Die ungewöhnlichsten Verbrennungsmotoren. Motoren sind originell und erstaunlich: Verbrennung Ungewöhnliche Motoren für Autos

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 auch für ihn. Die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und Zuverlässigkeit von Motoren, die Reduzierung ihres Gewichts, die Schaffung einfacher und technologisch fortschrittlicher Konstruktionen, die Reduzierung der Giftigkeit der Abgase und des Motorgeräuschs 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 ZK der KPdSU, Genosse Leonid I. Breschnew in seinem Bericht auf dem XXV. Parteitag der Partei "Ot-
1 W. I. Lenin. Poly. Sammlung cit., 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 für die nahe Zukunft und vor allem der Arbeit unserer heimischen Erfinder.

Wenn man in populären Zeitschriften stöbert und dort Artikel zum Thema Motoren findet, dann wird der unerfahrene Leser sicherlich den Eindruck bekommen, dass die Tage der konventionellen Verbrennungsmotoren (Verbrennungsmotor) 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 der Pkw-Fuhrpark 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 wird bis 1985 2 Millionen Einheiten nicht überschreiten. Im Jahr. Wir können bereits jetzt mit Sicherheit sagen, dass das Hauptanwendungsgebiet 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 Pkw-Motoren ausmachen. Ihr Hauptanwendungsgebiet werden zu Beginn schwere Lkw sein. Mit der Entwicklung kompakter Modelle von Stirlingmotoren und einem Gasturbinentriebwerk (GTE) wird deren Anteil an der Gesamtbilanz stetig zunehmen.
Kurve 4 hat den intensivsten Take-Off, der die Produktion verbesserter konventioneller Verbrennungsmotoren kennzeichnet. Bis 1980 wird die überwiegende Mehrheit der Verbrennungsmotoren über eine Vorkammerzündung mit Schichtladungsverteilung, Direkteinspritzung oder andere Verbesserungen des Arbeitsablaufs verfügen, die hauptsächlich auf die Verringerung der Abgastoxizität abzielen. Die Kurve 2 veranschaulicht 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 hemmen. 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 haben viel Aufhebens gemacht und die Anforderungen der Standards als "undurchführbar", "unzumutbar", "superhart" bezeichnet. 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 strenge Standards wurden von Unternehmen genutzt, um die Autopreise um durchschnittlich 20 bis 25 % anzuheben, obwohl sich alle Änderungen hauptsächlich auf die Entwicklung verbesserter Vergaser, den Einsatz von Direkteinspritzsystemen und Nachbrennern oder Katalysatoren beschränken in die Schalldämpfer eingebaut.
Grundlegend neue Systeme, deren Kern beispielsweise darin besteht, Benzin mit Hilfe eines Wärmetauschers 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 als Kraftstoff ein Gemisch aus verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen, in der Regel flüssigem Propan und Butan, verwenden, deutlich intensiviert, was eine Reduzierung der Toxizität ermöglicht. Der flächendeckende Einsatz von Gasflaschenfahrzeugen wird durch die noch begrenzte Zahl von Gastankstellen behindert.
sowie eine Verringerung der Motorleistung durch. 10 - 20 %.
Vielversprechender ist verflüssigtes Erdgas, Methan. Durch die Verwendung von Flüssigerdgas kann nicht nur die Toxizität von Abgasen (aufgrund der homogenen Zusammensetzung des Kraftstoffs und der Einfachheit der chemischen Struktur) stark reduziert, sondern auch die Lebensdauer oder die Motorleistung erheblich erhöht werden. Die niedrige Temperatur des Flüssigerdgases (-160 °C) erfordert jedoch die Herstellung eines Kraftstofftanks nach dem Thermoskannenprinzip, was beim derzeitigen 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 aufgrund der unbegrenzten Wasserstoffreserven als auch aufgrund 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 Leistungseigenschaften 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 Fahrzeugen mit Flüssigmethan, also irgendwo außerhalb von 1990, zu rechnen.
Es ist zwar möglich, dass die kürzlich entdeckte Methode zur Speicherung von Wasserstoff in Pulverzusammensetzungen einiger Metalle (z. B. in Lanthan-Nickel-Hydriden) diesen Zeitraum etwas näher rückt. Die Essenz der Methode liegt in der enormen Aufnahmekapazität von Hydriden gegenüber Wasserstoff. In einer Volumeneinheit Pulver bei fast atmosphärischem Druck wird fast so viel Wasserstoff 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. Mit dem 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 sukzessiven 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 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 elektrischen Antrieb der Räder verbunden werden kann, hat den Energieverlust auf 10 % reduziert. Das Gewicht einer solchen für einen Personenkraftwagen vorgesehenen Anlage ist jedoch um 400 kg gestiegen, und die Kosten sind im Vergleich zum Antrieb mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor um 30 % gestiegen. „Eine Studie der Firma Bosch im Bereich Umweltschutz“, nannten die Konkurrenten der Firma diese Konstruktion.
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 daher nicht als ernsthafter Konkurrent von Autos mit Kolbenmotor angesehen werden.
Gleiches gilt bisher für exotische Kreiselautos, bei denen der Energiespeicher ein Kreisel (Schwungrad) ist. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, inkl. und in unserem Land erlauben uns, diese Transportart vor allem als Konkurrent von Elektrofahrzeugen zu betrachten. Da sie in Gewicht und Laufleistung mit letzteren vergleichbar sind, können Gyromobile 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 der Problematik ihrer Verwendung. Tatsächlich tragen Elektrofahrzeuge die Quelle der Umweltverschmutzung im Wesentlichen nur außerhalb der Städte und wälzen sie auf die Schultern der Elektroindustrie ab. Wenn 14 Millionen Pkw-Verbrennungsmotoren (Stand 1974 in Deutschland) durch Elektromotoren ersetzt werden, 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. Allein die Wärmeableitung eines solchen Stromversorgungssystems 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 ICE. Und nur wenn die Bodenschätze des Planeten verbraucht werden, die Methoden zur Stromerzeugung und die Elektrofahrzeuge selbst verbessert werden, kann ihre Zahl stark ansteigen. 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. Wissenschaftler und Ingenieure aus Moskau, Charkow, Kaliningrad, Eriwan, Saporoschje arbeiten in diese Richtung. Ein Elektro-Pkw für den individuellen Gebrauch wird frühestens 1990 über die Straßen rauschen.
In den letzten Jahren war die Meinung zu hören, dass es nun sinnlos sei, 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 die Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu steigern, das Gewicht zu reduzieren und die schädlichen 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 historischen 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 war es notwendig, unter den Kolben, der in einem vertikalen Zylinder platziert war, eine Ladung Schießpulver zu geben und durch ein kleines Loch in der Zylinderwand in Brand zu setzen. Verbrennungsprodukte würden den Kolben bis zu einer großen Öffnung drücken, die die Brennkammer 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 Papen mehrere Jahre mit dem "Koloss" herumgefummelt hatte, erkannte er, 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 gewonnene 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. Auch Anhänger der Verbrennungsmotoren haben sich 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. In den 60 Jahren haben Patentämter zahlreiche „Privilegien“ zum Bau ungewöhnlicher Wärmekraftmaschinen erhalten. 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 Fett 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 ging wider Erwarten der erste Preis an den von Nikolaus Otto und Hey gen Langen aus Deutschland mitgebrachten "atmosphärischen Gasmotor". 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 über Maschinen, die diese Kraft entwickeln können". Ein Feuerwerk an Ideen: Prinzipien der Wärmeübertragung, Vergleichskriterien aller thermischen Zyklen, Grundlagen der Thermodynamik von Motoren und darunter die Vorverdichtung – war 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 Erfahrungen 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, begann er mit einem kalorienreicheren - Generatorgas. Und dann, und es schien zunächst 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, gebaut von Ogneslav Kostovich. 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 seitlich angeordnete Kipphebel drehte die über den Zylindern befindliche Kurbelwelle (Abb. 2). Der Motor hat überlebt, und Sie können ihn im nach ihm benannten Moskauer Haus der Luftfahrt kennenlernen M. In "Frunze.
