Машины, работающие по циклу Стерлинга
Большие перспективы применения имеют свободнопоршневые двигатели, изобретенные профессором Билом из университета штата Огайо. Эти двигатели самозапускающиеся, с необычными характеристиками, отличающимися от характеристик одноцилиндровых двигателей с кривошипно-шатун - ным механизмом; кроме того, отдельные варианты двигателей могут быть изготовлены без всяких уплотнений для газа. В последнем случае заполнение рабочим телом под давлением и герметизацию двигателей можно производить при их изготовлении, что обеспечит относительно высокую удельную мощность и предотвратит возможное загрязнение движущихся узлов от внешней пыли. В таком исполнении двигатели могут быть применимы для тех случаев» когда их обслуживание является проблемой» т. е. в малоразвитых в техническом отношении странах, в военных целях и для бытовых нужд.
Двигатели Била могут работать в любом положении — в вертикальном, горизонтальном, наклонном или перевернутом. Их конструкция очень проста: в них нет ни пружин, ни клапанов, ни каких-либо других механически действующих узлов.
| Рис. 10-1. Основные составные части свободнопоршиевого двигателя Стирлинга (двигатель Била). / — вытеснитель; 2 — рабочий поршень; 3 — шток вытеснителя; 4— полость расширения; 5 — кольцевой регенератор; 6 — полость сжатия; 7 — буферная полость; Pw — давление в рабочей полости; Pfy ~ давление в буферной полости (предполагается постоянным). |
Принцип действия. В двигателе Била имеются три основных элемента: тяжелый рабочий поршень, легкий вытеснитель и цилиндр с уплотнениями на обоих концах (рис. 10-1). Как видно из рисунка, шток вытеснителя относительно большого диаметра проходит через рабочий поршень. Шток вытеснителя полый, с открытым торцом, так что внутренняя полость вытеснителя соединена (и фактически является ее частью) с полостью, расположенной ниже рабочего поршня, называемой буферной полостью. К рабочей полости относится часть'цилиндра над рабочим поршнем, подразделяемая на полость сжатия — между рабочим поршнем и вытеснителем и пол ость расширения — над вытеснителем. Длинная узкая кольцевая щель между цилиндром и вытеснителем выполняет функцию регенератора между горячей полостью расширения и холодной полостью сжатия. Для полости расширения предусмотрен нагреватель, а для полости сжатия — холодильник.
Рассмотрим систему, показанную на рис. 10-1, находящуюся вначале в положении 0. Давление во всех полостях одинаковое, а температура везде равна температуре окружающей среды. Пусть теперь полость расширения нагревается. С ростом температуры давление рабочего тела в замкнутом рабочем объеме увеличивается от положения 0 до положения 1. Возрастание давления в рабочей полости до определенного значения приведет к перемещению вниз рабочего поршня и вытеснителя. Сила, действующая на рабочий поршень, равна (pw — Рь)(Ас—AR) [17], а сила, действующая на вытеснитель,— AR (pw—Pb). Ускорение рабочего поршня при движении вниз определяется как
АР = (Pw—Рь) (Ac—AR)/Mp, А ускорение вытеснителя
AD = (Pw—Pb)AR/MD*.
Если отношение MP/MD велико (т. е. 10 : 1) и если отношение AR/AC значительно (т. е. 1 : 4), то AD> аР. Поэтому вытеснитель ускоряется быстрее; это приводит к тому, что рабочее тело вытесняется из холодной полости сжатия в горячую полость расширения. Этот процесс ускоряется как ростом давления в рабочей полости по сравнению с давлением в буферной полости (принимаемым постоянным), так и дальнейшим возрастанием ускорений обоих поршней. В итоге рабочий поршень и вытеснитель соприкасаются (положение 2), и с этого момента начинают двигаться вместе. После соприкосновения поршней поток рабочего тела больше не поступает в полость расширения, но поскольку процесс расширения продолжается, давление начинает падать. В положении 3 давление Pw все еще больше, чем давление рь поэтому рабочий поршень и вытеснитель продолжают ускоряться.
Расширение продолжается до точки 4> где давления рабочего тела Pw и буферной полости рь равны. Инерции тяжелого поршня достаточно для продолжения процесса расширения рабочего тела и за точкой равновесия давлений; поэтому давление в рабочей полости падает ниже давления в буферной полости рь таким образом, на рабочий поршень и вытеснитель начинают действовать замедляющие силы (возникающие из-за разности давлений). Вытеснитель, будучи более легким, первым реагирует на это. Замедляющие силы тормозят движение вытеснителя вниз, что приводит к отделению егоот рабочего поршня, продолжающего двигаться вниз. В этот момент рабочее тело начинает перетекать по регенеративному кольцевому каналу из горячей полости расширения в холодную полость сжатия. Это вызывает резкое падение давления в рабочей полости, и между полостями устанавливается большая разность давлений pb~pw. Вытеснитель быстро устремляется вверх к головке цилиндра (точка 6) и остается в этом положении до тех пор, пока давление в буферной полости будет выше давления в рабочей полости.
В некоторый момент рабочий поршень останавливается и начинает подниматься вверх (точка 7) под действием превосходящего давления в буферной полости. Поскольку процесс сжатия все еще продолжается, равенство давлений мгновенно восстанавливается (точка S), а затем давление в рабочей полости будет превышать давление в буферной полости. При таком положении вытеснитель начинает двигаться вниз до соприкосновения с рабочим поршнем в точке 9У и далее цикл вновь повторяется, но без начальной стадии 0-4.
Схема р, V-диаграммы для всей системы показана на рис. 10-1. На практике за один рабочий цикл двигатель не выходит на установившийся режим в отличие от описанного выше.
|
|
Применение двигателей Била. Двигатель Била может быть источником мощности при соединении колеблющегося рабочего поршня с нагрузкой. На рис. 10-2 показан один из вариантов двигателя Била, работающий как газовый компрессор. Поршень и цилиндр компрессора расположены коаксиально относительно рабочего поршня
Объем
Вытеснитель
| И цилиндра двигателя. Эгби (Agbi, 1971 г.) проводил систематические исследования двигателя такого типа. Характерный вид перемещений рабочего поршня и вытеснителя, периодическое изменение давления, а также общая р, V-диаграмма двигателя приведены на рис. 10-3. В другом варианте, показанном на рис. 10-4, двигатель Била может быть сконструирован таким образом, что легкий корпус цилиндра и легкий вытеснитель сочетаются с очень тяжелым поршнем. Для обеспечения контролируемого движения цилиндра он помещен в направляющей втулке. В такой конструкции колеблются цилиндр и вытеснитель, а поршень остается неподвижным. Нижний торец цилиндра может быть подсоединен к плунжеру гидравлического насоса, а к верхнему торцу подводится теплота от продуктов сгорания топлива или от солнечного концентратора. С такой конструкцией двигателя, работающего от солнечной энергии, проф. Бил добился очень эффективной работы водяного насоса. |
| Рис. 10-4. Схема свобод - нопоршневого двигателя Стирлинга, работающего на солнечной энергии, для привода водяного насоса. |
|
J_ |
| О) У Ё С* CD £ Р it |
| Рис. 10-3. Характеристики двигателя Стирлинга свобод- нопоршневого типа (Била), работающего как воздушный компрессор (по данным Эгби, 1971 г.). |
Рабочий поршень
1 — концентратор солнечных лучей; 2 — полость расширения; 3 — вытеснитель; 4 — кольцевой регенератор; 5 — теплообменник охлаждения змеевикового типа; 6 — полость сжатия; 7 _ рабочий поршень; 8 — направляющая втулка; 9 — Буферная полость; 10 — цилиндр; 11 — плунжер иасо - са; 12 — створчато-клапан - ный насос.
