Silnik spalinowy z przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami. Silnik przeciwtłokowy Zalety silników spalinowych

W konstrukcji silnika tłok jest kluczowym elementem przepływu pracy. Tłok wykonany jest w postaci metalowej wydrążonej miseczki umieszczonej kulistym dnem (głowicą tłoka) do góry. Część prowadząca tłoka, inaczej zwana fartuchem, posiada płytkie rowki przeznaczone do mocowania w nich pierścieni tłokowych. Zadaniem pierścieni tłokowych jest przede wszystkim zapewnienie szczelności przestrzeni nadtłokowej, w której podczas pracy silnika mieszanina gazowo-powietrzna natychmiast się wypala, a powstały rozprężający się gaz nie mógłby pędzić wokół płaszcza i pędzić pod tłokiem. Po drugie, pierścienie zapobiegają przedostawaniu się oleju pod tłokiem do przestrzeni nad tłokiem. W ten sposób pierścienie w tłoku działają jak uszczelnienia. Dolny (dolny) pierścień tłokowy nazywany jest pierścieniem zgarniającym olej, a górny (górny) pierścieniem dociskowym, co oznacza, że ​​zapewnia wysoki stopień sprężania mieszanki.

Gdy mieszanka paliwowo-powietrzna lub paliwowa dostaje się do cylindra z gaźnika lub wtryskiwacza, jest ściskana przez tłok poruszający się w górę i zapalana przez wyładowanie elektryczne ze świecy zapłonowej (w silniku wysokoprężnym mieszanka ulega samozapłonowi z powodu ostra kompresja). Powstające gazy spalinowe mają znacznie większą objętość niż początkowa mieszanka paliwowa i rozszerzając się, gwałtownie popychają tłok w dół. W ten sposób energia cieplna paliwa jest zamieniana na ruch posuwisto-zwrotny (góra-dół) tłoka w cylindrze.

Następnie musisz zamienić ten ruch na obrót wału. Dzieje się to w następujący sposób: wewnątrz płaszcza tłoka znajduje się trzpień, na którym mocowana jest górna część korbowodu, ta ostatnia jest zamocowana obrotowo na korbie wału korbowego. Wał korbowy obraca się swobodnie na łożyskach podporowych, które znajdują się w skrzyni korbowej silnika spalinowego. Gdy tłok się porusza, korbowód zaczyna obracać się wałem korbowym, z którego moment obrotowy przenoszony jest na przekładnię, a następnie poprzez układ zębaty na koła napędowe.

Specyfikacje silnika Specyfikacje silnika Podczas ruchu w górę iw dół tłok ma dwie pozycje zwane martwymi punktami. Górny martwy punkt (TDC) to moment maksymalnego uniesienia głowicy i całego tłoka w górę, po którym zaczyna się on poruszać w dół; dolny martwy punkt (BDC) - najniższe położenie tłoka, po którym zmienia się wektor kierunku i tłok pędzi do góry. Odległość między GMP a DMP nazywana jest skokiem tłoka, objętość górnej części cylindra w położeniu tłoka w DMP tworzy komorę spalania, a maksymalna objętość cylindra w położeniu tłoka w DMP wynosi zwykle nazywana całkowitą objętością cylindra. Różnica między całkowitą objętością a objętością komory spalania nazywana jest objętością roboczą cylindra.
Całkowita objętość robocza wszystkich cylindrów silnika spalinowego jest wskazana w charakterystyce technicznej silnika wyrażona w litrach, dlatego w życiu codziennym nazywa się to pojemnością silnika. Drugą najważniejszą cechą każdego silnika spalinowego jest stopień sprężania (CC), definiowany jako iloraz całkowitej objętości przez objętość komory spalania. Dla silników gaźnikowych CC waha się od 6 do 14, dla silników wysokoprężnych od 16 do 30. To właśnie ten wskaźnik, wraz z objętością silnika, określa jego moc, sprawność i sprawność spalania paliwa- mieszanka powietrza, która wpływa na toksyczność emisji podczas pracy silnika spalinowego...
Moc silnika ma oznaczenie binarne - w koniach mechanicznych (KM) i w kilowatach (kW). Aby przeliczyć jednostki jedna na drugą, stosuje się współczynnik 0,735, czyli 1 KM. = 0,735 kW.
Cykl pracy czterosuwowego silnika spalinowego określają dwa obroty wału korbowego – pół obrotu na cykl, co odpowiada jednemu skokowi tłoka. Jeśli silnik jest jednocylindrowy, to występuje nierównomierność jego pracy: gwałtowne przyspieszenie skoku tłoka podczas wybuchowego spalania mieszanki i jej spowolnienie w miarę zbliżania się do BDC i dalej. W celu zatrzymania tych nierówności na wale poza obudową silnika montowana jest masywna tarcza koła zamachowego o dużej bezwładności, dzięki czemu moment obrotu wału staje się bardziej stabilny w czasie.

Zasada działania silnika spalinowego
Współczesny samochód napędzany jest najczęściej silnikiem spalinowym. Takich silników jest wiele. Różnią się one objętością, liczbą cylindrów, mocą, prędkością obrotową, zużytym paliwem (silniki spalinowe, benzynowe i gazowe). Ale w zasadzie wydaje się, że jest to urządzenie silnika spalinowego.
Jak działa silnik i dlaczego nazywa się go czterosuwowym silnikiem spalinowym? Spalanie wewnętrzne jest zrozumiałe. Paliwo spala się w silniku. Dlaczego silnik 4-suwowy, co to jest? Rzeczywiście, istnieją również silniki dwusuwowe. Ale są rzadko używane w samochodach.
Silnik czterosuwowy nazywa się, ponieważ jego pracę można podzielić na cztery równe w czasie części. Tłok przesunie się przez cylinder cztery razy - dwa razy w górę i dwa razy w dół. Skok rozpoczyna się, gdy tłok znajduje się w skrajnie niskim lub wysokim punkcie. W mechanice nazywa się to górnym martwym punktem (TDC) i dolnym martwym punktem (BDC).
Pierwszy skok - skok ssania

Pierwszy skok, znany również jako wlot, zaczyna się od TDC (górny martwy punkt). Przesuwając się w dół, tłok zasysa mieszankę powietrzno-paliwową do cylindra. Działanie tego skoku następuje, gdy zawór wlotowy jest otwarty. Nawiasem mówiąc, istnieje wiele silników z wieloma zaworami dolotowymi. Ich ilość, wielkość, czas spędzony w stanie otwartym mogą znacząco wpłynąć na moc silnika. Są silniki, w których w zależności od wciśnięcia pedału gazu następuje wymuszony wzrost czasu otwarcia zaworów ssących. Ma to na celu zwiększenie ilości zasysanego paliwa, co po zapłonie zwiększa moc silnika. Samochód w tym przypadku może przyspieszać znacznie szybciej.

