Motor cu ardere internă cu pistoane în mișcare opusă. Motorul cu mișcarea opusă a pistoanelor motorului cu ardere internă cu structura opusă

Nu va fi o exagerare să spunem că majoritatea dispozitivelor autopropulsate de astăzi sunt echipate cu motoare cu ardere internă de diferite modele, folosind diferite principii de funcționare. În orice caz, dacă vorbim despre transportul rutier. În acest articol vom analiza mai atent motorul cu ardere internă. Ce este, cum funcționează această unitate, care sunt argumentele pro și contra, veți învăța citind-o.

Principiul de funcționare a motoarelor cu ardere internă

Principiul principal al funcționării ICE se bazează pe faptul că combustibilul (solid, lichid sau gazos) arde într-un volum de lucru special alocat în interiorul unității, transformând energia termică în energie mecanică.

Amestecul de lucru care intră în cilindrii unui astfel de motor este comprimat. După ce este aprins cu ajutorul unor dispozitive speciale, apare o suprapresiune a gazelor, forțând pistoanele cilindrilor să revină la poziția lor inițială. Acest lucru creează un ciclu de lucru constant care transformă energia cinetică în cuplu cu ajutorul unor mecanisme speciale.

Astăzi, dispozitivul ICE poate avea trei tipuri principale:

• adesea numit plămân;
• unitate de putere în patru timpi, permițând atingerea unor valori mai mari de putere și eficiență;
• cu caracteristici de putere crescute.

În plus, există și alte modificări ale circuitelor de bază care fac posibilă îmbunătățirea anumitor proprietăți ale centralelor de acest tip.

Avantajele motoarelor cu ardere internă

Spre deosebire de unitățile de putere care asigură prezența camerelor externe, motorul cu ardere internă are avantaje semnificative. Principalele sunt:

• dimensiuni mult mai compacte;
• indicatori de putere mai mari;
• valori optime de eficiență.

Trebuie remarcat, vorbind despre motorul cu ardere internă, că acesta este un dispozitiv care în majoritatea covârșitoare a cazurilor permite utilizarea diferitelor tipuri de combustibil. Poate fi benzină, motorină, natural sau kerosen și chiar lemn obișnuit.

Această versatilitate a câștigat acestui concept de motor o popularitate binemeritată, omniprezentă și o conducere cu adevărat globală.

O scurtă excursie istorică

Este general acceptat faptul că motorul cu ardere internă datează din istoria sa de la crearea unei unități cu piston de către francezii de Rivas în 1807, care folosea hidrogenul ca combustibil într-o stare agregată gazoasă. Și, deși de atunci dispozitivul ICE a suferit modificări și modificări semnificative, ideile de bază ale acestei invenții continuă să fie utilizate astăzi.

Primul motor cu combustie internă în patru timpi a fost lansat în 1876 în Germania. La mijlocul anilor 80 ai secolului al XIX-lea, în Rusia a fost dezvoltat un carburator, care a făcut posibilă măsurarea alimentării cu benzină a cilindrilor motorului.

Și chiar la sfârșitul secolului precedent, celebrul inginer german a propus ideea de a aprinde un amestec combustibil sub presiune, care a crescut semnificativ caracteristicile de putere ale motorului cu ardere internă și indicatorii de eficiență ai unităților de acest tip, care anterior a lăsat mult de dorit. De atunci, dezvoltarea motoarelor cu ardere internă a mers în principal pe calea îmbunătățirii, modernizării și implementării diferitelor îmbunătățiri.

Principalele tipuri și tipuri de motoare cu ardere internă

Cu toate acestea, istoria de peste 100 de ani a unităților de acest tip a făcut posibilă dezvoltarea mai multor tipuri principale de centrale electrice cu combustie internă a combustibilului. Ele diferă între ele nu numai prin compoziția amestecului de lucru utilizat, ci și prin caracteristicile de proiectare.

Motoare pe benzină

După cum sugerează și numele, unitățile acestui grup folosesc diferite tipuri de benzină drept combustibil.

La rândul lor, astfel de centrale electrice sunt de obicei împărțite în două grupuri mari:

• Carburator. În astfel de dispozitive, amestecul de combustibil este îmbogățit cu mase de aer într-un dispozitiv special (carburator) înainte de a intra în cilindri. Apoi se aprinde cu o scânteie electrică. Printre cei mai proeminenți reprezentanți de acest tip se numără modelele VAZ, al căror motor cu ardere internă pentru o perioadă foarte lungă de timp a fost exclusiv de tipul carburatorului.
• Injecţie. Acesta este un sistem mai complex în care combustibilul este injectat în cilindri prin intermediul unui colector special și al unor injectoare. Poate avea loc atât mecanic, cât și prin intermediul unui dispozitiv electronic special. Sistemele de injecție directă Common Rail sunt considerate cele mai productive. Instalat pe aproape toate mașinile moderne.

