Мини-двигатель как перспективный вариант развития ДВС + видео » АвтоНоватор

Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.

Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?

Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась. Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике.

Что же касается дизельных ДВС, сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel, в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.5 литра.

Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?

Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.

Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил. Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400, имеет объем всего 0.005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.

Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.

Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии

Если говорить о полноценном цилиндро-поршневом механизме, то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrari и Lamborghini. Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.

Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.

Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.

Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания своими руками?

Оглавление:

1. Принцип действия ДВС
2. Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания?
3. Как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания из подручных средств?
4. Бестактный ДВС замкнутого типа

В древние времена люди использовали животных для приведения в действие простейших механизмов. Позже для плавания на парусных суднах и для того чтобы заставить вращаться ветряные мельницы, делающие из зерна муку, стала использоваться сила ветра. Затем люди научились использовать силу течения речной воды для того, чтобы заставить вращаться водяные колёса, перекачивающие и поднимающие воду или приводящие в действие разнообразные механизмы.

Тепловые двигатели появились в далёком прошлом, в том числе и двигатель Стирлинга. Сегодня технологии значительно усложнились. Так, например, человечество изобрело двигатель внутреннего сгорания, который является довольно сложным механизмом. На основе ДВС в настоящее время работает большинство современных автомобилей и другой необходимой для человека техники. Функция, которую выполняет тепловое расширение внутри двигателя внутреннего сгорания, очень сложна, но без неё работа ДВС невозможна.

В механическом устройстве, называемом двигателем внутреннего сгорания, энергия сгорающего топлива преобразуется в механическую. Для того чтобы сделать двигатель внутреннего сгорания своими руками, необходимо знать основные принципы его действия.

Принцип действия ДВС

На сегодняшний день существуют разные виды двигателей, но для моделизма чаще всего используются:

• Поршневые двигатели дизельного типа.
• Двигатели, зажигаемые путём накала или искры.

Дизельные двигатели отличаются от искровых или калильных тем, что в первых возгорание горючего происходит при сильном сжатии газа в процессе движения поршня в цилиндре. А последние два типа двигателей требуют для возгорания уже сжатой смеси дополнительной энергии, для чего необходимо заранее нагреть калильную свечу или произвести искровой разряд.

Поршневые двигатели могут быть только двухтактными. Двигатели, которые зажигаются путём накала или искры, бывают и двухтактные, и четырехтактные.

Двухтактные двигатели осуществляют любой рабочий процесс в два такта, выполняемые за 1 оборот коленвала.

В первом такте осуществляется «всасывание-сжатие»: когда коленчатый вал вращается, поршень перемещается снизу вверх. В процессе его движения топливная смесь всасывается через золотник в картер, и в то же время в цилиндре сжимается предыдущая порция горючего.

Перед тем как завершается первый такт, в цилиндре воспламеняется горючая смесь, в результате чего значительно увеличивается давление в камере сгорания, которое способствует движению поршня вверх и вниз.

Во втором такте — «рабочем ходе-продувке» сгорающее топливо расширяется, что способствует развитию механической мощности, а свежая порция топлива, засосанная в цилиндр во время первого такта, сжимается.

После того, как поршень проходит около половины пути вниз, газы, образованные во время сгорания топлива, выталкиваются из цилиндра через специально открывающееся окно. А после того, как открывается перепускное окно, сжатое в картере горючее поступает в цилиндр, и тем самым вытесняет из него оставшиеся отработанные газы, то есть, происходит продувка.

Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания?

Устройство ДВС изучается в школе старшеклассниками. Поэтому даже подросток сможет сделать простейший двигатель внутреннего сгорания своими руками. Для его изготовления нужно взять:

• Проволоку.
• Лист картона.
• Клей.
• Моторчик.
• Несколько шестерен.
• Батарейку 9V.

Порядок изготовления:

1. Сначала из картона следует вырезать круг, который будет играть роль коленчатого вала.
2. Далее из картона для изготовления шатуна нужно вырезать прямоугольник размером 15х8 см, сложить его вдвое и затем — еще на 90˚. На его концах делаются отверстия.
3. Далее из картонного листа изготовляется поршень с отверстиями для поршневых пальцев.
4. Размер поршневых пальцев должен соответствовать размеру отверстия в поршне.
5. Поршень закрепляется пальцем на шатуне, а его проволокой нужно прикрепить к коленвалу.
6. В соответствии с размером поршня следует свернуть из картона цилиндр, а в соответствии с размером коленчатого вала — коробочку для самого коленвала.

