Содержание
Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…
Если говорить о тенденциях современного мирового моторостроения, то двигатель внутреннего сгорания остается на лидирующих позициях, хотя справедливости ради надо отметить, что некие попытки «покуситься» на «святая святых» все же существуют – например, уже продается серийный электромобиль Tesla. Но поскольку нефтепромышленность сегодня является ключевой отраслью мировой экономики, доминирование двигателей внутреннего сгорания еще на многие десятилетия может остаться незыблемым.
Немного истории. Грустной…
Современные двигатели конструктивно практически мало изменились со времен «отцов-осно-вателей»: Николауса Августа Отто и Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Сегодня в ходу те же коленчатый вал, шатуны, поршни, цилиндры, клапаны, распределительный механизм.
Поэтому все новшества в двигателестроении опираются на новые материалы и технологии, в том числе связанные с электронным управлением.
Например, если еще 20 лет назад блок цилиндров почти повсеместно был сделан из чугуна, то сегодня чугунный блок встречается редко, плавно перейдя в разряд анахронизмов. В настоящее время блоки делают из алюминия, который и легче, и технологичнее. Сначала были проблемы с прочностью и жесткостью, но их постепенно решили.
Правда, полностью алюминиевые моторы действительно приживаются трудно – очень они чувствительны к смазке, охлаждению, зазорам. А вот алюминиевый блок с чугунными гильзами гораздо менее требователен в эксплуатации. Так что старый добрый чугун, который использовали Отто и Дизель, еще послужит…
Вообще надо отметить, что создание нового двигателя даже традиционной схемы – это процесс очень долгий. Вот и получается, что модельный ряд автомобилей меняется в среднем через четыре-пять лет, а мотор в нем нередко стоит от предыдущих моделей, а то и еще более ранних. И часто даже в новых двигателях используются узлы от старых – например, блок цилиндров. Так что двигатели «живут» долго – бензиновые в среднем 10-15 лет, а дизели легко «доживают» до 20 и даже 30 лет.
И еще. С сожалением приходится признать, что в России практически не было своих разработок двигателей – все бралось «оттуда», из-за границы. Причем часто даже то, что там отвергалось. Результат очевиден – сегодня передового двигателестроения у нас в стране просто не существует. Как и конструкторов для его возрождения.
Все началось с авиации… Авиадвигатель Rolls-Royce Merlin 40-х годов прошлого века с непосредственным впрыском
Успехи, неудачи и тенденции
В современном моторостроении существуют две основные тенденции: первая – сократить вредные выбросы, и вторая – снизить расход топлива. Это взаимосвязанные задачи: сокращая расход, мы автоматически снижаем выбросы.
Но если 10-15 лет назад «вредными выбросами» считались традиционные оксид углерода – СО, оксиды азота – NOx и углеводороды – СН, то сегодня в разряд основных перешел и углекислый газ СО2, создающий «парниковый эффект». И если учесть, что любое углеводородное топливо в конечном счете распадается на воду и углекислый газ – то уменьшить выбросы СО2 можно единственным путем: снижением расхода топлива.
Здесь надо принять во внимание и такой нюанс: КПД у двигателя внутреннего сгорания в целом лишь около 25-30%. Выходит, что только четверть бензина в ДВС тратится на движение – остальные три четверти просто вылетают в трубу. И греют окружающую среду. Поэтому инженеры-моторостроители борются за каждый «лишний» процент с помощью довольно сложных технических решений.
Верный способ – повысить удельные параметры двигателя: проще говоря, получить «одну лошадиную силу» с меньшего количества топлива. Например, одним из основных путей роста эффективности бензинового двигателя является повышение степени сжатия. При росте степени сжатия эффективность сгорания топлива в цилиндре повышается, а значит, возрастает коэффициент полезного действия (КПД) цикла – и двигателя в целом.
В частности, повышение основных параметров двигателей, в том числе путем увеличения степени сжатия, дают системы непосредственного впрыска бензина в цилиндр – впрыск сдвигает режимы детонации, убирает неравномерность подачи топлива и увеличивает наполнение цилиндров.
Когда мы еще были впереди планеты всей: форкамерно-факельное зажигание на Волге — прообраз современного послойного распределения заряда
На самом деле эта идея достаточно старая: непосредственный впрыск широко применялся на авиационных двигателях 40-х годов прошлого века. Инженерам требовалось добиться небывалой по тем временам удельной мощности 70 л.с. с 1 л рабочего объема двигателя при максимальных 2500-3000 об/мин. Сегодня это удельная мощность обычного автомобильного двигателя (хотя и при вдвое больших оборотах, так что авиационный уровень 70-летней давности все еще не превзойден современным автомобилестроением) – а тогда достичь их в авиации было возможно только с помощью непосредственного впрыска.
Но система подачи топлива была механической, т.е. сложной, дорогой и требовавшей постоянных регулировок, что было приемлемо в авиации, но никак не на автомобилях.
Форкамерно-факельный процесс
в двигателе Honda CVCC, такие
двигатели ставились на автомобили
Honda почти до конца 1980-х годов
Кроме того, механическое управление непосредственным впрыском было хорошо при низких оборотах, требовавшихся для тогдашних авиационных двигателей (воздушный винт все же!).
А при их росте хотя бы до автомобильных 6000 об/мин механика уже не справлялась.
Собственно, «возвращение» к старой идее в 1990-2000-х годах стало возможным благодаря развитию электроники, позволившей реализовать управление непосредственным впрыском на высоких оборотах двигателя – с внедрением электронных компонентов появилась возможность управлять процессом горения, чего не было ранее.
Карбюратор, да и традиционные системы впрыска – так называемое внешнее смесеобразование, позволяли лишь смешать 15 кг воздуха с 1 кг топлива и подать смесь в цилиндры. И все. А вот электронное управление непосредственным впрыском в цилиндр дает возможность инженеру выбирать – когда вводить топливо, сколько вводить. И даже впрыскивать топливо за один цикл двигателя несколько раз.
Еще в 70-х годах ХХ века конструкторы для экономии топлива предложили использовать принцип «послойного» впрыска, реализованный в виде так называемого «форкамерно-факель-ного зажигания». Идея заключалась в том, что в специальной камере создается богатая смесь, которая при воспламенении от свечи создает факел, поджигающий бедную смесь, подаваемую непосредственно в цилиндр.
Машины с такими двигателями (с аббревиатурой СТСС – Compound Vortex Controlled Combustion) разработала и длительное время производила японская Honda, и даже горьковский автозавод некоторое время выпускал «Волги» с форкамерными моторами. Но в итоге к середине 1980-х от этой идеи пришлось отказаться. Ведь приходилось готовить сразу две топливо-воздушных смеси: бедную, которой надо было много, и богатую, которой надо было мало. И подавать их раздельно – при этом в точные временные промежутки. А сложные карбюраторы (а тогда полноценного электронного управления еще не существовало) не прибавляли ни надежности, ни оптимизма по снижению себестоимости. Но основной удар был неожиданным – выяснилось, что помимо СО и СН оксиды азота тоже не слишком полезны. А здесь у «послойников» возникли новые проблемы…
Но всего через 10 лет, примерно к середине 1990-х годов, инженеры смогли вернуться к идее на новом уровне, чтобы с помощью электроники объединить в одном двигателе все три составляющие: непосредственный впрыск, управление процессом горения и послойное смесеобразование, что позволило поднять степень сжатия и выйти на новый уровень.
Первыми создали серийные автомобили с такими моторами в компании Mitsubishi – они имеют обозначение GDI (Gasoline Direct Injection – «система прямого впрыска бензина»). За ними последовали и другие производители. В этих двигателях нет отдельной форкамеры – форсунка впрыскивает бензин в цилиндр под очень высоким давлением. А камера сгорания имеет такую «хитрую» форму, что в зоне у свечи оказывается богатая смесь, а в остальном объеме – бедная.
Казалось бы, все прекрасно: степень сжатия высокая, смесь бедная, как следствие, вредные выбросы заметно снижены, а экономичность улучшена. Но опять начались проблемы с оксидами азота. Дело в том, что традиционные трехкомпонентные нейтрализаторы убирают из выхлопа СО, NOХ и СН только у смеси обычного состава (15 кг воздуха на 1 кг топлива). А вот с возросшими при бедных смесях объемами оксидов азота они уже не справляются. Так что пришлось разрабатывать новые дополнительные катализаторы. Работают они хорошо, хотя требуют специальной жидкости в качестве «топлива».