Motoarele pe benzină cu injecție sunt considerate mai economice și oferă o eficiență mai mare. Cu toate acestea, costul unor astfel de unități este mult mai mare, iar întreținerea și funcționarea sunt mult mai dificile.

Motoare diesel

În zorii existenței unor unități de acest tip, se auzea foarte des o glumă despre un motor cu ardere internă, că este un dispozitiv care mănâncă benzină ca un cal, dar se mișcă mult mai încet. Odată cu invenția motorului diesel, această glumă și-a pierdut parțial relevanța. În principal, deoarece motorina este capabilă să funcționeze cu combustibil de calitate mult mai scăzută. Aceasta înseamnă că este mult mai ieftin decât benzina.

Principala diferență fundamentală între arderea internă este absența aprinderii forțate a amestecului de combustibil. Combustibilul diesel este injectat în cilindri prin duze speciale, iar picăturile individuale de combustibil sunt aprinse datorită forței presiunii pistonului. Alături de avantaje, motorul diesel are și o serie de dezavantaje. Printre acestea se numără următoarele:

• mult mai puțină energie comparată cu centralele pe benzină;
• dimensiuni mari și caracteristici de greutate;
• dificultăți de pornire în condiții meteorologice și climatice extreme;
• tracțiune insuficientă și tendința către pierderi nejustificate de putere, în special la viteze relativ mari.

În plus, repararea unui motor cu combustie internă de tip diesel este, de regulă, mult mai complicată și mai costisitoare decât ajustarea sau restabilirea capacității de lucru a unei unități pe benzină.

Motoare pe gaz

În ciuda costului redus al gazului natural utilizat ca combustibil, dispozitivul unui motor cu ardere internă care funcționează pe gaz este incomparabil mai complicat, ceea ce duce la o creștere semnificativă a costului unității în ansamblu, instalarea și funcționarea acesteia în special.

La centralele de acest tip, gazul lichefiat sau natural pătrunde în butelii printr-un sistem de reductoare speciale, colectoare și duze. Aprinderea amestecului de combustibil are loc în același mod ca în instalațiile pe benzină cu carburator - cu ajutorul unei scântei electrice emanate de la o bujie.

Tipuri combinate de motoare cu ardere internă

Puțină lume știe despre sistemele combinate ICE. Ce este și unde se aplică?

Desigur, nu vorbim despre mașini hibride moderne care pot funcționa atât pe combustibil, cât și pe un motor electric. Motoarele combinate cu ardere internă sunt denumite de obicei astfel de unități care combină elemente ale diferitelor principii ale sistemelor de alimentare cu combustibil. Cel mai izbitor reprezentant al familiei unor astfel de motoare sunt unitățile diesel-gaz. În ele, amestecul de combustibil intră în blocul ICE aproape la fel ca în unitățile de gaz. Dar combustibilul este aprins nu cu ajutorul unei descărcări electrice de la o lumânare, ci cu o porțiune de aprindere a motorinei, așa cum este cazul unui motor diesel convențional.

Întreținerea și repararea motoarelor cu ardere internă

În ciuda unei varietăți destul de largi de modificări, toate motoarele cu ardere internă au modele și scheme de bază similare. Cu toate acestea, pentru a efectua întreținerea și repararea de înaltă calitate a unui motor cu ardere internă, este necesar să-i cunoaștem temeinic structura, să înțelegem principiile de funcționare și să putem identifica problemele. Pentru aceasta, desigur, este necesar să studiați cu atenție proiectarea motoarelor cu ardere internă de diferite tipuri, pentru a înțelege singuri scopul anumitor piese, ansambluri, mecanisme și sisteme. Aceasta nu este o sarcină ușoară, dar foarte interesantă! Și cel mai important, lucrul corect.

În special pentru mințile curioase care doresc să înțeleagă în mod independent toate misterele și secretele a aproape orice vehicul, o fotografie schematică aproximativă a motorului cu ardere internă este prezentată în fotografia de mai sus.

Deci, am aflat ce este această unitate de putere.

