Gniazdko elektryczne stało się symbolem postępu. Stoiska większości firm motoryzacyjnych na styczniowym Salonie Samochodowym w Detroit były dosłownie elektryczne, a każda wzmianka o starym, dobrym silniku spalinowym brzmiała w złym guście. No i co – silnik spalinowy z hukiem wszedł pod maskę? Nie spiesz się ze składaniem kondolencji. Przynajmniej tam, w Detroit, przedstawiciel Toyoty, Koei Saga, zapytany przez reporterów o to, kiedy silnik spalinowy w końcu opuści boisko, odpowiedział po prostu: „Nigdy! Kiedy skończy nam się ropa, ludzkość napełni ją wodorem.”
Analitycy z Amerykańskiego Departamentu Energii DOE uważają, że silniki spalinowe mogą pracować jeszcze przez kilka dziesięcioleci. Co więcej, wzrost wydajności silników benzynowych i wysokoprężnych do 2020 roku może wynieść 30%, a do 2030 roku - 50%. Dziś testowane są technologie, które pomogą osiągnąć te wyniki.
Wszechobecny płomień
Już w 1978 roku grupa naukowców z Japońskiego Instytutu Badań nad Czystym Silnikiem, próbując zoptymalizować proces spalania paliwa w dwusuwowych silnikach motocyklowych, przypadkowo odnotowała niezwykłe zjawisko zwane HCCI (ang. Homogenous Charge Compression Ignition). Po osiągnięciu określonego ciśnienia w komorze dwusuwowego silnika benzynowego ładunek paliwowo-powietrzny zapalał się bez iskry ze świecy zapłonowej. Ale najciekawsze jest to, że zamiast zwykłego zapalenia mieszanki w pobliżu świecy i późniejszego rozprzestrzenienia się płomienia na obrzeża, w komorze jednocześnie pojawiła się ogromna liczba mikrozapłonów. W rezultacie mieszanina spaliła się w niższej temperaturze niż zwykle, bardzo szybko i prawie całkowicie. Dostępna wówczas aparatura matematyczna oraz poziom rozwoju termodynamiki nie pozwoliły zrozumieć przyczyn występowania zjawiska HCCI i uznano to za ciekawostkę. Po 20 latach w ich arsenale pojawili się inżynierowie potężne narzędzia symulacje komputerowe, które pomogły podnieść zasłonę tajemnicy nad HCCI. Prace w tym obszarze rozpoczęły się pod koniec lat 90-tych w Niemczech (Mercedes-Benz, Volkswagen), Japonii (Nissan) i Ameryce (General Motors).
Amerykański inżynier John Zając zaproponował własną koncepcję silnika spalinowego, zbliżoną do silnika rozdzielonego cyklu Scuderi. Wynalazca twierdzi, że jego silnik jest o 15% bardziej ekonomiczny niż silnik wysokoprężny i o 30% bardziej wydajny pod względem mocy niż jego benzynowy odpowiednik. W silniku Hare powietrze z cylindra sprężającego dostaje się do komory, w której jest tworzone wysokie ciśnienie krwi mieszanka paliwowa, o 40% większa niż normalny poziom silniki benzynowe. Kamera, jej kształt, zasada działania, konstrukcja i materiały produkcyjne są chronione 19 patentami. Znajdujące się w nim powietrze miesza się z paliwem i zapala się. Proces spalania mieszanki trwa znacznie dłużej niż w konwencjonalnym silniku spalinowym. Wewnątrz komory powstaje szczególne środowisko – „gorąca ściana”, będąca tak naprawdę akumulatorem energii – stała temperatura i ciśnienie utrzymywane są 10-100 razy dłużej niż w komorze spalania konwencjonalnego silnika. Następnie gorące gazy dostają się do cylindra roboczego przez specjalny zawór. Prostota, minimalna liczba części i efektywność rozwoju Zajac Motors przyciągnęły uwagę gigantów motoryzacyjnych. W 2009 roku Hare pozyskał poważnych partnerów - General Motors i kanadyjską Magna.
Aby utworzyć jednorodną chmurę paliwowo-powietrzną o wyjątkowo małej gęstości, do mieszanki wprowadza się gorące spaliny. Szybko podgrzewają ten koktajl, co ułatwia mieszanie w komorze. Jeśli w warunkach klasycznego wtrysku bezpośredniego paliwo jest rozpylane w postaci aerozolu, to w HCCI mieszanina ma postać drobnej mgiełki. Gdy tłok spręża mieszaninę do określonej objętości, temperatura wzrasta do punktu samozapłonu. Spalanie HCCI charakteryzuje się brakiem otwartego płomienia i niższą temperaturą niż w silnikach wysokoprężnych. W rezultacie udział spalonego paliwa wzrasta do 95-97% w porównaniu do 75% w cyklach Otto i Diesel. Co więcej, HCCI nie działa na mieszankach bogatych - potrzebuje niemal homeopatycznych proporcji paliwa, o 30 i więcej procent uboższego niż najlepsze współczesne silniki spalinowe.
Jednak sprawdzona technologia HCCI to wciąż kwestia przyszłości. Termodynamika procesu jest niezwykle złożona i wymaga od naukowców rozwiązania wielu problemów. Główne z nich to niestabilna praca na biegu jałowym i maksymalnym, niekontrolowana detonacja pozostałej mieszanki i nierównomierny rozkład chmury powietrzno-paliwowej w komorze. To prawda, że w ostatnich miesiącach dobre wieści napływały z zachęcającą regularnością. General Motors twierdzi, że ujarzmił moc przy niskich obrotach, a brytyjscy inżynierowie z Lotus twierdzą, że zbudowali działający prototyp supersilnika Omnivore, który wspiera proces HCCI od góry do dołu. Według wiceprezesa Bosch Henninga Schneidera, samochody spalające paliwo w granicach 3 litrów na 100 km, wyposażone w silniki spalinowe z technologią HCCI, zaczną pojawiać się na rynku w 2015 roku. Volkswagen podchodzi ostrożniej – firma się rozwija nowy silnik, pracując na świecach zapłonowych przy pełnym obciążeniu i na biegu jałowym oraz w średnich obrotach - w trybie HCCI. Inżynierowie Nissana również nie stoją w miejscu – niedawno ogłosili powstanie potężnego oprogramowania, które pozwala im stworzyć komputerowy model zjawiska HCCI, a już rozpoczęli prace nad własnym super silnikiem.
Podział pracy
W wielkanocny poranek 2001 roku inżynier Carmelo Scuderi zebrał całą rodzinę w swoim domu i uroczyście ogłosił, że opracował nowy typ silnika spalinowego, który zmieni świat. Szczegółowy opis technologii mieści się w kilku odręcznych notatnikach – starzec nie lubił komputera i wszystkie obliczenia wykonywał na suwaku logarytmicznym. W 2002 roku Carmelo, rozpoczynający właśnie konsultacje z naukowcami z Southwest University, zmarł na zawał serca. Dzieci Scuderi przejęły biznes ojca, a już osiem lat później na Światowym Kongresie SAE w Detroit zaprezentowano działający prototyp silnika SCC z rozdzielonym cyklem spalania. Trzeba powiedzieć, że koncepcja podzielonej pętli nie jest nowa. Już w 1891 roku amerykańska firma Backus Water Firma Motoryzacyjna produkowali takie silniki w małych seriach, ale nie były one powszechne, a pomysł leżał na półce przez sto lat.
W silniku Otto każdy tłok kolejno wykonuje suw ssania, sprężania, suw mocy i suw wydechu. W konstrukcji Scuderiego obowiązki są po bratersku podzielone pomiędzy sparowane cylindry: jeden jest przeznaczony do dolotu i sprężania, drugi do suwu mocy i spalin. Cylindry są połączone ze sobą kanałami z mechanizmem zaworowym, przez które sprężona mieszanka paliwowo-powietrzna dostaje się do cylindra roboczego. Silnik Scuderi składa się z dwóch takich par.
W cyklu Otto skok mocy następuje co drugi obrót. wał korbowy, w silniku Scuderi - na każdym. Rozdzielenie funkcji cylindrów pozwala na efektywniejsze wykorzystanie każdego z nich, np. zwiększenie skoku tłoka roboczego i czasu spalania paliwa bez przekraczania dopuszczalnego stopnia sprężania paliwa. Mieszanka zapala się, gdy tłok roboczy zaczyna poruszać się w dół, w przeciwieństwie do konwencjonalny silnik z wyprzedzeniem zapłonu. Z obliczeń wynika, że rozdzielenie obiegu daje znacznie większy stopień sprężenia mieszanki oraz jej szybkie i całkowite spalenie.
W komorze spalania silnika z układem HCCI (ang. Homogenous Charge Compression Ignition) zachodzi jednocześnie ogromna liczba mikrozapłonów. Referencje środowiskowe HCCI są imponujące. Jeśli proces spalania oleju napędowego w silnikach wysokoprężnych powoduje zwiększone tworzenie się sadzy i tlenków azotu, to „zimniejszy” HCCI nie ma tych problemów. Według Hermanna Middendorfa, kierownika projektu ds. rozwoju superkompaktowych silników benzynowych EA111 Firma Volkswagen Jednostki typu HCCI mogą obejść się bez drogiego katalizatora.
Synowie Carmelo ulepszyli konstrukcję silnika, dodając cylinder ze sprężonym powietrzem. Powietrze dostaje się do cylindra roboczego, poprawiając proces spalania mieszanki. Jednocześnie spaliny silnika Scuderi zawierają o 80% mniej dwutlenku węgla i tlenków azotu niż tradycyjne silniki czterosuwowe. Sprawność silnika Scuderi jest o 5-10% wyższa niż w przypadku najnowocześniejszych nowoczesnych jednostek turbodiesel. Dodanie wzmocnienia zwiększa różnicę wydajności do 25-50%.
W 2008 roku silnik SCC przyciągnął uwagę kilku głównych producentów samochodów, w tym PSA Peugeot Citroën i Honda, którzy podpisali umowy z Grupą Scuderi w celu zbadania zastrzeżonej technologii. niemieckiego Daimlera i włoski Fiat również publicznie potwierdziły swoje duże zainteresowanie silnikiem Scuderi. Robert Bosch zawarł umowę z Grupą Scuderi na opracowanie komponentów do SCC w nadziei, że pewnego dnia technologia ta stanie się dostępna na rynku. A wybitny termodynamik z Massachusetts Institute of Technology, profesor John Heywood, nazwał cykl rozdzielonego spalania realną alternatywą dla HCCI. Montaż takich silników spalinowych na skalę przemysłową w istniejących zakładach nie jest trudny – nie są do tego potrzebne żadne egzotyczne materiały ani niestandardowe operacje technologiczne.
