Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно… — журнал; АБС-авто
Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…
Если говорить о тенденциях современного мирового моторостроения, то двигатель внутреннего сгорания остается на лидирующих позициях, хотя справедливости ради надо отметить, что некие попытки «покуситься» на «святая святых» все же существуют – например, уже продается серийный электромобиль Tesla. Но поскольку нефтепромышленность сегодня является ключевой отраслью мировой экономики, доминирование двигателей внутреннего сгорания еще на многие десятилетия может остаться незыблемым.
Немного истории. Грустной.
Современные двигатели конструктивно практически мало изменились со времен «отцов-осно-вателей»: Николауса Августа Отто и Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Сегодня в ходу те же коленчатый вал, шатуны, поршни, цилиндры, клапаны, распределительный механизм.
Поэтому все новшества в двигателестроении опираются на новые материалы и технологии, в том числе связанные с электронным управлением.
Например, если еще 20 лет назад блок цилиндров почти повсеместно был сделан из чугуна, то сегодня чугунный блок встречается редко, плавно перейдя в разряд анахронизмов. В настоящее время блоки делают из алюминия, который и легче, и технологичнее. Сначала были проблемы с прочностью и жесткостью, но их постепенно решили.
Правда, полностью алюминиевые моторы действительно приживаются трудно – очень они чувствительны к смазке, охлаждению, зазорам. А вот алюминиевый блок с чугунными гильзами гораздо менее требователен в эксплуатации. Так что старый добрый чугун, который использовали Отто и Дизель, еще послужит.
Вообще надо отметить, что создание нового двигателя даже традиционной схемы – это процесс очень долгий. Вот и получается, что модельный ряд автомобилей меняется в среднем через четыре-пять лет, а мотор в нем нередко стоит от предыдущих моделей, а то и еще более ранних. И часто даже в новых двигателях используются узлы от старых – например, блок цилиндров. Так что двигатели «живут» долго – бензиновые в среднем 10-15 лет, а дизели легко «доживают» до 20 и даже 30 лет.
И еще. С сожалением приходится признать, что в России практически не было своих разработок двигателей – все бралось «оттуда», из-за границы. Причем часто даже то, что там отвергалось. Результат очевиден – сегодня передового двигателестроения у нас в стране просто не существует. Как и конструкторов для его возрождения.
Все началось с авиации. Авиадвигатель Rolls-Royce Merlin 40-х годов прошлого века с непосредственным впрыском
Успехи, неудачи и тенденции
В современном моторостроении существуют две основные тенденции: первая – сократить вредные выбросы, и вторая – снизить расход топлива. Это взаимосвязанные задачи: сокращая расход, мы автоматически снижаем выбросы.
Но если 10-15 лет назад «вредными выбросами» считались традиционные оксид углерода – СО, оксиды азота – NOx и углеводороды – СН, то сегодня в разряд основных перешел и углекислый газ СО2, создающий «парниковый эффект». И если учесть, что любое углеводородное топливо в конечном счете распадается на воду и углекислый газ – то уменьшить выбросы СО2 можно единственным путем: снижением расхода топлива.
Здесь надо принять во внимание и такой нюанс: КПД у двигателя внутреннего сгорания в целом лишь около 25-30%. Выходит, что только четверть бензина в ДВС тратится на движение – остальные три четверти просто вылетают в трубу. И греют окружающую среду. Поэтому инженеры-моторостроители борются за каждый «лишний» процент с помощью довольно сложных технических решений.
Верный способ – повысить удельные параметры двигателя: проще говоря, получить «одну лошадиную силу» с меньшего количества топлива. Например, одним из основных путей роста эффективности бензинового двигателя является повышение степени сжатия. При росте степени сжатия эффективность сгорания топлива в цилиндре повышается, а значит, возрастает коэффициент полезного действия (КПД) цикла – и двигателя в целом.
В частности, повышение основных параметров двигателей, в том числе путем увеличения степени сжатия, дают системы непосредственного впрыска бензина в цилиндр – впрыск сдвигает режимы детонации, убирает неравномерность подачи топлива и увеличивает наполнение цилиндров.
Когда мы еще были впереди планеты всей: форкамерно-факельное зажигание на Волге — прообраз современного послойного распределения заряда
На самом деле эта идея достаточно старая: непосредственный впрыск широко применялся на авиационных двигателях 40-х годов прошлого века. Инженерам требовалось добиться небывалой по тем временам удельной мощности 70 л.с. с 1 л рабочего объема двигателя при максимальных 2500-3000 об/мин. Сегодня это удельная мощность обычного автомобильного двигателя (хотя и при вдвое больших оборотах, так что авиационный уровень 70-летней давности все еще не превзойден современным автомобилестроением) – а тогда достичь их в авиации было возможно только с помощью непосредственного впрыска.
Но система подачи топлива была механической, т.е. сложной, дорогой и требовавшей постоянных регулировок, что было приемлемо в авиации, но никак не на автомобилях.
Форкамерно-факельный процесс в двигателе Honda CVCC, такие двигатели ставились на автомобили Honda почти до конца 1980-х годов
Кроме того, механическое управление непосредственным впрыском было хорошо при низких оборотах, требовавшихся для тогдашних авиационных двигателей (воздушный винт все же!). А при их росте хотя бы до автомобильных 6000 об/мин механика уже не справлялась.
Собственно, «возвращение» к старой идее в 1990-2000-х годах стало возможным благодаря развитию электроники, позволившей реализовать управление непосредственным впрыском на высоких оборотах двигателя – с внедрением электронных компонентов появилась возможность управлять процессом горения, чего не было ранее.
Карбюратор, да и традиционные системы впрыска – так называемое внешнее смесеобразование, позволяли лишь смешать 15 кг воздуха с 1 кг топлива и подать смесь в цилиндры. И все. А вот электронное управление непосредственным впрыском в цилиндр дает возможность инженеру выбирать – когда вводить топливо, сколько вводить. И даже впрыскивать топливо за один цикл двигателя несколько раз.
Еще в 70-х годах ХХ века конструкторы для экономии топлива предложили использовать принцип «послойного» впрыска, реализованный в виде так называемого «форкамерно-факель-ного зажигания». Идея заключалась в том, что в специальной камере создается богатая смесь, которая при воспламенении от свечи создает факел, поджигающий бедную смесь, подаваемую непосредственно в цилиндр. Машины с такими двигателями (с аббревиатурой СТСС – Compound Vortex Controlled Combustion) разработала и длительное время производила японская Honda, и даже горьковский автозавод некоторое время выпускал «Волги» с форкамерными моторами. Но в итоге к середине 1980-х от этой идеи пришлось отказаться. Ведь приходилось готовить сразу две топливо-воздушных смеси: бедную, которой надо было много, и богатую, которой надо было мало. И подавать их раздельно – при этом в точные временные промежутки. А сложные карбюраторы (а тогда полноценного электронного управления еще не существовало) не прибавляли ни надежности, ни оптимизма по снижению себестоимости. Но основной удар был неожиданным – выяснилось, что помимо СО и СН оксиды азота тоже не слишком полезны. А здесь у «послойников» возникли новые проблемы.