Но хорошо только в том случае, если в бензине нет серы. А если есть – то быстро «умирают». Ведь бензин с полным отсутствием серы пока еще редкость даже в богатых странах…
Поэтому автопроизводители от идеи послойного впрыска вынуждены были отказаться, а проблему уже построенной инфраструктуры по производству этих двигателей (и уже немало потраченных денег) решили путем «перепрошивки» электронного управления впрыском.
Теперь впрыск топлива осуществляется не тогда, когда поршень находится вблизи верхней «мертвой точки», а раньше. И пока поршень проходит весь путь до ВМТ, смесь успевает перемешаться до практически гомогенной.
Так что «попытка № 2» внедрения послойного смесеобразования и управления горением тоже сорвалась. Когда будет третья попытка, неясно. Но то, что она будет – вполне предсказуемо. Ведь уже создано достаточно много таких двигателей, они работают, хотя их возможности пока не реализованы полностью.
Еще одно направление повышения эффективности ДВС – системы регулирования фаз газораспределения.
Они получили распространение недавно, в начале 90-х годов ХХ века, но сегодня двигатель без регулирования фаз уже смотрится каким-то анахронизмом.
Логика таких систем понятна – для эффективной работы двигателя при малых оборотах время (продолжительность) и момент открытия впускных и выпускных клапанов должны быть одни, а с повышением оборотов – другие. И сегодня существует много систем, которые регулируют не только время открытия клапанов, но и величину этого открытия. Что делает ДВС эластичным, а автомобиль с ним – экологичным, экономичным и удобным.
Если подводить промежуточный итог, то можно сказать следующее: современный бензиновый ДВС – обязательно с регулируемыми фазами, а лучшие его образцы имеют непосредственный впрыск. Для повышения мощности двигателей нередко используется наддув, который увеличивает количество воздуха, поступающего в цилиндры, и удельную мощность. Существуют две схемы наддува: газотурбинный, когда турбину для привода компрессора раскручивают выхлопные газы, и приводной, когда компрессор приводится непосредственно от двигателя.
Приводные компрессоры тоже разные: объемные, винтовые, волновые и т.д. Но большого распространения такие системы так и не получили, хотя известны давно – в отличие от регулирования фаз газораспределения, непосредственного впрыска топлива и турбонаддува.
Ванкель и другие
В принципе, возможны альтернативы старой конструкции, созданной во времена Отто и Дизеля. Но создать работающий двигатель, способный на равных конкурировать с привычной схемой по всем показателям, очень сложно. Двигатели Стирлинга, Баландина и многих других оригинальных схем и решений не получили распространения и оказались на грани забвения.
И хотя новые идеи витают в воздухе, реализовать даже лучшие из них весьма проблематично. Например, роторно-лопастной мотор Вигриянова, который изначально планировалось устанавливать в «прохоровский» «ё-мобиль», пока так и не создан. И для того чтобы (возможно!) довести его до серийного производства, потребуется, по прикидкам, как минимум, 10 лет и весьма неограниченное финансирование.
Причем несколько из этих 10 лет надо будет потратить на подготовку специалистов, способных его довести. А поскольку с «неограниченным финансированием», кажется, наступили проблемы, этот двигатель, скорее всего, света так и не увидит…
Роторно-поршневой двигатель Ванкеля стал, пожалуй, единственным примером внедрения в серийное производство ДВС нетрадиционной конструкции. Хотя двигателю данной схемы уже добрых полвека, и за это время многие производители, выпускавшие такие моторы, давно «сошли с дистанции» (последним стал АвтоВАЗ), он и по сей день ставится на автомобили Mazda. Причем компания так долго занимается этим двигателем и добилась таких его показателей, что уже вряд ли кто сможет сделать хотя бы такой же – по цене, надежности и эффективности. И потому он вряд ли когда-нибудь станет массовым.
Ремонт ремонту рознь
Современные двигатели гораздо более надежны, чем те, которые производились, например, 20 лет назад. В них не надо ничего регулировать, что-то менять – они работают без поломок как минимум до окончания срока гарантии.
Но есть нюанс – сегодня срок службы всего автомобиля стал значительно меньше, чем был ранее. Прошли те времена, когда машину покупали «на всю жизнь». Сегодня сложилась тенденция: люди хотят ездить на новой модели машины. И потому автомобили меняются в среднем через 3-5 лет. Соответственно автопроизводителям не имеет смысла делать машину, которая без поломок прослужит 20 лет. Вот и получается, что автопарк обновляется значительно быстрее, чем два-три десятка лет назад.
Так что время двигателей-«миллионников» давно «кануло в Лету» – их просто невыгодно
делать. Да и зачем? Ресурс мотора рассчитывается с учетом возможного пробега автомобиля: в среднем можно говорить максимум о 150 тыс. км.
Процесс непосредственного впрыска уже широко распространился, но пока использовать
все его преимущества не удается
Очевидно, ремонт двигателя должен продлить ресурс – но не до бесконечности, а до конца срока службы автомобиля (который тоже закладывается относительно небольшим – не более 10 лет).
К чему это приводит? К тому, что некоторые ремонтные процессы становятся просто ненужными, а ремонтное оборудование «отстает» от современных двигателей.
Например, на старых моторах уровень нагрузки составлял 50 л/с с 1 л объема, а на современных (с наддувом) – вдвое больше. При такой разнице удельных мощностей и нагрузок на детали «старое-доброе» уже не работает – нужны новые технологии. Сегодня многие работы стало просто невозможно сделать без современного оборудования – шлифовального, расточного, хонинговального. Оно не слишком хорошо окупается, поэтому многие предпочитают работать по старинке. Но не тут-то было…
Так, для новых моторов нередко используются шатуны с «ломаными» крышками. Традиционные конструкции крышек шатунов, изготовленных отдельно, а потом собранных, для современных высоконагруженных двигателей не подходят – неточно и совсем недешево. И при ремонте традиционных шатунов всегда есть опасность нарушения соосности, что ведет к катастрофическим последствиям для мотора, хотя традиционные шатуны ремонтируются легко.
А вот «колотые» – не ремонтируются вообще.
Еще пример – коленчатый вал на старом тихоходном двигателе можно было наварить и прошлифовать. Сейчас это невозможно даже представить: усталостные трещины очень быстро приведут к разрушению всего двигателя. Кроме того, ручная работа с большим количеством операций стоит дорого. А коленчатый вал легкового мотора – деталь массовая, а значит, и недорогая. И делать двойную, а то и тройную работу, чтобы восстановить деталь, которая потом быстро выйдет из строя, по крайней мере, экономически неэффективно.
При этом надо помнить, что просто замена одной детали, вышедшей из строя, не решает проблемы поломки двигателя в целом: такая локальная замена обычно предполагает «гарантию только до ворот». Современный высоконагруженный двигатель – это сложный комплекс, а потому его ремонт должен быть комплексным, с заменой всего «по кругу», чтобы даже самый экономный автовладелец не возвращался через каждые 10-15 тыс. км для замены очередной детали. Вот почему качественно отремонтированный мотор стоит всего лишь на 25-30% меньше нового.
Но насколько такой ремонт выгоднее замены для владельца?
Так что современная тенденция в ремонте проглядывается – замена вышедшего из строя узла постепенно побеждает. Причем ремонт «в гараже на коленке» уже не удается. Поэтому неудивительно, что в последние годы значительно возросли требования к квалификации ремонтников, ощутимо выросла стоимость ремонта, а сам процесс стал сводиться больше к замене деталей, нежели к их восстановлению.
Есть и другая тенденция, когда производитель не дает запчастей вообще – только двигатель в сборе. И ремонтникам остается только поменять весь двигатель, вместо того чтобы его ремонтировать. А зачем чинить, если двигатели непрерывно усложняются, а квалифицированная ручная работа дорожает еще быстрее?
И наконец, «контрактные» моторы…
В заключение отметим: модные сегодня «контрактные» моторы становятся похожи на пресловутый «МММ». Нет в мире такой страны-«донора», где бы существовало столько двигателей с большим остатком ресурса.
