Британская моторостроительная компания Norton Villiers, (не перепутайте с Norton Motorcycles, которая производит мотоциклы), уже несколько лет ведет любопытные исследования: совместно с фирмами Villiers Engines, DMW и проектными институтами компания разрабатывает инновационный двухтактный двигатель нового поколения. Сейчас патенты на его основные идеи переданы в патентное бюро – поэтому англичане начинают понемногу приоткрывать завесу тайны над своими разработками.
Главный козырь планирующихся моторов – для создания топливной смеси не придется смешивать бензин с маслом, что в традиционных двухтактных двигателях стало визитной карточкой и приводит к повышенной норме вредных выбросов в атмосферу. Соответственно новые моторы будут намного экологичнее существующих, сохранив все преимущества двухтактной схемы.
Питание мотора без добавления масла реализовано за счет системы спрей-смазки под давлением. Потери КПД на трение сведены к минимуму с помощью применения керамических подшипников и материалов, снижающих этот параметр. В конструкции двигателя нового поколения применены такие инновации для 2Т, как компрессор и лазерное зажигание, но, тем не менее, проектировщики утверждают, что мотор их конструкции в производстве обойдется на 60% дешевле сравнимого по параметрам четырехтактного агрегата. Также компания обещает приспособить свой агрегат к работе на дизельном топливе и биотопливе.
Вполне возможно, что это будет новый шаг вперед при производстве лодочных моторов, мотоциклов и прочего легкого транпорта, такой же, каким в свою очередь несколько ранее был переход на 4Т. А может, в свете новых разработок, это был шаг назад?…
www.autocentre.ua
Британская моторостроительная компания Norton Villiers, (не перепутайте с Norton Motorcycles, которая производит мотоциклы), уже несколько лет ведет любопытные исследования: совместно с фирмами Villiers Engines, DMW и проектными институтами компания разрабатывает инновационный двухтактный двигатель нового поколения. Сейчас патенты на его основные идеи переданы в патентное бюро – поэтому англичане начинают понемногу приоткрывать завесу тайны над своими разработками.
Главный козырь планирующихся моторов – для создания топливной смеси не придется смешивать бензин с маслом, что в традиционных двухтактных двигателях стало визитной карточкой и приводит к повышенной норме вредных выбросов в атмосферу. Соответственно новые моторы будут намного экологичнее существующих, сохранив все преимущества двухтактной схемы.
Питание мотора без добавления масла реализовано за счет системы спрей-смазки под давлением. Потери КПД на трение сведены к минимуму с помощью применения керамических подшипников и материалов, снижающих этот параметр. В конструкции двигателя нового поколения применены такие инновации для 2Т, как компрессор и лазерное зажигание, но, тем не менее, проектировщики утверждают, что мотор их конструкции в производстве обойдется на 60% дешевле сравнимого по параметрам четырехтактного агрегата. Также компания обещает приспособить свой агрегат к работе на дизельном топливе и биотопливе.
Вполне возможно, что это будет новый шаг вперед при производстве лодочных моторов, мотоциклов и прочего легкого транпорта, такой же, каким в свою очередь несколько ранее был переход на 4Т. А может, в свете новых разработок, это был шаг назад?…
www.autocentre.ua
ТЕХНИКА
АГРЕГАТЫ
ДВУХТАКТНЫЙ... «ФОРД»
Да не один. Целых сто таких автомобилей уже наездили в общей сложности более 5 млн. км, лишний раз подтвердив истину, что история развивается по спирали.
Алексей ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ
Итак, австралийская фирма «Орбитал» без излишнего шума оборудовала в 1996 году своими новыми двухтактными двигателями сотню «Форд-Фестива», назвав их «Орбитал ЭкоСпорт 1.2», и теперь вместе с «Фордом» подводит итоги широкомасштабного эксперимента. Посмотрим и мы, что из этого вышло.