Но всего через 10 лет, примерно к середине 1990-х годов, инженеры смогли вернуться к идее на новом уровне, чтобы с помощью электроники объединить в одном двигателе все три составляющие: непосредственный впрыск, управление процессом горения и послойное смесеобразование, что позволило поднять степень сжатия и выйти на новый уровень.
Первыми создали серийные автомобили с такими моторами в компании Mitsubishi – они имеют обозначение GDI (Gasoline Direct Injection – «система прямого впрыска бензина»). За ними последовали и другие производители. В этих двигателях нет отдельной форкамеры – форсунка впрыскивает бензин в цилиндр под очень высоким давлением. А камера сгорания имеет такую «хитрую» форму, что в зоне у свечи оказывается богатая смесь, а в остальном объеме – бедная.
Казалось бы, все прекрасно: степень сжатия высокая, смесь бедная, как следствие, вредные выбросы заметно снижены, а экономичность улучшена. Но опять начались проблемы с оксидами азота. Дело в том, что традиционные трехкомпонентные нейтрализаторы убирают из выхлопа СО, NOХ и СН только у смеси обычного состава (15 кг воздуха на 1 кг топлива). А вот с возросшими при бедных смесях объемами оксидов азота они уже не справляются. Так что пришлось разрабатывать новые дополнительные катализаторы. Работают они хорошо, хотя требуют специальной жидкости в качестве «топлива». Но хорошо только в том случае, если в бензине нет серы. А если есть – то быстро «умирают». Ведь бензин с полным отсутствием серы пока еще редкость даже в богатых странах.
Поэтому автопроизводители от идеи послойного впрыска вынуждены были отказаться, а проблему уже построенной инфраструктуры по производству этих двигателей (и уже немало потраченных денег) решили путем «перепрошивки» электронного управления впрыском.
Теперь впрыск топлива осуществляется не тогда, когда поршень находится вблизи верхней «мертвой точки», а раньше. И пока поршень проходит весь путь до ВМТ, смесь успевает перемешаться до практически гомогенной.
Так что «попытка № 2» внедрения послойного смесеобразования и управления горением тоже сорвалась. Когда будет третья попытка, неясно. Но то, что она будет – вполне предсказуемо. Ведь уже создано достаточно много таких двигателей, они работают, хотя их возможности пока не реализованы полностью.
Еще одно направление повышения эффективности ДВС – системы регулирования фаз газораспределения. Они получили распространение недавно, в начале 90-х годов ХХ века, но сегодня двигатель без регулирования фаз уже смотрится каким-то анахронизмом.
Логика таких систем понятна – для эффективной работы двигателя при малых оборотах время (продолжительность) и момент открытия впускных и выпускных клапанов должны быть одни, а с повышением оборотов – другие. И сегодня существует много систем, которые регулируют не только время открытия клапанов, но и величину этого открытия. Что делает ДВС эластичным, а автомобиль с ним – экологичным, экономичным и удобным.
Если подводить промежуточный итог, то можно сказать следующее: современный бензиновый ДВС – обязательно с регулируемыми фазами, а лучшие его образцы имеют непосредственный впрыск. Для повышения мощности двигателей нередко используется наддув, который увеличивает количество воздуха, поступающего в цилиндры, и удельную мощность. Существуют две схемы наддува: газотурбинный, когда турбину для привода компрессора раскручивают выхлопные газы, и приводной, когда компрессор приводится непосредственно от двигателя. Приводные компрессоры тоже разные: объемные, винтовые, волновые и т.д. Но большого распространения такие системы так и не получили, хотя известны давно – в отличие от регулирования фаз газораспределения, непосредственного впрыска топлива и турбонаддува.
Ванкель и другие
В принципе, возможны альтернативы старой конструкции, созданной во времена Отто и Дизеля. Но создать работающий двигатель, способный на равных конкурировать с привычной схемой по всем показателям, очень сложно. Двигатели Стирлинга, Баландина и многих других оригинальных схем и решений не получили распространения и оказались на грани забвения.
И хотя новые идеи витают в воздухе, реализовать даже лучшие из них весьма проблематично. Например, роторно-лопастной мотор Вигриянова, который изначально планировалось устанавливать в «прохоровский» «ё-мобиль», пока так и не создан. И для того чтобы (возможно!) довести его до серийного производства, потребуется, по прикидкам, как минимум, 10 лет и весьма неограниченное финансирование. Причем несколько из этих 10 лет надо будет потратить на подготовку специалистов, способных его довести. А поскольку с «неограниченным финансированием», кажется, наступили проблемы, этот двигатель, скорее всего, света так и не увидит.
Роторно-поршневой двигатель Ванкеля стал, пожалуй, единственным примером внедрения в серийное производство ДВС нетрадиционной конструкции. Хотя двигателю данной схемы уже добрых полвека, и за это время многие производители, выпускавшие такие моторы, давно «сошли с дистанции» (последним стал АвтоВАЗ), он и по сей день ставится на автомобили Mazda. Причем компания так долго занимается этим двигателем и добилась таких его показателей, что уже вряд ли кто сможет сделать хотя бы такой же – по цене, надежности и эффективности. И потому он вряд ли когда-нибудь станет массовым.
Ремонт ремонту рознь
Современные двигатели гораздо более надежны, чем те, которые производились, например, 20 лет назад. В них не надо ничего регулировать, что-то менять – они работают без поломок как минимум до окончания срока гарантии.
Но есть нюанс – сегодня срок службы всего автомобиля стал значительно меньше, чем был ранее. Прошли те времена, когда машину покупали «на всю жизнь». Сегодня сложилась тенденция: люди хотят ездить на новой модели машины. И потому автомобили меняются в среднем через 3-5 лет. Соответственно автопроизводителям не имеет смысла делать машину, которая без поломок прослужит 20 лет. Вот и получается, что автопарк обновляется значительно быстрее, чем два-три десятка лет назад.
Так что время двигателей-«миллионников» давно «кануло в Лету» – их просто невыгодно
делать. Да и зачем? Ресурс мотора рассчитывается с учетом возможного пробега автомобиля: в среднем можно говорить максимум о 150 тыс. км.
Процесс непосредственного впрыска уже широко распространился, но пока использовать все его преимущества не удается
Очевидно, ремонт двигателя должен продлить ресурс – но не до бесконечности, а до конца срока службы автомобиля (который тоже закладывается относительно небольшим – не более 10 лет). К чему это приводит? К тому, что некоторые ремонтные процессы становятся просто ненужными, а ремонтное оборудование «отстает» от современных двигателей.