Motor contra-piston- configurația unui motor cu ardere internă cu pistoane dispuse în două rânduri opuse unul în celălalt în cilindri comuni, astfel încât pistoanele fiecărui cilindru să se deplaseze unul către celălalt și să formeze o cameră de ardere comună. Arborele cotit sunt sincronizate mecanic, iar arborele de evacuare se rotește cu 15-22 ° înaintea arborelui de admisie, puterea este preluată fie de la unul dintre ele, fie de la ambele (de exemplu, când sunt acționate două elice sau două ambreiaje). Aspectul asigură automat suflarea cu flux direct - cea mai perfectă pentru o mașină în doi timpi și absența unei îmbinări de gaz.

Există, de asemenea, un alt nume pentru acest tip de motor - motor cu contra-piston (motor cu PDP).

Dispozitiv motor cu mișcare opusă a pistonului:

5, 10, 12 sau mai mulți cilindri. Permite reducerea dimensiunilor liniare ale motorului în comparație cu dispunerea cilindrilor în linie.

În formă de VR
„VR” este o abreviere a două cuvinte germane pentru V în formă și R în rând, adică v-în-rând. Motorul este dezvoltat de Volkswagen și este o simbioză a unui motor V cu un unghi extrem de redus de 15 ° și un motor în linie. Șase cilindri ai săi sunt în formă de V la un unghi de 15 °, spre deosebire de motoarele V tradiționale , care au un unghi de 60 ° sau 90 ° ... Pistoanele sunt eșalonate în bloc. Combinarea avantajelor ambelor tipuri de motoare a dus la faptul că motorul VR6 a devenit atât de compact încât a permis acoperirea ambelor rânduri de cilindri cu un cap comun, spre deosebire de un motor convențional în formă de V. Ca rezultat, motorul VR6 are o lungime semnificativ mai mică decât un cilindru cu 6 cilindri în linie și o lățime mai îngustă decât un motor convențional V-6. A fost instalat din 1991 (modelul 1992) pe mașinile Volkswagen Passat, Golf, Corrado, Sharan. Are indici de fabrică „AAA” cu un volum de 2,8 litri, cu o capacitate de 174 l / s și „ABV” cu un volum de 2,9 litri și o capacitate de 192 l / s.

Motor boxer- un motor cu combustie internă cu piston în care unghiul dintre rândurile de cilindri este de 180 de grade. În tehnologia auto și motocicletă, un motor opus este utilizat pentru a coborâ centrul de greutate, în locul celui tradițional în formă de V, deoarece dispunerea opusă a pistoanelor le permite să neutralizeze reciproc vibrațiile, astfel încât motorul să aibă o performanță mai lină.
Cel mai răspândit motor boxer a fost găsit la modelul Volkswagen Kaefer (Beetle, în versiunea engleză) produs în anii de producție (din 2003 până în 2003) în valoare de 21.529.464 unități.
Porsche îl folosește în majoritatea modelelor sale sportive și de curse din seriile GT1, GT2 și GT3.
Motorul boxer este, de asemenea, un semn distinctiv al mărcii Subaru, care a fost instalat în aproape toate modelele Subaru încă din 1963. Majoritatea motoarelor de la această companie au un aspect opus, care oferă o rezistență și rigiditate foarte ridicate a blocului de cilindri, dar în același timp face ca motorul să fie greu de reparat. Motoarele mai vechi din seria EA (EA71, EA82 (produse până în 1994)) sunt renumite pentru fiabilitatea lor. Motoare mai noi din seria EJ, EG, EZ (EJ15, EJ18, EJ20, EJ22, EJ25, EZ30, EG33, EZ36) instalate pe diferite modele Subaru din 1989 până în prezent (din februarie 1989, mașinile Subaru Legacy sunt echipate cu motoare diesel boxer cuplat cu o transmisie manuală).
De asemenea, instalat pe mașinile românești Oltcit Club (este o copie exactă a Citroen Axel), din 1987 până în 1993. În producția de motociclete, motoarele boxer sunt utilizate pe scară largă la modelele BMW, precum și la motocicletele grele sovietice „Ural” și „Dnepr”.

Motor în formă de U- desemnarea simbolică a centralei, care este două motoare în linie, ale căror arborele cotit sunt conectate mecanic prin intermediul unui lanț sau angrenaje.
Cazuri de utilizare notabile: mașini sport - Bugatti Type 45, prototip Matra Bagheera; unele motoare marine și aeronave.
Un motor în formă de U cu doi cilindri în fiecare bloc este uneori denumit patrat patru.