Drugi cykl to cykl kompresji

Następnym skokiem silnika jest skok sprężania. Gdy tłok osiągnie najniższy punkt, zaczyna się unosić w górę, sprężając w ten sposób mieszankę, która dostała się do cylindra podczas suwu ssania. Mieszanka paliwowa jest sprężana do objętości komory spalania. Co to za kamera? Wolna przestrzeń między górną częścią tłoka a górną częścią cylindra, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie, nazywana jest komorą spalania. Podczas tego cyklu pracy silnika zawory są całkowicie zamknięte. Im ciaśniej są zamknięte, tym lepsza kompresja. Duże znaczenie w tym przypadku ma stan tłoka, cylindra, pierścieni tłokowych. Jeśli są duże szczeliny, dobra kompresja nie zadziała, a zatem moc takiego silnika będzie znacznie niższa. Kompresję można sprawdzić za pomocą specjalnego urządzenia. Na podstawie stopnia kompresji można wyciągnąć wniosek o stopniu zużycia silnika.

Trzeci cykl - skok roboczy

Cykl trzeci jest działający, zaczyna się od TDC. To nie przypadek, że nazywa się go robotnikiem. W końcu to właśnie w tym cyklu odbywa się akcja, która sprawia, że ​​samochód się porusza. W tym cyklu uruchamia się układ zapłonowy. Dlaczego ten system tak się nazywa? Ponieważ odpowiada za zapłon mieszanki paliwowej sprężonej w cylindrze w komorze spalania. Działa to bardzo prosto – świeca układu daje iskrę. W uczciwości warto zauważyć, że iskra jest emitowana ze świecy zapłonowej na kilka stopni przed osiągnięciem przez tłok najwyższego punktu. Stopnie te w nowoczesnym silniku są automatycznie regulowane przez „mózgi” samochodu.
Po zapaleniu się paliwa następuje eksplozja - gwałtownie zwiększa swoją objętość, zmuszając tłok do ruchu w dół. Zawory w tym skoku silnika, podobnie jak w poprzednim, są w stanie zamkniętym.

Czwarty takt - takt wyzwolenia

Czwarty skok silnika, ostatni to wydech. Po osiągnięciu dolnego punktu, po skoku roboczym, zawór wydechowy w silniku zaczyna się otwierać. Takich zaworów może być kilka, a także zaworów wlotowych. Poruszając się w górę, tłok usuwa spaliny z cylindra przez ten zawór - wentyluje go. Stopień sprężenia w cylindrach, całkowite odprowadzenie spalin oraz wymagana ilość zassanej mieszanki paliwowo-powietrznej zależą od precyzyjnej pracy zaworów.

Mechanizm dystrybucji gazu

Mechanizm dystrybucji gazu (GRM) przeznaczony jest do wtrysku paliwa i spalin w silnikach spalinowych. Sam mechanizm dystrybucji gazu jest podzielony na zawór dolny, gdy wałek rozrządu znajduje się w bloku cylindrów, oraz zawór górny. Mechanizm górnozaworowy implikuje położenie wałka rozrządu w głowicy cylindrów (głowicy cylindrów). Istnieją również alternatywne mechanizmy rozrządu, takie jak obudowa rozrządu, system desmodromiczny i mechanizm o zmiennej fazie.
W silnikach dwusuwowych rozrząd jest wykonywany za pomocą otworów wlotowych i wylotowych w cylindrze. W przypadku silników czterosuwowych najpopularniejszym systemem jest zawór górny, który zostanie omówiony poniżej.

Urządzenie do pomiaru czasu
W górnej części bloku cylindrów znajduje się głowica cylindra (głowica cylindrów) z umieszczonym na niej wałkiem rozrządu, zaworami, popychaczami lub wahaczami. Koło pasowe wałka rozrządu znajduje się na zewnątrz głowicy cylindrów. Aby zapobiec wyciekowi oleju silnikowego spod pokrywy zaworów, na czopie wałka rozrządu zamontowana jest uszczelka olejowa. Sama pokrywa zaworu jest zamontowana na uszczelce olejoodpornej. Pasek rozrządu lub łańcuch jest nałożony na koło pasowe wałka rozrządu i jest napędzany przez koło zębate wału korbowego. Rolki napinające służą do napinania paska, a szczęki napinające do łańcucha. Zazwyczaj pasek rozrządu napędza pompę układu chłodzenia wodą, wałek pośredni układu zapłonowego oraz napęd pompy wysokiego ciśnienia pompy wtryskowej (dla wersji diesla).
Z przeciwnej strony wałka rozrządu można napędzać podciśnienie, wspomaganie kierownicy lub generator samochodowy za pomocą napędu bezpośredniego lub za pomocą paska.

Wałek rozrządu to oś z obrobionymi na nim krzywkami. Krzywki są umieszczone wzdłuż wału tak, że w trakcie obrotu, stykając się z popychaczami zaworów, są dociskane do nich dokładnie zgodnie z suwami roboczymi silnika.
Istnieją silniki z dwoma wałkami rozrządu (DOHC) i dużą liczbą zaworów. Podobnie jak w pierwszym przypadku, koła pasowe napędzane są jednym paskiem rozrządu i łańcuchem. Każdy wałek rozrządu zamyka jeden rodzaj zaworu dolotowego lub wydechowego.
Zawór jest dociskany wahaczem (wczesne silniki) lub popychaczem. Istnieją dwa rodzaje popychaczy. Pierwszy to popychacze, gdzie szczelina jest regulowana przez podkładki kalibracyjne, drugi to popychacze hydrauliczne. Popychacz hydrauliczny zmiękcza uderzenie w zawór dzięki zawartemu w nim olejowi. Nie jest wymagana regulacja luzu między krzywką a popychaczem.

mechanizm korbowy

Mechanizm korbowy (dalej w skrócie - KShM) - mechanizm silnika. Głównym celem KShM jest zamiana ruchów posuwisto-zwrotnych cylindrycznego tłoka na ruchy obrotowe wału korbowego w silniku spalinowym i odwrotnie.

Urządzenie KShM
Tłok

Tłok ma postać cylindra wykonanego ze stopów aluminium. Główną funkcją tej części jest przekształcenie zmiany ciśnienia gazu w pracę mechaniczną lub odwrotnie, wytworzenie ciśnienia w wyniku ruchu posuwisto-zwrotnego.
Tłok to złożone razem dno, głowica i spódnica, które pełnią zupełnie inne funkcje. Denko tłoka o płaskim, wklęsłym lub wypukłym kształcie zawiera komorę spalania. Głowica posiada rowki, w których znajdują się pierścienie tłokowe (docisk i zgarniacz oleju). Pierścienie kompresyjne zapobiegają wydostawaniu się gazów do skrzyni korbowej silnika, a pierścienie zgarniające olej pomagają usunąć nadmiar oleju z wewnętrznych ścian cylindra. W osłonie znajdują się dwa występy, aby pomieścić sworzeń tłokowy łączący tłok z korbowodem.

Wykonany metodą tłoczenia lub kutej stali (rzadziej tytanu) korbowód posiada przeguby. Główną rolą korbowodu jest przeniesienie siły tłoka na wał korbowy. Konstrukcja korbowodu zakłada obecność górnej i dolnej głowicy, a także pręta z dwuteownikiem. W głowicy górnej i występach znajduje się obracający się („pływający”) sworzeń tłokowy, a głowica dolna jest składana, co umożliwia ścisłe połączenie z czopem wału. Nowoczesna technologia kontrolowanego rozłupywania dolnej głowicy pozwala na dużą precyzję łączenia jej części.

