Ungewöhnliche Benzinmotoren des letzten Jahrhunderts. Schulkinder erfanden den stärksten Motor der Welt

Einführung
Lenin bezeichnete den Verkehr als „vielleicht die wichtigste oder eine der wichtigsten Grundlagen unserer gesamten Wirtschaft“1. Der Entwicklung des Verkehrs und den Fragen der Verbesserung der Arbeit des Straßenverkehrs - insbesondere wird bei allen Entscheidungen der Partei und Regierung unseres Landes große Aufmerksamkeit geschenkt. Im zehnten Fünfjahresplan wird der Parkplatz mit neuen schweren Nutzfahrzeugen aufgefüllt. 1980 werden 2,1 bis 2,2 Millionen Fahrzeuge produziert, darunter 800 bis 825.000 Lastkraftwagen. Die Produktion von Bussen, schweren Nutzfahrzeugen, Anhängern und Aufliegern für sie wird zunehmen. Darüber hinaus wird besonderes Augenmerk auf die Verbesserung der technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften von Fahrzeugen gelegt - auf ihre Leistung, Effizienz im Betrieb, Reduzierung des Materialverbrauchs, Zuverlässigkeit.
Das Herz jeder Transporteinheit ist der Motor, und all diese Anforderungen gelten für ihn. Die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und Zuverlässigkeit von Motoren, die Reduzierung ihres Gewichts, die Schaffung einfacher und technologisch fortschrittlicher Konstruktionen, die Reduzierung der Abgas- und Motorgeräuschtoxizität sind die Hauptaufgaben des modernen Motorenbaus.
Sowjetische Erfinder, Rationalisierungs- und Produktionsinnovatoren leisten einen großen Beitrag zur Erfüllung der volkswirtschaftlichen Aufgaben und zur Entwicklung neuer wirksamer Lösungen. Ihre Arbeit wurde auf dem 25. Parteitag der KPdSU sehr gewürdigt.
Generalsekretär des Zentralkomitees der KPdSU Genosse Leonid I. Breschnew in einem Bericht auf dem XXV. Parteitag der Partei "From
1 W. I. Lenin. Poly. Sammlung O., V. 44, p. 302.
Chet des Zentralkomitees der KPdSU und die unmittelbaren Aufgaben der Partei im Bereich der Innen- und Außenpolitik "unterstrichen:
„... Wir haben ein spürbares Wachstum des wissenschaftlich-technischen Potenzials erreicht. Die Front der wissenschaftlichen Forschung ist noch breiter geworden. Die Kreativität Hunderttausender Erfinder und Innovatoren nimmt Fahrt auf."
Diese Broschüre widmet sich möglichen Typen ungewöhnlicher Motoren der nahen Zukunft und hauptsächlich den Werken unserer einheimischen Erfinder.

