Dzisiejsze auto przypomina piec z bajki: dymi, nagrzewa się, z pozostałą energią jedzie do przodu. Wynalazca z Wisconsin, Ingo Valentine, wie, jak zamienić całą energię w ruch bez utraty kropli.
Władimir Sannikow
Nowoczesny samochód przypomina źle zorganizowaną firmę z coraz większymi kosztami i nieefektywnym zarządzaniem. Nie więcej niż 20% wytworzonej energii zużywa się na ruch. Straty towarzyszą wszystkim etapom pracy elektrowni, od wtrysku paliwa do cylindrów po przenoszenie momentu obrotowego na koła. Mechanizm dystrybucji gazu, skrzynia biegów, duża liczba dodatkowych odbiorców energii: generator, klimatyzacja, wspomaganie kierownicy, samochodowe urządzenia elektryczne - wszystko to odbiera znaczną część początkowej mocy silnika. Pozostałą część przeznacza się na pokonanie oporu aerodynamicznego i procesu hamowania, w którym traci się kolejne 14% mocy. W rezultacie tylko jedna piąta trafia na koła. Wszystko to dotyczy nowego samochodu: fizyczne zużycie obciążonych jednostek po kilku latach eksploatacji zaczyna zabierać kolejne trzy do pięciu procent mocy.
Hybryda dieslowo-hydrauliczna Ingocar, opracowana przez inżyniera Ingo Valentina, zasadniczo różni się od współczesnego samochodu, do którego jesteśmy przyzwyczajeni. Jego silnik rezygnuje z mechanizmu rozrządu zaworowego, korbowodów, wału korbowego, układu smarowania i chłodzenia, sprzęgła, skrzyni biegów i napędów kół. Nie ma też wału napędowego ani mechanizmów różnicowych, chociaż Ingocar jest pojazdem z napędem na wszystkie koła. Całkowite straty tarcia w elektrowni nie przekraczają 12% (w tradycyjnych samochodach nie mniej niż 24%). Wreszcie obliczona waga pięciomiejscowego sedana Ingocar nie przekracza tony, przyspieszenie do setki zajmuje 5 sekund, moc maksymalna na kołach sięga 720 KM, a zużycie paliwa jest utrzymywane na poziomie 1,8 litra na 100 km.
Przyspieszenie regeneracji
Hybrydowa platforma Ingocar z napędem na wszystkie koła oparta jest na pomocniczym silniku spalinowym, akumulatorze hydraulicznym i hydraulicznych kołach silnikowych. Kompaktowy turbodiesel pompuje płyn ze zbiornika do akumulatora hydraulicznego. Wewnątrz baterii znajduje się wytrzymały, elastyczny zbiornik wypełniony azotem. Energia cieplna spalania paliwa jest zamieniana na energię mechaniczną sprężonego gazu. Z akumulatora ciecz pod wysokim ciśnieniem przepływa rurociągiem do hydrostatycznych kół silnikowych i samochód zaczyna się poruszać. Gdy akumulator jest w pełni naładowany, silnik automatycznie wyłącza się i ponownie uruchamia, jeśli to konieczne, aby uzupełnić rezerwę energii.
Podczas hamowania przepływ płynu hydraulicznego w silniku koła jest kierowany przez zawór z powrotem do akumulatora. Ciśnienie płynu szybko osiąga szczytowe obciążenia, a silnik koła zwalnia. Tylko niewielka ilość energii hamowania jest tracona, podczas gdy większość, od 70-85%, trafia na sprężanie azotu. W tym cyklu koło silnikowe działa jak pompa pod względem siły hamowania, nie gorsza od hamulców tarczowych nowoczesnych samochodów. Podczas hamowania od prędkości 100 km/h aż do całkowitego zatrzymania pojazdu, skumulowana energia hamowania regeneracyjnego pozwoli Ingocarowi ponownie przyspieszyć od zera do 70-85 km/h! Ingo nazywa ten proces „przyspieszeniem regeneracyjnym”. Mechanizm sprężynowy działa w ten sam sposób w zwijanych samochodach dziecięcych: im bardziej skręcisz sprężynę, tym szybciej zabawka przyspiesza. Regeneracyjne układy hamulcowe w elektrycznych hybrydach są ponad dwukrotnie wydajniejsze niż Ingocar, a jednocześnie są znacznie cięższe.