Другие возможности использования двигателя предусматривают либо магнит и генераторную обмотку для получения от системы электроэнергии, либо сдвоенную конструкцию установки, в которой свободнопоршневой двигатель является приводом холодильной машины со свободным поршнем, так что простая труба, нагретая на одном конце, становится холодной на другом. Для бытовых и промышленных печей, работающих на жидком топливе или природном газе, зачастую требуются маломощные источники электроэнергии для привода вентиляторов или водяных насосов. При прекращении подачи электроэнергии порой возникает ряд трудностей, несмотря на то, что газ или мазут (дающие 99,9% энергии) пока недефицитны. Поэтому для замены электродвигателей для тэких случаев имеется потребность в приводных системах, работающих от внешнего подвода теплоты. Обычные режимы сжигания топлива отвечают требованиям работы таких приводов. Здесь важно отметить, что термодинамический к. п. д. не имеет значения, так как топливо сжигается главным образом для обеспечения нагревания. В этом случае начальная стоимость, надежность и способность к самостоятельному запуску являются важными критериями. По-видимому, рассмотренные случаи — идеальные области применения двигателей Била.
Среднее давление цикла определяется формулой 2я 2я Рср-— Г рй(ф—0) = — Г Р-акс(1-в) (4.12) FcP 2Я J Н V 2я J l+6cos(<D-0) V v / [10] [11] Подобное расположение …
Несколько советов, заслуживающих внимания, при конструировании машин Стирлинга. Быть реалистами. Легко сделаться оптимистом и восторженно относиться к потенциальным возможностям машин Стирлинга. Необходимо признать, что двигатель фирмы «Филипс» — это результат …
Из гл. 7 следует, что существующие методы проектирования регенеративных (и других) теплообменников неудовлетворительны. Исследования в этой области могут быть предприняты на инженерных факультетах университетов, но при этом должен быть достигнут …
msd.com.ua
Бобылев А. В., Зенкин В. А. Математическая модель свободнопоршневого двигателя Стирлинга // Техника. Технологии. Инженерия. 2017. №1. С. 22-27. URL https://moluch.ru/th/8/archive/46/1862/ (дата обращения: 05.07.2018).
Представлено описание термодинамической модели двигателя Стирлинга, приведены основные уравнения и результаты моделирования 57-икиловаттной свободно-поршневой установки бета-типа.
Ключевые слова: двигатель Стирлинга, математическая модель, термодинамическая модель, свободнопоршневой двигатель, двигатель Била
Двигатель Стирлинга — это машина, работающая по замкнутому термодинамическому циклу, в которой циклические процессы сжатия и расширения происходят при различных уровнях температур, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема [1]. В настоящее время они применяются, когда необходима длительная работа энергетической установки без обслуживания, в случае жестких требований по многотопливности, или, например, по шуму. Данные двигатели применяют в солнечной энергетике, подводном флоте, различной спецтехнике. В космической отрасли двигатели Стирлинга возможно использовать в качестве энергетических установок, работающих на атомных или радиоизотопных источниках тепла.
Для задач проектирования в настоящее время применяют математические модели различного уровня сложности. Эти модели необходимы для того, чтобы подобрать параметры двигателя, получить его предварительные характеристики исходя из заданных требований.
Их разработка и реализация в настоящее время активно продолжается как в России [4], [5], [6], так и за рубежом [7], [8], [9].
В качестве первого этапа расчетного анализа двигателя Стирлинга широко применяются термодинамические математические модели, разработке которой и посвящена настоящая статья.
Математическая модель описывает рабочий процесс свободнопоршневого двигателя Стирлинга. За основу была выбрана установка, разрабатываемая NASA [3] в качестве генератора электрической энергии на космических станциях, приводимая в работу от ядерного реактора либо от солнечных батарей. Рабочее тело — гелий. Схема свободнопоршневого двигателя Стирлинга представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема свободнопоршневого двигателя Стирлинга
При формулировке математической модели был принят ряд допущений:
‒ рабочая область разбита на восемь объемов:
‒ полость сжатия, 
;
‒ холодильник, 
;
‒ регенератор, разбитый на три объема, 
;
‒ нагреватель, 
;
‒ полость сжатия, 
;
‒ буферная полость, 
;
‒ газ, находящийся внутри каждого из объемов, описывается первым законом термодинамики для открытых систем;
‒ движение вытеснителя и рабочего поршня — свободное, описано вторым законом Ньютона;
‒ тепловое состояние деталей конструкции не изменяется во времени и предполагается заданным;
‒ теплообмен в теплообменниках и регенераторе описывается законом Ньютона-Рихмана;
‒ утечки через зазоры отсутствуют;
‒ перетекание газа из объема в объем рассчитывается по квазистационарным соотношениям.
Схема сил, действующих на вытеснитель и рабочий поршень представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема приложения сил к вытеснителю и рабочему поршню
Модель двигателя описывается восемнадцатью интегрируемыми уравнениями, которые приведены ниже:
1) Уравнение перемещения вытеснителя
,
где 
– перемещение вытеснителя, м;
– скорость вытеснителя, м/с.
2) Уравнение перемещения рабочего поршня
,
где 
– перемещение рабочего поршня, м;
– скорость рабочего поршня, м/с.
3) Уравнение скорости вытеснителя
,
где
,
, 
— давления в буферной полости, полости сжатия и полости расширения соответственно, Па;
, 
, 
— площади штока, вытеснителя со стороны полости сжатия и вытеснителя со стороны полости расширения соответственно, 
;
– коэффициент демпфирования вытеснителя, кг/с;
– коэффициент жесткости пружины вытеснителя, 
;
– масса вытеснителя, кг.
4) Уравнение скорости рабочего поршня
,
где 
– площадь рабочего поршня, 
;
– коэффициент демпфирования рабочего поршня, кг/с;
– коэффициент жесткости пружины рабочего поршня, ;
– масса рабочего поршня, кг.
