Cum a început totul
În acest an, motorul cu ardere internă va sărbători ziua de naștere a 147th, ca din nou în 1860, când peste tot în lume „exclus“ trăsuri trase de cai, un cetățean francez mecanic E. # 8197; Lenoir a construit primul motor cu gaz de lucru. Acest motor a fost destul de capricios și imperfectă, că, în principiu, nu este ciudat. După o lungă de 6 ani este bine cunoscut inventator N. # 8197, Otto a oferit lumea ei destul de perfectă în momentul în care construcția de motoare cu gaz 4 timpi. Prototipul motorului cu ardere internă a servit în principal motor cu aburi, deoarece singura diferență fundamentală - nu dispun de suficiente cazan de abur de instalare greoaie. Cu „pierderea“ a unității de abur în evoluția dobândit avantajele sale DVS: eficiență mult mai mare, în greutate mai mică și dimensiuni. Au existat, de asemenea, dezavantaje - motor a cerut un combustibil mai calitativ și tehnologic, deoarece a refuzat să lucreze cu lemn.
În țara noastră, motorul cu ardere internă a fost „inventat“ numai în 80-e din secolul al XIX-lea, a fost în acest moment, compatriotul nostru O. # 8197; S. # 8197; Kostovich lucrat la construirea unui motor pe benzină carburator. Dezvoltarea în continuare a motorului cu ardere internă este legată în primul rând cu numele unui inginer german Rudolf Diesel, din moment ce în 1897 acesta a fost cel care a sugerat utilizarea de compresie pentru a aprinde combustibilul. Aceasta a fost nașterea motoarelor care funcționează pe păcură grea - motoare diesel.
Dezvoltarea în continuare a motoarelor cu ardere internă cu piston precedat de furtunos. Proiectarea motoarelor variază foarte mult, dar a rămas întotdeauna doar esența ei. Ce are toată această evoluție este motorul cu ardere internă, încercăm să înțelegem materialul nostru.
Timpul scurs de la crearea primului motor cu ardere internă, desigur, a influențat conceptul unui piston modern, motorul mașinii. Motto-ul zilei motorului - mai multă putere, consum mai mic. S-ar părea că aceste două concepte sunt opuse una alteia, dar se pare că nu este. Și pentru a dovedi, dvigatelisty companii auto diferite nu dorm noaptea, gândindu-se la diferite sisteme care permit să ridice eficiența motorului la limita.
Pentru a înțelege în ce direcție în viitoarea clădire a motorului se va dezvolta, este necesar să se înțeleagă ce obstacole stau în calea. A următoarele obstacole: pierderi mecanice, consumul de energie de ardere incompletă, probleme legate de eficiența, costul ridicat al motoarelor moderne și sisteme de control, creșterea masei motorului, îmbunătățirea performanțelor motorului.
Să începem de la început. Pierderile mecanice in motoarele moderne pot fi reduse în mai multe moduri.
În primul rând, strângeți semnificativ toleranțele de fabricație a pieselor motorului.
În al doilea rând, este necesar să se reducă inerția sistemului manivela, trebuie să existe pistoane maxime de relief, biele, arbore cotit și arborele cu came și volantul. Nu este de mirare că, în motoarele moderne, pistoanele sunt folosite cu o scurtă „fusta“ din aliaje pe bază de aluminiu. Și cele două tehnologii folosite pentru producerea lor. Conform primei pistoane tehnica produsa pentru motoarele joase imbunatatita - acestea sunt produse prin diferite metode de turnare. Conform unei pistoanele a doua tehnologie pentru motoare fabricate forțat - metoda de forjare-presare (sau, mai simplu, forjare). camshafts Hollow sunt realizate prin următoarele tehnologii: pentru refrigerate în azot lichid tubular ax gol trebuie montat came produse separat. Volanta făcut cât mai ușor posibil, astfel încât să nu deranjeze rotația motorului în exces greutate și răspunsul la apăsarea pedalei de accelerație, în același timp redus.