До сих пор двухтактные двигатели ассоциируются у нас с трескучими мопедами, бензопилами да «трабантами» из бывшей ГДР. При всей простоте конструкции и высоком КПД двухтактного рабочего цикла поставить такой мотор на мало-мальски приличный автомобиль сегодня вряд ли кто решится. Высокий расход топлива, голубой выхлоп, рывки при работе, беспорядочные вспышки в цилиндрах в режиме принудительного холостого хода (торможение двигателем) — все это хорошо знакомо мотоциклистам. Но современные технологии, как оказалось, способны на многое.
Двигатель «Орбитал» снабжен ультрамодной электронной системой непосредственного впрыска топлива и... воздуха в цилиндры, при этом он обходится, как и положено двухтактнику, без распредвала и клапанов. К тому же в трехцилиндровом моторе мощностью 76 л. с. вспышки следуют через каждые 120° поворота коленчатого вала, что позволяет снять высокий крутящий момент уже при весьма небольших оборотах. В отличие от четырехтактной конструкции, состоящей в среднем из 560 элементов, в новом двигателе их всего 340, что снизило вес до 85 кг против обычных 120. Так что основной интерес к «Орбиталу» должны проявить разработчики автомобилей малого класса. Из других новаций отметим роликовые и игольчатые подшипники в опорах коленвала и в шатунах.
Но как все-таки удалось исключить зазор в разрезных головках шатунов? А их... не разрезали. По специальной технологии цельная проточенная головка раскалывается на две части, которые потом свинчиваются вместе так, что не остается даже намека на зазор! Масло для смазки подается специальным электронно-управляемым насосом, причем излишки вновь поступают в систему. Поэтому пятилитрового бачка хватает на 10–12 тысяч километров пробега. Это гарантирует отсутствие голубого выхлопа.
Теперь о впрыске. В моторе применены хитрые сдвоенные форсунки. Сначала воздух сжимается отдельным компрессором и поступает в общий воздухопровод, подобный топливопроводу системы «коммон рейл». Оттуда через форсунки часть необходимого его количества «впрыскивается» в камеру сгорания. Одновременно через вторую форсунку инжектируется бензин. Результат — отлично распыленная рабочая смесь оптимального состава, выполнение норм Евро III и снижение расхода топлива на 40%!
Корреспондентам из немецкого журнала «Аутомагазин» удалось протестировать один из «ЭкоСпортов», пробежавший уже 50 000 км. Вот результаты. Единственное, что выдает присутствие под капотом двухтактника — это меньшая эффективность торможения двигателем. В остальном — прекрасная эластичность (на пятой передаче разгон от 60 до 100 км/ч или от 80 до 120 км/ч занимает 17,5–18 с), неплохая динамика (от 0 до 100 км/ч за 12,6 с), небольшой расход топлива (в среднем 6,5 л/100 км в городском цикле для машины массой 910 кг с работающим кондиционером) и масла (4,6 л/10 000 км)...
Вы можете усомниться — 100 экземпляров для массового производства буквально капля. Оправданны ли оптимистические ожидания? И тут уместно заметить, что фирма «Орбитал» далеко не новичок в двигателестроении: австралийские двухтактники давно и успешно работают на катерах и яхтах, заслужив высокую репутацию. Да и «приживить» на автомобиль их пытаются не впервые: один из первых прототипов «Доджа-Неон» приводился в движение таким мотором, притом расположенным... под задним сиденьем. Финансовые затруднения «Крайслера» заставили тогда приостановить этот проект, и серийный «Неон» стал вполне тривиальной по конструкции машиной. Теперь вот «двухтактное знамя» подхватил «Форд»; не дремлют и японские фирмы.
Еще раз подчеркнем: основная заслуга австралийцев не в том, что они поддерживают на плаву некогда популярный тип двигателя, а, скорее, в разработке и внедрении изящного способа подготовки хорошо перемешанной топливной смеси (благодаря воздушному впрыску). Это позволило решить извечную проблему чистоты выхлопа и, таким образом, претендовать на место под капотом современного автомобиля.