5) Уравнения расхода рабочего тела через полость сжатия
,
где 
, если 
–расход через проходное сечение между полостью сжатия и холодильником, кг/с. Остальные расходы через проходные рассчитываются аналогично;
— давление в холодильнике, Па;
– плотность рабочего тела в полости сжатия, 
;
— показатель адиабаты;
– площадь проходного сечения из полости сжатия в холодильник.
6) Уравнение расхода рабочего тела через холодильник
7) Уравнение расхода рабочего тела через первую полость регенератора
8) Уравнение расхода рабочего тела через вторую полость регенератора
9) Уравнение расхода рабочего тела через третью полость регенератора
10) Уравнение расхода рабочего тела через нагреватель
11) Уравнение расхода рабочего тела через полость расширения
12) Уравнение внутренней энергии для полости сжатия
,
где 
— поток энтальпии через проходное сечение, Дж/с;
– удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении.
13) Уравнение внутренней энергии для холодильника
,
где 
– площадь поверхности теплообмена в соответствующей полости, 
;
– коэффициент теплоотдачи в соответствующей полости, 
;
– температура поверхности теплообмена, К;
— температура рабочего тела, К.
14) Уравнение внутренней энергии для первой полости регенератора
15) Уравнение внутренней энергии для второй полости регенератора
16) Уравнение внутренней энергии для третьей полости регенератора
17) Уравнение внутренней энергии для нагревателя
18) Уравнение внутренней энергии для полости расширения
Значения констант и коэффициентов для рассматриваемого двигателя были приняты, основываясь на [3].
В качестве среды разработки использовался программный комплекс Matlab [2]. Модель была составлена в соответствии с функциональной парадигмой программирования, для интегрирования дифференциальных уравнений был применен метод Рунге-Кутты четвертого порядка.
Результаты математического моделирования
В результате интегрирования системы уравнений, описанных выше, были получены характеристики рабочего процесса двигателя, представленные в таблице 1.
Таблица 1
Интегральные характеристики свободнопоршневого двигателя Стирлинга
| Эффективная мощность, кВт | 57,4 |
| Частота, Гц | 94,3 |
| Средняя температура в нагревателе, К | 894,9 |
| Средняя температура в холодильнике, К | 469 |
| Среднее давление, МПа | 13,8 |
| Амплитуда рабочего поршня, мм | 15,1 |
| Амплитуда вытеснителя, мм | 8,1 |
| Фаза между вытеснителем и поршнем, градус | 61,1 |
| Фаза между вытеснителем и давлением, градус | 74,7 |
| Фаза между поршнем и давлением, градус | 13,6 |
Мгновенные значения параметров моделируемой системы приведены на рисунках ниже. PV-диаграмма представлена на рис. 3. На рис. 4 представлен график движения поршней, на рис. 5–6 представлены графики параметров газа в теплообменниках.
Рис. 3. PV-диаграмма двигателя
Рис. 4. График перемещения вытеснителя и рабочего поршня в зависимости от времени
Рис. 5. Температура в холодильнике и нагревателе в зависимости от времени
Рис.6. Масса рабочего тела в холодильнике и нагревателе в зависимости от времени
Заключение
В результате проделанной работы была создана математическая модель свободнопоршневого двигателя Стирлинга, которая может быть использована для первичной оценки показателей двигателя, анализа его рабочего процесса, решения вопросов управления и функционирования в рамках надсистем.
Литература:1. Уокер, Г. Двигатели Стирлинга/Сокр. пер. с англ. Б. В. Сутугина и Н. В. Сутугина.–М.: Машиностроение, 1985.–408 с., ил.
2. Программный комплекс MATLAB. Режим доступа: http://matlab.ru (дата обращения 21.12.16).
3. Langlois, Justin L. R. Dynamic computer model of a Stirling space nuclear power system. Trident Scholar project report no. 345.–Annapolis: US Naval Academy, 2006.
4. Светлов В. А., Ефимов С. И., Иващенко Н. А., Сячинов А. В. Методика определения параметров теплообмена во внутреннем контуре двигателя Стирлинга// “Двигатель — 97”. Материалы международной научно-технической конференци. — М.: Изд. МГТУ. — 1997.
5. Веревкин М. Г. Метод комплексного теплового и конструкторского расчета термомеханического генератора // Известия ВУЗов. Машиностроение, 2004. —№ 10. -С.33–37.
6. Абакшин А. Ю. Численное моделирование процессов тепло- и массобмена в цилиндрах двигателя с внешним подводом теплоты / А. Ю. Абакшин, Г. А. Ноздрин, М. И. Куколев // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2012. –№ 2–2(1477). —с.164–167.
7. Kouji Kumagai, Hiroyuki Yamasaki. Performance Prediction of Linear Stirling Power Generator with Two Displacers// 6th International Energy Conversion Engineering Conference (IECEC) (28–30 July 2008, Cleveland, Ohio).
8. Kwanchai Kraitong. Numerical modelling anddesign optimisation of Stirling engines for power production// World Renewable Energy Congress 2011 (8–13 May 2011, Linkoping, Sweden).
9. Hang-Suin Yang, Chin-Hsiang Cheng. A Nonlinear Non-dimensional Dynamic Model for Free Piston Thermal-lag Stirling Engine// Energy Procedia (December 2014)
Основные термины (генерируются автоматически): рабочее тело, рабочий поршень, полость сжатия, внутренняя энергия, Уравнение расхода, свободнопоршневой двигатель, полость регенератора, математическая модель, проходное сечение, полость расширения.
moluch.ru
Билл Гейтс — основатель компании Microsoft вложил 23,5 миллиона долларов в разработку нового дизельного двигателя OPOC, созданием которого занята известная в этой индустрии американская корпорация EcoMotors. По расчетам разработчиков, новый двигатель позволит сократить расход топлива в двое.
Мультимиллиардер Билл Гейтс, постоянно интересуется похожими проектами. И вот впервые, совместно с Винодом Кослой, он решил попробовать свои силы в машиностроении.
Новый дизельный двигатель, получивший столь большое внимание со стороны СМИ, обладает оригинальной конструкцией. Четыре цилиндра диаметром по 100 миллиметров, расположенные парами напротив друг друга, функционируют в двухтактном цикле, что позволяет сократить вибрации исходящие от силового агрегата.
Новый дизельный двигатель OPOC от Билла Гейтса
Помимо этого, конструкция нового двигателя требует вдвое меньше деталей, что значительно снижает его вес и обеспечивает высокую экономичность. На данный момент существуют два прототипа двигателя OPOC, мощность которых при весе в 134 килограмма, составляет 330 лошадиных сил и 900 Нм крутящего момента.