În al treilea rând, este necesar să se menționeze uleiurile de motor moderne, cu vâscozitate scăzută, care, de asemenea face o mică contribuție la trezorerie pentru a crește eficiența, deoarece reduce pierderile prin frecare, la fel ca în pomparea de pasaje de petrol și în interiorul uleiului.
În al patrulea rând, pentru a extinde utilizarea diferitelor acoperiri anti-frecare, care poate reduce considerabil forța de frecare, precum și utilizarea de piese fabricate pe bază de nitrură de siliciu și carbură de compuși, adică ceramică.
Următoarea întrebare am catehumen a fost dedicat eficienței motoarelor moderne. Acesta folosește un concept diferit de minimizare a consumului de combustibil, doar unii încearcă să „stoarce“ din toate motoarele pe benzină, acesta din urmă se bazează pe motoarele diesel, bine, și încă altele construi centrale electrice hibride. Cine are dreptate, vom vedea în viitorul apropiat.
Dar faptul este că, indiferent de care aderă la un concept, toate folosesc practic aceleași evoluții tehnologice. Astăzi, de exemplu, este imposibil de a vedea un motor modern, cu două supape pe cilindru. „De ce?“ - te întreb. Deoarece multivalve aplicație (3 până la 5 supape pe cilindru) supapă reduce pierderea de pompare și pentru a crește puterea și eficiența motorului. De exemplu, nu departe de a căuta: Încercați să închideți o nară și a alerga 300 de metri, iar apoi repetați experimentul fără restricțiile impuse anterior. A se vedea diferența? Același lucru se întâmplă și cu motorul. De altfel, merită să ne amintim industriei noastre auto, și anume 4 # 8209; 8 cilindri # 8209; și 16 # 8209; motoare valve Autovase: același volum de 1,5 litri de unul dintre ei a dat 78 l. a. iar celălalt - 92.
Trebuie menționat separat sistemul de reglare se ridică de ridicare supapă (Honda i-VTEC, BMW Valvotronic, Porsche VarioCam Plus), prin care a imbunatatit foarte mult, atât performanțele motorului și eficiența consumului de combustibil. De exemplu, ia în considerare celebrul sistem Valvetronic al BMW. În dezvoltarea acestui sistem, inginerii au decis să abandoneze radical acceleratia, cu toate că în procesul de finisare încă din stânga, ea slujea pentru a diagnostica sistemul Valvetronic și este în mod constant în poziția deschisă. Trebuie amintit faptul că amestecul de aer hrana de control al procesului, prin intermediul clapetei există o rezistență aerodinamică semnificative și turbulențe, în special atunci când clapa de deschidere incompletă. Reglarea cantității de aer din sistemul Valvetronic amestecului trebuie să aibă loc datorită schimbării ascensorului valvei, adică clapa în timp ce efectuează funcția de accelerație. În acest scop, am dezvoltat un mecanism special care permite reglarea ascensorul de supapă în intervalul de la 0 la 10 mm. Ideea sistemului este după cum urmează. Camshaft gestionează deschiderea supapei nu direct, ci printr-o pârghie specială, care se poate schimba poziția lor în spațiu, schimbând astfel cantitatea de deplasare a rocker, care acționează direct asupra supapei. brațul este reglat printr-un angrenaj cu melc și motorul, iar întregul proces gestionează calculator. Utilizarea acestui sistem a condus la faptul că la viteză redusă pentru a reduce consumul de combustibil și a crescut la putere mare crescut semnificativ viteza de umplere a amestecului aer-combustibil cilindru. Acest lucru a scăzut semnificativ timpul de răspuns al pedalei de accelerație. Dar motoarele echipate cu acest sistem, a existat o ușoară dezavantaj - lipsa de vid în galeria de admisie, ceea ce este necesar pentru funcționarea servofrâna de vid. Problema a fost rezolvată în felul următor: inginerii germani au luat și a pus o pompă separată, care creează vidul necesar.
JOS CU semicilindru!