Koło zamachowe jest zainstalowane na końcu wału korbowego. Obecnie szeroko stosowane są dwumasowe koła zamachowe w postaci dwóch, elastycznie połączonych dysków. Koło zamachowe jest bezpośrednio zaangażowane w uruchamianie silnika poprzez rozrusznik.

Blok cylindrów i głowica

Blok cylindrów i głowica cylindrów są odlewane z żeliwa (rzadziej ze stopów aluminium). Blok cylindrów zapewnia płaszcze chłodzące, łoża pod łożyska wału korbowego i wałka rozrządu, a także punkty mocowania urządzeń i zespołów. Sam cylinder działa jako prowadnica dla tłoków. Głowica cylindra zawiera komorę spalania, otwory dolotowe i wydechowe, specjalne otwory gwintowane na świece zapłonowe, tuleje i wciskane gniazda. Szczelność połączenia bloku cylindrów z głowicą zapewnia uszczelka. Ponadto głowica cylindra pokryta jest wytłoczoną pokrywą, a między nimi z reguły instalowana jest uszczelka wykonana z gumy olejoodpornej.

Osiowy silnik spalinowy Duke Engine

Przyzwyczailiśmy się do klasycznej konstrukcji silników spalinowych, która w rzeczywistości istnieje od stu lat. Gwałtowne spalanie palnej mieszanki wewnątrz cylindra prowadzi do wzrostu ciśnienia, które popycha tłok. To z kolei obraca wał przez korbowód i korbę.

Klasyczny ICE

Chcąc zwiększyć moc silnika, musimy przede wszystkim zwiększyć objętość komory spalania. Zwiększając średnicę zwiększamy masę tłoków, co negatywnie wpływa na wynik. Zwiększając długość wydłużamy korbowód i zwiększamy cały silnik jako całość. Alternatywnie można dodać cylindry - co oczywiście zwiększa również wynikową przemieszczenie silnika.

Inżynierowie silnika spalinowego pierwszego samolotu napotkali takie problemy. W końcu wymyślili piękny „radialny” projekt silnika, w którym tłoki i cylindry są ułożone w okrąg w stosunku do wału pod równymi kątami. Taki system jest dobrze chłodzony strumieniem powietrza, ale jest bardzo wymiarowy. Dlatego poszukiwania rozwiązań trwały.

W 1911 roku firma Macomber Rotary Engine Company z siedzibą w Los Angeles wprowadziła pierwszy osiowy (osiowy) silnik spalinowy. Nazywa się je również silnikami „beczkowymi” z wahliwą (lub skośną) podkładką. Oryginalny układ pozwala na umieszczenie tłoków i cylindrów wokół wału głównego i równolegle do niego. Obrót wału następuje dzięki wahliwej podkładce, która jest naprzemiennie dociskana przez korbowody tłoka.

Silnik Macomber miał 7 cylindrów. Producent twierdził, że silnik może pracować przy prędkościach pomiędzy 150 a 1500 obr/min. Jednocześnie przy 1000 obr/min wytwarzał 50 KM. Wykonany z dostępnych wówczas materiałów, ważył 100 kg i mierzył 710 x 480 mm. Taki silnik zainstalowano w Silver Dart Walsh pioniera lotnika Charlesa Francisa Walsha.

Pomysłowy i nieco szalony inżynier, wynalazca, projektant i biznesmen John Zachariah DeLorean marzył o zbudowaniu nowego imperium samochodowego wbrew istniejącym i stworzeniu zupełnie wyjątkowego „samochodu marzeń”. Wszyscy znamy DMC-12, który nazywa się po prostu DeLorean. Nie tylko stała się gwiazdą ekranu w filmie „Powrót do przyszłości”, ale również wyróżniała się unikalnymi rozwiązaniami we wszystkim – od aluminiowego korpusu na ramie z pleksi po drzwi „skrzydła mewy”. Niestety na tle kryzysu gospodarczego produkcja auta nie usprawiedliwiała się. A potem DeLorean był przez długi czas pozwany w sprawie fałszywego narkotyku.

Mało kto jednak wie, że DeLorean chciał uzupełnić niepowtarzalny wygląd samochodu unikalnym silnikiem – wśród rysunków znalezionych po jego śmierci były rysunki osiowego silnika spalinowego. Sądząc po jego listach, wymyślił taki silnik w 1954 roku i zaczął na poważnie rozwijać się w 1979 roku. Silnik DeLoreana miał trzy tłoki i były ułożone w równoboczny trójkąt wokół wału. Ale każdy tłok był dwustronny - każdy z końców tłoka musiał pracować we własnym cylindrze.

Rysunek z Notatnika DeLoreana

Z jakiegoś powodu narodziny silnika nie miały miejsca - być może dlatego, że opracowanie samochodu od podstaw okazało się dość skomplikowanym przedsięwzięciem. DMC-12 był napędzany silnikiem V6 o pojemności 2,8 litra, opracowanym wspólnie przez Peugeot, Renault i Volvo o mocy 130 koni mechanicznych. Z. Ciekawy czytelnik może zapoznać się ze skanami rysunków i notatek DeLoreana na tej stronie.

Egzotyczna wersja silnika osiowego - „Silnik Trebenta”

Niemniej jednak takie silniki nie stały się powszechne - w dużym lotnictwie stopniowo następowało przejście na silniki turboodrzutowe, a samochody nadal stosują schemat, w którym wał jest prostopadły do ​​cylindrów. Zastanawiam się tylko, dlaczego taki schemat nie zakorzenił się w motocyklach, gdzie kompaktowość przydałaby się. Najwyraźniej nie były w stanie zaoferować żadnej znaczącej korzyści w stosunku do projektu, do którego jesteśmy przyzwyczajeni. Teraz takie silniki istnieją, ale są instalowane głównie w torpedach - ze względu na to, jak dobrze pasują do cylindra.

Wariant zwany „Cylindrycznym modułem energetycznym” z dwustronnymi tłokami. Prostopadłe tłoczyska opisują sinusoidę poruszającą się po falistej powierzchni

Główną cechą wyróżniającą osiowy silnik spalinowy jest zwartość. Ponadto jego możliwości obejmują zmianę stopnia sprężania (objętości komory spalania) po prostu poprzez zmianę kąta nachylenia podkładki. Podkładka kołysze się na wale dzięki łożysku kulowemu.

Jednak nowozelandzka firma Duke Engines zaprezentowała w 2013 roku swoją nowoczesną wersję osiowego silnika spalinowego. Mają pięć cylindrów, ale tylko trzy wtryskiwacze paliwa i ani jednego zaworu. Inną ciekawą cechą silnika jest to, że wał i podkładka obracają się w przeciwnych kierunkach.

Wewnątrz silnika obraca się nie tylko podkładka i wał, ale także zestaw cylindrów z tłokami. Dzięki temu udało się pozbyć układu zaworowego – w momencie zapłonu poruszający się cylinder po prostu przechodzi przez otwór w którym wtryskiwane jest paliwo i w którym znajduje się świeca zapłonowa. Podczas fazy wydechu butla przechodzi przez wylot gazu.