А поскольку двигатели современных легковых автомобилей рассчитаны на конечный и весьма ограниченный пробег, то покупка такого мотора давно стала лотереей – в которой, как известно, выигрывает один из тысяч. В лучшем случае.
А остальным предлагается раз в 10-20 тыс км купить очередной «билет» – пока не будет выбран их «лимит» на ремонт или замену мотора на новый.
- Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»
На что способен двигатель внутреннего сгорания?
Содержание
- Каскадный турбонаддув
- И клапаны с пневматическим открытием
- Искусственный интеллект
- Уникальный привод Gemera
Когда дело доходит до Кенигсегга, кажется, что все происходит с другой планеты. Новая модель шведской марки под названием Gemera ничем не отличается от этой формулировки — четырехместная модель GT с гибридным приводом, мощность системы 1700 л.с., максимальная скорость 400 км / ч и разгон до 100 км / ч за 1,9.
секунд. Хотя суперкары уже не так редки в современном мире, у Gemera все же есть некоторые отличительные черты. И наиболее отличительной из этих особенностей является двигатель автомобиля.
Кенигсегг называет это Крошечным Дружественным Гигантом, или сокращенно TNG. И есть причина — TFG имеет рабочий объем в два литра, три цилиндра (!), Два турбонагнетателя и 600 л.с. при 300 л.с. за литр это устройство достигает максимальной мощности, когда-либо предлагаемой серийным двигателем. Компания утверждает, что с точки зрения технологии TFG «опережает любой другой трехцилиндровый двигатель на рынке сегодня». На самом деле, они абсолютно правы — следующий трехцилиндровый двигатель — это 268 л.с., используемый Toyota в GR Yaris.
Самая необычная технология в TFG — это система газораспределения без распредвала. Вместо этого в двигателе используется система, разработанная дочерним предприятием Koenigsegg Freevalve, с пневматическими приводами для каждого клапана.
На самом деле, «маленький дружелюбный гигант» был разработан специально для Gemera.
Шведская компания хотела создать что-то компактное, легкое, но с большой мощностью. Кроме того, общая философия конструкции привода изменилась, и, в отличие от гибридной Gegera Regera, большая часть мощности обеспечивается электродвигателями. Двигатель внутреннего сгорания имеет дополнительный вклад в привод и в зарядку аккумуляторов.
Прежде чем принять решение о создании трехцилиндрового двигателя в Кенигсегге, они много думали. Однако такое решение не будет принято однозначно в эксклюзивном автомобиле. Тем не менее, поиск таких качеств, как компактность и легкость, преобладает и приводит к созданию самого экстремального двигателя в мире, с точки зрения не только литра, но и «цилиндра».
Конфигурация двигателя, однако, имеет довольно большие цилиндры и звучит довольно броско, с типичным низкочастотным тембром для трехцилиндровых двигателей, но гораздо более хриплым. Кристиан фон Кенигсег, основатель компании, сказал о нем: «Представьте себе Harley, но с другим цилиндром». Хотя он имеет довольно большой диаметр 95 мм и ход поршня 93,5 мм, TFG любит высокие обороты.
Его максимальная мощность достигается при 7500 об / мин, а красная зона тахометра начинается с 8500 об / мин. Здесь алхимия состоит из дорогих материалов, обеспечивающих легкость (скорость) и прочность (высокое давление процесса горения). Поэтому высокие скорости сопровождаются невероятным крутящим моментом — 600 Нм.
Каскадный турбонаддув
Ответ на вопрос, как именно два турбонагнетателя могут быть соединены в трехцилиндровую конфигурацию, — каскад. В похожей системе в 80-х годах использовалась культовая модель Porsche 959, в которой есть сходство, поскольку два трехцилиндровых двигателя заполнены маленьким и большим турбонагнетателем. Тем не менее, TFG имеет новую интерпретацию по этому вопросу. Каждый из цилиндров двигателя имеет два выпускных клапана, один из которых отвечает за заполнение небольшого турбонагнетателя, а другой — за большой турбонагнетатель. При низких оборотах и нагрузках открываются только те три клапана, которые подают газы для небольшого турбонагнетателя.
При 3000 об / мин вторые клапаны начинают открываться, направляя газы в большой турбонагнетатель. Однако двигатель настолько высокотехнологичен, что по своим параметрам даже в «атмосферной» версии может достигать 280 л.с. Причина кроется в той же технологии клапанов Freevalve. Одной из причин, по которой двигатель с рабочим объемом 2000 куб. См имеет три цилиндра, является тот факт, что трехцилиндровый двигатель более эффективен с точки зрения турбонаддува, поскольку отсутствует взаимное демпфирование пульсаций газа, как в четырехцилиндровом двигателе.
И клапаны с пневматическим открытием
Благодаря системе Freevalve каждый клапан перемещается индивидуально. Он может быть открыт независимо с определенной продолжительностью, пусковым моментом и ходом. При низкой нагрузке открывается только один, что обеспечивает более высокий поток воздуха и лучшее перемешивание топлива. Благодаря возможности точного управления каждым из клапанов, отпадает необходимость в дроссельной заслонке, и каждый из цилиндров можно отключить при необходимости (в режимах частичной нагрузки).
Гибкость работы позволяет TFG переключаться с обычного режима работы Отто на Миллер с увеличенным рабочим циклом и более высокой эффективностью. И это не самое впечатляющее — с помощью «обдува» от турбоагрегатов двигатель может переключаться в двухтактный режим примерно до 3000 об / мин. Согласно Кристиану фон Кенигсегу при 6000 об / мин в этом режиме он будет звучать как шестицилиндровый. Однако при 3000 об / мин устройство переключается обратно в четырехтактный режим, потому что на высоких скоростях не хватает времени для газообмена.
Искусственный интеллект
С другой стороны, Koenigsegg работает с американской компанией по искусственному интеллекту SparkCognition, которая разрабатывает программное обеспечение для управления искусственным интеллектом для таких двигателей Freevalve, как TFG. Со временем система узнает, как наилучшим образом управлять клапанами, и различные способы проведения процесса сгорания. Система управления и система Freevalve позволяют изменять объем и тембр двигателя при различном открытии выпускных клапанов.
Он также отвечает за способность быстрее прогревать двигатель и уменьшать выбросы. Благодаря электродвигателю-генератору при очень низкой температуре двигатель коленчатого вала вращается в течение примерно 10 циклов (в течение 2 секунд), при которых температура сжатого воздуха в цилиндрах достигает 30 градусов. В процессе нагрева всасывающий клапан открывается с небольшим ходом и происходит турбулентная циркуляция воздуха и топлива вокруг выпускного клапана, что улучшает испарение.
Топливо также вносит важный вклад в достижение высокой мощности двигателя. Фактически, TFG — это двигатель Flex Fuel, то есть он может работать как на бензине, так и на спирте (этанол, бутанол, метанол) и смесях в разных пропорциях. Молекулы спирта содержат кислород и, таким образом, обеспечивают то, что необходимо для сжигания углеводородной части. Конечно, это означает более высокий расход топлива, но он обеспечивается легче, чем большое количество воздуха. Алкогольные смеси также обеспечивают более чистый процесс сгорания, и в процессе сгорания выделяется меньше твердых частиц.
И если этанол извлекается из растений, он также может обеспечить углерод-нейтральный процесс. При работе на бензине мощность двигателя составляет 500 л.с. Напомним, что контроль процесса сгорания в TFG настолько высокотехнологичен, что ему удается извлечь практически максимально возможное из топлива без детонации — самой невралгической зоны сгорания при таком высоком давлении турбонаддува. Это действительно уникально с коэффициентом сжатия 9,5: 1 и очень высоким давлением наполнения. Мы можем только догадываться, как именно головка блока цилиндров прикреплена к блоку, а прочность последнего с учетом огромного рабочего давления процесса сгорания — в какой-то степени это может объяснить наличие сферических форм, подобных колоннам, в его архитектуре.
Конечно, сложная система Freevalve стоит дороже, чем обычные механические приводы клапанов, но для создания двигателя используется меньше сырья, что в некоторой степени компенсирует как стоимость, так и вес. Таким образом, в целом, стоимость высокотехнологичного TFG в два раза ниже, чем у восьмицилиндрового пятилитрового турбонагнетателя компании.
