Cтраница 1
Механический двигатель вместе с электрическим генератором называют агрегатом. Гидроэлектрические п теплоэлектри-чсские станции имеют часто по нескольку агрегатов, работающих параллельно. [1]
Механический двигатель вращает ротор генератора. Превращение энергии основано на известном нам законе электромагнитной индукции. Вращение ротора происходит в магнитном поле, а на поверхности ротора уложена обмотка. В обмотке ротора возникает ЭДС. Если замкнуть обмотку через какое-нибудь сопротивление или накоротко, в ней появится ток. Возможно и другое решение задачи. [3]
Механические двигатели используются двояким образом: либо они приводят в движение рабочие машины, либо соединены с электрогенераторами, преобразующими механическую энергию в электрическую. [4]
Жидкостные механические двигатели ( с жидкими грузами) принципиально ничем не отличаются от описанных твердотельных. Разница состоит только в том, что вместо перемещающихся относительно колеса грузов используется жидкость, переливающаяся при его вращении так, чгобы ее центр тяжести перемещался в нужном направлении. [5]
Все механические двигатели, приводящие в движение электрические генераторы, а именно: паровые и гидравлические турбины, двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины, ветродвигатели-получили название первичных двигателей. Электрическими генераторами на современных электрических станциях являются трехфазные синхронные генераторы, так как вся современная электрификация базируется на использовании трехфазного тока. [6]
В качестве механических двигателей на тепловых станциях применяются паровые и газовые турбины и дизели. Однако дизели применяются на маломощных электростанциях, имеющих только местное значение, а газовые турбины еще не получили на электростанциях широкого распространения. [7]
К группе механических двигателей относятся все первичные двигатели, обслуживающие непосредственно рабочие машины, па-ровоздуходувки и - внутризаводской транспорт, а именно: паровые турбины, паровые машины, локомобили, дизели, газогенераторные двигатели, прочие двигатели внутреннего сгорания, водяные турбины ( колеса), двигатели прямого действия, газовые двигатели. [8]
В качестве механических двигателей используются паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и электрические. [9]
Для моделей идеальных механических двигателей ( винтов) важными характеристиками являются коэффициенты расхода и нагрузки. [10]
Судно с механическим двигателем, буксирующее суда с нефтегрузами, их остатками, взрывчатыми или ядовитыми веществами, при расхождении и обгоне, кроме огней, предписанных буксировщику, может показывать красный круговой огонь. [11]
Судно с механическим двигателем длиной менее 7 м, имеющее максимальную скорость не более 7 уз, может вместо перечисленных выше огней выставлять белый круговой огонь. Такое судно, если это практически возможно, выставляет также бортовые огни. [12]
Суда с механическим двигателем, идущие прямо или почти прямо навстречу друг другу, обязаны уклониться от своего курса вправо настолько, чтобы свободно разойтись, имея встречное судно с левого борта. [13]
Если каким-либо механическим двигателем сообщить ротору асинхронной машины скорость вращения большую, чем скорость вращения потока, машина перейдет в генераторный режим, будет выдавать в сеть активную энергию. [14]
На ветроэлектрической станции механический двигатель ( вет-роколесо) размещается на высокой опоре ( башне) с ветрона-правляющим устройством, благодаря чему ветроколесо ставится в наиболее благоприятные ветровые условия. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Использование: преобразование гравитационной энергии в механическую. Сущность изобретения: механический двигатель состоит из корпуса (не показан), механического преобразователя крутящего момента, который выполнен в виде двух перекрещивающихся осей: вертикальной, вставленной в вал узла отбора мощности, и горизонтальной с колесами, закрепленными на ее концах. Над колесами установлены инерционные грузы, жестко связанные с осями колес и кинематически, посредством жестких уравновешивающих рычагов, направляющими роликов приводного устройства, установленного на корпусе. 4 ил.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4www.findpatent.ru
Для того чтобы начать обсуждать принцип работы известного колеса Орфериуса, необходимо понимать такие понятия, как: передача упругого импульса и процессы ударного взаимодействия, природу гравитации, центростремительные и центробежные силы, силы Архимеда. Иметь представление о неравновесном состоянии механической и динамической систем.
Иоганн Бесслер – изобретатель родом из Германии 1660 года рождения. Будучи ещё молодым, он получил отличные навыки в изготовлении часовых механизмов и был признан гением механики. Дата создания первого изобретения не известна, но мир увидел настоящее «самодвижущееся колесо» в 1712 году в городе Гера. Это было тонкое колесо в диаметре 3 фута (≈92 см) и толщиной 4 дюйма (≈10 см). Вращалось колесо с постоянной скоростью примерно 60 об/мин. на горизонтальной оси и даже поднимало вес в несколько фунтов. Эта первая известная выставка принесла Бесслеру много неприятностей и врагов, а не прибыль и репутацию. Виной того служила скрытая внутренняя конструкция устройства. Люди, не видя механизм, считали, что их обманывают и колесо крутиться не само. Некоторые предполагали, что вращение колеса происходит за счёт скрытой верёвки, другие думали, что внутри бегают животные или существует какая-то невидимая глазу пружина.
Но уже через год Бесслер преподносит на суд зрителей новое, ещё большее колесо – диаметром 5 футов (≈153 см) и 6 дюймов толщиной (≈15 см). Скорость составляла 50 об/мин., а поднимаемый вес увеличился до 40 фунтов (≈18 кг).
В 1715 году было сконструировано третье колесо, больше предыдущего. Новая машина имела диаметр 6 футов (≈183 см) и толщину 12 дюймов (≈31 см). Модель ускорялась до 42 об/мин. Но Бесслер также предпочёл скрыть внутренний механизм.
Самодвижущиеся колёса не давали покоя скептикам, которых становилось всё больше. Иоганн Бесслер, постоянно подвергающийся нападкам и критике со стороны врагов и прессы, был вынужден созвать комитет из профессоров и уважаемых граждан. 11 человек должны были проверить изобретение на наличие мошенничества. В декабре того же года был подписан сертификат, который подтверждал, что колесо являлось настоящим вечным двигателем, вращающимся в любом направлении, поднимающим 70 фунтов (≈32 кг) на высоту более 8-ми метров и требующего малого усилия для старта, но большого для его остановки.
По неизвестным причинам в конце того же года Бесслер меняет себе имя на Орфериус, объясняя это тем, что имя это появлялось во время выстраивания букв алфавита по кругу. Буквам старого имени b,e,s,s,l,e,r диаметрально противоположными являлись o,r,f,f,y,r,e. Возможно, это было символическим изображением работы его «самодвижущегося колеса» или имело теологическое значение.
В начале 1716 года было построено последнее, самое внушительное колесо на территории замка принца Карла в небольшой комнате, имеющей стены толщиной примерно 4 фута (≈122 см) и только одну входную дверь. Всё эти обстоятельства облегчали строгие условия тестирования изобретения и его охрану. Колесо выглядело, как огромный барабан диаметром 12 футов (≈366 см) и толщиной 12 дюймов (≈31 см). Изготовлено колесо было из лёгкого дерева и весило около 200 футов (≈91 кг). Торец барабана во избежание показа механизма закрывался тканью. Колесо располагалось на двух деревянных столбах в центре помещения, на достаточном расстоянии от всех стен. Поддерживала колесо, опирающаяся в столбы однодюймовая железная горизонтальная ось. На концах, которой были установлены маятники. Орфериус пояснил, что их цель сделать вращение колеса плавным, и ограничить скорость его движения. Сделав 2-3 оборота барабан начинал вращаться со скоростью 26 об/мин. Во время каждого оборота было слышно, как внутри колеса падали восемь грузов и стукались о его корпус на той стороне колеса, в направлении которой оно вращалось. Изобретение проверяли в работе 2 дня, перемещая при этом в разные места комнаты. После было решено оставить его в работе на 14 дней в опечатанной комнате и приставленной к ней охраной. По истечению срока проверяющая комиссия обнаружила, что колесо продолжает вращаться с той же постоянной скоростью. Машину остановили, проверили и опять запустили. Через 40 дней колесо находилось в том же рабочем состоянии и вращалось те же 26 об/мин. Спустя день после окончания проверки Орфериус разобрал колесо.
Некоторые из участников комиссии, после завершения тестирования, писали письма, в которых описывали колесо, как элементарное и выдающееся изобретение. И приводили описания внешних частей конструкции, так как внутренности так не были увидены. Описывали, как к оси присоединяли Архимедов винт, для того чтобы поднять воду и что скорость колеса сокращалась до 20 об/мин. Остановить движение барабана было возможно при помощи двух рук. А если были попытки остановить колесо мгновенно, то оно поднимало человека над землёй.
Многие хотели купить секрет изобретения, но единственным человеком, кроме самого Орфериуса, кто видел изнутри загадочную конструкцию, был принц Карл. В записях он отмечал, что механизм очень прост и любой плотник может изготовить такой же. Секрет принципа работы механизма состоял в том, что грузы на одной стороне колеса находились дальше от оси, чем грузы на другой и упирались в небольшие выступы, мешающие возвращаться им в изначальное положение после прохождения верхней точки. Устройство внутри машины отвечает законам механического вечного движения в природе. Вследствие этого, приведённые в движение смещённые грузы создают и увеличивают силу за счёт собственного колебания. Вращение должно продолжаться до тех пор, пока грузы будут находиться в данной позиции. В отличие от часов, пружин и других устройств данный механизм будет работать вечно, так как никогда не найдёт точку равновесия.
О возможном жульничестве можно сказать следующее:
— Предполагалось, что в полой оси скрывался приводной ремень, что было не обоснованно, так как во время тестирования опору колеса перемещали по комнате;
— Считали, что внутри устройства бегает человек или животное, но первые колёса были слишком малы, для того чтобы поместить в себя кого-либо;
— Возможно, использовалась скрытая пружина, но принц Карл не обнаружил наличие данного механизма. Да и ни какой пружинный привод не мог разогнать колесо до такой постоянной скорости.
Итак, основной принцип работы «Самодвижущегося колеса» — это колебание грузов, т.е. особый режим работы, который сочетает центробежные, центростремительные и гравитационные силы.