Например, на старых моторах уровень нагрузки составлял 50 л/с с 1 л объема, а на современных (с наддувом) – вдвое больше. При такой разнице удельных мощностей и нагрузок на детали «старое-доброе» уже не работает – нужны новые технологии. Сегодня многие работы стало просто невозможно сделать без современного оборудования – шлифовального, расточного, хонинговального. Оно не слишком хорошо окупается, поэтому многие предпочитают работать по старинке. Но не тут-то было.
Так, для новых моторов нередко используются шатуны с «ломаными» крышками. Традиционные конструкции крышек шатунов, изготовленных отдельно, а потом собранных, для современных высоконагруженных двигателей не подходят – неточно и совсем недешево. И при ремонте традиционных шатунов всегда есть опасность нарушения соосности, что ведет к катастрофическим последствиям для мотора, хотя традиционные шатуны ремонтируются легко. А вот «колотые» – не ремонтируются вообще.
Еще пример – коленчатый вал на старом тихоходном двигателе можно было наварить и прошлифовать. Сейчас это невозможно даже представить: усталостные трещины очень быстро приведут к разрушению всего двигателя. Кроме того, ручная работа с большим количеством операций стоит дорого. А коленчатый вал легкового мотора – деталь массовая, а значит, и недорогая. И делать двойную, а то и тройную работу, чтобы восстановить деталь, которая потом быстро выйдет из строя, по крайней мере, экономически неэффективно.
При этом надо помнить, что просто замена одной детали, вышедшей из строя, не решает проблемы поломки двигателя в целом: такая локальная замена обычно предполагает «гарантию только до ворот». Современный высоконагруженный двигатель – это сложный комплекс, а потому его ремонт должен быть комплексным, с заменой всего «по кругу», чтобы даже самый экономный автовладелец не возвращался через каждые 10-15 тыс. км для замены очередной детали. Вот почему качественно отремонтированный мотор стоит всего лишь на 25-30% меньше нового. Но насколько такой ремонт выгоднее замены для владельца?
Так что современная тенденция в ремонте проглядывается – замена вышедшего из строя узла постепенно побеждает. Причем ремонт «в гараже на коленке» уже не удается. Поэтому неудивительно, что в последние годы значительно возросли требования к квалификации ремонтников, ощутимо выросла стоимость ремонта, а сам процесс стал сводиться больше к замене деталей, нежели к их восстановлению.
Есть и другая тенденция, когда производитель не дает запчастей вообще – только двигатель в сборе. И ремонтникам остается только поменять весь двигатель, вместо того чтобы его ремонтировать. А зачем чинить, если двигатели непрерывно усложняются, а квалифицированная ручная работа дорожает еще быстрее?
И наконец, «контрактные» моторы.
В заключение отметим: модные сегодня «контрактные» моторы становятся похожи на пресловутый «МММ». Нет в мире такой страны-«донора», где бы существовало столько двигателей с большим остатком ресурса. А поскольку двигатели современных легковых автомобилей рассчитаны на конечный и весьма ограниченный пробег, то покупка такого мотора давно стала лотереей – в которой, как известно, выигрывает один из тысяч. В лучшем случае.
А остальным предлагается раз в 10-20 тыс км купить очередной «билет» – пока не будет выбран их «лимит» на ремонт или замену мотора на новый.
- Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»
Почему у двигателя внутреннего сгорания все еще нет серьезной альтернативы, узнал Кирилл Журенков
У двигателя внутреннего сгорания, без которого невозможно представить современный транспорт, юбилей — 195 лет. Однако полноценной замены имениннику так и не изобрели
Современный автомобиль, каким мы его знаем, рождался, наверное, целый век, и каждый из его дней рождения — исторический. Судите сами: 125 лет назад двумя венгерскими учеными, Донатом Банки и Яношем Чонка, запатентован карбюратор — устройство, где готовится горючая смесь для автомобильного двигателя. Долгое время его изобретателем вообще-то считался немец Вильгельм Майбах, запатентовавший карбюратор раньше венгерских коллег, и лишь после специальной экспертизы выяснилось — Банки и Чонка опередили его с публикацией. Счет шел на месяцы!
Но, пожалуй, еще важнее другая дата: в 1823 году, то есть 195 лет назад, другой инженер, британец Сэмуэль Браун, запатентовал первый получивший успех и коммерческое приложение двигатель внутреннего сгорания (ДВС)! Оговоримся: и на этот почетный титул — изобретателя ДВС — также претендует множество инженеров, выбирай любого. Вот, к примеру, один из претендентов — француз Жозеф Нисефор Ньепс больше известный как один из изобретателей фотографии. Он еще в 1807 году вместе с братом создал прототип ДВС, названный пирэолофором. Пирэолофор был установлен на корабль и успешно испытан, после чего братьям выдали патент, подписанный самим Наполеоном. Был в истории ДВС и русский след: бензиновый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием — разработка российского конструктора сербского происхождения Огнеслава Костовича, известного проектами дирижабля, вертолета и даже рыбы-лодки.
Как немецкий автопром реагирует на бум электромобилей
Парадокс в другом: ни один из изобретателей этого чуда техники не был уверен, что его усилия пригодятся. Сегодня об этом уже не помнят, но с ДВС тогда конкурировали паровой и… электрический двигатель, изобретенный еще в 1828 году!
— Период, когда люди выбирали тип двигателя для безлошадных повозок (так называемое осевое время автомобилизма), пришелся как раз на конец XIX века,— говорит шеф-редактор журнала «Авторевю» Леонид Голованов.— Так вот, вплоть до середины 1900-х параллельно выпускались машины со всеми тремя типами силовых установок: ДВС, электроприводом и паровым двигателем. В результате победил двигатель внутреннего сгорания, причем заслуженно — он оказался эффективнее, проще в эксплуатации и более пригоден для массового производства. Но главное — сочетание энергоемкости, цены и скорости заправки, которое обеспечивало моторное топливо. Альтернативы этому не было!
О «нефтяном факторе» в успехе двигателя внутреннего сгорания говорит и декан транспортного факультета Московского политехнического университета Пабло Итурралде. По его словам, выпуск машин на ДВС в начале ХХ века получил поддержку у нефтяной отрасли — ей нужен был мощный потребитель производимой продукции, и автомобили, работающие на бензине, идеально подошли для этого.
«Топливо-изгой», «Европа отказывается от двигателей внутреннего сгорания», «Объявлена война дизелю»… Европейские СМИ предупреждают: в Старом Свете решили всерьез взяться за ДВС. Повод нашелся в 2015-м, когда в результате так называемого Дизельгейта выяснилось: крупнейший европейский производитель дизельных моторов занижал количество вредных выбросов во время тестов. И вот время перемен: к примеру, в Великобритании запретить продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных ДВС собираются уже к 2040 году. А Норвегия ставит дедлайн еще раньше — на 2025 год… Чем собираются заменить ДВС? Конечно же, старым добрым электромотором, но и тут все не однозначно.