Уникальный привод Gemera
Остальная часть трансмиссии Gemera также уникальна и необычна. TFG расположен за пассажирским салоном и управляет передней осью, используя уникальную систему прямого привода без коробки передач с шестернями, но с двумя гидравлическими сцеплениями на каждой оси. Система называется HydraCoup, и на определенной скорости выполняется блокировка гидравлических сцеплений и прямой привод. Это связано с тем, что двигатель внутреннего сгорания также напрямую связан с электродвигателем-генератором мощностью до 400 л.с. мощность соответственно до 500 Нм.
HydraCoup конвертирует в общей сложности 1100 ньютон-метров TFG и электродвигатель, удваивая крутящий момент до 3000 об / мин. Ко всему этому добавляется крутящий момент каждого из двух электродвигателей, приводящих в движение одно заднее колесо мощностью 500 л.с. каждый и соответственно на 1000 Нм. Таким образом, общая мощность системы составляет 1700 л.с. Каждый из электродвигателей имеет напряжение 800 вольт.
Аккумулятор автомобиля также уникален. Он имеет напряжение 800 вольт и мощность только 15 кВт · ч, имеет мощность разряда (выхода) 900 кВт и мощность зарядки 200 кВт. Каждая из ее ячеек контролируется отдельно с точки зрения температуры, состояния заряда, «здоровья», и все они объединены в общий карбоновый кузов, расположенный в самом безопасном месте — под передними сиденьями и в карбоново-араминдном туннеле для привода. Все это будет означать, что после нескольких более активных ускорений автомобиль должен будет некоторое время двигаться медленнее, чтобы TFG зарядил аккумулятор.
Вся необычная компоновка основана на философии компании по производству автомобилей с промежуточным задним двигателем. Koenigsegg еще не планирует чистый электрический автомобиль, потому что они полагают, что технологии в этой области недостаточно развиты и делают автомобили очень тяжелыми. Чтобы сократить выбросы углекислого газа, компания использует алкогольное топливо и двигатель внутреннего сгорания.
800-вольтовая электрическая система Gemera обеспечивает до 50 км электричества и скорость 300 км / ч. Для отдыха до 400 км / ч ответственность TFG. В гибридном режиме автомобиль может проехать еще 950 км, что говорит о довольно высокой эффективности системы — сам TFG потребляет примерно на 20 процентов меньше, чем современный двухлитровый двигатель. с обычным переменным распределением газа. А стабильность автомобиля также обеспечивается системой рулевого управления задними колесами, вектором электрического крутящего момента сзади и вектором механического крутящего момента спереди (с помощью дополнительных «мокрых» сцеплений в механизмах переднего привода, рядом с гидравлическими преобразователями). Таким образом, Gemera стала автомобилем с полным приводом, четырехколесным рулевым управлением и векторной передачей крутящего момента. Ко всему этому добавляется регулировка роста тела.
Хотя этот двигатель уникален по своей природе, он показывает, что может послужить руководством для разработки двигателя внутреннего сгорания. Те же дебаты происходят в Формуле 1 — в поисках эффективности, вероятно, основное внимание будет уделено синтетическому топливу и двухтактному принципу работы в определенных режимах.
Главная » Статьи » На что способен двигатель внутреннего сгорания?
Маленькие двигатели внутреннего сгорания. Двигатели самого малого объема на актуальных серийных автомобилях
В нашей предыдущей статье мы уже рассказывали о . При этом ни для кого не секрет, что постоянный рост цен на нефтепродукты и сложная экологическая ситуация являются основными факторами, которые сильно влияют на . Указанное влияние фактически сводится к одному – максимальное снижение расхода топлива и эффективная очистка отработавших газов.
При этом важно понимать, что наиболее качественно снизить потребление горючего удается за счет уменьшения . Однако такое уменьшение закономерно приводит к тому, что двигатель становится менее мощным и надежным, теряется приемлемая динамика разгона ТС и т.д.
По этой причине конструкторы и инженеры постоянно ищут решения, чтобы повысить силового агрегата без увеличения его объема.
Для этих целей на автомобилях сегодня активно используется установка , в конструкции моторов применяется , увеличивается и т.д.
Если говорить о бензиновых двигателя, изготовление слишком маленьких агрегатов по рабочему объему для авто и широкого списка другой техники в наши дни попросту нецелесообразно по целому ряду причин. При этом маленькие дизельные двигатели вполне имеют право на жизнь и активно разрабатываются. Давайте остановимся на этом более подробно.
Читайте в этой статье
Самые маленькие дизельные моторы, бензиновые и роторно-поршневые ДВС
Как уже было сказано выше, решение задачи по снижению токсичности выхлопа и общего количества вредных выбросов в атмосферу потребовало всесторонних изменений. Определенные доработки затронули как сами ДВС, так и топливо для них.
Бензиновые моторы стали использовать горючее, в котором допускается наличие большого количества спирта (в отдельных случаях до 75-80%), в дизельные ДВС заливается .
- Что же касается миниатюрных версий, самые маленькие бензиновые двигатели сегодня используются в авиамоделировании (ставятся на авиамодели), а также на маленьких моделях радиоуправляемых машин, судов и т.
п.
п.Аналоги покрупнее можно обычно встретить на бензопилах, газонокосилках, моторных лодках и другой различной технике. При этом тенденции к созданию микромоторов на бензине не наблюдается. Дело в том, что общий принцип работы в основе имеет возвратно-поступательное движение поршня, а сам агрегат сильно теряет в плане производительности при значительном уменьшении рабочего объема.
Если просто, необходимый КПД в процессе преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное значительно понижается в агрегатах на бензине, чего становится недостаточно для прокручивания колес автомобиля или выполнения другой полезной работы.
Вернемся к микромоторам. Еще отметим, что некоторые ошибочно считают известные микродвигатели инженера Йесуса Уайлдера V12 и V16 наглядным образцом самого маленького бензинового двигателя. Однако на практике такой мотор скорее игрушка, чем практичный ДВС. Дело в том, что агрегат работает не на жидком топливе. В действие двигатель приводит сжатый воздух, а КПД находится на весьма низкой отметке.
- Если же говорить о дизелях, этот тип двигателя имеет сегодня все шансы стать не просто маленьким, а фактически микроскопическим. Начнем с того, что сегодня часто встречаются маленькие дизельные двигатели, которые имеют рабочий объем чуть больше 0.2 л. и выдают, в среднем, 3.2 л.с.
Такие субкомпактнтые дизели прижились на небольшой мототехнике, а также приводят в действие различные механизмы. Вместительность топливного бака для такого мотора обычно составляет около 2.5 л. солярки.
Примечательно то, что рабочий объем цилиндра составляет всего лишь 1 миллиметр кубический. Таких малых размеров удалось добиться посредством изготовления ультратонких плоских элементов. Поршни больше напоминают прочные тонкие пластинки, а общие габариты ДВС составляют 5*15*3 мм. Для сравнения, такой двигатель можно разместить на ногте большого пальца человеческой руки. При этом коленвал раскручивается до 50 тыс. об/мин, а мощность установки составляет чуть более 11 Ватт.
- Еще добавим, что отдельного внимания заслуживает и роторно-поршневой двигатель Ванкеля (роторный двигатель). Особенностью такого мотора является то, что в нем нет привычных поршней, цилиндров, элементов и т.д.
Особенностью такого мотора является то, что в нем нет привычных поршней, цилиндров, элементов и т.д.Детали внутри него совершают только вращательное движение, а сам агрегат больше похож на электродвигатель. В роторном агрегате почти в половину меньше деталей по сравнению с дизельным или бензиновым поршневым ДВС, то есть данная силовая установка компактнее по размеру и легче по весу.
Однако и это не главное. Такой тип двигателя имеет очень высокий КПД. Например, роторно-поршневой мотор, объем которого составляет всего 1.3 литра, при этом выдает целых 220 л.с. Если же оснастить этот агрегат турбонаддувом, тогда мощность можно поднять до 350 л.с. Главный недостаток — высокий расход горючего.
Что касается субкомпактных версий, самый маленький роторный двигатель весит всего 335 г. и является мотором с индексом OSMG 1400. Его рабочий объем составляет 0.005 литра, при этом мощность почти 1.3 л.с.
Что в итоге
Как видно, если учесть значительную потерю КПД при уменьшении объема бензинового двигателя, а также специфические особенности в виде повышенного расхода топлива и сниженной надежности роторно-поршневого мотора, компактный дизельный двигатель является наиболее перспективным вариантом во всех отношениях.