An der Wende des XX Jahrhunderts. beim Bau des ICE-Gebäudes wurde der letzte Stein gelegt. Im Jahr 1893 hatte ein deutscher Ingenieur, Rudolf Diesel, die prätentiöse Idee einer „rationellen Wärmemaschine, um die Dampfmaschine und andere bestehende Maschinen zu ersetzen“. Der erste Prototyp seines Motors wurde 1897 in Betrieb genommen. Die Masse der Mängel wurde durch den 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 Hauswände kauern, neugierig die Köpfe heben, stundenlang auf die Manipulation verschiedener Autos starren.
Der Ausflug in die Geschichte des Motors hätte dort enden können. Die Weiterentwicklung schreitet voran.In der Automobilindustrie werden von da an bis heute hauptsächlich Motoren mit ein- oder zweireihigen Zylindern verwendet, die wiederum schräg (V-förmiges Schema) oder gegenüberliegend (entgegengesetztes Schema) angeordnet sind . Motoren, die nach ungewöhnlichen Schemata gebaut wurden, verdanken ihre Geburt meistens der Luftfahrt. Beginnend mit dem luftgekühlten Einzylinder-Motor der Wright Brothers-Flugzeuge wechselten die Flugzeughersteller schnell auf Mehrzylinder-Radial- und Inline-Motoren.
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-Flugzeugmotors 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. Ein Ausweg 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 Schrägscheibenwaschermotor (Abb. 4). In Russland wurde es von 1916 (entworfen von A. A. Mikulin und B. S. Stechkin) bis 1924 (Starostin-Motor) eingesetzt. Detaillierte Tests im Jahr 1924 ergaben erhöhte Reibungsverluste und große Belastungen an einzelnen Elementen, was zur relativen Unzuverlässigkeit und Ineffizienz von Schrägscheibenwaschmaschinen führt.
Dem aufmerksamen Leser ist zu Recht aufgefallen, dass das Wort Pleuel im Text hervorgehoben wurde. Es wurde nicht sofort zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Kolbenmotoren.
Es gab keine Pleuelstange in Newcomens Dampfmaschine, sie hatte bereits Ivan Polzunov mit Glauben und Wahrheit gedient, und Watt ließ sogar mehrere Mechanismen für denselben Zweck patentieren, da die Pleuelstange zu diesem Zeitpunkt bereits patentiert war.
Als fortschrittlichste Lösung ihrer Zeit, die seit zwei Jahrhunderten regelmäßig im Dienst der Menschen war, 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 Kurbeltrieb - 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.
Hipple entwickelte in England einen Motor mit gegenüberliegenden Kolben und einer darüber liegenden 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 gar keine Kurbelwelle. Ein am Balken 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.
In einem ähnlichen Muster, das die Amerikaner verwenden, sind in den Ecken des Quadrats Doppelzylinder angeordnet, und in der Mitte befinden sich mehrere Pleuel und zwei Kurbelwellen. "Dina-Star"-Designer nannten ihre Kreation. 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, einen funktionsfähigen Schrägscheibenwascher 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, die Hugens so hartnäckig bekämpft hat. Bei schnellaufenden Pleuel-Brennkraftmaschinen und Motoren mit Schrägscheibe werden 15 - 25 % der Nutzleistung dafür aufgewendet. Und die ungewöhnlichen "Hipla", "Fiala", "Dina" und noch mehr.
Ein weiterer "Feind" von Motoren, der bei höheren Drehzahlen heimtückisch auftaucht, sind Trägheitskräfte. Sie helfen nicht nur den Reibungskräften, sondern überlasten viele Teile einfach unzumutbar.
Es gibt noch eine dritte - die thermische Spannung des Zylinders. Mit einer Zunahme der Umdrehungen und folglich der Anzahl der Blitze haben die Wände des Zylinders keine Zeit, um 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 die Verbesserung des Arbeitsprozesses und die Verwendung anderer Kraftstoffarten als auch durch das Motor-Derating gelöst.
In den letzten Jahren waren ausländische Konstrukteure aufgrund des Aufkommens strenger Umweltschutzauflagen 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 Pleuelstangenmotoren geschaffen werden, bei denen Reibungsverluste stark reduziert werden. Indirekt wirkt sich eine solche Entscheidung zum Besseren und zur Effizienz und Zuverlässigkeit von Gewichtsindikatoren aus.
Ein anderer Weg ist die Entwicklung von Motoren mit einem grundlegend anderen Design - Rotationsmotoren und Motoren, die auf einem anderen thermischen Zyklus basieren. Viele Lösungen zur Verbesserung herkömmlicher Verbrennungsmotoren können in Motoren dieser Art effektiv verwendet werden.
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 einer Leistung von 10.000 PS 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, denn es gab kein Flugzeug, das so starke Triebwerke benötigte.
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 "Pleuel-Verbrennungsmotoren" hat S. G. Balandin das Wichtigste zu diesen außergewöhnlichen Motoren zusammengefasst. 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 gab, das 1957 an S. Balandin für einen "Verbrennungsmotor mit Pleuelmechanismus" 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. Doch die Werke von S. Balandin lassen es kühn sagen: Hinter dem Stichwort in beiden Urheberschaftszeugnissen verbirgt sich hinter dem 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 Kurbelwelle, wie in drei Teile geschnitten (Abb. 7, a). Das zentrale Kurbelteil 1 mit halbiertem Radius gegenüber dem üblichen Radius der Zapfen 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 Zapfen des Mittelteils der Welle nicht auf die Kolben übertragen werden, hat die Stange in der Mitte eine spezielle Führung 4, ähnlich der Traverse von Kompressoren und Dampfmaschinen. Nur diese Traverse befindet sich in der Mitte des Motors. Die Drehsynchronisation der Kurbeln erfolgt über die Welle 5, die mit ihnen über Zahnradgetriebe 6 verbunden ist. Sie ist auch eine Zapfwelle zum 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 Stange zu den Kolben 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, während bei den Motoren von S. Balandin nur ein sinnvoller Unterschied in den Kräften der gegenüberliegenden Zylinder besteht.
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 kleiner als die des M-11-Motors, zumindest um die Länge der Pleuelstange und ihre Literleistung (maximale Leistung geteilt durch das Arbeitsvolumen der Zylinder in Litern) - das Wichtigste Charakteristik 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 Zweiwege-Arbeitsprozess in Zylindern zu realisieren, um die Motorleistung genau um das 2-fache zu steigern.