— Конец ДВС приближают сразу несколько факторов: ужесточившиеся требования к токсичности отработавших газов, истерика по поводу антропогенной природы глобального потепления и, безусловно, электромобили,— уверен Леонид Голованов.— Впрочем, до массового распространения электромобилей еще далеко, и сдерживает его отсутствие аккумуляторных батарей с достаточной энергоемкостью.
Иными словами, современные литий-ионные батареи не способны обеспечить переход на массовую электромобилизацию — нужен качественный скачок, батареи нового типа, например на основе графена. Вот только когда их изобретут. Как открыт и вопрос о перспективах так называемых гибридов — автомобилей, где электродвигатель совмещен с ДВС.
Приговор специалистов: человечество на перепутье. Жить с ДВС больше не хочется, а переходить на электромобили не получается, да и последствия такого перехода никто толком не просчитал.
— Вся инфраструктура наших городов рассчитана под двигатели внутреннего сгорания, и перемены идут с большим трудом: посмотрите на Европу — станции для подзарядки встречаются там гораздо реже, чем автозаправки,— говорит Пабло Итурралде из Московского политеха.— Прибавьте к этому скорость самого процесса — чтобы заправить обычный автомобиль, у вас уйдет пять минут. А для зарядки электромобиля понадобится минимум часа два. Так что переход на новую инфраструктуру в перспективе довольно трудозатратен: всегда есть соблазн потратить эти деньги на что-то другое, например на развитие общественного транспорта.
Леонид Голованов, в свою очередь, уверен, что переход на электромобили неизбежен. Но и он соглашается: последствия такого перехода будут столь масштабны, что сравнить их можно разве что с появлением беспилотных электрических робомобилей. Попробуем представить этот транспорт будущего: никаких дилерских сетей, автозаправочных станций, водителей и даже автослесарей — «умные» машины будут сами «сообщать» в специализированные сервисы о поломках тех или иных систем. Есть и более радикальный взгляд: мол, двигатели будущих робомобилей почти не будут ломаться, а на старомодные ДВС, которые мог разобрать любой мальчишка, мы станем любоваться разве что в музеях. Впрочем, до этого еще надо дожить — или доехать.
Экспертиза
Игорь Моржаретто, партнер аналитического агентства «Автостат», автоэксперт
Появление двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это новый этап промышленной революции, перевернувший всю мировую экономику. До этого она пребывала в полусредневековом состоянии, а с появлением двигателя внутреннего сгорания и дешевого автомобиля, который мог доставить товары и грузы по всему миру на дальние расстояния, изменилась коренным образом. Изменилась и жизнь людей. Специалисты называют это транспортной доступностью «по Форду»: появилась возможность купить автомобиль и поехать на нем куда-то.
Так вот, с моей точки зрения, КПД двигателя внутреннего сгорания далеко не исчерпан. За последние 10–20 лет его параметры очень сильно изменились: он стал более экономичным, мощным, экологичным. К сожалению, сейчас сворачиваются дальнейшие разработки по ДВС, особенно по дизелю. Все кричат, что наше светлое будущее — это электродвигатели. Но перспективы есть и в других отраслях, например в нескольких странах работают над водородными топливными элементами. Возможно, какие-то прорывы будут и с двигателем на ядерном топливе…
А вот что касается электромобилей, то с ними еще очень много нерешенных вопросов.
Сегодня максимум, который он может преодолеть,— это 300 км при теплой погоде и ровной дороге без пробок. Это много, но, к примеру, в условиях России явно недостаточно.
К тому же современные аккумуляторы чудовищно дороги. Если не будет государственной поддержки, электромобиль просто никто не купит: сегодня он стоит в 2,5—3 раза дороже, чем автомобиль с ДВС того же класса. И соответственно, все те продажи, которые идут в мире, происходят при поддержке разных государственных программ. Когда будет создан дешевый и мощный аккумулятор? Никто не знает. Его обещали создать и год, и пять лет назад…
Еще одна принципиальная проблема, связанная с электромобилями, заключается в том, что при выработке электроэнергии все равно расходуется топливо, просто другое. 60 процентов электростанций (а это они вырабатывают электроэнергию, которая используется для зарядки электромобилей.— «О» ) в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.
Нельзя не упомянуть и об отсутствии программы утилизации аккумуляторов. Одна компания — мировой лидер по производству электромобилей — после 7 лет эксплуатации забирает эти аккумуляторы и предлагает их владельцам частных домов в качестве аварийного источника энергии. То есть утилизировать их не умеют… В общем, как мне кажется, энтузиазм стран и правительств по поводу электромобилей несколько преждевременен: без госпрограмм поддержки все это долго не продержится. А вот прощаться с ДВС я бы не торопился…
Брифинг
Торстен Мюллер-Отвос , гендиректор английской компании, выпускающей автомобили класса люкс
Мы представим электрическую модель в следующем десятилетии, однако не будем спешить убирать ДВС из портфолио. Переход к электрокарам будет постепенным, и какое-то время они пойдут параллельно. Беспилотники станут для нас интересны тогда, когда они будут функциональными, удобными в использовании, не требующими усилий и полностью автономными, то есть тогда, когда они смогут полностью заменить водителя. Вот тогда мы скажем: «Давайте сделаем это».
Источник: «Автопилот Онлайн»
Александр Фертман , директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково»
Те горизонты, которые сегодня нарисованы в Европе по поводу отказа от двигателя внутреннего сгорания, наводят на мысль, что это серьезный технологический рывок. А главное, что создается огромный рынок. Новые виды аккумуляторов постоянно разрабатываются, эта тема одна из самых инвестируемых, если не говорить об IT-секторе. И это не только сама батарея, это и система управления. Здесь, кстати, у России действительно есть интересные проекты. Важно не только то, как вам отдает энергию батарея, но и то, как вы управляете ячейками, чтобы ячейки разряжались одновременно, равномерно.
Источник: «Эхо Москвы»
Коджи Нагано , автодизайнер
— Каким будет автомобиль лет через 30?
— Думаю, внешний вид автомобилей будет сильно зависеть от типа двигателя. Но, как и раньше, автомобилю нужен будет кузов, внутреннее пространство, колеса. Если говорить об автомобиле будущего, то есть такая жутко интересная вещь, как 3D-принтер. И я могу себе представить, что скоро каждый человек сможет создать автомобиль у себя дома, просто напечатать именно тот, который нужен ему. Возможно, он нарисует этот автомобиль сам или использует готовый дизайн.
Обзор 10 новых двигателей внутреннего сгорания
— устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу. Термин
мотор
заимствован в первой половине XIX века из немецкого языка[1] (нем. Motor — «двигатель», от лат. mōtor — «приводящий в движение») и преимущественно им называют электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания[2].
Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным — преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками.