Wenn Sie in populären Zeitschriften stöbern und dort Artikel über Motoren finden, dann wird einem unerfahrenen Leser sicherlich der Eindruck entstehen, dass die Tage der konventionellen Verbrennungsmotoren (Verbrennungsmotoren) gezählt sind – so viel wurde in letzter Zeit über Elektrofahrzeuge, Turbo geschrieben und geredet Lokomotiven und sogar Dampfmaschinen. Dieser Eindruck ist falsch. Zahlreiche Prognosen sagen voraus, dass im Jahr 2000 60–75 Mio. Fahrzeuge produziert werden (Abb. 1, Kurve 5) und die Zahl der Pkw-Flotte 500–750 Mio. Einheiten erreichen wird. Fast 95 % des Personenverkehrs und fast 90 % des Güterverkehrs werden auf der Straße abgewickelt. Und der Löwenanteil davon wird auf die Schultern des zeitlosen Kolbenmotors fallen.
Es besteht kein Zweifel, dass der Verbrennungsmotor erhebliche Veränderungen erfahren wird. Riesige Teams von Wissenschaftlern und Ingenieuren suchen nach den effektivsten Lösungen sowohl für konventionelle Motoren als auch für Motoren neuer, noch nicht verbreiteter Bauarten.
In Abb. 1. Der Autor glaubt, dass das bescheidene Los der berühmten "Wankels" (Kurve 1) für viele unerwartet sein wird. In absehbarer Zeit werden sie nicht mehr als 5 % der konventionellen Verbrennungsmotoren verdrängen und ihre Produktion bis 1985 wird 2 Millionen Einheiten nicht überschreiten. Im Jahr. Wir können bereits jetzt mit Sicherheit sagen, dass der Hauptanwendungsbereich dieser Motoren Motorräder, Boote, Motonarts und Schneemobile sein werden. Bis 1985 werden 50 % der Flotte solcher Fahrzeuge mit Rang-La-Motoren ausgestattet sein. Allerdings ist die viel weniger bekannt
„Stirling“ gekoppelt mit einer Gasturbine zeigen beispiellose Wachstumsraten (Kurve 3). Ihre Massenproduktion wird bereits 1981 beginnen und bis 1985 bis zu 10 % der Gesamtproduktion von Automobilmotoren ausmachen. Ihr Hauptanwendungsgebiet werden zu Beginn schwere Lkw sein. Mit der Entwicklung kompakter Modelle von Stirling-Motoren und einem Gasturbinentriebwerk (GTE) wird deren Anteil an der Gesamtbilanz stetig zunehmen.
Kurve 4 hat den intensivsten Start, der die Produktion verbesserter konventioneller Verbrennungsmotoren kennzeichnet. Bis 1980 wird die überwiegende Mehrheit der Verbrennungsmotoren eine Vorverbrennung mit Schichtladungsverteilung, Direkteinspritzung oder andere Verbesserungen des Arbeitsablaufs haben, die hauptsächlich auf die Verringerung der Abgastoxizität abzielen. Wie Kurve 2 veranschaulicht sie die mögliche Dynamik der Produktion von Elektrofahrzeugen. Die Flotte von Elektrofahrzeugen umfasst bereits Zehntausende von Einheiten. In einer Reihe von Ländern werden Entwicklungsprogramme für Elektrofahrzeuge von Regierungen subventioniert. Es wurden Batterien und Brennstoffzellen mit erhöhtem Energieverbrauch (über 200 Wh pro 1 kg Gewicht) entwickelt. Und gleichzeitig die hohen Kosten und vor allem
Reis. 1. Prognose der Produktion von Automobilmotoren:
1 - Wankelmotoren; 2 Motoren für Elektrofahrzeuge; 3 - Stirlingmotoren, Gasturbinen; 4 - verbesserte Verbrennungsmotoren des üblichen Schemas; 5 - die Dynamik der Pkw-Produktion, die deutlich geringere Laufleistung des Elektrotransports aus einer einzigen Ladung (Betankung) wird deren weite Verbreitung noch lange bremsen. 1990 wird der Anteil der Elektrofahrzeuge knapp 10 % betragen, im Jahr 2000 20 - 35 %.
Der Niedergang der Ära des Kolbenmotors wird durch die Prognosedaten keineswegs bestätigt. Es ist eher eine Art Werbung für Elektrofahrzeuge, Wankels, Gasturbinentriebwerke.
Alle Angriffe auf das vorhandene Auto werden in erster Linie durch die Giftigkeit der Abgase verursacht. Der Straßenverkehr macht 35 % der Luftverschmutzung aus. Die Zahl ist beeindruckend. Daher haben alle hochentwickelten Länder in den letzten Jahren Standards für die Toxizität von Fahrzeugabgasen herausgegeben und genehmigt. Automobilkonzerne machten viel Aufhebens um die Anforderungen der Normen „unmachbar“, „unzumutbar“, „superhart“. Alle 1975er Autos erfüllen diese Anforderungen. Selbst eine vernachlässigbare Toxizitätsabnahme im Vergleich zu den Anforderungen der Normen wird als leuchtender Werbeköder verwendet.
Zeitungshype und Klagen über die Härte der Standards wurden von Unternehmen genutzt, um die Autopreise um durchschnittlich 20 bis 25 % zu erhöhen, obwohl sich alle Änderungen hauptsächlich auf die Entwicklung verbesserter Vergaser, den Einsatz von Direkteinspritzsystemen und Nachbrennern beschränken oder Katalysatoren, die in die Schalldämpfer eingebaut sind.
Grundlegend neue Systeme, deren Kern beispielsweise darin besteht, Benzin mit einem Wärmetauscher in einen dampfförmigen Zustand zu überführen oder Benzin vorzuspalten und in ein brennbares Gas umzuwandeln, werden noch entwickelt. Aber auch diese Systeme sind nicht in der Lage, das Problem eines vielversprechenden Autos, das untrennbar mit der Wahl des Kraftstoffs für den Motor verbunden ist, radikal zu lösen.
In den letzten Jahren wurden die Arbeiten an Gasflaschenfahrzeugen, die ein Gemisch aus verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen, in der Regel flüssigem Propan und Butan, als Kraftstoff verwenden, deutlich intensiviert, wodurch eine Reduzierung der Toxizität möglich ist. Der flächendeckende Einsatz von Gasflaschenfahrzeugen wird durch die noch begrenzte Zahl von Gastankstellen behindert.
sowie eine Abnahme der Motorleistung durch. 10 - 20 %.
Vielversprechender ist verflüssigtes Erdgas, Methan. Die Verwendung von Flüssigerdgas ermöglicht nicht nur eine deutliche Verringerung der Toxizität von Abgasen (aufgrund der homogenen Zusammensetzung des Kraftstoffs und der Einfachheit der chemischen Struktur), sondern auch eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer oder Motorleistung. Die niedrige Temperatur von Flüssigerdgas (-160 °C) erfordert jedoch die Herstellung eines Kraftstofftanks nach dem Thermoskannenprinzip, was mit dem heutigen Stand der Kryotechnik nicht schwierig ist.
In den USA wurden umfangreiche Arbeiten zur Umstellung der Fahrzeugflotte auf Flüssigerdgas durchgeführt. Experimentelle Autos wurden auch von europäischen Firmen wie Steyer-Pooh (Österreich), Mercedes-Benz (Deutschland), Saviem (Frankreich) hergestellt. Die Flotte dieser Autos umfasst bereits Zehntausende.
In unserem Land wurde zur Verbesserung der Atmosphäre in Großstädten ein Dekret erlassen, um eine erhebliche Anzahl von Lastwagen auf Flüssiggas umzustellen, und es wird daran gearbeitet, Flüssigerdgas als Kraftstoff zu verwenden. 1975 tauchten die ersten mit Flüssiggas betriebenen Autos auf den Straßen Moskaus auf. Sie werden an speziellen Gastankstellen befüllt.
Betrachtet man die Aussichten von Autos, die mit Flüssiggas betrieben werden, ist flüssiger Wasserstoff unumgänglich. Bisher wurde es nur in Raketen erfolgreich eingesetzt. Dies ist jedoch zweifellos der Kraftstoff der Zukunft für Autos, sowohl wegen der unbegrenzten Wasserstoffreserven als auch wegen der höchsten Reinheit der Verbrennungsprodukte (theoretisch bestehen die Verbrennungsprodukte von Wasserstoff aus Wasserdampf).
Die ersten erfolgreichen Erfahrungen mit der Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung wurden 1968 - 1970 an der University of Oklahoma (USA) gemacht, wo drei Versuchsmotoren zwei Jahre lang am Stand arbeiteten und ihre Leistungsmerkmale praktisch blieben unverändert. Der einzige Nachteil von Wasserstoff ist die Notwendigkeit, ihn in flüssigem Zustand bei einer extrem niedrigen Temperatur von 250 ° C zu speichern. Daher und auch wegen
Da Wasserstoff als explosiv gilt (übrigens unzumutbar), ist mit der Einführung dieses Kraftstofftyps frühestens mit dem flächendeckenden Einsatz von mit Flüssigmethan betriebenen Autos, also irgendwo außerhalb von 1990, zu rechnen.
Es ist zwar möglich, dass die kürzlich gefundene Methode zur Speicherung von Wasserstoff in Pulverzusammensetzungen einiger Metalle (z. B. in Lanthan-Nickel-Hydriden) diesen Zeitraum etwas näher bringt. Die Essenz der Methode liegt in der enormen Aufnahmekapazität von Hydriden gegenüber Wasserstoff. In einer Volumeneinheit Pulver bei fast atmosphärischem Druck wird Wasserstoff fast so viel gespeichert wie in einer Flasche mit einem Druck von 1000 kg/cm2!
Ein interessantes Prinzip wurde von Spezialisten des Instituts für Maschinenbauprobleme der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Moskau, Leningrad und einigen Unionsrepubliken angewendet. Auf der Grundlage von "Moskwitsch" erstellten sie ein experimentelles Modell eines Autos, in dessen Motor Benzin ersetzt wurde. Wasserstoff. Im Auto gibt es anstelle eines Benzintanks einen Miniaturreaktor. Das darin enthaltene Metallpulver verbindet sich mit Wasser. Es findet eine chemische Reaktion statt, bei der Wasserstoff freigesetzt wird. Mit Luft vermischt wird es in den Motorzylinder geleitet. Das Kraftstoffsystem ist explosionsgeschützt.
Die Aussicht auf Flüssiggase und Wasserstoff wird durch die Tatsache belegt, dass die Kosten für Flüssigerdgas bereits heute die Kosten für Benzin nicht übersteigen und die Kosten für Flüssigwasserstoff nahe daran liegen. Flüssiggas und flüssiger Wasserstoff können als Kraftstoff für alle Arten von Motoren verwendet werden. Es ist davon auszugehen, dass die positiven Eigenschaften dieser Kraftstoffe ihren stufenweisen Einsatz bei allen neuen und verbesserten Motorenmodellen gewährleisten werden.
Aber der „sauberste“ Brennstoff ist natürlich Strom. Daher beginnen ausnahmslos fast alle Artikel zu Elektrofahrzeugen mit der These, dass das Problem der Umweltverschmutzung durch deren Entwicklung gelöst werden kann. Allerdings wurde seit 1900 die spezifische Energieintensität von Batterien nur von 15 auf 40 – 50 W*h/kg erhöht, und um die Wettbewerbsfähigkeit eines Elektrofahrzeugs zu sichern, ist laut Experten eine Energieintensität von mindestens 220 Wh/kg kg erforderlich, dh 4 - 5 mal höher als bei bestehenden Typen.
Es wird erwartet, dass sich Lithium-, Zink-Luft- und Natrium-Schwefel-Batterien und Brennstoffzellen mit einem spezifischen Energieinhalt von bis zu 200 Wh/kg, also noch weniger als benötigt, erst in den nächsten 10 Jahren durchsetzen werden. Daher ist mit dem Beginn einer breiten Produktion von Elektrofahrzeugen frühestens 1985 und dann nur unter der Annahme eines beschleunigten Fortschritts in der Batterietechnologie zu rechnen. In naher Zukunft wird die Entwicklung dieser Transportart durch geringe Energieintensität, hohes Gewicht, begrenzte Batterielebensdauer und eine Reihe anderer Gründe eingeschränkt.
An der Erhöhung der Batterielebensdauer auf 400 - 500 Ladezyklen, was nur 2 - 3 Betriebsjahren entspricht, wird noch gearbeitet und die Aussichten sind in dieser Hinsicht deutlich weniger vielversprechend als in Richtung steigender Energieintensität. Wichtig sind auch die gestiegenen Kosten von Elektrofahrzeugen, die nicht nur durch den hohen Preis der Netzteile* bestimmt werden, sondern auch durch die weit verbreitete Verwendung relativ teurer Leichtmetalle und Kunststoffe in der Konstruktion. Letzteres ist zumindest notwendig, um das Gesamtgewicht eines Elektrofahrzeugs dem Gewicht eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor der gleichen Klasse anzunähern.
Auch die bereits erprobten Schemata von Kombikraftwerken, in denen neben Elektromotoren auch Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, ändern die Position nicht. Normalerweise arbeitet der Verbrennungsmotor in solchen Schemata in einem Modus (um die Giftigkeit des Abgases zu reduzieren), nur um die Batterien wieder aufzuladen. Gleichzeitig erreichen die Energieverluste jedoch 40%. Somit hat die Regelung keine besonderen Perspektiven.
Das von Bosch (Deutschland) realisierte Schema eines Kombikraftwerks, bei dem der Verbrennungsmotor über eine spezielle Kupplung zum richtigen Zeitpunkt mit dem Elektroantrieb der Räder verbunden werden kann, hat den Energieverlust auf 10 % reduziert. Das Gewicht einer solchen Installation, die für einen Pkw vorgesehen ist, stieg jedoch um 400 kg und die Kosten - um 30 % im Vergleich zum Antrieb eines herkömmlichen Verbrennungsmotors. "Eine Studie der Firma Bosch auf dem Gebiet des Umweltschutzes", - die Konkurrenten der Firma nannten dieses Design.
1 In der UdSSR betragen die Kosten für eine Speicherbatterie für einen Pkw etwa 10 % der Kosten eines Motors /
Trotz der Fülle an experimentellen und sogar serienmäßigen Elektrofahrzeugen können sie also nicht als ernsthafter Konkurrent von Autos mit Kolbenmotor angesehen werden.
Gleiches gilt bisher auch für exotische Kreiselautos, bei denen der Energiespeicher ein Gyroskop (Schwungrad) ist. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, inkl. und in unserem Land erlauben es uns, diese Transportart vor allem als Konkurrent von Elektrofahrzeugen zu betrachten. In der Tat können Gyromobile aufgrund ihres Gewichts und ihrer Laufleistung den Energiemangel an fast jeder Steckdose ausgleichen, was ihr unbestrittener Vorteil ist.
Anzumerken ist, dass alle Arbeiten an Elektro- und Kreiselautos unter einer Art Einseitigkeit leiden. Die Autoren, die die "Sterilität" dieser Transportart anpreisen, berücksichtigen nicht die Notwendigkeit einer umfassenden wissenschaftlichen Untersuchung des Problems ihrer Verwendung. Tatsächlich tragen Elektrofahrzeuge die Quelle der Umweltverschmutzung im Wesentlichen nur außerhalb der Städte und wälzen sie auf die Schultern der Elektroindustrie ab. Bei einem Ersatz von 14 Millionen Pkw-Verbrennungsmotoren (Stand von 1974 in der BRD) durch Elektromotoren, deren Batterien täglich von 22:00 bis 6:00 Uhr geladen werden, wird der Stromverbrauch schätzungsweise 100.000 MW betragen. Ein solcher Energieverbrauch kann beispielsweise durch 500 (!) Kernkraftwerke mit einer Leistung von je 200 MW (!) sichergestellt werden. Die Wärmeabgabe eines solchen Stromsystems ist enorm. Unter Berücksichtigung dieses Aspekts sowie der voraussichtlichen Strombilanz für jedes einzelne Land (in den USA herrscht bereits Stromknappheit) wird höchstwahrscheinlich über das Jahr 2000 hinaus Elektro- und Kreiselautos als Transportmittel vorherrschen.
Ein wichtiger, paradox anmutender Faktor ist die geringe Effizienz der Energienutzung im System „Kraftwerk – Elektrofahrzeug“. Seine Effizienz überschreitet nicht 15%. Der Betrieb des Systems auf planetarischer Ebene ist gleichbedeutend mit Energieverschwendung. Einen solchen Luxus kann sich die Menschheit nur unter extremen Umständen leisten, um die Lebensfähigkeit der Großstädte zu erhalten, deren Atmosphäre zunehmend durch Abgase vergiftet wird.
zaai-Verbrennungsmotor. Und nur wenn die Bodenschätze des Planeten verbraucht werden, werden die Methoden zur Stromerzeugung und die Elektrofahrzeuge selbst verbessert, ihre Zahl kann stark zunehmen. Vielleicht, weil bisher nur wenige den Blick über die Grenzen des zweiten Jahrtausends wagen. Und es ist möglich, dass bis dahin eine beispiellose Art des Individualverkehrs geboren wird.
In unserem Land wird der Dienstleistungssektor auf absehbare Zeit der größte Verbraucher von Elektrofahrzeugen werden. Arbeiten in dieser Richtung werden von Wissenschaftlern und Ingenieuren aus Moskau, Charkow, Kaliningrad, Eriwan, Saporoschje durchgeführt. Ein Elektro-Pkw für den individuellen Gebrauch wird frühestens 1990 über die Straßen rauschen.
In den letzten Jahren war die Meinung zu hören, es sei sinnlos, jetzt neue Antriebsarten zu entwickeln: Ein Jahrhundert der Turbinen und Elektromotoren kommt. Diese These wird durch die Daten in Abb. 1 auch unter Berücksichtigung der Unvollkommenheit der Prognosen: Bis zum Jahr 2000 wird mindestens die Hälfte der neu produzierten (!) Motoren den im letzten Jahrhundert erfundenen Schemata treu bleiben: Otto, Diesel, Stirling. Der gegenwärtige Entwicklungsstand der Gesellschaft erfordert jedoch deutliche Verbesserungen sowohl in der Konstruktion dieser Motoren als auch in den Arbeitsabläufen, die sie durchführen, um Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu steigern, Gewicht zu reduzieren und schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. Die Aussicht auf bestimmte Such- und Entwicklungsarbeiten, die sowohl auf nationaler Ebene als auch von einzelnen Enthusiasten durchgeführt werden, kann in der folgenden Reihenfolge dargestellt werden:
1. Verbesserungen des konventionellen ICE.
2. Entwicklung von Verbrennungsmotoren und Gasturbinen.
3. Verbesserung des Elektroantriebs für Fahrzeuge.
4. Schaffung von Kreiskolbenmotoren.
Diese Verteilung ist natürlich sehr willkürlich. In dieser Broschüre, die sich hauptsächlich auf Kolben- und Kreiskolbenmotoren konzentriert, zieht der Autor jedoch diese Reihenfolge vor. Und um zu zeigen, wie die historische Nicht-
die Notwendigkeit von konstruktiven Änderungen sowie die Kontinuität vieler Lösungen laden den Leser ein, sich zunächst kurz mit der Geschichte des Motors vertraut zu machen.
Ein bisschen Geschichte
Vor drei Jahrhunderten, im Jahr 1680, erfand der niederländische Maschinenbauer Christian Huygens den "Pulvermotor". Nach dieser Idee musste unter dem Kolben, der in einem vertikalen Zylinder platziert war, eine Ladung Schießpulver eingebracht und durch ein kleines Loch in der Wand des Zylinders in Brand gesetzt werden. Die Verbrennungsprodukte würden den Kolben bis zu einer großen Öffnung schleudern, die die Verbrennungskammer mit der Atmosphäre verbindet. Beim Abstieg musste der Kolben die an den Blöcken hängende Last ziehen. Für Huygens' Epoche war es ein außergewöhnlicher "Koloss" (die Begriffe "Motor" oder "Maschine" waren noch nicht aufgetaucht), denn damals war der einzige leistungsstarke Motor ein Wasserrad.
H. Huygens interessierte sich damals selbst für das Schleifen von Linsen für gigantische Teleskope nach heutigen Vorstellungen mit einer Brennweite von bis zu 60 m und vertraute daher einem Studenten - einem französischen Physiker - den Bau eines unsicheren "Koloss" an Denis Papin, der die Idee in Metall verkörperte. Sein Name eröffnet auch die Geschichte der Wärmekraftmaschinen. Die weit verbreitete Behauptung, die Dampfmaschine sei die erste, die auftauchte, ist falsch. D. Papens "Schießpulvermaschine" ist ein Prototyp eines modernen Verbrennungsmotors, da die Verbrennung innerhalb eines Zylinders dessen integraler Bestandteil ist.
Nachdem er mehrere Jahre mit dem "Koloss" herumgefummelt hatte, erkannte Papen, dass Schießpulver nicht der beste Treibstoff ist. Das Schicksal schickte ihm damals neue hervorragende Lehrer. In England lernte er Robert Boyle kennen, der den Zustand von Gasen untersuchte, und später in Deutschland den Mathematiker Gottfried Leibniz. Möglicherweise half ihre Arbeit D. Papen, eine "Dampf-Atmosphären-Maschine" zu schaffen, in der ein Kolben "durch Feuer gewonnenen Wasserdampf" anhob. Als die Wärmequelle (Feuer) entfernt wurde, „kondensierte der Dampf wieder zu Wasser“ und der Kolben sank unter dem Einfluss von Gewicht und Atmosphärendruck1 (!) nach unten.
1 Wenn Dampf unter dem Kolben kondensiert, entsteht ein Vakuum.
Und obwohl hier bereits Dampf verwendet wird, kann die neue Papen-Maschine nicht Dampf heißen: Das darin enthaltene Arbeitsmedium verlässt den Zylinder nicht und nur die Wärmequelle befindet sich draußen. Daher können wir sagen, dass Papen nach dem Verbrennungsmotor den externen Verbrennungsmotor erfunden hat. Der weltweit erste Verbrennungsmotor machte nur einen Hub pro Minute, was nicht einmal den schlichten Anforderungen der damaligen Zeit entsprach. Und Papen erfand die Dampfmaschine, indem er den Kessel vom Zylinder trennte!
Die weltweit erste Dampf-Atmosphären-Maschine fiel in den „Lehrling“ zum Wasserrad. In dem Buch von D. Papen "The New Art of Effectively Raising Water to Heights Using Fire" heißt es, dass sie Wasser so pumpte, dass es ... das Wasserrad drehte.
Achtzehntes Jahrhundert. Er brachte keine neue Geschichte des ICE. Aber Thomas Newcomen in England (1711), Ivan Polzunov (1763) und der Engländer James Watt (1784) entwickelten die Ideen von D. Papfsch. Das eigenständige Leben der Dampfmaschine begann, ihr Siegeszug. Befürworter der Verbrennungsmotoren sind ebenfalls wiederbelebt. Ist es nicht verlockend, sowohl die Feuerbüchse als auch den Kessel einer Dampfmaschine mit ihrem Zylinder zu kombinieren? Einst tat Papen das Gegenteil, aber jetzt ...
1801 schlug der Franzose F. Le Bon vor, dass Leuchtgas ein guter Treibstoff für einen Verbrennungsmotor ist. Es dauerte 60 Jahre, bis die Idee Wirklichkeit wurde. Sein Landsmann Jacques Etienne Lenoir, ein Belgier, brachte 1861 den ersten Verbrennungsmotor der Welt auf den Markt. Nach ihrer Konstruktion handelte es sich um eine doppeltwirkende Dampfmaschine ohne Kessel, die dazu geeignet war, darin ein Gemisch aus Luft und Zündgas zu verbrennen, das bei Atmosphärendruck zugeführt wurde.
Es kann nicht gesagt werden, dass Lenoir der Erste war. Über 60 Jahre haben Patentämter zahlreiche Anträge auf "Privilegien" erhalten, um ungewöhnliche Wärmekraftmaschinen zu bauen. So wurde 1815 die „Luftwärmemaschine“ von Robert Stirling in Betrieb genommen, die 1862 zu einer Kältemaschine umgebaut wurde. Es gab andere Versuche, einen Verbrennungsmotor zu bauen.
Aber nur der Motor von Lenoir verbreitete sich, obwohl er sperrig, launisch war, viel Schmiermittel und Wasser aufsaugte, wofür er sogar den wenig schmeichelhaften Spitznamen "rotierendes Stück Speck" erhielt. Doch Jacques Lenoir rieb sich die Hände – die Nachfrage nach „Speckstückchen“ wuchs. Er triumphierte jedoch nicht lange. Auf der Weltausstellung 1867 in Paris wurde wider Erwarten der erste Preis an den von Nikolaus Otto und Hey gen Langen aus Deutschland mitgebrachten "atmosphärischen Gasmotor" verliehen. Er machte die Besucher mit einem unglaublichen Crash taub, verbrauchte jedoch viel weniger Kraftstoff als der Lenoir-Motor und hatte eine um 10 % höhere Effizienz. Sein Erfolgsgeheimnis ist die Vorverdichtung des Arbeitsgemisches, die in Lenoirs Motoren nicht vorhanden war.
Bereits 1824 veröffentlichte der französische Ingenieur Nicola Leonard Sadi Carnot ein Buch "Reflexionen über die treibende Kraft des Feuers und Maschinen, die diese Kraft entwickeln können". Ein Feuerwerk an Ideen: Die Prinzipien der Wärmeübertragung, Vergleichskriterien aller thermischen Zyklen, die Grundlagen der Thermodynamik von Motoren und darunter die Vorverdichtung waren über die Seiten dieses Büchleins verstreut. Zehn Jahre später wurden diese Ideen von B. Clapeyron und etwas später von W. Thomson entwickelt. Jetzt sind diese Namen jedem bekannt. Aber weder Lenoir noch Otto noch Langen wussten etwas über ihre Arbeit. Sie zogen das Experiment der Theorie vor. Sie wussten auch nicht, dass der Franzose A. Beau de Roche bereits 1862 den Viertakt-Zyklus patentieren ließ. Und genau der zweite Schritt in Folge ist die Vorverdichtung des Arbeitsgemisches.
Den Viertaktmotor, der sich praktisch nicht von modernen Verbrennungsmotoren unterscheidet, brachten Otto und Lange nur zur Weltausstellung 1873 mit. Zuvor nutzten die Erfinder nicht nur die Erfahrung aus der Herstellung von Dampfmaschinen, sondern nutzten die gleiche Ventilsteuerung wie bei ihnen. Der neue Motor hatte Ventile anstelle eines Schieberventils.
Die unzugänglichen Positionen der Dampfmaschine wurden erschüttert. Der Verbrennungsmotor ging in die Offensive. Nachdem er für kurze Zeit mit Lampengas gearbeitet hatte, machte er sich an ein kalorienreicheres - Generatorgas. Und dann, und zunächst schien es unglaublich, kam ich zu dem "ungewöhnlichen" Flüssigtreibstoff.
Die Dampfmaschine gab nicht sofort auf. 1880 bestellte M.D. Mozhaisky zwei Dampfmaschinen für sein Flugzeug. Über das "spezifische" Gewicht gleich 5 kg/l. mit., wovon die damaligen Konstrukteure des Verbrennungsmotors nur träumten, und dies gelang M. Mozhaisky ohne große Schwierigkeiten. Aber acht Jahre später wollte die Partnerschaft für den Bau des Flugzeugs Rossiya auf ihrem Luftschiff einen der ersten Benzinmotoren der Welt installieren, der von Ogneslav Kostovich gebaut wurde. Er erreichte eine außergewöhnliche Leichtigkeit des Designs: 1 Liter. mit. die Leistung in seinem Motor betrug nur 3 kg Gewicht. Auch das Layout des Motors war original. Ein Paar gegenüberliegender Kolben durch Kipphebel an den Seiten drehte die Kurbelwelle, die sich über den Zylindern befindet (Abb. 2). Der Motor hat überlebt und Sie können ihn im Moskauer Haus der Luftfahrt kennenlernen. M. In "Frunze.
An der Wende des XX Jahrhunderts. beim Bau des ICE-Gebäudes wurde der letzte Stein gelegt. 1893 hatte ein deutscher Ingenieur, Rudolf Diesel, die prätentiöse Idee einer „rationalen Wärmemaschine als Ersatz für die Dampfmaschine und andere bestehende Maschinen“. Der erste Prototyp seines Motors wurde 1897 in Betrieb genommen. Die Masse der Mängel wurde durch einen beispiellos hohen Wirkungsgrad von 26% vollständig ausgeglichen. Dies ist mehr als genug für die erste Probe. Es ist interessant, dass die Verbesserung von Dieselmotoren, ihre Feinabstimmung von 1899 - 1902 von russischen Ingenieuren im St. Petersburger Nobelwerk durchgeführt wurde. Erst danach wurde der Diesel ein würdiger Konkurrent des Vergasers ICE.
Die massive Verbreitung von Verbrennungsmotoren hat das menschliche Leben dramatisch verändert. Das Dröhnen der Motoren war von allen Seiten zu hören. Er ließ Fußgänger sich ängstlich an die Hauswände kauern, neugierig den Kopf heben, stundenlang auf die Manipulation verschiedener Autos starren.
Der Ausflug in die Geschichte des Motors hätte dort enden können. Die Weiterentwicklung erfolgt . Motoren, die nach ungewöhnlichen Schemata gebaut wurden, verdanken ihre Geburt meistens der Luftfahrt. Angefangen mit einem luftgekühlten Einzylindermotor in den Flugzeugen der Gebrüder Wright wechselten die Flugzeughersteller schnell zu Mehrzylinder-Radialmotoren und Reihenmotoren.
Die sternförmigen waren für alle gut, aber bei der Geschwindigkeit des ersten Flugzeugs von 40-60 km / h sorgten sie immer noch nicht für die notwendige Kühlung der Zylinder. Die Erfinder umgingen dieses Hindernis, indem sie den Zylinderblock um eine stationäre Welle drehen ließen und gleichzeitig der Welt den Begriff "Rotationsmotor" gaben (Abb. 3).
Ein Hindernis für die breite Einführung solcher Motoren war die stark gestiegene Belastung der Hauptmaschinen durch Fliehkräfte.
Unser Landsmann A.G. Ufimtsev versuchte, den Einfluss der Fliehkräfte durch den Bau eines birotativen Motors zu reduzieren. Welle und Zylinderblock begannen sich mit halber Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen zu drehen. Aber bald wurde eine solche Entscheidung überflüssig - die Geschwindigkeit des Flugzeugs überstieg die Zahl 100. Die seitlich hervorstehenden Zylinder wurden vom Luftstrom des Propellers perfekt angeblasen, aber ... (dieses "aber" wandert immer von einer Struktur zu ein anderer und wird sich wahrscheinlich nie beruhigen) erheblichen aerodynamischen Widerstand.
Gewicht 80kg. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des brennbaren Gemisches.
Reis. 4. Schema eines Zweitakt-Flugmotors von AA Mikulin und BS Stechkin (1916). Leistung 300 PS mit. 1 - Direkteinspritzung von leichtem Kraftstoff, zum ersten Mal in der Welt angeboten!
Drücken Sie die Zylinder gegen die Welle! Machen Sie sie kompakter! Dies wurde vor allem durch das Pleuel verhindert. Seine Länge hängt eng mit Hub und Durchmesser des Kolbens zusammen. Die Lösung war schnell gefunden. Die Zylinder wurden parallel zur Welle positioniert und ihre Stangen (keine Pleuel!) wurden an einer Unterlegscheibe befestigt, die schräg auf der Welle lag. Das Ergebnis ist eine kompakte Einheit namens Schrägscheibenwaschmotor (Abb. 4). In Russland wurde es von 1916 (entworfen von A. A. Mikulin und B. S. Stechkin) bis 1924 (Starostins Motor) verwendet. Detaillierte Tests im Jahr 1924 ergaben erhöhte Reibungsverluste und starke Belastungen an einzelnen Elementen, was zur relativen Unzuverlässigkeit und Ineffizienz von Schrägwaschmaschinen führt.
Dem aufmerksamen Leser rechts ist aufgefallen, dass das Wort Pleuel im Text hervorgehoben wurde. Es wurde nicht sofort zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Kolbenmotoren.
In Newcomens Dampfmaschine gab es keine Pleuelstange, sie hatte bereits Ivan Polzunov treue Dienste geleistet, und Watt ließ sogar mehrere Mechanismen für den gleichen Zweck patentieren, da die Pleuelstange zu diesem Zeitpunkt bereits patentiert war.
Als fortschrittlichste Lösung ihrer Zeit, die seit zwei Jahrhunderten regelmäßig den Menschen diente, begann die Pleuelstange bereits in den 20er Jahren unseres Jahrhunderts Beschwerden von Motorenbauern zu verursachen. Sagen Sie, und eine Art Name: "Pleuel". Taumelt, schwankt, bricht alles. Und gab-
der Rhythmus lässt nicht nach. Und die Kolben werden auf die eine oder andere Seite des Zylinders gedrückt und die Trägheitslast steigt. Mit einem Wort, die Pleuelstange wurde für alle schlecht. Aber es stellte sich als schwierig heraus, mit ihm fertig zu werden.
Die Flugzeugmotorenbauer haben ihre Konstruktionen unermüdlich verfeinert. Bis 1940 wurden all die kleinen Dinge berücksichtigt, alles Übergewicht wurde entfernt, Tausende von Tricks wurden angewendet, die exotischsten Materialien wurden verwendet. Und nur das Grundschema - der Kurbelmechanismus - hat sich nicht geändert. Zu diesem Zeitpunkt konnte vielleicht niemand den bevorstehenden Siegeszug der Düsentriebwerke vorhersagen. Daher wurde in allen Ländern große Arbeit geleistet, um leistungsstarke kleine Kolbenflugzeugmotoren zu entwickeln. Aber trotz intensiver Arbeit hat der Kolbenflugmotor ein Fassungsvermögen von mehr als 4000 Litern. mit. wurde in keinem fremden Land erstellt.
In England entwickelte Hiple einen Motor mit gegenüberliegenden Kolben und einer darüber angeordneten Kurbelwelle. Die Kipphebel befanden sich an den Seiten. Das heißt, die Briten haben das Kostovich-Schema wiederbelebt. Und wenn man noch ein paar Seiten Geschichte umblättert, stellt sich heraus, dass dies auch das Schema von Newcomen ist. Nur hatte er keine Kurbelwelle. Ein am Joch befestigtes Seil zog den Pumpenkolben auf und ab. Die dritte Schweizer Firma "Sulzer" ging nicht weit. Sein Motor unterschied sich vom Hipple nur in der Form des Kipphebels. Auch Neuseeländer haben ihren Teil dazu beigetragen: in ihren Bewegungen. die Körper der Kipphebel sind in den Kolben platziert. Aber die gleiche Pleuelstange ist mit den Kipphebeln verbunden.
Ein würdiger Nachfolger des Kurbeltriebs wurde von allen gebraucht, er wird bis heute gebraucht. Daher hörte seine Suche nicht auf. Unfähig, die Pleuelstange loszuwerden, begannen einzelne Erfinder und ganze Teams, ihren Standort zu ändern (Abb. 5). Solche Motoren werden in Kleinserien von einer Reihe von Firmen hergestellt und werden als "Motoren mit komplexen kinematischen Schaltungen" bezeichnet. Es gab auch exotischere Designs. Also platzierten die Österreicher sechs Kolben an den Seiten eines Dreiecks und platzierten die Kurbelwelle in der Mitte. Ihr Motor "Fia la Fernbrag" stach unter anderem nur mit einem klangvollen Namen hervor. Seine Eigenschaften ließen zu wünschen übrig.
Bei einer ähnlichen Anordnung, die von den Amerikanern verwendet wird, werden Doppelzylinder in den Ecken eines Quadrats und eine Vielzahl von Pleuelstangen und zwei Kurbelwellen in der Mitte platziert. "Dina-Star" wurde von den Designern nach ihrer Idee benannt. Aber auch darin ist nur der Name völlig originell.