Dzięki temu systemowi liczba wymaganych korków i dysz jest mniejsza niż liczba cylindrów. Jeden obrót daje taką samą liczbę suwów tłoka, jak w konwencjonalnym silniku 6-cylindrowym. W tym przypadku masa silnika osiowego jest o 30% mniejsza.

Ponadto inżynierowie z Duke Engines twierdzą, że stopień sprężania ich silnika jest lepszy od konwencjonalnych odpowiedników i wynosi 15:1 dla benzyny 91 (w standardowych samochodowych silnikach spalinowych stosunek ten wynosi zwykle 11:1). Wszystkie te wskaźniki mogą prowadzić do zmniejszenia zużycia paliwa, a w rezultacie do zmniejszenia szkodliwego wpływu na środowisko (no lub do wzrostu mocy silnika, w zależności od twoich celów).

Firma wprowadza teraz silniki do użytku komercyjnego. W dobie sprawdzonej technologii, dywersyfikacji, ekonomii skali itp. trudno sobie wyobrazić, jak można poważnie wpłynąć na branżę. Wydaje się, że Duke Engines to również reprezentuje, więc zamierzają oferować swoje silniki do łodzi motorowych, generatorów i małych samolotów.

Demonstracja niskich wibracji silnika Duke

Silnik przeciwtłokowy- konfiguracja silnika spalinowego wewnętrznego spalania z tłokami rozmieszczonymi w dwóch rzędach naprzeciw siebie we wspólnych cylindrach w taki sposób, że tłoki każdego cylindra poruszają się do siebie i tworzą wspólną komorę spalania. Wały korbowe są mechanicznie zsynchronizowane, a wał wydechowy obraca się o 15-22 ° przed wałem ssącym, moc pobierana jest z jednego z nich lub z obu (na przykład, gdy napędzane są dwa śmigła lub dwa sprzęgła). Układ automatycznie zapewnia nadmuch bezpośredni - najdoskonalszy dla maszyny dwusuwowej i braku złącza gazowego.

Jest też inna nazwa tego typu silnika - silnik przeciwtłokowy (silnik z PDP).

Urządzenie silnika z przeciwnym ruchem tłoków:

Wzór użytkowy dotyczy dziedziny budowy silników. Zaproponowano projekt silnika pracującego w cyklu dwusuwowym z ciśnieniem i kombinowanym schematem wymiany gazowej, w którym w pierwszej fazie cylinder jest przedmuchiwany i napełniany jednym powietrzem zgodnie ze zwykłym schematem wymiany gazowej komory korbowej podczas drugiej fazy cylinder jest pod ciśnieniem, ponownie wzbogacany w gaźniku, sprężany w sprężarce, mieszanina paliwowa przez otwory wlotowe w cylindrze ma fazy dolotowe przekraczające fazy wydechowe. Aby zapobiec przedostawaniu się produktów spalania z cylindra do zbiornika podczas suwu rozprężania, okna są zamykane specjalnym pierścieniem działającym jak szpula, sterowanym za pomocą krzywki lub mimośrodu na czopach wału korbowego lub dowolnym innym wale obracającym się synchronicznie z to.

Silnik składa się z dwóch przeciwstawnych cylindrów zamontowanych na jednej wspólnej skrzyni korbowej i trzech wałach korbowych, z których jeden ma dwie korby umieszczone pod kątem 180 ° względem siebie. W cylindrach znajdują się tłoki z dwoma sworzniami tłokowymi połączonymi korbowodami z wykorbieniem wału korbowego, usytuowanymi symetrycznie względem osi cylindra. Tłoki składają się z głowicy z pierścieniami dociskowymi i odwracalnej osłony. Dolna część fartucha wykonana jest w formie fartucha, który zakrywa otwory wylotowe, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie (TDC). Gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie (BDC), fartuch znajduje się w obszarze zajmowanym przez wały korbowe. Górna część płaszcza, gdy tłok znajduje się w GMP, wchodzi w pierścieniową przestrzeń wokół komory spalania. Każdy cylinder silnika jest wyposażony w indywidualną sprężarkę, której tłoki są połączone prętem z tłokami silnika przeciwległych cylindrów.

Ekonomiczny efekt zmniejszenia zużycia paliwa, gdy koszt benzyny wynosi 35 rubli / litr. wyniesie około 7 rubli / kWh, tj. silnik o mocy 20 kW dla zasobu 500 godzin zaoszczędzi około 70 000 rubli lub 2000 litrów benzyny.

Biorąc pod uwagę obecność wysokich wskaźników energetycznych i ekonomicznych pod względem mocy, masy i wymiarów, zapewnionych przez zastosowanie cyklu 2-suwowego, ciśnienie, zmniejszenie zużycia paliwa o 2530% przy zachowaniu zasobu silnika w dotychczasowych granicach 500 -1000 godzin dzięki zmniejszeniu obciążenia łożysk korbowodów wałów korbowych przy ich podwojeniu, proponowana konstrukcja silnika w wersji 2 lub 4-cylindrowej o mocy 2060 kW może być stosowana w elektrowniach samolotów, struganiu małych jednostek pływających ze śmigłami w postaci śmigieł lub śmigieł, przenośnych wyrobów motocyklowych używanych przez ludność, w departamentach Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych, wojska i marynarki wojennej, a także w innych instalacjach, gdzie wymagany jest mały ciężar właściwy i wymiary.

Proponowany wzór użytkowy dotyczy dziedziny budowy silników, w szczególności silników spalinowych dwusuwowych gaźnikowych (ICE), przenoszących siły z ciśnienia gazu na tłok za pomocą korby wałów korbowych usytuowanych symetrycznie względem osi cylindra i obracających się w przeciwne kierunki.

Silniki te mają szereg zalet, z których główne to możliwość równoważenia sił bezwładności mas posuwisto-zwrotnych dzięki przeciwwagom wałów korbowych, brak sił powodujących zwiększone tarcie tłoka o ścianki cylindra, brak reaktywnych moment obrotowy, wysokie parametry energetyczno-ekonomiczne w zakresie mocy, masy i wymiarów, zmniejszone obciążenia łożysk korbowodów, które generalnie ograniczają żywotność silnika.

Znany jest dwusuwowy silnik gaźnikowy ze schematem wymiany gazu w komorze korbowej, zawierający cylinder, tłok z umieszczonymi w nim dwoma sworzniami tłokowymi, dwa wały korbowe usytuowane symetrycznie względem osi cylindra, z których każdy jest połączony korbowodem do jednego ze sworzni tłokowych. (Dwusuwowy silnik spalinowy. Patent RU 116906 U1. Bednyagin LV, Lebedinskaya OL Byul. 16.2012.).

Silnik różni się tym, że tłok wykonany jest w formie głowicy z obustronnym płaszczem, dolna część płaszcza gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie (BDC) znajduje się w obszarze zajmowanym przez wały korbowe, górna część fartucha, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie (TDC), wchodzi częściowo do przestrzeni pierścieniowej wokół komory spalania, a króciec dolotowy i wydechowy znajdują się na dwóch poziomach: króćce ssawne znajdują się nad tłokiem głowica, gdy znajduje się w pozycji BDC, a otwory wylotowe znajdują się nad górną krawędzią osłony.

