzen, zum Jet bringen 2 den Vergaserschlauch vom Kraftstofftank und befestigen Sie ihn fest am Vergaseranschluss. Der Kraftstoffstand im Kraftstofftank sollte vor dem Start auf Höhe der Düsenöffnung oder etwas darüber liegen.
- Wickeln Sie die Nadel ganz ein 23 Vergaserdüse und schrauben Sie sie drei volle Umdrehungen heraus.
- Stellen Sie den Gegenkolben auf die Position, die der Position des Kolbens am OT entspricht, und lösen Sie dann die Schraube 3 Gegenkolben um 1,5 ... 2 Umdrehungen.
- Schließen Sie den Einlass des Fußes mit dem Finger. 13 und drehen Sie den Propeller 2 ... 3 Mal, um Kraftstoff in das Kurbelgehäuse zu saugen. Öffnen Sie den Einlasskanal und drehen Sie die Motorkurbelwelle erneut 2 ... 3 Umdrehungen.
- Durch scharfe Fingerschläge auf das Propellerblatt und gleichzeitiges Auswählen des günstigsten Verdichtungsverhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch Drehen der Gegenkolben-Einstellschraube die Motorkurbelwelle gegen den Uhrzeigersinn drehen (bei Blick auf den Propeller, siehe Abb. 1). Nach ein paar Blitzen sollte der Motor starten.
Eine Warnung. Bei laufendem Motor nicht in der Drehebene des Propellers sein.
Stellen Sie bei laufendem Motor die Höchstdrehzahl mit der Gegenkolbenschraube und der Vergasernadel ein.
Anmerkungen: a) Wenn der Motor nach mehrmaligem Blinken nicht anspringt (was auf eine große oder kleine Kompression im Zylinder hinweist), die Gegenkolbenschraube einstellen oder die Kraftstoffzufuhr anpassen.
b) Wenn der laufende Motor mit zunehmender Verdichtung an Drehzahl verliert, sollte die Gegenkolben-Einstellschraube herausgeschraubt oder die Kraftstoffzufuhr reduziert werden.
- Lassen Sie den Motor 20 Minuten lang bei mittlerer Drehzahl laufen, um seine reibenden Teile einzulaufen und Fähigkeiten beim Einstellen zu erwerben.
- Entfernen Sie den Motor von der Platine (Einbau) und wischen Sie ihn trocken. Achten Sie darauf, dass kein Schmutz und andere Fremdkörper in die Löcher der Zylinderauslassöffnungen und in den Vergaserkanal gelangen.
Der Motor kann dann in das Modell eingebaut werden. Starten Sie den Motor des Modells wie oben beschrieben.
Weitere Details zum MARZ-2.5D Mikromotor finden Sie in der PDF-Anleitung und auf der DWG-Zeichnung
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