Основные известные на сегодняшний день характеристики колёс Орфериуса:
— Колеса были изготовлены из дерева;
— Конструкции колес позволяли им вращаться в обоих направлениях;
— Работа совершалась за счёт колебания грузов, обеспечивающих неравновесное состояние;
— Колёса двигались плавно, их максимальную скорость ограничивали два противоположные маятника;
— Соотношение между естественной скоростью вращения колеса и их размерами имело значение;
— Механизмы приводились в движение за счёт минимального толчка;
— 2-3-х оборотов колёсам было достаточно для достижения ими максимальной скорости;
— При вращении колёс слышалось падение восьми мягко ударяющихся грузов о корпус на опускающуюся сторону и никаких посторонних звуков;
— Если механизм набирал слишком большую скорость, то мощность уменьшалась – это требовало регулятора скорости;
— В устройстве механизма были небольшие выступы для остановки колеблющихся грузов на поднимающейся стороне колеса, которые предотвращали их естественный поворот, и играющие важную роль после прохождения грузами своей верхней точки.
Так как оригинал изобретения Орфериуса не сохранился до наших дней, существуют предположительные схемы «Самодвижущегося колеса» (рис.1).
Рисунок 1
На рисунке 1 не изображены маятники, контролирующие скорость вращения. Возможно, что в I и II квадрантах каждый из восьми грузов опирался на край колеса. При увеличении скорости центробежная сила в IV квадранте мешала грузам занимать необходимую позицию, поэтому необходим регулятор скорости. Так же оси грузов могли быть гибкими, т.е. изготовленными из деревянной тонкой и упругой доски. Это объясняет работу механизма во время прохождения IV квадранта, что является важным моментом для поддержания постоянного неравновесия в системе. Но это — схема конструкции, противоречащая ранее высказанным описаниям очевидцев. Дело в том, что речь шла о 8-ми грузах, падающих на сторону колеса, в направлении которой оно вращалось, поэтому приведённый чертёж не соответствует оригиналу, так как смещение грузов происходит в поднимающейся части механизма, а не в опускающейся, как указывалось ранее.
Рисунок 2
На рисунке 2 представлена сегодняшняя действующая копия колеса с регулируемыми параметрами. В основе конструкции модели лежала идея обычных «П» — образных качелей, у которых имеются фиксирующие ползунки для крепления осей маятников, способных фиксироваться и передвигаться в необходимом положении. Сами «качели» соединялись ободом от колеса обычного велосипеда.
Рисунок 3
На рисунке 3 представлена репликация колеса Орфериуса.
Рисунок 4
В конструкции оригинального колеса так и осталось много не разгаданных вопросов. В частности длина самих маятников и расстояние от края колеса, на котором они были расположены, массу грузов и точный диаметр колеса.
zaryad.com
Министерство образования Российской Федерации
Реферат на тему
«Вечный двигатель. Механический вечный двигатель. Анализ. Принцип работы. Что его тормозит? Как его заставить работать?»
Выполнил:
Проверил
Омск-2011
Введение
Давно известно, что идея вечного двигателя неосуществима, однако она очень интересна и познавательна с точки зрения истории развития науки и технологий. Ведь в поисках вечного двигателя ученые смогли лучше понять основные физические принципы. Более того, изобретатели вечного двигателя являются яркими примерами для изучения некоторых аспектов человеческой психологии: изобретательности, настойчивости, оптимизма и фанатизма.
Вечный двигатель (perpetuum mobile, perpetual motion machine) – устройство, основанное на механических, химических, электрических или иных физических процессах. Будучи запущенным единожды, он сможет работать вечно и остановится только при воздействии на него извне.
Вечные двигатели делятся на две большие группы.
Вечные двигатели первого рода не извлекают энергию из окружающей среды (например, тепло), при этом физическое и химическое состояние его частей также остается неизменным. Машины такого рода не могут существовать исходя из первого закона термодинамики.
Вечные двигатели второго рода извлекают тепло из окружающей среды и превращают его в энергию механического движения. Такие устройства не могут существовать исходя из второго закона термодинамики.
Сегодня мы уже не можем ограничиваться лишь механикой (ведь есть электричество, магнетизм и т.д.), поэтому появились две категории вечных двигателей. Первые из них являются естественными (perpetuum mobile naturae), а вторые физическими, или искусственными (perpetuum mobile physicae).
Планеты миллиардами лет вращаются вокруг Солнца, являясь примером вечного движения. Это было подмечено еще очень давно. Естественно, ученые хотели повторить эту картину Божьего творения в уменьшенном масштабе, за что часто считались еретиками и становились жертвами инквизиции. В то же время, иезуиты придавали вечному двигателю огромное значение и тайно работали над его созданием.
Механический вечный двигатель.
Археологические изыскания выявили, что в Древней Греции идея бесконечного движения не вызывала особого интереса. Знания греческих инженеров и ученых о механике были довольно обширны, об этом свидетельствуют некоторые находки (например, механизм Герона). Естественных источников силы, как, например, водяных колес и труда рабов, было достаточно для нужд Греции. Конструкторская изобретательность была, в основном, направлена на создание механических игрушек и храмовых автоматов, создающих иллюзию самостоятельного движения. Было найдено всего несколько текстов 2000-летней давности с упоминанием вечного двигателя.
На Востоке же идея вечного двигателя была распространена широко. Первое упоминание о вечном двигателе, сконструированным индийским математиком и астрономом Брахмагупта (Brahmagupta) относится к 624 году н.э. В своем труде «Brahmasphutasiddhanta» он описал вечный двигатель так: «Сконструировать из светлых пород дерева колесо с полыми равномерно распределенными спицами, заполнить спицы до половины ртутью и запечатать, поместить колесо на горизонтальную ось. В части спиц ртуть будет подниматься вверх, а в остальных спускаться, обеспечивая непрерывное движение».
Лалла (Lаlla), другой индийский астроном, в 748 году написал трактат «Sisyadhivrddhida Tantra», описывающий схожий механизм, отличающийся только формой полых спиц.
Около 1150 года очередной индийский математик и астроном Баскара (Bhaskara) в труде «Siddhanta Siromani» описал механизм с полыми трубками, расположенными по окружности колеса. Он писал: «Эта машина вращается с большой силой. Потому что ртуть с одной стороны ближе к оси, чем с другой». Очевидно, он думал, что такая конструкция постоянно выводит систему из равновесия, поддерживая вечное движение. Считается, что он так и не испытал свое устройство (как, впрочем, и многие другие изобретатели вечных двигателей).
Начиная с 12 века основные принципы конструкции вечного двигателя модифицировались и объединялись, чтобы в конечном итоге стать частью истории технологий. Даже сегодня некоторые изобретатели обращаются к этим «несбалансированным колесам». Описанные конструкции несли в себе не только технический, но и религиозный, и философский смысл, как бы олицетворяя бесконечную смену времен года и реинкарнацию, поэтому многие храмы использовали эти символы. А сами вечные двигатели такой конструкции получили название индийских (в другой трактовке персидских или арабских).
В Средние века около 1235 года архитектор Виллар де Оннекур (Villard de Honnecourt) заинтересовался идеей вечного двигателя и был озадачен неудачами своих современников. Чтобы показать их невежество, он нарисовал простую, но весьма оригинальную машину. Ее непрерывное движение обеспечивалось за счет нечетного количества подвижных увесистых молотков, прикрепленных к ободу колеса.
Рассуждения Виллара довольно просты. Он ошибочно полагал, что всегда с одной стороны оси будут находится четыре молотка, а с другой три, создавая постоянный дисбаланс. Он не осознавал, что система в целом будет стремиться к статическому равновесию, когда с каждой стороны будут находиться по три молотка и один внизу. Поучительно, что и сегодня некоторые попадаются в эту ловушку.
В эпоху Возрождения интерес к вечному двигателю был поистине огромен. Например, большое количество чертежей с описанием конструкции вечного двигателя было сделано архитектором Франческо ди Джорджио (Francisco di Georgio). Один из довольно неплохих вариантов мы видим на рисунке. Это гидроприводная мельница с дополнительной помпой.
Машина использует непрерывную циркуляцию воды (рециркуляционная мельница). Поскольку извне вода не поступает, то такие механизмы иногда называют aqua morta, то есть «мертвая вода». Падающая вода запускает большое вертикальное колесо, которое посредством зубчатой передачи приводит в движение мельницу. Чтобы поднять воду вверх используются коленчатый вал и два рычага, скрепленных с осью колеса, приводящих в движение две помпы с цилиндрическими поршнями.
Джорджио описал несколько таких конструкций, часть из которых непрактичны, хотя и при воздействии извне могут работать.
В 1618 году английский физик и мистик Роберт Фладд (Robert Fludd) описал рециркуляционную мельницу, которая поднимает воду с помощью цепного насоса. Правда позже, видно поняв свою ошибку, он отказался от своего вечного двигателя, приписав его итальянским изобретателям.
Машины Джорджио, несомненно, были известны Леонардо да Винчи, интересовавшимся всеми механизмами, в том числе и движущимися бесконечно. До наших дней дошли часть его чертежей с изображением рециркуляционных мельниц с архимедовыми винтами. Он также описал сложные механизмы с заполненными ртутью полостями. В Немецком музее (Deutsches Museum) в Мюнхене имеется реконструкция его машины. Не смотря на то, что во времена да Винчи закон сохранения еще не был известен, гениальный изобретатель очень близко подошел к его идее. Он писал: «Падающая вода может поднять такое же количество воды… но мы должны учесть и потери силы на трение». Известны и наброски чисто механических вечных двигателей да Винчи, приводимых в движение катящимися шариками.
Несмотря на больной интерес да Винчи к самой идее вечного двигателя, он весьма скептически относился к мысли о практическом применении существующих конструкций. В одной из тетрадей великого изобретателя мы видим подтверждения невозможности вечного движения несбалансированного колеса.
Чертеж показывает, что ученый прекрасно понимал раскладку сил и вращающих моментов. Он считал, что попытка реализации вечного двигателя сродни поиску философского камня.