Motor contra-piston- configurația unui motor cu ardere internă cu dispunerea cilindrilor în două rânduri opuse unul de celălalt (de obicei unul deasupra celuilalt) în așa fel încât pistoanele cilindrilor situați unul față de celălalt să se deplaseze unul către celălalt și să aibă o cameră de ardere comună . Arborii cotiți sunt conectați mecanic, puterea este preluată de la unul dintre ele sau de la ambele (de exemplu, atunci când conduceți două elice). Motoarele de acest design sunt în principal motoare turbocompresive în doi timpi. Această schemă este utilizată la motoarele de avioane, motoarele cisternă (T-64, T-80UD, T-84, Chieftain), motoarele de locomotivă diesel (TE3, 2TE10) și motoarele mari marine diesel mari. Există, de asemenea, un alt nume pentru acest tip de motor - un motor cu pistoane cu mișcare opusă (motor cu RPM).

Principiul de funcționare:
1 intrare
2 suflante de acționare
3 conductă de aer
4 supapă de siguranță
5 prize KShM
6 intrări KShM (întârziere ~ 20 ° față de ieșire)
7 cilindri cu orificii de intrare și ieșire
Numărul 8
9 sacou de răcire cu apă
10 bujie

Motor rotativ- un motor radial răcit cu aer, bazat pe rotația cilindrilor (de obicei în număr impar), împreună cu un carter și o elice în jurul unui arbore cotit staționar montat pe cadrul motorului. Astfel de motoare au fost utilizate pe scară largă în timpul primului război mondial și al războiului civil din Rusia. De-a lungul acestor războaie, aceste motoare au depășit numărul motoarelor răcite cu apă în greutate specifică, astfel încât au fost utilizate în principal (în avioane de luptă și de recunoaștere).
Motor stea (motor radial) este un motor cu combustie internă cu piston, al cărui cilindru este situat radial în jurul unui arbore cotit în unghiuri egale. Motorul radial este scurt și găzduiește un număr mare de cilindri într-un mod compact. Este utilizat pe scară largă în aviație.
Motor stea diferă de alte tipuri prin proiectarea mecanismului manivelei. O bielă este cea principală, este similară cu biela unui motor convențional în linie, restul sunt auxiliare și sunt atașate la biela principală de-a lungul periferiei sale (același principiu este aplicat la motoarele V). Dezavantajul proiectării motorului radial este posibilitatea ca uleiul să curgă în cilindrii inferiori în timp ce staționează și, prin urmare, este necesar să vă asigurați că nu există ulei în cilindrii inferiori înainte de a porni motorul. Pornirea motorului în prezența uleiului în cilindrii inferiori duce la un ciocan cu apă și la defectarea mecanismului manivelei.
Motoarele radiale în patru timpi au un număr impar de cilindri la rând - acest lucru permite scânteia în cilindri „printr-unul”.

Motor cu piston rotativ combustie internă (RPD, motor Wankel), al cărui design a fost dezvoltat în anul de către inginerul companiei NSU Walter Freude, care a avut și ideea acestui design. Motorul a fost dezvoltat în colaborare cu Felix Wankel, care a lucrat la un design diferit al motorului cu piston rotativ.
O caracteristică a motorului este utilizarea unui rotor triunghiular (piston), care arată ca un triunghi Reuleaux, care se rotește în interiorul unui cilindru cu un profil special, a cărui suprafață este realizată de-a lungul unui epitroid.

Proiecta
Rotorul montat pe arbore este conectat rigid la o roată dințată, care se plasează cu un angrenaj staționar - statorul. Diametrul rotorului este mult mai mare decât diametrul statorului, deși rotorul cu roata dințată se rotește în jurul angrenajului. Fiecare dintre vârfurile rotorului triunghiular se mișcă de-a lungul suprafeței epitrohoidale a cilindrului și volumele variabile ale camerelor din cilindru sunt tăiate prin intermediul a trei supape.
Acest design permite efectuarea oricărui ciclu în 4 timpi de Diesel, Stirling sau Otto fără utilizarea unui mecanism special de distribuție a supapelor. Etanșarea camerelor este asigurată de plăci de etanșare radiale și de capăt presate pe cilindru de forțe centrifuge, presiune de gaz și arcuri de bandă. Absența unui mecanism de distribuție a gazului face ca motorul să fie mult mai simplu decât un motor cu piston în patru timpi (economisind aproximativ o mie de piese), iar absența cuplajului (spațiul carterului, arborele cotit și bielele) între camerele de lucru individuale asigură o compactitate extraordinară și Densitatea de putere. Într-o singură revoluție, Wankel efectuează trei cicluri de lucru complete, echivalent cu funcționarea unui motor cu șase cilindri cu piston. Amestecarea, aprinderea, ungerea, răcirea, pornirea sunt fundamental aceleași ca la un motor convențional cu ardere internă.
Motoarele cu rotoare triunghiulare, cu raportul razelor angrenajului și ale roții dințate: R: r = 2: 3, care sunt instalate pe mașini, bărci etc., au primit aplicații practice.

