что такое супер двигатель
Изучаем странные двигатели, застрявшие на обочине прогресса
Авторы необычных моторов, как правило, сулят революцию. Однако даже когда у крупных компаний есть возможность начать с чистого листа, они отчего-то ставят на конвейер классические поршневые ДВС. Один из последних примеров — семейство двигателей Ingenium компании JLR.
Двигатели Ванкеля, Стирлинга, разного рода газотурбинные установки так и не стали автомобильным мейнстримом. Ряд известных компаний (от Мазды до GM, от Мерседеса до Volvo) работали над ними десятки лет, упорствовали маленькие фирмы и отдельные изобретатели. Увы, в конце концов выяснялось, что подводных камней в той или иной конструкции намного больше, чем казалось вначале. Но это не значит, что развитие альтернативных агрегатов невозможно. Энтузиасты перебирают идею за идеей, и мне как инженеру-двигателисту интересно поделиться с вами рядом экзотических схем.
Некоторые создатели перспективных двигателей решили, что комбинация из цилиндра, поршня, шатуна и коленвала отлично себя зарекомендовала более чем за столетие и, чтобы улучшить параметры ДВС, не надо изобретать её заново — достаточно лишь подправить кое-какие аспекты. Поэтому первый в нашем обзоре — мотор американской компании Scuderi Group, который имеет классические такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, но происходят они не в одном и том же цилиндре, а в разных. Так называемый холодный цилиндр отвечает за впуск и сжатие, а второй, горячий — за рабочий ход и выпуск.
Пока в рабочем цилиндре идёт расширение газов, в холодном, компрессорном, — такт впуска. В рабочем — выпуск, в холодном — сжатие. В конце такта сжатия поршни приближаются к своим верхним мёртвым точкам, смесь через перепускной канал перебрасывается из холодного цилиндра в горячий и поджигается. Такой разделённый цикл (в принципе — тот же цикл Отто, пусть и модифицированный) американцы придумали в 2006 году, а в 2009-м построили опытный Scuderi Split Cycle Engine. У компрессорного и рабочего цилиндров могут быть разные диаметры и ходы поршней, что даёт гибко настраивать параметры — получается аналог цикла Миллера с дополнительным расширением газов.
Новый виток эволюции ДВС: супер двигатель без коленвала
Для тех, кто активно интересуется различными изобретениями, доработками и инновациями в сфере двигателестроения, следует обратить внимание на двигатель Ибадуллаева, а также на двигатель без коленчатого вала.
Если в первом случае речь идет о значительном увеличении степени сжатия и получении большой мощности без увеличения рабочего объема, то во втором следует понимать снижение механических потерь и рост КПД, расхода горючего, степени вибраций, общего веса ДВС и т.д. Давайте остановимся на моторе без коленвала более подробно.
Мотор без коленчатого вала: преимущества и сложности реализации
Итак, главной задачей и назначением любого ДВС является преобразование энергии, полученной от сгорания топлива, в механическую работу. Если просто, топливо сгорает в закрытом объеме, газы оказывают давление на поршень, через кривошипно-шатунный механизм возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное.
В результате создается крутящий момент двигателя, который передается через трансмиссию на колеса автомобиля. Примечательно то, что хотя с момента создания первых моторов и их внедрения в широкие массы прошло уже более 100 лет, общая конструкция ДВС не изменилась.
Даже с учетом того, что современные двигатели получили высокоточные развитые системы электронного впрыска и управления, стало возможным изменять фазы газораспределения и т.д., хорошо известный КШМ продолжает лежать в основе силового агрегата на бензине, дизтопливе или газе.
При этом постоянно ведутся работы, чтобы мотор мог работать без коленвала. Дело в том, что привычный кривошипно-шатунный механизм не лишен целого ряда определенных минусов. Именно по этой причине инженеры стремятся избавиться от этого узла.
Дело в том, что работа КШМ связана с неизбежным создание трения и значительных боковых усилий, которые приводят к износу стенок цилиндров. В результате зеркало цилиндра повреждается, разрушаются поршневые кольца и т.д. Что касается потерь на трение, общий КПД двигателя заметно снижается.
Также двигатель с коленвалом сложно обслуживать, так как снятие коленвала без снятия двигателя на многих авто крайне сложно реализовать. Вполне очевидно, что если исключить указанные недостатки, двигатель станет более производительным, увеличится моторесурс.
Для решения задачи конструкторы предлагают разные подходы, однако на практике качественно реализовать большинство решений попросту не удается. Наибольшего внимания в данной области сегодня заслуживает двигатель Баландина и двигатель Фролова. Давайте остановимся на механизмах без шатунов и коленвала более подробно.