Кроме инвестиций от Билла Гейтса и Винода Косла, в компании EcoMotors планируют получить на дальнейшие исследования 200 миллионов долларов от правительства США. В штате компании занимающейся разработкой нового двигателя OPOC, числится порядка 30 человек, которыми руководит До Ранкл, ранее трудившийся на благо General Motors. Также в данном проекте задействован Питер Хофбауэр, отвечавший за моторостроение в Volkswagen. Именно он является создателем мотора TDI Clean Diesel, с которым автомобиль VW Jetta получил награду Green Car of the Year в 2009 году.
avtoinstruktor.info
Двигатель Стирлинга с ромбическим приводом, вероятно, известен лучше других и в то же время, безусловно, является наиболее совершенным из всех двигателей Стирлинга простого к’йствия. О ромбическом приводном механизме уже кратко поминалось выше; подробнее он будет описан в гл. 2 и 3. Ромбический привод ассоциируется обычно с одноцилиндровыми двигателями с рабочим и вытеснительным поршнями, изго — | пиленными фирмой «Филипс», для которых он и был сконструирован. Поперечный разрез собственно двигателя показан на
| Продукты сгорания
|
Рис. 1.42, там же приведена и фотография двигателя на испытательном стенде фирмы «Филипс» [15].
В этом двигателе с камерой сгорания, работающей на жидком нефтяном топливе, имеется предварительный подогреватель воздуха, позволяющий повторно использовать часть энергии, содержащейся в продуктах сгорания, и тем самым улучшить процесс сгорания, уменьшить потери тепла с продуктами сгорания и повысить общий КПД установки. Камера сгорания и подогреватель воздуха схематически изображены на рис. 1.43.
Трубки нагревателя, показанные на чертежах основной установки, имеют ребра для улучшения теплопередачи. Такая конструкция применяется в большинстве современных двигателей Стирлинга, работающих на бензине. Внешний вид нагревателя показан на рис. 1.44, а его устройство — на схематическом чертеже (рис. 1.43).
Оребренные трубки нагревателя располагаются над корпусами регенераторов. Обратите внимание на большое число регенераторов, используемых в одноцилиндровом двигателе. На основе обычно публикуемых принципиальных схем двигателей
|
Рис. 1.44. Нагреватель. (С разрешения фирмы «Филипс», Эйндховен.) |
Стирлинга легко сделать ошибочный вывод, что в двигателе имеется только один регенератор. Это весьма редкий случай, и обычно на каждый цилиндр приходятся по меньшей мере два регенератора. Головка нагревателя (рис. 1.44) принадлежит раннему варианту двигателя, разработанному фирмой «Филипс», и число регенераторов в этом варианте, пожалуй, слишком велико.
На нагревательной головке более позднего двигателя фирмы «Филипс» с ромбическим приводом (рис. 1.45) число регенераторов уменьшено до шести. В целом на двигателях с ромбическим приводом, созданных фирмами «Филипс» и «Дженерал моторе» в 1960—1970 гг., на каждый цилиндр приходится шесть — восемь регенераторов. Двигатель, головка которого показана на рис. 1.46, развивал мощность 60 кВт, однако это был, без сомнения, не самый мощный одноцилиндровый агрегат, а вся серия созданных двигателей с ромбическим приводом
|
|
Рис. 1.45. Нагревательная головка. (С разрешения фирмы «Филипс», Эиндхо — вен.)
Включала многоцилиндровые двигатели мощностью до 270 кВт (рис. 1.47).
Конструкция внутренней части двигателя 4-235 с ромбическим приводом фирмы «Филипс», идентичного двигателю мощностью 270 кВт, но несколько меньших размеров, показана на рис. 1.48.
Изготовители двигателей Стирлинга часто применяют обозначения 4-235, 1-98 и т. п., чтобы идентифицировать свои двигатели, и это весьма удобный способ. Первая цифра обозначает число цилиндров, а следующее за ней число — рабочий объем одного цилиндра в кубических сантиметрах. Ромбический привод показан на рис. 1.49. С механизма сняты синхронизирующие шестерни.
Прежде чем приступить к разработке ромбического привода, фирма «Филипс» изготавливала небольшие (мощностью менее 1 кВт) двигатели с кривошиино-балаисирным приводом, использовавшие в качестве рабочего тела воздух (рис. 1.50). Нагревательной головкой этого двигателя служит оребренный колпак без трубок. Этот двигатель является одним из элементов портативного электрогенератора (рис. 1.51).
|
10 15 Рис. 1.46. Нагревательная головка и двигатель в разрезе. (С разрешения фирмы «Филипс», Эйндховен.) I — топливная форсунка; 2 — трубки нагревателя; 3 — горячая полость; 4 — регенератор; 5 —вытеснитель; 6—цилиидр; 7 — холодная полость; 8 — рабочий поршеиь; 9 — буферная полость; 10 — ромбический привод; 11—соединительные патрубки холодильника; 12—шток иытееннтеля; 13 — шток рабочего поршня; 14 — траверса рабочего поршня; 15 — траверса вытеснителя. |
Было изготовлено несколько сотен таких генераторов, которые затем были проданы многим европейским университетам. Самая продолжительная программа исследования этого двигателя (по крайней мере, из числа известных нам) все еще продолжается в Батском университете (Англия). Эта работа тоета — точно полно освещена в публикациях [16—19]. Даже сегодня но многих лабораториях благосклоннее относятся к двигателю Стирлинга с кривошипно-шатунным приводом, чем к двигателю с ромбическим приводом. Позже будут освещен^ еще два мо-
|
Рис. 1.47. Двигатель мощностью 270 кВт совместного производства фирм «Филипс» и «Дженерал моторе» (С разрешения фирмы «Филипс» Эйндхо — вен.) |
|
Рис. 1.48. Двигатель 4-235 с ромбическим приводом фирмы «Филипс». (С разрешения фирмы «Филипс», Эйндховен.) |
|
Рис. 1.49. Ромбический приводной механизм. |
Мента, связанные с ромбическим приводом, требующие особого внимания, поскольку они относятся и к другим видам двигателя Стирлинга.
На рис. 1.42 показана газовая полость, названная буферной. Эта полость расположена под рабочим поршнем в основном корпусе двигателя. Газ в этой полости создает упругую силу, как и в буферной полости свободнопоршневого двигателя. Однако назначение буферной полости в данном случае несколько иное, чем в свободнопоршневой двигателе, поскольку здесь она используется для снижения нагрузок на механизм привода и для облегчения условий работы уплотнений рабочего поршня. Этот эффект достигается созданием в буферной полости давления, равного среднему давлению цикла в рабочих полостях. Объем буферной полости стремятся сделать как можно большим, чтобы уменьшить колебания давления в ней. Давление газа, действующего на привод и стремящегося прорваться
|
Рис. 1.50. Двигатель с кривошипно-балансирным приводом, использующий в качестве рабочего тела воздух. (С разрешения фирмы «Филипс», Эйндховен.) |
■сквозь уплотнения, тем самым будет снижено от рцИКл— Ратм до Рцикл — /Обуф — Благодаря этому уменьшаются нагрузки на подшипники и становится возможным снизить давление в картере до атмосферного. Если почему-либо нежелательно иметь буферную полость, ее функции должен выполнять картер, и, следовательно, в нем необходимо поддерживать избыточное давление. Величина давления, которое должно поддерживаться в буферной полости или в полости, ее заменяющей, должна быть тщательно рассчитана, иначе это давление может оказать неблагоприятное воздействие на работу двигателя.