К первичным двигателям (ПД) относятся ветряное колесо, использующее силу ветра, водяное колесо и гиревой механизм — их приводит в действие сила гравитации (падающая вода и сила притяжения), тепловые двигатели — в них химическая энергия топлива или ядерная энергия преобразуются в другие виды энергии. Ко вторичным двигателям (ВД) относятся электрические, пневматические и гидравлические двигатели.
Содержание
- 1 Первичные двигатели 1.1 Паровые машины
- 1.2 Двигатель Стирлинга
- 1.3 Паровая турбина
- 1.4 Двигатель внутреннего сгорания
- 2.1 Электродвигатели
- 3.1 По источнику энергии
Первичные двигатели
Первыми первичными двигателями стали парус и водяное колесо. Парусом пользуются уже более 7 тысяч лет.
Водяное колесо — норию широко применяли для оросительных систем в странах Древнего мира: Египте, Китае, Индии. Водяные и ветряные колёса широко использовались в Европе в средних веках как основная энергетическая база мануфактурного производства.
Паровые машины
В середине XVII века были сделаны первые попытки перехода к машинному производству, потребовавшие создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии (воды, ветра и прочего). Первым двигателем, в котором использовалось тепловая энергия химического топлива, стала пароатмосферная машина, изготовленная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери. Эта машина была лишена возможности непосредственно служить механическим приводом, к ней «прилагалось в комплект» водяное мельничное колесо (по-современному говоря, гидротурбина), которое вращала вода, выжимаемая паром из парового котла в резервуар водонапорной башни. Котел то подогревался паром, то охлаждался водой: машина действовала периодически.
В 1763 году русский механик Иван Иванович Ползунов изготовил по собственному проекту стационарную паровую машину непрерывного действия. В ней были сдвоены два цилиндра, поочерёдно заполнявшиеся паром, и также подающими воду на башню, но — постоянно.
К 1784 году английский механик Джеймс Уатт создал более совершенную паровую машину, названную универсальным паровым двигателем. Уатт с детства работал подручным на машине конструкции Севери. В его задачу входило постоянно переключать краны подачи пара и воды на котел. Эта однообразная работа изрядно надоела изобретателю и побудила изобрести как поршень двойного хода, так и автоматическую клапанную коробку (потом и центробежный предохранитель). В машине был предусмотрен в цилиндре жесткий поршень, по обе стороны которого поочередно подавался пар. Все происходило в автоматическом режиме и непрерывно. Поршень вращал через кривошипно—шатунную систему маховик, обеспечивающий плавность хода. Паровая машина могла теперь стать приводом различных механизмов и перестала быть привязана к водонапорной башне. Элементы, придуманные Уаттом, входили в той или иной форме во все паровые машины. Паровые машины совершенствовали и применяли для решения различных технических задач: привода станков, судов, экипажей для перевозки людей по дорогам, локомотивов на железных дорогах. К 1880 году суммарная мощность всех работавших паровых машин превысила 26 млн кВт (35 млн л. с.).
Двигатель Стирлинга
В 1816 шотландец Роберт Стирлинг предложил двигатель внешнего сгорания, называемый сейчас его именем Двигатель Стирлинга. В этом двигателе рабочее тело (воздух или иной газ) заключен в герметичный объём. Здесь осуществлен цикл по типу цикла Севери («до-Уаттовского»), но нагрев рабочего тела и его охлаждение производятся в различных объёмах машины и сквозь стенки рабочих камер. Природа нагревателя и охладителя для цикла не имеют значения, а потому он может работать даже в космосе и от любого источника тепла. КПД созданных сейчас стирлингов невелик. Теоретически он должен раза в 2 превышать КПД для ДВС, а практически — это примерно одинаковые величины. Но у стирлингов есть ряд других преимуществ, которые способствовали развитию исследований в этом направлении.
Паровая турбина
Рисунки, изображающие крыльчатое колесо, вращающееся под воздействием потока пара, известны с древних времён. Однако практические конструкции паровой турбины были созданы лишь во второй половине XIX века, благодаря развитию конструкционных материалов, позволивших достичь высоких скоростей вращения.
В 1889 году шведский инженер Карл Густав де Лаваль предложил использовать расширяющееся сопло и быстроходную турбину (до 32000 об/мин), а, независимо от него, ещё в 1884 году англичанин Чарлз Алджернон Парсонс изобрёл первую пригодную для промышленного применения реактивную турбину (более тихоходную), способную вращать судовой винт. Паровые турбины стали применять на морских судах, а с начала XX века на электростанциях. В 1960-х годах их мощность превысила 1000 МВт в одном агрегате.
Двигатель внутреннего сгорания
Схема работы 4-тактного двигателя внутреннего сгорания
Проект первого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) принадлежит известному изобретателю часового анкера Христиану Гюйгенсу и предложен ещё в XVII веке. Интересно, что в качестве топлива предполагалось использовать порох, а сама идея была подсказана артиллерийским орудием. Все попытки Дени Папена (упомянутого выше, как создатель первой паровой машины) построить машину на таком принципе, успехом не увенчались. Первый надёжно работавший ДВС сконструировал в 1860 году французский инженер Этьен Ленуар. Двигатель Ленуара работал на газовом топливе. Спустя 16 лет немецкий конструктор Николас Отто создал более совершенный 4-тактный газовый двигатель. В этом же 1876 году шотландский инженер Дугальд Кларк испытал первый удачный 2-тактный двигатель. Совершенствованием ДВС занимались многие инженеры и механики. Так, в 1883 году немецкий инженер Карл Бенц изготовил использованный им в дальнейшем 2-тактный ДВС. В 1897 году его соотечественник и тоже инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, названный впоследствии дизелем.
В XX веке ДВС стал основным двигателем в автомобильном транспорте. В 1970-х годах почти 80 % суммарной мощности всех существовавших ДВС приходилось на транспортные машины (автомобили, трактора и прочее). Параллельно шло совершенствование гидротурбин, применявшихся на гидроэлектростанциях. Их мощность в 1970-х годах превысила 600 МВт.
В первой половине XX века создали новые типы первичных двигателей: газовые турбины, реактивные двигатели, а в 1950-х и ядерные силовые установки. Процесс совершенствования и изобретения первичных двигателей продолжается.
Роторные Двигатели- Главная
Этот сайт посвящен теме настоящего и прошлого роторных двигателей внутреннего сгорания, а так же обзору разработок перспективных моделей роторных двигателей.
Повышение удельной мощности и экономичности двс на пути совершенствования обычных поршневых моторов уже не имеет больших перспектив, и в этом направлении развития технического прогресса наиболее целесообразно разрабатывать еще мало востребованные возможности двигателя роторной схемы.
Автор надеется, что информация с этого сайта будет полезна всем тем, кого интересует тюнинг автомобилей и форсирование двигателей, всем кто ищет замену поршневому двигателю на спортивных машинах и гоночных мотоциклах, в легкомоторной авиации и на скоростных катерах, на квадроциклах, внедорожниках и иной экстремальной технике, требующей легких, но мощных моторов.