W cyklu miejskim pełne naładowanie akumulatora trwa średnio 8 km. Następnie włączany jest silnik wysokoprężny, który w ciągu minuty całkowicie ładuje akumulator, jednocześnie obracając koła silnikowe. Następnie cykl się powtarza. W trybie drogowym zużycie paliwa wzrasta z powodu gwałtownego wzrostu oporu aerodynamicznego, ale ogólnie cykl elektrowni się nie zmienia - paliwo zużywa się tylko na jedną piątą podróży.
Wał korbowy wycofuje się
Zaskakująco prosta konstrukcja Ingo Valentine, chroniona dwoma patentami, eliminuje wszystkie obracające się części poza wirnikami turbosprężarki. Dzięki przeciwstawnej architekturze i swobodnym tłokom silnik obywa się bez korbowodów, wału korbowego i mechanizmu rozrządu zaworowego. Dwa tłoki znajdują się we wspólnej komorze spalania: podczas suwu sprężania zbliżają się do siebie, a podczas suwu odpychają się od siebie. Architektura Boxera zyskuje popularność w budowie silników ze względu na swoją prostotę, doskonałą równowagę i wysoką gęstość mocy. Do w-
Amerykańska firma technologiczna Advanced Propulsion Technologies (APT) zaprezentowała niedawno zasadniczo podobny prototyp dwucylindrowego, przeciwstawnego turbodiesla, który 2,5 razy przewyższa tradycyjne silniki pod względem gęstości mocy, będąc pięć razy lżejszym. Do 2011 roku firma planuje wprowadzić na rynek kilka modyfikacji silnika.
Koncepcja swobodnego tłoka oznacza, że każdy tłok służy jednocześnie jako tłok silnika spalinowego i pompy hydraulicznej. Po suwie roboczym ciśnienie płynu w układzie hydraulicznym przywraca tłok do pierwotnego położenia i spręża paliwo.
Przy objętości roboczej 500 cm³ silnik Ingo Valentina rozwija moc 64 KM. (prawie 130 „koni” na litr). Zużycie paliwa waha się od 1,35 do 1,85 litra na 100 km, w zależności od prędkości jazdy. Silnik waży zaledwie 32 kg, jest pięciokrotnie lżejszy od tradycyjnego silnika spalinowego i sześciokrotnie lżejszy od nowoczesnych elektrowni hybrydowych. Silnik jest w stanie strawić różne rodzaje paliwa: olej napędowy, benzynę, bioetanol i biodiesel. Zmieniane są tylko ustawienia systemu sterowania. Silnik nie wymaga specjalnego układu chłodzenia, ponieważ zawsze pracuje optymalnie – bez spadków i szczytowych obciążeń. Naturalna cyrkulacja powietrza wystarcza do efektywnego odprowadzania ciepła
w komorze silnika. Eliminuje to potrzebę stosowania chłodnicy, której wlot powietrza znacznie zwiększa opór aerodynamiczny przy dużych prędkościach. Dzięki optymalnym prześwitom między tłokiem a ścianą cylindra silnik Ingo również nie wymaga smarowania, co oznacza, że miska olejowa, pompa i chłodnica zostają skreślone z listy wyposażenia obowiązkowego.
Stado wewnątrz koła
Drugi kluczowy element konstrukcyjny Ingocar, hydrostatyczny silnik koła, jest chroniony przez dwa patenty z 2002 roku. Prosta konstrukcja tłoka, przekładni planetarnej, systemu kanałów i zaworów sterujących z łatwością radzi sobie z przenoszeniem wysokiego momentu obrotowego i szczytowymi obciążeniami hamowania. O masie poniżej 6 kg
i wielkości konwencjonalnego hamulca tarczowego, silnik na koło rozwija moc do 230 KM. A to jest dalekie od limitu. Ingo twierdzi, że wraz ze wzrostem wielkości silnika proporcjonalnie wzrasta jego wydajność dynamiczna. Nie ma to jednak większego sensu, bo w trybie jazdy miejskiej każdy z czterech silników zużywa tylko 5% swojej mocy, a w trybie autostradowym – nie więcej niż 20%.