Другими словами, самый маленький дизельный двигатель вполне может выступать источником энергии и использоваться в различных целях. Если в ближайшем будущем инженеры и конструкторы решат ряд имеющихся сегодня проблем (потери тепла по причине малой толщины стенок камер сгорания микродвигателя, сниженный ресурс небольших деталей в условиях высокого нагрева и т.д.), тогда дизельные сверхмалого размера вполне могут стать серийными.
При этом такие агрегаты будут потреблять уже не литры, а граммы топлива, показатель КПД вполне может оказаться на отметке около 7-10%. Это значит, что такой двигатель в качестве источника энергии окажется более эффективным и намного более долговечным решением по сравнению с различными аккумуляторными батареями, которые могут быть схожи по габаритам.
Читайте также
Дизельный оппозитный двигатель Субару (Subaru Boxer Diesel). Устройство и особенности оппозитного мотора, преимущества и недостатки указанного типа ДВС.
Какой силовой агрегат лучше выбрать.Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель
мог бы стать неплохим решением.
Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?
Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась. Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике
.
Что же касается , сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota
созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel
, в них установлены дизельные двигатели 1N
и 1NT
объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.5 литра.
Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?
Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема.
Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.
Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил
. Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400
, имеет объем всего 0.
005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.
Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.
Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии
Если говорить о полноценном , то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrar
i и Lamborghini
. Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.
Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом.
При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.
Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.
Испанский инженер по имени Патело собрал 12-цилиндровый V-образный двигатель, который, как он считает, является самым маленьким подобным двигателем в мире
Имея под рукой небольшое количество алюминия, бронзы и нержавеющей стали, он провел более 1200 часов времени, проектируя, вычерчивая, сверля и обрабатывая миниатюрные детали.
Поршни цилиндров двигателя имеют диаметр 11.3 мм, а рабочий объем двигателя составляет около 12 кубических сантиметров. Весь двигатель состоит из 261 детали, каждую из которых Пэтело создал своими собственными руками. Все детали соединены в единую конструкцию с помощью 222 винтов, которые являются единственными покупными изделиями.
К сожалению, этот двигатель не является полноценным двигателем внутреннего сгорания, он приводится в действие сжатым воздухом, которые подается по трубкам под давлением 0.1 атмосферы. Но он все равно работает и это можно увидеть на видео.
Пэтело создал этот двигатель, не преследуя никаких коммерческих целей. Создание этого двигателя он посвятил своим четырем внукам и использует его в образовательных целях.
А вот действительно самый маленький двигатель в мире придумали еще в 2009 году.
Алекс Зеттл (Alex Zettl) и его коллеги из университета Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley) построили самый маленький в мире двигатель, поперечник которого составляет всего 200 нанометров — в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса.
Двигатель эксплуатирует тот факт, что на масштабах в нанометры силы поверхностного натяжения играют большую роль, чем в «обычном» мире.
Полное название устройства — «Наноэлектромеханический осциллятор релаксации, приводимый силами поверхностного натяжения» (surface-tension-driven nanoelectromechanical relaxation oscillator).
Он состоит из двух мельчайших жидких капель металла индия, лежащих рядом друг с другом на подложке, составленной из углеродных нанотрубок.
Одна из капель меньше другой. Когда через подложку пропускают слабый постоянный ток (десятки микроампер при напряжении 1,3-1,5 вольта), он провоцирует убегание атомов из большой капли в меньшую.
Так как диаметр меньшей капли при этом растёт быстрее, чем уменьшается диаметр большой капли, наступает момент, когда меньшая капля соприкасается с большей, хотя по-прежнему уступает ей в размере.
В это мгновение силы поверхностного натяжения заставляют убежавшие атомы быстро вернуться к большей капле через точку контакта, и так восстанавливается первоначальное положение.
Цикл начинается заново. Меняя напряжение можно регулировать частоту колебаний в системе.
Этот двигатель при соответствующих изменениях можно было бы применять в нанороботах для движения и привода исполнительных механизмов, в микроэлектромеханических схемах, микроскопических датчиках и так далее.
К сожалению, принцип, положенный в основу установки, работает только при таком масштабе. Ведь у этого нанодвигателя необычайно высокое отношение мощности к размерам.
Если бы его можно было бы увеличить до размеров автомобильного двигателя, то мощность осциллятора оказалась бы в сто миллионов раз больше.
А вот самый маленький звездообразный двигатель от нашего первого героя репортажа.
http://youtu.be/ITUZeNcxy3k
Теперь опять переключаемся в микромир.
В 2011 году ученые Штутгартского университета вместе с исследователями Института интеллектуальных систем Макса Планка испытали самый маленький паровой двигатель в мире. И хотя его пока нельзя использовать, эксперимент доказал, что подобное устройство, в принципе, может работать.
Физики не были уверены, что созданный ими двигатель Стирлинга придет в движение, поскольку из-за микроскопических размеров этому могли помешать различные процессы, не оказывающие влияния в макромире. В изобретенном 200 лет назад Робертом Стирлингом двигателе наполненный газом цилиндр периодически нагревается и охлаждается, в результате чего газ расширяется и сжимается. Благодаря этому поршень выполняет движение.
Ученым удалось уменьшить размер поршня и цилиндра до нескольких микрометров (тысячных миллиметра), а затем собрать все детали. Посему газ был заменен плавающим в воде пластиковым шариком размером 0,003 миллиметра. Благодаря тому, что эта коллоидная частица в 10 тысяч раз больше атома, за ее участием в броуновском движении можно было наблюдать в микроскоп.
Поршень заменили сфокусированным лазерным лучом переменной интенсивности. Это дало возможность ограничивать движение шарика в большей или меньшей степени — аналогично с расширением и сжатием газа в обычном двигателе.
Необходимым условием было изменение температуры: для этого использовался другой лазер, который включался и моментально отключался, поскольку из-за маленького количества вода быстро нагревалась и охлаждалась.
Работа двигателя была нестабильной из-за того, что молекулы воды пребывают в постоянном движении и все время сталкиваются с микрочастицей. При этом масштабы обмена пластикового шарика энергией с окружающими молекулами были приблизительно сравнимы с количеством энергии, получаемой от луча. В макромире, например, энергия сталкивающихся частиц настолько мала, что совсем не влияет на работу двигателя. Тем не менее, эксперимент оказался успешным.
источники
Двигатели бывают разные. Некоторые из них имеют размер пятиэтажного дома, в то время как для того, чтобы увидеть другие, придется поискать микроскоп. Недавно мы представили вам список самых крупных двигателей в мире, теперь пришло время броситься в другую крайность.
DKW 49cc
Несмотря на то, что этот одноцилиндровый двигатель от DKW покажется гигантским, в сравнении с другими участникам этого хит-парада, 49сс всё-таки является особенным, поскольку он используется в автомобилестроении.
А точнее, в автомобиле Peel P50. Самый маленький в мире двигатель, используемый в производстве серийных автомобилей, имеет лишь 4 л.с. Да и этого, в общем-то, достаточно, ведь автомобиль весит всего 56 кг.
Smalltoe motorcycle – этаноловый двигатель
К сожалению, данных об объеме двигателя у нас не имеется, но есть данные о мощности: 0.3 л.с. Этот двигатель используется в самом маленьком в мире мотоцикле Smalltoe, колёсная база которого составляет лишь 80мм. Этот мощнейший движок разгоняет мотоцикл до невероятной скорости в 2км/ч. И да, на нем можно ездить. Посмотрите видео.
Самый маленький V12 в мире
Мануэль Хермо Баррьеро, механик ВМФ Испании в отставке, занимается постройкой маленьких, рабочих двигателей. Неплохое занятие для пенсионера, не так ли? Этот двигатель V12 признан самым маленьким в мире. Его постройка заняла у Мануэля 1220 часов кропотливой работы.
Самый маленький W32 в мире
Если вас шокировал предыдущий двигатель, то приготовьтесь увидеть еще одно творение господина Баррьеро – самый маленький W32 в мире.
Работа над двигателем заняла 2520 часов, и в процессе постройки было использовано 850 различных деталей. Как и V12, этот двигатель идеально сбалансирован, и в доказательство этого факта инженер предлагает посмотреть видеозапись.