Стоит сказать об инженере Агостино Рамелли (Agostino Ramelli)( 1531-1608), идеи которого актуальны и по сей день. В своем труде «Le diverse et artificiose machine» он описал механизмы, которые использовались уже после смерти их создателя, например, вентилятор. Рамелли был практиком, а потому не увлекся идеей вечного двигателя, поэтому он почти не упоминал о нем в своих трудах.
В конструкции придуманной им мельницы есть устройство, оптимизирующее ее работу. И этим устройством является несбалансированное колесо. Однако ниже написано: «Стоит упомянуть, что внутренняя часть колеса сделана мной лишь по просьбе джентльменов, решивших, что водяной поток не слишком быстрый, и это колесо должно помочь».
Известный механик середины XVII века Эдуард Сомерсет, маркиз Вустерширский, в свои пятьдесят лет решил на удивление всем заняться постройкой перпетуум мобиле доселе невиданных размеров. Честолюбивые намерения этого достопочтенного и преданного короне дворянина нашли полную поддержку у его государя Карла I. Старый лондонский Тауэр стал свидетелем грандиозных приготовлений. Вместе со своими помощниками маркиз соорудил огромное колесо диаметром более 4 метра с размещенными по его периметру 14 грузами весом по 50 фунтов каждый. К сожалению, в сообщениях об этом широко разрекламированном опыте, при котором присутствовал сам король со своим двором, о результатах экспериментов подробно не говорится. Известно лишь, что к этому своему опыту Сомерсет никогда более не возвращался; позднее он занимался строительством парусного экипажа и другими смелыми по тому времени проектами.
Некоторое видоизменение машины Сомерсета представляет собой перпетуум мобиле; откидывающиеся грузы заменены в нем шарами, свободно перекатывающимися в клиновидных камерах, прикрепленных к ступице колеса. Автор проекта исходил из предположения, что шары, подкатившиеся к внешнему краю колеса, будут обладать большим силовым моментом, чем шары, находящиеся в суженной части камер вблизи его оси.
Примерно в то же самое время, в первой половине XVII в., известный астроном и член ордена иезуитов Христофор Шейнер сделал важное открытие — он обнаружил пятна на поверхности Солнца. Однако для нас более интересным представляется его сочинение «Комментарий к основаниям гномоники», изданное в Ингольштадте в 1616 г. В нем автор описывает оригинальную идею еще одного перпетуум мобиле, которому он дал громкое название «шейнеров гномон в центре мира».
Постоянное движение гномона Шейнер обосновывал следующим образом. Произвольная точка, выбранная в качестве центра мира, одновременно будет являться и центром гравитации. Если раскрутить рычаг с перпендикулярно установленным на одном его конце гномоном так, чтобы свободный конец рычага проходил через этот центр гравитации, вся система придет в непрерывное вращение, потому что сила, притягивающая гномон с рычагом к центру гравитации, будет одинаковой во всех точках траектории.
Идея Шейнера сразу ж вызвала многочисленные возражения современников. Так, собрат Шейнера по ордену иезуитов астроном Джиованни Баптиста Риччиоли утверждал, что гномон моментально упадет в центр гравитации по наикратчайшему пути. Другой математик того времени Марио Беттино не без иронии заявил:
«Да, это будет перпетуум, но не мобиле, а покоя!»
Хотя Галилей и не был приверженцем идеи перпетуум мобиле, один из его учеников — Клеменс Септимус попытался построить вечный двигатель.
У этого устройства вместо обычных грузов в плотно закрытом с концов цилиндрическом барабане вращалась плоская непроницаемая лопатка, разделявшая два вещества различной плотности. Одна половина цилиндра, FAG, наполнялась ртутью или водой, другая, FBG, - маслом или воздухом (т.е. более легким веществом). Работа этого устройства предполагалась следующей. Поскольку на CA действует больший вес ртути, то плечо рычага перейдет в положение DE, а центр тяжести окажется в некоторой точке D, лежащей между A и C. Так как ртуть несжимаема и вместе с тем она не может проникнуть в другую половину цилиндра, то весь барабан начнет вращаться в направлении C. Но вследствие этого движения центр тяжести системы опять переместится в исходное положение, и все повторится сначала. На основе построенной таким образом функциональной схемы Клеменс пришел к выводу, что данный перпетуум мобиле сразу же после его изготовления должен прийти во вращательное движение и оставаться в этом состоянии вечно без какого-либо подвода энергии извне.
Против ошибочных взглядов Клеменса Септимуса выступил его друг итальянский физик Альфонсо Борелли. В опубликованном в 1670 г трактате «О естественном движении и подвешенных грузах» он подробно описывает машину Клеменса, категорически отрицая возможность ее работы с циклическим движением шаров по замкнутому пути.
В следующем примере, заимствованном из того же источника, движущим элементом перпетуум мобиле вновь является сила тяжести.
Правда, при первом взгляде вам не может не показаться, что этот вечный двигатель несколько великоват: ведь главная его часть — это вся наша Земля с просверленным насквозь от полюса к полюсу прямым каналом, герметически закрытым с обоих концов. По представлению изобретателя, массивный шар, изготовленный из достаточно плотного материала, должен колебаться от одного конца канала к другому сколь угодно долго.
В заключение этого краткого обзора наиболее часто встречающихся типов механических вечных двигателей приведем еще два интересных примера. Принцип действия первой из этих машин схема 34 по внешнему виду необычайно прост разница в весе между более длинной частью ремня, проходящей между промежуточными роликами, и его прямой, вертикальной частью, обеспечивает неравенство сил, служащее причиной постоянного движения всей системы. Подобный тип перпетуум мобиле был, по-видимому, прежде необычайно популярен, поскольку он часто встречается в литературе во многих вариантах: с ремнями, цепями и т.п.
Многочисленные попытки создания вечного двигателя, приводимого в действие силой тяжести различных масс в виде откидных рычагов, неуравновешенных шаров и т.п., с самого начала исходили из неверного предположения о том, что для приведения такой машины в непрерывное движение достаточно сместить центр тяжести ее вращающейся части (колеса, рычагов и т.д.) из положения равновесия, т.е. сдвинуть его с оси вращения. Это ошибочное понимание закона тяготения, по всей видимости, имело своими главными причинами несколько консервативный взгляд на статику тел, а также почти полное отсутствие опыта практического применения новых законов динамики, установленных Галилеем.
Член английского Королевского общества механик и астроном Джеймс Фергюсон в качестве протеста против всё умножавшихся проектов новых вечных двигателей, в бессмысленности которых он нисколько не сомневался, построил модель перпетуум мобиле, показанную на рисунке.
По внешнему виду эта модель мало чем отличалась от описанных выше устройств. Правда, в дополнение к откидывающимся грузам на концах звездообразно расположенных рычагов Фергюсон использовал еще набор грузов, передвигавшихся в особых каретках в направлении касательной к окружности вращения и перпендикулярно соответствующему рычагу. Одновременно перемещение грузов с помощью совокупности специальных блоков и тросов связывалось с движением откидывающихся рычажков; при этом каждый рычажок соединялся тросом с тем грузом, который отстоял от него по окружности на 90° в направлении движения часовой стрелки. С помощью подобной взаимной комбинации исходных элементов Фергюсон намеренно хотел усилить действие исследуемой машины, чтобы, если все попытки привести ее в движение окажутся безуспешными, наглядно показать, что идея перпетуум мобиле целиком принадлежит царству фантазии. Весьма вероятно, что модель Фергюсона была не единственным выступлением против самой сущности идеи вечного двигателя, поскольку с критикой разных типов этих машин мы встречаемся и в целом ряде других сочинений того времени.
Отметим, что, пожалуй, никто из изобретателей вечного двигателя не задавался более легкой задачей, чем Фергюсон: ведь для своего эксперимента он мог выбрать любую машину своих противников, будучи заранее уверенным, что его попытка доказать невозможность вечного двигателя непременно окажется успешной.
Невозможность создания вечного двигателя
Попытаемся рассказать о законах природы, исключающих возможность создания перпетуум-мобиле.
Постройте машину, которая совершала бы работу большую, чем сообщенная ей энергия, и вы решите проблему вечного движения.
Чтобы вечный двигатель мог работать, он должен сам себя обеспечивать энергией. Иначе говоря, он должен вырабатывать ее в достаточном количестве, не имея ни какого внешнего источника. Представьте, что нужно рассчитать баланс энергии, затрачиваемой на совершение того или иного вида работы, будь то движение океанского лайнера, или забивание гвоздей, или полет со сверхзвуковой скоростью. В любом случае количество затраченной энергии всегда должно быть равно количеству энергии произведенной или выделившейся в результате совершения работы. Энергия, которую мы не совсем точно называем потерянной, на самом деле не изчезает. Просто она переходит в иную форму, при этом исключается возможность ее дальнейшего превращения в механическую или электрическую энергию. Так получается оттого, что в результате трения происходит нагревание и часть энергии выделяется в виде тепла. И это вообще говоря справедливо для потерь любого вида энергии , ибо они в конечном счете всегда превращаются в тепло.
Эту же мысль можно выразить и иными словами: во всех случаях общая конечная сумма энергии равна ее общей начальной сумме. Энергия не возникает и не исчезает, но переходит в другую форму, иногда малополезную или совсем бесполезную. Например, тепло, выделяемое в двигателе внутреннего сгорания, - ненужный и, тем не менее, неизбежный продукт превращения энергии. Его можно использовать, скажем, для обогрева салона автомобиля, но сделаем мы это или не сделаем - все равно часть работы, совершаемой двигателем, будет тратиться на тепловые потери.
Все, о чем говорилось выше, и представляет собой суть важнейшего закона природы - закона сохранения энергии, или первого начала термодинамики.
Мы уже говорили, что вечный двигатель должен совершать полезную работу, не имея никаких внешних источников энергии. Проще сказать, в нем не должно сжигаться топливо и к нему не должны прикладываться механические усилия. Существует ряд свидетельств, что именно поиски такой нереализуемой машины заложили фундамент механики как науки. Великие ученные прошлого приняли как аксиому невозможность создания перпетуум-мобиле и тем помогли пробиться росткам новой науки.