Nicht zu übersehen und die schräge Unterlegscheibe. Jetzt ist es in verschiedenen Hydraulikmotoren weit verbreitet. Und Ende der 50er Jahre demonstrierte der englische Erfinder Hugens den "neuesten" Wankelmotor mit zwölf Zylindern vor den Expertengremien der führenden Motorenbauer. Es sah aus wie ein Fass. Und die gleiche schräge Unterlegscheibe war im Inneren versteckt. Und obwohl Hügens argumentierte, dass „der Motor die thermodynamische Kraft eines Verbrennungsmotors mit den Vorteilen einer Turbine vereint“ und „die Reibungsverluste durch den Verzicht auf Pleuel um 60 % geringer sind“ als bei einem Verbrennungsmotor, staunten Experten , den Motor gründlich untersucht, und ... mehr über nm ist nicht hörbar. Sowohl Einzelerfinder als auch Firmen versuchen jedoch immer noch, eine funktionsfähige Schrägwaschmaschine zu entwickeln. Es gibt Berichte von Dampfmaschinen, Stirlings und konventionellen Verbrennungsmotoren, die dieses Schema verwenden. Auch in unserem Land werden solche Arbeiten durchgeführt, aber sie haben anscheinend keine besonderen Perspektiven. Schuld sind die Reibungsverluste, gegen die Hugens so hart gekämpft hat. Bei Hochgeschwindigkeits-Pleuel-Brennkraftmaschinen und Motoren mit schräger Unterlegscheibe werden 15 - 25 % der Nutzleistung dafür aufgewendet. Und die ungewöhnlichen "Hipla", "Fiala", "Dina" und noch mehr.
Ein weiterer "Feind" von Motoren, der beim Hochdrehen heimtückisch auftaucht, sind die Trägheitskräfte. Sie helfen nicht nur den Reibungskräften, sondern überlasten einfach viele Teile unzumutbar.
Es gibt auch noch eine dritte - die thermische Spannung des Zylinders. Bei einer Zunahme der Umdrehungen und folglich der Anzahl der Blitze haben die Wände des Zylinders keine Zeit, Wärme abzuführen. Und dann "fügt" die erhöhte Reibung dem bereits erhitzten Zylinder "Öl hinzu".
Es sind diese "Feinde", die engsten Verwandten des Pleuels, die die Erfinder der ganzen Welt bis heute nicht überwinden konnten. Natürlich darf man nicht glauben, dass die Entwicklung von Motoren mit reduzierten Reibungsverlusten und reduzierter Drehzahl alle Probleme des Motorenbaus lösen wird. Eine der Hauptaufgaben – die Reduzierung der Abgastoxizität – wird nun sowohl durch verbesserte Arbeitsabläufe und den Einsatz anderer Kraftstoffe als auch durch Motor-Derating gelöst.
In den letzten Jahren waren ausländische Konstrukteure aufgrund des Aufkommens strenger Umweltschutzanforderungen gezwungen, die Drehzahl und das Verdichtungsverhältnis von Vergasermotoren zu reduzieren. Und dies wirkte sich unweigerlich auf ihre technischen und wirtschaftlichen Indikatoren aus. So liegt der durchschnittliche Literinhalt amerikanischer Pkw-Motoren jetzt auf dem Niveau von 30 - 40 Litern. s. / l. Auch der spezifische Kraftstoffverbrauch ist gestiegen. Und deshalb sind Autos mit sperrigeren und weniger effizienten Motoren ausgestattet. Daher kann die Entwicklung von Designs, die es ermöglichen, die Effizienz- und Gewichtsindikatoren von Motoren zumindest auf dem aktuellen Niveau zu halten, als eine der Hauptaufgaben angesehen werden. Wie weiter unten gezeigt wird, kann dieses Problem erfolgreich gelöst werden, indem Pleuelmotoren geschaffen werden, bei denen Reibungsverluste stark reduziert werden. Indirekt wirkt sich eine solche Entscheidung zum Besseren und zur Effizienz der Zuverlässigkeit von Gewichtsindikatoren aus.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, Motoren mit einem grundlegend anderen Design zu entwickeln - Rotationsmotoren und Motoren, die auf einem anderen thermischen Zyklus basieren. Bei Motoren dieser Art können viele Lösungen effektiv verwendet werden, um konventionelle Verbrennungsmotoren zu verbessern.
Hubkolbenmotoren
Balandins Motoren. Die Arbeiten an diesen Motoren begannen nach dem Zweiten Weltkrieg. In diesen Jahren arbeitete Sergei Stepanovich Balandin an einzigartigen Kolbenmotoren, die den damaligen Flugzeugkolbenmotoren in der Leistung überlegen waren. Diese Motoren waren leichter, leistungsstärker, sparsamer, einfacher, zuverlässiger und billiger als alle damals bekannten. Bis 1948 wurden sieben Motorentypen mit einer Leistung von 100 bis 3200 PS entwickelt und getestet. mit., und 1948 - 1951. ein superstarker Kolbenmotor mit einem Hubraum von 10.000 Litern erschien. mit., deren spezifische Indikatoren denen von Turbojet-Triebwerken praktisch entsprechen.
Die Leistung der ausgearbeiteten Basisstufe, bestehend aus vier kreuzförmigen Zylindern, war so groß, dass die Frage nach ihrer Untersetzung aufgeworfen wurde, da es kein Flugzeug gab, das so starke Motoren benötigte.
Schon die allererste Probe des Motors von S. S. Balandin zeigte kolossale Vorteile. Es war 1,5 mal stärker und 6 (!) mal haltbarer als das zum Vergleich herangezogene sternförmige Flugzeugtriebwerk M-11. Außerdem übertraf er ihn in anderer Hinsicht. In dem Buch "Besshatunny Verbrennungsmotoren" hat S. G. Balandin das Wichtigste über diese außergewöhnlichen Motoren konzentriert. Es ist schwierig, den Inhalt dieses kleinen Buches zusammenzufassen. Jede seiner Seiten ist eine Entdeckung. Diese Zahlen erscheinen unglaublich. Doch dahinter stecken echte, akribisch getestete Muster.
1968 veröffentlichte die Zeitschrift "Inventor and Rationalizer" Nr. 4 einen Artikel unter der Überschrift "Im Wesentlichen neuer Motor", in dem es um "einen kolbenstangenlosen Mechanismus zur Umwandlung einer Hub- in eine Drehbewegung" ging (Autorenzertifikat Nr. 164756) . Sein Autor ist der junge Sewastopol-Erfinder E. I. Lev. Der Artikel endete mit den Worten: "... ich möchte, dass der Motor gebaut und in der Praxis getestet wird." Und ein halbes Jahr später wurde bekannt, dass es das Urheberrechtszertifikat Nr. 118471 gibt, das 1957 an S. Balandin für einen "Verbrennungsmotor mit kolbenstangenlosem Mechanismus" ausgestellt wurde.
In beiden Formulierungen ist das Wort "stangenlos" vorhanden. Aber was steckt hinter diesem Wort? Ohne sorgfältiges Experimentieren ist es schwer zu beantworten. Der von EI Lev entwickelte Motor (Abb. 6) wurde noch nicht gebaut - die technologische Basis ist gescheitert. Aber die Arbeiten von S. Balandin lassen es mit Sicherheit sagen: Hinter dem Schlüsselwort in beiden Urheberschaftszeugnissen verbarg sich das Wort „pleuellos“ ungewöhnliche Motoren der nahen Zukunft. Einige Jahre werden vergehen und nur hoffnungslose Konservative werden Motoren mit einem traditionellen Pleuel-Kurbel-Mechanismus konstruieren.
Wie funktioniert der stangenlose Mechanismus von S. Balandin? Ihr „Highlight“ ist die wie in drei Teile geschnittene Kurbelwelle (Abb. 7, a). Das zentrale Kurbelteil 1 mit einem gegenüber dem üblichen Radius der Zapfen halbierten Radius rotiert frei in Gleitlagern zweier Kurbeln 2 mit gleichem Radius. Der Mittelteil wird von einem Stangenlager abgedeckt. An der Stange 3 sind zwei Kolben befestigt (die Vorteile des Schemas werden am besten mit gegenüberliegenden Kolben realisiert). Damit die Kräfte von den Hälsen des Mittelteils der Welle nicht auf die Kolben übertragen werden, hat die Stange in der Mitte eine spezielle Führung 4, ähnlich dem Kreuzkopf von Kompressoren und Dampfmaschinen. Nur diese Traverse befindet sich in der Mitte des Motors. Die Drehsynchronisation der Kurbeln erfolgt über die Welle 5, die über die Zahnräder 6 mit ihnen verbunden ist. Sie ist auch die Zapfwelle für den Antrieb von Ventilen und anderen Aggregaten.
Das Stangenlager bewegt sich geradlinig. Um seinen sich hin- und herbewegenden Mittelpunkt beschreiben die Kurbelwellenzapfen ihre Bahnen (Kreise). Und da die Hälse eine Flugbahn haben - einen Kreis, folgen die Kurbeln sanft den Hälsen. Es gibt also keine Pleuelstange im Motor. Daher kann durch die breiten Kanäle im Kreuzkopf den Kolben entlang der Kolbenstange ein starker Ölfluss zugeführt werden, der eine perfekte Kühlung der Kolben gewährleistet, wodurch der Motor stark beschleunigt werden kann. Das erhitzte Öl wird auch durch den Stiel zurückgeführt. Dazu wird es durch ein Rohr in zwei Teile geteilt. Dank des auf dem Ölfilm gleitenden Kreuzkopfes verschleißen die Kolben der Motoren von S. Balandin praktisch nicht. Der Verschleiß der Kurbelwellenzapfen wird um das 3- bis 4-fache reduziert. Die Erklärung ist einfach. Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren wird die gesamte Gasdruckkraft auf die Kolben auf die Hälse übertragen, und bei den Motoren von S. Balandin gibt es nur einen sinnvollen Unterschied in den Kräften der gegenüberliegenden Zylinder.
Reduzierte Belastungen an rotierenden Teilen führen zu einer drei- bis vierfachen (!) Reduzierung der Reibungsverluste. Der mechanische Wirkungsgrad der Motoren von S. Balandin beträgt 94 %! Nur 6% statt 15 - 25% werden für die Überwindung der Reibung ausgegeben! Die Abmessungen der allerersten Balandin-Motoren waren zumindest um die Länge der Pleuelstange und ihre Literleistung (maximale Leistung geteilt durch das Arbeitsvolumen der Zylinder in Litern) kleiner als die des M-11-Motors - das wichtigste Merkmal des Motors war 1,5-mal höher und nun der geschätzte Meilenstein für alle Motorenbauer - 100 PS. s. / l. Wir können uns zum Beispiel daran erinnern, dass die Literkapazität des Motors eines Zhiguli-Autos genau die Hälfte beträgt.
Laut S. S. Balandin wurde bisher von den Pleueltriebwerken „nur von der Oberfläche“ genommen. Nur diese Motoren ermöglichen es beispielsweise, konstruktiv einfach einen zweiseitigen Arbeitsvorgang in den Zylindern umzusetzen, um die Motorleistung genau um das 2-fache zu steigern.
Double Action ist ein uralter Begriff. Ab gehörte zum allerersten ICE von Lenoir. Und später verschwand es fast aus der Fachliteratur. Nicht nur, weil es viele konstruktive Schwierigkeiten auf dem Weg zu seiner Umsetzung gibt. Nur wenige existierende doppeltwirkende Motoren haben keineswegs die doppelte Leistung und sind in Bezug auf die spezifischen Eigenschaften viel schlechter als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Die Pleuelstange ist schuld. Es erfordert definitiv eine daneben installierte Traverse. Und dies führt zu einer Größenzunahme, einer Gewichtszunahme und dementsprechend zu Trägheitslasten. Als Ergebnis - ein umständliches Design mit niedriger Drehzahl, weshalb dieses Schema nur noch in leistungsstarken Schiffsdieselmotoren verwendet wird. Balandins Motor erfordert überhaupt keine Erhöhung der Masse der beweglichen Teile. Darin müssen Sie, um die zweiten Zylinder unterzubringen, nur ein wenig verlängern
Ki. Die Gefahr der Überhitzung der Kolben wird durch die genial konstruierte Kolbenkühlung mit kraftvollem Ölfluss eliminiert.
Alle superstarken Motoren von S. Balandin, darunter ein Motor mit einer Kapazität von 14 Tausend Litern. mit. mit einem Gewicht von 3,5 Tonnen (0,25 kg / PS) handelte es sich um doppeltwirkende Motoren, darunter auch solche mit Steuerzeiten, wodurch die Baugröße weiter reduziert werden konnte. Die der Dampfmaschine entlehnte Spule wurde zu Beginn der Entwicklung des Verbrennungsmotors aufgegeben. Die Spulen werden nun wieder verwendet. Nur statt der hin und her bewegten Vergolder werden rotierende verwendet, aber ihr Wesen ist das gleiche.
Aber warum eine Spule? Mit zunehmender Drehzahl, und je höher sie sind, desto kleiner der Motor bei gleicher Leistung, steigen die Trägheitsbelastungen auf die Pleuel-Kolben-Gruppe und Teile des Ventilmechanismus stark an. Bei letzteren verletzen erhöhte Lasten die Ventilsteuerzeiten. Die rotierende Spule ist nicht gefährdet. Nicht umsonst haben die Motoren mit Steuerzeitensteuerung in letzter Zeit die Welt mit Literleistungsrekorden verblüfft. Ab 200 Liter. s/l (DDR, 1960) bis 300 PS PS / L (Japan, 1970) Die Literkapazität von Motoren mit Spulen für Rennräder ist im Laufe des Jahrzehnts gestiegen.
S. S. Balandin war den "Rekordhaltern" um mindestens 20 Jahre voraus, indem er große Motoren mit enormer Leistung baute. Erinnern wir uns, dass es niemand auf der Welt versäumt hat, einen Kolbenflugmotor mit einem Fassungsvermögen von mehr als 4000 Tausend Litern einzuberufen, obwohl sich Spezialisten namhafter Unternehmen der Sache angenommen haben. mit. Und hier auf einmal 10 - 14 Tausend, und wenn Sie wollen, alle 20 Tausend. Und nur 24 Zylinder. Die durchschnittliche Kolbengeschwindigkeit in Balandins Motoren erreichte einen beispiellosen Wert - 80 m / s! (bei herkömmlichen Motoren beträgt diese Geschwindigkeit 10 - 15 m / s, im Rennsport - bis zu 30 m / s). Und der hohe mechanische Wirkungsgrad stört nicht, ihn noch höher zu heben.
Wirkleistung der besten Beispiele für Pleuelmotoren auch bei einer durchschnittlichen Kolbengeschwindigkeit von mehr als 30 m / s. unkontrolliert gegen Null tendieren. Der Bessha-Tunnel-Mechanismus reagiert praktisch nicht auf eine Erhöhung der Durchschnittsgeschwindigkeit. Die Wirkleistung der Motoren von S. Balandin beträgt das 5- bis 6-fache und bei Double Action 10 (!) mehr als die der Pleuel. Klein
die Grafik im Buch von S. Balandin bezeugt dies unvoreingenommen. Die Grafik ist auf den Bereich der durchschnittlichen Kolbengeschwindigkeiten bis 100 m / s beschränkt, aber die Kurven scheinen dazu zu neigen, daraus auszubrechen, als würden sie die verborgenen Möglichkeiten dieses außergewöhnlichen Schemas hervorheben.
Durchschnittsgeschwindigkeit ist U/min, Leistung. Aber die Geschwindigkeit ist höher, die Trägheitslasten und Vibrationen sind höher. Und hier sind Balandins Motoren außer Konkurrenz. Schwingungsoszillogramme (Amplitude 0,05 - 01 mm) der stärksten Proben, aufgenommen in drei Ebenen, erscheinen unplausibel. Auch bei Turbinen ist die Vibration meist nicht geringer. Das ideale Gleichgewicht wird bei einem beliebigen Vielfachen von 4 der Zylinderzahl aufrechterhalten. Grundsätzlich sind jedoch Ein- und Zweizylindermotoren möglich. Aus den Basisblöcken von vier Zylindern können Sie wie aus Würfeln beliebige Kompositionen hinzufügen, ohne ihre hervorragenden Eigenschaften anzuzweifeln.
Es ist unmöglich, nicht über die Wirtschaft zu sagen. Der spezifische Kraftstoffverbrauch des Balandin-Motors liegt im Durchschnitt 10 % unter dem der Pleuel-Prototypen. Aber das ist nicht alles! Durch Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu einer oder mehreren Zylinderbänken (und dies wurde getan!) können die Motoren bei Betriebsarten von 0,25 bis zur Obergrenze der Nennleistung mit einem hohen und praktisch konstanten Wirkungsgrad betrieben werden. Die Funktionsweise bei Teillast, die die wichtigste und seltsamerweise am wenigsten untersuchte Funktionsweise der meisten Motoren ist, hat in letzter Zeit größte Aufmerksamkeit erfahren. Schließlich ist der Wirkungsgrad konventioneller Motoren in engen Leistungs- und Drehzahlbereichen optimal.
Die Mehrzylinder-Pleuelmotoren haben bei jeder Teillast praktisch keinen Einfluss auf ihren Wirkungsgrad. Es ist unglaublich, aber auch hier ist es eine experimentell bestätigte Tatsache, dass ihr spezifischer Kraftstoffverbrauch um mindestens weitere 10 % gesenkt werden kann. Dies wird durch den sogenannten erweiterten Expansionszyklus, also mit längerem Kolbenhub, erreicht. Dieser Zyklus findet bei herkömmlichen Motoren keine Anwendung, da deren Größe dramatisch erhöht werden muss. Bei kolbenstangenlosen Motoren ist die erforderliche Vergrößerung genau halb so groß, und aufgrund ihrer geringen Größe hat eine solche Stufe im Allgemeinen fast keinen Einfluss auf die Gewichtseigenschaften des Motors.
Und das Letzte. Die Produktionskosten sogar von Prototypen von S. Balandin-Motoren sind im Durchschnitt 1,6-mal niedriger als die von Serienmotoren mit ähnlicher Leistung. Das gleiche gilt für neue Designs. Der Schlüssel dazu sind sowohl die weniger Teile als auch die Herstellbarkeit der Strukturen.
Schneiders Motor. Unter den ungewöhnlichen Motoren gibt es einen weiteren, dem ebenfalls ein Pleuel fehlt. Es wurde vom Leiter der Gruppe des Rigaer Dieselbauwerks L.I.Shneider entwickelt.
Den Anstoß für die Entwicklung des Motors gab der Erfolg der Wankelmotoren. Als Motoreningenieur war sich L.I.Schneider der Vor- und Nachteile dieser Konstruktion bewusst und versuchte in seiner eigenen Entwicklung, die Rotation des Kolbens mit seiner traditionellen Form zu verbinden. Es stellte sich heraus, dass der Motor birotativ war. Es unterschied sich jedoch vom Motor von A. G. Ufimtsev, der zu Beginn des Jahrhunderts gebaut wurde, dadurch, dass sowohl die Kurbelwelle als auch der Zylinderblock in die gleiche Richtung rotieren und darüber hinaus keine Pleuel darin enthalten sind.
Das Strukturdiagramm des Motors ist in Abb. 8. In einem stationären dünnwandigen Gehäuse, das einen luftgekühlten Mantel bildet, rotiert ein Block mit vier kreuzförmigen Zylindern auf Lagern. Die Zylinder enthalten doppelseitige Kolben mit flachen Blasschaufeln 5 (Fig. 8) an den Seiten. Die Kolben sitzen direkt auf den Kurbelzapfen. Die Welle dreht sich in Lagern, die exzentrisch zu den Zylinderblocklagern sind. Die Kolben synchronisieren die Drehung des Zylinderblocks und der Kurbelwelle, und der Block dreht sich mit halber Geschwindigkeit in die gleiche Richtung.
Die Blasschaufeln bewegen sich in den Hohlräumen des Zylinderblocks und sorgen für das Ansaugen des Arbeitsgemisches aus der Kurbelkammer und dem Vergaser 4, dessen Vorverdichtung (das Volumen der Kurbelkammer ist konstant) und Bypass zu den Arbeitskammern. Die Gasverteilung wird durch eine rationelle Anordnung von Bypass / und Auspuff 2 Fenstern und Blasschaufeln gewährleistet. Bei einer Umdrehung des Zylinderblocks erfolgt jeweils ein Arbeitshub und die Kurbelwelle macht zwei Umdrehungen.
Die Rotation des Zylinderblocks sorgt für die für alle Rotationsmotoren typische Anreicherung des Gemisches am Umfang des Zylinders im Bereich der Zündkerze und eine schnellere und vollständigere Verbrennung des Kraftstoffs. Die Verbrennung erfolgt hier wie in Zylindern mit schichtweiser Ladungsverteilung. Damit erfüllt der Motor von L. Schneider moderne Anforderungen an die „Reinheit“ der Abgase.
Zu den Merkmalen des Motors gehören eine ausgezeichnete Balance, die Möglichkeit, die Kurbelwelle des Kompressors 3 auf das Schwungrad zu legen, dessen Wirkungsgrad aufgrund der doppelten Drehzahl hoch genug ist, und die Saugwirkung der geneigten Rippen der Blockköpfe , die beim Drehen Kühlluft durch die Fenster an den Enden des Gehäuses ansaugen und auf die in der Mitte des Gehäuses befindliche Spirale leiten, wo sich die Luft mit den Abgasen vermischt.
Der Motor wird wie bei allen Motorradmotoren mit einem Arbeitsgemisch geschmiert. Der Vergaser befindet sich am Ende des Gehäuses gegenüber dem Kompressor. Zündung - elektrischer Funke. Der Zündverteiler sind die Zündkerzen selbst.
Der Prototyp des Motors, der im Dieselbauwerk Riga getestet wurde, wog 31 kg bei einem Arbeitsvolumen von 0,9 Litern. Das geschätzte spezifische Gewicht des Motors in der Vergaserversion beträgt 0,6 - 1 kg / l. mit., in Diesel - von 1 bis 2 kg / l. mit. Im Vergleich zu herkömmlichen
Motoren mit ähnlichen Parametern Der Motor von L. Schneider ist viel kompakter.
Motor Kaschuba - Korablev. Ein weiterer shackless Motor wurde von zwei Erfindern des Sewastopol-Vereins "Yugrybkholodflot" - NK Kaschuba und IA Korablev - vorgeschlagen. Sie entwarfen einen Motor (Fig. 9), bei dem stationäre Kolben am Rahmen befestigt sind / und sich der Zylinderblock 2 bewegt, dessen Bewegung durch ein Getriebe 3 mit Halbrädern, die mit Zahnstangen zusammenwirken, in Rotation umgewandelt wird. Zum Synchronisieren und Anfahren wird eine einzige Pleuelstange 4 verwendet. Da die Getriebeverluste gering sind, muss der mechanische Wirkungsgrad des Motors höher sein als bei herkömmlichen Mehrstangenkonstruktionen. Das Druckluftmodell des Motors zeigte, dass das angenommene Schema durchaus praktikabel war. Und inspirierte Erfinder konstruierten auf dieser Basis einen langsam laufenden Schiffsdieselmotor. Es stellte sich heraus, dass es viel kompakter war als das übliche. Und zahlreiche Berechnungen von Strukturelementen und des Betriebszyklus, die mit Hilfe von Doktoranden der Abteilung für Verbrennungsmotoren des Schiffbauinstituts durchgeführt wurden, bestätigten, dass die Hoffnungen der Autoren auf die Vorteile des Motors durchaus berechtigt sind. Sie haben bei den Organisationen, die Feedback zum Motorenprojekt gaben, keine Zweifel geweckt.
Auch in der Vierzylinder-Version muss der Motor eine erhöhte Liter- und Nutzleistung sowie einen reduzierten spezifischen Kraftstoffverbrauch aufweisen. Mit mehr Zylindern steigt die Auszahlung. Im Durchschnitt wird die Verbesserung der Basisparameter konservativ auf etwa 10 % geschätzt. Unnötig zu erwähnen, wie wichtig dies für Schiffe auf Langstreckenfahrten ist! Erfreut Schiffbauer und erhöht die Motorressource. Kolben dieser ungewöhnlichen Bauart sind vollständig von Querkräften entlastet. Ihr Verschleiß bestimmt nämlich oft das Schicksal des Autos. Querkräfte im Motor werden nur durch das Synchronpleuel erzeugt. Sie sind klein und werden außerdem durch den Rahmen wahrgenommen, an dem die Kolben befestigt sind.
Luft und Kraftstoff werden durch Kolben und Gasverteilung zugeführt - durch ein System von Fenstern und Bypasskanälen, da der Motor wie in den meisten Schiffsstrukturen ein Zweitakt-Kompressormotor ist. Die Kühlung des Zylinderblocks mit Wasser kann über zwei zusätzliche Kolben erfolgen. Seine Bewegung beeinträchtigt die Funktion des Kühlsystems nicht. Zur Reduzierung von Trägheitslasten besteht der Block aus Leichtmetalllegierungen. Seine Masse ist etwas größer als die Masse beweglicher Teile in herkömmlichen Strukturen. Berechnungen und Tests des Modells haben gezeigt, dass damit keine Komplikationen drohen.
Der Motor ist auch im Bewegungsumwandlungsmechanismus original. Die Erfinder haben Stoßbelastungen an den Zähnen der Halbsicken, wenn diese mit der Zahnstange in Eingriff kommen, durch die Verwendung von automatisch ausfahrenden Zahnradzähnen beseitigt. Die Rotation ihrer Wellen wird durch ein spezielles Zahnradpaar (in Abb. 9 nicht gezeigt) synchronisiert. Im Allgemeinen ist die Engine ein weiteres interessantes Beispiel für die Suche nach Möglichkeiten zur Verbesserung des klassischen Schemas.
Motor Guskov - Ulybin. Die Erfinder der Pleuelmechanismen verfolgen in erster Linie das Ziel, die Reibung des Kolbens an der Zylinderwand zu beseitigen, die die Hälfte (!) aller Reibungsverluste ausmacht. Das gleiche kann auf andere Weise erreicht werden. Der Verbrennungsmotor, bei dem die Reibung des Kolbens gegen den Zylinder ausgeschlossen ist, wurde von Voronezh . entwickelt
von den Erfindern G. G. Guskov und N. N. Ulybin (und Seite Nr. 323562). Bei diesem Motor wird der traditionelle Pleuelstangenmechanismus durch einen der Mechanismen von P. L. Chebyshev ersetzt.
Und nun eröffnet der vor 100 Jahren geschaffene Mechanismus neue Möglichkeiten für Kolbenmotoren. Laut den Autoren wird das Fehlen der Hauptursache für Reibungsverluste die Geschwindigkeit und die Motorressourcen drastisch erhöhen, den Wirkungsgrad um das 1,5-fache erhöhen und sogar das Design vereinfachen. Man kann den Autoren einen zu wenig kritischen Umgang mit ihrer Idee vermuten, zumal die Worte "ungefähr geradlinig" beim ersten Kennenlernen des Projekts alarmierend sind. Die vorsichtigen Begriffe sprechen jedoch nur von der Skrupellosigkeit von P. L. Chebyshev bei der Bewertung der Mechanismen. Die Abweichung von der Geraden für eine bestimmte Motorkonstruktion (Abb. 10) ist deutlich geringer als die allgemein akzeptierten Spiele im "Kolben-Zylinder"-Paar. Neben der Geradlinigkeit der Flugbahn hat der Mechanismus einen weiteren Vorteil - das Fehlen von Druckkräften auf die Kolben.
Diese Kräfte - die Hauptreibungsquelle - werden von der Hilfspleuelstange aufgenommen. Gleichzeitig betragen die Reibungsverluste in der zusätzlichen Pleuelstange nur 5 - 6%, was eine Drehzahlsteigerung auf bis zu 10.000 pro Minute oder mehr ermöglicht.
Die hohe Drehzahl ermöglicht es Ihnen, auf ... Kolbenringe zu verzichten und auf eine Labyrinthdichtung umzusteigen (siehe Abb. 10). Niemand wird es unternehmen, einen herkömmlichen Verbrennungsmotor ohne Ringe zu starten - es gibt keine Kompression. Aber wenn die Ringe irgendwie vom laufenden Motor entfernt werden, in Abb. zehn.
Die Labyrinthdichtung funktioniert am besten, wenn sie trocken ist. Daher erfolgt keine oder nur eine minimale Schmierung, und ein eventueller Abrieb verhindert das Ziehen der Kolbenführungsbänder. Ölmangel in der Brennkammer führt zu weniger Rauch. Gerade jetzt, wo bereits Gesetze zum vollständigen Verbot von rauchenden Motoren ausgearbeitet werden, ist es selbstverständlich, dass gerade diese Tatsache sehr wichtig ist.
Und schließlich noch ein interessantes Merkmal des Motors, das der Chebyshev-Mechanismus ermöglicht. Das ist Kompressionszündung. Bei steigender Drehzahl liefert die Zündung mit einer Einelektrodenkerze oft nicht die gewünschte Verbrennungsqualität des Gemisches. Zwei Stecker, Mehrelektrodenstecker, elektronische oder Vorkammerbrennerzündung führen alle zu akzeptableren Ergebnissen.
Noch effizienter ist die Kompressionszündung: Ein hohes Verdichtungsverhältnis von etwa 30 sorgt am Ende des Kompressionstaktes für eine Temperatur, die für eine schnelle Selbstzündung eines stark mageren1 Gemisches in seinem gesamten Volumen ausreicht, was eine vollständige Verbrennung und einen erhöhten Motorwirkungsgrad garantiert. Der Einsatz der Kompressionszündung setzt ein variables Verdichtungsverhältnis voraus: Bei Erwärmung des Brennraums ist eine Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses erforderlich. Viele erfinderische Unternehmungen sind dabei gescheitert: Alle möglichen "elastischen" Elemente in der Struktur hielten den Temperaturen und Belastungen durch "harte" Verbrennung (Dieseldetonation) nicht stand. Und nur in den Verdichtungsmotoren von Flugzeugmodellen wird diese Methode erfolgreich eingesetzt, dort wird aber das Verdichtungsverhältnis vom Modellbauer selbst unmittelbar nach dem Anlassen des Triebwerks eingestellt.
Die Berechnungen der Autoren haben gezeigt, dass der Chebyshev-Mechanismus eine ausgezeichnete Nachgiebigkeit besitzt, die es erlaubt, keine zusätzlichen „Elastomere“ in das Design einzubringen.
1 Mit überschüssiger Luft mischen.
statische "Elemente und gleichzeitig ein durchaus akzeptables pseudovariables Kompressionsverhältnis zu erhalten. Durch die gegenseitige Anordnung der Teile des Mechanismus passt sich der Motor automatisch an wechselnde Betriebsbedingungen an.
Durch die vollständige Verbrennung des mageren Gemisches in Verbindung mit dem Verzicht auf Zylinderschmierung wird die Schadstoffkonzentration in den Abgasen (mit Ausnahme von Stickoxiden) reduziert. Der Motor interessierte Spezialisten. 1975 schloss NAMI die Produktion eines Prototyps ab.
Kuzmins Motor. Der Motor mit dem oben beschriebenen Chebyshev-Mechanismus ist für Motorräder bestimmt. Und das ist nicht die einzige Neuheit im Sparschwein der Erfinder. In dem "kürzlich veröffentlichten Buch" Motorcycle "(SV Ivanitsky et al., 1971), das von einer Gruppe führender Mitarbeiter von VNIImotoprom geschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, dass" die geringe Effizienz des Schmiermittels den Fortschritt von Zweitaktmotoren hemmte . " verschiedene konstruktive Änderungen des klassischen Schmierschemas.
Vorteile von Getrenntschmiersystemen für Zweitaktmotoren mit Ölpumpen - bessere Schmierung der Kurbeltriebteile; Reduzierung von Kohlenstoffbildung, Ringverkokung und Triebwerksrauch; getrennte Befüllung von Öl und Kraftstoff - integriert das Schmiersystem des Erfinders von Sewastopol. V.I.Kuzmin (und.mit.Nr. 339633). Es hat mindestens zwei weitere positive Eigenschaften: das Fehlen einer komplexen Ölversorgungspumpe, die die Einfachheit und erhöhte Zuverlässigkeit des Systems bestimmt, und die teilweise Ölzirkulation entlang des Zylinderöltankkreislaufs, die die Kühlung verbessert und die thermische Belastung reduziert des Motors.
Die Hauptelemente des Schmiersystems (Abb. 11, a) sind ein Zwei-Liter-Tank /, der in den Seitenkasten eines Motorrads passt, 2 Ölleitungen und gebogene Nuten 6 am Zylinderspiegel, verbunden mit den Ölleitungen durch Löcher. Durch das Vakuum wird das Öl in den Zylinder gesaugt (keine Pumpe erforderlich!). Das Öl tritt durch drei Löcher mit einem Durchmesser von 7 in die untere Nut ein! mm (Abb. 11, b) wenn sich der Kolben vom unteren Totpunkt (UT) bis zum Öffnen der Ansaugung nach oben bewegt
Fenster, d.h. nur im Moment des höchsten Unterdrucks im Kurbelgehäuse. In der oberen Nut wird das Öl durch die Reibungswirkung von Lorshn von der unteren Nut wegtransportiert. Wenn sich das Gemisch entzündet, sperrt sich ein Teil der Gase, die den Kolbenring durchbrochen haben, in den Spalt zwischen Zylinder und Kolben und drückt das Öl aus der oberen Nut zurück in den Tank, der Druck im Tank steigt und ein neuer Öl gelangt in die untere Nut.
Beim Hub des Kolbens zum UT wird viskoses Öl entlang der geneigten Teile der unteren Nut mitgerissen, wodurch im Bereich des Kolbenbolzens eine Fülle von Öl entsteht. Entlang der in die Kolbennaben eingebrachten Nuten (unter dem Finger) fließt ein Teil des Öls zum oberen und unter Einwirkung der Schwerkraft zum unteren Pleuelkopf. Der andere Teil wird vom Kolbenhemd im Bereich des Ölkakaos der Kurbelwellenlager abgeführt. Die Ölaufnahme erfolgt vor dem Moment des Druckanstiegs im Kurbelgehäuse. So werden allen wichtigen Komponenten des Kurbeltriebs zyklisch Portionen Frischöl zugeführt.
Die zugeführte Ölmenge ist automatisch (!) an Drehzahl und Motorlast gekoppelt: Je größer der Unterdruck im Kurbelgehäuse, desto mehr Öl wird in die untere Nut gesaugt. Zur zusätzlichen Einstellung ist in der Ölversorgungsleitung ein Nadelventil 3 installiert, das über einen Drehregler (Gas) gesteuert wird. Eine weitere Ölleitung 4, über die der Öltank mit der Saugleitung hinter dem Vergaser verbunden ist, dient dem Druckausgleich im Tank. In dieser Leitung ist eine kleine Drosselschraube eingebaut. Durch Veränderung seiner Position ist es möglich, die Ölversorgung des Zylinders in einem weiten Bereich zu variieren.
Viele Motorradmotoren rauchen viel. Dies liegt zum Teil an den Besonderheiten des klassischen Schmiersystems, bei dem Öl in einem Verhältnis von 1 zu 20 - 25 Teilen Benzin hinzugefügt wird, zum Teil an der Analphabetenschaft der Fahrer, die glauben, dass "man den Brei nicht mit Öl verderben kann". “, erhöhen Sie den Ölanteil. Nur wenige Autofahrer wissen, dass vom Leerlauf bis zur mittleren Drehzahl (Drosselklappe halb offen) ein Verhältnis von 1:200 bis 1:60 ausreicht, um den Motor zu schmieren. Und nur bei Volllast ist eine 1:20-Komposition erforderlich. Das klassische Schmiersystem wird diesen Anforderungen natürlich nicht gerecht. Überschüssiges Öl bei geringer Belastung führt nur zu Rauch.
In einigen Jahren werden die gestiegenen Anforderungen an die Abgasreinheit diesem System ein unüberwindbares Hindernis darstellen. GAI Uzh beginnt jetzt, Zahlen von besonders rauchenden Motorrädern zu entfernen, und unter Berücksichtigung der Ansprüche an das klassische Schema für die Qualität der Schmierung ist in den kommenden Jahren mit einer breiten Verbreitung von Zweitaktmotoren mit Getrenntschmierung zu rechnen.
