Най-необичайните двигатели и принципът им на работа

Конкуренцията на пазара на двигатели в света е огромна. За да привлекат вниманието на потенциалните купувачи, инженерите се опитват повече от век постоянно да измислят най-необичайните решения, опитвайки се да надминат съперниците. Но има и такива, които правят изследвания просто за забавление, понякога създавайки странни дизайни.

Двигатели с вътрешно горене

Нестандартни серийни двигатели

Всяка година се създават десетки нови модели автомобилни "сърца". Но нестандартното не е единственото нещо, което интересува производителите. Важно е продуктът да може да осигури конкурентно предимство. Следователно не всички невероятни двигатели са правени повече от 1 път. И все пак някои от тях се задържаха на пазара десетилетия.

Gobron-Brillié се противопостави на бутало

Двигателят е произвеждан от 1898 до 1922 г. и е един от първите, монтирани на състезателни автомобили. Неговата особеност е, че буталата са монтирани едно срещу друго, създавайки обща горивна камера. Серийно произвеждани модели с различен брой бутала: от 2 до 6 и максимален обем 11,4 литра.

Ексклузивната 13,5-литрова версия направи възможно Луис Риголи да стане първият луд състезател, достигнал 160 км/ч.

Gobron-Brillié се противопостави на бутало

Knight Sleeve Valve

В началото на 20-ти век Чарлз Найт Йейл забеляза, че класическите тарелкови клапани са много неефективни и постоянно блокират. Той решава да промени дизайна, създавайки клапани, по-късно наречени "макарни клапани". За ефективна работа специален плъзгащ се съединител се движи около буталото, като периодично отваря изпускателните отвори.

Инженерът успя. През 1903 г. той създава прототип и го патентова 5 години по-късно. Двигателят с необичаен дизайн придоби широка популярност и беше инсталиран на автомобили от Mercedes-Benz, Peugeot и други водещи производители до 1933 г. По това време стандартната клапанна система получи нов тласък за развитие и изпревари развитието на Knight.

Knight Sleeve Valve

Mazda/NSU Wankel Rotary

През 1958 г. немски инженер-любител на име Феликс предлага напълно необичаен дизайн за двигател с вътрешно горене. В него триъгълно бутало се въртеше в овален цилиндър. Най-странното е, че двигателят се оказа доста мощен, а дизайнът - ефективен. Единствената трудност беше необходимостта от невероятно прецизно балансиране и монтиране на всички части, но това не спря германците.

Имаше и друг проблем - твърде висок разход на гориво. Те се бориха с него до 2012 г., като непрекъснато модифицираха системата. Но след пускането на спортния автомобил Mazda RX-8 те решиха да се откажат от по-нататъшните опити да го доведат до съвършенство.

Mazda/NSU Wankel Rotary

Cizeta-Moroder/Cizeta V16T

В суперавтомобила Cizeta е монтиран необичаен 16-цилиндров двигател. Поради ниската популярност от 1991 до 1995 г. са произведени само 20 автомобила с такова „сърце“. Но въпреки тъжната съдба, необичайният мотор заслужава да се спомене:

  1. Въпреки декларирания 16-цилиндров, двигателят се оказа двоен 8-цилиндров, комбиниран блок и централно време.
  2. Намира се на странно място. Моторът е разположен отзад, така че също е обърнат не по протежение, а напречно на колата.

Въпреки факта, че по едно време двигателят се оказа един от най-известните, това не го спаси от провал.

Cizeta-Moroder/Cizeta V16T

Bugatti Veyron W-16

Един от най-мощните и най-известните автомобили на нашето време, суперавтомобилът Bugatti от 2005 г. е оборудван с 8-литров двигател с повече от 1000 конски сили. За да се осигури такава производителност, е създаден уникален 64-клапанов W-образен двигател с 4 турбокомпресора.

Палмата на мощността сред масово произвежданите автомобили в момента принадлежи на шведския Koenigsegg Regera с мощност от 1790 конски сили.

Производителят твърди, че машината гарантирано ще служи без повреди през целия обявен период. Но всъщност се оказа, че съдържанието на колата е извън обсега на мнозинството от богатите в света. Дори без аварии и технически проблеми поддръжката струва поне 300 000 долара годишно.

Bugatti Veyron W-16

Най-големите двигатели

Автомобилите не са единствената технология в света, която се нуждае от постоянно обновяване. За много индустрии непрекъснато се разработват необичайни двигатели. Но все пак е по-добре да започнете с обичайните 4-колесни коли.

Фиат Блитцен Бенц

Състезателната кола от 1911 г. е оборудвана с 28,2-литров двигател, който осигурява 300 конски сили. Само 2 от тези автомобили са произведени. Единият е купен от руския княз Суханов, но след революцията се озовава в Австралия, където катастрофира благополучно без възможност за възстановяване. Fiat оставя друга грижа за себе си, като през 1920 г. заменя двигателя с по-усъвършенстван дизайн.