Порой легко доказать негодность того или иного проекта вечного двигателя и тем самым показать, что данный конкретный способ его реализации не приведет к желаемому результату. Но это вовсе не означает, что автоматически исключается возможность построения перпетуум-мобиле другими средствами. Поэтому, до тех пор, пока не был четко сформулирован закон сохранения энергиги, невозможность создания механического вечного двигателя, установленная многовековым опытом, вовсе не означала невозможность создания, скажем двигателя химического. Конечно, бесплодность поисков вечного движения признавалась еще до того, как этот закон стал достоянием науки. Однако это мнение основывалось не на некоторых общих положениях, а на анализе принципа действия отдельных "машин вечного движения". Тщательное рассмотрение очередного проекта всегда обнаруживало какие-нибудь теоретические ошибки, из-за которых двигатель не мог работать, а претензии изобретателя оказывались несостоятельными.
В разработку общепринятого ныне критерия неосуществимости вечного движения, провозглашающего невозможность создания энергии из ничего, внесли свой вклад философы, математики, инженеры. Закон сохранения энергии стал неизбежным препятствием для изобретателей перпетуум-мобиле. И все попытки преодолеть это препятствие кончались крахом.
doc4web.ru
ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ САМО-ДЕИСТВУЮЩИИ ДВИГАТЕЛЬ — МЕХАНИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯТОР — РАБОТА ДЮАРА И ЛИНДЕ — ЖИДКИЙ ВОЗДУХ
Осознав эту истину, я начал изыскивать пути выполнения моей идеи, и после длительных размышлений, я наконец придумал аппарат, который смог бы получать энергию из среды с помощью процесса постоянного охлаждения атмосферного воздуха. Этот аппарат постоянно превращая тепло в механическую работу, становился бы все холоднее и холоднее, и если бы осуществимым было достичь таким образом очень низкой температуры, то можно было бы создать сток тепла и получать энергию из среды. Это, как кажется, противоречит утверждениям Карно и Лорда Кельвина, упомянутым мною ранее, но из теории процесса я пришел к выводу, что такой результат достижим. К этому заключению я пришел, как мне кажется, в конце 1883, когда я был в Париже, и это было время, когда мой ум все больше и больше захватывало изобретение, сделанное мною в предыдущем году, которое с тех пор стало известно как "вращающееся магнитное поле". В течение нескольких последующих лет я осуществлял дальнейшую проработку своего плана и изучал рабочие условия, но мало продвинулся вперед. Коммерческое воплощение этого изобретения в этой стране потребовало большей части всей моей энергии вплоть до 1889, когда я вновь обратился к идее само- действующей машины. Более глубокое исследование лежащих в основе принципов и расчеты показали теперь, что результат, к которому я стремился, не может быть практически достигнут с помощью обычной техники, как я полагал в начале. Это привело меня к следующему шагу, к изучению двигателя, в целом называемого "турбиной", который вначале, как казалось, открывал больше шансов для осуществления моей идеи. Вскоре обнаружил однако, что турбина тоже не подходит. Но мои рассуждения показывали, что если можно будет добиться высокого совершенства двигателя определенного вида, то задуманный мною план осуществим, и я начал заниматься разработкой такого двигателя, первичной целью которого было обеспечить огромную экономичность преобразования тепла в механическую энергию. Отличительной особенностью этого двигателя было то, что производящий работу поршень ни с чем больше не соединялся, был совершенно свободен и вибрировал с огромной частотой. Механические сложности, с которыми столкнулся при создании этого двигателя, были больше, чем я ожидал, и продвигался вперед медленно. Работа продолжалась до начала 1892, когда поехал в Лондон, где увидел выдающиеся эксперименты Профессора Дюара с жидкими газами. Другие тоже раньше сжижали газы, особенно Озлевски и Пиктет, которые провели известные ранние эксперименты в этом направлении, но сила работы Дюара такова, что даже старое предстало в новом свете. Его эксперименты показали, хотя и не так, как представлял, что возможно достичь очень низкой температуры путем превращения тепла в механическую работу, и я вернулся, сильно впечатленный увиденным, и еще сильнее чем раньше убежденный в осуществимости моего замысла. Временно прерванная работа вновь возобновилась, и вскоре я достиг состояния полной законченности двигателя, который я назвал "механическим осциллятором". В этой машине я смог избавиться от всех сальников, клапанов и смазки, и добился такой быстрой вибрации поршня, что стержни (шатуны) из твердой стали, на которых он крепился и которые испытывали продольные вибрации, разлетались на части. Скомбинировав этот двигатель с динамо особой конструкции, я сделал высокоэффективный электрический генератор, неоценимый в плане измерений и определений физических величин благодаря неизменной частоте осцилляции, получаемых с помощью него. Я продемонстрировал несколько типов этой машины, названной "механический и электрический осциллятор", перед Электрическим Конгрессом на Мировой Выставке в Чикаго летом 1893 в ходе лекции, которую я в связи с большим количеством другой работы не смог подготовить к публикации. В связи с представившимся случаем я демонстрировал принципы механического осциллятора, но первоначальное предназначение этой машины впервые объясняется здесь.
Процесс использования энергии окружающей среды, как я его изначально себе представлял, включал в себя комбинацию пяти важных элементов, и каждый из них надо было заново проектировать и разрабатывать, потому что таких машин не было. Механический осциллятор был первым элементом в этой комбинации, и сделав его я обратился к следующему, которым был аэро-компрессор, по конструкции во многих отношениях напоминающий механический осциллятор. Вновь при его разработке встретились те же трудности, но работа велась очень энергично, и к концу 1894 я завершил эти два элемента и получил аппарат для сжатия воздуха, практически до любого давления, несравненно более простой, меньший по размерам и более эффективный, чем обычный. Я как раз только приступал к работе над третьим элементом, который вместе с первыми двумя дал бы охлаждающую машину исключительной эффективности и простоты, как меня постигло несчастье — моя лаборатория сгорела, это нанесло урон моим трудам и затормозило меня. Вскоре после этого Д-р Карл Линде объявил о сжижении воздуха в самоохлаждающемся процессе, показав, что этого можно добиться с помощью охлаждения воздуха до тех пор, пока он не станет жидким. Это было единственным экспериментальным доказательством, недостающим мне, касающимся возможности получения энергии их окружающей среды задуманным мною способом.
Сжижение воздуха в самоохлаждающемся процессе не было, как принято считать, случайным открытием, это был научный результат, достижение которого не могло быть уже сильно задержано, и который, по всей вероятности, не мог пропустить Дюар. Этот изумительный шаг вперед, я уверен, был сделан во многом благодаря яркой работе [этого] выдающегося Шотландца. Тем не менее, достижение Линде нетленно. Производство жидкого воздуха в течение четырех лет выполнялось в Германии в масштабах намного больших, чем в любой другой стране, и этот своеобразный товар нашел себе множество применений. В самом начале от него ждали очень многого, но до сих пор он был промышленным ignis fatuus (блуждающий огонь — п.п.). С помощью применения разработанных мной машин его стоимость вероятнее всего очень сильно уменьшится, но даже тогда его коммерческий успех будет оставаться под вопросом. Его использование в качестве охладителя экономически не оправдывается, поскольку его слишком низкая температура не нужна. Слишком дорого поддерживать тело как при очень низкой температуре, так и при слишком высокой. В производстве кислорода он не может соперничать с электролитическим способом. Для использования в качестве взрывчатки он неудобен, потому что его низкая температура опять делает его малоэффективным, а для двигательной энергии его цена все еще остается слишком высокой. Тем не менее, интересно отметить, что при приведении в движение двигателя жидким воздухом от него можно получать определенную энергию, или, говоря иными словами, можно ее получать от окружающей среды, которая поддерживает двигатель теплым. Каждые двести фунтов железа двигателя дают энергию со скоростью примерно в одну эффективную лошадиную силу за один час. Но этот выигрыш у потребителя съедается равной потерей у производителя.
Так что многое еще остается сделать для той задачи, над которой я столько трудился. Остается еще разработать много механических деталей и преодолеть некоторые трудности различной природы, и я пока еще не могу надеяться в скором времени создать само- действующую машину, получающую энергию от окружающей среды, даже если материализуются все мои ожидания. Возникло много обстоятельств, тормозивших мою работу в течение последнего времени, но по ряду причин эта задержка оказалась выигрышной.
Одна из этих причин в том, что я имел достаточно времени для раздумий о том, какими могут быть конечные возможности этой разработки. Я долгое время работал в полной уверенности, что практическая реализация этого метода получения энергии от солнца будет иметь неоценимую промышленную ценность, но продолжительное изучение этого предмета открыло тот факт, что хотя, если мои ожидания хорошо обоснованы, оно и будет коммерчески выгодным, но совсем не до чрезвычайной степени.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
fis.wikireading.ru
Двигатель предназначен, в частности, для приведения в движение всевозможных транспортных средств и для обеспечения работы электрогенератора. Двигатель содержит корпус, ведомый и пассивный диски и установленный между ними ведущий диск, ось которого пересекается с их осями под острым углом, вал ведомого диска выведен наружу. Ведомый и пассивный диски снабжены поршнями, размещаемыми в цилиндрах, установленных на ведущем диске с обеих сторон. К цилиндрам из общего канала подведены отверстия радиальных каналов, а из цилиндров выходят отверстия выхода, охваченные регулирующим кольцом. Общий канал соединен трубопроводом с дроссельной камерой, имеющей управляемую дроссельную заслонку. Дроссельная камера соединена с маслосборником. Механический двигатель отдает потребителю работу, которую совершает по перемещению поршней в цилиндрах. Изобретение обеспечивает возможность регулирования числа оборотов вала и экологическую безопасность. 1 ил.
Изобретение относится к энергетической технике и, в частности, может использоваться в качестве двигателя для приведения в движение автомобилей и других транспортных средств или для работы электрогенератора.
Известны радиально-поршневые гидромоторы, содержащие корпус-статор, ротор с цилиндрами и поршнями, направляющие статора, распределительный вал и устройство подвода жидкости (см. авт. свид. СССР №183075 от 09.06.1964. МКИ F 03 С 1/04).