Бесшатунный двигатель Баландина
Данный мотор известен тем, что в нем отсутствуют шатуны. Преобразование возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах происходит благодаря использованию в конструкции специального эксцентрического механизма.
Общее устройство бесшатунного двигателя предполагает наличие следующих деталей:
В таком ДВС вместо шатунов были использованы поршневые штоки, которые жестко прикреплены к поршням (в обычном агрегате для соединения используется поршневой палец). Указанные штоки, как и привычные шатуны, охватывают шейки коленвала.
Также на штоках с обеих сторон подшипника изготовлены ползуны. Эти ползуны скользят по специальным направляющим в картере мотора. В результате данная конструкция позволяет избавить поршень и стенки цилиндра от бокового усилия. Фактически, в такой схеме реализации поршень можно считать обычной обоймой для поршневых колец, уплотняющих зазор между цилиндром и поршнем.
Отсутствие боковых усилий позволяет снизить допуски применительно к размерам поршня. Двигатель становится более производительным, экономичным, возрастает ресурс. Также следует отметить компактность такого ДВС и сниженный вес. Однако главным минусом всей конструкции можно считать крайне высокие требования касательно общей точности изготовления указанного эксцентрика.
Двигатель Фролова: мотор без шатунов и коленвала
Основным принципом В. Фролова, который был положен в основу его разработок, является то, что коленчатый вал является далекой от совершенства деталью. По этой причине талантливый инженер детально изучил конструкцию двигателя Баландина, после чего предложил ряд собственных доработок.
С учетом того, что недостатком бесшатунного мотора Баландина оставались повышенные требования к точности изготовления эксцентрика, на начальном этапе Фролов существенно модернизировал данный узел преобразования. Однако далее был признан факт, что полностью избавиться от недостатков схемы мотора Баландина крайне сложно.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель FSI. Из этой статьи вы узнаете, какие особенности имеют двигатели данного типа, а также какие плюсы и минусы имеет указанный мотор.
При этом Фролов не остановился на достигнутом, а также не оставил мысль избавиться от коленвала. Дальнейшие поиски надежных и эффективных механизмов преобразования привели к тому, что изобретатель обратил внимание на механизм ткацкого станка.
В результате был создан сегментно-роторный мотор, в основу которого были положены как заимствованные и доработанные, так и собственные идеи. Полученный двигатель не имеет коленвала, вместо данной детали используется механизм, который по принципу действия и своему устройству похож на шарнир разных угловых скоростей. Такое устройство более известно под названием шарнир Гука.
Вращающиеся детали в таком двигателе Фролова работают благодаря использованию подшипников качения. Что касается смазочной системы, моторное масло подается под крышки клапанов, затем стекает, осуществляя смазку и отвод лишнего тепла. Чтобы масло хорошо охлаждалось, перед двигателем также отдельно установлен масляный радиатор.
Супердвигатель без коленвала — какой он, мотор из будущего?
На протяжении многих лет инженеры старались представить, как должен работать супердвигатель без коленвала. Ведь это снизило бы расход топлива и степень негативных последствий постоянной вибрации в моторе. И это случилось, изобретение вызвало многочисленные дискуссии. Попробуем составить впечатление об этом агрегате.
Как зарождался современный ДВС?
Если сравнивать автомобиль с организмом человека, то именно движок будет выполнять роль сердца. Без него эксплуатация транспортного средства попросту невозможна. Само слово мотор в переводе с латыни означает приводить в движение. И если в двух словах, то это устройство отвечает за преобразование энергии от сгорания топлива в механическую, без которой автомобиль не заведется.
Впервые о подобном агрегате услышали в далеком 1801 году, а благодарить за это изобретение следует французского инженера Филиппа Лебона. А вот создателем образцов, наиболее близких по строению к современным моторам, считают немецкого инженера-самоучку Николауса Отто. О его достижениях мир узнал спустя более 70 лет, в 1877 году.
Французский инженер Филипп Лебон
За пять лет до этого Брайтон попытался воплотить в жизнь силовой агрегат, который будет работать на керосине, предыдущие устройства функционировали за счет газа. Попытка оказалась неудачной. Но в 1882 году жизнь получил новый агрегат, работающий на жидком топливе – бензине. И благодарить за его появление на свет человечество обязано немецкого конструктора, инженера и промышленника Готтлиба Даймлера.
Почему мы хотим избавиться от коленчатого вала?
Более двухсот лет прошло с момента появления первого силового агрегата, и с тех пор многое изменилось. Появились различные модификации, теперь они работают на бензине, солярке, газе, но неизменной осталась функция и роль мотора в строении авто. Однако значительный скачок приходится именно на наш век. Сегодня зарождаются новые технологии, и уже есть разработки двигателей без коленвала. Но как может мотор работать без этого узла?