Wszystkożerny dwusuw
Wielu specjalistów od silników spalinowych polega dziś na mechanizmie VCR (Variable Compression Rate). Już w marcu 2000 roku inżynierowie Saaba zaprezentowali prototyp samochodu z eksperymentalnym silnikiem benzynowym o pojemności 1,6 litra z technologią SVC (Saab Variable Compression). Silnik ten wytwarzał 228 KM. i 305 Nm momentu obrotowego, zużywając przy tym o 30% mniej paliwa niż konwencjonalne odpowiedniki o mocy.
W ciągu ostatnich dziesięciu lat technologia magnetowidów poczyniła ogromne postępy. Francuska firma MCE ogłosiła niedawno stworzenie silnika MCE-5VCR. Stopień sprężania w nim waha się od 7:1 do 20:1, a zużycie paliwa 1,5-litrowego silnika jest o 30% niższe niż w przypadku jego analogów. Amerykańska Envera opracowuje 4-cylindrowy benzynowy magnetowid o pojemności 1,85 litra i stopniu sprężania od 8,5:1 do 18:1. Prace finansowane są przez Departament Energii USA. Docelowa moc silnika to 300 KM – prawie 162 KM. na 1 litr objętości. Obliczony maksymalny moment obrotowy przekracza 400 Nm przy 4000 obrotów wału. Kluczowym elementem konstrukcyjnym jest siłownik hydrauliczny, który obraca mimośród połączony z wałem korbowym silnika. Ruch mimośrodu podnosi i opuszcza wał względem głowicy cylindrów, zmieniając stopień sprężania z 8,5 na 18:1.
Słynna firma Lotus Engineering posunęła się najdalej w rozwoju technologii magnetowidów. Na Salonie Samochodowym w Genewie w marcu 2009 roku Brytyjczycy zaprezentowali swój koncepcyjny ICE Omnivore („Omnivore”). Według inżynierów Lotusa dwusuwowy silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem paliwa i zmiennym stopniem sprężania od 10:1 do 40:1 jest w stanie trawić każde paliwo płynne, a jednocześnie jest ekonomiczny i przyjazny dla środowiska.
Pięć uderzeń, trzy cylindry
Na wystawie Engine EXPO 2009 brytyjska firma Ilmor Engineering zaprezentowała koncepcyjny pięciosuwowy silnik spalinowy. Ideą tej koncepcji, Gerharda Schmitza, jest użycie czterech i obwód push-pull w jednej jednostce. Trzy cylindry pięciosuwowego silnika spalinowego mają różne średnice wewnętrzne. Małe jeden i trzy działają w zwykłym cyklu czterosuwowym. Średnie, niskie ciśnienie, - na resztkową ekspansję gazów spalinowych w trybie push-pull. Podczas pierwszych trzech suwów mieszanka jak zwykle jest zasysana, sprężana i wykonuje suw mocy w małych cylindrach. Podczas czwartego suwu gazy spalinowe przemieszczają się z małych cylindrów do dużego cylindra i są tam sprężane. Resztkowe rozprężenie spalin w dużym cylindrze powoduje piąty, roboczy skok.
Omnivore to monoblok z jednoczęściowym blokiem i główką. Pojemność skokowa silnika wynosi zaledwie 0,5 litra. Jedną z głównych zalet monobloku jest brak ubytku średnicy cylindra. W konwencjonalnych silnikach spalinowych zużycie następuje na skutek mikrometrowych ruchów śrub w miejscach mocowania głowicy do bloku. Innowacyjny zawór CTV (Charge Trapping Valve) w układzie wydechowym umożliwia zmianę czasu otwarcia zaworu wydechowego w szerokim zakresie. Układ wtryskowy FlexDI pod ciśnieniem 6,5 bar dla Omnivore został stworzony przez australijską firmę Orbital. Pozwala na przygotowanie zbilansowanej mieszanki wewnątrz cylindra, niezależnie od rodzaju paliwa. Ta mieszanka jest podstawą trybu HCCI, a układ kontroli wtrysku jest podstawą kontroli parametrów HCCI.
Mechanizm stopnia sprężania Omnivore to ruchoma podkładka znajdująca się w górnej części cylindra, napędzana obrotem pary mimośrodów. W dolnym położeniu podkładki stopień sprężania sięga 40:1. Jeden z wtryskiwaczy FlexDI jest zintegrowany z podkładką, a drugi, stały, w korpusie cylindra. Testy wykazały niezawodną pracę Omnivore w trybie HCCI w całym zakresie prędkości, przy czym spełnia on normy Euro 6 ze znacznym luzem.
Dlaczego Brytyjczycy wybrali konfigurację dwusuwową? „Lotus Engineering, podobnie jak wiele innych firm samochodowych, od dawna angażuje się w koncepcje czterosuwowe. Jest to konsekwencja historycznej dominacji takich jednostek. Problemem takich silników spalinowych jest nieefektywne spalanie paliwa przy obciążeniach częściowych i ekstremalnych. Silniki dwusuwowe nie cierpią na tę chorobę i dlatego są niezwykle interesujące dla przemysłu samochodowego. Ponadto nie wymagają zagęszczania” – wyjaśnia Jamie Turner, główny inżynier w Lotus Engineering. Lotus szacuje, że komercjalizacja Omnivore zajmie kolejne półtora roku do dwóch lat.
Jakie kryteria uznaje się za kluczowe przy wyborze „najlepszych”? Czy istnieją zasadnicze różnice w podejściu do projektowania na różnych kontynentach? Spróbujmy znaleźć odpowiedzi na te pytania.
EUROPA: W TRYBIE EKONOMICZNYM
Na niedawnej konferencji prasowej w Londynie szef koncernu Peugeot-Citroen Jean-Martin Foltz, dość nieoczekiwanie dla wielu, wypowiedział się na temat samochodów hybrydowych: „Rozejrzyjcie się: w Europie takich samochodów jest mniej niż 1%, podczas gdy udział diesli sięga połowy.” Według pana Foltza nowoczesny olej napędowy jest znacznie tańszy w produkcji, a jednocześnie jest nie mniej ekonomiczny i przyjazny dla środowiska.
Skończyły się czasy, gdy silniki diesla zostawiały za sobą czarny ślad, dudniły po ulicach i zauważalnie ustępowały w litrach mocy w stosunku do silników benzynowych. Dziś udział silników wysokoprężnych w Europie wynosi 52% i stale rośnie. Impulsu dodają np. premie ekologiczne w postaci obniżonych podatków, ale przede wszystkim wysokie ceny benzyny.
Przełom na froncie diesli nastąpił pod koniec lat 90., kiedy do produkcji weszły pierwsze silniki z systemem „common Rail”. szyna paliwowa. Od tego czasu ciśnienie w niej stale rośnie. W najnowszych silnikach sięga 1800 atmosfer, ale do niedawna 1300 atmosfer uznawano za wskaźnik wybitny.
Następne w kolejce są układy z podwójnym wzrostem ciśnienia wtrysku. Najpierw pompa pompuje paliwo do zbiornika magazynowego pod ciśnieniem do 1350 atm. Następnie ciśnienie podnosi się do 2200 atm, poniżej którego wchodzi do dysz. Pod tym ciśnieniem paliwo wtryskiwane jest przez otwory o mniejszej średnicy. Poprawia to jakość oprysku i zwiększa dokładność dozowania. Stąd wzrost wydajności i mocy.
Wtrysk pilotujący stosowany jest od kilku lat: pierwsza „partia” paliwa dostaje się do cylindrów nieco wcześniej niż dawka główna, co skutkuje bardziej miękką pracą silnika i czystszymi spalinami.
Oprócz Common Rail istnieje jeszcze jedno rozwiązanie techniczne umożliwiające podniesienie ciśnienia wtrysku do niespotykanej dotąd wysokości. Wtryskiwacze pompowe przeszły z silników samochodów ciężarowych na rzecz silników wysokoprężnych do samochodów osobowych. Szczególnie Volkswagen angażuje się w nie, zapewniając zdrową konkurencję na „ogólnej rampie”.
Jedną z przeszkód na drodze do diesla zawsze było środowisko. Jeśli silniki benzynowe krytykowano za tlenek węgla, tlenki azotu i węglowodory w spalinach, to silniki wysokoprężne krytykowano za związki azotu i cząsteczki sadzy. Wprowadzenie norm Euro IV w zeszłym roku nie było łatwe. Z tlenkami azotu rozprawiono się za pomocą neutralizatora, ale specjalny filtr wyłapuje sadzę. Wytrzymuje do 150 tysięcy km, po czym jest albo wymieniany, albo „kalcynowany”. Na polecenie elektroniki sterującej do cylindra dostarczane są spaliny z układu recyrkulacji oraz duża dawka paliwa. Temperatura spalin wzrasta, a sadza wypala się.
Warto zauważyć, że większość nowych silników wysokoprężnych może pracować na biodieslu: jest on oparty na olejach roślinnych, a nie na produktach naftowych. Paliwo to jest mniej agresywne dla środowiska, dlatego też jego masowy udział w rynku europejskim powinien do 2010 roku osiągnąć 30%.
Tymczasem eksperci zauważają wspólny rozwój General Motors i FIAT - jednego z „Silników Roku 2005”. Dzięki elektronice silnik wysokoprężny o małej pojemności skokowej jest w stanie szybko zmieniać parametry wtrysku, a tym samym zapewnia większy moment obrotowy i szybszy rozruch silnika. Szerokie zastosowanie aluminium, co znacznie obniżyło wagę i rozmiar, w połączeniu z wystarczającą mocą 70 KM. i znaczny moment obrotowy wynoszący 170 Nm pozwoliły 1,3-litrowemu silnikowi zdobyć dużą liczbę głosów.
Biorąc pod uwagę wszystkie osiągnięcia na froncie diesli, możemy śmiało powiedzieć, że najbliższa przyszłość Europy leży w tych silnikach. Stają się mocniejsze, cichsze i wygodniejsze w codziennej jeździe. Biorąc pod uwagę obecne ceny ropy, żaden z nich w Starym Świecie nie jest w stanie ich wyprzeć. istniejące typy silniki.
AZJA: WIĘCEJ MOCY Z LITRA
Głównym osiągnięciem japońskich inżynierów silników w ciągu ostatnich dziesięciu lat jest duża moc w litrach. Wpędzani w wąskie ograniczenia przez przepisy, inżynierom udaje się osiągać doskonałe wyniki na różne sposoby. Uderzającym przykładem są zmienne fazy rozrządu. Pod koniec lat 80-tych japońska Honda z systemem VTEC dokonała prawdziwej rewolucji.
Konieczność różnicowania faz podyktowana jest różnymi trybami jazdy: w mieście najważniejsza jest wydajność i moment obrotowy przy niskich prędkościach, na autostradzie – przy dużych prędkościach. Życzenia klientów również są różne różne kraje Oh. Wcześniej ustawienia silnika były stałe, ale teraz stało się możliwe ich zmienianie dosłownie w locie.