Nanobee
Рональд Валентин занимается постройкой маленьких двигателей для своих моделей самолётов уже 30 лет. Самый маленький из них – Nanobee – существует пока лишь в форме прототипа. Объем двигателя составляет 0.006мл. Самым удивительным фактом является то, что этот двигатель реально работает! Он признан самым маленьким в мире дизельным двигателем.
Самый маленький паровой двигатель в мире
На изображении вы видите полностью рабочий паровой двигатель, вот только размеры его не совсем привычны. Индийскому инженеру Икбалу Ахмеду удалось создать функционирующий паровой двигатель, который имеет высоту 6.8мм, длину 16.24мм и весит 1.72гр.
Микроскопический двигатель внутреннего сгорания
Что, вы все еще не удивлены? Ну, хорошо.
Взгляните на этот двигатель. Кстати, чтобы на него взглянуть, потребуется микроскоп, поскольку его диагональ составляет лишь 0.0001мм. Двигатель состоит из резервуара с водой, через который проходит два электрода. Ток подается на электроды, благодаря чему кислород и водород распадаются. В результате образуются нанопузыри газа, увеличивается объем и вырабатывается энергия. Ох уж эта наука!
Миниатюрный генератор с двигателем внутреннего сгорания
Краткое описание:
Компания разрабатывает технологию генератора MICE (миниатюрный двигатель внутреннего сгорания), чтобы удовлетворить потребность в портативном электричестве с высокой плотностью энергии. Генератор MICE предлагает плотность энергии, которая в пять-десять раз выше, чем у современных перезаряжаемых батарей, и, следовательно, является подходящей технологией для протезов с электроприводом и других портативных устройств высокой мощности, таких как электроинструменты. Как указано в описании генератора MICE ниже, компания продемонстрировала возможность достижения очень низкого уровня акустической эмиссии и вибрации в комплексной системе.
Полное описание:
Описание технологии
————————————————— ———
Этот инновационный мотор-генератор состоит из миниатюрного линейного двигателя, соединенного с линейным генератором переменного тока. В нем используется высокое содержание энергии углеводородного топлива, при этом исключается большинство деталей, которые можно найти в стандартной генераторной установке двигатель внутреннего сгорания. Базовая конструкция генератора MICE, показанная на соседнем рисунке, состоит из двухтактного двигателя, пружины и генератора переменного тока с линейно-колебательной конфигурацией. MICE по своей сути является генератором электроэнергии, поскольку нет механической связи, с помощью которой можно было бы извлекать энергию. Чистое линейное движение обеспечивается за счет использования уникальной двойной спирали или многоспиральной пружины. Чисто линейные колебания обеспечивают скользящее движение без боковых сил. В поршне не используются кольца для герметизации камеры сгорания, вместо этого используется плотная посадка между поршнем и цилиндром, чтобы удерживать утечку на достаточно низком уровне, чтобы практически не возникало потерь цикла.
Фактически небольшая утечка обеспечивает гидростатическую опорную силу для центрирования поршня в цилиндре. Таким образом, генератор MICE имеет низкие потери на трение, так как отсутствуют опорные поверхности, на которые действует непосредственная нагрузка. Низкие характеристики трения и отсутствие напряжения, создаваемого прямыми нагрузками, позволяют генератору MICE работать на очень высоких скоростях цикла, что приводит к высокой плотности энергии и мощности, особенно при меньших размерах. Чисто линейное движение, в дополнение к низким потерям на трение, позволяет работать только с твердопленочной смазкой – другими словами, без масла – с конструкцией цилиндра со сбалансированным давлением.
Конкурентное преимущество
————————————————— ———
Существуют большие различия между генератором MICE и обычными двигателями. Одним из ключевых отличий является то, что MICE представляет собой конструкцию со свободным поршнем, в которой для накопления энергии используется пружина.
Второе важное отличие состоит в том, что двухтактный двигатель MICE предназначен для работы с коэффициентом продувки меньше единицы, используя сгорание HCCI (воспламенение от сжатия с однородным зарядом) с помощью свечи накаливания в качестве режима сгорания. Это дает генератору MICE низкий уровень выбросов и высокую эффективность. Кроме того, генератор MICE представляет собой систему с высокой добротностью, работающую на резонансной частоте системы пружина-масса с очень низкими потерями на трение.
Компания разработала генератор MICE в трех диапазонах мощности. На соседнем рисунке показан генератор MICE мощностью 5–10 Вт рядом с генератором MICE мощностью 300–500 Вт, который предназначен для использования как легкого (пропан, бутан), так и тяжелого (JP-8, дизельное топливо) топлива. Батарейка типа АА и линейка служат эталоном размеров. Были проведены всесторонние испытания генератора MICE мощностью 300–500 Вт с использованием как пропана, так и топлива JP-8. Третий размерный ряд, генератор MICE мощностью 100 Вт, недавно был разработан специально для электрических протезов.
Генератор MICE мощностью 100 Вт, рассчитанный на работу с бутановым или пропановым топливным картриджем, показан на нижнем рисунке с военным BB-39.0 (высота 5 дюймов) для сравнительного сравнения размеров. Длинное и узкое соотношение сторон генератора MICE позволит легко интегрировать его с протезами нижних конечностей, хотя для других приложений возможен более короткий форм-фактор. Перезарядка генератора MICE заключается в простой замене топливного картриджа.
Приложения
————————————————— ———
Пригодность любого устройства для выработки электроэнергии для приложений в решающей степени зависит от факторов, помимо веса, плотности энергии, стоимости и т.п. Такие факторы, как шум и вибрация, могут сделать любую технологию производства электроэнергии непригодной для использования, если они не будут снижены до уровня, совместимого с конкретным применением. Компания определила эффективные подходы к решению всех проблем с «побочными эффектами» генератора MICE.
Уровень технологической готовности
————————————————— ———
Эта технология находится в стадии проверки концепции для этого протеза с электропитанием на уровне 100 Вт и в качестве лабораторного прототипа для обычных портативных источников питания мощностью 300–500 Вт. Финансирование коммерциализации необходимо для перехода технологии генератора MICE от экспериментального/лабораторного прототипа к коммерческому продукту.
Интеллектуальная собственность
————————————————— ———
Компания имеет три патента США на технологию генератора MICE (миниатюрный двигатель внутреннего сгорания) и его применение, а еще один патент находится на рассмотрении. Кроме того, одобрен и готовится к выдаче европейский патент на технологию генератора MICE.
На конференции было представлено несколько докладов о конструкции, производительности и тестировании генератора MICE. Копии этих документов могут быть предоставлены квалифицированным заинтересованным сторонам.
Предпочтительное деловое соглашение
————————————————— ———
Предпочтительным деловым соглашением является лицензирование или продажа патентов. Компания прибыльно производит и продает исследовательские инструменты, но не имеет компетенции в крупносерийном производстве.
Проблема, которую решает эта идея/изобретение:
Широкий спектр беспроводных устройств ограничен по возможностям и характеристикам из-за отсутствия подходящего портативного источника питания с высокой плотностью энергии. Этим устройствам, от электроинструментов до протезов, обычно требуется средний уровень мощности выше 30 Вт, для которых современная технология аккумуляторов недостаточна для обеспечения непрерывной работы в течение дня без подзарядки. Это ограничение особенно актуально для протезов нижних конечностей. Эти протезы не могут обеспечить мощность, необходимую для подъема по лестнице или крутым склонам или для бега, и, таким образом, создают значительную дополнительную нагрузку на мышцы и суставы другой конечности.
Прикрепленные файлы:
Запрашиваемая цена: [СВЯЗАТЬСЯ С ПРОДАВЦОМ]
Доступен для консультации?
№
Изобретение № 10690
Дата публикации:
2008-03-26
Связаться с изобретателем
« Подробнее Инженерия — механические изобретения
Share on
CrowdSell Your Invention
Прогноз рынка малых двигателей внутреннего сгорания до 2027 г. —
Рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) был оценен в 4 450 долларов США. 14 миллионов в 2019 году и, по прогнозам, достигнет 5 280 долларов США. 83 миллиона к 2027 году; ожидается, что он будет расти в среднем на 4,5% в год с 2019 по 2027 год.
| Источник:
ReportLinker
ReportLinker
Нью-Йорк, 23 февраля 2021 г.