В двигателе с ромбическим приводом, схема которого показана на рис. 1.42, уплотнение штока в виде сальника в корпусе оказалось бы полностью неработоспособным, если бы не было буферной полости. Двигатель Стирлинга с ромбическим приводом, так же как и другие двигатели Стирлинга, нуждается в системе уплотнений, чтобы изолировать газообразное рабочее тело и воспрепятствовать прониканию масла в заполненные газом рабочие полости. В двигателе Стирлинга наибольшие трудности связаны с уплотнением штока рабочего поршня, расположенным между рабочим поршнем и механизмом привода. Когда в картере нет избыточного давления (т. е. когда в нем поддерживается атмосферное давление), как в рассматриваемом случае, уплотнение штока должно обеспечивать надежную изоляцию рабочего тела, находящегося под высоким давлением, от картера, в котором давление равно атмосферному. В отличие от уплотнения штока уплотнение поршня находится под действием меньшей разности давлений по обе стороны уплотнения благодаря давлению газа в буферной полости. Поэтому проблема уплотнения штока поршня является одной из самых трудноразрешимых.
В 1960 г. в фирме «Филипс» было изобретено уплотнение типа «скатывающийся чулок» (рис. 1.52), действительно представляющее собой скатывающийся чулок, изготовленный из резиновой диафрагмы. Когда шток поршня совершает возвратно — поступательное движение, это движение повторяет и чулок, на который с нижней стороны действует давление масла. Чтобы избежать усталостных и механических повреждений тонкой
|
Рис. 1.51. Портативная генераторная установка. (С разрешения фирмы «Филипс», Эйндховен.) |
Упругой диафрагмы, разность давлений с обеих сторон уплотнения поддерживается на минимальном уровне, составляющем примерно 0,5 МПа и поддерживаемом благодаря системе подкачки масла и регулировочному клапану. Это необычное уплотнение, наиболее подходящее с технической точки зрения, было бы трудно изготовить в условиях массового производства, и поэтому в настоящее время так называемое скользящее уплотнение представляется наиболее перспективным.
«Скользящее уплотнение» — удачное название, поскольку уплотняющее устройство такого типа позволяет штоку поршня
Скользить относительно него в процессе возвратно-поступательного движения. Уплотнение имеет вид обычного поршневого кольца, но отличается от него принци пом действия. Одноэлементное уплотнение само по себе еще не обеспечивает надежного уплотнения штока, и в двигателе Стирлинга скользящее уплотнение имеет вид жесткой капсулы или обоймы, которая окружает и защищает уплотняющее устройство, состоящее в основном из четырех уплотняющих элементов. Основным элементом является скользящее уплотнение, известное как ленинградское уплотнение. Это название дали инженеры фирмы «Юнайтед Стирлинг» [20], узнавшие о таком уплотнении из статьи, опубликованной Ленинградским государственным университетом. Остальные элементы — это колпачок, функция которого состоит в предотвращении пульсаций давления в обойме, и два маслосъемных кольца, расположенных по обе стороны от скользящего уплотнения и служащих для снятия излишков масла со штока поршня и предотвращения попадания масла в рабочие полости. Схематический чертеж уплотнения и фотографическое изображение его обоймы приведены на рис. 1.53. Несмотря на то что скользящее уплотнение более сложное, оно находит применение во многих современных двигателях внутреннего сгорания и компрессорах; такое уплотнение менее трудоемко в изготовлении, при монтаже и обслуживании в эксплуатации. Оно зарекомендовало себя как более надежное, если оценивать надежность средним сроком службы уплотнения. Проблемы уплотнений рассматриваются также в разд. 1.7 и 2.3.
|
Рис. 1.52. Уплотнение типа «скатывающийся чулок» [45]. 1—скатывающийся чулок; 2— шток поршня; 3 — масляная подушка; 4 — нагнетательное масляное кольцо; 5 — клапан. регулирующий давление масла. |
Основные усилия конструкторов двигателей Стирлинга в настоящее время сосредоточены на двигателях двойного действия.
|
Рис. 1.53. Скользящее уплотнение фирмы «Юнайтед Стерлинг». (С разрешения фирмы «Юнайтед Стирлинг», Швеция.) А — продольный разрез; б — общий вид; 1 —поршень; 2 — цилиндр; 3 — уплотнение; 4—шток; 5 — маслосъемиое кольцо; 6 —прокладка, препятствующая утечке водорода; 7 — крейцкопф; |
Однако в США и Англии еще ведутся работы и по двигателям простого действия с кривошипным приводом, используемым для проведения исследований. Результаты экспериментов, полученные на двигателях простого действия, можно переносить на двигатели двойного действия (за некоторыми исключениями). Двухцилиндровый двигатель простого действия по своим рабочим характеристикам соответствует четверти четырехцилиндрового двигателя двойного действия. На трех экспериментальных двигателях простого действия проводились исследования, и затем еще два таких двигателя были построены. Наиболее совер-
Тшт Калифорния)МеНТаЛЬН™ ды, гатель Лаборатории реактивных двигателей
‘-М^СЛЯКНЫ! НаСОС; ^ регенератор; 3-холодильник; [4-картер; 5-поршень в почести сжатия, 6 электронагреватель; 7-поршень в полости расширения. полости
|
|
Рис" ‘;55; Первоначальный вариант двигателя Лаборатории реактивных двигателей. (С разрешения ЛРД, шт. Калифорния.)
|
Рис. 1.56. Двигатель «Серпент». (С разрешения фирмы «Ассошиэитд энд — жнниринг», Рагби.) а— продольный разрез; б — общий вид. |
Шенный двигатель этого типа (рис. 1.54) был разработан и построен в Лаборатории реактивных двигателей (ЛРД) Калифорнийского технологического института (Пасадена, США) под руководством Ф. Хоена.
В двигателе используются сдвоенные коленчатые валы, механически соединенные с горизонтальными противоположно расположенными поршнями. Линейная конфигурация двигателя облегчает доступ к основным компонентам двигателя и их взаимозаменяемость. На схеме, показанной на рис. 1.54, нагреватель электрический, однако в первоначальном варианте двигателя (рис. 1.55) использовался натриевый нагреватель, который не дал положительных результатов при испытаниях. Двигатель имеет название SLRE (англ. Stirling Laboratory Research Engine— лабораторный экспериментальный двигатель Стирлинга). В предварительных испытаниях этот двигатель показал
|
Рис. 1.57. Двигатель «Флюидайн» с перекачкой энергии с помощью реактивной струи [13]. |
Удовлетворительные результаты. Масса установки составляет в среднем 200 кг, что дает сравнительно низкое значение отношения мощности к массе (0,05 кВт/кг).