De asemenea, astfel de măsuri de mare ca generator de pompe electrice comutabile, servodirecție electrică utilizată pentru a crește eficiența motoarelor sunt utilizate și alte metode, mai drastice. De exemplu, dezactivarea cilindrului la modurile de încărcare parțială nefolosiți sau în motoarele cu mai mulți cilindri. Și până de curând, aceste sisteme utilizează în principal designeri americani, pentru a lua cel puțin o închidere a sistemului de cilindri de deplasare la cerere ( «volum de lucru la cerere") de la compania General Motors. Ideea sistemului este destul de simplu: cu motor la atingerea electronica a temperaturii de operare începe să interogați diferiți senzori, iar în cazul în care detectează că motorul funcționează în regim de sarcină parțială, apoi se oprește alimentarea cu combustibil în cilindri și jumătate, adică cilindrii 4. Mai mult decât atât deconectate în diagonală la un motorul nu are nici o vibrație. Efectul maxim este atins economii de combustibil de 25% din nominal, și este suficient de bun rezultat. Un sistem similar, iar compania a prezentat Honda, care arata public nou 3.4 # 8209, # 8209 6 litri, motor cu cilindri, în care în spațiul apropiat deplasarea cilindrului 3 va fi dezactivat.
Pentru a spori eficiența și eficiența motorului poate fi de asemenea îmbunătățită prin utilizarea sistemului de aprindere. Este suficient să amintim celebrele motoare cu sistem Twin Spark de la Alfa-Romeo, în cazul în care sunt utilizate două bujii pe cilindru. Acest sistem este, în principiu, și mulți alții, au migrat la masina cu motoare motor de aeronavă din 20 # 8209; s secolului trecut. Un al doilea bujie i se permite să asigure o ardere mai completă a combustibilului, provocând creșterea eficienței, plus orice altceva consum redus de combustibil și creșterea rezistenței la detonare. Nu e de mirare 12 # 8209; cilindru motor turbo de la Mersedes, în cazul în care problema este cea mai severă detonare, aplicat sistemul de aprindere cu două bujii pe cilindru.
Este imposibil să nu mai vorbim în conversația noastră despre tendințele moderne ale motorului: injecție directă de combustibil în cilindri. Ideea de alimentare a combustibilului direct în cilindrii nu este nou suficient, prima dată când a realizat un ingineri Robert Bosch în 30 # 8209; IES al secolului XX în construcția de motoare de aeronave, precum și controlul sistemului a fost mecanic. Pentru o lungă perioadă de timp a sistemului de injecție directă de combustibil nu este aplicată în mod corespunzător, cu toate că apar periodic vehiculele echipate cu ea. Să ne amintim cel puțin legendarul Mercedes-Benz 300SL în 1954, deoarece a fost echipat cu o injecție de combustibil mecanică de la Bosch. Sistemul de injecție directă Renașterea a fost supus la începutul anilor 90 # 8209; s secolului trecut, când au început să apară sistem electronic de control destul de fiabile și avansate.
Un pas important în dezvoltarea și punerea în aplicare a acestor sisteme a făcut compania Mitsubishi cu motoare lor GDI. Unicitatea acestui motor a fost faptul că acesta poate funcționa la un amestec aer-combustibil ultra-slab, în care raportul dintre benzină la greutatea aerului a ajuns la 40: 1, aceasta în ciuda faptului că raportul ideal de 14,7: 1. Acesta este un amestec atât de slabă, în general, nu trebuie să ardă, dar datorită formei speciale a pistonului și un model de pulverizare concentrat cu un amestec ideal de compoziție stoechiometrică o legătură directă cu bujia, dar a fost foarte slabă peste volumul cilindrului. În acest motor a fost aranjat trei moduri de funcționare a sistemului.
Primul - injecția de combustibil a avut loc în timpul cursei de admisie și compresie, acest mod a fost necesară pentru a crește cuplul la turații reduse ale motorului.
Al doilea - momentul injectării în orificiul de admisie, acest mod se aplică motorului a atins capacitatea maximă.
Al treilea mod - modul de injecție macră la cursa de compresie utilizată pentru a crește eficiența consumului de combustibil la încărcare mică și modurile de mers în gol.