Nowoczesne silniki Hondy są wyposażone w kilka typów VTEC, w tym urządzenie trójstopniowe. Tutaj parametry są regulowane nie tylko przy niskich i wysokich prędkościach, ale także przy średnich prędkościach. W ten sposób można połączyć niekompatybilne: wysoką moc właściwą (do 100 KM/l), zużycie paliwa w trybie 60–70 km/h na poziomie 4 litrów na sto oraz wysoki moment obrotowy w zakresie od 2000 do 6000 obr/min.
W rezultacie Japończycy z powodzeniem wytwarzają dużą moc z bardzo skromnych ilości. Rekordzistą pod względem tego wskaźnika rok z rzędu pozostaje roadster Honda S2000 z wolnossącym 2-litrowym silnikiem o mocy 250 KM. Pomimo tego, że silnik pojawił się w 1999 roku, nadal należy do najlepszych - drugie miejsce wśród konkurentów z 2005 roku o pojemności 1,8–2,0 litra. Drugim niekwestionowanym osiągnięciem Japończyków są instalacje hybrydowe. „Hybrid Synergy Drive” wyprodukowany przez Toyotę nie raz znalazł się w gronie zwycięzców, zdobywając największą liczbę punktów w kategorii „silnik ekonomiczny”. Podane spalanie na poziomie 4,2 l/100 km jak na tak duży samochód jak Toyota Prius jest z pewnością dobre. Moc Synergy Drive sięga 110 KM, a całkowity moment obrotowy instalacji benzynowo-elektrycznej jest znakomity - 478 Nm!
Oprócz efektywności paliwowej podkreślany jest aspekt ekologiczny: emisja węglowodorów i tlenków azotu z silnika jest o 80 i 87,5% niższa niż wymagają tego normy Euro IV dla silników benzynowych i o 96% niższa niż wymagania dla silników Diesla. Tym samym Synergy Drive wpisuje się w najściślejsze ramy na świecie – ZLEV, którego wprowadzenie planowane jest w Kalifornii.
W ostatnich latach pojawił się ciekawy trend: w odniesieniu do hybryd mówi się coraz mniej absolutne rekordy efektywność. Weźmy Lexusa RX 400h. Samochód ten spala zupełnie normalne 10 litrów w cyklu miejskim. Z jednym zastrzeżeniem – to bardzo mało, biorąc pod uwagę moc silnika głównego wynoszącą 272 KM. i moment obrotowy 288 Nm!
Jeśli japońskim firmom, przede wszystkim Toyocie i Hondzie, uda się obniżyć koszty jednostek, sprzedaż hybryd może w ciągu najbliższych 5–10 lat wzrosnąć o rząd wielkości.
AMERYKA: TANIE I TANIE
Na amerykańskich forach motoryzacyjnych po konkursie „Silnik Roku” nieuchronnie pojawiają się debaty: jak to się dzieje, że wśród zwycięzców nie ma ani jednego silnika naszej konstrukcji! To proste: Amerykanom, pomimo trwającego kryzysu paliwowego, nie udało się zbyt skutecznie oszczędzać benzyny, a jednak olej napędowy i nie chcą słyszeć! Nie oznacza to jednak, że nie mają się czym chwalić.
Na przykład silniki Chryslera z serii Hemi, które błyszczały w mocnych modelach (w USA tradycyjnie nazywane są „samochodami naftowymi”) już w latach 50-tych. Ich nazwa pochodzi od angielskiego hemispherical – hemispherical. Oczywiście przez pół wieku wiele się zmieniło, ale tak jak poprzednio, nowoczesne samochody Hemi mają półkuliste komory spalania.
Tradycyjnie na czele linii silników stoją jednostki o nieprzyzwoitej pojemności skokowej według standardów europejskich - do 6,1 litra. Po otwarciu prospektu rzuca się w oczy różnica w podejściu do projektowania. „Wiodąca w swojej klasie moc”, „najszybsze przyspieszenie”, „niski poziom hałasu”… o zużyciu paliwa wspomina się mimochodem. Choć oczywiście nie jest on obojętny na inżynierów. Tyle, że priorytety są nieco inne - charakterystyka dynamiczna i... niski koszt urządzenia.
Silniki Hemi nie mają zmiennych faz. Nie są tak wymuszone i nie mogą nawet zbliżyć się do najlepszych japońskich jednostek pod względem mocy w litrach. Używają jednak sprytnego systemu MDS (Multi Displacement System – system kilku tomów). Jak sama nazwa wskazuje, jego znaczenie polega na wyłączeniu czterech z ośmiu cylindrów silnika, gdy nie jest konieczne wykorzystywanie wszystkich 335 „koni” i 500 Nm momentu obrotowego, na przykład w silniku o pojemności 5,7 litra. Wyłączenie zajmuje tylko 40 milisekund. GM korzystał już wcześniej z podobnych systemów i jest to pierwsze doświadczenie Chryslera. Według firmy MDS pozwala zaoszczędzić nawet 20% paliwa, w zależności od stylu jazdy. Bob Lee, wiceprezes działu silników Chryslera, jest bardzo dumny z nowego silnika: „Wyłączanie cylindrów jest eleganckie i proste… korzyściami są niezawodność i niska cena”.
Naturalnie amerykańscy inżynierowie nie ograniczają się do wymiennych cylindrów. Przygotowują też zupełnie inne inwestycje, na przykład elektrownie na ogniwa paliwowe. Sądząc po pojawianiu się coraz to nowych samochodów koncepcyjnych z właśnie takimi silnikami, ich przyszłość rysuje się w różowych barwach.
Oczywiście zauważyliśmy tylko najbardziej uderzające cechy „narodowej budowy silników”. Nowoczesny świat jest zbyt mała, aby zasadniczo różne kultury mogły istnieć obok siebie, nie wpływając na siebie. Być może kiedyś wymyślą przepis na idealny „globalny” silnik? Na razie każdy woli iść własną drogą: Europa przygotowuje się do przejścia prawie połowy swojej floty na olej rzepakowy; Ameryka, choć stara się nie dostrzegać zmian zachodzących na świecie, stopniowo odzwyczaja się od żarłocznych mastodontów i rozważa przestawienie infrastruktury całego kraju na paliwo wodorowe; Cóż, Japonia... jak zawsze korzysta z wysokich technologii i oszałamiającej szybkości ich wdrażania w życiu.
DIESEL „PSA-FORD”
W najbliższym czasie rozpocznie się produkcja dwóch nowych silników, opracowanych wspólnie przez koncern Peugeot-Citroen i Forda (inżynier Forda Phil Lake przedstawia je dziennikarzom). Silniki wysokoprężne o pojemności 2,2 litra przeznaczone są do samochodów dostawczych i osobowych. System Common Rail działa teraz pod ciśnieniem 1800 atm. Paliwo wtryskiwane jest do komory spalania poprzez siedem 135-mikronowych otworów we wtryskiwaczach piezoelektrycznych (wcześniej było ich pięć). Obecnie możliwe jest wtryskiwanie paliwa aż do sześciu razy na obrót wału korbowego. Rezultatem jest czystszy wydech, mniejsze zużycie paliwa i mniejsze wibracje.
Zastosowano dwie kompaktowe turbosprężarki o małej bezwładności. Pierwszy odpowiada wyłącznie za „dolny koniec”, drugi aktywuje się po 2700 obr./min, zapewniając płynną krzywą momentu obrotowego sięgającą 400 Nm przy 1750 obr./min i moc 125 KM. przy 4000 obr./min. Masa silnika została zmniejszona o 12 kg w porównaniu do poprzedniej generacji dzięki nowej architekturze bloku cylindrów.
Wszystkie wynalezione do dziś silniki spalinowe, przy całej ich różnorodności, choć znacznie ulepszone, nie przynoszą pożądanego rezultatu.
Osiągnięcia nowoczesna nauka już zbliżają się do nowego rozwiązania technicznego i opracowują silniki o zmiennym stopniu sprężania, które mogą pracować na każdym rodzaju paliwa. Właściwym kierunkiem w branży motoryzacyjnej jest także to, aby były one hybrydowe, składające się z generatora i silnika o lekkiej obudowie. Można się z tym całkowicie zgodzić, gdyż ja też mam takie wynalazki i jest to słuszny kierunek, ale to tylko półśrodki do osiągnięcia dobrych wyników ekonomicznych i taktyczno-technicznych.
W nowym wynalazku mogę zaoferować nie tylko silnik o płynnie zmiennym i regulowanym stopniu sprężania, zdolny do pracy na każdym rodzaju paliwa, ale także silnik, który trudno nazwać dwusuwem, gdyż podczas jednego skoku tłoka wał silnika może wykonać więcej niż jeden obrót na minutę.
Nowy silnik będzie także pracował ze zmiennym stopniem sprężania na dowolnym paliwie, w którym proces sprężania i emisja gazów zostaną połączone w jednym cyklu. Główną przewagą nad wszystkimi dotychczasowymi będzie to, że nowy silnik będzie miał płynne i regulowane sprężanie mieszanki gazowej w tłokach, które odbywać się będzie od masy auta, czego do dziś nie robiono na tym świecie a to sprawi, że silnik będzie jeszcze mocniejszy, ekonomiczny i przyjazny dla środowiska. Dla takiego silnika nie ma problemu z wytworzeniem w tłoku ciśnienia od 1 do 100 kg. Tyle, że ten wynalazek wymaga teraz nowych technologii i nowych materiałów.
To rozwiązanie techniczne nie będzie zgłaszane w formie zgłoszenia wynalazku. Teraz wszyscy przeszli na relacje rynkowe, więc nie opłaca mi się rozdawać postępowych idei za darmo. Problem ten polega nie tylko na tym, że wysokie opłaty przy zgłoszeniu wynalazku, ale także po uzyskaniu patentu, większość wynalazców w Federacja Rosyjska nie są w stanie utrzymać swoich patentów nawet we własnym kraju. Patenty te stają się następnie dostępne do produkcji i stosowania w innych krajach. Ja, podobnie jak wielu wynalazców, również nie mogę utrzymać swoich patentów nie tylko za granicą, której nie mam, ale także we własnym kraju.