Фирмой «Юнайтед Кингдом Стерлинг энджин консорциум» (Великобритания) был построен другой исследовательский двигатель такого типа, получивший название «Серпент» (рис. 1.56). В этом двигателе простого действия с параллельными цилиндрами использован трубчатый нагреватель, работающий на натрии, а рабочим телом служит гелий. По предварительным расчетам двигатель должен развивать мощность на валу 25 кВт. Когда писалась эта книга, двигатель и его компоненты проходили испытания в Королевском морском инженерном колледже (Плимут, Англия) и в Редингском университете. На чертеже виден дополнительный соединительный канал между двумя цилиндрами, благодаря которому двигатель может работать как
|
Рис. 1.58. Двигатель Била. (С разрешения Льюисского центра НАСА.) |
Обычный двигатель со сдвоенными поршнями или как двухцилиндровый двигатель с рабочим поршнем и вытеснителем (рис. 1.17). Двигатель имеет много необычных особенностей, важнейшей из которых является использование керамических поршней.
«Флюидайн», двигатель Била и харуэллская машина также являются двигателями простого действия. Первый из них, особенно в «мокрой» модификации (рис. 1.57) выглядит точно так же, как и на схеме рис. 1.38,в. Этот двигатель с перекачкой энергии ( помощью реактивной струи создан в Королевском морском инженерном колледже и подробно описан в работах [21, 22| ("вободнопоршневые двигатели (двигатель Била и харуэллская машина) в соответствии с требованиями техники безопасное I п помещаются в герметичные сосуды со сжатым газом. 11 I la этого их внешний вид весьма невыразителен
5 Зак Kt’i
|
Рис. 1.59. ТМГ, или харуэллская машина. (С разрешения AERE, Великобритания.) |
(рис. 1.58, 1.59), и принципиальные схемы этих двигателей на рис. 1.28 и 1.35 гораздо нагляднее.
Хотя имеется много других двигателей Стирлинга простого действия, ни один из разработанных до настоящего времени не отличается сколько-нибудь значительно от рассмотренных в настоящем разделе. Для ознакомления со всеми видами этого двигателя, появлявшимися когда-либо в прошлом, рекомендуем обратиться к прекрасным обзорам [5, 23]. Время от времени предлагаются новые формы двигателя Стирлинга. Особенности их устройства обычно описываются в «Новостях двигателей Стирлинга» (SENL) [24].
ctirling.ru
Двигатели стирлинга
В настоящем приложении определяются и разъясняются термины, применяемые - для характеристики и описания особенностей конструкции и протекания рабочих процессов в двигателях Стирлинга. Определения таких терминов, как «изотермический», «адиабатный» и т. п., здесь не даются, поскольку их можно найти в литературе по термодинамике. При составлении настоящего приложения была широко использована работа Уокера (Walker G., Stirling Engines, Oxford University Press, Oxford, 1980.)')
Адиабатный цикл Финкельштейна (Finkelstein Adiabatic Cycle)
Идеализированный термодинамический цикл, в котором процессы расширения и сжатия предполагаются адиабатными. Тот же подход принят применительно к псевдоциклу Стирлинга и полуадиабатному циклу.
Аппендиксные потери (Appendix Loss)
Потери мощности, возникающие при циклическом перетекании рабочего тела в полость между головкой вытеснителя типа «Хейландт» и стенками цилиндра и из нее. Иногда применяют термин насосные потери.
Вытеснительный поршень или вытеснитель (Displacer Piston Or Displacer)
Первоначально так называли легкий не имеющий уплотнений вытеснитель, используемый для перемещения рабочего тела из горячей полости двигателя в холодную и обратно. В настоящее время этот термин часто употребляют для характеристики поршня в полости расширения. В некоторых конструкциях этот поршень несет на себе регенератор.
Гибридный двигатель (Hybrid Engine)
Двигатель Стирлинга, в котором использованы конструктивные элементы различных типов этого двигателя, например рабочий поршень, механически соединенный с другими элементами, и свободно перемещающийся вытеснитель. Иногда этим термином определяют машину Рингбома, хотя эта машина — только один из возможных видов гибридного двигателя.
'' Имеется перевод: Уокер Г. Двигатели Стирлинга.— М.: Машиностроение, 1985.
Головка типа «Хейландт» (Heylandt Crown)
Головка поршня, форма которой обеспечивает максимальную жесткость при минимальной массе материала.
Горячая зона или горячие элементы (Hot Section Or Hot Parts)
Зона в двигателе, находящаяся над холодильником, или элементы конструкции, расположенные в этой зоне.
Горячая полость ( Hot Space)
См. Полость расширения
Двигатели двойного действия (Double-Acting Engines)
Класс двигателей Стирлинга, работающих по принципу двойного действия и характеризующихся наличием в каждом цилиндре только одного поршня. Эти двигатели часто называют также двигателями Сименса, Рини, Ван Веенана или Франшо.
Двигатели простого действия (Single-Acting Engines)
Класс двигателей Стирлинга, в которых на один цилиндр или одну термодинамическую систему приходятся два элемента с возвратно-поступательным движением.
Двигатель, или механический двигатель (Prime Mover)
Устройство, преобразующее различные виды энергии в полезную механическую энергию. В двигателе Стирлинга в механическую энергию преобразуется высокотемпературная тепловая энергия.
Двигатель с принудительным зажиганием (двигатель Отто) (Otto Engine)
Обычный двигатель внутреннего сгорання, в котором используется искровое зажигание для инициирования процесса сгорания.
Кинематический привод (Kinematic Drive)
Структурный элемент двигателя с механически соединенными между собой поршнями, содержащий механизм для снятия с двигателя развиваемой мощности; при помощи этого механизма возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение выходного вала.
Компоновочная модификация альфа (Alpha Coupling)
Один из основных вариантов компоновки двигателя Стирлинга, в котором полости расширения и сжатия располагаются в отдельных цилиндрах, каждый из которых имеет соответствующий поршень.
Компоновочная модификация бета (Beta Coupling)
Один из основных вариантов компоновки двигателя Стирлинга, в котором возвратно-поступательно движущиеся элементы размещаются в одном цилиндре.
Косая шайба (Swashplate)
Диск, центрированный относительно оси вращения и наклоненный по отношению к ней. Преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение вала. Обычно применяется в двигателях двойного действия, но может быть использован и в двигателях простого действия.
Коэффициент заполнения (Filling Factor)
Отношение объема, занимаемого твердым материалом насадки, к общему объему регенератора, выраженное в процентах.
Коэффициент пульсации крутящего момента (Coefficient Of Torque Fluctuation)
Мера изменения крутящего момента на выходе из двигателя в пределах одного рабочего цикла.
Коэффициент эффективности теплопередачи (Capability FacTor)
Определяется как отношение тепла, которое рабочее тело способно передать регенератору, к количеству тепла, которое требуется передать регенератору.