Фиат Блитцен Бенц

Convair B-36

За този бомбардировач е разработен най-мощният 36-цилиндров бутален самолетен двигател в света. С малки размери (3 м височина и 1,5 м в диаметър) и тегло от 2,7 тона, той е в състояние да достави 5000 конски сили. Но моторът не стана особено популярен и остана единствен по рода си уникален модел.

Convair B-36

Union Pacific Railroad

По време на Втората световна война е създадена най-голямата и най-мощна парна машина Big Boy със сила на тягата 15290 nm. Но той не издържа дълго. През 1959 г. парните локомотиви окончателно са изместени от дизеловия железопътен транспорт.

За да не загуби първото място, през 1955 г. същата компания Union Pacific създава локомотив с мощност 8500 конски сили. Той тежеше 410 тона и беше оборудван с резервоар от 9500 l. Досега този рекорд все още не е подобрен.

Union Pacific Railroad

Wartsila-Sulzer RTA96

Най-големият производствен двигател в света се произвежда за морски приложения. Дължината му е почти 27 м, а височината – 13,5 м. Машината тежи 2,3 милиона килограма. След като изразходвате 13 хиляди литра мазут на час, можете да получите невероятна мощност от 107 хиляди конски сили.

Wartsila-Sulzer RTA96

1750 MWe ARABELLE

Това е най-големият генератор в света. Всяка турбина тежи 120 тона. Благодарение на парата, двигателят е в състояние да достави близо 2,35 милиона конски сили. Но за инсталирането на такъв необичаен дизайн беше необходима цяла атомна електроцентрала във Франция.

1750 MWe ARABELLE

СатурнV

Всеобщо признатият крал на двигателите. Само с негова помощ беше възможно да се стигне до Луната. Въпреки че височината на самата единица е малко по-малка от 6 м, в ракетата-носител тя беше 110,65 м (приблизително колкото 40-етажна сграда). За издигането на 130-тонен космически кораб в орбита бяха необходими 190 милиона конски сили. За сравнение, изразходваната енергия би била достатъчна за почти 1000 обиколки на света с конвенционален автомобил.

СатурнV

Алтернативни двигатели

Знаейки за ограничените запаси от петрол и опасностите от изгорелите газове за околната среда, много инженери се опитват да изградят необичаен двигател със собствените си ръце, който ще промени света към по-добро. Или може да се използва след енергийния апокалипсис.

В Бразилия например са намерили друг начин. Там расте дизелово дърво, чийто сок може да се излее в резервоар без допълнителна обработка. Но поради бавния си темп на производство биодизелът не е придобил популярност.

Naturmobil

Ако се замислите, тъй като мощността на двигателя се измерва в конски сили, тогава трябва да накарате коня да го движи. Приблизително така си мислеше разработчикът на Naturmobil. Монтира бягаща пътека отзад и пусна коня. Оказа се, че единственото животно може да ускори транспорта до 80 км / ч, ако бъде убедено да избяга и се успокои навреме.

Фолксваген Голф в масло

В опит да спестят пари германците също решиха да се откажат от дизела и бензина. Поради липса на по-добри варианти, те наляха обикновено слънчогледово олио в стария си Volkswagen Golf. Разбира се, без отопление, двигател, работещ с необичайно гориво, няма да започне вече при +10 ° C. Да, и динамичните характеристики на автомобила са паднали. Но дори и без модификации се оказа, че дизеловият двигател може да работи с евтино масло и експериментът се повтаря успешно по целия свят.

Фолксваген Голф в масло

Volkswagen Scirocco на кафе

Мартин Бейкън искрено вярва, че тъй като чаша горещо кафе може да го накара да стане от леглото и да започне да се движи всеки ден, то тя ще премести и колата. За да се реализира подобна идея, бензиновият двигател на Ford F-150 трябва първо да бъде преработен. когато започна да консумира водород, дойде време за експеримента.

Превземайки се в подобно модифициран Volkswagen Scirocco, британецът свърза вана с врящо кафе към двигателя и успя да измине почти 350 км без зареждане.

Хартия V-8

Заглавието на най-екологичния двигател може безопасно да бъде присъдено на необичайния модел на Алексей Жолнер. Занаятчия от Беларус успя напълно да пресъздаде и заснеме работата на 8-цилиндров двигател, направен от хартия. Детайлите се фиксират с лепило. Ролята на гориво може да се изпълнява от ръчно задвижване или сгъстен въздух. Вместо масло, плъзгането на буталата осигурява слой лепяща лента.

За съжаление работещият модел е твърде малък и е малко вероятно да се използва ефективно. Но можем спокойно да кажем, че това е един от уникалните двигатели в света.