Daher könnte Kuzmins Arbeit unsere Motorradindustrie interessieren. Das ursprüngliche Schmiersystem könnte den ungehinderten Absatz von IZH und Kovrovtsev im Ausland sicherstellen. Es kann notwendig sein, nur an die Erhöhung der Schmiereffizienz des Pleuelhauptlagers zu denken. Die Fülle an Öl, die in die Kurbelwellenlager eindringt, weist auf die Möglichkeit hin, ein Gerät ähnlich dem im Buch "Motorrad" beschriebenen zu verwenden, das Fliehkräfte erfolgreich nutzt. Ansonsten ist das System des sowjetischen Erfinders dem ausländischen überlegen.
Kuzmin installierte bei Kov-rovets sein eigenes Schmiersystem. Und jetzt liegen bereits 50.000 km zurück, und Kolben und Zylinder haben eine absolut saubere Oberfläche, ohne die geringsten Abriebspuren. Das Motorrad raucht nicht, es zieht besser (nur reines Benzin verbrennt und alle Teile sind perfekt geschmiert). Weder am Kolbenbolzen noch an den Pleuel- und Kurbelwellenlagern gibt es nennenswerten Verschleiß, obwohl in der Regel bei einer solchen Laufleistung bereits die Pleuel-Kolben-Gruppe ausgetauscht werden muss.
Ein zuverlässiges Schmiersystem ermöglicht eine erhöhte Motorleistung. Und dafür wandte V. Kuzmin zusammen mit G. Ivanov eine originelle Lösung an, zu der sie durch einen Artikel über Tornados in einer populären Zeitschrift veranlasst wurden. Der Tornado dreht sich, vermischt die Luft. Bei Motoren erhöht ein vollständigeres Überwiegen des Gemisches die Vollständigkeit der Kraftstoffverbrennung, was zu einer Leistungssteigerung führt. Kuzmin und Ivanov versuchten, die Motorleistung zu erhöhen, indem sie die Form der Brennkammer durch Schweißen und Schnitzen zweier wirbelbildender Vertiefungen änderten. Nach mehreren erfolglosen Versuchen wurde die rationale Form der wirbelbildenden Vertiefungen gefunden und die Motorleistung der "Kovrovtsa" erreichte fast 20 PS. mit.!
Der Wirkungsgrad des Motors wird durch viele Indikatoren bestimmt, unter denen die Wärmeverluste im Brennraum nicht an letzter Stelle stehen. Sie sind in Zeltbrennkammern (kugelförmig) minimal und ihre Oberfläche ist die Grenze, an die die Konstrukteure streben. Abweichungen von der Kugel vergrößern die Oberfläche und führen zu einem erhöhten Wärmeverlust. In unserem Fall übersteigt der Gewinn aus der erhöhten Verbrennungseffizienz offensichtlich den Schaden, der durch eine gewisse Oberflächenvergrößerung verursacht wird, deutlich.
Der thermisch am stärksten belastete Kolbenboden. Bei starkem Leistungsanstieg und damit einhergehender thermischer Spannung kann der Kolbenboden durchbrennen. Um dies zu verhindern, wird am Kurbelgehäuse des beschriebenen Motors (in der Vorkompressionskammer) ein komplexes Konfigurationsteil platziert - ein Kolbenverdränger, der das erhitzte Gemisch unter dem Kolben abführt. Dadurch haben die Erfinder eine intensive Kühlung des Kolbenbodens erreicht; verwirbelte das Gemisch in der Kurbelkammer und verringerte das Volumen der Kurbelkammer, wodurch das Vorverdichtungsverhältnis erhöht wurde. Und jetzt können Sie mit den "Kovrovets" jede Reise sicher antreten.
Das autonome Schmiersystem garantiert einen zuverlässigen und dauerhaften Betrieb des schwächsten Glieds - des Kurbeltriebs / Die Kammer und der Verdränger verbessern die Gemischbildung und die Verbrennungseffizienz, reduzieren den spezifischen Kraftstoffverbrauch und sorgen für eine hohe Leistung - ein Garant für hervorragende Fahreigenschaften des Motorrads . Und sie sind wirklich groß. Die Menge des gewöhnlichen "Kovrovtsy" beträgt 70 - 90 km / h, das verbesserte Auto entwickelt leicht 100 - 110 km / h. Ich musste sogar die Räder auswuchten, da bei hoher Durchschnittsgeschwindigkeit das meist unmerkliche Rütteln durch die Unwucht nervig wurde. Nachdem die Erfinder von Sewastopol mit relativ einfachen Mitteln hervorragende Ergebnisse erzielt haben, träumen sie davon, ihre Erfindung umzusetzen. Sie sind bereit, interessierten Organisationen alle Informationen, einschließlich des Motorrads selbst, zur Verfügung zu stellen.
Durch die Entwicklung und Verfeinerung ihrer Ideen ist es möglich, Autos zu entwerfen, die die Motorräder der besten ausländischen Firmen übertreffen. Und natürlich können die Lösungen der Einwohner von Sewastopol nicht nur bei Motorrädern, sondern auch bei anderen Motoren Anwendung finden. So wurde beispielsweise kürzlich bekannt, dass das maximale Verdichtungsverhältnis von Ottomotoren nicht wie üblich 12, sondern 14,5 - 17,5 betragen darf. In diesem Fall erhöht sich der thermische Wirkungsgrad des Motors um fast 15 % I. Der Verdränger und die Kammer von "Kovrovets" sind nur Beispiele für ein solches Gerät.
Flexible Pleuelstange. Unsere Vorstellungen über eine Reihe von Details sind eine Art Stereotyp. Sag mal, was ist eine Pleuelstange? Dies ist eine geformte Platte mit zwei Löchern. Als letztes Mittel werden ein oder beide Löcher durch Kugelköpfe ersetzt. Diese beiden Konstruktionen wandern von Auto zu Auto. Und sie zeichnen und legen sie ohne zu zögern. Und was könnte anders sein?
Schauen wir uns die Pleuelstange von der Seite an. Sie muss streng senkrecht zur Längsachse des Motors stehen. Stellen Sie sich jedoch vor, dass der Pleuelzapfen der Kurbelwelle etwas nicht achsparallel ist. Der Pleuelkopf bewegt sich zur Seite. Stellen Sie sich nun vor, dass die Löcher im unteren und oberen Ende der Pleuelstange leicht schief sind. Dies geschieht ständig, wenn auch innerhalb der Toleranzgrenzen. Infolgedessen nimmt die Achse des Kolbenbolzens, die parallel zur Achse des Motors liegen muss, fast nie eine so ideale Position ein.
Unter Berücksichtigung des Fehlers in der Bohrung des Fingerlochs und der Ungenauigkeit der Montage des Zylinderblocks am Kurbelgehäuse stellen wir fest, dass es selbst bei sehr hoher Fertigungsgenauigkeit fast unmöglich ist, die Parallelität der Zylinder- und Kolbenwände!
Aber Millionen von ICEs funktionieren! „Wir hätten besser arbeiten können“, sagt VS Salenko, ein Erfinder aus Kom-Somolsk am Dnepr. Dazu muss die Pleuelstange dreigliedrig sein (Abb. 12), damit sich der Kolben entlang des Zylinders und der untere Kopf - entlang des Pleuelzapfens - selbst ausrichten. Keilzinkenverbindungen werden in der Nähe des oberen und unteren Pleuelkopfes senkrecht zu ihren Löchern hinzugefügt.
Es ist kaum zu glauben, dass eine solche Komplikation eines einfachen Details notwendig ist. Aber wenn zum Beispiel nach mehreren Stunden Einlauf irgendein Motor demontiert wird, wird klar, dass die „Notwendigkeit“ oft keineswegs theoretisch ist. Die Kolben fast aller Verbrennungsmotoren sind leicht elliptisch ausgeführt: In Richtung Kolbenbolzen sind sie kleiner. Theoretisch sollte nach mehreren Betriebsstunden kein Verschleiß an den Seiten auftreten. Tatsächlich ist es am häufigsten vorhanden und weist auf eine Fehlausrichtung des Kolbens im Zylinder hin. Die Fehlausrichtung führt nicht nur zu einem Verschleiß des Kolbens, sondern auch zu der Konizität der Lager von Bolzen und Pleuelzapfen, deren ungleichmäßiger Verschleiß über die Länge. Grundsätzlich finden diese Prozesse während des Einfahrens statt. Dann werden alle "Überflüssigen" gelöscht und die Details finden eine Position, an der sie lange und regelmäßig arbeiten. Aber die Einfahrspiele werden unweigerlich größer.
Die Pleuel-Kolben-Gruppe bestimmt die Ressource des Motors. Durch die Verwendung eines Dreigelenk-Pleuels kann alles "Überflüssige", das während des Laufens gelöscht wird, nützlich sein, um die Lebensdauer zu erhöhen. VS Salenko stellte mehrere Dreigelenk-Pleuelstangen für Motorräder und den Motor des Moskwitsch-Automobils her. Der Moskwitsch-Motor, unter handwerklichen Bedingungen (!) zusammengebaut, trotz der Tatsache, dass die Lücken in allen Gelenken 0,005 Durchmesser betrugen, sprang er beim Einfahren leicht an und arbeitete bei der niedrigsten Geschwindigkeit klar und gleichmäßig.
Externe Verbrennungsmotoren
Die Aufmerksamkeit auf Verbrennungsmotoren hat hauptsächlich zwei Gründe: die Tatsache, dass die Verbrennung von Kraftstoff außerhalb des Brennraums die Menge an schädlichen Verunreinigungen in den Abgasen stark reduzieren kann und die Tatsache, dass der Wirkungsgrad solcher Motoren erheblich höher sein kann von Anderen.
Dies sind in erster Linie Kolbenmaschinen, die den Stirling- und Erickson-Zyklus implementieren, und ... Dampfmaschinen. Am bekanntesten ist nun der Stirling-Zyklus, der sich vom Erickson-Zyklus dadurch unterscheidet, dass das Aufheizen und Abkühlen des Gases bei konstantem Volumen entlang der Isochore und nicht bei konstantem Druck erfolgt - gemäß der Isobaren (Abb. 13). . Bei gleichem oberen und unteren Temperaturniveau haben Stirling- und Erickson-Motoren mit Regenerator den gleichen Wirkungsgrad, jedoch ist die Effizienz des „Stylings“ höher, da der erforderliche Wärmeverbrauch zum Erhitzen des Gases entlang der Isochore geringer ist. Feige. 13 Daraus folgt. Die Nutzarbeit, die im T - S-Diagramm durch den Zyklusbereich gekennzeichnet ist, ist bei Stirlingmotoren ebenfalls höher.
Interessant ist, dass beide Maschinen in der Blütezeit der Dampfmaschinen entstanden und bis Anfang dieses Jahrhunderts in nennenswerten Stückzahlen produziert wurden. Allerdings gelang es damals niemandem, ihre Vorteile zu verwirklichen, und vor allem aufgrund ihrer extremen Schwerfälligkeit wurden sie vollständig vom Verbrennungsmotor verdrängt.
Die Wiedergeburt des Stirling-Motors fand in den 50er Jahren statt. Und schon der erste Prototyp verblüffte die Macher mit einer beispiellos hohen Effizienz von 39% (theoretisch bis zu 70%). Betrachten wir das Funktionsprinzip (die Abb. 14).
Der Motor hat zwei Kolben und zwei Kammern: Kompression (zwischen den Kolben) und Heizung (über dem oberen Kolben). Durch die Mitte des Hauptarbeitskolbens 1 geht eine Stange, an der der zweite Kolben 2 befestigt ist, der sogenannte Verdrängerkolben.
Aufgrund der Konstruktion des Parallelogrammmechanismus ist die Bewegung des Verdrängerkolbens phasenverschoben zur Bewegung des Hauptkolbens. Die Kolben sind nun so nah wie möglich, bewegen sich dann voneinander weg. Die Änderung des Gasvolumens zwischen den Kolben ist in der Abbildung durch zwei gestrichelte Kurven dargestellt. Die Fläche dazwischen entspricht der Volumenänderung des eingespannten Raumes und die untere Kurve charakterisiert die Volumenänderung über dem Arbeitskolben. Beim Aufeinanderbewegen der Kolben wird das Arbeitsgas in der Kompressionskammer komprimiert (nur durch die Bewegung des Kolbens / nach oben) und gleichzeitig in die Kältemaschine 3 und dann durch den Regenerator 4 in die Heizkammer verdrängt. Regenerieren heißt wiederherstellen. Im Regenerator nimmt das Gas die Wärme auf, die der Regenerator von dem zuvor in entgegengesetzter Richtung durchströmten Gasanteil erhalten hat. Das Gas tritt dann in den Maschinenkopf (Heizkammer) ein, der ständig von einer externen Wärmequelle erhitzt wird. Hier erwärmt sich das Gas schnell auf eine Temperatur von 600 - 800 °C und beginnt sich auszudehnen. Das expandierende Gas gelangt durch den Regenerator und Kühler, in dem seine Temperatur noch weiter sinkt, in die Kompressionskammer, wo es mechanische Arbeit verrichtet.
Der sich nach oben bewegende Verdrängerkolben drückt das gesamte Gas aus der Heizkammer in die Kompressionskammer. Danach wird der Zyklus wiederholt. Die Maschine pumpt also
Wärme von der Heizkammer mit hoher Temperatur zur Kompressionskammer mit Umgebungstemperatur. Die vom Gas in der Heizkammer aufgenommene Energie wird in mechanische Arbeit umgewandelt, die von der Motorwelle abgenommen wird.
Neben hoher Effizienz und Sterilität müssen die Vorteile von "Stirling" noch etwas hinzugefügt werden - die Fähigkeit, mit jeder Art von Brennstoff oder Wärmeenergie zu arbeiten, sowie Geräuschlosigkeit und Laufruhe. Diese Qualitäten verdanken die bestehenden „Stirlings“ nicht zuletzt dem Antrieb.
Die ersten Stirlings auf dem Markt hatten einen einfachen Doppelknee-Kurbelantrieb mit um ca. 70° versetzten Zapfen. Dies sorgte für einen guten Arbeitsablauf, aber die Maschinen vibrierten - es war völlig unmöglich, einen solchen Antrieb auszubalancieren. In den folgenden Modifikationen erschien ein Parallelogramm-Antrieb. Vibrationen sind fast verschwunden (seltenes Glück!), aber der Workflow hat sich etwas verschlechtert. Von den beiden Übeln wird das kleinere gewählt: keine Vibrationen - höhere Zuverlässigkeit.
Die Verschlechterung des Prozesses erklärt sich dadurch, dass der reale Zyklus deutlich vom theoretischen abweicht. In Abb. 13 (in den Koordinaten T - S) innerhalb des idealen Parallelogramms, das den Stirling-Zyklus charakterisiert, ist ein Oval dargestellt - es zeigt die realen Prozesse. Die Abbildung (Diagramm IV) zeigt den gleichen Zyklus in den Koordinaten P - V, die den Lokführern besser bekannt sind
Reis. 14. Betriebsschema des Stirling-Motors:
1 Arbeitskolben; 2 - Verdrängerkolben; 3 - Kühlschrank; 4 - Regenerator
Antrieb - um das Oval so nah wie möglich an die ideale Form zu bringen, ohne die mechanischen Eigenschaften des Motors zu verschlechtern.
Der von den niederländischen Ingenieuren für das verbesserte Modell verwendete Parallelogrammantrieb erfüllte diese Bedingung nur teilweise. Eine viel bessere Lösung (Abb. 15) wurde von usbekischen Wissenschaftlern und Ingenieuren T. Ya. Umarov, V. S. Trukhov, Yu. E. Klyuchevsky, N. V. Borisov, L. D. Merkushev - Mitarbeitern der Abteilung für Heliophysik der Physikalisch-Technischen Institutsakademie von . vorgeschlagen Wissenschaften der usbekischen SSR.
Beim alten Antrieb (Abb. 15, a) ist die Bahn der Kurbelpunkte, die die Bewegung der Kolben bestimmen, ein Kreis. Im neuen Antrieb (Abb. 15, b) für den Verdrängerkolben - ein Kreis, für den Arbeiter - eine Ellipse. Dadurch können unter Beibehaltung aller Vorteile eines Parallelogrammantriebs eine bessere Abstimmung der Kolbenbewegungen erreicht und der reale Zyklus dem Ideal näher gebracht werden. Die Lösung ist durch das Urheberrechtszertifikat Nr. 273583 geschützt.
Der Hauptnachteil der Stirlings ist ihre Sperrigkeit. Für 1 Liter. mit. Leistung in den konstruierten Strukturen beträgt 4 - 5 kg gegenüber 0,5 - 1,5 kg bei konventionellen Motoren. Mehrere Erfindungen von T. Ya. Umarov, V. S. Trukhov und Yu. E. Klyuchevsky können beim Abnehmen helfen. Im Motor auf a. mit. 261028 übernimmt der Verdrängerkolben in bestimmten Stadien seiner Bewegung die Funktion eines Arbeitskolbens, dh er wird effizienter genutzt. Schauen Sie sich Abb. 15, c. Wenn sich beide Kolben nach oben bewegen, sind beide an der Kompression beteiligt. Dies wird dadurch erreicht, dass sich der Arbeitskolben innerhalb des Verdrängerkolbens befindet. Das gleiche passiert im Moment der Expansion - ein Arbeitshub. Dadurch wird der Antrieb gleichmäßiger belastet, der Anteil des Arbeitshubes am Gesamttakt steigt, die Abmessungen und damit das Gewicht der Maschine werden reduziert.
Der Motor hat noch kleinere Abmessungen. mit. Nr. 385065 von denselben Autoren (Abb. 15, d). Neben der Anordnung des Arbeitskolbens innerhalb des Verdrängerkolbens ist dieser mit einem geschlossenen Innenhohlraum ausgeführt, in dem sich ein Antrieb, bestehend aus einer Kurbelwelle und einem Kegelradpaar, befindet. - Das Interesse der Taschkenter Wissenschaftler an Verbrennungsmotoren ist nicht nur ein Hobby für ein modisches Thema. Sie brauchen sie als eines der Elemente einfacher, zuverlässiger und effizienter Solarsysteme. Gesammelt in einem Sonnenstrahl wird das "Styling" jeder erdenklichen Konstruktion in Gang gesetzt, und die Effizienz eines solchen Systems wird die Effizienz von Solarbatterien oder Wärmespeichern deutlich übertreffen.
Motoren mit Verbrennungszyklen bieten erstaunliche Möglichkeiten. Und wir können mit Sicherheit sagen, dass die Aufmerksamkeit der Erfinder- und Ingenieurskreise eindeutig nicht ausreicht. Ein Beispiel dafür ist das Autorenzertifikat Nr. 376590 des Ingenieurs V. I. Andreev und des Doktors der technischen Wissenschaften A. P. Merkulov. Ihr Motor (Abb. 16) verwendet einen Pleuelstangenmechanismus 6 S. S. Balandina. "Stirling" mit dem Mechanismus von S. S. Balandin wurde viel kompakter. Aber das ist nicht das Wesen der Erfindung: Die Heizkammern 7 des neuen Motors sind durch Wärmerohre 5 - Wärmesupraleiter - verbunden. Die Verdunstung und Kondensation der darin enthaltenen Stoffe sorgt für eine fast augenblickliche Übertragung eines enormen Wärmestroms im Verhältnis zur Größe von einem Ende des Rohres zum anderen.
Die Rohre ermöglichten es den Erfindern, die richtige Lösung für eines der Probleme von Verbrennungsmotoren zu finden - ungleichmäßige Wärmeentnahme. In den thermischen Kreisläufen konventioneller Verbrennungsmotoren wird Wärme zu einem genau definierten Zeitpunkt zugeführt. Und bei Verbrennungsmotoren wird der Kopf ständig erhitzt. Als Folge davon überhitzen die Köpfe in Momenten, in denen keine Wärmeentnahme stattfindet. Es ist notwendig, die Heiztemperatur zu senken, was sich direkt auf die Effizienz auswirkt: Je niedriger die Temperatur, desto niedriger ist sie. Schade, aber da ist nichts zu machen: Der Einsatz von hitzebeständigen Materialien verringert den Wärmedurchgangskoeffizienten, der Einsatz von wärmeleitenden Materialien erfordert eine Absenkung der zulässigen Heiztemperatur des Kopfes.
Der Motor von Andreev und Merkulov ist doppelt wirkend. Wenn der Arbeitshub auf einer Seite des Kolbens endet, "pumpen" die Heatpipes überschüssige Wärme in die gegenüberliegende Heizkammer. Dadurch wird die Temperatur der Heizzone ausgeglichen und kann deutlich erhöht werden. Das neue "Sterling" verdankt seine wechselseitige Wirkung dem Mechanismus von S. Balandin. Von allen bekannten Mechanismen ermöglicht nur der Mechanismus von S. Balandin eine wechselseitige Wirkung mit maximalem Nutzen bei minimaler Vergrößerung der Abmessungen und maximal möglicher mechanischer Effizienz.
Beim Andreev-Merkulov-Motor sind die Verdrängerkolben 2 und die Hauptarbeitskolben 1 in separaten Zylindern eingebaut, und auf jeder Seite des Kolbens befindet sich eine unabhängige Kammer. Die Kammern sind paarweise durch Rohrleitungen verbunden, an denen die Kühlrippen der Kühlschränke befestigt sind. In jedem Kammerpaar wird ein Einzylinder-Stirling-Zyklus durchgeführt.
Das Diagramm zum Funktionsprinzip des Einzylinders "Stirling" (siehe Abb. 14) zeigt deutlich die asynchrone Bewegung der Kolben, die durch den Parallelogrammmechanismus bereitgestellt wird. Der gleiche Effekt wird beim Non-Pleuel-Mechanismus von S. Balandin und bei jedem anderen Multiple-Pleuel-Mechanismus erreicht, wenn die Kurbelwellenzapfen um einen bestimmten Winkel verschoben werden.
Der Wirkungsgrad bereits gebauter Verbrennungsmotoren erreicht 40%. Nach den Berechnungen von V. Andreev und A. Merkulov ist es nur durch den Einsatz von Heatpipes möglich, ihn um mindestens 15% zu erhöhen. Der Mechanismus von S. Balandin wird nicht weniger geben. Wird sich die tatsächliche Effizienz der Maschine der theoretischen annähern - 70 %? Das ist fast das Doppelte der besten ICEs unserer Zeit. Hinzu kommt die "Sterilität" des Stirling-Motors.
Im Ausland wurde ein Verbrennungsmotor für einen Pkw getestet. Es stellte sich heraus, dass die CO-Konzentration in den Abgasen um das 17 - 25-fache, die Stickoxide - fast 200 (!), die Kohlenwasserstoffe - das 100-fache sank.
"Stirling", entworfen von V. Andreev und A. Merkulov, mit einem Fassungsvermögen von 50 Litern. mit. wiegt 70 kg oder 1,4 kg / l. mit. - auf dem Niveau der besten Beispiele für Vergaser-Automotoren. Und das ist nicht übertrieben. Durch die Verwendung des Mechanismus von SS Balandin wurde die Größe reduziert, und die Autoren beseitigten den Druck im Kurbelgehäuse, indem sie eine rollende Gummimembran auf der Stange installierten, die Drücken bis zu 60 kg / cm2 standhalten kann ( üblicherweise im Kolbenraum dieser Motoren ca. 40 kg/cm2). Heatpipes haben bei gleichen Abmessungen eine höhere Leistung. Schon bald nach Erhalt des Copyright-Zertifikats entdeckten die Erfinder ein wenig später an General Motors erteiltes US-Patent, das den Einsatz von Heatpipes zur Wärmeversorgung des Innenraums eines externen Verbrennungsmotors vorsieht. Die Bedeutung ist dieselbe, die Essenz ist etwas anders.
Verbrennungsmotoren sind seit über 150 Jahren bekannt. Der Wirkungsgrad des ersten von ihnen betrug 0,14%! Wir können sagen, dass sie vor der Zeit geboren wurden. Erhebliche Mängel haben sie lange Zeit am "Rand" gehalten. Ausbrüche von technischem Denken, ähnlich der Idee von V. Andreev und A. Merkulov, eröffnen ihnen eine grüne Straße.
Es gibt noch einen anderen sehr interessanten Weg, die Effizienz von Stirlings der theoretischen anzunähern, die auch von sowjetischen Wissenschaftlern gefunden wurde - Mitarbeitern des Instituts für Kernenergietechnik der Akademie der Wissenschaften der BSSR. In einer Reihe von Urheberrechtszertifikaten Nr. 166202, 213039, 213042, 201434. deren Autoren I. M. Kovtun, B. S. Onkin, A. N. Naumov, S. L. Kosmatov sind, skizzieren Sie Möglichkeiten, das ewige Verbot der Thermodynamik zu umgehen und Wärmekraftmaschinen mit einer Effizienz zu bauen höher als die des Carnot-Zyklus. Diese Aussage, die die elementaren Wahrheiten aller Heizungsfachleute widerlegt, klingt auf den ersten Blick paradox. Und gleichzeitig sind solche Maschinen möglich. In allen ausnahmslos grundlegenden Arbeiten zu Wärmekraftmaschinen wird davon ausgegangen, dass sich die Eigenschaften von Arbeitskörpern - Gasen während des Betriebs - nicht ändern. Der Kern des von belarussischen Wissenschaftlern vorgeschlagenen Weges besteht darin, diese Eigenschaften zu ändern. Letzteres ist möglich, wenn während des Kreislaufs in den Arbeitsgasen oder deren Gemischen reversible chemische Reaktionen ablaufen. So lässt sich beispielsweise der thermische Wirkungsgrad einer Turbine verdreifachen, wenn das Arbeitsmedium bei Erwärmung dissoziiert und bei Abkühlung rekombiniert. Solche Körper können gasförmiger Schwefel, Jod, Stickoxide, Kobalt, Aluminiumtrichlorid sein.
Insbesondere Aluminiumtrichlorid wird bereits als vielversprechendes Arbeitsfluid für "Heliostyrling" in Betracht gezogen, das im Weltraum funktionieren wird. Das Hauptproblem in diesem Fall ist die Wärmeabfuhr aus dem Kühlschrank. Es gibt keinen anderen Weg als die Abstrahlung von Wärme in den Weltraum. Damit dieser Prozess effektiv ist, muss die Temperatur des Kühler-Heizkörpers hoch genug sein, mindestens 300 ° C. Die obere Temperaturgrenze ist die gleiche wie auf der Erde: von 600 bis 800 ° C. Sie wird durch die Hitzebeständigkeit begrenzt von vorhandenen Materialien. Unter diesen Bedingungen wird der Wirkungsgrad von herkömmlichem "Stirling" erheblich reduziert und der Einsatz von Spaltgas erhöht nicht nur die Leistung um das 2- bis 3-fache, sondern auch den Wirkungsgrad ungefähr verdoppelt.
Es besteht kein Zweifel, dass es eine Sünde wäre, auf solche Vorteile auf der Erde zu verzichten. Daher kann denjenigen, deren Aktivitäten im Zusammenhang mit Wärmekraftmaschinen stehen, empfohlen werden, die Arbeit belarussischer Wissenschaftler sorgfältig zu studieren. Sie verbergen auch die Möglichkeit, große
Wärmekraftmaschinen mit einem Wirkungsgrad nahe 100 %, und die Grundlage für den Bau von Automobil-Verbrennungsmotoren mit beispielloser Effizienz.
Erste positive Ergebnisse liegen bereits vor. Niederländische Ingenieure zwangen das Arbeitsmedium einer im Stirling-Kreislauf betriebenen Kältemaschine zu Phasenumwandlungen und verdoppelten ihre Kälteleistung. Jetzt liegt es an den Motoren!
Dampfmaschinen. Wenn man über externe Verbrennungsmotoren spricht, kann man nicht umhin, Dampfmaschinen zu erwähnen. Diese vor 100 Jahren am weitesten verbreitete Antriebsart gilt heute als exotisch. Und dies ist nur dadurch zu erklären, dass Verbrennungsmotoren die Dampfmaschinen praktisch aus den Autos verdrängten, obwohl es bis 1927 eine Kleinserienproduktion von Fährwagen gab.
Dampfenthusiasten geben viele Gründe, die Lokomotive unserer Großväter wiederzubeleben. Und zunächst Überlegungen zur hohen „Sterilität“ des Motors. In dieser Hinsicht hat eine Dampfmaschine die gleichen Vorteile wie eine Stirlingmaschine: Theoretisch sind in den Verbrennungsprodukten nur Kohlendioxid und Wasserdampf enthalten, die Stickoxidmenge kann sogar noch geringer sein, da die erforderliche Temperatur viel niedriger ist . Zudem ist durch eine vollständigere Verbrennung die Gesamtmenge an "Abgasen" im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor um ca. 1% geringer.
Der Wirkungsgrad moderner Dampfmaschinen ist keineswegs gering. Sie kann auf 28% erhöht werden und entspricht damit dem Wirkungsgrad von Vergaser-Verbrennungsmotoren. Zu beachten ist, dass beispielsweise der Gesamtwirkungsgrad von Elektrofahrzeugen (unter Berücksichtigung des Stromerzeugungsprozesses) 15% nicht überschreitet, d. h. im globalen Maßstab würde eine Flotte von Stirlings und Fähren die Atmosphäre verschmutzen fast halb so viel wie eine vergleichbare Flotte von Elektrofahrzeugen. Und angesichts der außergewöhnlichen Leistung von Dampfmaschinen erscheint das erneute Interesse an ihnen nicht mehr unangemessen. Nicht nur Zeitschriftenartikel und „frische“ Patente zeugen von neuem Interesse, sondern auch der Handel mit Patenten für Dampfmaschinen.
Eine schematische Darstellung einer Einkreisversion einer Autodampfmaschine ist in Abb. 17. Die Wärmequelle / bringt das Arbeitsmedium im Kessel zum Kochen 2. Es ist das "Arbeitsmedium", da es sich nicht nur um Wasser, sondern auch um andere Stoffe mit akzeptablen Siedepunkten (Kondensation) und wärmetechnischen Parametern handeln kann. Einer der vielversprechenden Wirkstoffe ist beispielsweise Freon-113, dessen Siedepunkt (48 °C) halb so hoch ist wie der von Wasser.
Durch den Verteilungsmechanismus 3 gelangt Dampf in die Dampfmaschine selbst 4. Der Abdampf wird durch den Luftstrom des Gebläses 5 im Kondensator 6 kondensiert, nachdem er zuvor einen Teil der Wärme der Flüssigkeit im rekuperativen Wärmetauscher 7 abgegeben hat. Die Flüssigkeit wird über die Pumpe 8 dem Wärmetauscher und dann dem Kessel zugeführt. Kreislaufelemente wie Motor 4, Kondensator € (Heizkörper) und Pumpe 8 gehören zu jedem Auto. Nur Kessel 2 mit Heizgerät 1 und Wärmetauscher 7 werden hinzugefügt.
Als Motor 4 können nahezu beliebige Kolben- und Rotationsmaschinen oder auch Turbinen verwendet werden. Daher können fast alle in dieser Broschüre beschriebenen technischen Lösungen auf den Dampfantrieb angewendet werden.
Die Vorteile der beschriebenen Mechanismen in Kombination mit den Eigenschaften von Dampfmaschinen ermöglichen hocheffiziente Fahrzeugantriebe. Schließlich sind die elementaren Vorteile moderner Autos – Geräuschlosigkeit, Gasannahme, Laufruhe – relativ. Fährwagen entsprechen voll und ganz der wahren Bedeutung dieser Worte. Sie haben keine starke Änderung des Abgasdrucks und daher gibt es keine Hauptgeräuschquelle und gleichzeitig kein Abgasschalldämpfungssystem. In letzter Zeit konnten nur wenige Menschen den Fährwagen sehen. Aber Lokomotiven sind wahrscheinlich jedem in Erinnerung. Denken wir daran, dass sie selbst mit einem schweren Zug absolut geräuschlos und außergewöhnlich reibungslos in Fahrt kamen.
Die Laufruhe und außergewöhnliche Gasannahme der Fährfahrzeuge erklärt sich dadurch, dass sich die Eigenschaften der Dampfmaschine qualitativ von denen des Verbrennungsmotors unterscheiden. Schon bei minimaler Drehzahl ist sein Drehmoment mindestens 3- bis 5-mal höher als das eines Verbrennungsmotors mit vergleichbarer Leistung bei optimaler Drehzahl. Das hohe Drehmoment sorgt für eine hervorragende Beschleunigungsdynamik des Fährwagens. Bei Vergaser-Verbrennungsmotoren mit einem Fassungsvermögen von 50 Litern. mit. dafür sorgen, dass das Auto in ca. 20 Sekunden auf 100 km/h beschleunigt, dann benötigt die Dampfmaschine dafür die Hälfte der Zeit.
Wichtig ist auch, dass beim Beschleunigen keine Gangschaltung erforderlich ist, das hohe Drehmoment der Dampfmaschine bleibt über den gesamten Drehzahlbereich – von null bis maximal – erhalten. Getriebe werden hier einfach nicht benötigt. Denken Sie daran: Dieselben Dampflokomotiven hatten sie nie. Der Vorteil der Dampfmaschine ist die relativ niedrige Drehzahl, was wiederum zu einer erhöhten Lebensdauer führt. Selbst bei einem Übersetzungsverhältnis von den Rädern zum Motor von eins werden die Umdrehungen 2000 - 3000 pro Minute bei einer Besatzungsgeschwindigkeit von bis zu 200 km / h (!) nicht überschreiten, und das übliche Intervall der Motorumdrehungen beträgt 3000 - 6000 U/min.
Doch trotz der geringen Drehzahl sind die spezifischen Leistungskennzahlen der Dampfmaschine denen des Verbrennungsmotors überlegen. Zum Beispiel, um aus einer Dampfmaschine eine spezifische Leistung von 400 - 600 PS zu erhalten. sec/l (bei 2500 - 3000 U/min) ist gar nicht so schwer. Das Los konventioneller Verbrennungsmotoren beträgt nur 50 - 100 Liter. sec / l und nur einzelne Motoren mit S. Balandin-Mechanismus haben ähnliche Indikatoren.
Und schließlich ist die Zuverlässigkeit von Dampfmaschinen keineswegs der letzte ihrer Vorteile. Auf den Abstellgleisen stehen noch heute funktionstüchtige Dampflokomotiven, die zu Beginn des Jahrhunderts gebaut wurden. Und ihre Dampfmaschinen sind in einwandfreiem Zustand. Gründe dafür sind - niedrige Drehzahl, Konstanz des Temperaturregimes (Dampftemperatur), niedrige Höchsttemperaturen - 5-6 mal weniger als bei einem Verbrennungsmotor, das völlige Fehlen unangenehmer Prozesse wie Kohlenstoffbildung und Verkokung, und die absolute Reinheit des in einem geschlossenen Kreislauf zirkulierenden Arbeitsmittels (im Verbrennungsmotor kann keine vollständige Luftreinigung durchgeführt werden).
Da stellt sich natürlich die Frage, welche Gründe die Dampfmaschine daran hindern, wieder ihren rechtmäßigen Platz unter den modernen Maschinen einzunehmen?
Dies ist vor allem ein geringer Wirkungsgrad und dadurch ein 1,5- bis 3-fach erhöhter Kraftstoffverbrauch. Der Wirkungsgrad von Kolbendampfmaschinen kann nur auf 28% gesteigert werden, bei den gebauten Mustern liegt er deutlich darunter. Immerhin ist der Wirkungsgrad von Dampflokomotiven, auf denen die Dampfmaschine am längsten existierte, bereits zum Synonym für geringen Wirkungsgrad geworden: Er erreichte bei den besten Modellen mit teilweiser Dampfrückkondensation kaum 10 %. Es stimmt, der Dampfmaschinenkreislauf war offen. Der Einsatz geschlossener Kreisläufe mit effizienten regenerativen Wärmetauschern wird die 10 %-Grenze deutlich überschreiten. Und in einer der Nachrichten zur "neuen" Dampfmaschine wurde angegeben, dass der Wirkungsgrad des Dampferzeugers (Kessels) 90% beträgt. Der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses einer Brennkraftmaschine ist durch ungefähr den gleichen Wert gekennzeichnet. Aber auch bei einem höheren Kraftstoffverbrauch können die Betriebskosten eines Fährwagens nahe an den Benzinkonkurrenten liegen, da der billigste Kraftstoff verbrannt werden kann.
Der zweite Grund sind die hohen Kosten des Kraftwerks. Als dritter Grund wird das hohe Gewicht der
1 Dampfturbinen mit geschlossenem Kreislauf erreichen einen Wirkungsgrad von 29 %.
umherziehende Maschine. Aus dem oben Gesagten folgt jedoch, dass das Gesamtgewicht der verglichenen Besatzungen praktisch gleich sein wird. Es gibt also derzeit keine schwerwiegenden Gründe, die der Dampfmaschine entgegenstehen, ihren rechtmäßigen Platz in der Reihe der ungewöhnlichen Maschinen einzunehmen.