(GLOBE NEWSWIRE) — Reportlinker.com объявляет о выпуске отчета «Прогноз рынка малых двигателей внутреннего сгорания до 2027 г. – влияние COVID-19 и глобальный анализ по типу топлива, цилиндрам, мощности». Продукция и промышленность конечного использования» — https://www.reportlinker.com/p06027564/?utm_source=GNW
США, Канада и Мексика являются крупнейшими экономиками Северной Америки. Технологические достижения привели к высокой конкурентоспособности рынок в регионе, поскольку население привлекает несколько технологических разработок из-за высокой покупательной способности.
По мере расширения использования легковых автомобилей автомобильная промышленность в регионе постоянно процветает. Садовая и садовая техника, а также другое энергетическое оборудование нашли широкое применение в Северной Америке.
Небольшой двигатель внутреннего сгорания позволяет производителям предлагать машины или инструменты малого форм-фактора, такие как компактные автомобили, газонокосилки и усовершенствованные небольшие генераторы.
Кроме того, все более широкое использование природного газа создает для участников рынка множество возможностей для разработки усовершенствованного двигателя малого объема с высокой выходной мощностью и эффективностью.
Активное внедрение двигателей внутреннего сгорания в коммерческих автомобилях, пассажирских транспортных средствах и коммунальном оборудовании стимулирует европейский рынок малых двигателей внутреннего сгорания. Сектор производства двигателей, возглавляемый Германией благодаря присутствию известных производителей двигателей, таких как Hatz, DEUTZ и Yanmar Co., Ltd., вносит наибольший вклад в рынок Европы. Растущие нормы загрязнения и растущая озабоченность по поводу загрязнения малых двигателей внутреннего сгорания увеличили использование природного газа для двигателей на рынке. Кроме того, компании разрабатывают усовершенствованный небольшой двигатель внутреннего сгорания в основном для применения в небольших двигателях общего назначения. Например, в марте 2020 года немецкая компания Motorenfabrik Hatz представила новую технологию E1 для одноцилиндровых промышленных дизелей.
Этот новый двигатель, основанный на технологии E1, развивает мощность 14,7 лошадиных сил (11 киловатт) с одним цилиндром. Точно так же двигатели 1B50E и 1B30E имеют выходную мощность 10,7 л.с. (8 кВт) и 6,7 л.с. (5 кВт) соответственно. Такое растущее развитие предлагаемых решений способствует росту рынка в промышленности и других отраслях конечного использования.
Рост числа производственных компаний в Индии и Китае, обусловленный высокой доступностью квалифицированных кадров, является движущей силой рынка малых двигателей внутреннего сгорания. Увеличение продаж двухколесных транспортных средств и усовершенствование источников моторного топлива поддерживают рост рынка.
Кроме того, рост населения в регионе и сравнительно низкие экономические возможности различных стран способствовали внедрению двигателей внутреннего сгорания, а не электроэнергии. Высокая стоимость электродвигателей и отсутствие поддерживающей инфраструктуры дополнили рост рынка.
Правительства различных стран региона в основном продвигают использование природного газа в двигателях внутреннего сгорания для снижения выбросов.
Следовательно, определенная политика способствует росту рынка в регионе для соответствия нормативным стандартам за счет использования природного газа в качестве основного источника в малых двигателях. .
Более того, в июле 2019 года министр транспорта Индии заверил, что запрета на двигатели внутреннего сгорания для продвижения электромобилей и моторов не будет. Отсутствие поддерживающей инфраструктуры и покупательной способности потребителей сдерживает электрическую революцию в стране. Таким образом, внедрение небольших двигателей внутреннего сгорания становится предпочтительным решением для клиентов, поскольку оно соответствует нормативным нормам с требуемой производительностью.
Гусеница; Камминс Инк .; Фэрбенкс Морс; ИННИО; Кавасаки Хэви Индастриз, Лтд.; Группа Либхерр; МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД.; Роллс-Ройс плк; Вяртсиля; и Yanmar Holdings Co., Ltd входят в число основных игроков на мировом рынке малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Влияние пандемии COVID-19 на рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Вспышка COVID-19, начавшаяся в Ухане, Китай, в декабре 2019 года, распространилась по всему миру.
Она сильно затронула Китай, Италию, Иран , Испания, Республика Корея, Франция, Германия и США с точки зрения подтвержденных положительных случаев и зарегистрированных смертей по состоянию на 2020 г.
Вспышка COVID-19 затронула экономику и промышленность в различных странах, поскольку привела к блокировкам, запретам на поездки и остановке бизнеса. Общий спад рынка из-за COVID-19 также влияет на рост рынка малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) из-за закрытия заводов, нарушения цепочки поставок и спада в мировой экономике.
Общий размер мирового рынка малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) был получен в соответствии с первичными и вторичными источниками. Чтобы начать процесс исследования, было проведено исчерпывающее вторичное исследование с использованием внутренних и внешних источников для получения качественной и количественной информации, связанной с На рынок.
Кроме того, было проведено несколько первичных интервью с участниками отрасли и комментаторами для проверки данных, а также для получения дополнительных аналитических сведений по теме.
Участниками, которые обычно принимают участие в таком процессе, являются отраслевые эксперты, такие как вице-президенты, менеджеры по развитию бизнеса, менеджеры по анализу рынка и менеджеры по продажам на национальном уровне, а также внешние консультанты, такие как эксперты по оценке, аналитики-исследователи и ключевые лидеры мнений, специализирующиеся на рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Прочтите полный отчет: https://www.reportlinker.com/p06027564/?utm_source=GNW
О программе Reportlinker
ReportLinker — отмеченное наградами решение для исследования рынка. Reportlinker находит и упорядочивает последние отраслевые данные, чтобы вы могли получить все необходимые исследования рынка — мгновенно и в одном месте.
__________________________
Контактные данные
Клэр: [email protected]
США: (339)-368-6001
Международный: +1 339-368-6001
Контакты
| Кол-во страниц | 214 |
— влияние COVID-19 и глобальный анализ по типу топлива (бензин, дизель и газ), цилиндрам (1, 2, 3 и 4), выходной мощности (1–5 кВт) , 6–10 кВт и 11–20 кВт) и отрасли конечного потребления (энергетика, обрабатывающая промышленность, нефть и газ, транспорт и др.)
0118
Европейские страны, такие как Великобритания, Италия и Франция, переходят на экологически чистые источники энергии, экономичные небольшие двигатели и природный газ, что является движущей силой рынка.
Закрытие заводов, запреты на поездки, запреты на торговлю и ограничения на границе повлияли как на производство, так и на продажи различных потребительских электронных продуктов и компонентов. Мировая электронная и полупроводниковая промышленность является одной из основных отраслей, которая сталкивается с серьезными сбоями из-за проблем с цепочками поставок и остановок производства.
Ожидается, что технология турбонаддува обеспечит повышение удельной мощности на 40–60 % в двигателях меньшей мощности. Интеграция турбокомпрессоров в небольшие двигатели может стать новой тенденцией на рынке в ближайшие годы. Например, в октябре 2019 г., YANMAR HOLDINGS CO., LTD объявила о разработке промышленного двигателя 3TNV80FT, который поддерживается решением для турбонаддува 2G Eco Governor.
Таким образом, в зависимости от типа топлива рынок малых двигателей внутреннего сгорания делится на бензин, дизель и газ. Двигатели внутреннего сгорания на бензиновом топливе генерируют энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива методом искрового зажигания. Кроме того, он делится на различные категории в зависимости от управления подачей топлива, зажигания и применения. Бензиновые двигатели внутреннего сгорания используются в автомобильной промышленности в легковых, грузовых и других транспортных средствах. Кроме того, он широко применяется в авиационной промышленности, энергетическом оборудовании и производственном оборудовании.