7. Далее следует взять шестерёнки и моторчик и собрать механизм вращения коленчатого вала таким образом, чтобы моторчик мог проворачивать коленчатый вал с поршнем и шатуном.
8. Механизм вращения крепится к коленчатому валу, и он помещается в изготовленную коробочку. При этом вращающий механизм следует прикрепить к стенке коробочки.
9. Далее в цилиндре размещается поршень и цилиндр склеивается с коробочкой.
10. Теперь с помощью двух проводов (+ и —) моторчик соединяется с батарейкой, в результате чего поршень приходит в движение.

Как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания из подручных средств?

Из следующего примера вы узнаете, как можно сделать двигатель внутреннего сгорания в домашней мастерской, не используя при этом станки и сложное оборудование.

1. Для создания данного приспособления следует взять плунжерную пару, которую можно извлечь из топливного насоса трактора.

2. Для изготовления цилиндра от плунжерной втулки была отрезана с помощью машинки утолщенная часть шлефа. Далее требуется прорезать отверстия для выхлопного и перепускного окон, а сверху припаять 2 гайки М6 для свечей зажигания. Поршень же вырезается из плунжера.

3. Для изготовления картера используется жесть. Также к нему нужно припаять подшипники. Чтобы создать дополнительную прочность, следует взять ткань, пропитать её эпоксидной смолой и покрыть ею картер.

4. Коленвал собран из толстой шайбы с двумя отверстиями. Одно отверстие, в которое нужно запрессовать вал, сделано в центре шайбы. Во второе отверстие, расположенное с краю, запрессовывается шпилька с одетым на неё шатуном.
5. Катушка зажигания собирается по следующей схеме:

6. Также можно использовать катушку от автомобиля или мотоцикла. Схема её подключения выглядит следующим образом:

7. Свечу зажигания также можно изготовить самостоятельно, сделав для этого сквозное отверстие в болте М6. Для изготовления изолятора можно использовать стеклянную трубочку из-под термометра и приклеить её с помощью эпоксидной смолы. Трубочка также обёрнута в бумагу, пропитанную эпоксидной смолой.

Детали на двигателе расположены согласно следующему чертежу:

Схема впускного клапана:

Схема карбюратора:

Схематический вид самого карбюратора:

Как работает этот ДВС, можно посмотреть в следующем видео:

Бестактный ДВС замкнутого типа

Данный мини двигатель внутреннего сгорания своими руками работает на небольшом количестве жидкого топлива (20 г). Топливо, взрываясь в камере, моментально преобразуется в газ и значительно увеличивается в объёме. В результате создаётся избыточное давление, выталкивающее поршень и вызывающее вращение коленчатого вала на пол-оборота.

Затем этот же газ быстро преобразуется в горючую жидкость, уменьшаясь в объёме до первоначального состояния. В результате этого создаётся пониженное давление, втягивающее поршень назад, а коленчатый вал снова делает половину оборота.

Таким образом, в процессе одного оборота вала поршень совершает два рабочих хода.

Процесс бесконечен за счет постоянного перехода жидкости в газ и обратно. В такой замкнутой системе отсутствует как впрыск топлива, так и выхлоп газа. Составляют двигатель всего три узла:

1. Камера с двумя секциями и поршень.
2. Коленчатый вал и коробка передач.
3. Зажигательная система.

Система запускается в действие аккумулятором, а далее можно использовать генератор. Для питания двигателя необходимо 12 Вольт, 4 Ампера.

Данный ДВС можно создавать с различными мощностями, он подойдёт для любого вида транспорта, передвигающегося по земле и по воздуху. Исключение составляют лишь реактивные самолёты.

На следующем видео представлена небольшая настольная рабочая модель, демонстрирующая эффект ДВС:

Кроме того, из обычного парового двигателя также можно создать подобный двигатель, работающий по принципу замкнутого типа. При этом пар и вода расходоваться не будут, поскольку водяной пар также быстро превращается в жидкость и обратно в пар в результате пропускания его через поле коронного разряда. К тому же, если пропустить пар сквозь колбу с охлаждённой водой, то в результате возникнет дополнительная тяга, вызванная изменением объёма среды и перепадом давлений. Данный метод позволит повышать низкий коэффициент полезного действия паровых двигателей в целом.

Видео о том, как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания

А Вы уже пытались сделать двигатель внутреннего сгорания своими руками? Получилось ли у Вас? Расскажите об этом в комментариях.

Собери самый мощный двигатель

Блок цилиндров

Это, если хотите, фундамент двигателя. Именно к этому узлу так или иначе крепятся все остальные агрегаты. Выбор блока — пожалуй, самый важный и ответственный этап: от того, сколько у вас цилиндров и какой рабочий объем, напрямую зависит стратегия дальнейшей форсировки. И не забывайте, что ваш «бюджет» ограничен!