Ar trebui să spunem că injecția directă a benzinei în camera de ardere îmbunătățește motorul de detonare rezistență, deoarece evaporarea benzinei preia căldura din aerul încălzit în cilindru. Acest factor face posibilă creșterea raportului de compresie și, astfel, reduce și mai mult consumul de combustibil. Pentru toate avantajele lor, și anume, crește puterea, economia de combustibil și reducerea emisiilor, motorul a dovedit destul de scump, deoarece utilizează componente de înaltă tehnologie. De exemplu, pompa de combustibil de înaltă presiune, care a construit 50 bar (la ultima presiune evoluția ajunge la 200 bar) și pedală de gaz nu au comunicare directă cu clapeta de accelerație. unitate cilindru cap original a fost de asemenea utilizat, în care canalele de admisie sunt drepte pe verticală. Din momentul în care a început să fie emise acest motor, acesta a fost mai mult de 10 de ani, iar acum aproape toți producătorii au încercat injecție directă pentru motoarele sale.
Faptul că motorul se va întâmpla în lume, în următorii 10 de ani, este destul de dificil de prezis, dar pentru a determina linia generală de dezvoltare este încă posibil. Cea mai importantă direcția de lovitură - această hibridizare, și în timp ce accentul, trebuie spus, este plasat pe tandemului benzina electrice, deși cooperarea diesel-electrice, în opinia noastră, mai justificată, mai ales în cazul în care scopul principal este de a economisi combustibil, mai degrabă decât trucuri de marketing. „Jocuri“ cu hidrogen este de natură să înceteze, deoarece beneficiile vehiculelor echipate cu motoare alimentate cu un ultraușoare, destul de vag. Ar trebui să fie în primul rând de hidrogen, ci pentru că hidrogenul este deja folosind dorogushchih cu celule de combustibil - electricitate.
Este posibil să fie prezentat în curând suficient motor echipat cu supape hidraulice sau solenoid operate. Această inovație va permite să refuze la o dată la două sisteme, sincronizare variabilă a supapelor și cantitatea de ridicare supapei. Iar eficiența acestei inovații prea va crește, deoarece nu au nevoie de a conduce mișcarea de rotație a elementelor masive ale sistemului de distribuție. Aș dori să văd în cele din urmă și a motorului de serie, echipate cu un sistem de reglare a gradului de compresie, în teorie, ar trebui să fie un foarte cost-eficiente.
Vor fi dezvoltate în continuare și micile motoare „rele“, echipat cu un motor turbo, ca raportul dintre cai putere și cuplu pe unitatea de masă în ele suficient de mare. Pentru țeava de eșapament, de altfel, se poate deplasa și generatorul, deoarece energia gazelor de evacuare este mare, și, practic, folosit. Vorbind de motoare, nu uita motoarele diesel, ele sunt susceptibile de a primi și superioritatea numerică în viitor, pentru că astăzi în Europa vinde mai multe mașini diesel decât pe benzină, dar vom vorbi despre ele mai târziu.
comentarii utilizator
Vă las comentariul tau:
Valery
Eu cred că viitorul motor rotativ cu proces de separare a aerului de compresie, amestecul de combustie și expansiune a gazelor de ardere. Toate nodurile masei de motor produs: un compresor cu șurub, un co-curent două contur combustor și executive două motorului cu șurub. Rămâne să le conecteze, iar motorul este gata. Nu este necesară răcirea, presiunea gazului zero, la ieșire, cea mai mare eficiență și putere specifică, viteza și controlul cuplului fără automat!
Vă las comentariul tau:
Meschaninov Yuriy Konstantinovich
Foarte interesant și destul de complet materiale, dar nu un cuvânt despre injecție mono și volumetrice de aprindere amestecuri de lucru în motoarele cu aprindere prin scânteie electrică! Dar nu are nevoie de injecție, cu presiunea transcendentă, complexitatea, costul și greutatea și păstrate toate celelalte realizări și nu au nevoie de un convertor, deoarece cu condiția de ardere practic completă și utilizare a combustibilului. Mai mult - dacă există interes!
Cu respect, Yuri.
Vălurită cu codul său, pur și simplu nu doresc să învețe ceva nou!