Патентование разных идей и схем, которые возможно применить в деле создания роторных двигателей мною продолжается.
Я надеюсь, что в недалеком будущем на этом сайте любой желающий сможет заказать и купить роторный двигатель уникальных возможностей для своего автомобиля и другой техники. ПОДРОБНОСТИ ЗДЕСЬ
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОГРЕССА КОНСТРУКЦИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ, ГЛОБАЛЬНЫЙ ТЮНИНГ ИДЕИ ДВИГАТЕЛЯ
Стремительный и бурный прогресс в технике – это главное что отличает современное общество от состояния человечества в прошлые века. И темпы этого прогресса нарастают и стремительно увеличиваются. Компьютер 10 летней давности – это уже музейный экспонат, а сотовый телефон 5 –летней конструкции — совсем архаичное изделие. Активно идет прогресс техники и технических решений в биотехнологиях, в строительном деле, в военной технике и пр. Все в современном мире достаточно бурно и активно развивается и прогрессирует.
Однако в современной технике есть одна ключевая и неотъемлемая от иных областей развития инженерной теории и практики отрасль, где прогресс практически замер много десятилетий назад и в последние полвека нерешительно топчется на месте, так и не в силах совершить значительный новый шаг. Это технический прогресс в конструировании и производстве двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Действительно вся огромная транспортная сфера наземных колесных машин и водного транспорта использует 4-х тактные поршневые двигатели внутреннего сгорания образца 140 летней давности. Примерно теми же двигателями 2-х тактного варианта пользуется так же огромная сфера механизированного ручного инструмента и строительной техники. Без особых серьезных изменений своего главного принципа работы 4-х тактные поршневые двигатели дошли до сегодняшнего времени именно из той стародавней эпохи.
Создание 2-х тактного варианта поршневого двигателя относится к тем же годам. 4-х тактный поршневой двигатель, работающий с воспламенением от сжатия (двигатель Дизеля) лишь на 20 лет моложе 4-х тактного поршневого двигателя, работающего с применением принудительного искрового зажигания (двигателя Отто) – Рудольф Дизель получил патент на свою конструкцию поршневого двигателя в 1893 году.
С тех пор совершенствование поршневых двигателей идет лишь по пути «внешнего тюнинга» — т.е. видоизменения и совершенствования давно существующих их конструктивных элементов и добавления вспомогательных механизмов. По сути дела сама конструкция традиционных двигателей со всеми ее достоинствами и недостатками совершенно не меняется последние 140-120 лет. При том, что недостатки этих конструкций: малая удельная мощность, плохой режим крутящего момента, невысокий КПД и токсичность выхлопных газов — как минимум последние 100 лет подвигали инженеров думать над созданием альтернативных типов двигателя, который бы был лучше по всем параметрам поршневого ДВС. Но тема создания нового типа двигателя оказалась очень непростой и трудной в реализации.
Коротко рассмотрим основные этапы развития и «конструкционного вызревания» идеи поршневого двигателя:
1859 г. – появление действующего без сжатия поршневого двигателя Ленуара; 1877 г. – появление 4-х тактного поршневого двигателя Отто с искровым зажиганием, на светильном газе; 1885-1895 гг. — появление карбюраторов для питания 4-х тактного двигателя жидким топливом – бензином; 1893 г. — начала работы над конструкциями 4-х тактного поршневого двигателя работающего с воспламенением от сжатия (двигатель Дизеля); 1886 г. – формулирование принципа различия между ходом сжатия и ходом расширения поршневого двигателя – цикл Аткинсона; 1890 гг. – появление многоцилиндровых поршневых двигателей; 1915 г. – первое появление в конструкции авиационного двигателя V- образной схемы расположения цилиндров; 1911 г. – изобретение устройства принудительного наддува цилиндров двигателя рабочей смесью; 1939-1941 гг. – начало массовой установки непосредственного впрыска топлива (инжектора) на авиационные двигатели в военной области;
С тех пор свежих идей по совершенствованию принципа работы поршневого двигателя не возникало, как и особых новаций в конструкцию традиционного 4-х тактного или 2-х тактного двигателя не вносилось. При том, что попытки заменить один из главных сложных и трудных элементов конструкции, в котором заключалось множество недостатков традиционных двигателей — кривошипно-шатунного механизма, предпринимались без малого сто лет. Но работа по созданию бесшатунной схемы поршневого двигателя за все это время к серьезным успехам так и не привела.
А вот еще несколько временных дат и заметок к ним, в истории развития двигателей внутреннего сгорания. 1930-е годы — создание первых прототипов воздушно-реактивных двигателей для авиации; 1950-е годы – начало массового перехода авиации, вначале военной, а затем и гражданской, с поршневых двигателей, на воздушно-реактивные; 1957 г.- создание первого работоспособного варианта роторного двигателя с планетарным типом движения (двигатель Ванкеля);
Итак, из всех этих хронологических выкладок видно, что в некоторых видах техники – в авиации, например, с появлением более эффективных видов двигателей, уже 60 лет назад произошел массовый переход на иной уровень техники и на иной тип двигателей. И сейчас большой магистральный авиалайнер с винтомоторными установками на основе 4-х тактных поршневых двигателей будет казаться совершенной нелепостью и архаичным возвратом к древней технической идее 60-ти летней давности со всем неизбежным букетом падения и резкого ухудшения всех эксплуатационных и технических характеристик такого самолета.
Но если поршневой двигатель на самолете (за исключением самых малых) оказывается старинным экспонатом для музея, то почему же тогда двигатель такой конструкции на автомобиле – мотоцикле или на большом корабле оказывается очень современным и качественным выбором? Все тут просто, поршневой двигатель внутреннего сгорания, при всех своих массовых, серьезных и всем известных недостатках, просто не имеет лучшей замены. На современном уровне развития техники его просто не чем заменить.
Газовые турбины и их близкие родственники – авиационные воздушно-реактивные двигатели, в малых габаритах (мощности менее 1 000 кВт) резко теряют свои преимущества и в малых массо-габаритных параметрах не имеют преимуществ, и даже уступают поршневым ДВС.
Вот почему «большая авиация» с потребностями в огромных мощностях и большими оборотами вращения рабочих органов, давно ушла от поршневых двигателей к турбинам. Но вот все огромное многообразие малых силовых установок — это до сих пор царство давно морально устаревших и требующих «тюнинга идеи» поршневых двигателей.
После всего выше описанного, можно сказать со всей определенностью – прогресс в двигателестроении происходит крайне медленно и не идет по своим темпам ни в какое сравнение с такими лидерами современных технологий, как цифровые технологии, электронная техника, биотехнологии или даже строительная индустрия с ее все новыми и новыми материалами.