В известном радиально-поршневом гидромоторе масло (жидкость) под давлением поступает от внешнего источника на устройство подвода масла и распределяется по цилиндрам с поршнями. Поршни передают усилие давления с помощью роликов, катящихся по направляющим статора, на ротор, который вращается и совершает работу.
К недостаткам известных радиально-поршневых гидромоторов относится то, что в них можно получать внешнюю работу, в виде вращения силового вала, за счет внешнего источника энергии, сжимающего жидкость. Все это снижает эффективность их использования, поэтому они применяются только как гидроусилители или как преобразователи давления.
Изобретение направлено на создание механического двигателя симметричного, в котором осуществляется циркуляция рабочего тела (жидкости), приводящая к непрерывному получению внешней работы (энергии) в виде вращения вала, в котором регулируется число оборотов вала и который будет работать без топлива.
Техническим результатом использования механического двигателя симметричного является то, что в нем будет осуществляться циркуляция рабочего тела, проводящая к непрерывному получению работы, в виде вращения вала.
Техническим результатом использования механического двигателя симметричного является то, что во время работы двигателя число оборотов его вала можно регулировать.
Техническим результатом использования механического двигателя симметричного является то, что он откроет новое экологически чистое направление в развитии энергетической техники.
Указанные технические результаты достигаются тем, что механический двигатель симметричный содержит герметичный корпус, в объеме которого размещаются выполненные на его противоположных стенках корпусы подшипников с центральными сквозными отверстиями, у которых оси вращения пересекающиеся в точке, определяемой конструктивным построением двигателя, и отклонены одна относительно другой под острым углом, в которые с помощью радиально-упорных подшипников устанавливаются валы ведущего диска и ведомого диска, свободные от вала плоскости торцов которых, образуя полукруги ската и подъема, взаимодействуют между собой поршнями, помещенными в полости равномерно распределенных по окружности цилиндров, размещенных на плоскости торца ведущего диска и направленных параллельно к оси вращения ведущего диска, на противоположной плоскости торца которого размещены в местах напротив, оппозитно такие же цилиндры, в полости которых помещены поршни, взаимодействующие с пассивным диском, в замкнутые объемы которых, как и в замкнутые объемы цилиндров, расположенных на противоположной плоскости торца ведущего диска, введены выполненные в теле ведущего диска по радиусам и проходящие по двум условным плоскостям для соответствующих цилиндров отверстия радиальных каналов, поперечная площадь каждого из которых не больше площади дна поршня, выходящие из расположенного в центре вала общего канала, имеющего установленную в нем с минимальным зазором закрепленную к крышке подшипников распределительную трубу, две смещенные поперечные оппозитные прорези которой, установленные к выходам радиальных каналов, равны половине ее диаметра, и выведенного на торец вала, закрытого крышкой подшипников, обеспечивающей с помощью сальникового уплотнения герметичность объема общего канала, который соединен трубопроводом с выходом из имеющей в своем объеме управляемую рычагом дроссельную заслонку дроссельной камеры, вход в которую соединен с наполненным жидким маслом маслосборником, расположенным в объеме корпуса, при этом концы выдвигаемых из цилиндров поршней закреплены с помощью шарнирных соединений, имеющих радиальные зазоры, на ведомом диске, вал которого выведен наружу, и на пассивном диске, который отодвинут от равного по наружному диаметру ведущего диска в направлении действия поршней на такое расстояние, на какое ведомый диск отодвинут от ведущего диска в направлении действия поршней, и который с помощью радиально-упорного подшипника, закрепленного в его корпусе подшипников, сделанном в центральном сквозном отверстии, установлен на опорную ось, выполненную из тела корпуса подшипников ведущего диска, так, что ее ось вращения параллельна оси вращения ведомого диска и принадлежит условной плоскости, проходящей через оси вращения ведущего и ведомого дисков, а на боковой поверхности ведущего диска, по оси радиальных каналов, выполнены соединенные с объемами цилиндров отверстия выхода, охваченные снаружи с минимальным зазором закрепленным к корпусу кольцом, две смещенные поперечные оппозитные прорези которого равны половине его диаметра и находятся у отверстий выхода, а начала и окончания их проходят по условной плоскости, принадлежащей осям вращения ведущего диска и ведомого диска, по которой проходят начала и окончания прорезей распределительной трубы, каждая из которых находится относительно этой плоскости на противоположной стороне от соответствующей ей прорези кольца.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей. На чертеже изображен механический двигатель симметричный, α - угол наклона осей, ω - направление угловой скорости вращения.
Механический двигатель симметричный, далее механический двигатель, представляет автономный модуль, производящий механическую энергию. Корпус 1 механического двигателя выполнен из металла и образует герметичный объем. В объеме корпуса 1, на левой и правой стенках (см. чертеж) выполнены корпусы подшипников 2 с центральными сквозными отверстиями. Оси вращения корпусов подшипников 2 пересекаются в точке, определяемой конструктивным построением двигателя, а в месте пересечения отклонены одна относительно другой под острым углом, например, 5°. В результате оси вращения двух корпусов подшипников 2 принадлежат одной общей условной плоскости, которая проходит по продольной оси симметрии корпуса, В корпусы подшипников с помощью радиально-упорных подшипников устанавливаются валы ведущего диска 3 и ведомого диска 4. Ведущий и ведомый диски выполнены круглыми, одного диаметра и определенной толщины, а торцевые плоскости их параллельны. Каждый вал составляет единое целое с соответствующим ведущим диском 3 или ведомым диском 4 и расположен на одной оси вращения (соосно) с ним, поэтому их оси вращения совмещаются с осями вращения корпусов подшипников. При этом ось вращения ведомого диска 4 будет перпендикулярна к боковой стенке корпуса 1 (см. чертеж), потому что его вал устанавливается в корпус подшипников 2, ось вращения которого перпендикулярна к боковой стенке корпуса. Вал ведомого диска выведен наружу через уплотнение. Ведущий и ведомый диски и их валы изготовлены из легкого и прочного металла. Корпусы подшипников закрыты соответствующими крышками подшипников. Обращенные друг к другу свободные от вала плоскости торцов ведущего и ведомого дисков взаимодействуют между собой, например, шестнадцатью одинаковыми круглыми цилиндрическими поршнями 5. Поршни изготовлены из легкого и прочного материала. Поршни 5 помещены в круглые цилиндрические полости одинаковых цилиндров 6, и они в них подвижны. Цилиндры 6 размещены на плоскости торца ведущего диска и равномерно распределены по его наибольшей окружности, но за край его не выступают. Цилиндры 6, например, выполнены из тела ведущего диска 3. Оси вращения цилиндров направлены параллельно к оси вращения ведущего диска 3. На второй (на противоположной) плоскости торца ведущего диска 3, на таком же диаметре окружности, как упомянутые цилиндры, выполнены из тела ведущего диска в таких же местах оппозитно такие же шестнадцать цилиндров 6. В полости этих цилиндров 6 также помещены поршни 5, взаимодействующие с пассивным диском 7, который параллелен ведомому диску 4. В пассивном диске 7, в его центральном сквозном отверстии, сделан корпус подшипников. В этот корпус подшипников установлен радиально-упорный подшипник, с помощью которого пассивный диск 7 крепится на опорную ось 8, выполненную из тела корпуса подшипников 2 ведущего диска. Ось вращения опорной оси 8 параллельна оси вращения ведомого диска 4 и проходит по условной плоскости, принадлежащей осям вращения ведущего и ведомого дисков. При этом пассивный диск 7 отодвинут от равного по наружному диаметру ведущего диска 3 в направлении действия поршней на такое расстояние, на какое от ведущего диска отодвинут в направлении действия поршней ведомый диск 4. Концы поршней 5, которые выдвигаются из цилиндров с обеих сторон ведущего диска 3, закреплены с помощью, например, шаровых шарнирных соединений 9 на плоскости торца ведомого диска 4 и на плоскости торца пассивного диска 7, которые, в виду наклона их плоскостей торцов к оси вращения ведущего диска, образуют по полукругу ската и подъема. В данном случае конструктивного построения двигателя оси вращения корпусов подшипников 2 пересекаются в точке, лежащей на плоскости контакта шарниров 9 с ведомым диском. Шарнирные соединения 9 имеют радиальный зазор, поэтому направление осей зазоров совпадает с направлением радиусов ведомого и пассивного дисков, позволяя каждому шарнирному соединению описывать свою траекторию.
Для смазки шарнирных соединений к ним подведены выполненные в теле ведомого и пассивного дисков отверстия-ловушки. В замкнутые объемы цилиндров 6, расположенных на обеих плоскостях торцов ведущего диска 3, введены выполненные по радиусам в теле ведущего диска отверстия одинаковых радиальных каналов 10, которые при этом проходят по одной и по второй соответствующим расположению цилиндров условным плоскостям, параллельным плоскостям торцов ведущего диска. Входы отверстий радиальных каналов в цилиндры не должны перекрываться поршнями 5. Поперечная площадь радиального канала 10 равна или меньше площади дна поршня 5. Однако отношение площади дна поршня 5 к поперечной площади радиального канала 10 не должно быть больше, например, трех. Отверстия радиальных каналов, образуя два кольцевых ряда выходящих отверстий, соединяются с общим каналом 11, выполненным в центре вала ведущего диска 3, в виде глухого отверстия. Диаметр окружности общего канала подбирается таким, чтобы выходящие отверстия радиальных каналов не касались друг друга. Вход в общий канал выведен на торец вала ведущего диска 3. На боковой поверхности общего канала имеются продольные углубления, которые не доходят до выходящих отверстий радиальных каналов.