Хартия V-8

Газотурбинна електроцентрала със същата мощност е по-компактна и по-лека от бутален двигател с вътрешно горене и също така е добре балансирана. По-малко токсични и изгорели газове. Поради особеностите на характеристиките на тяга, газовата турбина може да се използва на автомобил без скоростна кутия. Технологията за производство на газови турбини отдавна е усвоена в авиационната индустрия. Защо, като се вземат предвид експериментите с газотурбинни машини, които продължават повече от 30 години, те не влизат в масово производство? Основната причина е ниската ефективна ефективност и ниската ефективност в сравнение с буталните двигатели с вътрешно горене. Освен това газотурбинните двигатели са доста скъпи за производство, така че в момента се срещат само в експериментални автомобили.

Свързващ безмоторов двигател С. Баландин

Двигателят с горещ въздух, чиято идея е предложена от Р. Стърлинг през 1816 г., принадлежи към двигателите с външно горене. В него работната течност е хелий или водород, който е под налягане, последователно се охлажда и нагрява. Такъв двигател (виж фигурата) е прост по принцип, има по-нисък разход на гориво от буталните двигатели с вътрешно горене, не отделя газове, които имат вредни вещества по време на работа, а също така има висока ефективна ефективност, равна на 0,38. Въвеждането на двигателя R. Stirling в масово производство обаче е възпрепятствано от сериозни трудности. Той е тежък и много обемист, бавно набира скорост в сравнение с бутален двигател с вътрешно горене. Освен това е технически трудно да се осигури надеждно уплътняване на работните кухини.
Преобразуването на възвратно-постъпателното движение на буталната група във въртеливо
движение се осъществява от механизъм, базиран на кинематиката на "точната права линия". Тоест, две бутала са здраво свързани с прът, действащ върху колянов вал, въртящ се със зъбни венци в коляните.
5 - вал за отвеждане на мощност

Принципът на работа на двигателя е не само изненадващ, но и завладяващ.
Подобно решение позволява почти удвояване на мощността на агрегата при същите размери. От своя страна, такъв двупосочен работен процес изисква необходимостта от газоразпределителен механизъм от двете страни на буталото (за 2 горивни камери) с необходимото усложнение и следователно увеличаване на цената на дизайна.

Парен бутален двигател

В началото на миналия век Чарлз Йейл Найт реши, че е време да внесе нещо ново в дизайна на двигателите и излезе с безклапанен двигател с разпределение на ръкавите. За всеобща изненада технологията се оказа работеща. Тези двигатели бяха много ефективни, тихи и надеждни. Сред минусите може да се отбележи консумацията на масло. Двигателят е патентован през 1908 г. и по-късно се появява в много автомобили, включително Mercedes-Benz, Panhard и Peugeot. Технологиите останаха на заден план, тъй като двигателите започнаха да се въртят по-бързо, което традиционната система от клапани се справяше много по-добре.
7 - прътов плъзгач

4 - манивела
Сред нетрадиционните двигатели се откроява керамиката, която не се различава структурно от традиционния четиритактов бутален двигател с вътрешно горене. Само най-важните му части са направени от керамичен материал, който издържа на температури 1,5 пъти по-високи от метала. Съответно, керамичният двигател не изисква охладителна система и по този начин няма топлинни загуби, свързани с работата му. Това дава възможност да се проектира двигател, който ще работи на така наречения адиабатен цикъл, което обещава значително намаляване на разхода на гориво. Междувременно подобна работа се извършва от американски и японски специалисти, но засега те не са напуснали етапа на търсене на решения.
1 - бутален прът
Въпреки това, изобретателите на много страни неуморно се стремят да създадат различен двигател, способен да надмине буталния двигател с вътрешно горене по отношение на най-важните технически показатели. Какви са тези показатели? На първо място, това е така нареченият ефективен коефициент на ефективност (COP), който характеризира колко топлина, която е била в консумираното гориво, се превръща в механична работа. КПД за дизелов двигател с вътрешно горене е 0,39, а за карбуратор - 0,31. С други думи, ефективната ефективност характеризира ефективността на двигателя. Специфичните показатели са не по-малко значими: специфичен зает обем (hp / m3) и специфично тегло (kg / hp), които показват компактност и лекота на дизайна. Също толкова важна е способността на двигателя да се адаптира към различни натоварвания,
снимка на производителите
От 1964 г. на масово произвеждани автомобили, в които са монтирани ротационни бутални двигатели, функцията на буталото се изпълнява от тристенен ротор. Движението на ротора, необходимо в корпуса спрямо ексцентричния вал, се осигурява от механизъм за съгласуване на планетарно зъбно колело (виж фигурата). Такъв двигател, с еднаква мощност с буталния, е по-компактен (има 30% по-малък обем), 10-15% по-лек, има по-малко части и е по-добре балансиран. Но в същото време той беше по-нисък от буталния двигател по отношение на издръжливостта, надеждността на уплътненията в работните кухини, консумираше повече гориво, а отработените газове съдържаха повече токсични вещества. Но след много години фина настройка тези недостатъци бяха отстранени. Масовото производство на автомобили с роторно-бутални двигатели обаче в момента е ограничено. В допълнение към дизайна на F. Wankel, Известни са много проекти на ротационни бутални двигатели от други изобретатели (E. Cauertz, G. Bradshaw, R. Seyrich, G. Ruzhitsky и др.). Обективни причини обаче не им дадоха възможност да напуснат експерименталната сцена - често поради недостатъчни технически качества.
От горивната камера газовете се втурват към две турбинни колела, всяко от които е свързано към независими валове. Центробежният компресор се задвижва от дясното колело, а мощността, насочена към колелата на автомобила, се поема от лявото. Вдухнатият от него въздух влиза в горивната камера, преминавайки през топлообменника, където се нагрява от отработените газове.
С всички положителни аспекти на определена концепция за електроцентрала, периодът от началото на теоретичната разработка до въвеждането й в масово производство понякога отнема много дълго време. Така създателят на ротационно-буталния двигател, немският изобретател Ф. Ванкел, отне 30 години, въпреки непрекъснатата си работа, за да доведе устройството си до индустриален дизайн. Между другото, ще се каже, че са били необходими почти 30 години, за да се въведе дизелов двигател на сериен автомобил (Benz, 1923 г.). Но не техническият консерватизъм причини такова дълго забавяне, а необходимостта да се изработи изчерпателно нов дизайн, тоест да се създадат необходимите материали и технология, за да се даде възможност за масово производство.
Успешно решение на проблема е намерено от съветския инженер С. Баландин. През 1940-те и 1950-те години той проектира и конструира няколко модела авиационни двигатели, при които прътът, който свързва буталата с преобразуващия механизъм, не трепти. Такава конструкция без прът, макар и до известна степен по-сложна от механизма, заемаше по-малък обем и осигуряваше по-малко загуби от триене. Трябва да се отбележи, че подобен по дизайн двигател е тестван в Англия в края на двадесетте години. Но заслугата на С. Баландин е, че той разглежда новите възможности на трансформиращ механизъм без свързващ прът. Тъй като прътът в такъв двигател не се люлее спрямо буталото, тогава е възможно също така да се прикрепи горивна камера от другата страна на буталото със структурно просто уплътнение на пръта, минаващо през неговия капак.
8 - цилиндър