Configurația motorului W
Motorul a fost dezvoltat de Audi și Volkswagen și este format din două motoare în formă de V. Cuplul este îndepărtat de pe ambii arbori cotiți.

Motor cu palete rotative combustie internă (motor RLD, Vigriyanov), al cărui design a fost dezvoltat în 1973 de inginerul Mihail Stepanovich Vigriyanov. O caracteristică a motorului este utilizarea unui rotor complex rotativ situat în interiorul unui cilindru și format din patru pale.
Proiecta Pe o pereche de arbori coaxiali, sunt instalate două lame, împărțind cilindrul în patru camere de lucru. Fiecare cameră realizează patru curse de lucru într-o singură rotație (set de amestec de lucru, compresie, cursă de lucru și emisie de gaze de eșapament). Astfel, în cadrul acestui design, este posibilă implementarea oricărui ciclu în patru timpi. (Nimic nu împiedică acest design să fie utilizat pentru a acționa un motor cu aburi, doar două lame vor trebui utilizate în loc de patru.)

Echilibrul motoarelor

Toate schemele se deschid în mărime completă făcând clic.

TRAFIC ÎN VIITOR

Particularitatea motorului diesel în doi timpi al profesorului Peter Hofbauer, care și-a dedicat 20 de ani din viață pentru a lucra pentru concernul Volkswagen, este că doi pistoane într-un cilindru se deplasează unul către celălalt. Și numele confirmă acest lucru: Cilindru opus cu piston opus (OPOC) - contra pistoane, contra cilindri.

O schemă similară a fost utilizată în aviația și construcția de tancuri la mijlocul secolului trecut, de exemplu, pe tancurile Junkers germane sau tancul sovietic T-64. Faptul este că, într-un motor tradițional în doi timpi, ambele geamuri schimbătoare de gaz sunt acoperite de un piston, iar în motoarele cu contra-pistoane, un orificiu de admisie este situat în zona de cursă a unui piston și un orificiu de evacuare în cursă zona celei de-a doua. Acest design permite deschiderea orificiului de evacuare mai devreme și, prin urmare, este mai bine să curățați camera de ardere de gazele de eșapament. Și închideți în avans pentru a economisi o parte din amestecul de lucru, care într-un motor în doi timpi este de obicei aruncat în conducta de evacuare.

Care este punctul culminant al designului profesorului? În poziția centrală (între cilindri) a arborelui cotit, care servește toate pistoanele simultan. Această decizie a condus la un design destul de complicat al bielelor. Există o pereche de ele pe fiecare gât al arborelui cotit, cu o pereche de biele situate pe ambele părți ale cilindrului pe pistoanele exterioare. Această schemă a făcut posibilă trecerea cu un singur arbore cotit (motoarele anterioare aveau două dintre ele, situate la marginile motorului) și a crea o unitate compactă, ușoară. La motoarele în patru timpi, circulația aerului în cilindru este asigurată de pistonul însuși, în motorul OPOC este turbocompresor. Pentru o eficiență mai bună, un motor electric ajută la accelerarea rapidă a turbinei, care în anumite moduri devine un generator și recuperează energia.

Prototipul, realizat pentru armată fără a ține cont de standardele de mediu, cu o masă de 134 kg, dezvoltă 325 CP. De asemenea, a fost pregătită o versiune civilă - cu aproximativ o sută de forțe mai puțin impactată. Potrivit creatorului, în funcție de versiune, motorul OROS este cu 30-50% mai ușor decât alte motoare diesel de putere comparabilă și de două până la patru ori mai compact. Chiar și în lățime (aceasta este cea mai impresionantă dimensiune generală), OROS este doar de două ori mai mare decât una dintre cele mai compacte unități auto din lume - Fiat Twinair cu doi cilindri.

Motorul OPOC este un exemplu de design modular: unitățile cu doi cilindri pot fi asamblate în unități cu mai mulți cilindri, conectați prin cuplaje electromagnetice. Atunci când nu este necesară o putere maximă, unul sau mai multe module pot fi oprite pentru a economisi combustibil. Spre deosebire de motoarele convenționale cu cilindri de oprire, în care arborele cotit deplasează chiar și pistoanele de repaus, pierderile mecanice pot fi evitate. Mă întreb cum rămâne cu consumul de combustibil și emisiile? Dezvoltatorul preferă să treacă această întrebare în tăcere. Este clar că pozițiile celor doi timpi sunt în mod tradițional slabe aici.