Двигатель без коленвала
Если разобраться, традиционный кривошипно-шатунный механизм имеет ряд недостатков. Например, во время его работы создается очень сильное боковое усилие на стенки цилиндра. Это приводит к преждевременному износу поршня. Еще подобное усилие значительно увеличивает потери на трение, а значит, страдает КПД. Чтобы исключить этот недостаток, нужен механизм, в котором шатун будет совершать только возвратно-поступательные движения. А вот угловые качения следует полностью устранить. Сейчас можно найти множество разработок подобных агрегатов. Некоторые из них имеют право на существование, другие никуда не годятся.
Основой многих изобретений выступает бесшатунный двигатель Баландина. Его работа заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений благодаря специальному эксцентрическому механизму, к которому предъявляются очень высокие требования, что и мешает сделать мотор доступным.
На сегодняшний день у инженеров получилось создать рабочий и прошедший все испытания двигатель, в котором уменьшили количество подшипников коленвала. Это двухпоршневые конструкции. И скорее всего в ближайшие годы этот образец будет пущен в массовое производство. Это, конечно, не воплотило мечту миллионов в реальность, но существенно приблизило нас к ней. А пока что ДВС без коленвала остается навязчивой идеей, и поиски решений продолжаются.
Как видит работу мотора без коленвала Баландин?
Рассмотрим основные элементы и принцип работы таких чудо-агрегатов. Идеально гладкий поршень, на поверхности которого нанесена специальная волнообразная выемка, насаживается на вал. Сюда фиксируется и золотник. Его крепят посредством болтового соединения. Сверху поршня надевается гильза. Вся конструкция помещается в корпус. В его верхней части предусмотрена специальная выемка, куда и устанавливается ролик, а затем она закрывается крышкой на болтах.
Имеется головка, в которую вставляется свеча зажигания. С боковой стороны устанавливается глушитель, который тоже фиксируется посредством четырех длинных болтов. С противоположного торца от головки устанавливается система зажигания и соединяется со свечей посредством тонких трубок. А рядом сбоку крепится карбюратор.
Свечи зажигания для мотора Баландин
Если желаете более наглядно ознакомиться с принципом работы двигателя без коленвала, видео с подробной схемой мы разместили чуть ниже, а сейчас опишем этот процесс в общих чертах. Поршень делает возвратно-поступательные движения. Вал и поршень имеют сквозные отверстия, расположенные в одной плоскости. В них вставляется цилиндр, благодаря которому обеспечивается жесткое соединение. Поэтому при вращении вала вокруг своей оси такие манипуляции испытывает и прикрепленная к нему деталь.
Топливо поступает из бензобака в карбюратор, где распыляется через специальный клапан и перемешивается с воздухом. Когда поршень движется в сторону головки, открывается впускное окно и топливно-воздушная смесь поступает в подпоршневое пространство. Затем окно закрывается, а горючее сжимается вследствие изменения движения детали в противоположную сторону. В это время открывается продувочное окно, и смесь поступает в камеру сгорания, где опять происходит ее сжатие, обусловленное движением поршня.
Поршни двигателя без коленвала
Когда поршень находится в крайнем положении, в камере возникает огромное давление и горючее воспламеняется. Этот мини-взрыв толкает поршень в противоположную сторону. Пройдя немного, он открывает канал, через который отработанные газы покидают камеру сгорания. И этот процесс циклично повторяется на протяжении всей работы движка.
Технически подкованным людям при просмотре видеодемонстрации наверняка бросаются в глаза некоторые слабые места такой разработки. И конструкторы продолжают искать пути к повышению надежности и устойчивости такого механизма. Анализ крупных салонов последнего десятилетия показывает, что гиганты автопрома усердно трудятся над совершенствованием мотора. Поэтому есть надежда, что двигатели внутреннего сгорания без коленвала совсем скоро получат реализуемую и надежную конструкцию и автопарк всего мира существенно изменится.
Что такое супер двигатель
Сообщение Bonyfacci » 04 дек 2012, 06:40
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение Balu2005 » 04 дек 2012, 09:32
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение acepire » 04 дек 2012, 12:38
Я где-то видел, как этого чувака стебали. поищу))
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение acepire » 04 дек 2012, 12:51
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение saros » 04 дек 2012, 13:00
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение acepire » 04 дек 2012, 13:02
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение СтариЧок » 04 дек 2012, 21:25
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение Peterp » 04 дек 2012, 22:37
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение acepire » 04 дек 2012, 22:39
Работа пупердвигателя за 1 час: 1354 КВт*ч = 1354 * 3,6·10^6 Дж = 4 874 400 000 Дж.