Газова двувалова турбина

Автор
Очевидно такъв двигател е по-обещаващ за машини, при които високата мощност, ниското тегло и малките размери са от първостепенно значение, а цената и трудоемкостта са от второстепенно значение. Последният от безмоторните авиационни двигатели на С. Баландин, построен през 50-те години (с двойно действие с впръскване на гориво и турбокомпресор, двигателят OM-127RN), имаше много висока производителност за това време. Двигателят има ефективна ефективност от около 0,34, специфична мощност - 146 литра. s./l и специфично тегло - 0,6 kg/l. с. Според тези характеристики той беше близо до най-добрите двигатели за състезателни автомобили.
2 - колянов вал

Има тристенен ротор, който извършва планетарно движение около ексцентричния вал. Променящият се обем на трите кухини, образувани от стените на ротора и вътрешната кухина на картера, позволява да се осъществи работен цикъл на топлинния двигател с разширяване на газовете.
6 - бутало
Подобни двигатели работеха с мазут, дърва, въглища. Техните предимства включват издръжливост, плавна работа, отлични характеристики на сцепление, което прави възможно изобщо без скоростна кутия. Основните недостатъци: внушителната маса на захранващия блок и ниската ефективност. Експерименталните разработки от последните години (например американският B. Lear и други) позволиха да се проектират блокове със затворен цикъл (с пълна кондензация на водата), да се изберат съставите на парообразуващите течности с показатели, по-благоприятни от водата. Въпреки това през последните години нито един завод не се осмели да произвежда масово автомобили с парни двигатели.
Две бутала (долно - работно, горно - изместващо) са свързани към коляновия механизъм чрез концентрични пръти. Газът, разположен в кухините над и под буталото за изместване, се нагрява последователно
Тази страница съдържа описание на някои видове нетрадиционни двигатели, но които са доказали своята жизнеспособност в практиката. Буталният двигател с вътрешно горене има един от най-значимите си недостатъци - това е доста масивен колянов механизъм, тъй като основните загуби от триене са свързани с неговата работа. Още в началото на нашия век бяха направени опити да се отървем от такъв механизъм. Оттогава са предложени много гениални конструкции, които превръщат възвратно-постъпателното движение на бутало във въртеливо движение на вал с този дизайн.

Буталният двигател с вътрешно горене е известен повече от век и почти толкова, или по-скоро от 1886 г., се използва в автомобили. Основното решение на този тип двигател е намерено от немските инженери Е. Ланген и Н. Ото през 1867 г. Той се оказа доста успешен, за да осигури на този тип двигатели водеща позиция, която се запазва в автомобилната индустрия и до днес.
3 - колянов лагер
Парата се подава последователно към двете противоположни страни на буталото. Подаването му се регулира от макара, която се плъзга над цилиндъра в пароразпределителната кутия. В цилиндъра буталния прът е запечатан с втулка и е свързан към доста масивен механизъм с напречна глава, който преобразува възвратно-постъпателното му движение във въртеливо.