Elektroniczny system sterowania pozwala elastycznie regulować moment obrotowy przenoszony na każde koło z osobna. Oczywiście dotyczy to również siły hamowania. Przy takim urządzeniu realizacja dowolnych algorytmów układu stabilizacji (ABS, ESP, inteligentny napęd na cztery koła) nie wymaga komplikowania konstrukcji (dyferencjały, sprzęgła wiskotyczne, mechanizmy sterowania hamulcami) i dodatkowych kosztów energii. Ze względu na swoją prostotę, niewielką ilość ruchomych części, niskie natężenia przepływu płynu roboczego i całkowitą szczelność, koło silnikowe pracuje niemal bezgłośnie w każdym trybie.
Obecnie wiele dużych firm zajmuje się opracowywaniem własnych modeli hydrostatycznego koła silnikowego. Największe sukcesy w tej dziedzinie wykazują niemieckie firmy Bosch-Rexroth i Sauer-Danfoss, a także amerykański producent sprzętu ciężkiego Caterpillar. Ale w testach porównawczych próbka Valentin przewyższa wszystkie analogi pod względem masy, rozmiaru i gęstości mocy. „Wielka nazwa firmy
a wysokość wynagrodzenia kierownika projektu na szczęście nie są decydującymi czynnikami w takich dziedzinach nauki, w których potrzebne jest doświadczenie i głęboka, konkretna wiedza ”- mówi sam Ingo Valentin.
Tankowanie na płocie
Najdroższym elementem konstrukcyjnym walentynkowej hybrydy jest akumulator hydrauliczny: metalowo-plastikowy dwuczęściowy zbiornik wzmocniony włóknem węglowym. Umieszczony na środku platformy akumulator pomaga optymalnie rozłożyć obciążenie na koła pojazdu i obniżyć środek ciężkości, co z kolei poprawia prowadzenie. Valentine twierdzi, że bateria jest absolutnie niezawodna i bezpieczna. Konstrukcja zbiorników, rurociągów i połączeń pozwala na poważne odkształcenia bez utraty szczelności. Wszystkie połączenia mają specjalnie zaprojektowane podwójne O-ringi, aby zapobiec przypadkowemu wyciekowi płynu. Ciśnienie robocze w akumulatorze waha się od 120 do 480 bar.
Straty energii w akumulatorze nie przekraczają 2–5% i są spowodowane lekkim podgrzaniem azotu podczas gwałtownego sprężania. Dla porównania: straty energii w nowoczesnych akumulatorach litowo-jonowych sięgają 10% lub więcej i są wbudowane w samą technologię. Ważne jest, aby akumulator hydrauliczny mógł być szybko ładowany i rozładowywany. Szybkie rozładowanie jest wymagane w przypadku nagłych przyspieszeń lub jazdy w trudnych warunkach drogowych.
Objętość płynu hydraulicznego dla Ingocar wynosi około 60 litrów. Wszystko to ma pochodzenie roślinne, co jest ważne z punktu widzenia ekologii. Według Ingo nie trzeba go zmieniać przez cały okres eksploatacji pojazdu. Jeśli wymiana nadal jest wymagana, nie będzie kosztować więcej niż zwykła wymiana oleju silnikowego.
Na dachu Ingocar można zamontować panel słoneczny o powierzchni nieco ponad 1 m². Zasila kompaktową pompę elektryczną, która podobnie jak silnik wysokoprężny pompuje płyn do akumulatora. Część energii elektrycznej podczas jazdy jest zużywana przez dodatkowe wyposażenie samochodu. Z obliczeń wynika, że energia słoneczna otrzymana w ciągu dnia wystarczy na 25-kilometrową podróż bez włączania silnika spalinowego! Bateria słoneczna nie jest tanią przyjemnością, ale z łatwością zwraca się w ciągu półtora do dwóch lat eksploatacji samochodu. Jest to jednak opcja i możesz ją po prostu odrzucić. Możliwe jest również ładowanie baterii ze zwykłego domowego źródła zasilania.