В общем канале размещается, прилегая к его стенке с минимальным зазором, распределительная труба 12. На распределительной трубе 12 выполнены две одинаковые смещенные относительно друг друга поперечные прорези, расположенные противоположно, оппозитно. Размер прорезей вглубь равен половине диаметра распределительной трубы, а в ширину их размер равен диаметру отверстия радиальных каналов. Продольные кромки прорезей, образующие их начала и окончания, острые, так как имеют скосы от их внутреннего диаметра к наружному. Периметр распределительной трубы в месте прорезей состоит из прорези и закрытой стороны. Одна прорезь и закрытая сторона распределительной трубы расположены на уровне одного ряда выходящих из общего канала отверстий радиальных каналов, а закрытая сторона и другая прорезь - на другом. Распределительная труба 12 закрепляется к крышке подшипников с помощью центрального стержня 13, поэтому крышку подшипников, закрывающую торец вала ведущего диска 3 и соответственно корпус подшипников 2, крепят к корпусу подшипников так, чтобы начала и окончания прорезей распределительной трубы 12 проходили по условной плоскости, принадлежащей осям вращения ведущего и ведомого дисков. Внутренняя поверхность крышки подшипников контактирует с помощью установленного в ее теле сальникового уплотнения 14 с торцом вала ведущего диска, обеспечивая герметичность объема общего канала. В объем общего канала 11 через крышку подшипников вводится трубопровод. Трубопровод соединен с выходом из герметичной дроссельной камеры 15. В объеме дроссельной камеры 15 установлена управляемая с помощью рычага дроссельная заслонка 16, предназначенная для изменения гидравлического сопротивления потока. Вход в дроссельную камеру 15 соединяется трубопроводом с маслосборником, расположенным в объеме корпуса 1. Маслосборник наполняется неиспаряющимся жидким маслом до расчетного уровня. Масло в механическом двигателе является рабочим телом, присутствие которого в определенном месте, при определенном условии (сжатие масла центробежной силой) выводит данную механическую систему из устойчивого состояния в возбужденное (эксцитативное) состояние и обеспечивает работу. При этом на боковой поверхности ведущего диска 3 (на ободе) по оси отверстий радиальных каналов 10 выполнены равные между собой отверстия выхода 17. Каждое отверстие выхода 17 соединяет объем цилиндра 6 с объемом корпуса 1. Поперечная площадь отверстия выхода 17 делается меньшей, чем площадь дна поршня. Отверстия выхода 17 по боковой поверхности ведущего диска охвачены закрепленным к корпусу 1 кольцом 18. Кольцо 18 прилегает к боковой поверхности ведущего диска с минимальным зазором, и оно по ней скользит. В кольце 18 выполнены смещенные относительно друг друга две одинаковые поперечные прорези, которые параллельны его торцам. Прорези на кольце 18 расположены противоположно, оппозитно. Вглубь размер прорезей равен половине диаметра кольца 18, а в ширину размер их равен диаметру отверстий выхода 17. Периметр кольца в месте прорезей состоит из прорези и закрытой стороны. Одна прорезь и закрытая сторона кольца находятся на уровне одного ряда отверстий выхода 17, а закрытая сторона и другая прорезь - на другом. Начала и окончания прорезей кольца 18 проходят по условной плоскости, принадлежащей осям вращения ведущего и ведомого дисков. При этом кольцо 18 устанавливают на корпусе 1 так, чтобы его любая прорезь находилась относительно условной плоскости, принадлежащей осям вращения ведущего и ведомого дисков, на противоположной стороне от соответствующей ей прорези распределительной трубы 12, связанной с ней одним рядом радиальных каналов. В результате если прорези распределительной трубы 12 при вращении дисков на полукругах скатов открывают вход в объемы цилиндров со стороны радиальных каналов, то в это время закрытые стороны кольца 18 закрывают их объемы со стороны корпуса, и наоборот.
Рабочее вращение дисков механического двигателя осуществляется в направлении увеличения наполнения объемов цилиндров, у которых отверстия выхода 15 при этом закрываются закрытыми сторонами кольца 16. Если механический двигатель изготовлен больших размеров, то в нем, для снятия больших осевых нагрузок действия поршней на ведущий, ведомый и пассивный диски, производится установка их валов на радиальные подшипники, а соответствующие плоскости торцов ведущего, ведомого и пассивного дисков упираются в упорные подшипники, установленные в корпусы подшипников соосно с радиальными. Причем ведущий диск 3 должен упираться в два упорных подшипника, удерживающих его с двух сторон от осевого смещения. Отмечаем, что условная плоскость, проходящая через середину толщины ведущего диска 3 параллельно его торцевым плоскостям, делит механический двигатель на симметричные технологические части. Это уравновешивает действие неуравновешенной центробежной силы, возникающей, если двигатель будет несимметричным. В корпусе 1 имеются отверстия для залива и слива масла с ввинчиваемыми в них пробками, фильтр-сопун для связи с атмосферой, а также герметичное окно контроля уровня масла. Напротив прорезей кольца 16 устанавливается закрепленный к корпусу отбойник масла. Корпус 1 имеет опоры, которыми он крепится к раме. Вал механического двигателя может быть соединен с редуктором транспортного средства или с электрогенератором. Механический двигатель снабжается стартером и аккумулятором, с помощью которых обеспечивается его запуск.
Работа механического двигателя симметричного осуществляется следующим образом (см. чертеж). В стационарно работающем механическом двигателе рабочее тело, масло, в дальнейшем масло, заполняет весь объем тракта, по которому оно циркулирует, это: трубопровод, дроссельная камера 15, общий канал 11, радиальные каналы 10 и объемы в цилиндрах 6, незанятые поршнями 5. Вращение взаимодействующих между собой ведущего 3, ведомого 4 и пассивного 7 дисков с расчетной скоростью, позволяющей получать внешнюю работу, осуществляется в направлении увеличения наполнения объемов цилиндров маслом, отверстия выхода 17 у которых при этом закрываются закрытыми сторонами кольца 18.
Чтобы облегчить описание работы механического двигателя, можно воспользоваться тем, что условная плоскость, проходящая через середину толщины ведущего диска 3 параллельно его торцевым плоскостям, делит механический двигатель на симметричные технологические части. Поэтому будем рассматривать, например, левую технологическую часть (см. чертеж) механического двигателя, где взаимодействуют поршнями 5 ведущий диск 3 и ведомый диск 4. Пусть при вращении дисков двигателя точка отсчета находится на ведущем диске 3, на стороне прорези кольца 18. Тогда масло из открытых отверстий выхода 17 ведущего диска будет выбрасываться, выталкиваемое поршнями 5, из объемов цилиндров 6, потому что на стороне полукруга подъема расстояние между установленными под углом друг к другу дисками сокращается. На масло, выбрасываемое из отверстий выхода, поперечная площадь которых меньше площади дна поршня, действует центробежная сила, помогающая его выходу. Но из радиальных каналов 10, связанных через объемы цилиндров 5 с этими отверстиями выхода 17, масло так выйти не может, потому что выходы в них из общего канала 11 закрыты закрытой стороной распределительной трубы 12, а выталкиваемое из цилиндров поршнями масло создает в каналах гидрозатвор.
При вращении дисков отверстия выхода подходят по порядку к концу прорези кольца 18, а выходы радиальных каналов из общего канала подходят к концу закрытой стороны распределительной трубы 12. При этом в подошедшем первом цилиндре 6, связанном с отверстием выхода 17, поршень 5 будет находиться в нижнем положении, и вытеснение масла им из цилиндра закончено. В следующий момент вращения дисков отверстия выхода 17 на ведущем диске по порядку закрываются закрытой стороной кольца 18, а выходящие отверстия радиальных каналов 10 по порядку открываются в результате совмещения их с прорезью распределительной трубы 12. Масло из радиальных каналов под действием центробежной силы начнет перемещаться и заполнять объемы цилиндров. На место масла, уходящего в цилиндры 6 из радиальных каналов 10, в радиальные каналы, в силу неразрывности потока, поступает масло из общего канала 11, в который оно всасывается из маслосборника, проходя по трубопроводу и по дроссельной камере 15. Поступающее в общий канал 11 масло будет в нем вращаться вместе с ведущим диском, так как оно соприкасается с продольными углублениями на поверхности общего канала. При этом находящееся в каждом радиальном канале 10 и вращающееся с постоянной угловой скоростью вместе с ведущим диском 3 масло представляет подвижный, перемещающийся в канале столб жидкости, на который как на тело диска действует сила инерции, состоящая из касательной силы инерции и нормальной силы инерции.
На столб заключенного в радиальном канале масла, направленного по радиусу, действует нормальная сила инерции, известная как центробежная сила. Действие центробежной силы направлено от центра, значит на слой масла, находящийся у входа в цилиндр, действует давление заключенного в радиальном канале подвижного столба масла, которое представляет центробежную силу давления этого масла (РЦБ). Центробежная сила давления масла каждого радиального канала давит на заключенное в соответствующем объеме цилиндра масло, повышая в нем давление, которое передается на поршни 5, в виде силы давления поршня (РП). Если площадь дна поршня больше поперечной площади радиального канала, то по закону гидростатики сила давления поршня на ведомый диск будет больше, чем центробежная сила давления масла на величину отношения площадей. Так как размещенные в цилиндрах поршни подвижны, то они под действием давления выталкиваются из них и через шарниры 9 передают силу давления поршней на ведомый диск. Поршни 5 в данном случае находятся на полукруге ската ведомого диска, поэтому силы давления каждого поршня, проецируясь по касательной на плоскость полукруга ската, представляют скатывающие силы поршней (FСК). Скатывающие силы поршней имеют плечо приложения, равное радиусу окружности расположения цилиндров, поэтому образуют моменты сил поршней (МП), которые вращают диски. А это указывает на то, что центробежная сила давления масла каждого задействованного радиального канала 10 способом выталкивания поршня 5 из цилиндра 6 (распирающая сила поршня 5 в цилиндре) отталкивается поршнем 5 на полукруге ската от вращающегося в том же направлении ведомого диска. 4. То есть центробежная сила давления масла совершает внешнюю работу на полукруге ската по перемещению каждого поршня 5 в цилиндре при постоянном давлении и обеспечивает на них образование моментов сил поршней. Полученные на полукруге ската моменты сил поршней превосходят касательные силы инерции вращающихся дисков, силы гидравлического сопротивления в тракте циркуляции масла и силы трения. Поэтому на полукруге ската цилиндры 6 будут постоянно заполняться всасываемым из маслосборника, а затем сжатым в радиальных каналах центробежной силой маслом, на которое в свою очередь давит центробежная сила давления масла радиальных каналов, выталкивающая из цилиндров на ведомый диск связанные с ним шарнирно поршни, с сохранением сил давления поршней, обеспечивающих безостановочную работу двигателя. Когда при вращении дисков соответствующие отверстия выхода 17 подходят по порядку к началу прорези кольца 18, а соответствующие радиальные каналы 10 - к началу закрытой стороны распределительной трубы 12, в подошедшем первом цилиндре 6, связанном с соответствующим радиальным каналом, поршень 5 будет находиться в верхнем положении, и заполнение маслом цилиндра действием центробежной силы давления масла, поступающего из радиального канала, закончено.