Drehkolben-Verbrennungsmotoren
In diesem Abschnitt sprechen wir über Motoren, denen die Autoren zahlreicher Veröffentlichungen manchmal eine glänzende Zukunft versprechen. Und natürlich steht der Wankelmotor an erster Stelle.
Aber sind die Aussichten wirklich so rosig? Ökonomen aller Länder sind sich einig, dass nur mindestens 25 % des Vorsprungs in den Hauptindikatoren der „neuen Technologie“ das Recht geben, die „alte“ bedingungslos zu ersetzen.
Mehr als 15 Jahre sind seit dem Erscheinen des ersten Industriedesigns des Wankelmotors vergangen. Der Begriff ist bedeutsam. Und es stellt sich heraus, dass die Gewichtsvorteile von "Wankel" nur 12 - 15% betragen; Es gibt keine Vorteile in Bezug auf Kosten oder Haltbarkeit, und nur das vom Motor eingenommene Volumen unter der Motorhaube des Autos wird um 30% reduziert. Gleichzeitig wird die Größe der Autos praktisch nicht reduziert.
Die Realität widerlegt auch die immer noch vorherrschenden Aussagen über das „kleine Detail“ dieses Motors. Einer seiner Rotoren hat 42 - 58 Dichtelemente, während ein vergleichbarer Verbrennungsmotor etwa 25 hat, einschließlich Ventile.
Bei Mehrscheibenmotoren ist die Situation noch schlimmer. Sie erfordern komplexe Kurbelgehäuse, ein teures Kühlsystem und einen mehrteiligen Antrieb. Bereits ein Zwei-Rotor-Wankel enthält sechs volumetrische Gussteile komplexer Konfiguration und einen gleichwertigen Kolbenmotor - nur 2 - 3 viel einfacher und technologisch fortschrittlicher.
Die aufwendige Fertigungstechnik der Epitrochoide - das Innenprofil jedes Kurbelgehäuses, die Beschichtung von Statoren und zahlreichen Dichtelementen mit teuren Materialien, sowie die aufwendige Montage machen alle potentiellen Vorteile der Wankel zunichte.
Und obwohl bereits 1973 bei den Autohäusern ein Vierkreiselmotor mit 280 Litern Hubraum vorgestellt wurde. mit. (Volumen 6,8 Liter; 6300 U/min) bleibt der Umfang der „Wankels“ Ein-Zwei-Kreisel-Konstruktionen. Gebaut wurde das Vierkreiselmodell von General Motors (USA) für das Sportmodell Chevrolet-Corvette, dessen Produktion in Kleinserie 1976 beginnen soll. Auf Lager bei. das Unternehmen hat auch ein Zwei-Rotor-Muster (4,4 Liter; 180 PS bei 6000 U / min). Diese Motoren werden jedoch nur auf Wunsch des Käufers eingebaut. 1974 begann eine Kleinserienfertigung der französischen Version des Zweikreiselmotors (1,2 l; 107 PS) für das Sportmodell Citroen-Biotor.
Es ist anzumerken, dass dies praktisch die einzigen Muster weltweit sind, die von Firmen hergestellt werden, die stark in den Erwerb von Lizenzen und die Entwicklung von Design und Produktionstechnologie investiert haben. Die Kosten erfordern natürlich eine Rendite, aber die Veröffentlichung von Modellen dürfte prestigeträchtige Ziele verfolgen. Laut Experten kann jeder Wankelmotor nur dann wettbewerbsfähig werden, wenn Kosten und Kraftstoffverbrauch deutlich (!) gesenkt werden. Und hier am "Wankel" läuft es einfach nicht so gut.
Aber selbst wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, benötigt die amerikanische Industrie beispielsweise für die Massenproduktion von Rotationsmotoren mindestens 12 Jahre , aus diesen Gründen haben solche Autogiganten, sowohl Ford als auch Chrysler, die viel Geld für die Entwicklung der Wankels ausgegeben haben, dieses Thema komplett ausgeschaltet.
In den letzten Jahren wurden viele interessante Berichte über den in Australien vom Erfinder Ralph Saric entwickelten Rotationsmotor gedruckt. Journalisten, und vermutlich nicht ohne die Hilfe des Autors, haben es geschafft, die Botschaft so zu verschleiern, dass sie den Motor "mit Turbinen und mit dem" Wankel " und mit anderen Motoren verglichen haben, dass es einfach notwendig ist, sich mit seinem Design zu befassen .
Der Motor basiert auf dem Funktionsprinzip einer Kreiselpumpe, deren Platten Kammern mit variablem Volumen begrenzen. Die konstruierten Motormuster haben sieben Arbeitskammern (Abb. 18, a), in denen jeweils Zündkerzen sowie Ein- und Auslassventile eingebaut sind (Abb. 18, b). Der Rotor ist siebenseitig ausgeführt und macht unter dem Einfluss der zentralen Kurbelwelle exzentrische Schwingungen. Die Triebwerksschaufeln sind U-förmig (Abb. 18, c). In radialer Richtung schwingen sie in den Nuten des Gehäuses und gleichzeitig bewegt sich der Rotor relativ zu den Schaufeln tangential zum Kreis. Um die Bewegung der Klingen und den engen Kontakt der Unterkante der Klinge mit dem Rotor zu gewährleisten, sind auf ihren Streifen Rollen installiert, die in einer speziellen Nut im Körper platziert sind.
Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten der gegenseitigen Bewegung der Teile sind relativ niedrig und die Motordrehzahl kann theoretisch 10.000 pro Minute erreichen. Vergleicht man diesen Motor mit dem "Wankel", so beträgt die maximale Wegstrecke pro Umdrehung des Dichtelements 685 bzw. 165 mm. Das Dichtungssystem enthält ca. 40 Teile, was mit einem Wankel vergleichbar ist.
Die gebauten Exemplare entwickeln bei 4000 U/min und einem Gewicht von 64 kg 130 - 140 Liter. mit. Hubraum
3,5 Liter, also der Liter Hubraum liegt auf dem Niveau konventioneller Motoren und beträgt etwa 40 Liter. s. / l. Beim Forcen kann dieser Indikator ungefähr verdoppelt werden.
Reis. 18. Schema des Motors von R. Sarich:
a - Kreuzschnitt; b - Kompressionshub in einer der Kammern; c - Triebwerksschaufel
Zu den Nachteilen des Motors gehört eine sehr hohe Wärmedichte, die den Einsatz von viel leistungsstärkeren Wasser- und Ölsystemen erfordert. Bei den Tests stellte sich heraus, dass die Plattenwalzen die am stärksten belastete und schwächste Einheit sind. Daher ist es in naher Zukunft unwahrscheinlich, dass die Leistung des Motors wesentlich verbessert wird.
Generell ist die Motorschaltung nicht als Original zu erkennen, da sehr viele ähnliche Patente patentiert sind, die sich nur in kleinen Details unterscheiden. Daher besteht das Hauptverdienst von R. Sarich darin, dass er die Feinabstimmung auf sich genommen und bestimmte Ergebnisse erzielt hat. Sein Motor wird keine Revolution machen, und vielleicht ist das Wichtigste in der Arbeit von R. Sarich nur, dass er die Aufmerksamkeit der Ingenieursgemeinschaft auf Schemata lenkte, die auf dem Funktionsprinzip von Rotationsmaschinen basieren.
Auch in unserem Land gibt es Enthusiasten dieses Systems. Ein Bewohner des Dorfes Sary-Ozek in der Region Taldy-Kurgan, G.I.Dyakov, baute sogar einen Prototyp eines solchen Motors mit einem rotierenden Rotor, dh nach einem Schema, bei dem die Arbeitsbedingungen der Platten schlechter sind. Der Motor wurde noch nicht getestet.
Sphäroide Motoren. 1971 veröffentlichte das Inventor and Rationalizer Magazine einen Artikel über den Sphäroidmotor des Voronezh-Erfinders
Reis. 19. Schema der Transformation des Hookeschen Scharniers in einen Sphäroidmotor:
1 - Querstrebe; 2 - Diaphragma; 3 - Gabeln; 4 - Segmente; 5 - Kugelschale
G. A. Sokolova. Der Motor basiert auf der Fähigkeit des Hooke-Drehgelenks, sich in einen Mechanismus mit vier Hohlräumen zu verwandeln, deren Volumen sich während der Rotation vom Minimum zum Maximum ändert. In einem oder zwei Kavitäten ist es möglich, einen Verbrennungsmotor-Zyklus zu organisieren. Ein Beispiel für eine Transformation ist in Abb. 19. Wenn der Steg 1 des Scharniers in eine kreisförmige Membran 2 mit kugelförmiger Außenfläche umgewandelt wird und die Gabeln 3 des Scharniers durch flache Segmente 4 ersetzt werden und diese drei Elemente in eine Kugelschale 5 gelegt werden, dann ist ein Mechanismus in der Lage ist, die Funktionen eines Motors zu erfüllen. Dazu müssen an den entsprechenden Stellen der Kugelschale nur Ein- und Austrittsfenster angebracht werden und ... fertig ist das SDS.
Nach dem Artikel über diesen ungewöhnlichen Motor kamen mehr als 300 Briefe. Professoren, Studenten, Ingenieure, Betriebsleiter, Rentner, Mechaniker und andere sprachen sich dafür aus, zehn Fabriken gaben an, einen Motor herstellen zu können. Viele Briefe wurden von den Wassersportvereinen verschickt. Es gab Vorschläge, die SHDDD als Hydraulikmotor oder Pumpe für Diesellokomotiven, als Bootsmotor, als Pneumatikmotor für Handwerkzeuge, als Kompressor und als Kraftwerk für einen Versuchsstand einzusetzen. Die Redaktion des Magazins verschickte deshalb rund 40 Einladungen an Institute, Designbüros, Fabriken und Redaktionen von Zeitschriften mit dem Vorschlag, sich zu einem „Runden Tisch“ zu versammeln.
Bei der Sitzung machte der Chefredakteur der Redaktion die Zuhörer auf zwei Paradoxe aufmerksam: Die Tatsache, dass VNIIGPE, die sich nur gegen im letzten Jahrhundert erteilte Patente wandte, eine Erfindungsanmeldung hauptsächlich wegen "mangelnder Brauchbarkeit" ablehnte, und die Tatsache, dass die Ingenieursgemeinschaft nichts über die Existenz solcher Motoren weiß.
Vor dem Treffen zweifelten viele an der Funktionsfähigkeit der Knickgabeln, der Möglichkeit ihrer Schmierung, der hohen Gesamtleistung (aufgrund der nachteiligen Schlitzform der Brennkammer und der schlechten Füllung durch den Kontakt des frischen Gemisches mit einer heißen Membran) und die Dichtheit der Brennkammern.
1 Der Erfinder V.A.Kogut schlug vor, Motoren dieses Typs Sphäroid-Gelenkmembranmotoren (SDMD) zu nennen.
Die Demonstration eines Arbeitsmodells eines Motors mit einer Kugel mit einem Durchmesser von 150 mm, der 4500 U / min bei einem Druck der zugeführten Druckluft von 14 kg / cm2 entwickelte, bewies überzeugend die Möglichkeit, ein praktikables Design dieses Typs zu schaffen . Der Durchmesser des Motordrehzapfens kann bis zu 60 mm betragen. Mit diesen Abmessungen lassen sich die spezifischen Drücke auf die Kontaktflächen problemlos auf jede gewünschte Grenze reduzieren. Die Wirksamkeit der Abdichtung der Membran des Prototyps ließ bei der Mehrheit der Anwesenden keine Zweifel aufkommen.
Ein weiterer Motor mit einem Kugeldurchmesser von 102,8 mm wurde ebenfalls vorgestellt. Es wurde vom Erfinder A. G. Zabolotsky gebaut, der nichts über die Arbeit von G. A. Sokolov wusste. Im Luftmotormodus arbeitete sein Design etwa 40 Stunden lang und entwickelte bis zu 7000 U / min. Während dieser Zeit wurden keine erhöhten Vibrationen oder Verschleiß festgestellt. Und die Abstände zwischen Kugel und Membran waren bei diesem Modell sogar zu klein, da der Motor während der "heißen" Tests klemmte.
Bei der Diskussion um die Zuverlässigkeit der SDSD-Dichtung stellte sich heraus, dass beispielsweise bei Wankelmotoren die Gleitgeschwindigkeit der Dichtscheiben im Vergleich zu den Ringen konventioneller Kolbenmotoren deutlich höher ist und gleichzeitig diese Motoren recht erfolgreich arbeiten. Die Gleitgeschwindigkeiten können in SDSD sogar noch niedriger sein. Für die heutige Industrie, die in der Lage ist, jedes Motordesign zu bauen, ist das Problem der Dichtungszuverlässigkeit also wahrscheinlich kein Problem. Die Zuverlässigkeit der Dichtung hängt weitgehend von der Genauigkeit der Bearbeitung der Innenfläche der Kugelschale ab. Die Erfahrung von A.G. Zabolotsky, der den Motor in der Werkstatt des Obsthofs Werchnedonsk baute, der nur über eine Drehbank verfügt, legt nahe, dass die erforderliche Präzision bei der Bearbeitung einer Kugel auch unter halbhandwerklichen Bedingungen erreicht werden kann. Die einfache Bearbeitung der Kugel wurde auch durch die Produktion eines weiteren Kugelmotors im Werkzeugmaschinenwerk Srednevolzhsky bestätigt. Dort benutzten Arbeiter eine Innenschleifmaschine mit Rundtisch.
Der Winkel zwischen den Scharnierachsen bei Sphäroidmotoren beträgt 35 - 45°. In diesem Fall hätte die Ungleichung der Winkelgeschwindigkeiten zum Auftreten großer vorzeichenwechselnder Trägheitsmomente und in der Folge zu einer enormen Schwingung führen müssen. Die Erprobung von Prototypen in Druckluft ergab keine gefährlichen Schwingungen. Selbst die M3-Schrauben, mit denen die Halbkugeln im Motor von GA Sokolov festgezogen wurden, hielten den Belastungen stand. V.I.Kuzmin, der in Cherson lebt, hält große Winkel für nicht gefährlich und seine berufliche Tätigkeit ist seit 15 Jahren mit Hookes Scharnieren verbunden. „Ich stimme der Konstruktion des Sokolov-Motors zu“, telegrafierte er an den „runden Tisch“.
Das Fehlen von Vibrationen im SDSD mit einem großen Winkel zwischen den Achsen (bei Winkeln von mehr als 10° werden Hooke-Scharniere in der Regel vermieden) lässt sich durch die dämpfende Wirkung der Arbeitsumgebung erklären. Und da die Last nur von einer Seite des Scharniers aufgebracht wird, führt die ungleichmäßige Drehung der Welle frei von der Last nicht zum Auftreten signifikanter Trägheitsmomente.
Die Versammelten am „Runden Tisch“ kamen zu dem Schluss, dass die Vor- und Nachteile von SDDD nur durch experimentelle Verifizierung aufgedeckt werden können. Die gleiche Idee ist im Schreiben des Professors der Abteilung für Verbrennungsmotoren der Moskauer Staatlichen Technischen Universität enthalten. Bauman A. S. Orlin. Er wünschte dem Autor "die schnellste Umsetzung seiner Ideen in Metall und Tests", da nur Tests "alle strittigen Fragen lösen können". Tests und vor allem der Bau von Motorenprototypen ist alles andere als einfach: Allein die Feinabstimmung eines konventionellen Motors, auch unter Werksbedingungen, dauert 4 - 5 Jahre.
Beim Runden Tisch wurde eine Auswahl von Patenten zu Sphäroidmotoren vorgestellt. Obwohl die wissenschaftliche und technische Literatur keine Informationen darüber enthält, weisen Patentarchive darauf hin, dass G. A. Sokolov und A. G. Zobolotsky nicht die ersten waren, die die bemerkenswerte Fähigkeit von Hookes Scharnier bemerkten, sich in einen Motor oder eine Pumpe zu verwandeln. Das erste ähnliche englische Patent stammt aus dem Jahr 1879, das letzte - bis in unsere Zeit. Dieses Schema wurde in der Klassifikationstabelle aller denkbaren Schemata von Rotationskolbenmotoren, die in Wankels Buch über Rotationsmotoren angegeben ist, nicht ignoriert.
Sphäroidische Motoren auf Basis des Hooke-Scharniers hatten also einfach Pech.
Es gab keinen Menschen in der Geschichte des Motorenbaus, der sich die Mühe machen würde, sie zu verfeinern.
Derzeit bereiten sich G. Sokolov (Voronezh Polytechnic Institute) und eine Reihe anderer Enthusiasten auf diese Arbeit im Detail vor. Sokolov verfeinerte die Gasverteilungsphasen, die aus einer speziellen Antifriktionslegierung (Baklan-Legierung) gegossen wurden, und führte zahlreiche Berechnungen durch, die keine unzulässigen Belastungen ergaben.
Das zweite Zentrum für den Bau des SDD war Cherson "Cardan Theorist", wie er beim Runden Tisch genannt wurde, Viktor Ivanovich Kuzmin interessierte sich so für dieses ungewöhnliche Schema, dass er den Bau aufnahm. Um zu arbeiten, zog er eine Gruppe von Arbeitern, Studenten und Doktoranden an. Der Motor ist aus Metall und nun steht er zum Testen an.
1974 wurde ein weiterer Sphäroidmotor bekannt. Junges Leben in Tselinograd
Reis. 20. V. A. Koguts Motor. Arbeitsvolumen 1600 cm®; Kugeldurchmesser 210 mm; Drehzahl 2500 U/min; Leistung 65 PS mit.; Gewicht 45 - 65 kg; Neigung der Achsen 30e:
1 - Diaphragma; 2 und 3 - Segmente; 4 und 5 - Dichtringe; € „Siegelplatten; 7 - Finger; 8 - Distanzhülsen; 9 - Schwungrad; 10 - Bypass-Pipeline; 11 - Kühlkörperstäbe
der Konstrukteur für Landmaschinen Valery Alvianovich Kogut hat vor langer Zeit über die Idee eines solchen Motors nachgedacht und, nachdem er von Sokolovs Arbeit erfahren hatte, ein Arbeitsmodell gebaut (Abb. 20). Der Motor wurde ohne Kühlsystem hergestellt und arbeitete während der Feinabstimmung mehrere Minuten bis zur Überhitzung in einer Gesamtkomplexität von mehr als 2 Stunden.Es ist zu beachten, dass eine solche Betriebsdauer eine Art Rekord ist. Kugelmotoren anderer Autoren arbeiteten kürzer.
Der Motor besteht aus einer Membran 1 und zwei Segmenten 2, 3, die schwenkbar mit der Membran verbunden sind. Die Segmentwellen rotieren in Lagereinheiten. Die Abdichtung der Segmente und der Membran erfolgt durch Ringe 4, 5, die Abdichtung zwischen den Segmenten und der Membran erfolgt durch federbelastete Platten 6. Im Membrankörper befinden sich vier Stifte 7, an denen die Segmente 2, 3 werden mit Distanzhülsen 8 verschraubt (siehe Abschnitt 1-1).
Der Motorzyklus ist Zweitakt. In der linken Kugelhälfte (von der Seite des Schwungrades 9) wird eine Vorverdichtung des vom Autovergaser kommenden Gemisches durchgeführt. Durch die Bypassleitung 10 wird das Gemisch in die rechte Kugelhälfte geleitet. In der in der Abbildung gezeigten Position wird im oberen Teil geblasen und im unteren Teil beginnt der Arbeitshub.
Das rechte Segment 3 und die Membran / müssen mit Öl geschmiert und gekühlt werden, das durch die rechte Lagerbaugruppe zugeführt wird. Außerdem stehen mehrere federbelastete Wärmeabfuhrstäbe 11 in Kontakt mit der Stirnfläche des rechten Segments, entlang derer der Wärmestrom zum gerippten Gehäuse der Lageranordnung "fließt". Auf der linken Seite wird die Membran mit einem frischen Arbeitsgemisch gekühlt.
Die Tests des Motors von V. Kogut, bei denen viele seiner Aggregate modernisiert wurden, belegen die prinzipielle Effizienz dieses Systems. Strukturell und technologisch ist der SDS viel einfacher als der Wankelmotor. Die wirklichen Vorteile werden in naher Zukunft deutlich, nachdem die Motoren von Sokolov, Kuzmin, Kogut getestet wurden.
1 Lage der Spül- und Auslassöffnungen in Abb. 20 ist konventionell gezeigt.
Am runden Tisch des Magazins Inventor and Rationalizer hat Kuibyshev-Erfinder V.I. Die Besonderheit des Motors (Abb. 21) besteht darin, dass er aus zwei Rotoren besteht, außen / und innen 3, die sich in die gleiche Richtung drehen. Die Achsen der Rotoren sind geneigt, ihre Paarung erfolgt entlang der Kugel. Im Zentrum der Kugel befindet sich ein Membran-Kolben 2, der das Arbeitsvolumen in vier unabhängige Brennräume aufteilt.
Scrollen Sie die Rotoren gedanklich mindestens eine Umdrehung, und das Volumen in der Nähe des oberen Stopfens wird auf ein Maximum erhöht, das dem Arbeitstakt oder Bypass entsprechen kann (der Motorzyklus ist ein Zweitakt) und dann wieder auf ein Minimum reduziert , dh Auspuff oder Kompression wird auftreten. Die Luft wird durch ein Zentrifugalgebläse 4 vorverdichtet.
Vom Kompressor strömt Luft in den Vergaser und dann durch die Hohlwelle 6 in den Brennraum. Die Abgase treten durch die Fenster 7 im Außenrotor auf, die Energie der Abgase wird an der Turbine 5 realisiert. Der Außenrotor dreht sich in einer Doppelhornspirale 8. Die Schaufeln übernehmen somit abwechselnd die Funktion eines Gebläses und eine Turbine. Der Auspuff erfolgt in einem Horn (in der Abbildung nicht gezeigt), das andere wird für den Kompressor verwendet. Aus diesem Grund ist die Leerlaufdrehzahl des Motors relativ hoch - mindestens 1500 U / min.
Bei einem Zweitakt-Betrieb in diametral gegenüberliegenden Kammern laufen die gleichen Vorgänge gleichzeitig ab. In Abb. 21 zeigt den Moment, in dem der Arbeitshub in den Kammern / und /// beginnt und das Spülen in den Kammern // und /// im Gange ist (durchgezogene Pfeillinien - Arbeitsgemisch, gepunktete Linien - Verbrennungsprodukte).
Wenn Sie den Motor rechts betrachten, dann wird beim Drehen des Rotors in / und /// Kammern gegen den Uhrzeigersinn eine Ausdehnung (Hub) von 110° im Drehwinkel auftreten, dann öffnen sich die Auspufffenster und nach weiteren 8 ° - die Einlassfenster. Nach dem Drehen um 180° entspricht das Volumen / und III der Kammern dem Volumen an der Ausgangsposition der Kammern II und IV, was der Mitte des Abschlämmens entspricht. Bei einem Drehwinkel von 240° schließen sich die Auslassfenster und nach weiteren 8° die Einlassfenster. An diesem Punkt beginnt der Kompressionszyklus (asymmetrischer Zyklus). Während des Arbeitshubs werden die Rippen des Außenrotors mit sauberer Luft (Pfeile aus den Punkten) gewaschen, wodurch der Rotor gekühlt wird, und diese Luft wird dann zur Druckbeaufschlagung verwendet. Im erschöpften Zustand wirken die Flossen wie Turbinenschaufeln.
Geschätzte Motorleistung - 45 PS mit. Beim ersten Kennenlernen fällt die überproportionale Größe des Vergasers auf. Es stellt sich jedoch heraus, dass der Vergaser noch kleiner ist als bei herkömmlichen Motorrädern und der Motor selbst klein ist. Umso überraschter sind Sie, wenn Sie feststellen, dass die Arbeitszeichnungen aller Teile ausnahmslos in einen winzigen Ordner passen. Sie spricht überzeugend von der Einfachheit des Designs, der minimalen Anzahl von Teilen. Und nach dem Lesen der Vergleichsmerkmale, bestätigt von zahlreichen
kalkulierte Berechnungen - es ist einfach unmöglich, nicht an die Zukunft dieses Designs zu glauben. Urteile selbst.
Beide Rotoren drehen in die gleiche Richtung. So werden die Geschwindigkeiten der gegenseitigen Bewegung von Teilen stark reduziert und gewöhnliche Ringe werden ihre Funktionen perfekt erfüllen.
Wegen der hohen Siegelgeschwindigkeiten musste Wankel die Motordrehzahl von 10-12.000 U/min auf die üblichen 6.000 U/min reduzieren. Die Autoren des Sphäroidmotors mussten nicht einmal hohen Drehzahlen hinterherjagen. Selbst bei 4 - 5 Tausend U/min übertrifft ihr Motor die Wankels. Es genügt zu sagen, dass dieser Motor eine höhere Literleistung hat - 97 PS. sec / l bei 4000 U/min, 2 - 3 mal höheres Drehmoment (25 kgm!), und spezifisches Gewicht - 0,5 kg / l. mit. konkurriert mit Flugzeugtriebwerken. Und das alles gilt für den Prototypen! Durch die Symmetrie der Rotoren zu den Drehachsen ist der Motor perfekt ausgewuchtet. Gleiches wird durch den Ablauf identischer Prozesse in diametral gegenüberliegenden Kammern erleichtert. Die berechnete Unebenheit des Motors beträgt 2 ° 16 ", was viel niedriger ist als die eines "Wankel" oder eines Kolben-Verbrennungsmotors. Die Symmetrie der Prozesse bestimmt außerdem sozusagen die Funktion der Membran. im hängenden Zustand, wodurch die Belastung der Reibpaare stark reduziert wird.
Vergleichen wir die Belastung der Membranbolzen mit der Belastung des Kolbenbolzens und die Belastung der Lager des Außenrotors mit der Belastung der Pleuelzapfen eines konventionellen Verbrennungsmotors gleicher Leistung, dann drehen sie sich 2 mal weniger ausfallen (Vergleich mit dem Haupthals einer Zweizylinder-Kolben-Brennkraftmaschine).
Die Reduzierung der Reibpaare und die geringe Höhe der Belastungen führen zu einem beispiellos hohen mechanischen Wirkungsgrad. Laut Berechnungen kann es 92% erreichen! Kein einziger Motor, mit Ausnahme von Motoren mit S. Balandin-Mechanismus, hat einen Wirkungsgrad, der auch nur annähernd diesem Wert entspricht.
Der Motor von V. I. Andreev ist auch insofern interessant, als die Schaufeln am Außenrotor die Funktionen eines Ladekompressors und eines Kühlgebläses sowie eines Schalldämpfers (der die Geschwindigkeit und das Volumen von Gasen ändert) und einer Turbine erfüllen. Bei herkömmlichen Motoren gehen 5 bis 15 % der Leistung im Schalldämpfer verloren. Hier kehren mindestens 5 % der Turbine zurück. Die Idee, Abgase zu verwenden, ist nicht neu. Aber die Umsetzung ist schwierig: Turbine, Kompressor, Gaspipelines kommen hinzu (Abb. 22). Im Motor von V. I. Andreev und L. Ya. Usherenko ist dafür kein einziges zusätzliches Teil erforderlich.
Der Betrieb der Turbine wurde bereits unter etwas ungewöhnlichen Umständen getestet. Für den Kalteinlauf mit Hilfe eines Elektromotors wurde der Motor auf einem Ständer im Werkzeugbau des Werkzeugmaschinenwerks Srednevolzhsky installiert, wo seine Teile hergestellt und montiert wurden. Die Rotation dauerte 6 Std. Der Einlauf zeigte keine Vibrationen, keine Erwärmung des Motors, kein Scheuern der Reibelemente.
Während der "heißen" Tests kam es jedoch zu einem Vorfall. Aus dem Turbinenaustrittsrohr entwich ein Flammenbündel wie aus einer Düse eines Düsenflugzeugs, aber das Triebwerk lieferte nicht die erwartete Leistung. Beim Auseinandernehmen waren die Brennräume komplett sauber. Der Grund ist, dass die Kerzenköpfe zu nah am Körper sitzen und der Funke durchgerutscht ist, aber nicht dort, wo er sein sollte. So bestätigten die ersten Tests indirekt nur die Funktionsfähigkeit der Turbine. Den Umbau der Zündanlage und alle Mühen zur Feinabstimmung übernahm der Mechaniker V.A.Artemyev.