ALIMENTARE SEPARATA

Un alt exemplu de îndepărtare de dogmele tradiționale. Carmelo Scuderi a invadat regula sacră a motoarelor în patru timpi: întregul proces de lucru trebuie să aibă loc strict într-un singur cilindru. Inventatorul a împărțit ciclul între doi cilindri: unul este responsabil pentru admisia și compresia amestecului, al doilea pentru cursa de lucru și eliberare. În același timp, motorul tradițional în patru timpi, numit motorul cu combustie cu ciclu divizat (SCC), funcționează într-o singură revoluție a arborelui cotit, adică de două ori mai rapid.

Așa funcționează acest motor. În primul cilindru, un piston comprimă aerul și îl alimentează în canalul de conectare. Supapa se deschide, injectorul injectează combustibil și amestecul sub presiune se precipită în al doilea cilindru. Arderea în ea începe atunci când pistonul se deplasează în jos, spre deosebire de motorul Otto, unde amestecul este aprins puțin mai devreme decât pistonul ajunge la punctul mort superior. Astfel, amestecul combustibil nu interferează în etapa inițială de ardere cu pistonul deplasându-se spre piston, ci, dimpotrivă, îl împinge. Creatorul motorului promite un raport putere-greutate de 135 CP. pe litru de volum de lucru. Mai mult, cu o reducere semnificativă a emisiilor dăunătoare datorită arderii mai eficiente a amestecului - de exemplu, cu o scădere a producției de NOx cu 80% în comparație cu același indicator pentru un motor tradițional cu ardere internă. În același timp, ei susțin că SCC este cu 25% mai economic decât motoarele atmosferice cu putere egală. Cu toate acestea, un cilindru suplimentar înseamnă masă suplimentară, dimensiuni crescute și pierderi de frecare crescute. Ceva este greu de crezut ... Mai ales dacă luați ca exemplu noua generație de motoare supraalimentate, realizate sub deviza reducerii dimensiunilor.

Apropo, pentru acest motor a fost inventată o schemă originală de recuperare și presurizare „într-o sticlă” numită Air-Hybrid. În timpul frânării motorului, cilindrul de deplasare este dezactivat (supapele închise), iar cilindrul de compresie umple un rezervor special cu aer comprimat. În timpul accelerației, se întâmplă opusul: cilindrul de compresie nu funcționează, iar aerul stocat este pompat în cel de lucru - un fel de presurizare. De fapt, cu o astfel de schemă, nu este exclus un mod pneumatic complet, atunci când aerul va împinge pistoanele singur.

PUTEREA DIN AER

Profesorul Lino Guzzella a folosit și ideea de a acumula aer comprimat într-un rezervor separat: una dintre supape deschide calea de la cilindru la camera de combustie. Restul este un motor turbo convențional. Prototipul a fost construit pe baza unui motor de 0,75 litri, oferindu-l ca înlocuitor pentru ... un motor aspirat natural de 2 litri.

Pentru a evalua eficiența creației sale, dezvoltatorul preferă să o compare cu motoarele hibride. Mai mult, cu o economie de combustibil similară (aproximativ 33%), designul Guzzella crește costul motorului cu doar 20% - o instalație complexă pe benzină-electrică costă de aproape zece ori mai mult. Cu toate acestea, în eșantionul de testare, combustibilul este economisit nu atât din cauza presurizării din cilindru, cât și din cauza volumului mic de lucru al motorului în sine. Dar aerul comprimat are încă perspective în funcționarea unui motor convențional cu ardere internă: poate fi folosit pentru a porni motorul în modul „pornire-oprire” sau pentru a deplasa mașina la turații mici.

MINGE ROTĂ, ROTĂ ...

Printre motoarele cu combustie internă neobișnuite, motorul lui Herbert Hüttlin se remarcă prin designul cel mai remarcabil: pistoanele tradiționale și camerele de ardere sunt situate în interiorul mingii. Pistoanele se deplasează în mai multe direcții. În primul rând, unul către celălalt, formând camere de ardere între ele. În plus, acestea sunt conectate în perechi în blocuri, plantate pe o singură axă și rotind de-a lungul unei traiectorii viclene setate de o șaibă inelară. Carcasa blocului pistonului este integrată cu un angrenaj care transmite cuplul către arborele de ieșire.