Поршневая группа

А заодно и коленчатый вал. Подвижная часть кривошипно-шатунного механизма состоит из поршней с кольцами, коленвала, поршневых пальцев — именно благодаря этому механизму возвратно-поступательное движение переходит во вращение. Этот узел один из самых критичных с точки зрения нагрузки — учитывайте это при создании двигателя.

Головка и ГРМ

Основные детали — это распределительный вал (один или несколько), клапаны и передаточные звенья: толкатели, штанги, коромысла и т.д. От газораспределительного механизма зависит, сколько топливно-воздушной смеси поступит в цилиндры, и в какой момент это произойдет.

Распредвалы

Регулирование газораспределения зависит от формы распределительных валов. Изменяя форму профиля кулачков, можно влиять на характеристики газораспределения в широких пределах.

Система наддува

Чтобы увеличить мощность, необходимо увеличить количество топливо-воздушной смеси, которая поступает в цилиндры. И если подать в двигатель больше топлива относительно просто, то с воздухом уже сложнее. Наддув в помощь!

Выпускная система

Громкие глушители придумали не затем, чтобы стритрейсеры и мотоциклисты мешали вам спать по ночам. У таких систем меньше сопротивление потоку отработанных газов, что положительно сказывается на мощности двигателя. Но учтите, что одним только «прямотоком» мощность поднять сложно — для оптимального результата неплохо установить более производительную впускную систему и топливный насос.

Впускная система

Большой объем и качество подающегося на впуск воздуха — необходимое условие для создания мощного мотора. Впускной коллектор и воздушный фильтр должны обладать минимальным сопротивлением во всем диапазоне оборотов двигателя.

Система питания

Важно не только загнать в цилиндр побольше «горючего» — также нужно, чтобы воздушно-топливная смесь оптимально заполнила цилиндры. Существуют различные системы смесеобразования: от старого доброго карбюратора до впрыска топлива, который бывает нескольких типов: центральный, распределенный, непосредственный.

Бензиновые двигатели для самодельных «коптеров» и вертолетов — Хабр Q&A

Я не профи, такой же по сути интересующийся, но в свое время доставал профи подобными вопросами.
Поделюсь тем, что знаю по теме, хотя могу местами и заблуждаться/ошибаться.

Есть два основных типа ДВС — бензиновые и на «нитрометане»(топливная смесь, включающая масло).
Первые обычно большие и тяжелые, вторые на порядок легче, почти сравнимы с электрическими.
Вертолеты и под те, и под другие выпускаются серийно. Колхозить свое особого смысла нет, т.к. превзойти по ТТХ хорошие серийники если при наличии прямых рук и удастся, то не на много. Однако у вертолетов есть такая особенность — движки работают в основном на неких «крейсерских» постоянных оборотах, а полет рулится за счет автомата перекоса и изменения угла атаки лопастей(хвостовой ротор тоже меняет угол атаки, если говорить не о «комнатных» моделях).

С коптерами ситуация другая — их не делают на ДВС(может кто и делает, но это скорее исключения из правил, либо крупные модели).
Причин тому масса. Так, на вскидку два варианта использования:
1. Ставить на каждый луч по движку смысла не имеет, т.к. надо постоянно рулить оборотами, а у ДВС время отклика на «газульку» нестабильное и медленное.
2. Один движок, раздача крутящего момента на лучи и на лопастях изменяемый шаг — накладно по КПД, т.к трансмиссия, ШРУСы или угловые шестерни, плюс управление углом атаки — слишком много механики. Дорого, шум/вибрация, износ, количество повреждений даже в мелких инцидентах и т.п.

Кроме прочего, во-первых, другие комментаторы уже указали, что слишком много топлива нужно брать на борт по отношению к общему весу/объему для тех же 40 минут полета. А во-вторых, если охота сделать что-то долгоиграющее, придется делать на бензиновом движке, и при этом модель будет весьма крупной и тяжелой — при инциденте можно кому-то и дом снести. Тут мелкой-то электромоделью убить можно, если пилот новичок…

В обычных конструкциях коптеров ставят по электродвиглу на каждый луч, движки имеют довольно шустрый отклик на изменение оборотов, КПД самих движков тоже достаточно неплох.

Вот как-то так.

Двигатели самого малого объема на актуальных серийных автомобилях – Обзор – Autoutro.ru

Двигатели – это всегда увлекательная тема, но тема эта, как правило, фокусируется на максимумах: самые большие, самые громкие, самые мощные, самые сложные. А что если попытаться составить список самых маленьких двигателей, доступных в серийном автомобиле?