Double Acting 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 zur Umsetzung gibt. Nur wenige existierende doppeltwirkende Motoren haben nicht die doppelte Leistung und sind in Bezug auf spezifische Eigenschaften viel schlechter als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Schuld ist die Pleuelstange. Es erfordert auf jeden Fall 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 Kolbenüberhitzung 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, auch solche mit Steuerschiebersteuerung, die eine weitere Reduzierung der Baugröße ermöglichten. Die der Dampfmaschine entlehnte Spule wurde zu Beginn der Entwicklung des Verbrennungsmotors aufgegeben. Die Spulen werden nun wieder verwendet. Nur anstelle 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 ohne Grund waren es Motoren mit Steuerzeiten, die vor nicht allzu langer Zeit die Welt mit Literleistungsrekorden verblüfften. Ab 200 Liter. s/l (DDR, 1960) bis 300 PS PS / L (Japan, 1970) Das Litervolumen von Motoren mit Spulen für Rennmotorräder 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 Firmen der Sache angenommen haben. Mit. Und hier auf einmal 10 - 14 Tausend und wenn gewünscht 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 von Pleuelmotoren auch bei einer durchschnittlichen Kolbengeschwindigkeit von mehr als 30 m / s. unwiderstehlich 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 mal (!) 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 Grundblöcken von vier Zylindern können Sie wie aus Würfeln beliebige Kompositionen hinzufügen, ohne an deren hervorragenden Eigenschaften zu zweifeln.
Über die Effizienz kann man nichts 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 hoher und praktisch konstanter Wirtschaftlichkeit betrieben werden. Der Betriebsweise bei Teillast, die die wichtigste und seltsamerweise am wenigsten untersuchte Betriebsweise der meisten Motoren ist, wurde in letzter Zeit größte Aufmerksamkeit geschenkt. Schließlich ist der Wirkungsgrad konventioneller Motoren in engen Leistungs- und Drehzahlbereichen optimal.
Mehrzylinder-Pleuelmotoren verändern den Wirkungsgrad praktisch bei keiner Teillast. 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 einem längeren Kolbenhub, erreicht. Bei herkömmlichen Motoren findet dieser Zyklus keine Anwendung, da deren Größe drastisch 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 Herstellungskosten 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 Dieselbauwerks Riga, L. I. Schneider, entwickelt.
Den Anstoß zur Entwicklung des Motors gab der Erfolg der Wankelmotoren. Als Autofahrer 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. Er 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 der Bypass-/ und Auspuff 2 Fenster und Blasschaufeln gewährleistet. Bei einer Umdrehung des Zylinderblocks erfolgt jeweils ein Arbeitshub und die Kurbelwelle macht zwei Umdrehungen.
Die Drehung des Zylinderblocks sorgt für die Anreicherung des Gemisches am Umfang des Zylinders im Bereich der Zündkerze, die für alle Rotationsmotoren charakteristisch ist, 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 verdoppelten 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 der Sewastopol-Assoziation "Yugrybkholodflot" - NK Kaschuba und IA Korablev - vorgeschlagen. Sie konstruierten einen Motor (Abb. 9), bei dem stationäre Kolben am Rahmen befestigt sind / und sich der Zylinderblock 2 bewegt, dessen Bewegung durch ein Getriebe 3 mit Halbrädern, das mit Zahnstangen zusammenwirkt, 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 übernommene 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 voll und ganz 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 Eckwerte 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. Und es ist ihre Abnutzung, die oft das Schicksal des Autos bestimmt. 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 wird der Block aus Leichtmetall gefertigt. Seine Masse ist etwas größer als die Masse beweglicher Teile in herkömmlichen Strukturen. Die Berechnungen und Tests des Modells haben gezeigt, dass hierdurch keine Komplikationen drohen.
Der Bewegungsumwandlungsmechanismus ist auch im Motor original. Die Erfinder haben Stoßbelastungen auf die Zähne der Halbsicken beim Eingreifen in die Zahnstange durch die Verwendung automatisch ausfahrender Zahnradzähne 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 kolbenstangenlosen Mechanismen 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 am 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 der vor 100 Jahren geschaffene Mechanismus eröffnet Kolbenmotoren neue Möglichkeiten. 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 unzureichend 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 einer Geraden für eine bestimmte Motorkonstruktion (Abb. 10) ist viel 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.
Durch die hohe Drehzahl können Sie auf ... Kolbenringe verzichten und auf eine Labyrinthdichtung umsteigen (siehe Abb. 10). Niemand wird es unternehmen, einen herkömmlichen Verbrennungsmotor ohne Ringe zu starten - es gibt keine Kompression. Aber wenn Sie die Ringe irgendwie vom laufenden Motor entfernen, in Abb. 10.
Die Labyrinthdichtung funktioniert am besten, wenn sie trocken ist. Daher fehlt die Schmierung entweder ganz oder ist minimal, und eine mögliche Riefenbildung verhindert das Ziehen der Kolbenführungsbänder. Ölmangel in der Brennkammer führt zu weniger Rauch. Gerade zum jetzigen Zeitpunkt, wo bereits Gesetze zum vollständigen Verbot von rauchenden Motoren ausgearbeitet werden, ist es selbstverständlich, dass gerade dieser Umstand 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-Zündkerzen, Multi-Elektroden-Kerzen, elektronische oder Vorkammer-Brennerzündung 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: Mit der 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 bei 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 Compliance besitzt, die es erlaubt, keine zusätzlichen „elas-
1 Mit überschüssiger Luft mischen.
statische "Elemente und gleichzeitig ein recht akzeptables pseudovariables Kompressionsverhältnis zu erhalten. Durch die gegenseitige Anordnung der Mechanikteile 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 bremste . " verschiedene konstruktive Änderungen des klassischen Schmierschemas.
Vorteile von Getrenntschmierungssystemen 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, Ölleitungen 2 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, also nur im Moment des höchsten Unterdrucks im Kurbelgehäuse. In der oberen Nut wird das Öl durch die Reibungswirkung von Lorshnya 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 zähflüssiges 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 Aggregaten des Kurbeltriebs zyklisch Portionen Frischöl zugeführt.
Die zugeführte Ölmenge ist automatisch (!) an Drehzahl und Belastung des Motors 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. Das liegt zum Teil an den Besonderheiten des klassischen Schmiersystems, bei dem Öl im Verhältnis von 1 zu 20 - 25 Teilen Benzin zugegeben wird, zum Teil an der Analphabetin der Autofahrer, die glauben, dass man den Brei nicht mit Butter verderben kann ," den Ölanteil erhöhen. 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 eine unüberwindbare Barriere für dieses System darstellen. GAI Uzh beginnt jetzt damit, Zahlen von besonders rauchenden Motorrädern zu entfernen, und unter Berücksichtigung der Ansprüche an das klassische Schema für die Qualität der Schmierung in den kommenden Jahren ist 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 sein, dass Sie nur daran denken müssen, die Effizienz der Schmierung des Pleuelhauptlagers zu erhöhen. 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 erfolgreich Fliehkräfte nutzt. Im Übrigen ist das System des sowjetischen Erfinders dem ausländischen überlegen.
Kuzmin hat bei Kov-rovets sein eigenes Schmiersystem installiert. Und jetzt sind schon 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, allerdings muss bei einer solchen Laufleistung meist schon die Pleuel-Kolben-Gruppe ausgetauscht werden.