Znana konstrukcja silnika, wykonana zgodnie ze schematem jeden cylinder - dwa wały korbowe, zapewniająca wzrost mocy dzięki zastosowaniu ciśnienia (Dwusuwowy silnik spalinowy z doładowaniem. Zgłoszenie 2012132748/06 (051906). Bednyagin LV, Lebedinskaya OL Otrzymano FIPS 31.07.12), gdzie cylinder sprężarki (dmuchawy) jest umieszczony współosiowo z cylindrem silnika, którego tłok połączony jest z tłokiem silnika za pomocą pręta, zewnętrzna wnęka pompująca pompy jest połączona kanałami do wewnętrznej przestrzeni skrzyni korbowej, od której jej wewnętrzna wnęka jest odizolowana za pomocą tulei uszczelniającej umieszczonej na pręcie i zamocowanej między dwiema połówkami skrzyni korbowej. Zewnętrzna wnęka sprężarki zapewnia dodatkowe dostarczanie mieszanki paliwowej do skrzyni korbowej. Aby móc zapewnić dodatkowe doładowanie, cylinder silnika wyposażono w dodatkowe porty dolotowe (przedmuchowe) umieszczone nad głównymi, przy czym fazy dolotowe przewyższają fazy wydechowe, a zawory zwrotne płytowe umieszczone są pomiędzy nimi w płaszczyźnie cylindra i skrzyni korbowej złącze, zapobiegające przedostawaniu się spalonych produktów paliwowych z cylindra do skrzyni korbowej, gdy ciśnienie w nim przekroczy ciśnienie wewnątrz skrzyni korbowej. Podany silnik jest prototypem proponowanej konstrukcji PM.

Wszystkie silniki dwusuwowe gaźnikowe ze schematem wymiany gazu w komorze korbowej (przedmuchiwanie i napełnianie cylindra świeżą mieszanką paliwową), w tym prototyp, mają wspólną istotną wadę - zwiększone zużycie paliwa związane z utratą części paliwa podczas oczyszczanie przeprowadzane bezpośrednio przez mieszankę paliwową.

Prace nad wyeliminowaniem tej wady prowadzone są praktycznie w jednym kierunku - realizacji przedmuchu czystym powietrzem i zastosowania bezpośredniego wtrysku paliwa do cylindra. Główną trudnością wstrzymującą wprowadzenie systemów bezpośredniego wtrysku paliwa w silnikach dwusuwowych są wysokie koszty wyposażenia do zasilania paliwem, które w przypadku małych silników lub silników pracujących sporadycznie (np. pompa strażacka) przy obecnych cenach nie opłacają się przez cały okres ich eksploatacji.

Drugim powodem jest problem zapewnienia sprawności aparatury paliwowej i jakości tworzenia mieszanki w związku z koniecznością podwojenia częstotliwości podawania paliwa do cylindra przy zastosowaniu cyklu dwusuwowego i jego dalszego zwiększania z uwzględnieniem tendencje wzrostowe trybów prędkości silnika spalinowego, a zwłaszcza małych pracujących w cyklu dwusuwowym.

Nie należy jednak oczekiwać, że stworzenie nowego, bardziej zaawansowanego sprzętu do „dwusuwów” zwiększy opłacalność jego zastosowania na ww. silnikach, ponieważ będzie jeszcze droższy.

Skutkiem technicznym proponowanej konstrukcji silnika jest zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa do wartości 380410 g/kWh, czyli o 2530% niższej niż w dostępnych na rynku dwusuwowych silnikach gaźnikowych ze schematem wymiany gazu w komorze korbowej (Perspektywy dwusuwowe silniki spalinowe na samolocie ogólnego przeznaczenia V. Novoseltsev (http://www.aviajournal.com/arhiv/2004/06/02.html), przy zachowaniu wysokich wskaźników energetycznych i innych zapewniających jego konkurencyjność.

Aby osiągnąć ten wynik, zastosowano zestaw rozwiązań projektowych:

1. Zastosowano dwusuwowy silnik spalinowy z dwoma przeciwległymi cylindrami zamontowanymi na jednej wspólnej skrzyni korbowej, co zapewnia przeniesienie sił z ciśnienia gazu na wały korbowe wałów korbowych, usytuowane symetrycznie względem osi cylindrów. Zastosowanie tego schematu pozwala na wykorzystanie ich zalet wskazanych powyżej i racjonalne umiejscowienie sprężarek tłokowych wraz z ich napędem do zwiększania ciśnienia.

2. Aby zrealizować dwusuwowy cykl silnika z przedmuchem komory korbowej i poprawić jego parametry, zmniejsza się objętość komory korbowej, do czego stosuje się tłok w postaci głowicy z obustronnym płaszczem, co zapewnia umieszczenie dolnej osłony w obszarze wałów korbowych, a górnej osłony w obszarze przestrzeni pierścieniowej, znajdującej się wokół komory spalania.

3. Cylindry silnika wyposażone są w trzy zestawy okienek rozmieszczonych na różnych poziomach: przedmuch nad dnem głowicy tłoka, gdy jest w BDC, wylot nad górną krawędzią płaszcza tłoka. Zwiększa to „przekrój czasowy” szyb, eliminuje zjawisko „zwarcia” – bezpośrednia emisja mieszanki (paliwa) z kanałów wydechowych do kanałów wydechowych, zmniejsza się poziom gazów resztkowych, cały obwód otwory wylotowe stają się dostępne dla wylotu spalin i są prawie o połowę mniejsze; co przyczynia się do zachowania parametrów wymiany gazowej przy wzroście prędkości obrotowej silnika. Należy również zauważyć, że urządzenie zapewniające asymetrię rozrządu znajduje się w strefie słabo obciążonej termicznie, co korzystnie wypada w porównaniu z podobnymi urządzeniami pracującymi w kanałach wydechowych w silnikach samochodów sportowych.

4. Otwory wlotowe znajdujące się nad kanałami przedmuchowymi, w których fazy dolotowe przewyższają fazy wydechowe, aby zapobiec przedostawaniu się produktów spalania z cylindra do komory 10 podczas suwu rozprężania, w przeciwieństwie do prototypu, są zamknięte pierścieniem 11 , który działa jak szpula sterowana krzywką lub mimośrodem na wale korbowym z czopem (lub dowolnym innym wale obracającym się synchronicznie z nim).

5. W celu oszczędzania paliwa proponuje się projekt, który zapewnia zastosowanie kombinowanego schematu wymiany gazowej poprzez oczyszczenie cylindrów najpierw czystym powietrzem z komory korbowej, a następnie doładowanie (doładowanie) ponownie wzbogaconą mieszanką paliwową dzięki zastosowaniu oddzielnych sprężarek dla każdego cylindra.

6. Droga wlotu mieszanki paliwowej, zawierająca gaźnik (gaźniki), płytowe zawory zwrotne (OPK), wnęki ssawne i tłoczne sprężarki, odbiornik i otwory wlotowe cylindra, jest oddzielona od przestrzeni skrzyni korbowej, który jest wyposażony we własny, indywidualny układ dolotowy powietrza wykorzystywanego do przedmuchiwania butli.