Что же дальше? В 2000 году таким мотором планируется серийно оснащать индонезийскую модель «Пипл Моуэр» — своего рода дальневосточный «Фольксваген». А там — видно будет. Во всяком случае, двухтактный цикл в автомобиле еще не умер и собирается доказать это всем.
Двигатель «Орбитал» в разрезе.
Их роднит двухтактный цикл. ДКВ 50-х годов и современный «Форд-Фестива».
Посмотрите все фото и видео, которые нравятся нашим пользователям.
Подпишитесь на автоновости на нашем канале в Яндекс Дзен
www.zr.ru
|
|||||||||||
mexalib.com
При повышении нормативных требований на токсичность отработавших газов двигателей, для предприятий, которые выпускают двухтактные двигатели с искровым зажиганием, возникла дилемма – переход на выпуск четырехтактных двигателей или модернизация и изготовление новых двухтактных двигателей с системой непосредственного впрыска топлива.
В настоящее время ведущими двигателестроительными фирмами, выпускающими двухтактные двигатели с непосредственным впрыском топлива, являются:
Анализ последних разработок этих двигателестроительных фирм показал, что двухтактные двигатели с непосредственным впрыском топлива имеют меньше выбросов вредных веществ в отработавших газах даже в сравнении с четырехтактными двигателями с непосредственным впрыском топлива.
Исследования модернизации двухтактных двигателей мотоциклов "Kawasaki" системой непосредственного впрыска топлива фирмы "Orbital Engine Corporation" (рабочий процесс OCP), показали, что на 88 % снижено содержание CnHm и на 72 % снижено содержание СО в отработавших газах. При этом на 30 – 40 % повышена топливная экономичность двигателя на частичных и мощностных режимах, а на режимах холостого хода до 70 % по сравнению с карбюраторной системой питания [2][3].
Сравнение двухтактных двигателей "Kawasaki" с карбюратором и с системой непосредственного впрыска топлива "DI Fuel-Injected" проводились по индийскому циклу “Indian Drive Cycle”. С использованием газоанализатора "Vetronix PXA-1100" было определено количественное содержание вредных веществ в отработавших газах. Результаты исследований представлены в таблице [4].
Сравнение двухтактных двигателей "Kawasaki" с карбюраторной системой питания и с системой непосредственного впрыска топлива "DI Fuel-Injected":
| Карбюраторная система питания | Непосредственный впрыск топлива | % усовершенствования | |
| Топливная экономичность (км/литр) | 31 | 41 | 32 % |
| Выбросы вредных веществ в отработавших газах (г/км) | |||
| Несгоревшие углеводороды (С6Н14) | 4,4 | 0,6 | 88 % |
| Монооксид углерода (СО) | 1,3 | 0,4 | 72 % |
Фирма "Evinrude" объясняет низкое содержание вредных веществ в отработавших газах (суммарное количество несгоревших углеводородов CnHm и оксидов азота NOх составляет 17,6 г/(кВт • ч)) тем, что в двигателях исключаются потери топлива при продувке и используется автономная система смазки [5]. Смазка осуществляется при помощи лубрикационного насоса и разветвленной сети каналов, подающих масло к нуждающимся в смазке сопрягающимся поверхностям в количестве, зависящем от степени нагруженности каждого конкретного узла. Масло при этом с топливом не смешивается. Подача его, как и топлива, управляется электронным блоком. Специально для системы питания "E-Tec" было разработано особое масло "XF-100", которое при попадании в камеру сгорания полностью сгорает. При этом двигатели "Evinrude E-TEC" потребляют вдвое меньше масла, чем существующие впрысковые двухтактные, и на 75 % меньше, чем традиционные четырехтактные карбюраторные двигатели. Согласно данным фирмы "Bombardier", содержание оксида углерода (СО = 66,5 г/(кВт • ч)) в отработавших газах на частичных режимах и холостом ходу двигателя "Evinrude E-Tec" на 80 % меньше, чем у большинства четырехтактных двигателей, что объясняется организацией послойного сгорания топливовоздушной смеси. Двигатели "Evinrude E-Tec" по потреблению топлива являются более экономичными, чем четырехтактные двигатели той же мощности.