В следующий момент времени отверстия выхода 17, совмещаясь с прорезью кольца 18, по порядку открываются, а входы в радиальные каналы 10 закрытой стороной распределительной трубы 12 по порядку закрываются, и масло из объемов цилиндров, как описано выше, под действием давления поршней 5, выталкиваемых из цилиндров 6, будет выбрасываться из отверстий выхода 17. При этом точка отсчета на вращающихся дисках двигателя совершила полный оборот, один цикл, который не отличается от последующих циклов. Соответственно оппозитная точка отсчета на правой технологической части механического двигателя (см. чертеж) также совершила полный оборот, один цикл. Значит справа центробежная сила давления масла также совершает работу по перемещению каждого поршня 5 в цилиндре 6 на полукруге ската пассивного диска. Отмечаем, что заполнение маслом объемов цилиндров 6, а также их опорожнение, осуществляется одновременно, с обеих сторон ведущего диска 3. Поэтому работающий механический двигатель уравновешен. Силы давления поршней (распирающие силы) давят на скатываемые полукруги ведомого и пассивного дисков и, проецируясь по касательной линии на их наклонные плоскости, представляют скатывающие силы поршней. Скатывающие силы поршней от ведомого и пассивного дисков, имея плечи приложения, равные радиусам окружности расположения цилиндров, образуют симметричные моменты сил поршней, приложенные к вращающимся дискам. Полученные на полукругах ската моменты сил поршней вращают диски и обеспечивают безостановочную работу двигателя. Поэтому работа центробежных сил давления масла всех задействованных радиальных каналов, в виде приложенных к взаимодействующим дискам симметричных моментов сил поршней, передается на вал механического двигателя в непрерывной последовательности.
Трение в подшипниках и гидравлическое сопротивление поступающего в цикл масла в данном механическом двигателе сведены к минимуму. Дроссельная заслонка 16 в дроссельной камере 15 с помощью рычага переводится в такое положение, когда вся получаемая работа будет равна трению в подшипниках, расчетному гидравлическому сопротивлению тракта и гидравлическому сопротивлению, возникающему в дроссельной камере 15. То есть механический двигатель будет работать на холостом ходу. Переход в оптимальный режим вращения со снятием с вала двигателя полезной работы, используемой потребителем, осуществляется открытием дроссельной заслонки 16 на необходимый угол. А масло, выбрасываемое из отверстий выхода 17, ударяется об отбойник и разбрызгивается по объему корпуса 1. Большие капли масла стекают вниз, в маслосборник, откуда оно всасываются на циркуляцию, на непрерывную работу механического двигателя. Мелкие капли масла заполняют объем корпуса и участвуют в смазывании трущихся поверхностей, например шарнирных соединений.
Энергия, которая заставляет в механическом двигателе непрерывно вращаться взаимодействующие между собой с помощью поршней ведущий 3, ведомый 4 и пассивный 7 диски, представляет работу, которую совершает по перемещению поршней в цилиндрах развиваемая столбами жидкого масла, заключенных в радиальных каналах 10, центробежная сила давления масла, приложенная к каждому объему масла, заключенному в цилиндрах 6, которые в данный момент вращения дисков находятся у полукругов ската ведомого и пассивного дисков, а соответствующие радиальные каналы закрыты закрытой стороной кольца 16. Определяется центробежная сила давления столба масла, заключенного в каждом радиальном канале ведущего диска 3, как РЦБ=m·аЦС, где аЦС=ω2·R - центростремительное ускорение, ω - угловая скорость вращения, R - радиус окружности расположения цилиндров, m=SК·h·ρ - масса заключенного в радиальном канале масла, SК - площадь отверстия радиального канала на входе в цилиндр, h≈R - высота радиального канала (столба масла), ρ - удельная плотность масла. Центробежная сила давления столба масла в каждом радиальном канале 10 действует на сообщающийся с ним объем масла (сосуд), заключенный в цилиндре 6, и поднимает в нем давление до рЦ=РЦБ/SК. Если площадь дна цилиндра больше поперечной площади радиального канала, то сила давления на дно поршня будет больше центробежной силы давления масла. Согласно закону гидростатики РП=РЦБ·SП/SК, где РП - сила давления поршня (распирающая сила), SП - площадь поршня. При этом возникающая в каждом радиальном канале 10 центробежная сила давления масла совершает работу при постоянном давлении рЦ по перемещению поршней 5 в цилиндрах на полукругах скатов ведомого и пассивного дисков и определяется как А=n·Δl·РЦБ·SП/SК или А=n·Δl·РЦБ, если SП=SК, где n - количество задействованных на скатываемых полукругах поршней, Δl - перемещение поршня на полукруге ската от положения l1 до положения l2. Силы давления поршней давят на полукруги скатов ведомого и пассивного дисков и, проецируясь по касательной линии на плоскости полукругов скатов, представляют скатывающие силы действия поршней, и каждая определяется как FCK=PП·sinα, где α - действующий угол наклона осей дисков, равный углу наклона между дисками, который изменяется в первой четверти круга от 0 до α, а во второй четверти круга от α до 0. Направленные по полукругам скатов ведомого и пассивного дисков скатывающие силы поршней, имея плечи приложения, равные радиусам окружности расположения цилиндров, образуют симметричные моменты сил поршней MП=2·FCK·R. Момент сил поршней, передаваемый на вал, определяется как их сумма МпОБЩ=∑2·FCK·R.
Запуск механического двигателя симметричного осуществляется, например, электрическим стартером, питающимся от аккумулятора. Стартер входит кинематически в зацепление с валом ведомого диска 4 двигателя, а затем он осуществляет вращение связанных с ним ведомого, ведущего и пассивного дисков в направлении увеличения объемов цилиндров 6, выходные отверстия 17 которых закрываются закрытыми сторонами кольца 18. Дроссельная заслонка 16 дроссельной камеры открывается полностью. При быстром раскручивании взаимодействующих друг с другом ведомого, ведущего и пассивного дисков воздух, выталкиваемый поршнями 5 из объемов цилиндров 6, выходит на стороне прорезей кольца 18 из отверстий выхода. А когда при вращении дисков эти цилиндры с поршнями окажутся на стороне закрытых сторон кольца 18, когда отверстия выхода 17 их закрыты, воздух под действием разрежения, в результате вытягивания поршней из цилиндров 6, будет входить из радиальных каналов 10 в объемы каждого цилиндра. На освобождающиеся объемы, в радиальные каналы 10 и в объемы цилиндров 6 будет поступать воздух из общего канала, из трубопровода и из дроссельной камеры 15. Но вход в указанные объемы для воздуха закрыт уровнем масла (масляной пробкой). Поэтому в указанных объемах возникает разреженность. Масло под действием внешнего давления поступает по трубопроводу в дроссельную камеру 15, откуда по трубопроводу масло поступит в общий канал, а из него по радиальным каналам 10 в объемы цилиндров. Через определенный промежуток времени воздух из объемов цилиндров вытесняется маслом и механический двигатель будет безостановочно вращаться, работать. Стартер выходит из зацепления и отключается. А механический двигатель с помощью прикрытия дроссельной заслонки 16 переходит в оптимальный режим работы.
Механический двигатель симметричный, содержащий герметичный корпус, в объеме которого размещаются выполненные на его противоположных стенках корпусы подшипников с центральными сквозными отверстиями, у которых оси вращения, пересекающиеся в точке, определяемой конструктивным построением двигателя, отклонены одна относительно другой под острым углом, в которые с помощью радиально-упорных подшипников устанавливаются валы ведущего диска и ведомого диска, свободные от вала плоскости торцов которых, образуя полукруги ската и подъема, взаимодействуют между собой поршнями, помещенными в полости равномерно распределенных по окружности цилиндров, размещенных на плоскости торца ведущего диска и направленных параллельно к оси вращения ведущего диска, на противоположной плоскости торца которого размещены в местах напротив оппозитно такие же цилиндры, в полости которых помещены поршни, взаимодействующие с пассивным диском, в замкнутые объемы которых, как и в замкнутые объемы цилиндров, расположенных на противоположной плоскости торца ведущего диска, введены выполненные в теле ведущего диска по радиусам и проходящие по двум условным плоскостям для соответствующих цилиндров отверстия радиальных каналов, поперечная площадь каждого из которых не больше площади дна поршня, выходящие из расположенного в центре вала общего канала, имеющего установленную в нем с минимальным зазором закрепленную к крышке подшипников распределительную трубу, две смещенные поперечные оппозитные прорези которой, установленные к выходам радиальных каналов, равны половине ее диаметра, и выведенного на торец вала, закрытого крышкой подшипников, обеспечивающей с помощью сальникового уплотнения герметичность объема общего канала, который соединен трубопроводом с выходом из имеющей в своем объеме управляемую рычагом дроссельную заслонку дроссельной камеры, вход в которую соединен с наполненным жидким маслом маслосборником, расположенным в объеме корпуса, при этом концы выдвигаемых из цилиндров поршней закреплены с помощью шарнирных соединений, имеющих радиальные зазоры, на ведомом диске, вал которого выведен наружу, и на пассивном диске, который отодвинут от равного по наружному диаметру ведущего диска в направлении действия поршней на такое расстояние, на какое ведомый диск отодвинут от ведущего диска в направлении действия поршней, и который с помощью радиально-упорного подшипника, закрепленного в его корпусе подшипников, сделанном в центральном сквозном отверстии, установлен на опорную ось, выполненную из тела корпуса подшипников ведущего диска, так, что ее ось вращения параллельна оси вращения ведомого диска и принадлежит условной плоскости, проходящей через оси вращения ведущего и ведомого дисков, а на боковой поверхности ведущего диска по оси радиальных каналов выполнены соединенные с объемами цилиндров отверстия выхода, охваченные снаружи с минимальным зазором закрепленным к корпусу кольцом, две смещенные поперечные оппозитные прорези которого равны половине его диаметра и находятся у отверстий выхода, а начала и окончания их проходят по условной плоскости, принадлежащей осям вращения ведущего диска и ведомого диска, по которой проходят начала и окончания прорезей распределительной трубы, каждая из которых находится относительно этой плоскости на противоположной стороне от соответствующей ей прорези кольца.
www.findpatent.ru
В настоящее время такие системы не выпускаются, но по дорогам нашей страны ещё долго будут колесить (если им помогут диагносты) автомобили АУДИ, МЕРСЕДЕС, ВОЛЬВО (БМВ и ПОРШЕ уже вымерли). Конечно система примитивная, но не забывайте, что начало выпуска подобных систем — 70-е годы. Наш автопром выпускал в то время только карбюраторные бензиновые двигатели и, к счастью, не стал выпускать а\м с механическим впрыском топлива.