Teraz mają do czynienia z młodymi naukowcami, studentami czy emerytami, którzy chcą coś wynaleźć duże problemy. Dlaczego wynalazca, który zrodził nowy pomysł, musi go wdrożyć w formie wynalazku, chronić go w formie patentu i to nie tylko w Rosji, ale także za granicą, skoro w sąsiednich państwach mogą go wypuścić i nawet nie pytaj wynalazcy. Aby rozpocząć dialog z klientem, wynalazca musi nie tylko zaświadczyć, że niniejszy wynalazek jest nowy i nie jest przez nikogo używany, ale także dostarczyć, zgodnie z klauzulą 2.2 umowy licencyjnej, niezbędną i wystarczającą dokumentację techniczną i inną , a także zapewnić pomoc technologiczną i inną oraz, w razie potrzeby, dostarczyć próbki, materiały i sprzęt specjalny. Jednak nie wskazano jeszcze tutaj, że wynalazca będzie musiał zapłacić przed tym wszystkim:
Za złożenie wniosku o wynalazek 1650 rubli,
Za wydanie patentu na wynalazek 3250 rubli,
Za rozpatrzenie wniosku w drodze badania merytorycznego 2450 rubli,
Za przeprowadzenie wyszukiwania informacji na temat jednego obiektu 6500 rubli.
Prowadzić badania i rozwój na własny koszt,
Opracuj sprzęt dla tego wynalazku,
Wykonać dokumentację projektową i techniczną,
Zakup materiału i wykonanie prototypu wynalazku,
Przetestuj prototyp zastrzeganego wynalazku,
Poinformować Klienta, że wynalazek jest nowy i nie jest przez nikogo używany,
Poinformuj klienta o okresie zwrotu projektu dla tego wynalazku,
Dokonaj płatności wszystkich opłat i płatności tymczasowych za utrzymanie patentu i tak dalej...
Jeśli wynalazca nie ma ochrony patentowej na wynalazek, to nikt nie będzie z nim rozmawiać. Jednocześnie należy szczególnie podkreślić, że klient za korzystanie z licencji wyłącznej lub niewyłącznej na wynalazek musi zapłacić jedynie 1650 rubli i ile wynalazca za to otrzyma...
Patrzeć potwierdzenie, że wyłączna i niewyłączna licencja na korzystanie z wynalazku kosztuje 1650 rubli i wyciągnij własne wnioski...
W środowisku naukowym nowe przepisy i opłaty patentowe spowodowały całkowity brak równowagi w relacjach między wynalazcą, urzędem patentowym, producentami i konsumentami. Nie chcę przenosić tej zależności na poziom medyczny, ale wygląda to tak - kiedy niezależna głowa nie odpowiada, co robi jej prawa ręka lub lewa noga. W takiej sytuacji łatwiej mi kupić licencję od tych, którzy uchwalili takie prawa i opłaty patentowe, aby nie przejść z kategorii biedaków do kategorii żebraków.
Teraz wszyscy przeszli na stosunki rynkowe, więc my, wynalazcy i naukowcy, musimy zrobić to samo. Przy swoich wynalazkach należy współpracować na zasadzie kontraktowej tylko z dużymi firmami, które posiadają nie tylko własne laboratoria, bazę materiałową i techniczną, ale także zespół podobnie myślących ludzi, z którymi możliwe będzie wprowadzenie dowolnego wynalazku do produkcji seryjnej produkcja. Miejmy nadzieję na dobrą przyszłość...
Uniwersalny silnik Biełaszowa
Zaprojektowany do stosowania jako napęd napędowy w dowolnym sektorze gospodarki narodowej lub wojskowej. W silniku uniwersalnym zastosowano układ regulacji objętości i stopnia sprężania mieszanki, w którym stopień sprężania wyznaczany jest poprzez stosunek objętości całkowitej cylindra głównego i cylindra dodatkowego do objętości komory spalania, aby silnik mógł pracować od wszelkich paliw silnikowych lub gazów, co pozwala na stworzenie przyjaznego dla środowiska silnika spalinowego i zwiększenie wydajności itp., mocy, sprawności silnika spalinowego i zmniejszenie jego strat ciepła.
Uniwersalny silnik spalinowy składa się z mechanizmu korbowego, mechanizmu dystrybucji gazu, układu zasilania, zapłonu i tworzenia mieszanki, które są umieszczone w cylindrze tłokowym z komorą spalania i głowicą, układem regulacji objętości i sprężania mieszaniny, a głowica tłoka wykonana jest w formie cylindra z pokrywą wewnątrz, w której znajduje się świeca zapłonowa i wtryskiwacz. Urządzenie przełączające przepustowość, zawory dolotowe i wylotowe współpracują z wewnętrzną powierzchnią tłokowej komory spalania, wykonaną w postaci miseczki. Pomiędzy cylindrem blokowym a cylindrem głowicy tłoka znajduje się dodatkowa komora, czyli układ regulacji objętości i sprężania mieszanki, która jest połączona z dodatkową komorą. Sterowanie, otwieranie i zamykanie zaworów układu kontroli objętości mieszanki i kompresji odbywa się z tłoka, wałka rozrządu, regulatora prędkości lub automatycznego sprzęgła. Wewnętrzna wnęka tłoka i dolna podstawa denka tłoka, które są połączone z komorą spalania, wykonane są z trwałego, żaroodpornego związku i posiadają odporną na ciepło uszczelkę. Urządzenie przełączające przepustowość wykonane jest w postaci zaworu przepustowego połączonego z układem tworzenia mieszaniny. Układ tworzenia mieszanki komory spalania wykonany jest w postaci deflektora z kanałami, rowkami spiralnymi, przeważnie o zmiennym przekroju poprzecznym z otworami, sita i wtryskiwacza.
Silnik uniwersalny zwiększa sprawność i moc silnika spalinowego przy zastosowaniu dowolnego paliwa silnikowego lub gazu, poprzez zastosowanie układu regulacji objętości i sprężania mieszanki, a także zmniejsza straty ciepła przy zastosowaniu tłoka i denka tłoka wykonane z żaroodpornego związku z odporną na ciepło uszczelką. Podczas pracy silnik uniwersalny film olejowy na cylindrze bloku i cylindrze głowicy tłoka nie ma kontaktu z komorą spalania, co nigdy nie spowoduje koksowania i spalania pierścienie tłokowe, zanieczyszczenie olej silnikowy i zwiększy żywotność silnika. Podczas remontu silnika uniwersalnego wystarczy odłączyć głowicę tłoka od głowicy bloku i włożyć nowy blok, co znacznie uprości i obniży koszty jego konstrukcji. Podczas pracy układu regulacji objętości i stopnia sprężania mieszanki oraz układu tworzenia mieszanki, podczas pracy na dowolnym paliwie silnikowym, osiąga się wysoką intensyfikację i stabilizację procesu spalania w tłoku, co pozwala na stworzenie przyjaznego dla środowiska środowiska wewnętrznego Silnik spalinowy.
№
Uniwersalny silnik obrotowy Biełaszow
Uniwersalny silnik obrotowy Biełaszowa wykonany jest w postaci osobnego modułu.Każdy moduł zawiera wirnik z kołem zamachowym, mechanizm mimośrodowy krzywkowy, z którym współpracuje tłok, mechanizm powrotu tłoka, mechanizm ustawiania ciśnienia roboczego, dyszę wylotową którym uwalniane są spaliny, układ reflektorów wykonany w postaci wgłębień i występów współpracujących z otworami dyszy wylotowej, układ uszczelek końcowych współpracujących z wirnikiem i obudową koła zamachowego, układ wprowadzania i wtryskiwania wody lub składników chemicznych. Mechanizm zadawania ciśnienia roboczego połączony jest z urządzeniem przełączającym obejściowym wykonanym w postaci zaworu obejściowego i sprężyny, które współpracuje z układem wprowadzania i wtryskiwania składników chemicznych. W zależności od sposobu powstawania mieszanki palnej i rodzaju stosowanego paliwa, uniwersalny silnik rotacyjny zamienia energię cieplną na Praca mechaniczna bezpośrednio na samym wirniku koła zamachowego.
№
Uniwersalny obrotowy silnik odrzutowy Biełaszow
Działa na dowolnym paliwie silnikowym lub gazie. Podczas pracy (w celu podniesienia temperatury gazów roboczych) można dodatkowo stosować drobno zmielone paliwo stałe. Na przykład węgiel z mieszaniną powietrza lub gazów i w celu zwiększenia objętości gazów roboczych silnik rotacyjny używana jest woda lub odpady płynne.
Zakres zastosowania - przemysł stoczniowy, budowa maszyn, mobilne moduły mocy, przedsiębiorstwa przemysłowe, energetyka i transport, jako przyjazne dla środowiska silniki małej, średniej i dużej mocy. Do celów wojskowych, do usuwania substancji toksycznych i broni bakteriologicznej masowego rażenia.
Zalety uniwersalnego rotacyjnego silnika odrzutowego Biełaszowa:
Małe wymiary i waga,
Modułowa konstrukcja,
Wysoka wydajność,
Silnik nie posiada układu chłodzenia,
Silnik nie posiada mechanizmu korbowego,
Część robocza rotora jest automatycznie oczyszczana z nagaru i usuwana ze szkodliwych związków.
Wraz z wynalezieniem uniwersalnej obrotowej pompy próżniowej Belashov, która może jednocześnie tworzyć wysokie ciśnienie i duża próżnia w jednym cyklu, zadanie zapewnienia nieprzerwanej pracy uniwersalnego rotacyjnego silnika odrzutowego Biełaszowa rozwiązano bardzo prosto:
Konstrukcja obrotowego silnika odrzutowego staje się tańsza,
Konstrukcja obrotowego silnika odrzutowego została uproszczona,
Silnik staje się łatwy w utrzymaniu i naprawie,
Wydajność wzrasta obrotowy silnik odrzutowy,
Zmniejszono masę rotacyjnego silnika odrzutowego,
Sposób przygotowania mieszaniny roboczej jest uproszczony,
Lista komponentów jest zmniejszona,
Wytwarza się stały nadmiar próżni,
Powstaje stałe nadciśnienie,
Wtrysk mieszanki roboczej i jej zapłon na wirniku koła zamachowego może odbywać się w trybie impulsowym lub ciągłym - silnik nie musi mieć układu zapłonowego działającej mieszanki, ponieważ może to obsłużyć prosty żarnik, który można stale włączyć .
Postępowe rozwiązanie techniczne, które ma na celu stworzenie odrzutowych, ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska hybrydowych silników spalinowych wewnętrznego spalania paliwo wodorowe, osiągając wysoki stopień intensyfikacji i stabilizacji procesu spalania wodoru przy dodaniu wody lub pary. Jednocześnie w rotacyjnym silniku odrzutowym możliwa jest zmiana objętości i sprężania mieszanki roboczej w szerokim zakresie.
Uniwersalny rotacyjny silnik odrzutowy Biełaszowa może pracować na dowolnym paliwie silnikowym lub gazach palnych. Podczas pracy do silnika można dodać dowolne dodatki, wodę lub parę wodną, które zwiększają objętość płynu roboczego i zmniejszają zanieczyszczenia środowisko, poprawić osiągi silnika, zwiększyć jego wydajność, moc i wydajność.Uniwersalny rotacyjny silnik odrzutowy wykonany jest w formie modułu, w którym wszystkie układy, części, zespoły i mechanizmy są identyczne i wymienne, co ułatwia proces produkcji i naprawy każdego moduł, a także zmniejsza jego koszt. Zobacz komentarz na temat uniwersalnego rotacyjnego silnika odrzutowego Biełaszowa.