Для снижения шума на двигателях с “E-Tec” применяется система настроенного выпуска, которая обеспечивает уровень шума (75,6 дБ) ниже, чем в четырехтактных двигателях аналогичной мощности.
При этом двигатели "Evinrude E-Tec" признаны лучшими двухтактными двигателями 2006 года и имеют статус CARB 3-star, что свидетельствует о минимальных выбросах вредных веществ в отработавших газах.
Кроме того, применение системы непосредственного впрыскивания топлива на двухтактном двигателе позволяет по сравнению с обычным четырехтактным двигателем иметь на 60 – 80 % выше максимальную мощность. При этом использование непосредственного впрыска топлива позволяет снизить внешний объем двигателя на 70 %, вес на 50 % и стоимость на 20 % по сравнению с четырехтактным двигателем той же мощности.
Таким образом, выполнение международного законодательства по выбросам вредных веществ в отработавших газах двигателей, основанное на ECE 40, ECE 47 и IDC drivecycles, возможно только при использовании системы непосредственного впрыскивания топлива. Дальнейшего снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, не считая гибридных двигателей и использование водорода в качестве топлива, можно достигнуть как в двухтактных, так и в четырехтактных двигателях только за счет применения нейтрализатора отработавших газов.
kirilyukmotors.ucoz.ru
Начало. Но с середины восьмидесятых годов двухтактный двигатель вновь стал модной темой на страницах технических журналов и в докладах инженерных обществ. Решение проблемы пришло из Австралии — небольшая фирма «Орбитал Энджин Компании объявила в 1986 году, что ей удалось создать двухтактный двигатель, соединивший в себе преимущества обоих типов моторов.
Опытный образец трехцилиндрового двигателя рабочим объемом 1 200 ?м обладал той же мощностью, что обычный четырехтактный автомобильный 1600-кубовый двигатель, при этом расходовал столько же топлива, был вдвое легче и компактнее, развивал на 5 % больший крутящий момент и к тому же обладал более чистым выхлопом. Поначалу казалось, что это обычная сенсация из разряда однодневок, не выдерживающих сколько-нибудь серьезной проверки. Но тщательные испытания показали результаты еще лучше рекламировавшихся! Лицензию на производство этого двигателя приобрели такие концерны, как «Дженерал Моторс», «Форд», «Фиат», крупнейшая компания по выпуску лодочных моторов «Меркурий Марине». Собственные варианты такого двигателя разрабатывают «Крайслер», «Тойота», «Пежо».
Само техническое решение австралийских инженеров было простым до элегантности: если «ахиллесова пята» двухтактного двигателя в том, что продувка осуществляется топливом, то нельзя ли вместо топливной смеси использовать чистый воздух, а топливо подавать уже после закрытия выпускного и перепускных окон? Естественно, для подачи нужной дозы топлива в более короткое время придется прибегнуть к впрыску!
Собственно говоря, эта идея не нова: подобные опыты в авиации проводились еще до Второй мировой войны, а в 1972 году французская фирма «Мотобекан» даже приступила к серийному выпуску первого (и пока единственного) в мире мотоцикла с 350-кубовым двигателем, оснащенным системой впрыска топлива. Но успеха эти опыты не имели. Главная трудность, стоявшая на пути конструкторов, заключалась в том, что на впрыск топлива остается впятеро меньше времени, чем у четырехтактного двигателя.
За эти мгновения топливо не успевает распылиться на частицы, обеспечивающие полное сгорание.
«Изюминка» проекта «Орбитал» (так назвали его австралийские инженеры) в том, что форсунка специального устройства впрыскивает топливо совместно со сжатым воздухом. Подачу воздуха осуществляет небольшой компрессор в передней части двигателя. В остальном двигатель «Орбитал» полностью идентичен обычному двухтактному мотору.