Datorită conexiunii rigide dintre blocuri, atunci când o cameră de ardere este umplută cu un amestec, gazele de eșapament sunt eliberate simultan în alta. Astfel, pentru rotația blocurilor de pistoane cu 180 de grade, are loc un ciclu de 4 timpi, pentru o rotație completă - două cicluri de lucru.

Primul spectacol al motorului cu bile la Salonul Auto de la Geneva a atras atenția tuturor. Conceptul este cu siguranță interesant - puteți urmări munca unui model 3D ore întregi, încercând să vă dați seama cum funcționează acest sistem. Cu toate acestea, o idee frumoasă ar trebui să fie urmată de o întruchipare în metal. Și dezvoltatorul nu a spus încă un cuvânt despre cel puțin valorile aproximative ale principalilor indicatori ai unității - putere, eficiență, respectarea mediului. Și, cel mai important, despre fabricabilitate și fiabilitate.

TEMA MODEI

Motorul cu palete rotative a fost inventat cu puțin mai puțin de un secol în urmă. Și, probabil, nu și-ar fi amintit de mult dacă nu ar fi apărut ambițiosul proiect al mașinii poporului rus. Sub capota "yo-mobile", chiar dacă nu imediat, ar trebui să fie un motor cu palete rotative și chiar asociat cu un motor electric.

Pe scurt despre dispozitivul său. Pe ax există două rotoare cu câte o pereche de lame pe fiecare, formând camere de ardere de dimensiuni variabile. Rotoarele se rotesc într-o direcție, dar la viteze diferite - una se prinde cu cealaltă, amestecul dintre lame este comprimat, o scânteie sare. Al doilea începe să se miște în cerc pentru a „împinge” vecinul de pe următorul cerc. Uită-te la imagine: în partea inferioară dreaptă este orificiul de admisie, în partea dreaptă sus - compresia, apoi în sens invers acelor de ceasornic - cursa și eliberarea. Amestecul este aprins în vârful cercului. Astfel, într-o rotație a rotorului, există patru curse de lucru.

Avantajele evidente ale designului sunt compactitatea, ușurința și eficiența bună. Cu toate acestea, există și probleme. Dintre acestea, principala este sincronizarea precisă a funcționării celor două rotoare. Aceasta nu este o sarcină ușoară, iar soluția trebuie să fie ieftină, altfel „yo-mobile” nu va deveni niciodată popular.

Motor axial cu ardere internă Duke Engine

Suntem obișnuiți cu designul clasic al motoarelor cu ardere internă, care, de fapt, există de un secol. Arderea rapidă a amestecului combustibil din interiorul cilindrului duce la o creștere a presiunii, care împinge pistonul. Aceasta, la rândul său, transformă arborele printr-o bielă și o manivelă.

ICE clasic

Dacă vrem să facem motorul mai puternic, în primul rând trebuie să mărim volumul camerei de ardere. Prin mărirea diametrului, mărim greutatea pistoanelor, ceea ce afectează negativ rezultatul. Prin mărirea lungimii, prelungim biela și mărim întregul motor ca întreg. Alternativ, puteți adăuga cilindri - ceea ce, desigur, mărește și cilindrata rezultată a motorului.

Inginerii motorului cu ardere internă pentru prima aeronavă s-au confruntat cu astfel de probleme. În cele din urmă au venit cu un design frumos al motorului „radial”, în care pistoanele și cilindrii sunt dispuși într-un cerc în raport cu arborele în unghiuri egale. Un astfel de sistem este bine răcit de un flux de aer, dar este foarte dimensional. Prin urmare, căutarea soluțiilor a continuat.

În 1911, compania Macomber Rotary Engine Company din Los Angeles a introdus primul motor axial (axial) cu ardere internă. Se mai numesc motoare cu „cilindru” cu o șaibă oscilantă (sau oblică). Aspectul original permite pistoanelor și cilindrilor să fie așezate în jurul arborelui principal și paralele cu acesta. Rotația arborelui are loc datorită șaibei oscilante, care este presată alternativ de bielele pistonului.

Motorul Macomber avea 7 cilindri. Producătorul a susținut că motorul era capabil să funcționeze la turații cuprinse între 150 și 1500 rpm. În același timp, la 1000 rpm, producea 50 CP. Fabricat din materiale disponibile la acea vreme, cântărea 100 kg și măsura 710 x 480 mm. Un astfel de motor a fost instalat în pionierul aviator Charles Francis Walsh, Silver Dart Walsh.