Die Motorenentwicklung der nächsten Jahrzehnte ist ein komplexes und vielschichtiges Problem. Es ist unmöglich, es in einer kleinen Broschüre vollständig zu beleuchten. Es wäre zu sprechen über Versuche, den Arbeitsprozess konventioneller Verbrennungsmotoren zu verbessern, über Möglichkeiten zur Abgasneutralisation, über die Sicherstellung der gleichmäßigen Festigkeit von Motorkomponenten, den Verzicht auf Wartungsaufwand und die Anpassung des Aufbaus an die Diagnose. Jedes dieser Probleme verdient eine eigene detaillierte Geschichte.
Diese Broschüre soll dem Leser helfen, sich im Informationsfluss zu dem angesprochenen Thema zurechtzufinden und auf die Konstruktionen der Erfinder aufmerksam zu machen, die sicherlich ihren Platz in der Familie der wichtigsten menschlichen Helfer – Motoren – einnehmen werden.

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Buchtexterkennung aus Bildern (OCR) - Kreativstudio BK-MTGK.

Autodampfmaschinen und Verbrennungsmotoren sind praktisch gleich alt. Der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine dieser Bauart lag in diesen Jahren bei etwa 10 %. Der Wirkungsgrad des Lenoir-Motors betrug nur 4%. Nur 22 Jahre später, bis 1882, verbesserte August Otto ihn so, dass der Wirkungsgrad des heutigen Benzinmotors ... bis zu 15 % erreichte