Дизайнът на двигателя измина дълъг път от концептуалното развитие до първите работещи проби. Въпреки факта, че в момента развитието на двигателя продължава, той не изглежда по-зле от съвременните двигатели.

Автомобилната парна машина и двигателят с вътрешно горене са почти на една възраст. Коефициентът на полезно действие на парна машина с този дизайн през онези години беше около 10%. Ефективността на двигателя Lenoir е само 4%. Само 22 години по-късно, до 1882 г., Август Ото го подобрява толкова много, че ефективността на вече бензиновия двигател достига... цели 15%

Започвайки през 1801 г., историята на парния транспорт продължава активно почти 159 години. През 1960 г. (!) в САЩ все още се произвеждат автобуси и камиони с парни двигатели. През това време парните машини са се подобрили значително. През 1900 г. в САЩ 50% от автомобилния парк е бил "на пара". Още в онези години възниква конкуренция между пара, бензин и - внимание! - електрически колички. След пазарния успех на Ford Model-T и, изглежда, поражението на парната машина, през 20-те години на миналия век дойде нов скок в популярността на парните автомобили: цената на горивото за тях (мазут, керосин) беше значително по-ниска от цената на бензина.

"Класическата" парна машина, която отделя отработена пара в атмосферата, има ефективност не повече от 8%. Въпреки това, парна машина с кондензатор и профилирана проточна част има ефективност до 25–30%. Парната турбина осигурява 30–42%. Инсталациите с комбиниран цикъл, където газовите и парните турбини се използват "в комбинация", имат ефективност до 55-65%. Последното обстоятелство накара инженерите на BMW да започнат да работят върху варианти за използване на тази схема в автомобили. Между другото, ефективността на съвременните бензинови двигатели е 34%.

Разходите за производство на парен двигател по всяко време са били по-ниски от разходите за карбураторни и дизелови двигатели със същата мощност. Разходът на течно гориво в новите парни двигатели, работещи в затворен цикъл на прегрята (суха) пара и оборудвани със съвременни системи за смазване, висококачествени лагери и електронни системи за регулиране на работния цикъл, е само 40% от предишния.

Парната машина стартира бавно. И беше веднъж ... Дори колите от производството на Стенли "отглеждаха двойки" от 10 до 20 минути. Подобряването на конструкцията на котела и въвеждането на каскаден режим на отопление направи възможно намаляването на времето за готовност до 40-60 секунди.

Парната кола е твърде бавна. Това не е вярно. Рекордът за скорост от 1906 г. - 205,44 км / ч - принадлежи на парен автомобил. В онези години колите с бензинови двигатели не знаеха как да карат толкова бързо. През 1985 г. парен автомобил се движи със скорост от 234,33 км / ч. А през 2009 г. група британски инженери проектират парна турбина "болид" с парно задвижване с мощност 360 к.с. с., който успя да се движи с рекордна средна скорост в състезанието - 241,7 км / ч.

Интересно е, че съвременните изследвания в областта на водородното гориво за автомобилни двигатели породиха редица "странични разклонения": водородът като гориво за класическите бутални парни двигатели и особено за паротурбинните двигатели осигурява абсолютна екологичност. "Димът" от такъв мотор е ... водна пара.

Парната машина е капризна. Не е вярно. Конструктивно е много по-опростен от двигател с вътрешно горене, което само по себе си означава по-голяма надеждност и непретенциозност. Ресурсът на парните двигатели е много десетки хиляди часове непрекъсната работа, което не е типично за други видове двигатели. Въпросът обаче не се изчерпва с това. По силата на принципите на работа, парната машина не губи ефективност при понижаване на атмосферното налягане. Поради тази причина превозните средства с парни двигатели са изключително подходящи за използване във високите части, по трудни планински проходи.

Интересно е да се отбележи още едно полезно свойство на парната машина, която между другото е подобна на електрическия двигател с постоянен ток. Намаляването на скоростта на вала (например с увеличаване на натоварването) води до увеличаване на въртящия момент. По силата на това свойство автомобилите с парни двигатели не се нуждаят принципно от скоростни кутии - те самите са много сложни и понякога капризни механизми.

Засега силовият агрегат съществува като прототип. Той, подобно на конвенционалните двигатели, има система за смазване, колектор и горивна камера. Но обърнете внимание на буталната система с наклонен механизъм. Смятаме, че никога не сте виждали нещо подобно.

Ротационен бутален двигател F. Wankel

Клаксон №24 2008г

Двигател Р. Стърлинг. Двигател с външно горене

Според новозеландската компания Duke Engines техните аксиални двигатели са най-икономичните и леки. Произвежданите от компанията силови агрегати могат да се монтират на лодки и леки самолети. Но това не е всичко. В близко бъдеще компанията обещава да пусне подобни двигатели за.