Zawieszenie Ingocar jest oczywiście hydrauliczne. Jest w pełni zintegrowany z całym układem hydraulicznym i można go dostosować do indywidualnych preferencji kierowcy. Hydraulika jest nawet zaangażowana w system bezpieczeństwa biernego samochodu: podczas ekstremalnego hamowania lub po uruchomieniu czujnika przedni i tylny zderzak przesuwają się do przodu i do tyłu o 40 cm każdy. Stopień elastyczności aktywnych zderzaków określa elektroniczny system sterowania, który uwzględnia aktualną dynamikę samochodu, liczbę pasażerów oraz ich położenie w samochodzie. Aktywny zderzak działa jak tłok i przekształca energię uderzenia w energię kompresji poprzez pompowanie płynu hydraulicznego
do akumulatora. Więc możesz nawet zatankować w razie wypadku! Prowadzenie hybrydowego Ingocar nie różni się niczym od prowadzenia tradycyjnego automatycznego samochodu.
Wyścig dziesięciu milionów
W rzeczywistości Ingo nie zbudował jeszcze samochodu jako takiego. W metalu jest tylko silnik wysokoprężny i silnik kołowy. Ale koncepcja platformy Ingocar jest w pełni obliczona i pomyślnie przeszła liczne badania w wiodących amerykańskich laboratoriach naukowych. Ingo mówi, że od 1986 r. wielokrotnie zwracał się do dużych firm motoryzacyjnych, takich jak Ford, BMW i Porsche, z propozycjami wdrożenia swoich wynalazków. Ale zawsze spotykałem się z uprzejmą odmową. Zmęczony pukaniem do zamkniętych drzwi, postanowił działać na własną rękę.
Jednym ze źródeł inwestycji w seryjną produkcję Ingocara może być zwycięstwo w wyścigu X-Prize, który odbędzie się w latach 2009-2010. Fundusz nagród w wysokości 10 milionów dolarów zapewnia Fundacja X PRIZE. W eliminacjach dopuszczonych jest 31 drużyn z Ameryki, Niemiec, Wielkiej Brytanii i Szwajcarii. Aby uzyskać upragniony czek, musisz stworzyć samochód, który może przejechać 100 km na 2,35 litra paliwa, emitując do atmosfery nie więcej niż 200 g gazów cieplarnianych na milę. Każdy zespół musi mieć realistyczny biznesplan na produkcję co najmniej 10 000 pojazdów.
Ingo powiedział Popular Mechanics, że na pewno weźmie udział w wyścigu X PRIZE. Jesienią ubiegłego roku na targach motoryzacyjnych we Frankfurcie spotkał się z przedstawicielami dużego warsztatu blacharskiego, którzy wyrazili zainteresowanie współpracą. Atelier, którego nazwa Ingo przesądnie nie ujawnia, jest gotowe przeprowadzić cały cykl prac nad stworzeniem nadwozia - od opracowania projektu zewnętrznego i wewnętrznego Ingocar do budowy działającego prototypu. Stworzenie jednego egzemplarza, według szacunków Ingo, będzie kosztować około 80 000 dolarów - w dzisiejszych czasach zwykłe grosze.
Di / zel hydrauliczny / c ... Razem. Oprócz. Łącznik.
Młot Diesla- ... Wikipedia
Dźwig podnoszący- Podnośnik o działaniu cyklicznym z ruchem posuwisto-zwrotnym korpusu chwytającego ładunek; służy do podnoszenia i przenoszenia ładunków. Cykl pracy P. do. Składa się z wychwytywania ładunku, skoku roboczego do przesuwania ładunku i rozładowywania ... Wielka radziecka encyklopedia
Lokomotywa- Lokomotywa spalinowa ... Wikipedia
Lokomotywa spalinowa- Lokomotywa spalinowa Napęd Silnik wysokoprężny Okres od 1924 r. Prędkość do 271 km/h Zakres zastosowania transport publiczny, transport towarowy, prace manewrowe ... Wikipedia
GOST R 55057-2012: Transport kolejowy. Kompozycja toczy się. Warunki i definicje- Terminologia GOST R 55057 2012: Transport kolejowy. Kompozycja toczy się. Terminy i definicje oryginalny dokument: 22 awaryjny system zderzeniowy: Urządzenie taboru kolejowego zaprojektowane w celu zapobiegania lub zmniejszania ... ...