Добавим, что такие системы использовались производителями а\м из-за слабого развития электроники в то время. Были попытки выпускать автомобили с электронными системами управления и электрическими форсунками в 70-е годы, но ненадежная элементная база часто приводила к отказам электроники и некоторые производители (МЕРСЕДЕС, АУДИ, ВОЛЬВО, РЕНО) пошли по пути использования систем механического впрыска топлива и шли по нему до начала 90 х годов. В ремонте такие системы требуют высокой точности регулировки. Выпускали такие системы только Европейские производители.
Первая схема системы механического впрыска топлива, использующего электромеханический регулятор противодавления и механический регулятор давления топлива приведена ниже. Кратко опишем работу системы.
Система подачи топлива такая же, как и у систем электронного впрыска топлива, только используются более мощные топливные насосы, т. к. рабочее давление топлива до 6,5 bar. Система зажигания с отдельным блоком управления, но с такими же датчиками оборотов на маховике или в трамблёре.
Рис. Электросхема системы управления двигателем автомобиля VW Джетта (82-92): 4 — «лямбда» регулятор, 6 — клапан холостого хода, 9 — регулятор оборотов на этапе прогрева двигателя, 10 — модуль зажигания (коммутатор), 11 — катушка зажигания, 14 — топливный насос высокого давления, 15 — подкачивающий топливный насос, 16 — пусковая форсунка, 27 — регулятор противодавления топлива, 37 — кислородный датчик, 40 — датчик оборотов в распределителе зажигания, 48 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 62 — термовыклютатель, 87 — стартер, 90 — главное (системное) реле, 91 — реле бензонасоса, 101 — блок управления впрыском, 102 — блок управления холостым ходом.
Рассмотрим устройство и принцип построения системы механического впрыска топлива. На рисунке приведена электрическая схема системы «К Jetronic» автомобиля VW Джетта 1,8 л.
Рис. Рабочая схема а\м VW Джетта (82-92): 1 — форсунка, 2 — пусковая форсунка, 3 — клапан холостого хода, 4 — перепускной клапан, 5 — расходомер воздуха, 6 — дозатор-распределитель, 7 — регулятор давления топлива, 8 — термовыключатель, 9 — электровакуумный переключатель, 10 — датчик положения дроссельной заслонки, 11 — топливный фильтр, 12 — демпфер, 13 — винт регулировки СО, 14 — регулятор противодавления топлива, 15 — дополнительный топливный бак, 16 — топливный насос высокого давления, 17 — подкачивающий топливный насос, 18 — основной топливный бак.
При вращении двигателя стартером напряжение одновременно поступает на пусковую форсунку, которая кратковременно вступает в работу и обогащает топливовоздушную смесь при низких температурах. Длительность работы пусковой форсунки зависит от термовременного выключателя, который не позволяет «залить» двигатель при продолжительно включённом стартере.
Одновременно вступают в работу системы зажигания и холостого хода. Дополнительное количество воздуха, необходимое для обеспечения горения обогащенной топливовоздушной смеси подаётся через обводной воздушный канал регулятора прогрева 9(19). На холодном двигателе обводной канал открыт, а по мере прогрева перекрывается шторкой.
За счёт разрежения, создаваемого движущимися поршнями, пройдя через фильтрующий элемент, воздух своим потоком поднимает круглую пластину 5 и связанное с ним коромысло, которое, поднимаясь, давит на плунжер дозатора-распределителя топлива. Плунжер поднимается и перепускает топливо в верхние камеры дозатора, откуда оно и попадает к форсункам. Между коромыслом и плунжером дозатора-распределителя установлена пластина с эксцентриком, регулировочным винтом которой можно изменять степень поднятия плунжера и, тем самым, изменять соотношение воздух — топливо, т.е. регулировать состав смеси(СО).
Если система исправна, то топливо через форсунки впрыскивается во впускной коллектор и далее попадает через впускные клапаны в цилиндры, возникают первые «вспышки» двигатель начинает работать, движение поршней становится быстрее, за счёт движения масла происходит уплотнение в цилиндрах, повышается разрежение во впускном коллекторе и воздух всё сильнее поступает (засасывается) в двигатель. Напомним, что это система постоянного впрыска, т.е. форсунка «льёт» постоянно, невзирая на то, открыт или закрыт впускной клапан.
В системе используется регулятор противодавления топлива 14(20), который «облегчает» поднятие плунжера дозатора-распределителя топлива на режимах прогрева двигателя и режимах полной нагрузки, когда необходимо впрыскивать большее количество топлива.
В системах разных производителей использовались конструктивные особенности. По положению дроссельной заслонки и оборотам двигателя определялся режим принудительного холостого хода — форсунки переключались на режим минимального впрыска топлива; по положению дроссельной заслонки определялся режим максимальных нагрузок, часть давления топлива снималась с надплунжерного пространства в обратную магистраль, плунжер поднимался легче и топлива к форсункам поступало больше; по сигналам кислородного датчика определялся состав отработанных газов и если смесь постоянно «бедная» или «богатая» блок управления направлял корректирующие импульсы на «лямбда» клапан, который предназначен для перепуска части топлива в обратную магистраль и, тем самым, производилась корректировка состава смеси.
В 80 с годы систему «К» доработали, добавили некоторые узлы с электрическим управлением, поэтому добавилась буква «Е» и получилась системы «КЕ». Такие системы выпускались с индексами «КЕ-Jetronic» и «КЕ-Motronic», причем «Motronic» было несколько модификаций.
На электрической схеме приведённой на рисунке показана система «КЕ-Jetronic» а\м ФОРД Эскорт 1,6RS. Отличительной особенностью систем «КЕ» от «К», является использование принципиально другого дозатора топлива с электрическим регулятором давления топлива и датчиком положения коромысла расходомера воздуха. Использование новых элементов позволило продлить жизнь системам механического впрыска топлива до начала 90-х, хотя уже в 80 с годы почти все производители перешли на использование систем электронного впрыска топлива.
Рис. Электросхема системы управления двигателем а\м ФОРД Эскорт 1,6RS: 3 — топливный насос высокого давления, 6 — клапан холостого хода, 9 — регулятор оборотов на этапе прогрева двигателя, 11 — катушка зажигания, 16 — пусковая форсунка, 21 — регулятор давления топлива, 24 — переключатель, изменяющий степень наддува турбиной, 40 — датчик оборотов в распределителе зажигания, 42 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 43 — датчик температуры воздуха, 45 — датчик детонации, 48 — термовыключатель, 50 — датчик положения расходомера воздуха, 53 — датчик положения дроссельной заслонки в закрытом положении, 54 — датчик положения дроссельной заслонки в открытом положении, 87 — стартер, 93 — главное(системное) реле, 101 — блок управления впрыском, 103 — блок управления зажиганием.
Система работает следующим образом. При вращении двигателя стартером датчик оборотов — 40(21)(в данном случае датчик на эффекте Холла) передаёт сигналы в ЭБУ зажиганием — 103(21). Питание на датчик Холла подаётся через ЭБУ. Реле бензонасоса 93(21) замыкает контакты подачи «+» на включение бензонасоса только после получения сигнала от ЭБУ на ножку 1. Этот же сигнал одновременно является управляющим для блока управления впрыском.
Включается бензонасос — 3(21) и создаёт рабочее давление в системе(за 2-3 сек.). В системах «КЕ» использовался блок управления зажиганием, который «анализировал» сигналы от датчиков температуры, датчика детонации, положения дроссельной заслонки, положение расходомера воздуха и подавал импульс на катушку зажигания в рассчитанное время. Катушка зажигания повышает напряжение и по высоковольтному проводу передаёт импульсы напряжения на крышку разносчика напряжения, от которого по высоковольтным проводам напряжение попадает к свечам зажигания каждого цилиндра.
Рис. Рабочая схема а\м ФОРД Эскорт l,6RS: 1 — форсунка, 2 — термовыключатель, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — пусковая форсунка, 5 — клапан холостого хода (прогрева), 6,11 — регулятор давления топлива, 7,15 — электрогидравлический регулятор давления топлива, 8 — датчик положения расходомера воздуха, 9 — узел дроссельной заслонки, 10 — топливный насос высокого давления, 12 — демпфер, 13 — топливный фильтр, 14 — воздушный фильтр, 16 — датчик положения дроссельной заслонки (х.х.), 17 — датчик положения дроссельной заслонки (максим, нагрузка), 18 — впускной коллектор, 19 — дозатор-распределитель, 20 — винт регулировки СО.
Эти системы быстрее реагировали на изменившиеся условия работы двигателя, но все-равно значительно уступали системам дискретного (электронного) впрыска топлива. Использование систем механического впрыска топлива требовало чёткой работы всех составляющих элементов и точной ручной регулировки. При всех недостатках, в своё время это был значительный шаг вперёд в разработке и применении новых систем питания и управления двигателем.
ustroistvo-avtomobilya.ru