7. Każdy cylinder silnika i sprężarki jest wykonany w jednym bloku, natomiast synchroniczny ruch ich tłoków w przeciwnych kierunkach uzyskuje się poprzez połączenie tłoka sprężarki z tłokiem silnika przeciwległego cylindra.

8. Wymagane kierunki obrotu wałów korbowych i przepływ powietrza przedmuchującego zapewnia zastosowanie trzech wałów korbowych, z których jeden składa się z dwóch korb ustawionych względem siebie pod kątem 180°, co zapewnia ruch tłoków w przeciwne kierunki.

9. Aby zmniejszyć gabaryty silnika, dolna osłona tłoka wykonana jest w postaci jednostronnego „fartuchu”, który zapewnia zakrycie otworów wydechowych, gdy jest w GMP.

10. Aby utrzymać ciśnienie w odbiorniku, gdy tłok silnika porusza się w kierunku GMP, wnęka tłoczna sprężarki jest od niej oddzielona płytowym zaworem zwrotnym.

Konstruktywne rozwiązania o cechach charakteryzujących nowość proponowanego modelu:

1. Konstrukcja dwusuwowego silnika gaźnikowego w konstrukcji przeciwstawnej z dwoma przeciwstawnymi cylindrami osadzonymi na jednej skrzyni korbowej i trzech wałach korbowych, zapewniającym przeniesienie sił z tłoka na korby wału korbowego, usytuowane symetrycznie względem osi cylindra (poz. 1 i 2; tutaj i patrz dalej powyżej);

2. Schemat łączony wymiany gazowej, w którym w pierwszej fazie butla jest przedmuchiwana i napełniana jednym powietrzem, a w drugiej butla jest poddawana działaniu ponownie wzbogaconej mieszanki paliwowej (patrz wyżej, pkt. 5).

3. Oddzielna ścieżka wlotu mieszanki paliwowej, w tym otwory wlotowe cylindra, odłączona od przestrzeni skrzyni korbowej (punkt 6).

4. Napęd tłoków sprężarki dzięki ich połączeniu z tłokami silnika przeciwległych cylindrów (poz. 7), które zapewniają ruch tłoków silnika i sprężarki w przeciwnych kierunkach.

5. Tłok z dolną spódnicą wykonany w formie jednostronnego „fartuchu” (poz. 9).

6. Urządzenie zapewniające asymetrię rozrządu (punkt 4).

7. Umieszczenie cylindrów silnika i sprężarki w jednym bloku (s. 7).

Układ proponowanego modelu silnika przedstawiono na rysunkach: Rys. 1 przedstawia przekrój poziomy wzdłuż osi cylindrów. Rysunek 2 jest przekrojem pionowym AA wzdłuż osi wałów korbowych, który pokazuje również skrzynię biegów, która zapewnia kinematyczne połączenie wałów korbowych ze sobą i pokazuje możliwość stworzenia czterocylindrowej modyfikacji poprzez zainstalowanie podobnego dwucylindrowego silnika na dolna strona skrzyni biegów.

Cylindry 1 zawierają umieszczone w nich tłoki 2 z dwoma sworzniami tłokowymi, z których każdy jest połączony korbowodem 3 z wałami korbowymi 4 wałów korbowych, umieszczonymi symetrycznie względem osi cylindrów. Tłok składa się z głowicy z pierścieniami dociskowymi i odwracalnego płaszcza. Dolna część fartucha wykonana jest w postaci jednostronnego fartucha zakrywającego otwory wydechowe, gdy tłok jest w GMP. Gdy tłok znajduje się w BDC, fartuch znajduje się w obszarze zajmowanym przez wały korbowe. Górna część płaszcza w położeniu tłoka w (TDC) wchodzi do pierścieniowej przestrzeni 5 znajdującej się wokół komory spalania, która jest z nią połączona kanałami stycznymi. Każdy cylinder silnika jest wyposażony w indywidualną sprężarkę 6, wykonaną w tym samym bloku z nim, której tłoki 7 są połączone za pomocą prętów 8 z tłokami silnika przeciwległych cylindrów 2.

Cylindry silnika są wyposażone w otwory wlotowe 9 umieszczone powyżej otworów przedmuchu, których fazy wlotowe przewyższają fazy wydechowe. Aby zapobiec przedostawaniu się produktów spalania z cylindra do odbiornika 10 podczas suwu rozprężania, okna są zamykane pierścieniem 11 działającym jak szpula, sterowanym krzywką lub mimośrodem na czopie wału korbowego 4 (lub dowolnym innym obracającym się wałem synchronicznie z nim). Mechanizm sterowania pokazano na RYS. 3.

Wnęka tłoczna sprężarki jest połączona kanałami nie z wewnętrzną przestrzenią skrzyni korbowej, ale ze zbiornikiem, skąd mieszanka paliwowa wstępnie wzbogacona w gaźniku wchodzi do cylindra przez otwory wlotowe, gdzie mieszając się z powietrzem odbieranym z skrzynia korbowa podczas przedmuchiwania i resztkowych gazów, tworzy działającą mieszankę paliwową. Płytowe zawory zwrotne (nie pokazane na rysunku) są zainstalowane między wnęką ssącą sprężarki, odizolowaną od przestrzeni skrzyni korbowej, a gaźnikiem, które zapewniają przepływ mieszanki paliwowej do sprężarki. Aby dostarczyć powietrze używane do przedmuchu, podobne zawory są zainstalowane na skrzyni korbowej po stronie cylindrów silnika. Zawory 12, zainstalowane na wylocie mieszanki ze sprężarki, mają za zadanie utrzymywać ciśnienie w odbiorniku, gdy tłok silnika porusza się w kierunku GMP.

Przyjęty układ z trzema wałami korbowymi zapewnia racjonalne rozmieszczenie cylindrów silnika i sprężarki w celu zorganizowania przepływu mieszanki paliwowej ze sprężarki do silnika, zmniejsza opory przepływu powietrza czyszczącego, gdy jest ono omijane ze skrzyni korbowej do cylindra , zwiększa produkcyjność dzięki wykonaniu cylindrów w jednym bloku, bez specjalnych kosztów pozwala stworzyć modyfikację czterocylindrową lub skrzynię biegów z wałami obracającymi się w przeciwnych kierunkach.

W ten sposób zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa uzyskuje się dzięki zastosowaniu tylko jednego powietrza do przedmuchu cylindrów silnika zamiast mieszanki powietrzno-paliwowej, do której wchodzi paliwo do przeprowadzenia procesu roboczego, głównie po zakończeniu przedmuchu proces w postaci nadmiernie wzbogaconej mieszanki paliwowej ze sprężarki, która jest doładowywana przez otwory wlotowe, gdy otwory wylotowe są zakryte przez górną krawędź płaszcza tłoka.