Das zuverlässige 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 Einschneiden zweier wirbelbildender Vertiefungen veränderten. Nach mehreren erfolglosen Versuchen wurde die rationale Form der wirbelbildenden Vertiefungen gefunden und die Motorleistung der "Kovrovets" 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 Designer streben. Abweichungen von der Kugel vergrößern die Oberfläche und führen zu einem erhöhten Wärmeverlust. In unserem Fall übersteigt der Gewinn aus der erhöhten Effizienz der Verbrennung offensichtlich den Schaden, der durch eine gewisse Oberflächenvergrößerung verursacht wird.
Der thermisch am stärksten belastete Kolbenboden. Bei starker Leistungssteigerung und damit einhergehender Hitzespannung 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 sie mit relativ einfachen Mitteln hervorragende Ergebnisse erzielt haben, träumen die Erfinder von Sewastopol 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 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 von einer ganzen 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. Aber stellen Sie sich 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 stehen. Dies geschieht ständig, auch wenn innerhalb der Toleranzen. 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 V.S. 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 zum 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 Laufs gelöscht wird, nützlich sein, um die Lebensdauer zu erhöhen. VS Salenko fertigte mehrere Dreigelenk-Pleuelstangen für Motorräder und den Motor des Moskwitsch-Automobils. Der unter handwerklichen Bedingungen (!) zusammengebaute Moskwitsch-Motor sprang trotz des Spiels in allen Knickgelenken von 0,005 Durchmessern leicht beim Einfahren an und arbeitete klar und gleichmäßig bei niedrigsten Drehzahlen.
Externe Verbrennungsmotoren
Die Aufmerksamkeit für 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 als der von Andere.
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 der Wirkungsgrad des „Stylings“ höher, da der erforderliche Wärmeverbrauch zum Erhitzen des Gases entlang der Isochore geringer ist. Aus Abb. 13 daraus folgt. auch die Nutzarbeit, im T - S-Diagramm durch den Zyklusbereich gekennzeichnet, ist bei Stirlingmotoren 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 noch niemandem, ihre Vorteile zu verwirklichen, und vor allem aufgrund ihrer extremen Schwerfälligkeit wurden sie vollständig vom Verbrennungsmotor verdrängt.
Die Wiedergeburt des Stirlingmotors 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 Kolbenbewegung / 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 weiter absinkt, 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 um eines erweitert werden - die Möglichkeit, mit jeder Art von Brennstoff oder Wärmeenergie zu arbeiten, sowie Laufruhe 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 Parallel-Gramm-Laufwerk. Vibrationen sind so gut wie 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. Schema des Stirling-Motors:
1 Arbeitskolben; 2 - Verdrängerkolben; 3 - Kühlschrank; 4 - Regenerator
Antrieb - das Oval so nah wie möglich an die Idealform 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 erhöht, die Abmessungen und damit das Gewicht der Maschine 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 Wärmeabfuhr. 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: Die Verwendung hitzebeständiger Materialien verringert den Wärmedurchgangskoeffizienten, die Verwendung wärmeleitender 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 Parallelmechanismus 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 den theoretischen - 70 % - annähern? Das ist fast doppelt so hoch wie bei den 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 gesunken sind.
"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. Infolge der 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 erhöhte 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. Die Effizienz 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 einen anderen sehr interessanten Weg, die Effizienz von Stirlings der Theorie zu nähern, 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, skizzierten Möglichkeiten, das ewige Verbot der Thermodynamik zu umgehen und Wärmekraftmaschinen mit einem höheren Wirkungsgrad zu bauen 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 gilt bereits als vielversprechendes Arbeitsfluid für "Heliostyrlinge", die im Weltraum arbeiten werden. 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 konventionellem Stirling deutlich reduziert und der Einsatz von Spaltgas erhöht nicht nur die Leistung um das 2- bis 3-fache, sondern auch den Wirkungsgrad etwa 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 bisher unerreichter Effizienz.
Erste positive Ergebnisse liegen bereits vor. Niederländische Ingenieure zwangen das Arbeitsfluid einer mit einem Stirling-Kreislauf betriebenen Kältemaschine zu Phasenumwandlungen und verdoppelten ihre Kälteleistung. Jetzt liegt es an den Motoren!
Dampfmaschinen. Wenn man über Verbrennungsmotoren spricht, muss man unbedingt Dampfmaschinen erwähnen. Diese vor 100 Jahren am weitesten verbreitete Antriebsart gilt heute als exotisch. Und dies ist nur dadurch zu erklären, dass Verbrennungsmotoren die Dampfmaschine praktisch aus den Autos verdrängten, obwohl es bis 1927 eine Kleinserienfertigung von Fährfahrzeugen gab.
Dampfenthusiasten geben viele Gründe an, 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. Er kann auf 28% gesteigert werden und ist damit vergleichbar mit dem Wirkungsgrad von Vergaser-Verbrennungsmotoren. Zu beachten ist, dass beispielsweise der Gesamtwirkungsgrad von Elektrofahrzeugen (unter Berücksichtigung des Prozesses der Stromerzeugung) 15% nicht überschreitet, d. h. im globalen Maßstab würde eine Flotte von Stirlings- und Fährfahrzeugen 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 € (Kühler) und Pumpe 8 gehören zu jedem Auto. Nur Kessel 2 mit Heizgerät 1 und Wärmetauscher 7 werden hinzugefügt.
Als Motor 4 können praktisch alle Kolben- und Rotationsmaschinen oder sogar Turbinen verwendet werden. Daher sind fast alle in dieser Broschüre beschriebenen technischen Lösungen auf den Dampfantrieb anwendbar.
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 Leute den Fährwagen gesehen haben. 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 Drehmoment eines Verbrennungsmotors mit vergleichbarer Leistung bei optimaler Drehzahl. Das hohe Drehmoment sorgt für eine hervorragende Beschleunigungsdynamik des Fährwagens. Bei Vergaser-Verbrennungsmotoren mit einem Hubraum von 50 Litern. Mit. dafür sorgen, dass das Auto in etwa 20 Sekunden auf 100 km/h beschleunigt, die Dampfmaschine braucht 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 3000 - 6000 U/min.
Aber trotz der niedrigen Drehzahl übersteigen die spezifischen Leistungsindikatoren der Dampfmaschine die des Verbrennungsmotors. Holen Sie sich beispielsweise eine spezifische Leistung von 400 - 600 PS aus einer Dampfmaschine. sec/l (bei 2500 - 3000 U/min) ist gar nicht so schwer. Das Los konventioneller Verbrennungsmotoren beträgt nur 50 - 100 Liter. s./l und nur einzelne Motoren mit S. Balandin-Mechanismus haben ähnliche Indikatoren.
Und schließlich steht die Zuverlässigkeit von Dampfmaschinen nicht an letzter Stelle ihrer Vorteile. Noch heute findet man auf den Abstellgleisen 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 über die "neue" Dampfmaschine wurde angegeben, dass der Wirkungsgrad des Dampferzeugers (Kessel) 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. Daher gibt es derzeit keine ernsthaften Gründe, die der Dampfmaschine entgegenstehen, ihren rechtmäßigen Platz in der Reihe der ungewöhnlichen Maschinen einzunehmen.