Вау..)
И чего нам это стоило?
Из описания к ролику знаем, что сожрали 5.67 литров солярки (аффтар же про дизель в ТТХ заикнулся)
Вау. )
Плотность диз. топлива меньше 1 кг/л. Ладно, для простоты пущай у нас будет так: 1л
1кг. 5.67 л. == 5 кг солярки
Теплота сгорания дизеля (википедия рулит) : 42624 кДж/кг
При сжигании 5 кг соляры сколько можно получить энергии в виде тепла? 42624 кДж/кг * 5 кг = 213 120 000 Дж. Двигатель со 100% КПД выдал бы столько джоулей на выходе.
Но.
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение Boroda » 04 дек 2012, 23:00
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение Boroda » 04 дек 2012, 23:12
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение rnb » 04 дек 2012, 23:39
Re: Супер двигатель без коленвала (Super Engine without crankshaft )
Сообщение acepire » 04 дек 2012, 23:41
супер двигатель. часть 2!
вот в этой теме уже упоминал о неком прорыве в области строительства двс
На многих автомобильных форумах идет обсуждение «супердвигателей» Ибадуллаева.
Если верить авторам тем: «Российским ученым Гаджикадиром Алияровичем Ибадуллаевым сделаны открытия, которые позволят всем автопроизводителям мира перейти на двигатели, потребляющие в 3-4 раза меньше бензина(дизтоплива). Ему удалось решить задачу, считавшуюся неразрешимой — повысить степень сжатия бензиновых двигателей до 23, компрессию — до 40, КПД на средних нагрузках — с 10 до 40%. Переделанный им в полукустарных условиях двигатель ВАЗ-21083, установленный на автомашину ВАЗ-2110, имеет мощность около 180 л.с. (вместо 75 л.с. в стандарте), при этом расходует меньше 4 л. бензина АИ-95 на 100 км. на средних нагрузках (вместо 7 с лишним). По расчетам Ибадуллаева Г.А. наилучшие эффективные характеристики будут иметь бензиновые двигатели со степенью сжатия около 50-51, дизельные — со степенью сжатия около 60.»
Ибадуллаев обещает, что его атмосферные бензиновые двигатели безо всякой форсировки будут иметь литровую мощность около 200 л.с.
Наиболее профессиональное обсуждение темы идет на форуме Аллент.
вот немного с форума каеноводов(уже появляется конкретика):
14 декабря 2008г. Ибадуллаев вылетает в Москву.
15 декабря он планирует пуск и наладку двигателя (двигатель с сентября с.г. не заводился).
16 декабря планирует снять ГБЦ и в течение дня работать с двигателем при снятой ГБЦ.
Эти операции будут проходить в боксе в с.Покров Подольского района, что примерно в 18 км от МКАД по Симферопольскому шоссе.
Ибадуллаев сказал, что, если кто-то захочет посмотреть разобранный двигатель, такая возможность будет предоставлена.
Если кого-то это заинтересует, прошу позвонить Ибадуллаеву Г.А. по тел. 8-910-425-10-97.
Телефон будет включен с понедельника.
Если понадобится более подробная информация, дайте знать, постараюсь сообщить.
Время демонстрации остается без изменения.
комменты одного писаки:
И так:
В базе целая куча бестолковых патентов как завезти двигатель с огромной степенью сжатия. Также свечи для этого и тд и тп.
Но всёже как устроен этот движёк я понял. Он действительно имеет огромную степень сжатия. Но на низких оборотах в двигатель не попадает достаточное количество топлива с воздухом поэтому ни чего не детонирует.
То есть на низких оборотах при сжатии один к 20, цилиндры заполняются максимум на половину и следовательно компрессия 10 и всё ОК. Но на высоких оборотах, даже если что-то детанирует, оно не успевает разломать уходящий от взрыва поршень.
С одной стороны всё просто, но есть два очень важных момента.
Во первых на низких и средних оборотах, двигатель потеряят примерно половину момента. На Высоких неуловимая детонация всё равно будет негативно влиять на поршни и клапана. Ну и самое главное.
Во всём этом деле есть правило золотой середины между ходом поршней диаметром и степенью сжатия. Здесь не середина — а ультро правый край. Поршень будет юлозить о блок с удвоенной скоростью и следовательно стираться в 4! раза быстрее. Также масло будет есть в разы больше!
Гораздо проще поставить турбину:
а) Она как раз увеличивает давление в цилиндрах на высоких оборотах
б) Не изменяет скорость поршней относительно цилиндров.