Ponieważ pracochłonność wykonania silnika z proponowanym kombinowanym schematem wymiany gazowej, w porównaniu z pracochłonnością wykonania podobnego silnika z przedmuchem cylindrów do komory korbowej z mieszanką paliwowo-powietrzną, praktycznie się nie zmienia, efekt ekonomiczny jego zastosowania determinować będzie jedynie zmniejszenie strat paliwa podczas wymiany gazowej, które przy przedmuchiwaniu mieszanką paliwową stanowią około 35% jej całkowitego zużycia (G.R.. Układ bezpośredniego wtrysku paliwa w dwusuwowych silnikach spalinowych). zbiór „Poprawa wskaźników energetycznych, ekonomicznych i środowiskowych” ICE”, VlGU, Vladimir, 1997., (s. 215).).

Ekonomiczny efekt zastosowania proponowanej konstrukcji silnika z połączonym systemem wymiany gazu, który zapewnia zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa w porównaniu z poprzednim schematem komory korbowej wykorzystującym mieszankę paliwową do przedmuchiwania, przy koszcie benzyny 35 rubli / l. wyniesie około 7 rubli / kWh, tj. silnik o mocy 20 kW dla zasobu 500 godzin zaoszczędzi około 70 000 rubli lub 2000 litrów benzyny. W obliczeniach założono, że straty paliwa podczas odsalania zmniejszą się o 80%, ponieważ możliwość przedostania się mieszanki paliwowej do układu wydechowego ogranicza jedynie czas jednoczesnego otwarcia kanałów ssącego i wydechowego od 125° obrotu wału korbowego do 15°. Umieszczenie portów wlotowych i wylotowych na różnych poziomach sugeruje, że straty paliwa zostaną jeszcze bardziej zmniejszone lub całkowicie zatrzymane.

Biorąc pod uwagę obecność wysokich wskaźników energetycznych i ekonomicznych zapewnionych przez zastosowanie cyklu dwusuwowego, zwiększenie ciśnienia, zmniejszenie zużycia paliwa o 2530%, przy zachowaniu zasobu silnika w poprzednich granicach 5001000 godzin pracy poprzez zmniejszenie obciążeń na łożyska korbowodów wałów korbowych w przypadku ich podwojenia proponowana konstrukcja silnika w wersji 2 lub 4 cylindrowej o mocy 2060 kW może być stosowana w elektrowniach samolotów, struganiu małych jednostek pływających ze śrubami napędowymi w postaci śrub lub śrub , przenośne wyroby silnikowe używane przez ludność, w departamentach Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych, wojska i marynarki wojennej, a także w innych instalacjach, gdzie wymagany jest mały ciężar właściwy i wymiary.

1. Dwusuwowy silnik spalinowy z doładowaniem i kombinowanym układem wymiany gazowej, przenoszący siłę z ciśnienia gazu na tłok jednocześnie na dwa wały korbowe usytuowane symetrycznie względem osi cylindra, zawierające wbudowane sprężarki współosiowe z osią cylindra , których tłoki połączone są z tłokami silnika za pomocą drążka, cylindry wyposażone w otwory wlotowe znajdujące się nad przedmuchami, z fazami dolotowymi przewyższającymi fazy wydechowe, z jedną wspólną skrzynią korbową, charakteryzującą się tym, że wykonana jest w dwucylindrowa przeciwbieżna konstrukcja, z przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami, z trzema wałami korbowymi, z których jeden ma dwa korby, zawiera osobną, odizolowaną od skrzyni korbowej ścieżkę dolotową mieszanki paliwowej, w tym gaźnik, zawory płytowe, sprężarkę z wnęki ssące i tłoczne oraz odbiornik połączony z otworami wlotowymi cylindra, przez które wzbogacona mieszanka paliwowa dostaje się do cylindrów silnika, przy czym Tłoki sprężarki Om są kinematycznie połączone z tłokami przeciwległych cylindrów silnika.

Wszystkie schematy otwierają się w pełnym rozmiarze, klikając.

NADCHODZĄCY RUCH

Osobliwością dwusuwowego silnika wysokoprężnego profesora Petera Hofbauera, który poświęcił 20 lat swojego życia na pracę dla koncernu Volkswagen, są dwa zbliżające się do siebie tłoki w jednym cylindrze. Potwierdza to nazwa: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) - tłoki przeciwbieżne, cylindry przeciwbieżne.

Podobny schemat zastosowano w lotnictwie i budowie czołgów w połowie ubiegłego wieku, na przykład na niemieckich Junkerach lub radzieckim czołgu T-64. Faktem jest, że w tradycyjnym silniku dwusuwowym oba okienka wymiany gazu są zamykane przez jeden tłok, a w silnikach z przeciwtłokami otwór wlotowy znajduje się w strefie suwu jednego tłoka, a wylot w suwie strefa drugiej. Taka konstrukcja pozwala na wcześniejsze otwarcie otworu wylotowego, a tym samym lepsze oczyszczenie komory spalania ze spalin. I zamknąć z wyprzedzeniem, aby zaoszczędzić część roboczej mieszanki, która w silniku dwusuwowym jest zwykle wrzucana do rury wydechowej.

Co jest główną atrakcją projektu profesora? W środkowej (pomiędzy cylindrami) pozycji wału korbowego, który obsługuje jednocześnie wszystkie tłoki. Ta decyzja doprowadziła do dość skomplikowanego projektu korbowodów. Na każdym czopie wału korbowego znajduje się ich para, z parą korbowodów umieszczonych po obu stronach cylindra na zewnętrznych tłokach. Ten schemat pozwolił zrezygnować z jednego wału korbowego (w poprzednich silnikach dwa znajdowały się na krawędziach silnika) i stworzyć zwartą, lekką jednostkę. W silnikach czterosuwowych cyrkulację powietrza w cylindrze zapewnia sam tłok, w silniku OPOC jest on turbodoładowany. Dla lepszej wydajności silnik elektryczny pomaga szybko rozpędzić turbinę, która w niektórych trybach staje się generatorem i odzyskuje energię.

Prototyp, wykonany dla wojska bez względu na normy środowiskowe, o masie 134 kg rozwija moc 325 KM. Przygotowano także wersję cywilną - o około stu siłach słabszego oddziaływania. Według twórcy, w zależności od wersji, silnik OROS jest o 30-50% lżejszy od innych silników wysokoprężnych o porównywalnej mocy i dwa do czterech razy bardziej kompaktowy. Nawet jeśli chodzi o szerokość (jest to najbardziej imponujący wymiar ogólny), OROS jest tylko dwa razy większy niż jedna z najbardziej kompaktowych jednostek samochodowych na świecie - dwucylindrowy Fiat Twinair.

Silnik OPOC jest przykładem konstrukcji modułowej: jednostki dwucylindrowe można łączyć w jednostki wielocylindrowe, połączone sprzęgłami elektromagnetycznymi. Gdy pełna moc nie jest wymagana, jeden lub więcej modułów można wyłączyć, aby zaoszczędzić paliwo. W przeciwieństwie do konwencjonalnych silników z cylindrami odcinającymi, w których wał korbowy porusza nawet tłoki spoczynkowe, można uniknąć strat mechanicznych. Zastanawiam się, co z efektywnością paliwową i emisją? Deweloper woli przemilczeć to pytanie. Oczywiste jest, że pozycje dwusuwów są tutaj tradycyjnie słabe.