Ab 1801 dauerte die Geschichte des Dampftransports fast 159 Jahre. 1960 (!) wurden in den USA noch Busse und Lastwagen mit Dampfmaschine gebaut. Dampfmaschinen wurden in dieser Zeit stark verbessert. Im Jahr 1900 waren in den Vereinigten Staaten 50% des Parkplatzes „Dampf“. Schon damals entstand Konkurrenz zwischen Dampf, Benzin und - Achtung! - Elektrokutschen. Nach dem Markterfolg von Fords Model-T und, wie es scheint, der Niederlage der Dampfmaschine fiel in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts ein neuer Anstieg der Popularität von Dampfautos: die Kraftstoffkosten für sie (Heizöl, Kerosin) war deutlich niedriger als die Benzinkosten.

Die „klassische“ Dampfmaschine, die Abdampf in die Atmosphäre abgibt, hat einen Wirkungsgrad von maximal 8 %. Eine Dampfmaschine mit Kondensator und profiliertem Strömungsweg hat jedoch einen Wirkungsgrad von bis zu 25–30%. Die Dampfturbine liefert 30–42 %. GuD-Anlagen, bei denen Gas- und Dampfturbinen „im Verbund“ eingesetzt werden, haben einen Wirkungsgrad von bis zu 55–65 %. Letzterer Umstand veranlasste die BMW-Ingenieure, an Möglichkeiten zu arbeiten, dieses Schema in Autos einzusetzen. Der Wirkungsgrad moderner Benzinmotoren beträgt übrigens 34 %.

Die Herstellungskosten einer Dampfmaschine waren zu allen Zeiten niedriger als die Kosten eines Vergasers und eines Dieselmotors gleicher Leistung. Der Verbrauch an flüssigem Brennstoff in neuen Dampfmaschinen, die in einem geschlossenen Kreislauf mit überhitztem (trockenem) Dampf betrieben werden und mit modernen Schmiersystemen, hochwertigen Lagern und elektronischen Systemen zur Regelung des Betriebszyklus ausgestattet sind, beträgt nur 40% des vorherigen.

Die Dampfmaschine startet langsam. Und es war einmal ... Sogar die Serienautos der Stanley-Firma "machten Paare" von 10 bis 20 Minuten. Durch die Verbesserung des Kesseldesigns und die Einführung des Kaskadenheizmodus wurde die Bereitschaftszeit auf 40-60 Sekunden verkürzt.

Der Dampfwagen ist zu gemächlich. Es ist nicht so. Der Geschwindigkeitsrekord von 1906 – 205,44 km/h – gehört dem Dampfwagen. In jenen Jahren wussten Autos mit Benzinmotoren nicht, wie man so schnell fährt. 1985 fuhr ein Dampfwagen mit einer Geschwindigkeit von 234,33 km / h herum. Und 2009 entwarf eine Gruppe britischer Ingenieure eine Dampfturbinen-"Bolide" mit einem Dampfantrieb mit einem Fassungsvermögen von 360 Litern. mit., die sich mit einer Rekord-Durchschnittsgeschwindigkeit im Rennen bewegen konnte - 241,7 km / h.

Interessanterweise hat die moderne Forschung auf dem Gebiet des Wasserstoff-Kraftstoffs für Automotoren eine Reihe von „Nebenzweigen“ hervorgebracht: Wasserstoff als Kraftstoff für klassische Kolbendampfmaschinen und insbesondere für Dampfturbinenmotoren sorgt für absolute Umweltfreundlichkeit. Der "Rauch" eines solchen Motors ist ... Wasserdampf.