Koncepcja silnika, wymyślona przez Carmelo Scuderi, amerykańskiego mechanika samochodowego samouka, opiera się na zasadzie podziału cylindrów na roboczy i pomocniczy. W przeciwieństwie do konstrukcji Otto, w silniku SCC (spalanie w cyklu rozdzielonym) na każdy obrót wału przypada jeden suw mocy. Cylindry pomocnicze, w których tłok spręża powietrze, są połączone z cylindrami głównymi kanałami obejściowymi. Każdy kanał zawiera dwa zawory – sprężający i rozprężny. W przestrzeni między nimi powietrze osiąga maksymalny poziom kompresji. Paliwo wtryskiwane jest do komory spalania cylindra roboczego jednocześnie z otwarciem zaworu rozprężnego, a zapłon następuje po przejściu tłoka przez górny martwy punkt. Fala gazów zdaje się go doganiać, eliminując detonację mieszaniny. Podczas wirtualnych testów rzędowego prototypu silnika Scuderi stwierdzono, że jest on bardzo stabilny. Współczynnik odchylenia parametrów skoku roboczego od średniej wartości w najbardziej „problematycznej” strefie prędkości - od biegu jałowego do półtora tysiąca - dla SCC jest prawie o połowę mniejszy niż dla silnika spalinowego Otto: 1,4% w porównaniu 2.5. Na pierwszy rzut oka to niewiele, ale dla profesjonalistów różnica jest kolosalna. Wskaźnik ten świadczy o bardzo wysokiej jakości mieszanki i jej precyzyjnym dozowaniu. Wolnossący, czterocylindrowy silnik rzędowy Scuderi jest o 25% bardziej ekonomiczny pod względem mocy niż konwencjonalne odpowiedniki, a jego oryginalna, hybrydowa wersja Scuderi Air-Hybrid jest o 30-36% bardziej wydajna. W modelu Air-Hybrid powietrze w zbiorniku-akumulatorze pneumatycznym jest wstępnie sprężane podczas hamowania pojazdu. Następnie powietrze jest wtłaczane do obejścia, co zmniejsza obciążenie tłoka cylindra podrzędnego.
Silnik Scunderiego. Produkcję silników systemu Carmelo Scuderi można łatwo zorganizować w dowolnym zakładzie produkującym silniki, wykorzystując tradycyjne komponenty. Ale czy producenci tego potrzebują?..
W 2011 roku firma wprowadzi na rynek silnik drugiej generacji o architekturze w kształcie litery V, w którym kanały obejściowe zostaną wykonane w postaci oddzielnych modułów. W pierwszej wersji – z solidną głowicą – umieszczano je w ścianie pomiędzy parami cylindrów. Konstrukcja w kształcie litery V pozwala na lepszy dostęp do nich od strony odbiornika i zapewnia efektywniejsze chłodzenie urządzenia. Według prognoz naukowców z Southwest Research Institute, którzy ściśle pracują nad dopracowaniem wirtualnego modelu silnika rzędowego, różnica w sprawności pomiędzy taką „czwórką”, a równoważnym silnikiem Otto sięgnie 50%. Niewielka waga, doskonała moc właściwa (135 KM na litr objętości) i prostota technologiczna SCC sprawiają, że jest on bardzo obiecujący do wdrożenia. Wiadomo, że duże zainteresowanie nim wykazuje kilku graczy z najważniejszych lig światowego przemysłu motoryzacyjnego, a także producenci komponentów. W szczególności słynna firma Robert Bosch. Prezes Grupy Scuderi, Sal Scuderi, jest przekonany, że pomysł jego ojca wejdzie do produkcji w ciągu trzech lat.
Jest mało prawdopodobne, aby Lotus Omnivore kiedykolwiek stał się główną jednostką napędową samochodu. Ale jako pomocniczy - na przykład generator - jest całkiem odpowiedni.
Lotos wszystkożerny
Kto powiedział, że dwa takty to już przeszłość? Inżynierowie Lotus Engineering uważają, że potencjał silników dwusuwowych jest przez producentów samochodów poważnie niedoceniany, a obżarstwo to tylko mit. Przewidują swój triumfalny powrót pod maską w 2013 roku samochody produkcyjne. W 2009 roku w Genewie firma zaprezentowała koncepcyjny silnik Omnivore o pojemności 500 cm3, który działa na każdym typie płynne paliwo. Silnik wyróżnia się kilkoma innowacyjnymi technologiami, z których główną jest zmienny stopień sprężania wykorzystujący ruchomą górną ściankę komory spalania. W zależności od rodzaju paliwa i ładunku kompresja w Omnivore może wynosić od 10 do 40 do jednego. O przygotowanie zbilansowanej mieszanki paliwowo-powietrznej dba układ bezpośredniego wtrysku Orbital FlexDI z dwoma wtryskiwaczami, a kontrolę parametrów spalin reguluje opatentowany zawór odcinający CTV (Charge Trapping Valve). Wydaje się, że Brytyjczykom udało się osiągnąć to, do czego dążą wszyscy twórcy innowacyjnych silników spalinowych: w cyklu testów na stanowisku badawczym Omnivore pewnie utrzymywał tryb spalania HCCI nawet przy dużych prędkościach bezczynny ruch oraz w „strefie czerwonej”. Konstrukcja Omnivore jest również niezwykła, ponieważ jego blok i głowica są odlane z jednego elementu.
Ekomotory OPOC. Jedną z głównych zalet konstrukcji profesora Hoffbauera jest możliwość „nakładania” na wał korbowy coraz większej liczby nowych par cylindrów, uzyskując coś w rodzaju silnika modułowego.
Według specyfikacji koncepcja jest o 10% bardziej ekonomiczna od atmosferycznych silników benzynowych o tej samej mocy, a pod względem czystości spalin z łatwością osiąga standardy Euro 6. Jeśli Lotus zdoła zainteresować producentów samochodów, potomkowie koncepcji Omnivore będą głównymi kandydatami do roli pokładowych generatorów w hybrydach elektrycznych. Mają do tego wszystko: bezpretensjonalność, ekstremalną zwartość i wysoką energochłonność.
Ekomotory OPOC
Wśród firm próbujących wysłać na wysypisko klasyczny silnik spalinowy, amerykańska firma Ecomotors wyróżnia się nie tylko ekstrawagancją swoich pomysłów. Prace nad supermocnym silnikiem bokserskim OPOC pobłogosławili tytan venture capital Vinod Khosla i miliarder Bill Gates. W zarządzie maleńkiej firmy zasiada kilka osób, których nazwiska stanowią przepustkę do zamkniętego klubu producentów samochodów, a stoiska Ecomotors stały się codziennością na najbardziej elitarnych salonach motoryzacyjnych świata.
Przeciwstawny dwusuwowy, dwucylindrowy, modułowy silnik spalinowy o nazwie OPOC został wynaleziony pod koniec lat 90. XX wieku przez profesora Petera Hoffbauera, który przez długi czas pracował jako główny mechanik samochodowy w Volkswagenie. Superkompaktowy silnik wysokoprężny Hoffbauer charakteryzuje się niespotykanie wysoką mocą właściwą wynoszącą około 3 KM. na kilogram masy. Na przykład stu kilogramowa „rura” wytwarza 325 KM. i 900 Nm momentu obrotowego. Jednocześnie wydajność OPOC jest bliska 60%, czyli dwukrotnie wyższa niż nowoczesna silniki Diesla ze złożonym doładowaniem. Jedną z głównych cech tego silnika typu bokser jest możliwość montażu z oddzielnych modułów, z których każdy jest pełnoprawnym silnikiem, elektrowniami w konfiguracjach rzędowych 4, 6 i 8 cylindrów. To paradoksalne, ale przy całym swoim ładunku OPOC działa przy dość skromnych stopniach sprężania w przedziale 15-16 do jednego i nie wymaga specjalnego przygotowania paliwa.
Zasadniczo OPOC to rura z dwiema parami tłoków, które wykonują jednoczesne ruchy wielokierunkowe. Przestrzeń pomiędzy parami to komora spalania. Korbowody z niezwykle długim trzpieniem łączą tłoki z centralnym wał korbowy. Dysza wtryskowa jest zainstalowana pośrodku komory, a otwory wlotowe i wylotowe znajdują się w dolnym martwym punkcie środkowych tłoków. Porty zastępują złożony mechanizm rozrządu i wałek rozrządu. Ważnym elementem konstrukcyjnym jest elektryczna turbosprężarka ze wstępnym podgrzewaniem powietrza, zastępująca w szczególności zwykłe świece żarowe. Turbina w momencie rozruchu zasila komorę spalania wsadem sprężonego powietrza podgrzanego do temperatury 100°C.
IRYS. Główną „cechą” konstrukcji silnika Iris jest duża powierzchnia użytkowa płatków „tłokowych”. Stałe ściany zajmują tylko 30% całkowitej powierzchni komory spalania, co może znacznie zwiększyć wydajność silnika.
Według prezesa firmy Donalda Runkle, byłego wiceprezesa General Motors, we własnym centrum technicznym Ecomotors prowadzone są obecnie testy laboratoryjne silnika szóstej generacji, które zakończą się na początku 2012 roku. I nie będzie to już kolejny działający prototyp, ale jednostka przeznaczona do przenośnika. Jednak rozwojem interesują się nie tylko kierowcy, ale także wojsko, producenci samolotów, konstruktorzy i górnicy. Planowana jest produkcja czterech typów modułów OPOC o średnicach tłoków 30, 65, 75 i 100 mm.
IRYS
Dla wielu osób oglądanie dziwnie poruszających się, obracających się i pulsujących mechanizmów z powodzeniem zastępuje pigułki na stres.
Przyciągający wzrok pomysł naukowca, wynalazcy i przedsiębiorcy z Denver, Timbera Dicka, który zginął tragicznie w wypadku samochodowym w 2008 roku, należy do tej kategorii środków homeopatycznych. Ale silnik spalinowy IRIS (Internally Radiating Impulse Structure), pomimo całej swojej oryginalności, wcale nie jest atrapą. Chroniony ze wszystkich stron patentami, otrzymał nagrody za innowacyjność od NASA, korporacji naftowej ConocoPhillips i giganta chemicznego Dow Chemical. Dwusuwowy silnik spalinowy o zmiennej geometrii i powierzchni tłoka, według obliczeń, ma sprawność na poziomie 45%, kompaktowe wymiary i niewielką masę. Ponadto, jeśli zostanie przyjęty przez producentów samochodów, kupujący nie będzie musiał przepłacać - cena jednostki nie będzie wyższa niż cena konwencjonalnych silników benzynowych.