Мертвый объем (полость) (Dead Volume (Space))
Любая полость, не охватываемая поршнем при его перемещении, является мертвой полостью; следовательно, мертвый объем двигателя определяется как объем, занимаемый рабочим телом, за вычетом рабочих объемов сжатия и расширения.
Метод Шмидта (Schmidt Technique)
Классический метод расчета с учетом непрерывного движения поршня при теоретическом анализе идеального термодинамического цикла двигателя Стерлинга.
Механизм Росса (Ross Linkage)
Тип крнвошипно-баланспрного приводного механизма, изобретенный Россом.
Мощность по Билу (Beale Power)
Расчетная мощность двигательной установки, определяемая по известному значению числа Била.
Нагреватель (Heater) .
Теплообменник, служащий для передачи тепла от первичного источника к рабочему телу.
Нагревательная головка (Heater Head)
Конструкция, включающая нагреватель, головку цилиндров и примыкающие к ней полости. В некоторых случаях нагревательная головка включает также и корпус регенератора.
Насосные потери (Pumping Loss)
См. Аппендиксные потери
Неуравновешенная сила (момент) (Out-of-balance force (couple))
Сила (момент), возникающая при неравномерном движении массы и не уравновешенная противоположно направленной силой (моментом).
Остаточный объем (Clearance volume (space))
Минимальный объем рабочей полости переменного объема.
Относительный мертвый объем (Dead Volume Ratio)
Отношение суммарного мертвого объема двигателя к рабочему объему полости расширения.
Отношение давлений (Pressure Ratio)
Отношение максимального давления рабочего цикла к минимальному.
Отношение рабочих объемов (Swept Volume Ratio)
Отношение объема полости сжатия к объему полости расширения.
Отношение температур (Temperature Ratio)
Отношение минимальной температуры цикла к максимальной температуре цикла. Иногда используется отношение двух известных температур цикла, поэтому следует с чрезвычайной осторожностью относиться к опубликованным значениям этого отношения.
Перепад давлений (Pressure excursion or swing)
Разность между максимальным и минимальным значениями давления в рабочем цикле.
Период окупаемости (Payback Period)
Период времени, в течение которого затраты на изготовление двигателя окупаются экономией затрат'при его эксплуатации.
Полость расширения (Expansion Space)
Полость переменного объема, в которой сосредоточивается основная часть рабочего тела при увеличении суммарного объема и уменьшении давления. Ее также называют горячей полостью.
Полость сжатия (Compression Space)
Полость переменного объема, в которой сосредоточивается основная часть рабочего тела при уменьшении суммарного' объема. Температура в полости сжатия ниже, чем в полости расширения.
Полуадиабатный анализ (Semi-Adiabatic Analysis)
Метод теоретического анализа рабочего цикла двигателя, в котором процессы сжатия и расширения принимаются адиабатными, а процессы теплообмена ■— изотермическими.
Поправочный коэффициент (Experience Factor)
Отношение, обратное отношению расчетного параметра мощности, определенному методом Шмидта, к экспериментально измеренному значению этого параметра.
Пористость (Porosity)
Доля объема регенератора (%), не занятая твердым материалом насадки.
Поршень, или рабочий поршень (Piston Or Power Piston)
Уплотненный в цилиндре элемент двигателя, совершающий возвратно-поступательное движение и обеспечивающий требуемое изменение объема рабочего тела, заключенного в полости цилиндра.
Потери тепла в регенераторе (Reheat Loss)
Эквивалентны дополнительной энергии, которую необходимо подвести к рабочему телу, чтобы компенсировать несовершенство работы регенератора.
Предварительный подогреватель воздуха (Preheater)
Теплообменник, используемый совместно с горелками для ископаемого топлива и служащий для передачи тепла от продуктов сгорания заряду воздуха, поступающему в камеру сгорания.
Прерывистое, или дискретное, перемещение поршня (Discontinuous Or Discrete Piston Motion)
Движение поршней, необходимое для реализации идеального термодинамического цикла, состоящего из четырех процессов.
Принцип Стирлинга (Stirling Principle)
Расширение и сжатие подходящего рабочего тела при разных фиксированных значениях температуры внутри замкнутой термодинамической системы, в которой изменения внутреннего объема осуществляются с помощью устройств, перемещающихся по заданному закону.
Псевдоцикл Стирлинга (Pseudo-Stirling Cycle)
Идеальный термодинамический цикл, состоящий из четырех процессов, концепция которого была предложена группой исследователей Университета в Витватерсранде.
Рабочее тело (Working Fluid)
Вещество, герметически изолированное в двигательной установке и используемое для реализации термодинамических процессов, а также процессов теплопередачи, обусловленных принципом Стирлинга.
Регенератор (Regenerator)
Теплообменник с высоким значением отношения поверхности к объему, служащий накопителем энергии при перетекании рабочего тела из нагревателя двигателя в холодильник и полость сжатия, а затем при обратном перемещении рабочего тела в полость расширения и нагреватель — источником энергии, отдающим рабочему телу накопленную энергию.
Регулирование мертвого объема (Dead Volume Control)
Процесс регулирования мощности, при котором мертвый объем уменьшается или увеличивается, соответственно изменяя давление в двигателе и тем самым регулируя мощность на выходе двигателя.
Регулирование среднего давления (Mean Pressure Control)
Процесс регулирования мощности, при котором количество рабочего тела в рабочих полостях двигателя увеличивается или уменьшается, соответственно изменяя давление в двигателе и тем самым регулируя крутящий момент, скорость и в конечном счете мощность на выходе двигателя.
Рециркуляция отработавших газов (РОГ) (Exhaust Gas Recirculation, EGR)
Метод снижения температуры продуктов сгорания ископаемого топлива, истекающих из камеры сгорания, с целью уменьшения выброса в атмосферу окислов азота, заключающийся в отводе части отработавших газов в предварительный подогреватель воздуха.
Рециркуляция продуктов сгорания (РПС) (Combustion Gas Recirculation, CGR)
Метод, используемый для той же цели, что и РОГ, и отличающийся тем, что часть продуктов сгорания отводится не в предварительный подогреватель воздуха, а непосредственно в камеру сгорания.
Ромбический привод (Rhombic Drive)
Приводной механизм, изобретенный Ральфом Мейером, обычно применяемый в двигателях компоновочной модификации бета. Представляет собой особую форму дезаксиального кривошипно-шатунного механизма, позволяющую двум поршням, расположенным соосно, синхронизированно перемещаться со сдвигом по фазе и при этом быть динамически сбалансированными.
Свободнопоршневой двигатель Била (Beale Free-Piston Engine)
Тип двигателя Стирлинга, в котором движение рабочего поршня и вытеснителя определяется газодинамическими силами. Между поршнем и вытеснителем отсутствует жесткая механическая связь.
Связанный поршень (Disciplined Piston)
Поршень, механически соединенный с коленчатым валом.