А вот в двигателестроении «тюнинг» идей ни как не даст нужного результата. В итоге весь прогресс в среде совершенствования двигателей достигается лишь бесконечным «обвешиванием» двигателей электронными системами, что в итоге дает 1,5 -2 процента экономии. Но этот прогресс достигается заметным усложнением электронной и электрической схемы, которая в итоге становится все более капризной, уязвимой и недолговечной. С соответственным поднятием цены двигателя. Но «тюнинг» двигателей за счет «обвешивания» современной электроникой безнадежно устаревшей «железной» основы двигателя – дело заведомо малоэффективное и очень трудоемкое. Прогресс техники должен идти иным путем – за счет радикальной смены уровня техники, применения новых ярких и глобально иных по своему содержанию идей.
Давайте задумаемся, над таким историческим фактом. Век активного и массового применения паровых двигателей длился около 120 лет и к концу этого периода паровая машина была уже весьма архаическим и малоэффективным устройством по сравнению с иными типами двигателей. Действительно, в 20-е годы 19-го столетия, когда началось строительство железных дорог и первых пароходов, паровая машина была вершиной технического прогресса. А в 40-х годах 20-го столетия, когда век паровых машин окончательно завершился, они были уже элементами давнего прошлого. И никто не пытался совершать «тюнинг» паровых двигателей за счет оснащения их новейшей автоматикой на электрической основе и пр. Просто они были заменены на более совершенные типы двигателей принципиально иного типа действия.
Но теперь задумаемся — эпоха поршневых двигателей внутреннего сгорания длиться уже более 130 лет, а завершения ей еще не видно. И это при том, что недостатки поршневых ДВС всем очевидны, а авиация еще 60 лет назад совершила переход на более эффективные двигатели. Просто пока в сфере двигателей малой мощности этим уже давно малоэффективным силовым установкам с КПД в пределах 25-30% нет замены, ибо не создано лучших конструкций. Но это лишь пока.
Этот сайт как раз посвящен направлению развития иных конструкций двигателей внутреннего сгорания, иного технического устройства, чем поршневые двигатели. Это направление техники — создание роторных двигателей. Многим известен роторный двигатель Ванкеля, который уже более 40 лет выпускает японский автопроизводитель Mazda, и которые когда –то выпускал наш АвтоВАЗ. Этот двигатель – маленький и мощный, пользуется большим успехом в спортивной автотехнике, как и у любителей «тюнинга» своих авто.
Но этот двигатель имеет и много больших недостатков, поэтому он и не получил широкого распространения. Но сам принцип вращения главного рабочего элемента (т.е. ротора вместо поршня) может воплощаться в конструкции 7-ми разных типов двигателей, и двигатель Ванкеля относится только к одному из этих типов. Поэтому потенциальный выбор в сфере разных типов роторных двигателей для поиска наилучших технических решений – очень широкий. И именно на этих путях я вижу возможность создания конструкции двигателя, который по всем статьям окажется лучше и эффективнее традиционных поршневых двигателей.
Основной груз финансирования моих работ по созданию совершенного роторного двигателя лежит на моих материальных возможностях. А они весьма скромные. Другой возможности я пока не вижу, ибо годами выпрашивать деньги на развитие перспективной отрасли техники — роторных двигателей у разных окаменевших от ощущения собственной важности гос-чиновных и торгово-коммерческих господ — не в моих привычках.
С другой сторны — я вижу, что среди посетителей моего сайта есть значительное количество людей, искренне заинтересованных в развитии отечественной инженерной школы и в прогрессе современной техники. Поэтому я обращаюсь ко всем подобным посетителям моего сайта с просьбой о посильной финансовой поддержке моих трудов. Даже если 15-20 человек в месяц пожервуют на мои работы по 100-200 рублей, то это будет уже заметная для меня сумма. Если кто-то захочет пожертвовать несколько большую сумму, то взносы более 5 тыс. рублей я могу засчитывать как предоплату за будущую поставку полу-промышленных вариантов моего мотора таким людям. Ведь я искренне надеюсь на успеех моего дела и в относительно недалеком будущем планирую попробовать собрать опытную партию моих роторных двигателй. Тем более, что я за время изготовления 4-х опытных моделей достиг определенного успеха на этом пути, и заодно как-то уже отработал технологию изготовления таких моторов. Самая трудная часть пути уже пройдена.
Поддержку можнооказать через электронные платежные ситемы: WebMoney — рублевый кошелек: R 314837494275 WebMoney — кошелек в евро: E 323497527732 Яндекс.Деньги — счёт № 41001810525705 в рубляхВзносы через внесение наличных в терминалах мгновенной оплаты QIWI, на мой кошелёк № 962-938-1333
РЕКЛАМНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
При этом — может быть, кто-то из посетителей моего сайта, кто имеет отношение к различным деловым структурам, близким по отраслевым интересам к машиностроению, продаже машин, механизмов и транспортных средств, тюнингу автомобилией и конкретно к тюнингу двигателей, захочет разместить на платной основе рекламу на моем сайте, то это было бы очень хорошо и заметно помогло мне.
Тем более, что мой сайт является единственной специализированной и профильной, как и единственной активно развивающейся площадкой в Рунете, посвященной перспективам развития роторных двигателей,как и обзору всего разноообразия их конструкций. Ежедневно на моем сайте бывает от 500 до 800 человек целевой публики. В некоторые дни число посетителей переваливает за тысячу. Если у кого появляется интерес к размещению рекламы на моем сайте — пишете мне на почту. Буду рад выслушать любые предложения.
Одна из самых интересных страничек сайта- посвящена паровым роторным двигателям и коловратным паровым машинам. ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРСКОГО Нажмите по ссылке, чтобы прейти на страницу о паровых роторных машинах.
Вы можете оформить подписку на новости сайта (все новости будут оперативно доставляться на указанный вами почтовый ящик) — заполнив форму на страничке НОВОСТИ САЙТА
САЙТ НАХОДИТСЯ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ В СТАДИИ АКТИВНОГО НАПОЛНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЕМ, ПОЭТОМУ ПРОСЬБА НЕ ЖУРИТЬ АВТОРА ЗА НЕКОТОРЫЕ НЕДОСТАТКИ ДАННОГО ИНФОРМАЦИОННОГО РЕСУРСА
С самыми наилучшими пожеланиями ко всем посетителям автор сайта: Игорь Исаев. Адрес для контактовРезервный ящик (бывает первый не работает)
Вторичные двигатели
Электродвигатели
В 1834 году русский учёный Борис Семёнович Якоби (так писалось его имя в русской транскрипции) создал первый пригодный для практического использования электродвигатель постоянного тока.
В 1888 году сербский студент и будущий великий изобретатель Никола Тесла высказал принцип построения двухфазных двигателей переменного тока, а год спустя русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский создал первый в мире 3-фазный асинхронный электродвигатель, ставший наиболее распространённой электрической машиной.