RLDVS. Różnica pomiędzy silnikiem łopatkowym a wszystkimi innymi wymienionymi w materiale polega na tym, że znajduje się on kilka milimetrów od produkcja seryjna. Testowanie rosyjskiego „yo-mobilu” z podobnym silnikiem planowane jest na 2011 rok, a seria rozpocznie się w 2012 roku.
Jak sądził Dick, najbardziej w standardowej parze „komora spalania - powierzchnia robocza tłoka”. słaby punkt jest obszarem stałego kontaktu. Głowa stanowi jedynie 25% całkowitej powierzchni komory. W koncepcji IRIS sześć tłoków, czyli stalowych płatków zakrzywionych falą, ma niemal trzykrotnie większą powierzchnię użytkową, a stałe ścianki komory zajmują jedynie 30% powierzchni.
Powietrze dostaje się do komory spalania przez zawory wlotowe, gdy płaty znajdują się w maksymalnej odległości od środka. Jednocześnie spaliny są usuwane przez otwarte zawory wydechowe. Następnie płatki oscylując na trzonkach zamykają się w kierunku środka komory, ściskając powietrze. W momencie maksymalnego podejścia, przy całkowicie zamkniętych zaworach, następuje wtrysk paliwa i zapłon. Rozprężając się, gorące gazy rozpychają tłoki, co z kolei prowadzi do obrotu wałów. Na górze martwy środek zawory wydechowe otwarte. Potem wszystko się powtarza w kółko. Dość prosta skrzynia biegów przekształca oscylacje sześciu wałów w obrót wału głównego.
Rosyjska łopatka obrotowa
Silnik łopatkowy (RLVE) nie jest wynalazkiem XXI wieku. Jego projekt został wynaleziony w latach trzydziestych XX wieku i od tego czasu nie minęła nawet dekada bez pojawienia się kolejnego patentu na nowy RLD. Najbardziej znanym był być może silnik Vigriyanov, stworzony w 1973 roku. Ale nie chcieli dostać się do serii RLD. Głównym problemem była trudność w synchronizacji wałów wirnika, a tym bardziej w odebraniu z nich momentu obrotowego - w czasach słabego rozwoju elektroniki synchronizator zajmował prawie całe pomieszczenie; RLD mogła być wykorzystywana wyłącznie jako elektrownia stacjonarna. Zaprzeczało to jednej z jego głównych zalet – zwartości i lekkości.
RLD to cylinder, wewnątrz którego zamontowane są dwa wirniki na jednej osi, każdy z parą łopatek. Łopatki dzielą przestrzeń cylindra na komory robocze; każdy wykonuje cztery skoki robocze na obrót wału. Trudność synchronizacji wynika przede wszystkim z nierównomiernego ruchu wirników względem siebie, ich „pulsacji”.
Ale gdy tylko narodził się kompaktowy i wygodny mechanizm synchronizacji, RLD natychmiast zyskał poważną perspektywę seryjną. Najciekawsze i przyjemne jest to, że taki mechanizm opracowano w Rosji w ramach rewelacyjnego projektu „e-mobile”. Elektrownia e-mobilu waży zaledwie 55 kg (35 kg dla silnika z synchronizatorem, 20 dla generatora elektrycznego), a moc może wytworzyć około 100 kW, choć przy modele seryjne będzie ograniczona do 45 kW (60 KM). Oprócz zwartości, RLD charakteryzuje się skalowalnością. Można go łatwo powiększyć do małego silnika morskiego o mocy 1000 kW. Zasilanie elektrowni e-mobile jest podobne do dwulitrowego silnika spalinowego o mocy 150 koni mechanicznych o tradycyjnym układzie.
Artykuł został wzięty z trzeciej ręki, ale oryginalnie od Eksperta: http://expert.ru/expert/2016/49/dvigatel-energorevolyutsii/
Silnik spalinowy (ICE) o sprawności mechanicznej wynoszącej 95% praktycznie nie emituje szkodliwych gazów spalinowych i jest w stanie rozwinąć moc 300 KM przy zużyciu paliwa wynoszącym trzy litry na 100 km. Z. A ogólna wydajność cudownego silnika zasilanego benzyną wynosi około 60%. Wydaje się to niewiarygodne, ponieważ sprawność masowo produkowanych silników benzynowych wewnętrznego spalania nie przekracza 25%, a silników Diesla - 40%. Ten projekt to naprawdę działający prototyp, zmontowany w „piwnicy” małej fabryki mebli. Nowe technologie zastosowane w tym silniku są opatentowane w Rosji, USA, a nawet Japonii. Wszelkie próby zakupu tych inwestycji przez zagraniczne firmy przez patriotę-Kulibina zostały odrzucone, choć oferowano kwoty 20-krotnie wyższe niż koszt całego jego biznesu. Wydaje się, że ten projekt mógłby stworzyć poważna konkurencja samochód elektryczny.
Wirnik amoniakalny i transformator spawalniczy
Twórca silnika okazał się autorem ponad 50 patentów, w tym międzynarodowych. Aleksander Nikołajewicz Siergiejew- twórca autorskiej technologii spawania wirników do produkcji amoniaku, zasilaczy łuku spawalniczego, spojlerów aerodynamicznych do samochodów VAZ i ponad 50 innych produktów, które do dziś znajdują zastosowanie w sześciu gałęziach przemysłu. Siergiejew otrzymał swój pierwszy patent na wynalazek jeszcze na studiach w latach 70. XX wieku i otrzymał wówczas honorowy tytuł „Młodego Naukowca Roku”, a trzy lata później rozpoczął pracę jako inżynier w fabryce Azotremmash (obecnie część holdingu Togliattiazot) – największego na świecie producenta azotu), dokonał rewolucji technologicznej w branży. Opracowana przez niego technologia spawania wirników sprężarek odśrodkowych pozwoliła kilkukrotnie wydłużyć żywotność tych jednostek i zrezygnować z dostaw podobnych urządzeń z USA.
Jako pierwsi na świecie wyprodukowaliśmy całkowicie spawany wirnik” – wyjaśnia Alexander. - Jest to główna jednostka produkcji amoniaku - jednostka sprężająca gaz do ciśnienia ponad 300 atmosfer przy hipersonicznych prędkościach obwodowych wirników sprężarek. Posiadam około piętnastu praw autorskich na temat spawania łukiem sterowanym magnetycznie. Krótko mówiąc, dokonano tam odkrycia dotyczącego wpływu pola elektromagnetycznego na przewodność elektryczną i cieplną.
Postępy w dziedzinie spawalnictwa, powstałe w ramach przemysłu chemicznego, przydały się w innych gałęziach przemysłu. Siergiejew opracował transformator spawalniczy, którego właściwości przewyższały parametry sprzedawane na rynku, a jego koszt był o 30% niższy, a zajmowana przestrzeń została zmniejszona pięciokrotnie. W latach 80. wynalazca chciał zaproponować swoje rozwiązania swoim przełożonym, ale w kraju wybuchła pierestrojka i rozpoczął się ruch spółdzielczy; Siergiejew opuścił fabrykę i zabierając ze sobą trzon swojego zespołu, zorganizował przedsiębiorstwo produkujące przemysłowy sprzęt spawalniczy.
Przyszedłem do banku państwowego i powiedziałem, że chcemy założyć spółdzielnię. Mówią: napisz biznesplan. Napisałem ręką na kartce papieru A4, tuż przed nimi. Zaciągnęliśmy pierwszą pożyczkę w wysokości sześćdziesięciu tysięcy rubli. Dziewczyna właśnie wróciła z banku i sprawdziła przeznaczenie” – wspomina naukowiec.
Od spoilerów do VAZ po meble
W 1999 r. Siergiejew rozpoczął rozwój w dziedzinie chemii tworzyw sztucznych. Założył firmę Technocom, która wykorzystując jego wynalazki stworzyła spoilery do nowych modeli AvtoVAZ. Krótko mówiąc, Siergiejew wymyślił, jak sprawić, by pianka poliuretanowa była trwała i lekka – coś, czego przez wiele lat, zgodnie ze specyfikacjami technicznymi giganta samochodowego, firmy ubiegające się o kontrakt z AvtoVAZ nie mogły wdrożyć. Rezultatem jest materiał kompozytowy, który wytrzymuje obciążenia mechaniczne na poziomie tworzyw technicznych. W ciągu kilku lat firma dostarczyła ponad milion spojlerów na główny przenośnik taśmowy AvtoVAZ. Siergiejew obronił projekt w funduszu wysokiego ryzyka regionu Samara, otrzymując finansowanie na zakup sprzętu, a także inwestycje zalążkowe na łączną kwotę 70 milionów rubli. Trzy lata później firma Technocom rozpoczęła produkcję wyrobów z pianki poliuretanowej dla przemysłu meblarskiego – elementów do dekoracji elewacji budynków pod marką Modus Decor. Dziś Technocom jest jednym z trzech liderów tego rynku, na którym, notabene, przed przybyciem mieszkańców Togliatti, import niemal królował. Na pytanie, czy Siergiejew jest zadowolony ze swojego biznesu meblowego, otrzymałem nieoczekiwaną odpowiedź: „Założyłem ten biznes tylko po to, by zarobić pieniądze na prawdziwą pracę mojego życia - stworzenie silnika spalinowego działającego na nowych zasadach”. W „piwnicy” Modus Decor Siergiejew od wielu lat opracowuje nowy silnik, a w tym roku zbudował działający prototyp.
Silnik marzeń
Przede mną stał pozornie zwyczajny silnik spalinowy - silnik spalinowy, który jest stosowany w pojazdach, energetyce na małą skalę, lotnictwie na małą skalę i wielu innych rzeczach. Jedyną dziwną rzeczą było to, że po pierwsze był to dwusuw, a po drugie nie znalazłem w nim żadnej przepustnicy. Silnik podłączony był do standardowego przemysłowego analizatora gazów, który umożliwiał określenie składu spalin oraz ich charakterystyk ilościowych – CO, CO2, CH, O2, a także współczynnika nadmiaru powietrza λ – tzw. lambda, z dokładnością do setnych części ułamka. Siergiejew uruchomił silnik (na benzynie), który zaczął wydawać dość rozpoznawalne dźwięki działającego mechanizmu tłokowego, ale analizator gazu zaczął pokazywać dziwne rzeczy - skład spalin niewiele różnił się od składu zwykłego powietrza (z wyjątkiem dla niewielkiej ilości węglowodorów): CO – 0,1%, CO2 – 3%, CH – 250 jednostek i O2 – 18%. Warto w tym miejscu przypomnieć, że powietrze, którym oddychamy, zawiera zaledwie 18% tlenu (dokładnie od 17 do 21%). A w wydechu nawet najdroższych silniki czterosuwowe najwyższy norma środowiskowa Zawartość gazów wynosi: CO – 0,5%, CO2 – 15%, CH – 220 jednostek (bez katalizatora), O2 – 0,5%. Lambda (λ) w nowym silniku wynosi 2÷5.