Синусоидальное движение поршня (Harmonic Piston Motion)
Движение, при котором перемещение поршня может быть описано функцией sin of или cos (at, где со — угловая скорость вращения кривошипа.
Степень сжатия (Volume compression ratio)
Отношение максимального объема в цикле к минимальному объему.
Сухой режим (Dry Cycle)
Термин испо
msd.com.ua
Сегодня еще слишком рано сбрасывать со счетов старый добрый двигатель внутреннего сгорания (ДВС). За электромобилями, конечно, будущее, но жить и работать нужно сегодня. Поэтому множество компаний сегодня работают над созданием более эффективного ДВС, который еще не исчерпал своих возможностей. Недавно это доказала компания Fiat со своей технологией TwinAir, позволяющей экономить от 10 до 15% топлива, а сегодня новаторская компания EcoMotors получила 23.5 миллиона долларов в виде инвестиций на разработку и тестирование ДВС новой конструкции под названием “Opoc”.
Новый двигатель Opoc (“opposed piston and opposed cylinder”) , разработан Питером Хофбаером (Peter Hofbauer), который ранее возглавлял подразделение разработки двигателей Vokswagen, и в свое разработал для немецкого автопроизводителя технологию «чистого» дизеля. Принципиальное отличие нового двигателя от классического ДВС состоит в наличие в каждом цилиндре двух поршней, таким образом, расширяющаяся при сгорании топливная смесь раздвигает два поршня в противоположные стороны, которые создают крутящий момент одного и того же коленвала. Даже для неспециалиста очевидно, что при такой конструкции уменьшаются вибрации двигателя и ударные нагрузки на вал и в двух цилиндрах помещаются четыре рабочих поршня! Более того, по утверждениям представителей EcoMotors International новая технология позволяет сэкономить до 50% топлива, используя новый двигатель практически в любых самодвижущихся экипажах включая легковые автомобили, грузовики, автобусы и другие машины.
Согласно пресс-релизу компании, революционная технология Opoc обладает рядом преимуществ:
Высокая эффективность: Уникальная архитектура двигателя, обеспечивает возможность разделения двигателя на автономные модули, которые подключаются по мере необходимости. Данный подход позволяет сэкономить до 50% топлива и, соответственно, выброс парниковых и других вредных газов.
Двигатель, построенный по технологии Opoc вдвое легче и компактнее, привычного ДВС, что обеспечивает более высокую «энергетическую плотность» мощности, и расширяет диапазон использования двигателя. Двухцилиндровый двигатель Opoc работает по двухтактному циклу, но обеспечивает сбалансированность классического четырехтактного четырехцилиндрового двигателя при вдвое меньших размерах и массе!
Более низкая стоимость: Двигатель Opoc содержит на 50% меньше деталей, чем классический ДВС, что уменьшает стоимость производства, обслуживания и ремонта двигателя. Также меньшее количество комплектующих позитивно сказывается на статистической надежности двигателя. Конструкция нового двигателя позволяет избавиться от системы распределительных валов и клапанов в головке цилиндра.
«Двигатель Opoc может стать важным шагом в создании недорогого, экономичного транспорта для развивающегося мира», – заявил Билл Гейтс: «EcoMotors разработал многообещающую технологию, которая поможет снизить уровень выбросов парниковых газов в глобальном масштабе»
Источник: EcoMotor International
www.facepla.net
Интересно почитать
ecoteco.ru
Сегодня еще слишком рано сбрасывать со счетов старый добрый двигатель внутреннего сгорания (ДВС). За электромобилями, конечно, будущее, но жить и работать нужно сегодня. Поэтому множество компаний сегодня работают над созданием более эффективного ДВС, который еще не исчерпал своих возможностей. Недавно это доказала компания Fiat со своей технологией TwinAir, позволяющей экономить от 10 до 15% топлива, а сегодня новаторская компания EcoMotors получила 23.5 миллиона долларов в виде инвестиций на разработку и тестирование ДВС новой конструкции под названием “Opoc”.
Билл Гейтс рассказывает, зачем каждому нужен наставник (Видео)
Новый двигатель Opoc (“opposed piston and opposed cylinder”) , разработан Питером Хофбаером (Peter Hofbauer), который ранее возглавлял подразделение разработки двигателей Vokswagen, и в свое разработал для немецкого автопроизводителя технологию «чистого» дизеля. Принципиальное отличие нового двигателя от классического ДВС состоит в наличие в каждом цилиндре двух поршней, таким образом, расширяющаяся при сгорании топливная смесь раздвигает два поршня в противоположные стороны, которые создают крутящий момент одного и того же коленвала. Даже для неспециалиста очевидно, что при такой конструкции уменьшаются вибрации двигателя и ударные нагрузки на вал и в двух цилиндрах помещаются четыре рабочих поршня! Более того, по утверждениям представителей EcoMotors International новая технология позволяет сэкономить до 50% топлива, используя новый двигатель практически в любых самодвижущихся экипажах включая легковые автомобили, грузовики, автобусы и другие машины.
Билл Гейтс считает, что вакцины уничтожат мало людей, всего 10 -15% населения земли,а нужно больше! (Видео)
Согласно пресс-релизу компании, революционная технология Opoc обладает рядом преимуществ:
Высокая эффективность: Уникальная архитектура двигателя, обеспечивает возможность разделения двигателя на автономные модули, которые подключаются по мере необходимости. Данный подход позволяет сэкономить до 50% топлива и, соответственно, выброс парниковых и других вредных газов.
Двигатель, построенный по технологии Opoc вдвое легче и компактнее, привычного ДВС, что обеспечивает более высокую «энергетическую плотность» мощности, и расширяет диапазон использования двигателя. Двухцилиндровый двигатель Opoc работает по двухтактному циклу, но обеспечивает сбалансированность классического четырехтактного четырехцилиндрового двигателя при вдвое меньших размерах и массе!
Билл Гейтс и элиты США не делают прививок своим детям!
Плотность мощности Opoc
Более низкая стоимость: Двигатель Opoc содержит на 50% меньше деталей, чем классический ДВС, что уменьшает стоимость производства, обслуживания и ремонта двигателя. Также меньшее количество комплектующих позитивно сказывается на статистической надежности двигателя. Конструкция нового двигателя позволяет избавиться от системы распределительных валов и клапанов в головке цилиндра.
«Двигатель Opoc может стать важным шагом в создании недорогого, экономичного транспорта для развивающегося мира», - заявил Билл Гейтс: «EcoMotors разработал многообещающую технологию, которая поможет снизить уровень выбросов парниковых газов в глобальном масштабе»
Источник со ссылкой на EcoMotor International
Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП об экологически безопасных технологиях, новой науке и научных открытиях вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке Если у вас неправильно отображается страница, не воспроизводится видео или нашли ошибку в тексте, пожалуйста, нажмите сюда.ecology.md