Впрочем, не все считают, что главное — простота устройства. Инженеры фирмы «Тойота» убеждены, что двухтактному двигателю необходимы... два верхних распределительных вала и четыре клапана на цилиндр. В двигателе «Тойота С2» нет окон в стенках цилиндра, картер не участвует в работе, и вообще он по устройству чрезвычайно похож на обычный четырехтактный — но работает по двухтактному циклу. Продувка осуществляется при открытых впускных и выпускных клапанах с помощью нагнетателя типа «Руте». Топливо впрыскивается после закрытия клапанов. Такая схема позволяет делать двигатель на том же оборудовании, что и четырехтактный, и легко конвертировать его в дизельный вариант. Правда, по стоимости он превосходит даже обычный четырехтактник.
Компромисс между этими решениями — совместная разработка фирмы «Пежо» и Французского Института Нефти. Спроектированная ими система получила название ИАПАК (в переводе с французского это сокращение расшифровывается как «Впрыск Топлива с Помощью Сжатого Воздуха»). К серийному мотоциклетному двухтактному 250-кубовому двигателю были добавлены впускной клапан, форсунка обычного типа, впрыскивающая бензин в зону перед впускным клапаном, и ресивер между картером и клапаном. Рассмотрим несколько подробнее как работает такой двигатель — см. рис. 2.
Поршень движется вверх (рис. 2а), подходя к верхней мертвой точке; перепускные и
выпускное окна закрыты; впускной клапан закрыт; в зоне над поршнем сжимается топливо-воздушная смесь; в картер за счет разрежения поступает свежий воздух.
После вспышки в камере сгорания (рис. 26) поршень движется вниз от ВМТ; впускной клапан закрыт; перепускные и выпускное окна еще
закрыты; в картере происходит сжатие воздуха, за счет открытия лепестковых клапанов сжатый воздух из картера поступает в ресивер.
Поршень проходит нижнюю мертвую точку (рис. 2в) и начинает двигаться вверх; через открытые перепускные и выпускное окна происходит продувка сжатым воздухом из картера; впускной клапан закрыт.
Поршень в движении вверх (рис. 2г) закрывает перепускные окна, но выпускное окно остается открытым; топливо впрыскивается форсункой и через открытый впускной клапан сжатый воздух из ресивера распыляет его в камере сгорания; искра поджигает топливо-воздушную смесь.
Таким образом, отличие системы ИАПАК и в том, что топливо начинает подаваться в камеру сгорания еще до того, как закроется выпускное окно. Выброс несго-ревшего топлива предотвращен за счет подбора формы камеры сгорания и установки специального дефлектора на впускном клапане, направляющего движение топливо-воздушной смеси. А достоинства системы? По сравнению с четырехтактным двигателем того же рабочего объема двигатель ИАПАК развивает на 30 % большую мощность при сниженном на 20 % расходе топлива. Выбросы окислов азота сокращаются в 5... 10 раз. В то же время по сравнению с двухтактным двигателем выброс несгоревших углеводородных компонентов сокращен на 80...90 %.
Время покажет, вытеснят ли двухтактники нового поколения классические четырехтактное двигатели: ведь мы помним, какие надежды лет двадцать назад возлагались на роторный двигатель. Но перспективы нового мотора видятся более радужными: в отличие от двигателя Ван-келя он не требует полной замены производственного оборудования. Сейчас же филиал фирмы «Орбитал» в США заканчивает строительство завода, который уже в 1993 году должен начать серийный выпуск новой продукции. В случае удачи предусмотрено расширение производственных мощностей до 150 тысяч двигателей а год. Пока все варианты новых двухтактных двигателей предназначены для установки на автомобили. Но, несомненно, этот компактный и экономичный силовой агрегат найдет свое место и в мототехнике.
avtobike.com