Здесь речь пойдет не о даунсайзинге. Эти машины были разработаны с миниатюрными силовыми агрегатами с самого начала. Несмотря на маленький мотор, они выполняют свою работу, как было задумано, хотя и не в быстром темпе.

Каждый из представленных автомобилей интересен по-своему. Обладая столь скромным потенциалом, они могут сделать очень многое для среднестатистических пользователей. В этом их магия, и никто ее у них не отберет.

Smart ForTwo. 898 кубических сантиметров. Предыдущее поколение Smart имело 599-кубовый мотор в 3-цилиндровой конфигурации. Потом он был обновлен до более серьезных 698 кубиков. Дизельная опция, представленная позже остальных, обладала совсем уж гигантским объемом – 799 кубическими сантиметрами.

В настоящий момент Smart ForTwo доступен с двумя моторами и даже механической коробкой передач. Самый маленький из двух – это 898-кубовый турбированный двигатель от Renault Group.

Он выдает 90 л. с. и 136 Нм крутящего момента. Похвально, что этот же мотор присутствует и на автомобилях Dacia (в российских аналогах – Logan и Sandero – этот мотор не замечен). Они больше и дешевле, чем Smart, но, так или иначе, мотор прекрасно интегрирован в их линейки.

Fiat 500. 875 кубических сантиметров. Маэстро крошечных автомобилей Fiat умудрился предоставить клиентам 2-цилиндровый двигатель! Он называется TwinAir и выдает 85 л. с. и 145 Нм.

Этот миниатюрный агрегат обладает турбонаддувом и многоточечным впрыском. Идея заключалась в предоставлении максимально низкого уровня выбросов без вреда для ездовых качеств. Этот мотор можно получить и на других моделях итальянской компании, но он все равно не так распространен, как, например, «фордовский» литровый EcoBoost.

Разгон до 100 км/ч проходит за 11 секунд, а максимальная скорость – невероятные 172 км/ч. При этом средний расход топлива – 3,8 л/100 км. Интересно, что для Fiat 500 это вовсе не двигатель начального уровня. Он предназначен для средних комплектаций. В России мотор конечно же не представлен. Наш Fiat 500 доступен только с 1,4-литровым 100-сильным двигателем.

Caterham Seven 160. 660 кубических сантиметров. Бренд, специализирующийся на легковесных спортивных автомобилях, превзошел сам себя. Его творение под названием Seven 160 (165 в континентальной Европе) обладает мотором объемом всего 660 кубиков. С ним машина разгоняется до 162 км/ч, что невероятно для такого маленького двигателя.

Британский спорткар прячет под капотом турбированный мотор Suzuki мощностью 80 л. с. Хитрость в том, что родстер был упрощен до максимума, что позволяет ему разгоняться до 100 км/ч всего за 6,5 секунд. Отсутствие гидроусилителя руля и других «комфортных» опций означает меньше веса и больше чистых эмоций.

Tata Nano. 624 кубических сантиметра. Самому доступному автомобилю в мире уже 8 лет. Продажи падают, но машину все еще можно купить в Индии. Строгие нормы по безопасности не позволяют привезти ее в Европу или США.

К сожалению для Ратана Таты, его мечта пересадить индийские семьи со скутеров на Nano не материализовалась. В рядах целевой аудитории Nano был признан слишком дорогим по сравнению с мотоциклами и подержанными автомобилями.

Машина оснащается 2-цилиндровым бензиновым двигателем. Это так называемый «квадратный двигатель», так как диаметр цилиндра равен ходу поршня (72,5 миллиметра). Пиковая мощность равна 38 л. с., а крутящий момент – 51 Нм. Разгон до 100 км/ч… Хм, машина конечно набирает 100 км/ч, но это практически ее предел. Официальная максимальная скорость запротоколирована на 105 км/ч.

Список мог бы быть во много раз больше, если бы мы в него включили кей-кары, которые производятся и продаются исключительно в Японии, однако Страна Восходящего Солнца и ее рынок находятся на своей собственной волне и потому к нам не попадают.    

Школьники изобрели самый мощный двигатель в мире

История создателей самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Технологии неуклонно развиваются. О том, как защитить свою электропроводку, можно читать на сайте интернет-магазина «Электрика Шоп».