Не знаем дали Duke Engines ще успеят да направят добри и висококачествени двигатели за автомобилната индустрия. Напълно възможно е в бъдеще тази компания да промени разбирането ни за задвижването на съвременните превозни средства. Но във всеки случай си струва да се обърне внимание на тези двигатели. Те изглеждат необичайни, особено ако, което показва как работи този необичаен енергиен агрегат. Впечатляващо.
Въпреки че все още не липсват експерименти с различни нетрадиционни двигатели, доминиращата позиция в автомобилите, както беше отбелязано по-горе, се запазва и вероятно ще остане за дълго време буталните четиритактови двигатели с вътрешно горене.
от горелката в главата на цилиндъра, преминава през топлообменника, охладителя и обратно. Цикличната промяна на температурата на газа е придружена от промяна в обема и съответно ефект върху движението на буталата.

Турбини Крайслер

След като договорът за турбовитлови двигатели на Chrysler беше анулиран през 1940 г. от Бюрото по аеронавтика на ВМС на САЩ, инженерите на компанията се възползваха от възможността да разработят и тестват автомобилен газотурбинен двигател. Няколко години по-късно Chrysler построи първата в света кола с газова турбина, спортното купе Plymouth от 1954 г.

Но, както може да се очаква, оптимизмът на турбинните двигатели намаля, когато удари енергийната криза и те никога не бяха пуснати в производство. Ясно е, че кризата изплаши много купувачи и те предпочетоха вносни автомобили с по-добра икономия на гориво. Въпреки това, високата производствена цена, лошата производителност и строгите стандарти за емисии бяха разумна причина за изоставянето на тези турбини.

Oldsmobile F-85 Jetfire

В началото на 60-те години Oldsmobile, подобно на други компании за мускулни коли, се изправя пред предизвикателството на по-малки, по-леки и по-ефективни европейски автомобили. Тъй като компанията беше непреклонна за V8, Oldsmobile си партнира с Garrett Corporation, за да направи турбокомпресор T5 за специална версия на F85 Cutlass.

Наречен Turbo-Rocket, двигателят Jetfire беше откровение за производителност, изпреварило времето си. Двигател 215 к.с използва смес от метанол алкохол и дестилирана вода за охлаждане на всмукателния въздушен поток, насочен към турбокомпресора. За съжаление идеята се оказа краткотрайна, тъй като системата за впръскване се оказа нестабилна и презареждането на резервоара за ракетна течност се оказа твърде трудно.

Двигател Cizeta V16T

Cizeta V16T е много рядък автомобил с приблизително 20 произведени между 1991 и 1995 г., но неговият невероятен V16 двигател е още по-рядък. Всъщност двигателят не е точно V16, защото 6-литровият агрегат на Cizeta представлява два V8, свързани в един блок с общ всмукателен колектор. Този двигател има 64 клапана, две системи за впръскване на гориво, осем разпределителни вала, две ангренажни вериги и четири цилиндрови глави. Напречният централен вал на този двигател с 560 конски сили изпраща мощността към задната петстепенна ZF трансмисия.

Ванкелов ротационен двигател

Когато Феликс Ванкел за първи път представи дизайна на ротационен двигател на немската компания NSU през 60-те години, това трябва да е било много необичайно. По това време никой не можеше да си представи, че безбутален бутален двигател ще стане един от най-известните двигатели в историята. Отличителна черта на дизайна на Wankel е ротор с триъгълна форма с изпъкнали ръбове и три върха.

Въртящ се в овален корпус, роторът създава три камери, които осигуряват всмукване, компресия, мощност и изпускане.
Mazda придобива технологията от този двигател през 1961 г. и я инсталира в своята линия високопроизводителни спортни автомобили. Въпреки компактния си размер, Wankel имаше мощен двигател, изискваше малко движещи се части и беше невероятно балансиран. Въпреки това любовта, която всички изпитваха към роторния двигател, не беше достатъчна, за да го поддържа жив. Износването на двигателя, емисиите и разходът на гориво бяха твърде високи, за да отговарят на строгите стандарти за икономия на гориво и емисии.

Bugatti W16

Сложният лабиринт от технологии в двигателя W16 може да бъде поразителен за тези, които не са запознати с това как работи. 8,0-литровият W16 на Bugatti с 1000 к.с. е сложен и мощен производствен двигател, съставен от тясно фокусирани двигатели Volkswagen VR.

Bugatti си постави амбициозната цел да създаде най-бързата кола в историята. За да оборудва Veyron с луда мощност, компанията трябваше да постави 16 цилиндъра в компактно тяло. Разположени са шахматно, за да не са на една централна линия. W16 е единствено по рода си инженерно чудо, което използва 64 клапана, десет различни радиатора и четири турбокомпресора.