Пневмодвигатели и гидромашины
Пневмодвигатели и гидромашины, соответственно, работают от сетей (баллонов) высокого давления воздуха или жидкости преобразуя гидравлическую (пневматическую) энергию насосов. Их широко применяют в качестве исполнительных механизмов в различных устройствах и системах. Так, созданы пневмолокомотивы (особенно пригодны для работ во взрывоопасных условиях, например в шахтах, где тепловые двигатели не применимы из-за температурных условий, а электрические — из-за искр при коммутации), с помощью гидромашин осуществляется привод гусениц в некоторых типах тракторов и танков, перемещение рабочих органов бульдозеров и экскаваторов. Всё разнообразнее конструкции экологически чистых городских автомобилях на пневмоприводах, предлагаемых инженерами разных стран. Вторичные двигатели играют большую роль в технике, однако их мощность относительно невелика. Их также широко применяют и в миниатюрных и сверхминиатюрных устройствах.
Классификации
По источнику энергии
Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии:
- электрические; постоянного тока (электродвигатель постоянного тока);
- переменного тока (синхронные и асинхронные);
По типам движения
Получаемую энергию двигатели могут преобразовывать к следующим типам движения:
- вращательное движение твёрдых тел;
- поступательное движение твёрдых тел;
- возвратно-поступательное движение твёрдых тел;
- движение реактивной струи;
- другие виды движения.
Электродвигатели, обеспечивающие поступательное и/или возвратно-поступательное движение твёрдого тела;
- линейные;
- индукционные;
- пьезоэлектрические.
Некоторые типы электроракетных двигателей:
- ионные двигатели;
- стационарные плазменные двигатели;
- двигатели с анодным слоем;
- радиоионизационные двигатели;
- коллоидные двигатели;
- электромагнитные двигатели и др.
По устройству
Двигатели внешнего сгорания — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела:
- поршневые паровые двигатели;
- паровые турбины;
- двигатели Стирлинга;
- паровой двигатель.
Двигатели внутреннего сгорания — класс двигателей, у которых образование рабочего тела и подвод к нему тепла объединены в одном процессе и происходят в одном технологическом объеме:
- двигатели с герметично запираемыми рабочими камерами (поршневые и роторные ДВС);
- двигатели с камерами, откуда рабочее тело имеет свободный выход в атмосферу (газовые турбины).
По типу движения главного рабочего органа ДВС с запираемыми рабочими камерами делятся на ДВС с возвратно-поступательным движением (поршневые) (делятся на тронковые и крецкопфные) и ДВС с вращательным движением (роторные), которые по видам вращательного движения делятся на 7 различных типов конструкций. По типу поджига рабочей смеси ДВС с герметично запираемыми камерами делятся на двигатели с принудительным электрическим поджиганием (калильным или искровым) и двигатели с зажиганием рабочей смеси от сжатия (дизель).
По типу смесеобразования ДВС делятся на: с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и с непосредственным впрыском топлива в цилиндры или впускной коллектор (инжекторные). По типу применяемого топлива различают ДВС работающие на бензине, сжиженном или сжатом природном газе, на спирте (метаноле) и пр.
Реактивные двигатели
- прямоточные реактивные (ПВРД);
- пульсирующие реактивные (ПуВРД);
- газотурбинные двигатели: турбореактивные (ТРД);
- двухконтурные (ТРДД);
- турбовинтовые (ТВД);
- турбовинтовентиляторные ТВВД;
Ракетные двигатели
- жидкостные ракетные двигатели;
- твердотопливные ракетные двигатели;
- ядерные ракетные двигатели;
- некоторые типы электроракетных двигателей.
По применению
В связи с принципиально различными требованиями к двигателю в зависимости от его назначения, двигатели идентичные по принципу действия, могут называться «корабельными», «авиационными», «автомобильными» и тому подобными.
Категория «Двигатели» в патентоведении одна из наиболее активно пополняемых. В год по всему миру подаётся от 20 до 50 заявок в этом классе. Часть из них отличаются принципиальной новизной, часть — новым соотношением известных элементов. Новые же по конструкции двигатели появляются очень редко.
Преимущества
По сравнению с традиционным двухколесным педальным транспортом, велосипеды с мотором предлагают своему владельцу большое количество преимуществ:
- Не надо крутить педали. На раме установлен специальный двигатель, который обеспечивает хорошую тягу фактически в любом месте.
- При условии соблюдения эксплуатационных правил от производителя можно получить длительный срок эксплуатации. Срок службы бензинового двигателя составляет минимум десять лет.
- Простота конструкции. Так как двигатель двухтактный, он является очень простым в переборке и обслуживании. Устранить все технические проблемы сможет даже новичок, который до этого ни разу не имел дело с подобными силовыми агрегатами. По сути, конструкция двигателя состоит из карбюратора, непосредственно двигателя, дросселя, а также ручки сцепления;
- Минимальный расход двигателя. Поскольку моторчик имеет объем 49 кубических сантиметров, а также мощность, равную одной лошадиной силе, среднестатистические расходы бензина составляют 1,5 – 2 литра на сто километров.
- Некоторые модели имеют переключаемую трансмиссию. Это преимущество обеспечивает возможность получить на выходе еще большую скорость, при этом не прибегая к каким-либо конструктивным изменениям двигателя.
- На велосипеде все равно можно крутить педали. Если в определенный момент вы заметите, что бензина не хватит для приезда в нужное место, можно прямо в процессе движения переключиться на педальный ход. Таким образом, вы сможете не только сэкономить бензин, но еще и не тянуть мотовелосипед по дороге.
- Присутствует дополнительное оборудование. В стандартной комплектации, как правило, имеется генератор, который питает фару спереди и сзади. Есть также набор крыльев, спидометр и так далее.
- Минимальный вес. Среднестатистический вес современного мотовелосипеда, на котором установлен бензодвигатель, составляет около 30 кг в сухом состоянии. К примеру, самый бюджетный скутер весит минимум в два с половиной раза больше.
Бензиновый двигатель на велосипеде Stels
Хоть и недостатков мало, без них все равно не обошлось. Итак, недостатки следующие:
- В большинстве моделей отсутствует нормальная трансмиссия. Это ощущается, когда велосипед передвигается на педальном ходу. Если у вас закончится бензин, готовьтесь к тому, что будет тяжело крутить педали в дороге.
- Большинство рам велосипедов не предусматривают возможность установки бензинового двигателя. Особенно это касается двухподвесов, потому что качение маятника в процессе езды способно натягивать цепь. Как результат, даже при наличии возможности установить двигатель, скорее всего, подвеска не будет работать должным образом, либо цепь порвется уже на первом километре дороги.
Источник http://abs-magazine.ru/article/sovremenniy-motor-menjshe-moschnee—no-ne-vechno
Источник Источник http://www.kommersant.ru/doc/3701134
Источник Источник Источник http://automotokit.ru/na-zametku/vikimotors-bmv.html