Słuchaj, nie ma przepustnicy, ale to cykl dwusuwowy. Jeden cylinder obraca schemat kinematyczny czterocylindrowego” – Siergiejew wskazuje na części silnika, ciesząc się wpływem, jaki na mnie wywarł. - Teraz zamykam kolektor dolotowy. To jest jak zawór dławiący. Ma to na celu wykazanie, że analizator gazu działa prawidłowo. Dla specjalistów jest to od razu jasne. Teraz lambda zacznie się pojawiać. Lambda wynosi 1,43, co oznacza, że urządzenie działa. Teraz jest mniej tlenu i ponad tysiąc SN już się ciągnie. Po otwarciu zaczął działać z pełnym napełnieniem. Wszystko: wzrasta ilość tlenu, maleje CO, maleje CO2. Kiedy przychodzą specjaliści, którzy rozumieją temat, po prostu w to nie wierzą. Silnik pracuje praktycznie na powietrzu.
Silnik z „piwnicy” producenta mebli z Togliatti wcale nie zanieczyszcza atmosfery. Jednocześnie jego zużycie paliwa jest jakoś fantastycznie niskie: 2,7–3 litrów na 100 km przy rozwiniętej mocy 300 KM. Z. Pod względem mocy jest to silnik spalinowy, spotykany np. w Infinity, który spala co najmniej 14 litrów na 100 km. Takie parametry zapewnia fakt, że mieszanka paliwowo-powietrzna spala się całkowicie w komorze spalania. Ale jak to osiągnąć? Po pierwsze, silnik jest zaprojektowany zgodnie z mechanizmem korbowodu, który opracował inżynier Siergiej Balandin wynaleziony podczas II wojny światowej. Stalinowski naukowiec nie miał czasu na dokończenie swoich prac, ponieważ pojawił się napęd turboodrzutowy, a jego pomysły na tłokowy silnik spalinowy nigdy nie zostały zrealizowane. Niemniej jednak zainteresowanie tym programem wśród wynalazców pozostało. Balandin miał wielu naśladowców, ale to on posunął się najdalej w zastosowaniach przemysłowych Aleksiej Wul. Siergiejewowi udało się rozwinąć technologię w skutecznie działający prototyp i osiągnąć rezultaty. Ponadto silnik Siergiejewa wykorzystuje całkowicie nowe, wymyślone przez niego metody tworzenia mieszanki i spalania paliwa.
Wszystko genialne jest proste
Dlaczego plan Balandina jest interesujący? Kiedy ten silnik pracuje, nie ma bocznego nacisku tłoków na ścianki cylindrów” – mówi Aleksander Siergiejew. - Dzięki temu sprawność mechaniczna wzrasta do 95 procent. Po drugie: tam możesz zwiększyć prędkość liniową tłoka. Oznacza to, że możesz zwiększyć moc. Do tej pory nikt nie wdrożył tego schematu kinematycznego na skalę przemysłową.
Dziesięć lat temu Siergiejew zastanawiał się: istnieje starożytne urządzenie, które istnieje od „tysiąca lat” – Primus. Spala prawie sto procent paliwa i nikt się nie pali. Dlaczego? Ponieważ w piecu primus nafta najpierw odparowuje, przechodzi z fazy ciekłej do fazy gazowej, a dopiero potem spala się. Aby się spalić, paliwo musi przejść reakcję spalania chemicznego – przejść z fazy ciekłej do fazy gazowej. Wcześniej silnik spalinowy posiadał gaźnik, w którym przygotowywana była mieszanka. Ale to wciąż była faza ciekła. Teraz gotowe wtrysk bezpośredni gdy wtryskiwacze wysokociśnieniowe wtryskują paliwo bezpośrednio do cylindra roboczego. Jednak także w fazie ciekłej. Inaczej jest w silniku Siergiejewa: po zgazowaniu mieszanki paliwowo-powietrznej jednorodna mieszanka trafia do komory spalania o nowej geometrii, z głębokim rozwarstwieniem ładunku według gęstości. Zapewnia to skoncentrowanie bogatej mieszanki paliwowo-powietrznej w obszarze elektrod świecy zapłonowej, co zapewnia jej niezawodny zapłon, a po zapaleniu mieszanki uboga mieszanka paliwowo-powietrzna spala się, zapewniając niemal całkowite spalanie przy minimalnej toksyczności gazów spalinowych. Połączenie zalet silników benzynowych i wysokoprężnych, a także beztłoczyskowej konstrukcji kinematycznej umożliwiło stworzenie silnika tłokowego o fantastycznych właściwościach.
„Opinia mniejszości” AvtoVAZ i Rostec - spojrzałem na to, co zrobił ostatnio świat. Amerykanie wpadli na pomysł spalania benzyny za pomocą nafty. Hybrydy. Jednak w tym przypadku nadal musimy przyjrzeć się środowisku, w którym produkowane są akumulatory. A potem - jak się tego wszystkiego pozbyć. Gdzie one są stacje ładowania umieścić? I nadal potrzebny jest silnik benzynowy, który obróci ten generator, słusznie przekonuje naukowiec.
Nasz pochodzący z Togliatti Kulibin opatentował swoje wynalazki nie tylko w Rosji, ale także w USA, a nawet w Japonii (patent w Japonii jest niezwykle trudny do uzyskania, wiedzą o tym wszyscy technicy na świecie). Po opublikowaniu w US Federal Journal of Patents (procedura obowiązkowa) patent ten został wybrany spośród 28 tysięcy do stu „najciekawszych” i opublikowano artykuł o nowych technologiach Siergiejewa zatytułowany „Nowe narodziny ICE” przez autorytatywny amerykański magazyn Science. Natychmiast po opublikowaniu publikacji, dosłownie następnego dnia, Siergiejew otrzymał listy od amerykańskich firm produkcyjnych i funduszy venture; wnioski o sprzedaż technologii napływają także od firm obronnych powiązanych z gigantami Lockheed Martin i DARPA. Większość oferowała opłacenie przelotu naszego naukowca do Stanów i tam negocjacje, nie podając ceny, a niektórzy od razu poszli za wszystko i podali kwotę transakcji. Największa kwota wskazana w tych pismach (kopie są do dyspozycji Eksperta) wynosi 220 milionów dolarów. Biorąc pod uwagę, że łączna wartość całego majątku wynalazcy nie przekracza 10 milionów dolarów, oferta jest więcej niż atrakcyjna.
Pojawiły się także oferty współpracy ze strony japońskich korporacji. Jeden list wskazuje, że Japonia przyjęła program publiczno-prywatny mający na celu opracowanie nowego silnika spalinowego, którego celem jest: tworzenie silników spalinowych, które będą o 30% oszczędniejsze i bardziej przyjazne dla środowiska (redukcja emisji CO2 o 20%, CO - o 35%) od istniejących obecnie. Na program przeznaczono 10 miliardów dolarów, z czego 50% pochodzi ze środków rządu krajowego. Celem jest zademonstrowanie działającego prototypu do 2020 roku. Jakże wszyscy byli zdenerwowani, gdy dowiedzieli się, że Rosja stworzyła już taki prototyp i to o parametrach o rząd wielkości wyższych niż te zawarte w ich ambitnym programie. Jednak wszystkim, którzy ustawili się w kolejce, odmówiono kupującym z różnych krajów, a sam Siergiejew stanowczo postanowił pozostać prawdziwym patriotą i znaleźć rosyjskich inwestorów.
Ale w AvtoVAZ, głównym przedsiębiorstwie, które mogłoby wprowadzić rozwój w dziedzinie silników spalinowych, kiedy Siergiejew pokazał dokumenty i filmy swojego silnika, po prostu to zlekceważyli.
W 2009 roku główny projektant VAZ, Petr Michajłowicz Prusow, chciał zwołać ogólnorosyjską konferencję na temat budowy silników, abym mógł sporządzić raport. Ale potem do elektrowni przybyli Moskale i Francuzi, władza tutaj zaczęła się zmieniać i wszystko poszło do piekła. Pokazałem dane i wideo obecnemu kierownictwu zakładu, ale powiedzieli, że to nie może się zdarzyć. „Myśleli, że to fałszerstwo” – zdziwił się Siergiejew.
W Rostec, gdzie zwróciłem się o komentarz, po prostu „karmili mnie śniadaniem” przez półtora miesiąca. Potem nadeszła odpowiedź, ale korporacja nawet nie skontaktowała się z Siergiejewem. „Model jednocylindrowego dwusuwowego silnika spalinowego opracowany przez A. N. Siergiejewa nie ma zastosowania do produktów Korporacji Państwowej Rostec: UEC zajmuje się rozwojem i tworzeniem silników lotniczych, rakietowych i pompujących gaz. W przypadku dronów produkcji OPK i Kałasznikowa stosowane są systemy, do których ten silnik nie ma zastosowania. Silnik nie jest odpowiedni dla obecnych pojazdów AvtoVAZ. W innej sytuacji samochody będą wymagały poważnych modyfikacji technicznych w konstrukcji i systemach sterowania, a ponadto nie rozwiązano kwestii środowiskowych w związku z cyklem dwusuwowym. Czyli tłumacząc na ludzki język odpowiedź można rozszyfrować następująco: UEC – United Engine Corporation – pomimo celów i zadań określonych w karcie rozwoju całego spektrum technologii budowy silników istniejących w branży, nie chce obrać nowy kierunek, ale przerobić projekty dronów i samochodów na nowy silnik, na rozwój którego Rostec wydał już pieniądze i czas, specjaliści państwowej korporacji uważają za niewłaściwe. Pomimo tego, że to proste dopasowanie jednostki głównej (silnika) doprowadzi do prawdziwej rewolucji technologicznej i energetycznej. Wolałbym milczeć na temat „kwestii środowiskowych w związku z cyklem push-pull”, bo tutaj dzielny Rostec po prostu „spalił się” tym, że jego specjaliści nawet nie przeczytali protokołu komisji Uniwersytetu Samara przesłanego przez Ja.