GOST 17520-72: Powłoki do pogłębiania ssącego ogólnego przeznaczenia. Warunki i definicje- Terminologia GOST 17520 72: Pogłębiarki ssące ogólnego przeznaczenia. Terminy i definicje dokument oryginalny: 9. Autonomiczna pogłębiarka Pogłębiarka wyposażona w niezależną elektrownię Definicje terminu z różnych dokumentów: ... ... Słownik-odnośnik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej
Merkawa- Ten artykuł dotyczy czołgu „Merkava”; o religijnie mistycznej koncepcji w Kabale patrz Merkava (Kabała) ... Wikipedia
Koparka jednonaczyniowa- Proponuje się połączenie tej strony z Koparką. Wyjaśnienie przyczyn i dyskusja na stronie Wikipedii: Ku unifikacji / 25 lutego 2012. Dyskusja trwa tydzień (lub dłużej jeśli idzie wolno... Wikipedia
Unikaj barana- Dodge Ram ... Wikipedia
Książki
- , Instrukcja naprawy Toyoty Land Cruiser Prado od 2009 roku, wyposażonej w silnik wysokoprężny 1KD-FTV (3,0 l Common Rail) Publikacja zawiera instrukcję obsługi, szczegółową ... Kategoria: Dla entuzjastów samochodów Wydawca: Legion-Avtodata, Producent: Legion-Avtodata, Kup za 1630 UAH (tylko Ukraina)
- Toyota Land Cruiser Prado 150 od wydania 2009. Diesel 1KD-FTV (3.0). Naprawa, eksploatacja, konserwacja, Instrukcja napraw Toyota Land Cruiser Prado od 2009 roku, wyposażona w silnik wysokoprężny 1KD-FTV (3,0 l Common Rail). Publikacja zawiera instrukcję obsługi, ... Kategoria: Toyota Seria: Wydawca:
Połączony napęd hydrauliczny i elektrohydrauliczny diesel
Przy kombinowanym napędzie dieslowo-hydraulicznym podstawowym źródłem energii jest silnik spalinowy (diesel), który napędza pompy hydrauliczne. Oddzielne mechanizmy maszyny odbierają ruch od silnika hydraulicznego i cylindrów hydraulicznych (popychacze hydrauliczne), do których płyn roboczy z pomp hydraulicznych jest dostarczany rurociągami pod ciśnieniem.
Napęd hydrauliczny w maszynach budowlanych służy do napędzania mechanizmów maszyny z komunikacją z nimi ruchów posuwisto-zwrotnych i obrotowych, do włączania i wyłączania poszczególnych mechanizmów (sprzęgła cierne i hamulce), a także do sterowania korpusami roboczymi maszyn ( lemiesz spycharki i równiarki, zgarniacz łyżki itp.).
Hydrauliczny napęd wolumetryczny składa się z pomp, zaworów, rurociągów, cylindrów hydraulicznych i silników hydraulicznych.
W hydrostatycznym napędzie maszyn budowlanych stosuje się pompy trzech typów: zębate (zębate), łopatkowe i nurnikowe. Do sterowania hydraulicznymi układami napędowymi wykorzystywane są rozdzielacze suwakowe, zaworowe i dźwigowe. Przeważnie stosowane są rozdzielacze suwakowe.
Korpus roboczy maszyny, wykonujący ruch postępowy, jest napędzany przez cylinder hydrauliczny (popychacz hydrauliczny), który zapewnia tylko ruch postępowy lub posuwisto-zwrotny (w zależności od tego nazywane są cylindrami jednostronnego lub dwustronnego działania).
Ruch obrotowy korpusu roboczego jest zwykle realizowany przez silnik hydrauliczny. Silniki hydrauliczne, podobnie jak pompy, to przekładnia (przekładnia), łopatka i nurnik: nurnik osiowy i nurnik promieniowy.
Silniki hydrauliczne, które pozwalają na uzyskanie dużych momentów obrotowych przy niskiej prędkości, nazywane są silnikami o wysokim momencie obrotowym. Zwykle są to urządzenia typu tłokowego.
Pompa hydrauliczna zębata (rys. 4, a) składa się z korpusu z odgałęzieniem ssawnym i tłocznym. W obudowie, napędowe i napędzane koła zębate obracają się w różnych kierunkach, mając te same moduły sprzęgające i równą liczbę zębów. Gdy koła zębate obracają się w kierunku wskazywanym przez strzałki, ciecz wchodząca przez dyszę jest wychwytywana przez zęby przekładni i wypychana wzdłuż wewnętrznej powierzchni uziemienia obudowy do dyszy wylotowej.