Un inginer ingenios și ușor nebun, inventator, designer și om de afaceri John Zachariah DeLorean a visat să construiască un nou imperiu auto în ciuda celor existente și să facă o „mașină de vis” complet unică. Știm cu toții DMC-12, care se numește pur și simplu DeLorean. Ea nu numai că a devenit vedeta ecranului în filmul „Înapoi la viitor”, dar a fost distinsă și prin soluții unice în toate - de la corpul din aluminiu pe un cadru din plexiglas până la ușile „aripile pescărușului”. Din păcate, pe fondul crizei economice, producția mașinii nu s-a justificat. Și apoi DeLorean a fost dat în judecată pentru o lungă perioadă de timp pentru un caz fals de droguri.

Dar puțini oameni știu că DeLorean a dorit să completeze aspectul unic al mașinii cu un motor unic - printre desenele găsite după moartea sa au fost desenele unui motor axial cu ardere internă. Judecând după scrisorile sale, el a conceput un astfel de motor în 1954 și a început să se dezvolte serios în 1979. Motorul DeLorean avea trei pistoane și erau dispuși într-un triunghi echilateral în jurul arborelui. Dar fiecare piston era dublu - fiecare dintre capetele pistonului trebuia să funcționeze în propriul cilindru.

Desen din Caietul lui DeLorean

Din anumite motive, nașterea motorului nu a avut loc - poate pentru că dezvoltarea unei mașini de la zero s-a dovedit a fi o întreprindere destul de complicată. DMC-12 a fost propulsat de un motor V6 de 2,8 litri dezvoltat în comun de Peugeot, Renault și Volvo cu 130 de cai putere. cu. Cititorul curios poate studia scanările desenelor și notelor lui DeLorean pe această pagină.

Versiunea exotică a motorului axial - „Motorul Trebent”

Cu toate acestea, astfel de motoare nu s-au răspândit - în aviația mare, tranziția la motoarele cu turboreactiune a avut loc treptat, iar mașinile folosesc în continuare o schemă în care arborele este perpendicular pe cilindri. Mă întreb doar de ce o astfel de schemă nu a prins rădăcini în motociclete, unde compactitatea ar fi fost utilă. Aparent, nu au putut oferi niciun beneficiu semnificativ față de designul cu care suntem obișnuiți. Acum există astfel de motoare, dar sunt instalate în principal în torpile - datorită cât de bine se potrivesc în cilindru.

O variantă numită „Modul de energie cilindrică” cu pistoane cu două fețe. Tijele de piston perpendiculare descriu un sinusoid, care se deplasează de-a lungul unei suprafețe ondulate

Principala caracteristică distinctivă a motorului cu ardere internă axială este compactitatea. În plus, capacitățile sale includ modificarea raportului de compresie (volumul camerei de ardere) pur și simplu prin schimbarea unghiului de înclinare a mașinii de spălat. Șaiba se balansează pe arbore datorită rulmentului sferic.

Cu toate acestea, compania din Noua Zeelandă, Duke Engines, și-a prezentat versiunea modernă a motorului axial cu ardere internă în 2013. Au cinci cilindri, dar doar trei duze de injecție de combustibil și nici o singură supapă. O altă caracteristică interesantă a motorului este faptul că arborele și șaiba se rotesc în direcții opuse.

În interiorul motorului se rotesc nu numai șaiba și arborele, ci și un set de cilindri cu pistoane. Datorită acestui fapt, a fost posibil să scăpați de sistemul de supape - în momentul aprinderii, cilindrul în mișcare trece pur și simplu prin orificiul în care este injectat combustibilul și unde se află bujia. În timpul fazei de evacuare, cilindrul trece de ieșirea gazului.

Datorită acestui sistem, numărul de dopuri și duze necesare este mai mic decât numărul de cilindri. Și o revoluție se adaugă la același număr de curse de piston ca un motor convențional cu 6 cilindri. În acest caz, greutatea motorului axial este cu 30% mai mică.

În plus, inginerii de la Duke Engines susțin că raportul de compresie al motorului lor este superior omologilor convenționali și este de 15: 1 pentru benzina 91 (în motoarele standard cu combustie internă ale automobilelor, acest raport este de obicei 11: 1). Toți acești indicatori pot duce la o scădere a consumului de combustibil și, ca urmare, la o scădere a efectelor nocive asupra mediului (bine, sau la o creștere a puterii motorului, în funcție de obiectivele dvs.).

Compania aduce acum motoarele la uz comercial. În această eră a tehnologiei dovedite, a diversificării, a economiilor de scară etc. este greu de imaginat cum poți afecta serios industria. Duke Engines pare să reprezinte și acest lucru, așa că intenționează să își ofere motoarele pentru bărci cu motor, generatoare și aeronave mici.

Demonstrație Duke Engine cu vibrații reduse