Die Dampfmaschine ist launisch. Es ist nicht wahr. Es ist strukturell viel einfacher als ein Verbrennungsmotor, was an sich eine höhere Zuverlässigkeit und Schlichtheit bedeutet. Die Lebensdauer von Dampfmaschinen beträgt viele zehntausend Stunden Dauerbetrieb, was für andere Motorentypen nicht typisch ist. Dies ist jedoch nicht das Ende. Aufgrund der Funktionsprinzipien verliert die Dampfmaschine nicht an Effizienz, wenn der Atmosphärendruck sinkt. Aus diesem Grund eignen sich dampfbetriebene Fahrzeuge hervorragend für den Einsatz im Hochland, auf schwierigen Passstraßen.

Interessant ist noch eine weitere nützliche Eigenschaft einer Dampfmaschine, die übrigens einem Gleichstrom-Elektromotor ähnelt. Eine Verringerung der Wellendrehzahl (z. B. bei einer Erhöhung der Last) bewirkt eine Erhöhung des Drehmoments. Aufgrund dieser Eigenschaft benötigen Autos mit Dampfmaschinen grundsätzlich keine Getriebe - an sich sehr komplexe und manchmal kapriziöse Mechanismen.

Der Kolben-Verbrennungsmotor ist seit mehr als einem Jahrhundert bekannt und fast genauso, bzw. seit 1886 wird er in Autos eingesetzt. Eine grundlegende Lösung für diesen Motortyp wurde 1867 von den deutschen Ingenieuren E. Langen und N. Otto gefunden. Es erwies sich als recht erfolgreich, diesem Motortyp eine führende Position zu verschaffen, die sich in der Automobilindustrie bis heute bewahrt hat. Die Erfinder vieler Länder versuchten jedoch unermüdlich, einen anderen Motor zu bauen, der den Kolbenverbrennungsmotor in den wichtigsten technischen Indikatoren übertreffen kann. Was sind das für Indikatoren? Dies ist zunächst die sogenannte effektive Leistungszahl (COP), die charakterisiert, wie viel Wärme, die im abgebrannten Brennelement enthalten war, in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad für einen Diesel-Verbrennungsmotor beträgt 0,39 und für einen Vergaser - 0,31. Mit anderen Worten, der effiziente Wirkungsgrad charakterisiert die Wirtschaftlichkeit des Motors. Nicht weniger bedeutsam sind die spezifischen Indikatoren: spezifisches belegtes Volumen (PS / m3) und spezifisches Gewicht (kg / PS), die von der Kompaktheit und Leichtigkeit der Struktur zeugen. Ebenso wichtig ist die Anpassungsfähigkeit des Motors an verschiedene Belastungen sowie die aufwendige Herstellung, die Einfachheit der Vorrichtung, der Geräuschpegel und der Gehalt an giftigen Substanzen in den Verbrennungsprodukten. Bei all den positiven Aspekten eines bestimmten Kraftwerkskonzepts dauert der Zeitraum vom Beginn der theoretischen Entwicklung bis zur Einführung in die Massenproduktion mitunter sehr lange. So brauchte der Erfinder des Kreiskolbenmotors, der deutsche Erfinder F. Wankel, trotz seiner kontinuierlichen Arbeit 30 Jahre, um seine Einheit zu einem industriellen Design zu bringen. An Ort und Stelle wird gesagt, dass es fast 30 Jahre gedauert hat, einen Dieselmotor in einen Serienwagen einzuführen (Benz, 1923). Aber es war nicht der technische Konservatismus, der eine so lange Verzögerung verursachte, sondern die Notwendigkeit, ein neues Design erschöpfend zu erarbeiten, dh die notwendigen Materialien und Technologien für die Möglichkeit einer Massenproduktion zu schaffen. Diese Seite enthält eine Beschreibung einiger unkonventioneller Motoren, die sich jedoch in der Praxis bewährt haben. Der Kolben-Verbrennungsmotor hat einen seiner größten Nachteile - er ist ein ziemlich massiver Kurbeltrieb, da die Hauptreibungsverluste mit seinem Betrieb verbunden sind. Zu Beginn dieses Jahrhunderts wurde versucht, einen solchen Mechanismus loszuwerden. Seit dieser Zeit wurden viele ausgeklügelte Konstruktionen vorgeschlagen, die die Hin- und Herbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Welle dieser Konstruktion umwandeln.

Besshatunny-Motor S. Balandin

F. Wankel-Rotationskolbenmotor

Es hat einen dreieckigen Rotor, der eine Planetenbewegung um die Exzenterwelle macht. Das unterschiedliche Volumen der drei Hohlräume, die durch die Wände des Rotors und den inneren Hohlraum des Kurbelgehäuses gebildet werden, ermöglicht es, den Arbeitszyklus der Wärmekraftmaschine unter Expansion von Gasen durchzuführen. Seit 1964 wird bei Serienfahrzeugen, in denen Kreiskolbenmotoren verbaut sind, die Kolbenfunktion von einem dreieckigen Rotor übernommen. Die erforderliche Bewegung des Rotors im Gehäuse relativ zur Exzenterwelle wird von einem Planetengetriebe-Anpassungsmechanismus bereitgestellt (siehe Abbildung). Ein solcher Motor mit gleicher Leistung wie ein Kolbenmotor ist kompakter (er hat ein 30% kleineres Volumen), ist um 10-15% leichter, hat weniger Teile und ist besser ausbalanciert. Gleichzeitig war er einem Kolbenmotor in Bezug auf Haltbarkeit, Zuverlässigkeit der Dichtungen der Arbeitsräume unterlegen, verbrauchte mehr Kraftstoff und seine Abgase enthielten mehr giftige Substanzen. Aber nach vielen Jahren der Feinabstimmung wurden diese Mängel beseitigt. Allerdings ist die Massenproduktion von Autos mit Rotationskolbenmotoren heute begrenzt. Neben der Konstruktion von F. Wankel sind zahlreiche Konstruktionen von Drehkolbenmotoren anderer Erfinder (E. Kauertz, G. Bradshaw, R. Seirich, G. Ruzhitsky usw.) bekannt. Trotzdem ließen sie aus objektiven Gründen das Experimentierstadium nicht verlassen - oft aus Mangel an technischer Qualität.

Zweiwellen-Gasturbine

Dampfkolbenmaschine

R. Stirlings Motor. Externer Verbrennungsmotor

Wie von Neuseeland angegeben Duke-Motoren dass ihre Axialmotoren die sparsamsten und leichtesten sind. Die vom Unternehmen hergestellten Aggregate können auf Booten und Leichtflugzeugen installiert werden. Aber das ist nicht alles. In naher Zukunft verspricht das Unternehmen, ähnliche Motoren für.

Wir wissen nicht, ob Duke Engines gute und qualitativ hochwertige Motoren für die Automobilindustrie herstellen kann. Es ist möglich, dass dieses Unternehmen in Zukunft unser Verständnis von Antriebssträngen in modernen Fahrzeugen verändern wird. Aber auf jeden Fall lohnt es sich, auf diese Motoren zu achten. Sie sehen ungewöhnlich aus, besonders wenn, was zeigt, wie dieser ungewöhnliche Antriebsstrang funktioniert. Beeindruckend.

Das Funktionsprinzip des Motors ist nicht nur überraschend, sondern auch faszinierend.

Das Design des Motors hat von der konzeptionellen Entwicklung bis zu den ersten funktionierenden Prototypen einen langen Weg zurückgelegt. Trotz der Tatsache, dass die Entwicklung des Motors derzeit fortgesetzt wird, sieht er nicht schlechter aus als moderne Motoren.

Bisher existiert das Aggregat als Prototyp. Er verfügt wie herkömmliche Motoren über ein Schmiersystem, einen Krümmer und eine Brennkammer. Achten Sie jedoch auf das Kippkolbensystem. Wir denken, dass Sie so etwas noch nie gesehen haben.

Egal, wofür diese gebaut wurden, um den sparsamsten oder umgekehrt den leistungsstärksten Motor zu entwickeln. Eine andere Tatsache ist wichtig - diese Engines wurden erstellt und existieren in echten Arbeitskopien. Darüber freuen wir uns und laden unsere Leser ein, mit uns einen Blick auf 10 der verrücktesten Automotoren zu werfen, die wir gefunden haben.

Um unsere Liste der 10 Crazy Car Engines zusammenzustellen, haben wir uns an ein paar Regeln gehalten: nur die Kraftwerke von Serien-Pkw kamen hinein; keine Rennmotoren oder Versuchsmodelle, weil sie per Definition ungewöhnlich sind. Wir haben auch nicht die "besten" Motoren verwendet, die größten oder die stärksten, Exklusivität wurde nach anderen Kriterien berechnet. Der unmittelbare Zweck dieses Artikels ist es, das ungewöhnliche, manchmal verrückte Motordesign hervorzuheben.

Meine Herren, starten Sie Ihre Motoren!

8,0 Liter, über 1000 PS Der W-16 ist der leistungsstärkste und komplexeste Motor, der jemals produziert wurde. Er hat 64 Ventile, vier Turbolader und genug Drehmoment, um die Drehrichtung der Erde zu ändern – 1.500 Nm bei 3.000 U/min. Sein W-förmiger 16-Zylinder, der im Wesentlichen mehrere Motoren kombiniert, gab es noch nie zuvor oder bei einem anderen Modell als einem Neuwagen. Übrigens, dieser Motor läuft garantiert über die gesamte Lebensdauer ohne Pannen, das versichert der Hersteller.

Bugatti Veyron W-16 (2005-2015)

Bugatti Veyron, heute das einzige Auto, in dem man einem W-förmigen Monster in Aktion begegnen kann. Bugatti öffnet die Liste (im Bild 2011 16.4 Super Sport).

Zu Beginn des letzten Jahrhunderts erlebte der Automobilingenieur Charles Knight Yale eine Offenbarung. Herkömmliche Tellerventile seien zu komplex, Rückstellfedern und Stößel zu wirkungslos. Er hat seine eigene Art von Ventilen entwickelt. Seine Lösung wurde "Spulenventil" genannt - eine Kupplung, die um einen Kolben gleitet, der von einer Getriebewelle angetrieben wird und die Ein- und Auslasskanäle in der Zylinderwand öffnet.

Ritter-Hülsenventil (1903-1933)

Überraschenderweise hat es funktioniert. Schieberventilmotoren boten eine hohe volumetrische Verdrängung, einen niedrigen Geräuschpegel und kein Risiko des Ventilsinkens. Es gab nur wenige Nachteile, darunter ein erhöhter Ölverbrauch. Knight ließ seine Idee 1908 patentieren. Anschließend wurde es von allen Marken verwendet, von Mercedes-Benz bis hin zu Panhard- und Peugeot-Fahrzeugen. Technik gehört der Vergangenheit an, wenn klassische Ventile mit hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen besser umgehen können. (1913-Ritter 16/45).

Stellen Sie sich vor, Sie sind in den 1950er Jahren ein Autohersteller, der versucht, ein neues Automodell zu entwickeln. Ein Deutscher namens Felix kommt in Ihr Büro und versucht Ihnen die Idee eines dreieckigen Kolbens zu verkaufen, der sich in einem ovalen Kasten (spezieller Profilzylinder) dreht, der zu Ihrem zukünftigen Modell passt. Haben Sie dem zugestimmt? Wahrscheinlich ja! Die Arbeit dieser Art von Motor ist so faszinierend, dass es schwierig ist, sich von der Betrachtung dieses Prozesses zu lösen.

Ein unveräußerliches Minus von allem Ungewöhnlichen ist die Komplexität. In diesem Fall bestand die größte Herausforderung darin, dass der Motor unglaublich ausbalanciert sein musste, mit genau aufeinander abgestimmten Teilen.

Mazda / NSU Wankel Rotary (1958-2014)

Der Rotor selbst ist dreieckig mit konvexen Kanten, seine drei Ecken sind Scheitel. Während sich der Rotor innerhalb des Gehäuses dreht, erzeugt er drei Kammern, die für die vier Phasen des Zyklus verantwortlich sind: Einlass, Kompression, Hub und Auslass. Jede Seite des Rotors führt bei laufendem Motor eine der Phasen des Zyklus durch. Nicht umsonst zählt der Drehkolbenmotor zu den effizientesten Verbrennungsmotoren der Welt. Schade, dass der normale Spritverbrauch der Wankelmotoren nie erreicht wurde.

Ein ungewöhnlicher Motor, nicht wahr? Weißt du, was noch seltsamer ist? Dieser Motor war bis 2012 in Produktion und wurde in einen Sportwagen eingebaut! (1967-1972 Mazda Cosmo 110S).

Das Unternehmen Eisenhuth Horseless Vehicle aus Connecticut wurde von John Eisenhuth gegründet, einem New Yorker, der behauptete, den Benzinmotor erfunden zu haben und die unangenehme Angewohnheit hatte, von seinen Geschäftspartnern Klagen zu bekommen.

Seine Compound-Modelle von 1904-1907 verfügten über Dreizylindermotoren, bei denen die beiden äußeren Zylinder durch Zündung in Bewegung gesetzt wurden, der mittlere Totzylinder wurde von den Abgasen der ersten beiden Zylinder angetrieben.

Eisenhuther Compound (1904-1907)

Eisenhuth versprach eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz um 47 % gegenüber Standardmotoren gleicher Größe. Die humane Idee kam Anfang des 20. Jahrhunderts nicht an den Hof. Damals dachte niemand ans Sparen. Die Folge ist der Konkurs im Jahr 1907. (Bild 1906 Eisenhuth Compound Modell 7.5)

Überlassen Sie es den Franzosen, interessante Motoren zu konstruieren, die auf den ersten Blick gewöhnlich aussehen. Der bekannte Gali-Hersteller Panhard, bekannt vor allem durch seinen gleichnamigen Düsenstock-Panhardstab, verbaute in seinen Nachkriegsautos eine Reihe luftgekühlter Boxermotoren mit Aluminiumblöcken.

Panhard Zweibettzimmer (1947-1967)

Das Volumen variierte von 610 bis 850 cc. Die Leistung lag zwischen 42 PS. und 60 PS, je nach Modell. Das Beste an Autos? Der Panhard-Zwilling, der es jemals schafft, die 24 Stunden von Le Mans zu gewinnen. (im Bild 1954 Panhard Dyna Z).

Ein seltsamer Name natürlich, aber der Motor ist noch seltsamer. Der 3,3-Liter-Commer TS3 war ein aufgeladener Dreizylinder-Zweitakt-Dieselmotor mit Gegenkolben. Jeder Zylinder hat zwei Kolben, die sich gegenüberstehen, wobei sich eine zentrale Zündkerze in einem Zylinder befindet. Es hatte keinen Zylinderkopf. Es wurde eine Kurbelwelle verwendet (die meisten Boxermotoren haben zwei).

Commer / Rootes TS3 "Commer Knocler" (1954-1968)

Die Rootes Group hat diesen Motor für ihre Lkw- und Busmarke Commer erfunden. (Commer TS3-Bus)

Lanchester Twin-Crank Twin (1900-1904)

Das Ergebnis waren 10,5 PS. bei 1.250 U/min und keine spürbaren Vibrationen. Wenn Sie sich jemals gefragt haben, werfen Sie einen Blick auf den Motor in diesem Auto. (1901 Lanchester).

Wie der Veyron wird auch der limitierte Supersportwagen Cizeta (geb. Cizeta-Moroder) V16T durch seinen Motor definiert. Der 560 PS starke 6,0-Liter-V16 im Mutterleib des Cizeta hat sich zu einem der am meisten gehypten Motoren seiner Zeit entwickelt. Die Intrige war, dass der Cizeta-Motor tatsächlich kein echter V16 war. Tatsächlich waren es zwei V8-Motoren, die in einem kombiniert wurden. Für die beiden V8 wurde ein einzelner Block und ein zentrales Timing verwendet. Was es macht Es macht es nicht noch verrückter - die Location. Der Motor ist quer eingebaut, die Mittelwelle versorgt die Hinterräder mit Kraft.

Cizeta-Moroder / Cizeta V16T (1991-1995)

Der Supersportwagen wurde von 1991 bis 1995 produziert, dieses Auto wurde von Hand zusammengebaut. Ursprünglich war geplant, 40 Supersportwagen pro Jahr zu produzieren, dann wurde dieses Niveau auf 10 gesenkt, aber am Ende wurden in fast 5 Produktionsjahren nur 20 Autos produziert. (Foto 1991 Cizeta-16T Moroder)

Die Commer-Kncker-Motoren wurden tatsächlich von dieser französischen Gegenkolben-Motorenfamilie inspiriert, die bis in die frühen 1920er Jahre in zwei, vier, sechs Zylindern produziert wurde. So funktioniert es bei der Zweizylinder-Version: Kolben in zwei Reihen gegenüberliegend in gemeinsamen Zylindern so, dass sich die Kolben jedes Zylinders aufeinander zubewegen 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 von ihnen oder von beiden entnommen.

Gobron-Brillié-Gegenkolben (1898-1922)

Serienmotoren wurden im Bereich von 2,3-Liter-Zweier bis 11,4-Liter-Sechser produziert. Es gab auch eine monströse 13,5-Liter-Vierzylinder-Rennversion des Motors. Auf einem Auto mit einem solchen Motor erreichte der Rennfahrer Louis Rigoli 1904 erstmals eine Geschwindigkeit von 160 km / h (1900 Nagant-Gobron)

Adams-Farwell (1904-1913)

Wenn Sie der Gedanke an einen Motor, der sich hinter Ihnen dreht, nicht stört, dann sind Adams-Farwell-Autos perfekt für Sie. Zwar drehten sich nicht alle, sondern nur die Zylinder und Kolben, denn die Kurbelwellen dieser Drei- und Fünfzylindermotoren waren statisch. Die radial angeordneten Zylinder waren luftgekühlt und fungierten als Schwungrad, sobald der Motor gestartet und in Betrieb genommen wurde. Die Motoren waren für ihre Zeit ein Leichtgewicht, 86 kg wogen 4,3 Liter Dreizylindermotor und 120 kg - 8,0 Liter Motor. Video.

Adams-Farwell (1904-1913)

Die Autos selbst waren mit Heckmotor ausgestattet, der Fahrgastraum befand sich vor dem schweren Motor und die Anordnung war perfekt, um bei einem Unfall maximalen Schaden für die Passagiere zu nehmen. In den Anfängen der Automobilindustrie dachte man noch nicht an hochwertige Materialien und zuverlässiges Design, bei den ersten selbstfahrenden Kutschen wurden Holz, Kupfer und gelegentlich auch Metalle, die nicht von höchster Qualität waren, auf altmodische Weise verwendet. Vermutlich war es nicht sehr angenehm, die Arbeit des 120 kg schweren Motors hinter dem Rücken mit bis zu 1.000 U/min zu spüren. Das Auto ist jedoch seit 9 Jahren in Produktion. (Foto 1906 Adams-Farwell 6A Convertible Runabout).

Dreißig Zylinder, fünf Blöcke, fünf Vergaser, 20,5 Liter. Dieser Motor wurde in Detroit speziell für den Krieg entwickelt. Chrysler baute die A57, um einen Panzermotorenauftrag für den Zweiten Weltkrieg zu erfüllen. Die Ingenieure mussten es eilig haben, um das Beste aus den verfügbaren Komponenten herauszuholen.

BONUS. Unglaubliche Nichtserienmotoren: Chrysler A57 Multibank

Der Motor bestand aus fünf 251 ccm Pkw-Reihensechszylindern, die radial um eine zentrale Abtriebswelle angeordnet waren. Es stellte sich heraus, dass die Leistung 425 PS betrug. verwendet in den Panzern M3A4 Lee und M4A4 Sherman.

Der zweite Bonus ist der einzige Rennmotor im Test. 3,0-Liter-Motor von BRM (British Racing Motors), 32-Ventil-H-16-Motor, der im Wesentlichen zwei flache Achter kombiniert (H-förmiger Motor - ein Motor, dessen Zylinderblockkonfiguration den Buchstaben "H" in vertikaler oder horizontaler Anordnung darstellt. Ein H-förmiger Motor kann als zwei übereinander oder nebeneinander angeordnete Boxermotoren betrachtet werden, von denen jede ihre eigenen Kurbelwellen hat)... Die Leistung des Sportmotors der späten 60er Jahre war mit über 400 PS mehr als hoch, aber der H-16 war anderen Modifikationen in Bezug auf Gewicht und Zuverlässigkeit deutlich unterlegen. sah einmal das Podium beim Großen Preis der USA, als Jim Clark das Rennen 1966 gewann.

BONUS. Unglaubliche Nicht-Produktionsmotoren: British Racing Motors H-16 (1966-1968)

Der 16-Zylinder-Motor war nicht der einzige, an dem die Jungs von BRM tüftelten. Sie entwickelten auch einen aufgeladenen 1,5-Liter-V16. Er drehte bis zu 12.000 U/min und leistete etwa 485 PS. Es wäre wohl cool so einen Motor auf einem Toyota Corolla AE86 zu verbauen, darüber haben sich Enthusiasten aus aller Welt schon öfter Gedanken gemacht.