Łopatkowa pompa hydrauliczna (rys. 4, b) składa się z korpusu z 8 króćcami ssawnymi i tłocznymi. W obudowę wciśnięty jest stojan o przekroju owalnym, w którym obraca się wirnik z rowkami. Ostrza są swobodnie wkładane w te rowki. Gdy wirnik obraca się pod działaniem siły odśrodkowej, łopatki poruszają się wzdłuż rowków na obrzeże i ślizgają się wzdłuż wewnętrznej tworzącej stojana. Wnęki ssawne i tłoczne znajdują się w ścianach czołowych obudowy pompy. Komory ssące są połączone rurą ssącą. Gdy wirnik się obraca, objętość wnęk zamkniętych między dwiema sąsiednimi łopatkami zewnętrznej tworzącej wirnika i wewnętrznej tworzącej stojana okazuje się różna, ponieważ łopatki poruszają się do przodu o wielkość od minimum do maksimum. Wraz ze wzrostem objętości wnęk ciecz jest zasysana, przy skróceniu długości wystającej części ostrzy ciecz jest pompowana przez rurę odgałęzioną. Przy każdym obrocie wirnika każde ostrze przepycha ciecz dwukrotnie przez rurę odprowadzającą. Pompy te nazywane są pompami dwustronnego działania. Wytwarzają ciśnienie do 140 kg/cm2 w układzie hydraulicznym.
Ryż. 4. Schematy pomp hydraulicznych a - przekładnia; b - ostrza; в - osiowo-nurnikowy
Pompy nurnikowe produkowane są w różnych wykonaniach: osiowo-nurnikowe, promieniowo-nurnikowe oraz tłokowo-mimośrodowe z rozdziałem zaworowym.
Osiową pompę nurnikową pokazano schematycznie na ryc. 4,c. Na wale napędowym zamontowana jest tarcza, z którą za pomocą przegubów kulowych połączone są głowice korbowodów tłoka. Gdy wał napędowy z tarczą obraca się z tą samą prędkością kątową, obraca się blok cylindrów, umieszczony w obudowie pompy pod kątem do wału napędowego. Z jednym obrotem wału napędowego tłoki wykonują jeden ruch posuwisto-zwrotny, zasysając olej przez port A i wypychając go przez port B.
Silnik hydrauliczny (silnik hydrauliczny) - maszyna hydrauliczna przeznaczona do przetwarzania energii hydraulicznej na energię mechaniczną.
Konstrukcja turbiny hydraulicznej: 1 - złącze dyszy, 2 - element odcinający - igła, 3 - zbiornik z wodą, 4 - wirnik, 5 - strumień wody
Zgodnie z zasadą działania silniki hydrauliczne dzielą się na:
- łopatkowe (turbiny wodne, koło wodne)
- wolumetryczny (siłownik hydrauliczny)
W łopatkowych silnikach hydraulicznych ogniwo napędzane porusza się z powodu zmiany momentu pędu przepływu płynu. Silniki hydrauliczne wolumetryczne działają z głowicy hydrostatycznej w wyniku napełnienia komór roboczych cieczą i przemieszczenia wypieraczy. W praktyce częściej stosuje się silniki hydrauliczne wyporowe, ponieważ przy tej samej mocy zamiennej są bardziej kompaktowe i lżejsze.
Ponadto silniki hydrauliczne są odwracalne. Dzięki temu jego cechy konstrukcyjne będą również wykonywać pracę pomp.
Zasada działania
Schemat działania silnika hydraulicznego w trybie silnikowym przedstawiono na rysunku 3. Załóżmy, że komory robocze maszyny znajdujące się na prawo od osi pionowej zasilane są cieczą z pompy, a komory znajdujące się na lewe są połączone zbiornikiem. Pod wpływem nadmiernego nacisku na płyty powstają niezrównoważone siły, tworząc przeciwny do ruchu wskazówek zegara moment obrotowy na wale silnika. Komory połączone ze zbiornikiem są uwalniane od płynu roboczego, gdy wirnik się obraca. Jeśli dzwoni A zamontowany w obudowie silnika współosiowo z wirnikiem, wówczas moment obrotowy na wale silnika spadnie do zera, a obrót wału zostanie zatrzymany.