В зависимости от цилиндров рынок малых двигателей внутреннего сгорания делится на 1, 2, 3 и 4.| Report Coverage | Details |
|---|---|
| Market Size Value in | US$ 4,450.14 Million in 2019 |
| Размер рынка Стоимость на | 5 280,83 млн долларов США к 2027 году |
| Темпы роста | Среднегодовой темп роста 4,5% с 2020 по 2027 год |
| Прогнозируемый период0148 | 2020-2027 |
| Base Year | 2020 |
| No. of Pages | 214 |
| No. of Tables | 141 |
| No. of Charts & Figures | 76 |
| Доступные исторические данные | Да |
| Охваченные сегменты | Тип топлива, цилиндры, выходная мощность и конечное использование |
| Региональный охват 8 Северная Америка 8; Европа; Азиатско-Тихоокеанский регион; Латинская Америка; МЭА | |
| Охват страны | США, Великобритания, Канада, Германия, Франция, Италия, Австралия, Россия, Китай, Япония, Южная Корея, Саудовская Аравия, Бразилия, Аргентина |
| Охват отчета | Прогноз доходов, рейтинг компании , конкурентная среда, факторы роста и тенденции |
| Доступен бесплатный образец |
Разработка продукта — это одна из широко применяемых компаниями стратегий расширения портфеля продуктов.
Гусеница Инк .; Кавасаки Хэви Индастриз, Лтд.; и Mitsubishi Heavy Industries, Ltd являются одними из ключевых игроков, реализующих стратегии по расширению клиентской базы и завоеванию значительной доли на рынке малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), что, в свою очередь, позволяет им сохранить свою торговую марку на мировом рынке.
Основные моменты отчета
- Прогрессивные отраслевые тенденции на мировом рынке малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которые помогают игрокам разрабатывать эффективные долгосрочные стратегии
- Стратегии роста бизнеса, принятые на развитых и развивающихся рынках
- Количественный анализ глобального рынка малых двигателей рынок двигателей внутреннего сгорания с 2018 по 2027 год
- Оценка мирового спроса на малые двигатели внутреннего сгорания в различных отраслях
- PEST-анализ для иллюстрации эффективности покупателей и поставщиков, работающих в отрасли, для прогнозирования роста рынка
- Последние разработки для понимания рыночной конкуренции и глобального спроса
- Рыночные тенденции и перспективы в сочетании с факторами, стимулирующими и сдерживающими рост мирового рынка
- Процесс принятия решений путем понимания стратегий, лежащих в основе коммерческого интереса в отношении глобальных малых рост рынка двигателей внутреннего сгорания
- Объем мирового рынка малых двигателей внутреннего сгорания в различных узлах рынка
- Подробный обзор и сегментация мирового рынка малых двигателей внутреннего сгорания, а также его динамика в отрасли
- Global small internal combustion engine market size in various regions with promising growth opportunities
Small Internal Combustion Engine Market Segmentation:
By Fuel Type
- Gasoline
- Diesel
- Gas
By Cylinder
- 1
- 2
- 3
- 4
Выходная мощность
- 1–5 кВт
- 6–10 кВт
- Power Generation
- Manufacturing
- Oil and Gas
- Transportation
- Others
- Caterpillar Inc.
- Kawasaki Heavy Industries, Ltd
- MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD
- Liebherr
- YANMAR HOLDINGS CO., LTD
- Cummins, Inc.
- Fairbanks Morse
- INNIO
- Wärtsilä Corporation
- Rolls-Royce Holdings plc
- Caterpillar
- Cummins Inc.
- Fairbanks Morse
- INNIO
- Kawasaki Heavy Industries, Ltd
- Liebherr Group
- MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, ООО
- Rolls-Royce plc.
- Wärtsilä
- Yanmar Holdings Co., Ltd. рынок.
9 11–20 кВт
0117 End Use Industry
Company Profiles
Часто задаваемые вопросы
Азиатско-Тихоокеанский регион возглавил мировой рынок малых двигателей внутреннего сгорания в 2019 году. Рынок малых двигателей внутреннего сгорания в Азиатско-Тихоокеанском регионе был проанализирован на основе исторических, текущих и будущих тенденций в странах региона. Азиатский ландшафт малых двигателей внутреннего сгорания кажется обнадеживающим. В регионе усилия, предпринятые частными компаниями и государственными учреждениями для увеличения числа двигателей внутреннего сгорания, работающих на природном газе, привели к росту спроса на небольшие двигатели внутреннего сгорания из-за их топливной экономичности.
Бензиновое топливо лидирует по типу топлива на мировом рынке малых двигателей внутреннего сгорания.
Доступность бензина как в сельской местности, так и в городах сравнительно очень высока по сравнению с другими видами топлива. Кроме того, производительность и мощность бензинового двигателя малого внутреннего сгорания являются основным фактором роста сегмента на мировом рынке. Тем не менее, растущая озабоченность по поводу выбросов двигателей может стать серьезной проблемой для бензинового сегмента.
Технологии играют жизненно важную роль в экономическом росте стран, благодаря чему развивающиеся страны, такие как Китай и Индия, переходят на двигатели внутреннего сгорания с низким уровнем выбросов. Северная Америка и Европа активно используют электродвигатели, а не двигатели внутреннего сгорания, что снижает рост рынка в определенных регионах. Азиатско-Тихоокеанский регион и Южная Америка растут более быстрыми темпами из-за сильной зависимости от двигателей внутреннего сгорания. Отсутствие достаточного производства электроэнергии для замены двигателей, работающих на ископаемом топливе, и недоступность поддерживающей инфраструктуры для развития электроэнергетики являются поддерживающими факторами роста рынка.
Следовательно, растущий спрос в странах с развивающейся экономикой является одной из возможностей роста рынка.
The List of Companies — Small Internal Combustion Engine (ICE) Market
- Выделяет ключевые бизнес-приоритеты, чтобы помочь компаниям пересмотреть свои бизнес-стратегии.
- Основные выводы и рекомендации освещают важнейшие прогрессивные отраслевые тенденции на мировом рынке малых двигателей внутреннего сгорания, что позволяет участникам цепочки создания стоимости разрабатывать эффективные долгосрочные стратегии.
- Разработка/изменение планов расширения бизнеса с использованием предложений существенного роста на развитых и развивающихся рынках.
- Тщательно изучайте тенденции и перспективы мирового рынка в сочетании с факторами, влияющими на рынок, а также теми, которые ему препятствуют.
- Улучшите процесс принятия решений, поняв стратегии, лежащие в основе коммерческого интереса в отношении клиентских продуктов, сегментации, ценообразования и распространения.
Код отчета
TIPRE00017958
Full Name
Phone Number
Country
Select a CountryAfghanistanAland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean Netherlands Cayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Democratic Republic ofCook IslandsCosta RicaCote dIvoireCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарGlobalГрецияГреция nlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLao Peoples Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States ofMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestine, State ofPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and the GrenadinesSaint-Martin (France)SamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi АравияСен egalСербияСейшельские островаСьерра-ЛеонеСингапурСинт-Мартен (голландская часть)СловакияСловенияСоломоновы островаСомалиЮжная АфрикаЮжная Джорджия и Южные Сандвичевы островаЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаSt.
Pierre and MiquelonSudanSurinameSvalbard and Jan Mayen IslandsSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited StatesUruguayUzbekistanVanuatuVaticanVenezuelaVietnamVirgin Islands (British)Virgin Islands (U.S.)Wallis and Futuna IslandsWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe
Компания
Должность
Комментарий
Ваши данные никогда не будут переданы третьим лицам, однако мы можем время от времени отправлять вам информацию о наших продуктах, которая может вас заинтересовать. Отправляя свои данные, вы соглашаетесь с тем, что мы свяжемся с вами. Вы можете связаться с нами в любое время, чтобы отказаться.
Поговорите с аналитиком
Цены
Пакет данных Excel
3000 долларов
e. market estimations and forecast. Use, presentation, and stockpiling of this information is limited to authorized users only. The document can be printed for individual use, but cannot be duplicated for eventual circulation. Other usage restrictions include but are not limited to: transmit to third parties, outside the client’s ecosystem; sub-licensing, reselling, transfer and lease rights; modification and alteration of the data; and copy or duplication of the data for commercial and non-commercial gains.»/>Однопользовательская лицензия
4550 долларов США
Other individuals representing an organization are restricted from accessing the product. Breach in the license terms leads to violation of domestic IP laws. Other usage restrictions include but are not limited to: transmit to third parties, outside the client’s ecosystem; sub-licensing, reselling, transfer and lease rights; modification and alteration of the data; and copy or duplication of the data for commercial and non-commercial gains.»/>Лицензия сайта
$6550
«/>Корпоративная лицензия
$8550
Образец PDF демонстрирует структуру содержания и характер информации, включенной в отчет, который представляет собой качественный и количественный анализ.