ODDZIELNE KARMIENIE

Kolejny przykład odejścia od tradycyjnych dogmatów. Carmelo Scuderi wkroczył w świętą zasadę silników czterosuwowych: cały proces pracy musi odbywać się ściśle w jednym cylindrze. Wynalazca podzielił cykl na dwa cylindry: jeden odpowiada za wlot i sprężanie mieszanki, drugi za suw roboczy i zwolnienie. Jednocześnie tradycyjny czterosuwowy silnik, zwany silnikiem Split Cycle Combustion (SCC), pracuje podczas jednego obrotu wału korbowego, czyli dwa razy szybciej.

Tak działa ten silnik. W pierwszym cylindrze tłok spręża powietrze i podaje je do kanału łączącego. Zawór otwiera się, wtryskiwacz wtryskuje paliwo, a mieszanka pod ciśnieniem wpada do drugiego cylindra. Spalanie w nim rozpoczyna się, gdy tłok przesuwa się w dół, w przeciwieństwie do silnika Otto, gdzie mieszanina jest zapalana nieco wcześniej niż tłok osiągnie górny martwy punkt. Zatem mieszanina palna nie przeszkadza w początkowej fazie spalania, gdy tłok porusza się w kierunku tłoka, ale przeciwnie, popycha go. Twórca silnika obiecuje stosunek mocy do masy 135 KM. na litr objętości roboczej. Ponadto ze znaczną redukcją szkodliwych emisji dzięki efektywniejszemu spalaniu mieszanki – np. przy spadku emisji NOx o 80% w porównaniu z tym samym wskaźnikiem dla tradycyjnego silnika spalinowego. Jednocześnie twierdzą, że SCC jest o 25% oszczędniejszy od silników atmosferycznych o tej samej mocy. Jednak dodatkowy cylinder oznacza dodatkową masę, większe wymiary i zwiększone straty tarcia. Coś, w co nie mogę uwierzyć... Zwłaszcza jeśli weźmie się za przykład nową generację silników z doładowaniem, stworzoną pod hasłem downsizingu.

Nawiasem mówiąc, dla tego silnika wynaleziono oryginalny schemat rekuperacji i zwiększania ciśnienia „w jednej butelce” o nazwie Air-Hybrid. Podczas hamowania silnikiem cylinder jazdy jest dezaktywowany (zawory zamknięte), a cylinder sprężania napełnia specjalny zbiornik sprężonym powietrzem. Podczas przyspieszania dzieje się odwrotnie: cylinder sprężający nie działa, a zmagazynowane powietrze jest wtłaczane do cylindra roboczego - rodzaj zwiększania ciśnienia. Właściwie przy takim schemacie nie wyklucza się pełnego trybu pneumatycznego, gdy powietrze samo wpycha tłoki.

MOC Z POWIETRZA

Profesor Lino Guzzella wykorzystał też pomysł gromadzenia sprężonego powietrza w osobnym zbiorniku: jeden z zaworów otwiera drogę z butli do komory spalania. Reszta to konwencjonalny silnik z turbodoładowaniem. Prototyp zbudowano w oparciu o silnik o pojemności 0,75 litra, oferując go jako zamiennik… 2-litrowego silnika wolnossącego.

Aby ocenić skuteczność swojego dzieła, deweloper woli porównać go z hybrydowymi układami napędowymi. Co więcej, przy podobnej oszczędności paliwa (około 33%), konstrukcja Guzzelli zwiększa koszt silnika tylko o 20% - złożona instalacja benzynowo-elektryczna kosztuje prawie dziesięciokrotnie więcej. Jednak w badanej próbce paliwo jest oszczędzane nie tyle dzięki ciśnieniu z cylindra, co dzięki niewielkiej objętości roboczej samego silnika. Ale sprężone powietrze wciąż ma perspektywy w pracy konwencjonalnego silnika spalinowego: może służyć do uruchamiania silnika w trybie „start-stop” lub do poruszania samochodem przy niskich prędkościach.

SPINY PIŁKOWE, SPINY ...

Wśród niezwykłych silników spalinowych, silnik Herberta Hüttlina wyróżnia się najbardziej niebanalnym designem: tradycyjne tłoki i komory spalania są umieszczone wewnątrz kuli. Tłoki poruszają się w kilku kierunkach. Po pierwsze, ku sobie, tworząc między sobą komory spalania. Ponadto są one połączone parami w bloki, osadzone na jednej osi i obracające się wzdłuż przebiegłej trajektorii wyznaczonej przez pierścieniową podkładkę figurową. Obudowa bloku tłoka jest zintegrowana z przekładnią, która przenosi moment obrotowy na wał wyjściowy.

Ze względu na sztywne połączenie między blokami, gdy jedna komora spalania jest wypełniona mieszanką, spaliny są jednocześnie wypuszczane do drugiej. Tak więc dla obrotu bloków tłoka o 180 stopni następuje cykl 4-suwowy, dla pełnego obrotu - dwa cykle robocze.

Pierwszy pokaz silnika kulowego na Salonie Samochodowym w Genewie przykuł uwagę wszystkich. Koncepcja jest z pewnością ciekawa – można godzinami oglądać pracę modelu 3D, próbując rozgryźć, jak działa ten czy inny system. Jednak za piękną ideą powinno iść wcielenie w metal. A deweloper nie powiedział jeszcze ani słowa o przynajmniej przybliżonych wartościach głównych wskaźników jednostki - mocy, wydajności, przyjazności dla środowiska. A co najważniejsze, o możliwościach produkcyjnych i niezawodności.

TEMAT MODY

Obrotowy silnik łopatkowy został wynaleziony nieco mniej niż sto lat temu. I prawdopodobnie nie pamiętaliby tego przez długi czas, gdyby nie pojawił się ambitny projekt samochodu narodu rosyjskiego. Pod maską „jomobilu”, nawet jeśli nie od razu, powinien pojawić się silnik łopatkowy, a nawet połączony z silnikiem elektrycznym.

Krótko o swoim urządzeniu. Na osi znajdują się dwa wirniki z parą łopatek na każdym, tworzące komory spalania o zmiennej wielkości. Wirniki obracają się w tym samym kierunku, ale z różnymi prędkościami - jeden dogania drugi, mieszanka między łopatkami jest ściśnięta, iskra przeskakuje. Drugi zaczyna poruszać się po okręgu, aby „pchnąć” sąsiada do następnego okręgu. Spójrz na zdjęcie: w prawej dolnej ćwiartce znajduje się wlot, w prawym górnym - kompresja, następnie przeciwnie do ruchu wskazówek zegara - podróż i zwolnienie. Mieszanina jest zapalana w górnym punkcie koła. Tak więc w jednym obrocie wirnika występują cztery suwy robocze.

Oczywistymi zaletami konstrukcji są zwartość, lekkość i dobra wydajność. Jednak są też problemy. Spośród nich najważniejsza jest precyzyjna synchronizacja działania dwóch wirników. Nie jest to łatwe zadanie, a rozwiązanie musi być niedrogie, w przeciwnym razie „yo-mobile” nigdy nie stanie się popularny.