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.
В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.
Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,
КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.
«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.
Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.
Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов.
Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.
Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.
Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.
Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.
Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.
То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Н

Просто добавь воды. Маленькая добавка H₂О повышает мощность ДВС и экономит топливо

Фото: Bosch

Может быть, двигатели внутреннего сгорания доживают последние десятилетия, но производители не сдаются. Они выжимают максимум из этой технологии, оптимизируя конструкцию двигателя для повышения эффективности и экономичности. Недавно сообщалось об инновации Nissan, которая изобрела ДВС с изменяемой степенью сжатия. Теперь о своих достижениях поведала Bosch. Немецкая фирма представила систему водяного впрыска WaterBoost для простой модификации существующих ДВС.

Даже самый продвинутый двигатель внутреннего сгорания впустую тратит примерно пятую часть топлива. Например, оно расходуется на систему охлаждения двигателя. В современных двигателях немного дополнительного топлива впрыскивается в камеру сгорания не для сгорания, а для испарения со стенок, за счёт чего происходит охлаждение двигателя.

Bosch предлагает модифицировать систему впрыска топлива: использовать воду вместо бензина при охлаждении камеры. То есть суть технологии WaterBoost заключается в том, что на больших оборотах в двигателе задействуется водяная помпа, которая впрыскивает в камеру сгорания немного воды незадолго до поджига топливной смеси.

Требуется совсем немного воды: на 100 км уходит несколько сотен миллилитров. Поэтому маленький бачок с водой потребуется заливать дистиллированной водой каждые несколько тысяч километров, что для большинства водителей не станет накладным. Это даже приятно: заливая воду, ты знаешь, что эта вода будет использоваться вместо бензина (при охлаждении).

Да и если вода в бачке кончится, тоже ничего страшного, разве что немного снизится крутящий момент и на несколько процентов вырастет потребление топлива.

Как показали опыты Bosch, такая простая модификация может на несколько процентов снизить потребление топлива (до 13%) без потери мощности и крутящего момента. Экономия возможна в моменты перегрева двигателя на самых высоких оборотах: например, при резком ускорении или движении по шоссе с высокой скоростью.

Кроме того что это экономит бензин, так испарение воды ещё и лучше охлаждает двигатель, чем испарение бензина.

Как дополнительный бонус к экономии топлива — на 4% снижаются выбросы CO₂, так что двигателю будет легче пройти проверку на соблюдение жёстких экологических нормативов, которые предъявляются к современным бензиновым двигателям.

Наиболее эффективным внедрение водяного впрыска будет для компактных трёх- и четырёхцилиндровых двигателей. Другими словами, именно для тех двигателей, которые используются в самых популярных современных автомобилях среднего размера.

Но это ещё не всё. Кроме экономии топлива, WaterBoost может добавить до 5% мощности двигателям с турбонаддувом. Дело в том, что добавка воды насыщает кислородом нагнетаемый воздух от турбины и увеличивает скорость горения смеси, позволяя оптимизировать угол опережения зажигания — угол поворота кривошипа от момента, при котором на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка до занятия поршнем верхней мёртвой точки.

Идея опережения зажигания в том, чтобы поджигать горючую смесь заранее, до достижения поршнем верхней мёртвой точки. При правильном выборе момента зажигания, давление газов достигает максимальной величины примерно через 10-12 градусов поворота коленчатого вала после прохода поршнем верхней мертвой точки.

Изменив угол опережения зажигания и подкрутив настройки тайминга поджигания, инженеры могут выжать ещё чуток мощности даже из мощных двигателей с турбонаддвуом, даже на спорткарах.

Первым автомобилем, в котором внедрят технологию водяного впрыска WaterBoost, станет BMW M4 GTS с шестицилиндровым турбодвижком.

BMW M4 GTS. Фото: BMW Group

Про внедрение WaterBoost в автомобилях средней ценовой категории информации пока нет.

У компании Bosch есть большой опыт в автомобильной промышленности. Именно Bosch в 1887 году изобрела безопасную систему детонации воздушно-топливной смеси ДВС от магнето. Такая система зажигания используется в автомобилях до сих пор. До этого изобретения смесь в ДВС поджигали через калильные трубки Даймлера открытым пламенем.

Bosch производит не только системы зажигания, стартеры, но и многие другие автомобильные компоненты. Например, недавно наладила серийное производство электромоторов для гоночных картов.

Электромотор Bosch для гоночных картов. Фото: Bosch

За электромоторами — будущее, но и ДВС не собирается сдаваться без боя.

«Наш водяной впрыск показывает, что у двигателей внутреннего сгорания осталось ещё несколько трюков под капотом», — сказал д-р Рольф Буландер (Rolf Bulander), председатель подразделения Bosch Mobility Solutions и член совета директоров Robert Bosch GmbH.