Изхожда от hotcars.com

В началото на миналия век Чарлз Йейл Найт реши, че е време да внесе нещо ново в дизайна на двигателите и излезе с безклапанен двигател с разпределение на ръкавите. За всеобща изненада технологията се оказа работеща. Тези двигатели бяха много ефективни, тихи и надеждни. Сред минусите може да се отбележи консумацията на масло. Двигателят е патентован през 1908 г. и по-късно се появява в много автомобили, включително Mercedes-Benz, Panhard и Peugeot. Технологиите останаха на заден план, тъй като двигателите започнаха да се въртят по-бързо, което традиционната система от клапани се справяше много по-добре.

Очевидно такъв двигател е по-обещаващ за машини, при които високата мощност, ниското тегло и малките размери са от първостепенно значение, докато цената и трудоемкостта са от второстепенно значение. Последният от безмоторните авиационни двигатели на С. Баландин, построен през 50-те години (с двойно действие с впръскване на гориво и турбокомпресор, двигателят OM-127RN), имаше много висока производителност за това време. Двигателят има ефективна ефективност от около 0,34, специфична мощност - 146 литра. s./l и специфично тегло - 0,6 kg/l. с. Според тези характеристики той беше близо до най-добрите двигатели за състезателни автомобили.

RPD Ванкел

Има тристенен ротор, който извършва планетарно движение около ексцентричния вал. Променящият се обем на трите кухини, образувани от стените на ротора и вътрешната кухина на картера, позволява да се осъществи работен цикъл на топлинния двигател с разширяване на газовете.
Сред нетрадиционните двигатели се откроява керамиката, която не се различава структурно от традиционния четиритактов бутален двигател с вътрешно горене. Само най-важните му части са направени от керамичен материал, който издържа на температури 1,5 пъти по-високи от метала. Съответно, керамичният двигател не изисква охладителна система и по този начин няма топлинни загуби, свързани с работата му. Това дава възможност да се проектира двигател, който ще работи на така наречения адиабатен цикъл, което обещава значително намаляване на разхода на гориво. Междувременно подобна работа се извършва от американски и японски специалисти, но засега те не са напуснали етапа на търсене на решения.

От 1964 г. на масово произвеждани автомобили, в които са монтирани ротационни бутални двигатели, функцията на буталото се изпълнява от тристенен ротор. Движението на ротора, необходимо в корпуса спрямо ексцентричния вал, се осигурява от механизъм за съгласуване на планетарно зъбно колело (виж фигурата). Такъв двигател, с еднаква мощност с буталния, е по-компактен (има 30% по-малък обем), 10-15% по-лек, има по-малко части и е по-добре балансиран. Но в същото време той беше по-нисък от буталния двигател по отношение на издръжливостта, надеждността на уплътненията в работните кухини, консумираше повече гориво, а отработените газове съдържаха повече токсични вещества. Но след много години фина настройка тези недостатъци бяха отстранени. Масовото производство на автомобили с роторно-бутални двигатели обаче в момента е ограничено. В допълнение към дизайна на F. Wankel, Известни са много проекти на ротационни бутални двигатели от други изобретатели (E. Cauertz, G. Bradshaw, R. Seyrich, G. Ruzhitsky и др.). Обективни причини обаче не им дадоха възможност да напуснат експерименталната сцена - често поради недостатъчни технически качества.

Преобразуването на възвратно-постъпателното движение на буталната група в въртеливо
от горелката в главата на цилиндъра преминава през топлообменника, охладителя и обратно. Цикличната промяна на температурата на газа е придружена от промяна в обема и съответно ефект върху движението на буталата.
Подобни двигатели работеха на мазут, дърва, въглища. Техните предимства включват издръжливост, плавна работа, отлични характеристики на сцепление, което прави възможно изобщо без скоростна кутия. Основните недостатъци: внушителната маса на захранващия блок и ниската ефективност. Експерименталните разработки от последните години (например американският B. Lear и други) позволиха да се проектират блокове със затворен цикъл (с пълна кондензация на водата), да се изберат съставите на парообразуващите течности с показатели, по-благоприятни от водата. Въпреки това през последните години нито един завод не се осмели да произвежда масово автомобили с парни двигатели.

Газова двувалова турбина

Въпреки че все още не липсват експерименти с различни нетрадиционни двигатели, доминиращата позиция в автомобилите, както беше отбелязано по-горе, се запазва и вероятно ще остане за дълго време буталните четиритактови двигатели с вътрешно горене.

С всички положителни аспекти на определена концепция за електроцентрала, периодът от началото на теоретичната разработка до въвеждането й в масово производство понякога отнема много дълго време. Така създателят на ротационно-буталния двигател, немският изобретател Ф. Ванкел, отне 30 години, въпреки непрекъснатата си работа, за да доведе устройството си до индустриален дизайн. Между другото, ще се каже, че са били необходими почти 30 години, за да се въведе дизелов двигател на сериен автомобил (Benz, 1923 г.). Но не техническият консерватизъм причини такова дълго забавяне, а необходимостта да се изработи изчерпателно нов дизайн, тоест да се създадат необходимите материали и технология, за да се даде възможност за масово производство.