Drehkolben-Verbrennungsmotoren
In diesem Abschnitt geht es um 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 verleihen, 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 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 der Zwei-Rotor-Wankel enthält sechs volumetrische Gußstücke mit komplexer Konfiguration, und der äquivalente Kolbenmotor enthält nur 2 - 3 viel einfachere und technologisch fortschrittlichere.
Die ausgeklügelte Herstellungstechnologie der Epitrochoide – das Innenprofil jedes Kurbelgehäuses, die Beschichtung von Statoren und zahlreichen Dichtelementen mit teuren Materialien sowie die komplizierte Montage machen alle möglichen Vorteile von Wankels zunichte.
Und das obwohl schon 1973 bei den Autohäusern ein Vierkreiselmotor mit 280 Liter Hubraum vorgestellt wurde. Mit. (Volumen 6,8 Liter; 6300 U/min) bleibt das Einsatzgebiet von „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 startete 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 zwölf Jahre. Aus diesen Gründen haben solche Autogiganten, wie die Firmen "Ford" und "Chrysler", die viel Geld für die Entwicklung von "Wankels" ausgegeben haben, dieses Thema vollständig beschnitten.
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" vergleichen und mit anderen Motoren, dass es einfach notwendig ist, auf seine Konstruktion einzugehen.
Der Motor basiert auf dem Funktionsprinzip einer Kreiselpumpe, deren Platten Kammern mit variablem Volumen begrenzen. Die aufgebauten Motormuster besitzen sieben Arbeitskammern (Abb. 18, a) mit jeweils Zündkerzen und Ein- und Auslassventilen (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 unteren Kante der Klinge mit dem Rotor zu gewährleisten, sind an 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 der maximale Weg, den das Dichtelement in einer Umdrehung zurücklegt, 685 bzw. 165 mm. Das Dichtsystem besteht aus ca. 40 Teilen, vergleichbar mit einem Wankel.
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 wesentlich leistungsfähigerer Wasser- und Ölsysteme erfordert. Bei den Tests stellte sich heraus, dass die Plattenwalzen die am stärksten belastete und schwächste Einheit sind. Daher kann die Leistung des Motors in naher Zukunft kaum wesentlich verbessert werden.
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 an 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 Schemas. 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 die Zeitschrift "Inventor and Rationalizer" 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 wird 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 ... der SDSD ist fertig.
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, den 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.
In 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.
Viele zweifelten vor dem Treffen 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 (SHDD) 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, eine praktikable Konstruktion 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 präsentiert. 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 bei den "heißen" Tests der Motor 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 funktionieren recht erfolgreich. Bei SDDD können die Gleitgeschwindigkeiten 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. Zabolotskiy, der den Motor in der Werkstatt des Werchnedonsk-Obstbaus 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 Herstellung eines weiteren Kugelmotors im Werkzeugmaschinenwerk Srednevolzhsky bestätigt. Dort benutzten Arbeiter eine Innenschleifmaschine mit Rundtisch.
Der Winkel zwischen den Achsen der Gelenke bei Sphäroidmotoren beträgt 35 - 45 °. In diesem Fall hätte die Ungleichheit 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 der Belastung 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 bei großem Winkel zwischen den Achsen (bei Winkeln von mehr als 10° werden Hooke-Scharniere meist vermieden) lässt sich mit der dämpfenden 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 ICE-Abteilung der Moskauer Staatlichen Technischen Universität enthalten. Bauman A. S. Orlin. Er wünschte dem Autor "schnellste Umsetzung seiner Ideen in Metall und Tests", da nur Tests "alle strittigen Fragen lösen können". Tests und vor allem der Bau von Motorprototypen ist keine leichte Angelegenheit: Allein die Feinabstimmung eines konventionellen Motors dauert selbst unter Werksbedingungen 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 - bereits aus unserer 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 Hookeschen 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) Halbkugel gegossen wurden, führte zahlreiche Berechnungen durch, die keine unzulässigen Belastungen ergaben.
Das zweite Zentrum für den Bau der 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 auf dem Prüfstand.
1974 wurde ein weiterer Sphäroidmotor bekannt. Junges Leben in Tselinograd
Reis. 20. Motor V. A. Kogut. 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 gebaut 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 Finger 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) erfolgt eine Vorverdichtung des vom Autovergaser kommenden Gemisches. 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 wärmeabführende Stangen 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 grundlegende Leistungsfähigkeit dieser Schaltung. Konstruktiv und technisch ist der SDS viel einfacher als der Wankelmotor. Die wirklichen Vorteile werden in naher Zukunft nach dem Testen der Motoren von Sokolov, Kuzmin, Kogut deutlich.
1 Position 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 erfüllen 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 in den Kammern // und /// gespült wird (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 einer 180°-Drehung 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 Lamellen des Außenrotors mit sauberer Luft (Pfeile aus den Punkten) umspült, die den Rotor kühlt, 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. Dadurch werden die Geschwindigkeiten der gegenseitigen Bewegung von Teilen stark reduziert und gewöhnliche Ringe werden ihre Funktionen perfekt erfüllen.
Wegen der hohen Verdichtungsgeschwindigkeiten musste Wankel die Motordrehzahl von 10 - 12.000 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 geschätzte 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 Hauptzapfen 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 an diesen Wert herankommt.
Der Motor von V. I. Andreev ist auch insofern interessant, als die Schaufeln am Außenrotor die Funktionen eines Boost-Kompressors 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. Doch die Umsetzung ist kompliziert: Turbine, Verdichter, Gaspipelines kommen hinzu (Abb. 22). Im Motor von V. I. Andreev und L. Ya. Usherenko ist dafür kein einziges überflüssiges 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, doch das Triebwerk lieferte nicht die erwartete Leistung. Beim Auseinandernehmen waren die Brennräume komplett sauber. Der Grund ist, dass die Köpfe der Kerzen 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 einheitlichen Festigkeit von Motorkomponenten, den Verzicht auf Wartungsbedarf 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 aufgeworfenen Thema zurechtzufinden und ihn auf die Konstruktionen der Erfinder aufmerksam zu machen, die ihren Platz in der Familie der wichtigsten Helfer des Menschen – Motoren – sicher einnehmen werden.

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

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 je gefunden haben.

Um unsere Liste der 10 Crazy Car Engines zusammenzustellen, haben wir uns an einige 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 stärksten, Exklusivität wurde nach anderen Kriterien berechnet. Der unmittelbare Zweck dieses Artikels besteht darin, 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 Sie einem W-förmigen Monster in Aktion begegnen können. 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 Verdrängungsleistung, 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-Autos. Technik gehört der Vergangenheit an, wenn klassische Ventile hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen besser gewachsen sind. (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.

Das inhärente Minus von allem Ungewöhnlichen ist 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 im Inneren 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 nicht erreicht wird.

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 in Connecticut ansässige Eisenhuth Horseless Vehicle 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 angetrieben wurden, der mittlere Totzylinder von den Abgasen der ersten beiden Zylinder angetrieben.

Eisenhuther Compound (1904-1907)

Eisenhuth versprach eine 47-prozentige Verbesserung der Kraftstoffeffizienz gegenüber Standardmotoren gleicher Größe. Die humane Idee kam Anfang des 20. Jahrhunderts nicht an den Hof. An Sparen dachte damals noch niemand. Die Folge ist der Konkurs im Jahr 1907. (Bild 1906 Eisenhuth Compound Model 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 namensgebenden Strahlruder-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 merklichen 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 Supersportwagen Cizeta (geb. Cizeta-Moroder) V16T in limitierter Auflage 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 und 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-Knacker-Motoren wurden eigentlich von der französischen Familie der Gegenkolbenmotoren inspiriert, die bis Anfang der 1920er Jahre mit zwei, vier, sechs Zylindern produziert wurden. Bei der Zweizylinder-Version funktioniert das so: 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 den Schaden der Insassen bei einem Unfall zu maximieren. In den Anfängen der Automobilindustrie dachte man noch nicht an hochwertige Materialien und zuverlässige Konstruktion, bei den ersten selbstfahrenden Kutschen waren auf altmodische Weise Holz, Kupfer und gelegentlich Metall, nicht von höchster Qualität Gebraucht. Vermutlich war es nicht gerade angenehm, hinter dem Rücken die Arbeit des 120 kg schweren Motors 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 Auftrag für einen Panzermotor 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 großen 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 man sich als zwei übereinander oder nebeneinander angeordnete Boxermotoren vorstellen , 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 1966 den Sieg errang.

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.

Heute erinnern wir uns an die wirklich wenigen Motorkonfigurationen - sowohl in Bezug auf die Zylinderzahl als auch auf die Zylinderanordnung. Und lass uns aufsteigen ...

Einzylindermotor

Heute sind diese Einzylindermotoren nur noch auf Mopeds, Kleinmotorrädern, Rikschas und anderen Geräten mit dem Präfix "moto" zu finden. Inzwischen war in den 50er und 60er Jahren des letzten Jahrhunderts der Großteil der Nachkriegs-Kleinstwagen mit solch einfachen Motoren ausgestattet. Nehmen Sie zum Beispiel den britischen Bond Minicar mit Villiers-Motor: Ja, auch wenn er dreirädrig und eng ist, aber er hat eine Motorhaube, ein Dach, ein vollwertiges Lenkrad – eine Mindestausstattung ist vorhanden.

Gabel-Zweikolben-Motor

Ein solcher Motor ist ein Mechanismus, bei dem zwei Kolben parallel in zwei Zylindern arbeiten. Aber es gibt einen Haken - die Brennkammer dieser Zylinder ist eine gemeinsame. Somit wird im Vergleich zu herkömmlichen Einzylindermotoren eine effizientere Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erreicht, die Kraftstoffeffizienz verbessert und die Leistung erhöht. Dieser Motortyp wurde vor dem Krieg in Westeuropa verwendet, aber nach dem Zweiten Weltkrieg wurde er viel weniger gefragt. Eines der wenigen Autos mit Gabelmotor war der Iso Isetta, dessen 236-ccm-Motor 9 PS leistete.

V-förmiger 2-Zylinder-Motor

Der Stolz von Harley-Davidson hat sich im Gegensatz zu Reihen- oder Boxer-2-Zylindermotoren nicht in Autos etabliert - die Vibrationen von ihnen sind zu groß. V-förmige Motoren mit zwei „Töpfen“ findet man nur bei diversen Exoten, wie dem dreirädrigen „Morgan“ der 30er Jahre, sowie einigen Kei-Cars der frühen Nachkriegszeit. Ein Beispiel ist der Mazda R360 mit einem luftgekühlten Miniatur-V2. Später erschienen auf seiner Basis die Nutzfahrzeuge B360 / B600 – auch mit V-förmigen „Zweier“.

V-förmiger 4-Zylinder-Motor

Dreizylinder-V-förmige Motoren sind in Autos nicht zu finden (nur auf Motorrädern und selbst dann selten), aber V-förmige „Vierer“ sind durchaus. Zwar sind sie in puncto Popularität sowohl Reihen- als auch Boxermotoren mit gleicher Zylinderzahl unterlegen. Dieses ausgefallene Kraftwerk trifft man heute zum Beispiel auf Zaporozhets, LuAZ-Autos, einigen frühen Versionen des Ford Transit sowie Sportwagen wie dem Saab Sonnet oder zum zweiten Mal dem Le Mans-Siegeszug Porsche 919 Hybrid.

V-förmiger Fünfzylinder-Motor

Jetzt erleben Reihenfünfzylinder-Motoren ihre Wiedergeburt: Jetzt finden sie sich nicht nur im mittelalten Audi 200 / Quattro der 80er Jahre wieder, sondern auch im moderneren Audi TT-RS. Aber vor der Wiederbelebung der V-förmigen "Fünf" sind die Hände der Ingenieure noch nicht erreicht. In den 90er Jahren dachten sich Ingenieure von Volkswagen dieses ungewöhnliche Schema aus und sägten einen Zylinder aus dem VR6-Motor ab - formal ist der Volkswagen V5 genau VR5, da der Motor nur einen Zylinderkopf mit einer leichten Wölbung derselben Zylinder hat. Der V5 mit angenehmer Stimme wurde Ende der 90er Jahre bei vielen Volkswagen-Modellen verbaut: VW Golf, Bora, Passat und Seat Toledo.

V-förmiger Reihensechszylindermotor (VR6)

VR6 ist übrigens auch eine seltene Konfiguration. Und es ist auch nur auf Autos des Volkswagen-Konzerns zu finden. Der VR6 war ein V6 mit sehr kleinem Sturz (10,5 oder 15 Grad) mit nur einem Zylinderkopf und einem Zick-Zack-Muster. Inzwischen hat der Motor eine umstrittene Berühmtheit: Eingebaut im stärksten Volkswagen der 90er (Golf VR6, Corrado VR6 und sogar Volkswagen T4) glänzt er mit tollem Drehmoment und samtigem Gebrüll, bei einer Fehlfunktion springt er aber an Benzin zu verschlingen - es gab Fälle, in denen der Verbrauch auf über 70 Liter auf 100 Kilometer anstieg.

Reihen-8-Zylinder-Motor

Vor dem Zweiten Weltkrieg waren Reihen-Achter die beliebtesten Motoren amerikanischer Premium-Marken (Packard, Duesenberg, Buick), damals waren sie aber auch in Europa beliebt: Mit diesem Motor gewann der Bugatti Typ 35 mehr als tausend Rennen auf der ganzen Welt Mit dem 8-Zylinder-Reihenmotor glänzte der Original Alfa Romeo 8C bei der Mille Miglia und den 24 Stunden von Le Mans. Der Abgesang eines langen Motors war 1955, als Juan Manuel Fangio zum zweiten Mal Meister am Steuer eines Mercedes W196 wurde. Im selben Jahr ereignete sich jedoch die berühmte Tragödie von Le Mans, als Pierre Leveghs Mercedes 300 SLR (ebenfalls mit einem Inline-Achter) mehr als 80 Zuschauer tötete. Nach diesem Vorfall zog sich Mercedes für mehr als 30 Jahre aus dem Motorsport zurück.

Boxer-8-Zylinder-Motor

Obwohl diese Motoren in der Luftfahrt häufiger anzutreffen sind, experimentierte man einmal damit bei Porsche – die Renn-Porsche 907 und 908 aus den 60er Jahren waren mit Boxer-8-Zylinder-Motoren ausgestattet, die für hohe Leistung und einen niedrigen Schwerpunkt sorgen. Um nicht zu sagen, dass die Idee erfolglos war, aber das Unternehmen gab solche Motoren schnell auf und zog sie dem Boxer "Sechs" vor, jedoch mit einem Drucksystem. Am Ende seines Lebens war der 908 – wie der, in dem Yost und X 1980 beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans Zweite wurden – bereits ein Sechszylinder.

W-förmiger 8-Zylinder-Motor

Das W8-Triebwerk, das nur im Volkswagen Passat B5+ zu finden war, kann man sich als zwei V4-Motoren vorstellen, die im 72-Grad-Winkel nebeneinander montiert sind. So erhält man vier Zylinderreihen, für die der Motor W8 genannt wurde. Vor dem Erscheinen des Volkswagen Phaeton war der Passat W8 das Flaggschiff des Unternehmens, entwickelte 275 PS und beschleunigte in einem Sportwagen in 6 Sekunden auf "Hunderte".

Boxer-10-Zylinder-Motor

Leider erwies sich diese Idee als zu cool, um Realität zu werden, obwohl GM in den 60er Jahren an einem ähnlichen Motor arbeitete, der auf dem 6-Zylinder-"Gegenmodell" Corvair basiert. Es wurde davon ausgegangen, dass der neue 10-Zylinder-Motor seinen Platz in den Oberklasse-Limousinen und leichten Pickups von General Motors einnehmen wird, aber das Projekt wurde aus bisher unbekannten Gründen schnell verschrottet. Auch auf den Maschinen gab es keine Reihen-10-Zylinder-Motoren – außer bei schweren Seecontainerschiffen.

Reihen-12-Zylinder-Motor

In seinem Buch The Illustrated Encyclopedia of the Automobiles of the World stellt David Bergs Weisz fest, dass der 1908 in Frankreich produzierte Corona das einzige Serienauto mit einem 12-Zylinder-Reihenmotor war. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Idee nicht auch anderen Unternehmen gefallen hätte – es ist beispielsweise zuverlässig bekannt, dass Packard mit einer ähnlichen Art von Motoren experimentiert hat. Das laufende Exemplar wurde 1929 gebaut und Warren Packard hat es sechs Monate lang persönlich getestet ... bis er bei einem Flugzeugabsturz ums Leben kam. Nach seinem Tod wurde das luxuriöse Cabriolet demontiert und der einzigartige 150-PS-Motor zerstört.

V-förmiger 16-Zylinder-Motor

Mit dem Aufkommen des Bugatti Veyron / Chiron werden 16-Zylinder-Motoren meist nur noch in W-Form präsentiert, dies war jedoch nicht immer der Fall - im letzten Jahrhundert standen 16 Zylinder fast immer in zwei Reihen. Auto Union Typ A, Cadillac V16, Cizeta V16T sind nur einige Beispiele für V16-Fahrzeuge. Aber ein solcher Motor könnte durchaus in modernen Rolls-Royce-Autos auftauchen - der laufende Prototyp des Rolls-Royce Phantom Coupé mit 9-Liter-V16 wurde im Film "Agent Johnny English: Reloaded" vorgestellt.

Boxer-16-Zylinder-Motor

Natürlich konnte ein solcher Motor nur mit Blick auf den Motorsport entwickelt werden. Die Ironie ist jedoch, dass 16-Zylinder-Boxer nie gefahren wurden: Der Prototyp des Porsche 917 mit 16 Zylindern wurde fast sofort ins Geschichtsregal geschickt und entschied sich für 12 Töpfe und den neuen Coventry Climax-Motor FWMW, der die Ausrüstung ausstatten sollte Formel Lotus und Brabham erwiesen sich in den 60er Jahren als so unzuverlässig, dass sie sich für einen konservativeren V8 entschieden.

H-förmiger 16-Zylinder-Motor

Der H-förmige Motor ist ein "Sandwich" aus zwei "Boxern", was sich positiv auf die Kompaktheit des Kraftwerks auswirkt, aber negativ - auf seinen Schwerpunkt. In den 60er Jahren wagte das Formelteam von BRM den Versuch, einen solchen Motor zu bauen ... und die Ergebnisse waren gemischt - der Motor war leistungsstark, aber nicht besonders zuverlässig und schwer zu reparieren. Jim Clarks Lotus 43 mit einem solchen Motor überquerte jedoch 1966 als erster die Ziellinie beim Großen Preis der USA. Dies war der erste und letzte Triumph des H16.

V-förmiger 18-Zylinder-Motor

Wenn es so scheint, als ob es nirgendwo anders hingehen könnte, betreten Muldenkipper die Bühne und beweisen das Gegenteil. Ein Auto mit V18? Und es gibt solche - wie zum Beispiel BelAZ 75600, ausgestattet mit einem 78-Liter-Cummins-QSK78-Dieselmotor. Dieses "Herz" leistet 3500 PS bei 1500 U/min und sein Drehmoment erreicht 13.770 Newtonmeter. Wie soll man sonst einen beladenen Koloss von 560 Tonnen bewegen?

W-förmiger 18-Zylinder-Motor

Jetzt werden sich wahrscheinlich nur wenige daran erinnern, dass der Bugatti Veyron ursprünglich ein 18-Zylinder sein sollte – das ursprüngliche Concept Car hatte genau ein solches Triebwerk. Bugatti war jedoch nicht in der Lage, den Motor richtig zum Laufen zu bringen (es gab Schaltprobleme), sodass der Veyron schließlich ein 16-Zylinder war. Ferrari-Aufpasser Franco Rocci dachte einmal über den W18-Motor nach, kam aber nicht weiter als geplant.

V-förmiger Motor

Diese Kraftwerke werden auf schweren Schiffen oder als industrielle Dieselgeneratoren eingesetzt, manchmal aber auch in Muldenkippern. Ein solches 20-Zylinder-Monster ist der Caterpillar 797F, der von einem 4.000 PS starken Cat C175-20-Motor angetrieben wird. So sehen 106 Liter Arbeitsvolumen aus. Es gibt komplexere Mehrzylindermotoren, jedoch handelt es sich meist um selbstgebaute Aggregate, die durch Zusammenschalten mehrerer 8- oder 12-Zylinder-Motoren entstehen.

X-förmiger 32-Zylinder-Motor

Während Motoren mit W-förmiger Bauform V-förmige Blöcke haben, die in einem spitzen Winkel zusammenlaufen, befinden sie sich bei X-förmigen Motoren in einem Winkel von 180 Grad. So entstehen vier Reihen von Kolben und Zylindern, die den Buchstaben X bilden. Einst wollte Honda einen solchen 32-Zylinder-Motor für die Formel 1 bauen, aber Änderungen im Reglement und enttäuschende Ergebnisse von Prüfstandstests zwangen die Japaner zum Aufgeben das gewagte Experiment. Aber Moskauer und Gäste der Hauptstadt werden den X-förmigen Motor schon bald auf dem Hauptplatz des Landes sehen (und hören) können - immerhin der 12-Zylinder ChTZ A-85-3A-Motor mit X-Form Schema wird bei der Armata State Unitary Enterprise verwendet.

Seit mehr als 100 Jahren werden Verbrennungsmotoren in der Pkw-Industrie eingesetzt, und in all dieser Zeit wurden keine revolutionären Veränderungen in deren Arbeits- oder Industriestruktur erfunden. Diese Motoren haben jedoch viele Nachteile. Ingenieure haben sie immer bekämpft und tun es immer noch. Es kommt vor, dass sich einige Ideen zu recht originellen und beeindruckenden technischen Lösungen entwickeln. Einige davon befinden sich noch in der Entwicklungsphase, andere werden in einigen Fahrzeugserien implementiert.

Lassen Sie uns über die interessantesten technischen Entwicklungen im Bereich "Automotoren" sprechen

Bemerkenswerte Fakten der Geschichte

Der klassische Viertaktmotor wurde bereits 1876 von einem deutschen Ingenieur namens Nikolaus Otto erfunden, der Arbeitsablauf eines solchen Verbrennungsmotors (ICE) ist einfach: Einlass, Verdichtung, Arbeitstakt, Auslass. Aber bereits 10 Jahre nach Ottos Version schlug der britische Erfinder James Atkinson vor, dieses Schema zu verbessern. Auf den ersten Blick sind der Atkinson-Zyklus, seine Zyklusreihenfolge und sein Funktionsprinzip identisch mit dem Motor, den der Deutsche erfunden hat. Tatsächlich handelt es sich jedoch um ein völlig anderes und sehr originelles System.

Bevor wir über die Änderungen in der klassischen Struktur des Verbrennungsmotors sprechen, schauen wir uns das Funktionsprinzip eines solchen Motors an, damit jeder versteht, wovon wir sprechen.

3-D-Modell des Verbrennungsmotors:

Kommentare und das einfachste ICE-Schema:

Atkinson-Zyklus

Erstens hat der Atkinson-Motor eine einzigartige Kurbelwelle mit versetzten Befestigungspunkten.

Diese Innovation ermöglichte es, die Reibungsverluste zu reduzieren und das Kompressionsniveau des Motors zu erhöhen.

Zweitens hat der Atkinson-Motor verschiedene Phasen der Gasverteilung. Im Gegensatz zum Ottomotor, bei dem das Einlassventil fast unmittelbar nach dem Durchfahren des Kolbens den unteren Punkt schließt, ist beim Motor des britischen Erfinders der Einlasshub viel länger, wodurch das Ventil schließt, wenn der Kolben bereits auf halbem Weg steht bis zum oberen Totpunkt des Zylinders. Theoretisch sollte ein solches System das Befüllen der Zylinder verbessern, was wiederum zu Kraftstoffeinsparungen und einer Erhöhung der Motorleistungsindikatoren führen würde.

Im Allgemeinen ist der Atkinson-Zyklus 10 % effizienter als der Otto-Zyklus. Serienmäßig wurden und werden Autos mit einem solchen Verbrennungsmotor jedoch nicht produziert.

Atkinson-Zyklus in der Praxis

Und die Sache ist, dass ein solcher Motor seinen normalen Betrieb nur bei hohen Drehzahlen im Leerlauf sicherstellen kann - er neigt einfach zum Abwürgen. Um dies zu verhindern, versuchten die Entwickler und Ingenieure, einen Kompressor mit Mechanik in das System einzuführen, aber wie sich herausstellte, macht seine Installation alle Vorteile und Vorteile des Atkinson-Motors praktisch zunichte. Vor diesem Hintergrund wurden Serienautos mit einem solchen Motor praktisch nicht hergestellt. Einer der bekanntesten ist Mazda Xedos 9 / Eunos 800, produziert in den Jahren 1993-2002. Angetrieben wurde das Auto von einem 2,3-Liter-V6-Motor mit 210 PS.

Mazda Xedos 9 / Eunos 800:

Hersteller von Hybridfahrzeugen haben dagegen glücklich damit begonnen, diesen Verbrennungsmotor-Zyklus in ihrer Entwicklung zu nutzen. Da sich ein solches Auto bei niedriger Geschwindigkeit mit seinem Elektromotor fortbewegt und für Beschleunigung und schnelles Fahren einen Benzinmotor benötigt, können alle Vorteile des Atkinson-Zyklus maximal ausgeschöpft werden.

Steuerzeiten des Steuerschiebers

Die Hauptgeräuschquelle in einem Automotor ist der Gasverteilungsmechanismus, da sich darin einige bewegliche Teile befinden - verschiedene Ventile, Stößel, Nockenwellen usw. Viele Erfinder haben versucht, einen solchen umständlichen Mechanismus zu "beruhigen". Der vielleicht erfolgreichste war der amerikanische Ingenieur Charles Knight. Er erfand seinen eigenen Motor.

Es hat weder Standardventile noch einen Antrieb dazu. Diese Teile werden durch Spulen in Form von zwei Hülsen ersetzt, die zwischen Kolben und Zylinder platziert werden. Ein einzigartiger Antrieb bewegte die Spulen in die obere und untere Position, sie öffneten ihrerseits zum richtigen Zeitpunkt die Fenster im Zylinder, wo der Kraftstoff eintrat und die Abgase in die Atmosphäre entlassen wurden.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war ein solches System recht geräuschlos. Kein Wunder, dass sich immer mehr Autohersteller dafür interessieren.

Nur jetzt war ein solcher Motor alles andere als billig und hat sich daher nur bei renommierten Marken wie Mercedes-Benz, Daimler oder Panhard Levassor etabliert, deren Käufer nach maximalem Komfort und nicht nach Billigkeit strebten.

Aber das Zeitalter des von Knight erfundenen Motors war nur von kurzer Dauer. Und schon in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts erkannten die Autohersteller, dass Motoren dieser Art nicht ganz praktikabel sind, da ihre Konstruktion nicht ganz zuverlässig ist und die hohe Reibung zwischen den Spulen den Kraftstoff- und Ölverbrauch erhöht. Daher war es möglich, ein Auto mit einem solchen Verbrennungsmotor an dem bläulichen Dunst aus dem Auspuff des Autos von brennendem Fett zu erkennen.

In der weltweiten Praxis gab es viele verschiedene Lösungen im Bereich der Modernisierung des klassischen Verbrennungsmotors, sein ursprüngliches Schema hat sich jedoch bis heute erhalten. Einige Autohersteller setzen natürlich die Entdeckungen erfolgreicher Wissenschaftler und Handwerker in die Praxis um, aber im Wesentlichen ist der ICE gleich geblieben.

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 Popularitätsschub für 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 Tandem“ 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 bei neuen Dampfmaschinen, die in einem geschlossenen Kreislauf mit überhitztem (Trocken-)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 das war einmal ... Sogar die Serienautos der Stanley-Firma "machten Paare" für 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. Das ist nicht so. Der Geschwindigkeitsrekord von 1906 – 205,44 km/h – gehört dem Dampfwagen. Autos mit Benzinmotor wussten in diesen Jahren 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. Er 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 Maschinentypen 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 (zB bei einer Erhöhung der Last) bewirkt eine Erhöhung des Drehmoments. Aufgrund dieser Eigenschaft benötigen Autos mit Dampfmaschinen grundsätzlich keine Getriebe - an sich sind es sehr komplexe und manchmal kapriziöse Mechanismen.