Z UEC przyszedł dziwny, ogólnie rzecz biorąc, list, odzwierciedlający potworną niekompetencję osób z zarządu państwowego holdingu. Cytuję: „Proponowane zakresy mocy (do 300 KM) są już opracowywane przez GMZ Agat wspólnie z CIAM (Centralny Instytut Oprzyrządowania Lotniczego im. Baranowa. - "Ekspert") i Biuro Projektowe Inżynierii Motorowej…” Chociaż każdy student wie z kursu inżynierii cieplnej, że schemat kinematyki łączącej beztłoczyskowej (schemat Balandina) jest cenny, ponieważ nie ma ograniczeń w zwiększaniu mocy silnika (z tych samych 300 KM, które może z łatwością przeskoczyć do 1000 KM s. i więcej, jeśli to konieczne), ponieważ z powodu braku bocznego nacisku na ścianki cylindra prędkość liniową tłoka można zwiększać niemal w nieskończoność. Dalej specjaliści UEC piszą: „Rynek krajowych samolotów z silnikami spalinowymi jest bardzo ograniczony, być może rozwinie się w najbliższej przyszłości, ale na razie jest wyjątkowo wąski”. Logika jest niezawodna... Jeśli ktoś wypuści na rynek światowy, powiedzmy, drona (albo mały samolot z silnikiem tłokowym), który zużywa trzy do czterech (!) razy mniej paliwa niż istniejące współczesne odpowiedniki, a który odpowiednio , może autonomicznie latać kilka razy dłużej, zgadnijcie, jakie będzie histerycznie szalone zapotrzebowanie na to.
Jednak w odpowiedzi UEC nadal można było dostrzec pewne racjonalne ziarno. Specjalista firmy powiedział, że „aktualna edycja „Strategii rozwoju produkcji silników tłokowych” proponuje utworzenie centrum kompetencyjnego lotniczych silników tłokowych w oparciu o CIAM”; moim zdaniem jest to w tej chwili, ponieważ UEC nie ma absolutnie czasu, aby to zrobić i nie ma nic (pod względem bazy), aby to zrobić, więc sensowne jest, aby programiści skontaktowali się z CIAM. Struktura kompetencji państwa w zakresie rozwoju stała się już jasna silniki tłokowe. Kontakt z CIAM okazał się jednak bezużyteczny. Rzecznik prasowy instytutu powiedział jedynie: „Przekazałem dokumenty specjalistom, może oni się z Państwem skontaktują…”
Odpowiedni naukowcy
Siergiejew pokazał rozwój jednemu z głównych instytutów naukowych Temat ICE w Rosji - Katedra Silników Cieplnych Narodowego Uniwersytetu Badawczego w Samarze. S. P. Koroleva. Jej specjaliści dotarli do fabryki mebli dosłownie następnego dnia po otrzymaniu listu. Delegacji przewodniczył akademik Rosyjskiej Akademii Transportu, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Kosmonautyki, doktor nauk technicznych, profesor Włodzimierz Biruk- światowej sławy naukowiec, który jest głównym ekspertem Korporacji Rakietowo-Kosmicznej Energia, Roscosmos, Ministerstwa Przemysłu i Handlu itp. W komisji znalazł się także główny inżynier ośrodek naukowy badania dynamiki gazów Igora Nipparda, inżynier Aleksiej Gorskalew i kierownik laboratorium silników spalinowych na Uniwersytecie Samara, kandydat nauk technicznych Dmitrij Sarmin. W rozmowie z Ekspertem Władimir Biryuk powiedział, że był zdumiony tym, co zobaczył w Togliatti, ale po sprawdzeniu wszystkich wskaźników silnika nie pozostało już żadnych wątpliwości. Komisja wizytująca postanowiła pilnie i priorytetowo zająć się tym projektem.
W protokole wspólnego spotkania czytamy: „Omawialiśmy prace nad działającym prototypem jednocylindrowego, dwusuwowego silnika spalinowego o właściwości techniczne i wskaźniki przewyższające istniejące analogi w światowym przemyśle silnikowym. Główną różnicą tego silnika jest: zasadniczo nowy schemat tworzenia mieszanki i spalania paliwa, który zapewnia prawie całkowite spalanie paliwa przy stosunku nadmiaru powietrza na biegu jałowym i częściowym obciążeniu w zakresie 3 ≤ λ ≤ 5, co zapewniło znaczny zmniejszenie zużycia paliwa w tych trybach i zmniejszenie toksyczności gazów spalinowych. CO = 0,1%, CH = 250–350, CO2 = 3–5%, O2 = 12–18%. Nowe rozwiązania w zakresie tworzenia mieszanin i spalania paliw są chronione patentami Federacji Rosyjskiej, USA i Japonii. Ten silnik jest wielopaliwowy i może pracować na biegu jałowym i częściowym obciążeniu w cyklu dwusuwowym z podwójnym przedmuchem, zmniejszając zużycie paliwa w tych trybach oraz w cyklu dwusuwowym w trybach mocy, co pozwala rozwinąć maksymalną moc silnika. Demonstracja i omówienie działania jednocylindrowego modelu prezentowanego silnika spalinowego pozwala na podjęcie decyzji: wskazane jest utworzenie wspólnej grupy roboczej w celu dalszego rozwoju i produkcji prototypowego silnika o pojemności 2 litrów i mocy 250-300 KM. s., o momencie obrotowym co najmniej 300 Nm i masie nie większej niż 150 kg, wskazane jest opracowanie prototypowego silnika o mocy 30–35 KM. Z. o minimalnej masie.”
Jeden z czołowych światowych ekspertów w dziedzinie fizyki cieplnej, profesor Katedry Termofizyki Komputerowej i Monitorowania Fizycznego Energii, Państwowego Uniwersytetu Badawczego w Petersburgu ITMO, doktor nauk technicznych Nikołaj Pilipenko nie wierzył w istnienie silnika o sprawności mechanicznej 95%. W rozmowie z Ekspertem stwierdził: „To po prostu nie może się zdarzyć. Jest tu pewien trik. W przeciwnym razie byłaby to prawdziwa sensacja na poziomie stworzenia bomby atomowej”. Luminatorzy nauki, z którymi rozmawialiśmy, zajmujący się termofizyką, ciepłownictwem i budową silników tłokowych w innych krajach, również uśmiechali się do telefonu, wskazując na istnienie na świecie tysięcy wszelkiego rodzaju „rewolucyjnych” projektów, poczynając od pociągów próżniowych i kończąc na silnikach jonowych czy plazmowych, ale to wszystko „projekty na papierze”, które w rzeczywistości są nierealne ze względu na albo cechy konstrukcyjne lub brak popytu. Jednak po przedstawieniu międzynarodowych certyfikatów patentowych pytano głównie o dane kontaktowe wynalazcy. Profesor na Uniwersytecie w Osace Yukio Sake, który od trzydziestu lat opracowuje systemy silników gazowo-dynamicznych dla japońskich producentów samochodów, zaproponował utworzenie wspólnego rosyjsko-japońskiego przedsięwzięcia w celu dokończenia rozwoju i organizacji produkcji silników. Oraz główny inżynier Centrum Inżynierii Cieplnej we Frankfurcie nad Menem (prowadzi prace rozwojowe w ramach kontraktu z BMW i Volkswagenem) Gabriela Weintza zdziwił się, że „projekt nie został jeszcze „połknięty” przez jakiegoś przedsiębiorczego inwestora” i zaprosił Siergiejewa do Niemiec w celu wspólnej pracy i zorganizowania międzynarodowej konferencji. Jednak tym inwestorem, logicznie rzecz biorąc, powinno być państwo, ponieważ nowe silniki mają ogromny potencjał do wykorzystania wyposażenie wojskowe i broń.
Lód pękł
Podczas gdy państwo w swojej potwornej powolności myśli, wynalazca Siergiejew podejmuje już kolejne kroki. Teraz wraz ze specjalistami z Uniwersytetu Samara tworzy zespół programistów, aby doprowadzić silnik do perfekcji, wdrożyć inne opracowane przez siebie technologie i stworzyć elektrownie do różnych zadań - samochody, drony, małe samoloty, mała elektrownia, statki itp. Przygotowywana jest dokumentacja dla 35 nowych patentów chroniących know-how, które nie zostało jeszcze zaimplementowane w nowym silniku. Wiadomo, że uczelnia nie ma pieniędzy i dziś projekt pilnie potrzebuje inwestora strategicznego. RSC Energia i firma opracowująca drony szturmowe dla Ministerstwa Obrony już zainteresowały się rozwojem Siergiejewa.
Masowe wprowadzenie silników spalinowych o jakościowo wyższej sprawności z pewnością sprawi, że gospodarka stanie się bardziej energooszczędna. Pomyśl tylko: dziś ponad 80% światowej energii wytwarzane jest przez silniki spalinowe. Prąd będzie kosztował grosze (prądem z minielektrowni będzie można samodzielnie ogrzać dom prądem z minielektrowni po cenie trzykrotnie niższej niż z sieci głównych), a samo wytwarzanie będzie dostępne nawet w odległej tajdze. A co z samochodami? Wyobraźcie sobie jeepa z 300-konnym silnikiem, który spala zaledwie trzy litry paliwa na 100 km, albo zwykły samochód, który dosłownie „wącha” paliwo w ilości 0,5 litra na 100 km. Jednocześnie możliwe będzie napełnienie zbiornika nie tylko określoną benzyną liczba oktanowa, i dosłownie wszystko co się pali: w pobliżu nie ma stacji benzynowej - napełniłem butelkę wódką i pojechałem tam.
Wniosek o sensację
Sprawność mechaniczną proponowanego silnika na poziomie 95% uzyskano poprzez zastosowanie schematu kinematycznego mechanizmu korbowodowego (mechanizm Balandina), w którym straty na pokonywaniu sił tarcia są znacznie zmniejszone poprzez eliminację bocznego nacisku tłoka na ścianki cylindra roboczego. W przypadku najlepszych silników spalinowych z mechanizmem korbowym sprawność mechaniczna utrzymuje się na poziomie 90%.
Wydajność paliwowa silnika Aleksandra Siergiejewa sięga 98% dzięki organizacji nowego opatentowanego procesu tworzenia mieszanki i spalania paliwa, który zapewnia całkowite spalanie paliwa w cylindrze roboczym.
Sprawność termodynamiczna proponowanego opracowania wynosi 60–65% ze względu na organizację pracy silnika benzynowego w cyklu dwusuwowym z pełnym napełnieniem cylindra roboczego powietrzem atmosferycznym we wszystkich trybach jego pracy, ze stopniem sprężania o ε = 14 20 bez detonacji.
Opracowany silnik pracuje stabilnie w cyklu dwusuwowym z podwójnym przedmuchem, na biegu jałowym i przy częściowym obciążeniu (główne tryby pracy silnika to tryb miejski i jazda autostradowa, która wynosi ≈80 85% pracę silnika spalinowego), czyli jeden skok pracuje, następny to przedmuch, co idealnie przygotowuje cylinder roboczy do kolejnego cyklu pracy. Pozwala to na dalsze zmniejszenie zużycia paliwa i zapewnienie optymalnych warunków temperaturowych pracy silnika, co także przyczynia się do zwiększenia sprawności cieplnej (termodynamicznej) silnika.