Необичайни двигатели с вътрешно горене

движението се осъществява от механизъм, базиран на кинематиката на „точната права линия“. Тоест, две бутала са здраво свързани с прът, действащ върху колянов вал, въртящ се със зъбни венци в коляните.
Двигателят с горещ въздух, чиято идея е предложена от Р. Стърлинг през 1816 г., принадлежи към двигателите с външно горене. В него работната течност е хелий или водород, който е под налягане, последователно се охлажда и нагрява. Такъв двигател (виж фигурата) е прост по принцип, има по-нисък разход на гориво от буталните двигатели с вътрешно горене, не отделя газове, които имат вредни вещества по време на работа, а също така има висока ефективна ефективност, равна на 0,38. Въвеждането на двигателя R. Stirling в масово производство обаче е възпрепятствано от сериозни трудности. Той е тежък и много обемист, бавно набира скорост в сравнение с бутален двигател с вътрешно горене. Освен това е технически трудно да се осигури надеждно уплътняване на работните кухини.
1 - бутален прът

Найт двигател

Буталният двигател с вътрешно горене е известен повече от век и почти толкова, или по-скоро от 1886 г., се използва в автомобили. Основното решение на този тип двигател е намерено от немските инженери Е. Ланген и Н. Ото през 1867 г. Той се оказа доста успешен, за да осигури на този тип двигатели водеща позиция, която се запазва в автомобилната индустрия и до днес.
Тази страница съдържа описание на някои видове нетрадиционни двигатели, но които са доказали своята жизнеспособност в практиката. Буталният двигател с вътрешно горене има един от най-значимите си недостатъци - това е доста масивен колянов механизъм, тъй като основните загуби от триене са свързани с неговата работа. Още в началото на нашия век бяха направени опити да се отървем от такъв механизъм. Оттогава са предложени много гениални конструкции, които превръщат възвратно-постъпателното движение на бутало във въртеливо движение на вал с този дизайн.
Подобно решение позволява почти удвояване на мощността на агрегата при същите размери. От своя страна, такъв двупосочен работен процес изисква необходимостта от газоразпределителен механизъм от двете страни на буталото (за 2 горивни камери) с необходимото усложнение и следователно увеличаване на цената на дизайна.
Газотурбинна електроцентрала със същата мощност е по-компактна и по-лека от бутален двигател с вътрешно горене и също така е добре балансирана. По-малко токсични и изгорели газове. Поради особеностите на характеристиките на тяга, газовата турбина може да се използва на автомобил без скоростна кутия. Технологията за производство на газови турбини отдавна е усвоена в авиационната индустрия. Защо, като се вземат предвид експериментите с газотурбинни машини, които продължават повече от 30 години, те не влизат в масово производство? Основната причина е ниската ефективна ефективност и ниската ефективност в сравнение с буталните двигатели с вътрешно горене. Освен това газотурбинните двигатели са доста скъпи за производство, така че в момента се срещат само в експериментални автомобили.
8 - цилиндър
Въпреки това, изобретателите на много страни неуморно се стремят да създадат различен двигател, способен да надмине буталния двигател с вътрешно горене по отношение на най-важните технически показатели. Какви са тези показатели? На първо място, това е така нареченият ефективен коефициент на ефективност (COP), който характеризира колко топлина, която е била в консумираното гориво, се превръща в механична работа. КПД за дизелов двигател с вътрешно горене е 0,39, а за карбуратор - 0,31. С други думи, ефективната ефективност характеризира ефективността на двигателя. Специфичните показатели са не по-малко значими: специфичен зает обем (hp / m3) и специфично тегло (kg / hp), които показват компактност и лекота на дизайна. Също толкова важна е способността на двигателя да се адаптира към различни натоварвания,

Свързващ безмоторов двигател С. Баландин

Успешно решение на проблема е намерено от съветския инженер С. Баландин. През 1940-те и 1950-те години той проектира и конструира няколко модела авиационни двигатели, при които прътът, който свързва буталата с преобразуващия механизъм, не трепти. Такава конструкция без прът, макар и до известна степен по-сложна от механизма, заемаше по-малък обем и осигуряваше по-малко загуби от триене. Трябва да се отбележи, че подобен по дизайн двигател е тестван в Англия в края на двадесетте години. Но заслугата на С. Баландин е, че той разглежда новите възможности на трансформиращ механизъм без свързващ прът. Тъй като прътът в такъв двигател не се люлее спрямо буталото, тогава е възможно също така да се прикрепи горивна камера от другата страна на буталото със структурно просто уплътнение на пръта, минаващо през неговия капак.
От горивната камера газовете се втурват към две турбинни колела, всяко от които е свързано към независими валове. Центробежният компресор се задвижва от дясното колело, а мощността, насочена към колелата на автомобила, се поема от лявото. Вдухнатият от него въздух влиза в горивната камера, преминавайки през топлообменника, където се нагрява от отработените газове.


0 replies on “Най-необичайните двигатели и принципът им на работа”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *