Разработка математической модели двигателя внутреннего сгорания с использованием программного комплекса PRADIS

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

Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?

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

Что же касается дизельных ДВС, сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel, в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3. 25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.5 литра.

Мотор Стирлинга из консервной банки

Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.

Поролон – одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя. Из куска нашего поролона вырезаем круг, диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.

В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.

Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.

Теперь втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку. На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.

Из жести делаем цилиндр, используя пайку.

Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.

Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.

Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей – напротив – вытянута. Второй шатун настраиваем так же.

Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.

Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.

Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло – зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.

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.

Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?

Дмитрий Петраков по многочисленным просьбам отснял пошаговую инструкцию по сборке мощного, относительно своих габаритов и потребляемого количества тепла двигателя Стирлинга. В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы – обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, автор подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы, благодаря чему обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

C чувством, толком и расстановкой.
Мотор Стирлинга в работе с нагрузкой (водяная помпа).
Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с моторами Стирлинга. Особенность насоса заключается в небольших затратах энергии, требуемых для совершения им работы: такая конструкция задействует лишь небольшую часть динамического внутреннего рабочего объёма двигателя, и тем самым по минимуму влияет на его производительность.

Самые необычные конструкции двигателей

Современные автопроизводители особо не балуют нас техническими изысками в части конструкции и конфигурации двигателей. Классические ДВС и турбодизели нынче правят бал. Но до сих пор встречаются экспериментаторы, предлагающие оригинальные решения. А раньше таких проектов было еще больше. Сегодня Дром рассказывает о самых необычных моторах для автомобилей и мотоциклов.

Как правило, под капоты всех нынешних автомобилей устанавливаются четырехтактные бензиновые двигатели, работающие по так называемому циклу Отто — впрыск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Это типичные тепловые ДВС с воспламенением горючей смеси через свечу, где выпускные клапаны открываются после закрытия впускных. Главный недостаток подобных моторов — низкий (до 28%) КПД.

Более трети современных автомобилей оснащаются турбодизелями с подобным кривошипно-шатунным механизмом, но с более высокой степенью сжатия и с воспламенением рабочей смеси от сжатия и высокой температуры в цилиндре. КПД дизельных моторов выше, но все равно не так уж велик — до 50%.

Эти два типа двигателей сегодня используются на подавляющем большинстве автомобилей, и о них давно все известно и сказано. Наша задача — рассказать о не столь распространенных схемах, которые либо имеют какие-то серьезные отличия по сравнению с «классическими» моторами Отто и Дизеля, либо и вовсе построены по другому принципу.

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля

Компании — NSU, Mazda, Citroen, ВАЗ Некоторые модели автомобилей — NSU Ro 80, Mazda RX-7, ВАЗ-21059 и 21079, Citroen GS

Начать, конечно же, стоит с роторно-поршневой конструкции, которую впервые инженеры Вальтер Фройде и Феликс Ванкель представили не так уж и давно — в 1957 году. Логично, что этот мотор получил имя одного из создателей — Ванкеля. Особенность такой силовой установки — трехгранный поршень (ротор), приводимый в движение силой давления газов. Движение ротора относительно «овального» цилиндра с оригинальным профилем (статора) производится через две шестерни: одна — на внутренней поверхности ротора, вторая — жестко прикреплена к внутренней поверхности боковой крышки двигателя. Их взаимодействие обеспечивает круговые эксцентричные движения, при которых ротор своими гранями соприкасается с внутренней поверхностью камеры сгорания. Вращательное движение передается на специальный вал, а с него уже на трансмиссию. Одна механическая пара регулирует движение ротора, а вторая преобразует его во вращение эксцентрикового вала. За один полный оборот вала ротор успевает провернуться на 120°, а в каждой из трех изолированных полостей воспроизводится полный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания — впрыск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Очевидными преимуществами такого типа двигателей считают их компактность, легкость, меньшее количество деталей (нет поршней, шатунов, коленвала), упрощенную систему смазки, низкий уровень вибраций и высокую литровую мощность. Главные недостатки — плохая эффективность уплотнений зазора между ротором и стенками цилиндра, большой расход специального масла, склонность к перегреву, требовательность к свечам и высокая мощность на относительно высоких оборотах.

Первым серийным автомобилем с РПД стал немецкий NSU Ro 80 в 1967 году, но настоящую популярность роторно-поршневым двигателям принесла, конечно же, японская компания Mazda, прославившаяся не только своими легендарными моделями RX, но и единственной победой в Ле-Мане прототипа «757». Кстати, Мазда планирует вернуться к роторной теме чуть ли не в этом году. В разное время с РПД экспериментировали различные производители. Даже АвтоВАЗ в 80-х годах отметился роторными «пятерками» и «семерками», которые использовались в ГАИ или у «силовиков».

Двигатель с переменной степенью сжатия

Компании — Infiniti, Saab, AVL, FEV, MCE-5 Модель автомобиля — Infiniti QX50

Технология, которая на данный момент используется только на одном автомобиле — кроссовере Infiniti QX50, появившемся в 2019 году. Nissan шел к этому более 20 лет, и теперь наконец-то 2,0-литровый турбомотор VC-T (Variable Compression Turbocharged) умеет в автоматическом режиме регулировать степень сжатия (от 8 при максимальной отдаче до 14 при малых нагрузках) посредством регулировки длины поршней на 6 мм. Что позволяет не только почти полностью забыть о неоптимальных режимах и, как следствие, возникновении детонации, но и увеличить КПД, и сэкономить до 27% топлива по сравнению с V-образными «шестерками», по словам японских инженеров. Реализована эта хитрость следующим образом: установлено подвижное сочленение шатуна с его нижней шейкой, которое работает при помощи системы рычагов с приводом от электромотора. При этом мощность силовой установки составляет внушительные 270 л.с., а крутящий момент — 390 Нм (в России мотор дефорсирован до 249 л.с. и 380 Нм). Основными недостатками конструкции считаются ее сложность и больший (примерно на 10 кг) вес силового агрегата.

В разное время двигателями с переменной степенью сжатия баловались инженеры Ford, Mercedes-Benz, Peugeot и Volkswagen, но патента так никто и не получил. Существовали также ранние системы с дополнительным поршнем, который менял объем камеры сгорания. Проводили эксперименты и с поршнями изменяемой высоты, которые оказались очень тяжелыми. В 2000 году компания FEV Motorentechnik установила в фольксвагеновский турбомотор 1.8T систему с… подъемным коленвалом, движение которого осуществлялось при помощи эксцентриковых муфт. В том же году свое видение продемонстрировали шведы из Saab. У 5-цилиндрового 1,6-литрового турбомотора SVC (Saab Variable Compression) могла подниматься верхняя часть раздельного блока цилиндров. Приблизительно в то же время французы из МСЕ-5 Development продемонстрировали мотор с уникальными разделенными шатунами с зубчатыми коромыслами. Но ни одно из этих решений так и не нашло применения на серийных автомобилях.

Бесклапанный двигатель (Knight Sleeve Valve)

Компании — Daimler, Mercedes-Benz, Peugeot, Panhard, Willys-Knight, Mors, Avions-Voisin Некоторые модели автомобилей — Avions-Voisin C, Willys-Knight, Daimler 22HP

Теперь мы отправимся на рубеж XIX и XX веков, когда Чарльзу Найту пришла в голову мысль создания двигателя без классических клапанов. В 1908 году он запатентовал свое детище, которое оснащалось так называемыми «золотниковыми клапанами»: это своего рода муфта, приводимая в движение специальным редукторным валом, скользящая вокруг поршня и открывающая таким образом впускные и выпускные порты в стенках цилиндра. Такая система оказалась не только рабочей, но еще и довольно тихой, долговечной, с хорошей отдачей и отсутствием проблемы «залипания» обычных тарельчатых клапанов. Помимо этих очевидных преимуществ были и другие: хорошая продувка выхлопными газами, неизменная форма камеры сгорания (следовательно, отсутствие детонации), отсутствие традиционной головки блока и идеальное размещение свечей зажигания. Основным недостатком считался повышенный расход масла.

Тем не менее подобными двигателями оснащался целый ряд моделей таких известных автомобильных марок, как Daimler, Panhard, Peugeot, Mercedes-Benz, Willys и других вплоть до 40-х годов прошлого века. Впоследствии — после значительного повышения оборотистости моторов и внедрения натриевого охлаждения для обычных тарельчатых клапанов — система практически себя изжила.

Двигатель с двумя коленвалами (Lanchester Twin-Crank Twin)

Компании — Lanchester, Ford Некоторые модели автомобилей — Lanchester 12НР, Ford A/C/F

В 1896 году Карл Бенц запатентовал двухцилиндровый «оппозитник», через три года была основана компания Lanchester, а уже год спустя она представила свой первый автомобиль Lanchester Phaeton, оснащенный таким мотором с двумя коленчатыми валами. Именно этот двигатель считается первым серийным «Флэт-Твином» (Flat-Twin). Этот 4,0-литровый атмосферный агрегат с воздушным охлаждением выдавал «целых» 10,5 л.с. при 1250 об/мин. Один коленвал находился над другим, а у каждого поршня было по три (!) шатуна — один толстый центральный и два более легких по бокам. Толстый шел к одному валу, а тонкие — к другому. Соответственно, валы вращались в противоположных направлениях.

На заре автопрома такими моторами оснащались не только автомобили фирмы Lanchester, но и первые модели Ford — «А», «С» и «F».

Двухцилиндровый «оппозитник» в едином блоке (Panhard Flat-Twin)

Компания — Panhard Некоторые модели автомобилей — Panhard Dyna, Panhard 24, Panhard Dyna X84

С 1945 по 1967 годы французская компания Panhard производила целый ряд моделей, оснащавшихся так называемым двигателем Flat-Twin. Рене Панар не стал пионером в области использования двухцилиндровых «оппозитников», но впервые объединил блок цилиндров и головку в алюминиевый корпус. Помимо этого уникального технического решения в моторе Flat-Twin присутствовали и другие интересные находки. Так, например, вместо клапанных пружин здесь впервые использовались торсионы, а охлаждение было двойным воздушным.

Объем таких моторов был невелик — от 0,61 до 0,85 л, а мощность составляла от 42 до 60 л.с. Тем не менее этот факт не помешал модели Х84 участвовать в гонках в Ле-Мане и даже добиваться хороших результатов в своем классе до 750 см³. Ну а купе Panhard 24 было к тому же еще и очень красивым автомобилем.

Двигатели, работающие по циклам Аткинсона и Миллера

Компании — Toyota, Lexus, Ford, Nissan Некоторые модели автомобилей — Toyota Prius, Lexus hybrids, Ford Escape, Nissan Altima

Как мы уже говорили в начале этой статьи, большинство современных автомобильных двигателей работает по циклу Отто. Но все же существуют и другие варианты: с борьбой за повышение эффективности и увеличение КПД навсегда связаны имена инженеров Джеймса Аткинсона и Ральфа Миллера.

Что предложил Аткинсон? Во-первых, за счет усложнения кривошипно-шатунного механизма он изменил соотношение времен тактов: ходы поршня при тактах сжатия и рабочего хода стали короче, чем при тактах впуска и выпуска, за счет уникального коленвала. Впускные клапаны в цикле Аткинсона полностью закрываются на половине пути к верхней «мертвой» точке. Во-вторых, все четыре такта у Аткинсона происходят за один оборот коленвала, тогда как обычному Отто-мотору для этого требуется два. Достоинства такого типа двигателей — высокая экономичность и экологичность. Недостатки — сложность конструкции и невысокий момент на «низах». Именно поэтому подобные силовые установки используют на гибридах, где эта особенность компенсируется электротягой.

Ральф Миллер также работал со степенью сжатия, но пошел (в 1947 году) другим путем. Вместо механического уменьшения такта сжатия при неизменном такте рабочего хода он предложил сократить его за счет такта впуска, сохраняя одинаковое перемещение для всех поршней, как на двигателе Отто. Существует две вариации этого решения, но обе основаны на позднем закрытии впускных клапанов: «укороченный впуск» (когда впускные клапаны закрываются раньше окончания такта впуска) и «укороченное сжатие» (впускные клапаны закрываются позже такта впуска). Но обе они призваны уменьшить степень сжатия рабочей смеси, и, таким образом, когда топливо воспламеняется в ВМТ, оно имеет намного большую степень расширения, чем в двигателе Отто. Это позволяет лучше использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что повышает тепловую эффективность конструкции, а, как следствие, улучшает экономичность и повышает эластичность. К тому же в такте сжатия уменьшаются насосные потери, так как сжимать топливо в моторе с циклом Миллера легче. Недостатки этой схемы — уменьшение мощности (особенно на высоких оборотах) из-за худшего наполнения цилиндров.

Дизельный «оппозитник» с качающимся коленвалом (Commer Rootes TS3 Tilling-Stevens)

Компания — Rootes Некоторые модели автомобилей — Commer Q25, C-Series, Karrier

Единственный дизельный мотор в нашем сегодняшнем обзоре, но зато какой: двухтактный «оппозитник» TS3 (не зря его прозвали «тарахтелкой» — Knocker) с уникальным качающимся коленвалом разработки фирмы Tilling-Stevens! Правда, устанавливался он с 1954 до 1968 года только на катера, автобусы и грузовики малоизвестной широкому кругу британской компании Rootes. Этот двигатель не только располагался под сиденьем водителя, но имел и еще целый ряд интересных особенностей: в каждом цилиндре было по два «встречных» поршня, которые передавали момент на единственный коленвал при помощи специального рокера и двух шатунов на каждом поршне, а также присутствовал механический компрессор с цепным приводом! У двигателя TS3 было три цилиндра, объем в 3,25 л, и выдавал он существенные по меркам того времени 105 л. с. и 366 Нм при всего 1200 об/мин. Говорят, это был очень компактный и надежный агрегат, единственным недостатком которого считали высокий уровень шума.

В конце 1960-х годов появился прототип 4-цилиндрового аналогичного агрегата, а «мул», им оснащенный, даже прошел испытания длиной почти в 2 млн километров, но дальше этого дело не пошло: в 1968 году корпорация Chrysler купила компанию Rootes, и разработки свернули.

Двухтактный двухцилиндровый «оппозитник» (Gobron Brillie Opposed Piston)

Компания — Gobron-Brillie Некоторые модели автомобилей — Gobron-Brillie 8CV, Gobron Brillie Opposed

Возвращаемся назад, аж в XIX век, а точнее говоря, в 1898 год, когда француз Гюстав Шарль-Алексис Гоброн вместе с земляком Эженом Брийе основали автомобильную компанию Societé des Moteurs Gobron-Brillie. Спустя всего полгода появилось и их первое детище — Gobron-Brillie 8CV, в котором был использован мотор уникальной конструкции — при объеме 1,6 л и двух вертикально расположенных цилиндрах в нем было четыре поршня, которые двигались навстречу друг другу. Нижние соединялись с коленвалом привычными шатунами, а верхние (их ход был короче) — при помощи оригинальной системы тяг, коромысел и эксцентриков. При этом распредвал тут один, а весь механизм был полностью синхронизирован. Приблизительно на середине хода верхних поршней — именно в этой области происходило возгорание смеси — были установлены свечи зажигания, а также впускные и выпускные клапаны, работавшие при помощи толкателей. Возгорание топлива происходило между поршнями, примерно на середине хода верхних поршней.

Помимо столь замысловатой, но, по словам современников, вполне надежной системы с отличной плавностью работы, у автомобиля была и необычная система питания, где вместо традиционного карбюратора использовался набор плунжеров, способных подавать в камеру любой вид топлива. Говорят, Gobron-Brillie умели ездить даже на спирте или крепких алкогольных напитках вроде виски и коньяка!

Роторно-лопастный двигатель

Компания — Ё-Авто Модель автомобиля — ё-Мобиль

Разработки роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания ведутся с 1930-х годов, но до сих пор никому так и не удалось создать достаточно надежный агрегат, хотя преимуществ у него масса: малый вес, компактность, высокая отдача (100 кВт на е-Мобиле), небольшой расход топлива и высокий КПД. Но большинство из нас, несомненно, узнали о существовании РЛД тогда, когда российский миллиардер Михаил Прохоров увлекся созданием ё-Мобиля. Конечно, очень хочется верить, что придуманный в Псковском политехническом университете агрегат в итоге найдет себе применение, но пока серийных автомобилей с подобной силовой установкой не существует, да и сам ё-Мобиль приказал долго жить. Но идея — весьма любопытная. Так что же представляет собой РЛД?

По сути, РЛД — это цилиндр с двумя соосно вращающимися роторами, на каждом из которых укреплена пара лопастей, которые делят цилиндр на четыре рабочие камеры, каждая из которых за один оборот совершает все четыре рабочих такта. Основная сложность состоит в синхронизации вращения валов роторов и снятии с них мощности, поскольку роторы не только крутятся, но еще и совершают вращательно-колебательные движения относительно цилиндра. К сожалению, эта проблема так и не позволяет до сих пор наладить серийный выпуск столь интересного агрегата. Но в теории двигатель все же перспективный, да еще и способный работать чуть ли не на всех видах топлива.

Ротативный двигатель — неподвижный коленвал, вращающиеся цилиндры и поршни (Adams-Farwell)

Компания — Adams-Farwell Некоторые модели автомобилей — Adams-Farwell Models 5, 6, 7 и Series 6

Эта идея, что называется, «от противного»: если в обычном ДВС вращается коленвал, а блок цилиндров остается неподвижным, то в моторе, который в 1895 году изобрел инженер Фэй Оливер Фарвелл, коленвал всегда стоял на одном месте. Легенда гласит, что на конструирование 3-цилиндрового 4-тактного двигателя, в котором цилиндры вращаются на оригинальных подшипниках вокруг жестко закрепленного коленвала, Фарвелла, работающего на американскую компанию The Adams Co., подвигнул вид… обычной мельницы!

Спустя девять лет, в 1904 году, под названием Adams-Farwell Model 5 в серию пошел автомобиль с этим уникальным и довольно мощным (25 л.с.) по меркам того времени мотором. Кстати, были у него и еще весьма необычные черты: вместо карбюратора топливо попадало в камеры через специальные отверстия в них, а глушителей у двигателя не было предусмотрено (он был довольно тихим). Основным недостатком стало чрезмерное потребление масла, но, несмотря на этот факт, в 1906 году в Adams-Farwell представили Model 6 с уже 5-цилиндровым 8,0-литровым мотором. А в 1910 году моторы фирмы использовались даже на первых вертолетах конструкции Эмиля Берлинера.

Двигатель с разделенными циклами

Компании — Scuderi, Paut Motor, Bonner Motor Некоторые модели автомобилей — не устанавливались

Как известно, в классическом ДВС все четыре такта происходят в одном цилиндре. Но, оказывается, существовали в мире — причем в недавнем прошлом — энтузиасты, которые проповедовали настоящую экзотику с разделением циклов. Например, в 2006 году американцы из Scuderi Group решили, что ответственным за такты впуска и сжатия будет так называемый «холодный» цилиндр, а за рабочий ход и выпуск — другой, «горячий». Когда в рабочем цилиндре идет расширение газов, в «холодном» компрессорном происходит такт впуска. Когда в рабочем выпуск, в холодном — сжатие. В конце такта сжатия поршни приближаются к своим ВМТ, смесь через перепускной клапан «перетекает» из «холодного» цилиндра в «горячий» и поджигается. К тому же у разных цилиндров могут быть отличные диаметры и ходы поршней, что позволяет весьма гибкую настройку. В 2009 году Scuderi представили опытный образец, но дальше дело так и не пошло: двигатель экономичен, но очень сложен конструктивно.

Экспериментировали с разделенными циклами и в хорватской фирме Paut Motor. В 2011 году они даже представили прототип, который при литраже в 7 л весил всего 135 кг, имел гораздо меньше деталей, сниженное трение и шум, чем мотор Scuderi. Но и этот проект умер.

Ну а самый сложный двигатель с разделенными циклами — это, пожалуй, мотор компании Bonner, в котором цилиндры расположены крестообразно, а коленвал совершает планетарное движение посредством системы шестерен. Газораспределение происходит за счет специальных клапанов на дне цилиндров и вращающихся золотников в блоке. Поршни при этом могут смещаться под давлением масла, обеспечивая переменную степень сжатия. Ну и наворотили! Неудивительно, что и этот двигатель вряд ли когда-то доберется до «серии».

Газотурбинный двигатель

Компании — Kenworth, Rover, Fiat, GM, Lotus, Chrysler, Ford Некоторые модели автомобилей — Fiat Turbina, Chrysler Turbine, Rover Jet1, GM Firebird, Ford Thunderbird

Если двигателей с разделенными циклами мы так и не увидели на серийных автомобилях, то машины с газотурбинными моторами в природе существовали. С начала 50-х годов производители легковых автомобилей решили поиграть в эту игру и продолжили вплоть до конца 60-х. Недолгим был век ГТД, но зато подарил нам целую плеяду неординарных моделей: Rover Jet1, Fiat Turbina, Ford Thunderbird, Chrysler TurboFlite.

Газовая турбина — более простой и гораздо более мощный по сравнению с классическим ДВС мотор. Неудивительно, что автомобильная промышленность, которая и до 50-х годов прошлого века активно заимствовала ряд технических решений из авиационной отрасли, не осталась в стороне и решила попробовать использовать двигатели такого типа на легковых машинах. К тому же сама по себе конструкция ГТД несложна: валы с компрессорным и турбинным колесами, первое из которых подает сжатый воздух в камеру сгорания с топливом. При сжигании и расширении рабочая смесь крутит турбинное колесо, которое использует энергию для вращения компрессора и, конечно же, движения при помощи реактивной струи.

Двигатель с десмодромным приводом клапанов

Компании — Bignan, Ducati, Norton, Mercedes-Benz, BMW, Ferrari, Honda Некоторые модели — мотоциклы: Ducati, BMW, Honda, Norton, MV Agusta; автомобили: Mercedes-Benz SLR

В обычном двигателе внутреннего сгорания клапаны открываются принудительно (специальными коромыслами), а закрываются при помощи мощных пружин. Именно скорость работы этих самых пружин и их недостаточная прочность становятся причиной так называемого разрыва кинематической связи, «зависания» клапанов и, как следствие, ограничения по оборотам двигателя. В случае с десмодромным приводом клапаны также принудительно и закрываются.

История этого ноу-хау ведется еще с начала XX века, когда в 1910 году патент на десмодромную систему газораспределения получил английский инженер по фамилии Арнотт. В то время это было особенно актуально, поскольку качество пружин зачастую не выдерживало даже совсем невысоких оборотов и нагрузок. На практике «десмодром» применили сначала на гоночном Peugeot L76 в 1912 году, а спустя еще восемь лет он появился на французском спортивном автомобиле Bignan. Первыми мотоциклами, на которых использовался десмодромный привод, стали модели английской фирмы Norton еще в 1924 году. С тех пор этот тип применялся также на автомобилях Mercedes-Benz, Ferrari, мотоциклах BMW, F.B. Mondial и Honda. Однако самым стойким приверженцем этой схемы и по сей день остается итальянская мотоциклетная компания Ducati.

Самый маленький дизель для авто

Наиболее компактный дизель разработан для автомобилей Минским моторным заводом. Имеет всего 3 цилиндра. Начиналась разработка еще в 90-е годы, однако, выпуск состоялся лишь в 2012. Мотор получил маркировку ММЗ-3LD. Сегодня запущен в серию.

Основной проблемой мотора из трех цилиндров, была его высокая вибрация из-за неуравновешенности работы. Проблему решили, создав коленчатый вал, с встроенными компенсаторами дисбаланса. Мотор ММЗ-3LD с мощностью 35 лошадей, объем его 1,6 литра диаметр гильз 87 миллиметров, поршневой ход – 90 миллиметров. Наибольший вращающий момент – 100 Нм, обороты 1700 в минуту.

В моторе применили ТНВД и форсунки от , это знаменитая чешская кампания. Блок цилиндров имеет «мокрые гильзы» (омываются охлаждающей жидкостью) и весит 220 килограммов. Прошел проверку на тракторах марки «Беларус-320», соответствует экологичности класса S3A. Имеет турбированные (оснащенные турбонаддувом) модификации с мощью 42 и 49 лошадей, а так же газовую модификацию ММЗ-3LDTG, работающую на природном газе.

Способен конкурировать и по мощности и по стоимости с китайскими аналогами (миниатюрными моторами).

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

Давайте сделаем двигатель Стирлинга.

Мотор Стирлинга – это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.

Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла. Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.

Модель двигателя внутреннего сгорания 4423466 — Лабораторные приборы, оборудования и техника

Андижанская область

Алтынкульский р-н;
Андижанский р-н;
Асакинский р-он;
Балыкчинский р-он;
Бозский р-он;
Булакбашинский р-он;
г. Андижан;
г.Ханабад;
Джалакудукский рон;
Избасканский р-он;
Кургантепинский р-он;
Мархаматский р-он;
Пахтаабадский р-он;
Улугнорский р-он;
Ходжаабадский р-он;
Шахриханский р-он;

Бухарская область

Алатский р-он;
Бухарский р-он;
Вабкентский р-он;
г.Бухара;
г.Каган;
Гиждуванский р-он;
Жондорский р-он;
Каганский р-он;
Каракульский р-он;
Караулбазарский р-он;
Пешкунский р-он;
Ромитанский р-он;
Шафирканский р-он;

г.Ташкент

Алмазарский р-он;
Бектемирский р-он;
Мирабадский р-он;
Мирзо-Улугбекский р-он;
Сергелийский р-он;
Учтепинский район;
Чиланзарский р-он;
Шайхантаурский р-он;
Юнусабадский р-он;
Яккасарайский р-он;
Яшнабадский р-он;

Джизакская область

Арнасайский р-он;
Бахмальский р-он;
г. Джиззах;
Галляаральский р-он;
Джизакский р-он;
Дустликский р-он;
Зааминский р-он;
Зарбдарский р-он;
Зафарабадский р-он;
Мирзачульский р-он;
Пахтакорский р-он;
Фаришский р-он;
Янгиaбaдский р-он;

Кашкадарьинская область

г.Карши;
город Шахрисабз;
Гузарский р-он;
Дехканабадский р-он;
Камашинский р-он;
Каршинский р-он;
Касанский р-он;
Касбинский р-он;
Китабский р-он;
Миришкорский р-он;
Мубарекский р-он;
Нишанский р-он;
Чиракчинский р-он;
Шахрисабзский р-он;
Яккабагский р-он;

Навоийская область

г.Зарафшан;
г.Навои;
Канимехский р-он;
Карманинский р-он;
Кызылтепинский р-он;
Навбахорский р-он;
Нуратинский р-он;
Тамдынский р-он;
Учкудукский р-он;
Хатырчинский р-он;

Наманганская область

г. Наманган;
Касансайский р-он;
Мингбулакский р-он;
Наманганский р-он;
Нарынский р-он;
Папский р-он;
Туракурганский р-он;
Уйчинский р-он;
Учкурганский р-он;
Чартакский р-он;
Чустский р-он;
Янгикурганский р-он;

Республика Каракалпакстан

Амударьинский р-он;
Берунийский р-он;
Бозатау район;
г.Нукус;
г.Тахиаташ;
Канлыкульский р-он;
Караузякский р-он;
Кегейлийский р-он;
Кунградский р-он;
Муйнакский р-он;
Нукусский р-он;
Тахиаташский район;
Тахтакупырский р-он;
Турткульский р-он;
Ходжейлийский р-он;
Чимбайский р-он;
Шуманайский р-он;
Элликкалинский р-он;

Самаркандская область

Акдарьинский р-он;
Булунгурский р-он;
г.Каттакурган;
г.Самарканд;
Джамбайский р-он;
Иштиханский р-он;
Каттакурганский р-он;
Кошрабатский р-он;
Нарпайский р-он;
Нурабадский р-он;
Пайарыкский р-он;
Пастдаргомский р-он;
Пахтачинский р-он;
Самаркандский р-он;
Тайлакский р-он;
Ургутский р-он;

Сурхандарьинская область

Алтынсайский р-он;
Ангорский р-он;
Байсунсий р-он;
г. Термез;
Денауский р-он;
Джаркурганский р-он;
Кизирикский р-он;
Кизирикский р-он;
Кумкурганский р-он;
Музрабадский р-он;
Сариасийский р-он;
Термезский р-он;
Узунский р-он;
Шерабадский р-он;
Шурчинский р-он;

Сырдарьинская область

Акалтынский р-он;
Баяутский р-он;
г.Гулистан;
г.Ширин;
г.Янгиер;
Гулистанский р-он;
Мирзаабадский р-он;
Сайхунабадский р-он;
Сардоба р-он;
Сырдарьинский р-он;
Хавастский р-он;

Ташкентская область

Аккурганский р-он;
Ахангаранский р-он;
Бекабадский р-он;
Бостанлыкский р-он;
Букинский р-он;
г.Алмалык;
г.Ангрен;
г.Ахангаран;
г.Бекабад;
г.Нурафшан;
г.Чирчик;
Зангиатинский р-он;
Кибрайский р-он;
Куйичирчикский р-он;
Паркентский р-он;
Пскентский р-он;
Ташкентский район;
Ташкентский р-он;
Уртачирчикский р-он;
Чиназский р-он;
Юкоричирчикский р-он;
Янгиюльский р-он;

Ферганская область

Алтыарыкский р-он;
Багдадский р-он;
Бешарыкский р-он;
Бувайдинский р-он;
г. Коканд;
г.Кувасай;
г.Маргилан;
г.Фергана;
Дангаринский р-он;
Кувинский р-он;
Куштепинский р-он;
Риштанский р-он;
Сохский р-он;
Ташлакский р-он;
Узбекистанский р-он;
Учкуприкский р-он;
Ферганский р-он;
Фуркатский р-он;
Язъяванский р-он;

Хорезмская область

Багатский р-он;
г.Ургенч;
город Хива;
Гурленский р-он;
Кошкупырский р-он;
Ургенчский р-он;
Хазараспский р-он;
Ханкинский р-он;
Хивинский р-он;
Шаватский р-он;
Янгиарыкский р-он;
Янгибазарский р-он;

Описание четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Введение

На этой 3D-модели показан четырехтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель предназначен для грузовиков, фургонов и грузовиков и т. д., а не для небольших легковых автомобилей. На модели показаны все основные компоненты, связанные с типичным четырехтактным двигателем внутреннего сгорания такого размера. Ниже приводится краткое описание каждой детали двигателя с подробным описанием.

Компоненты двигателя (краткое описание)

• Клапан выпуска воздуха системы водяного охлаждения
• Фильтр смазочного масла
• Топливный фильтр
• Натяжитель ремня
• Насос охлаждающей воды
• Основной ремень
• Натяжитель ремня
• Воздухоохладитель
• Фильтр сапуна картера
• Турбокомпрессор
• Маховик
• Блок цилиндров
• Стартер
• Поддон двигателя
• Крышка коромысла

Компоненты двигателя (подробно)

Клапан выпуска воздуха охлаждающей воды

Клапан выпуска воздуха используется для выпуска воздуха в атмосферу. Необходимо выпустить воздух после повторного заполнения водяной системы рубашки. Наличие воздуха в системе приведет к снижению теплопередачи и возможной кавитации водяного насоса рубашки охлаждения.

Фильтр смазочного масла

Смазочное масло постоянно фильтруется, чтобы предотвратить повреждение деталей двигателя металлическими частицами (гильзы цилиндров, поршневые кольца и т. д.).

Топливный фильтр

Топливо фильтруется для предотвращения попадания негорючих частиц в камеру сгорания; эти частицы могут вызвать коррозию деталей двигателя и закупорить распылительные отверстия топливных форсунок (изменив форму распыла и вызвав снижение КПД двигателя).

Натяжитель ремня

Натяжитель ремня предотвращает провисание ремня из-за его старения; это также облегчает замену ремня (снимите натяжитель, и ремень также легко снимается).

Насос охлаждающей воды/воды рубашки охлаждения

Насос охлаждающей воды (или «воды рубашки») обеспечивает циркуляцию воды рубашки охлаждения двигателя и служит двум целям. Это обеспечивает равномерное рассеивание тепла через двигатель, а циркуляция воды в рубашке позволяет отводить тепло, выделяемое двигателем.

Главный ремень

Главный ременный привод используется для передачи энергии посредством ремня. Главный привод позволяет использовать небольшую часть общей мощности двигателя для привода вспомогательных агрегатов, таких как водяной насос рубашки охлаждения, генератор переменного тока и т. д.

Натяжитель ремня

Натяжитель ремня предотвращает провисание ремня из-за его старения; это также облегчает замену ремня (снимите натяжитель, и ремень также легко снимается).

Охладитель наддувочного воздуха/промежуточный охладитель

Наддувочный воздух (сжатый воздух) охлаждается для повышения плотности воздуха. Увеличение плотности означает, что на объемное пространство доступно больше кислорода для горения.

Плотность воздуха не должна быть слишком высокой, иначе будет образовываться влага.

Фильтр сапуна картера

Пары воздуха/масла удаляются из картера. Масло от паров отделяется и сливается обратно в картер, воздух выгоняется. Отделение масла снижает потери масла и снижает общие эксплуатационные расходы.

Выпуск сжатого воздуха турбонагнетателя

Сжатый воздух часто называют «наддувочным воздухом».

Сжатие воздуха позволяет увеличить плотность кислорода на единицу объема. Для горения доступно больше кислорода за цикл зажигания, и, следовательно, может быть высвобождено больше энергии за цикл сгорания.

Воздухозаборник турбонагнетателя

Окружающий воздух всасывается в компрессор турбонагнетателя из-за перепада давления, создаваемого компрессором во время его движения.

Воздушный компрессор турбокомпрессора

Окружающий воздух сжимается воздушным компрессором турбокомпрессора для увеличения плотности воздуха, используемого для сгорания.

Повышенная плотность воздуха дает повышенную плотность кислорода, что позволяет высвобождать больше энергии за цикл сгорания.

Вращающийся узел центральной ступицы (CHRA)

Вал и подшипники, соединяющие турбину турбонагнетателя с отработавшими газами и воздушный компрессор турбонагнетателя, размещены во вращающемся узле центральной ступицы (CHRA).

Турбокомпрессор Турбина выхлопных газов

Выхлопные газы из камеры сгорания приводят в действие турбину выхлопных газов. Турбина выхлопных газов соединена общим валом с воздушным компрессором.

Выпускной патрубок

После выхлопной турбины выхлопной газ выбрасывается и выбрасывается в атмосферу.

Примечание: Трубка, соединяющая выхлоп турбонагнетателя с атмосферой (здесь не показана). Также можно использовать глушитель для уменьшения шума.

Приводной вал

Приводной вал соединяет двигатель с предполагаемым получателем мощности. Обычно коробка передач или сцепление устанавливаются в качестве посредника; это позволяет лучше контролировать использование мощности двигателя.

Маховик

Маховик накапливает энергию вращения и сопротивляется изменениям скорости вращения. По сути, маховик представляет собой тяжелый металлический диск, который сглаживает циклы сгорания двигателя. Количество энергии, хранящейся в маховике, равно квадратному корню из скорости его вращения.

Блок двигателя/блок цилиндров

В блоке двигателя находятся внутренние компоненты двигателя. Каналы внутри блока используются для распределения воды рубашки охлаждения.

Соленоид стартера

Соленоид входит в зацепление зубчатого колеса стартера с маховиком при получении сигнала запуска. Пружина снова выводит зубец из зацепления, чтобы он не повреждался при вращении двигателя на более высоких оборотах.

Стартер

Стартер представляет собой электрический двигатель, используемый для вращения двигателя при получении сигнала запуска. Запустить двигатель без стартера невозможно, так как перед впрыском топлива двигатель должен работать.

Сливная пробка поддона двигателя

Сюда можно слить смазочное масло из двигателя. В какой-то момент масло необходимо будет заменить, это становится очевидным из-за изменения цвета (от прозрачного до темно-коричневого). Замена масла регулируется по часам работы или установленному временному интервалу.

Масляный поддон/резервуар

Смазочное масло хранится в масляном поддоне/резервуаре.

Всасывающая трубка смазочного масла

Всасывающая трубка соединяет поддон и насос смазочного масла (сторона всасывания).

Выпускной выпускной коллектор

Выхлопные газы из цилиндров сгорания выбрасываются в выпускной коллектор. Иногда используется общий выпускной коллектор для всех цилиндров, но не всегда.

Крышка коромысла

Крышка коромысла закрывает коромысло. Их необходимо закрывать, поскольку они смазываются разбрызгиванием и работают на относительно высоких скоростях.

Дополнительные ресурсы

https://en.wikipedia.org/wiki/Четырехтактный_двигатель

https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine

https://www.uti.edu/blog/motorcycle/how-4 -stroke-engines-work

[PDF] Моделирование двигателя внутреннего сгорания для анализа управления

• title={Моделирование двигателя внутреннего сгорания для анализа управления},
  автор = {Джеффри А. Кук и Б. К. Пауэлл},
  journal={Журнал IEEE Control Systems},
  год = {1988},
  объем = {8},
  страницы = {20-26}
  }
  • J. Cook, B. Powell
  • Опубликовано 1 августа 1988 г.
  • Engineering
  • Журнал IEEE Control Systems

  Рассмотрена недавняя деятельность по нетермодинамическому моделированию автомобильных двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, которые по своей природе являются нелинейными. . Представлена ​​фундаментальная нелинейная модель двигателя, а линейная модель, ориентированная на управление, получена из нелинейного процесса. Рассмотрены методы экспериментальной проверки и показан практический пример линейного двигателя, включающего многоскоростную выборку.<> 

  Посмотреть на IEEE

  ieeecss.org

  Подход к моделированию динамики двигателя на основе электрической аналогии

  • Антонио Пальма, А. Палладино, Г. Фиенго, Ф. Д. Кристофаро, Ф. Гарофало, Л. Глиельмо

  • Инженерное дело 4

  • 2008

  В данной статье представлена ​​модель многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. В статье основное внимание уделяется простому модульному, физически обоснованному подходу с сосредоточенными параметрами (нулевой размерности), который приводит к…

  Контроль наддува для двигателей с искровым зажиганием с непосредственным впрыском и EGR

  Современные автомобильные двигатели все больше полагаются на высокопроизводительные алгоритмы оценки и управления для обеспечения ожидаемых преимуществ производительности. В данной статье обсуждается ряд проблем управления и…

  Гибридное следящее управление для двигателей с искровым зажиганием

  Представлена ​​конструкция следящего за крутящим моментом регулятора для двигателя с искровым зажиганием. Гибридная модель, описывающая взаимодействие впускного коллектора, двигателя, трансмиссии и…

  Моделирование автомобильного двигателя, работающего на природном газе, для исследования управления воздухом/топливом

  • A.J. Thomas

  • Engineering

  • 1995

  Моделируется новый подход к управлению, который дает наиболее подходящую оценку состояния для моделируемой системы, и показано, что он улучшает управление отношением A/F по сравнению с обычным подходом, но не может соответствовать способность регулятора компенсации.

  Регулятор LQR для частоты вращения и крутящего момента двигателей внутреннего сгорания

  • Х. Лопес, Х. Эспиноса, Х. Агудело

  • Инженерное дело

  • 2011

  Резюме В данной статье представлена ​​надежная модель автоматизации испытательных стендов двигателей внутреннего сгорания. Линейно-квадратический регулятор (LQR) позволяет установить желаемую скорость и крутящий момент двигателя на обоих…

  АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСМИССИИ: КОМПЛЕКСНАЯ ГИБРИДНАЯ МОДЕЛЬ

  • Андреа БАЛЛУЧИЙ, Лука БЕНВЕНУТИЙ, M.D.D.0013

    Инженерия, информатика

  • 2000

  Представлена ​​гибридная модель двигателя и трансмиссии, в которой как непрерывная, так и дискретная временная область, а также явления, основанные на событиях, моделируются раздельно, но комплексно.

  Моделирование двигателя с высокой степенью свободы для разработки системы управления с использованием моделирования распространения пламени с разрешением угла поворота коленчатого вала и суррогатных моделей искусственной нейронной сети

  • T. Lee, D. Kramer, Z. Filipi

  • Инженерное дело

  • 2010

  Нелинейность системы двигателя создает проблему при построении надежной модели, ориентированной на управление (COM). Основным источником нелинейности является сложный характер процесса горения. Современные…

  Моделирование, проектирование и оптимизация управления ТЭЦ бытового масштаба

  • Диангелакис Н.А., Пистикопулос Э.

  • Инженерное дело

  • 2017
  • 2017

  Ангер представляет смешанную динамическую и аналитическую оптимизационно-динамическую модель

  вводится задача, одновременно определяющая объем двигателя внутреннего сгорания и оптимальную схему управления подсистемами ТЭЦ.

  Эмпирическое исследование влияния условий эксплуатации на поведение двигателя внутреннего сгорания и их степень значимости

  • Сатишчандра Салам, Т. Верма

  • Инженерное дело

    Источники энергии, часть А: восстановление, использование и воздействие на окружающую среду

  • 2021

  Существуют ограничения, связанные с вычислительными подходами к изучению двигателя внутреннего сгорания. Чтобы предотвратить это, авторы исследовали проблему эмпирической избыточности в работе двигателя при…

  Модельная разработка модуля управления двигателем с искровым зажиганием

  • Бруно Мартин де Алькантара Диас, А. Лагана, Дж. Хусто, Л. Йошиока, М.М. Сантос, Цзунхуа Гу

  • Инженерия, информатика

    IEEE Access

  • 2018

  Основанная на модели методология разработки ECM с открытой архитектурой, охватывающая весь жизненный цикл разработки, включая разработку алгоритма управления, калибровку параметров, реализацию аппаратного/программного обеспечения и проверку/валидацию конечной системы, как при стендовых испытаниях на динамометре, так и на реальном транспортном средстве в дороге.

  ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 32 ССЫЛОК

  СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантности Наиболее влиятельные документыНедавность

  Дискретная упрощенная внешняя линеаризация и аналитическое сравнение семейств двигателей внутреннего сгорания

  Представлена ​​общая нелинейная модель двигателя с искровым зажиганием. Дискретизация в зависимости от скорости используется для разработки линеаризованной формулы для четырех- и шестицилиндрового двигателя с впрыском топлива…

  Моделирование и анализ нелинейных низкочастотных феноменологических двигателей

  Документ содержит библиографию и обсуждение недавней деятельности по разработке моделей нетермодинамических (низкочастотных) двигателей внутреннего сгорания, в которых опережение зажигания, подача топлива, дроссельная заслонка и выхлоп… Контур управления

  В этом документе разрабатывается модель управления скоростью холостого хода шестицилиндрового двигателя. двигатель с электронным впрыском топлива и искровым зажиганием. По своей сути дискретный контроллер топлива на основе микропроцессора не…

  Дискретное моделирование двигателей с искровым зажиганием для целей управления†

  • P. Hazell, J. Flower

  • Engineering

  • 1971

  ситуаций постоянной скорости, разработан. Это привело к обсуждению необычного типа элемента управления, называемого…

  Оценка параметров двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием

  • Р. Моррис, Р. Борхертс, М. Уорлик

  • Машиностроение

  • 1982

  Моделирование автомобильных двигателей для приложений управления в реальном времени

  Разработана нелинейная модель автомобильного двигателя с впрыском топлива через порт, которую можно использовать для разработки алгоритмов управления двигателем или в алгоритме для реального времени контроль. Модель разрабатывается…

  Применение теории выборочных данных к моделированию и анализу управления двигателями с воспламенением от сжатия — часть I†

  • P. Hazell, J. Flower

  • Машиностроение

  • 1971

  Предложения по использованию электронного регулирования скорости дизельных двигателей, используемых для привода генераторов переменного тока, привели к пересмотру динамического поведения двигателя в целях управления. Если максимально…

  Применение модели пониженного порядка к системе управления автомобильным двигателем

  • Э. Камей, Х. Намба, К. Осаки, М. Охба

  • Инженерия, математика

    1987 Американская конференция по управлению

  • 1987

  В этом исследовании рассматривается многопараметрическая система управления автомобильным двигателем с использованием модели пониженного порядка. Система одновременно управляет крутящим моментом двигателя и расходом топлива (A/F) с помощью линейно-квадратичного…

  Математическая модель двигателя, включая влияние выбросов двигателя

  • W. Yuen, H. Servati

  • Engineering

  • 1984

  Разработана математическая модель двигателя, моделирующая динамическое взаимодействие различных узлов и процессов двигателя. Различные компоненты и процессы, включенные в моделирование, представляют собой…

  Обзор моделей двигателей с внутренним двигателем для проектирования систем управления

  • J. Powell

  • Инженерное дело

  • 1987

  Подробное руководство с ценами – Модельный комплект Pro

  6 Модельный комплект Pro

  6 динамическое изготовление комплектов моделей. Они бывают всех типов, размеров, цен и уровней квалификации. Их весело строить, и они научат вас, как работают двигатели.

  Вот 9 лучших когда-либо созданных комплектов моделей двигателей. (цены приблизительны)

  9048 9048. 8048 27048. 8048 27048. 8048 27048. 8048 27048 27048. 8048 27048 27048 27048 2.

  888 888 888 888 888 888 888 888 888 888 888 888 888 88 88 88 88 88 88 88 88 888 9.0482

  1- Revell Visible v8	$ 78
  2- Тренды Великобритания haynes v8	$ 68
  $ 65
  4- BMW R/90-S Крупный модельный набор двигателя	$ 225
  5- Porsche 911 Flat Six	$ 175	$47
  7- 1965 Ford Mustang V8	$225
  8- Amazing Toys Stemnex V8 Model Engine	$82
  9- Playz Steam Engine Model Kit	$70

  ---

  Комплект двигателя этой модели считается классическим и моим фаворитом среди самых продаваемых комплектов двигателя всех времен. Я построил один в подростковом возрасте и получил много часов удовольствия от сборки и демонстрации.

  Этот набор получил несколько наград , в том числе награду Parents Choice Award 2008 и серебряную награду — игрушки для занятий и обучения 1995 года.

  В комплект входят детали, отлитые из прозрачного, угольно-металлического, черного и серебристого цветов. Ручная рукоятка приводит в действие поршни, коромысла распределительного вала и клапаны.

  В комплект входят резиновый ремень вентилятора и виниловые провода зажигания, а также подставка для дисплея и отвертка для сборки. Клей и краска (не входят в комплект) потребуются. Продукт предназначен для детей от 12 лет и старше 9 лет.0004 .

  Этот набор моделей выполнен в масштабе 1/4, поэтому готовая модель имеет длину 12 дюймов, ширину 7 дюймов и высоту 9 дюймов.

  Когда вы поворачиваете рукоятку, каждая из частей двигается, как настоящая. Превосходный образовательный инструмент по внутренней работе и конструкции двигателя V-8!

  Ваш двигатель Visible V-8 — это комплект 3-го уровня — он идеально подходит для опытных и опытных сборщиков моделей. В набор входят 314 деталей, отвертка и полностью иллюстрированное руководство по эксплуатации.

  «Первоначально моторизованный с мигающими свечами зажигания, когда Revell приобрела инструмент в 1975 комплект был упрощен для более надежной работы рукоятки». – Журнал Classic American, март 2021 г.

  ---

  Если вы ищете комплект двигателя для моторизованной модели, попробуйте этот V8. Этот модельный комплект включает в себя работающий электродвигатель, свечи зажигания, звуки двигателя и автоматическое отключение.

  Эта полностью рабочая модель содержит множество деталей, а также очень подробное руководство по эксплуатации с пошаговыми инструкциями и схемами, которые легко собираются.

  Включает более 250 деталей. Это отличный модельный комплект для от среднего до продвинутого моделиста от 12 лет и старше , интересующегося принципом работы двигателя внутреннего сгорания.

  Основные механические компоненты, собираемые изготовителем в блок цилиндров, включают коленчатый вал, шкив коленчатого вала, шатуны, поршни, поршневые пальцы, кулачковые валы, звездочки ГРМ, ремень ГРМ, вентилятор охлаждения, ремень вентилятора, коромысла, клапаны и клапанные пружины.

  Требуются 2 батарейки АА (не входят в комплект) .

  https://www.youtube.com/watch?v=uRv6os1eW-gВидео не может быть загружено, так как отключен JavaScript: Trends UK Haynes Build Your Own V8 Engine (https://www.youtube.com/watch? v=uRv6os1eW-g)

  ---

  Эта модель реактивного двигателя представляет собой сильно упрощенную версию настоящего реактивного двигателя . Он разработан так же, как реактивный двигатель в самолете, и его будет очень весело собирать.

  В комплект входит ряд прозрачных деталей, которые помогают понять, как работает полноразмерный двухконтурный двигатель с турбовентилятором.

  В комплект входят все детали, необходимые для сборки рабочей модели, а также подробная инструкция с пошаговыми инструкциями.

  Издает звуки настоящего реактивного двигателя. Рекомендуется для в возрасте от 10 лет и старше .

  ---

  BMW R/9-S был одним из символов мотоциклов 1970-х годов и многими считался одним из величайших мотоциклов, когда-либо созданных. С помощью этого набора вы можете собрать прозрачную функциональную модель знаменитого двухцилиндрового оппозитного двигателя. У него даже есть оригинальный звук двигателя; записано с настоящей плоской шестерки R90 с воздушной головкой.

  Клей не требуется, соединяются винтами, инструмент входит в комплект. Эта модель очень реалистична внутри и снаружи, она не разочарует. Очень хорошо сделано, отличная точность. Все подходит. Коробка передач даже переключает все пять передач.

  Требуются 3 батарейки АА. Не включено.

  «Как бы долго BMW ни производила плоские близнецы, вопрос о том, будет ли еще один, который мог бы сравниться с влиянием, которое произвел BMW R90S с его запуском в 1974 году, остается спорным». -Роланд Браун, британский дорожный испытатель

  ---

  Завершите свою коллекцию этой полнофункциональной моделью 1:4 классического двигателя всех времен — оппозитного шестицилиндрового двигателя от Porsche 911.

  Более 280 деталей в этой модели с прозрачным корпусом, чтобы можно было видеть движущиеся части при включении.

  Это отличное введение для детей во внутреннюю работу такого культового автомобильного двигателя с реальными звуками работы.

  Включает подробное руководство с четкими инструкциями и схемами. Требуется 3 батарейки АА . (не включено).

  Отличная модель для возраста 10 лет и старше .

  «Запустите двигатель и прислушайтесь к грохоту и стуку холостого хода и неровному подъему и падению оборотов. Есть только одна машина, которая будет издавать эти знакомые звуки — Porsche 9.11». – Питер Робинсон, журнал Wheels

  ---

  Недорогой выбор, который по-прежнему интересен и сложен. Эта модель включает в себя более 100 детализированных и точных деталей, светящихся свечей зажигания и электродвигатель .

  В комплекте с контроллером включения/выключения со встроенным звуковым чипом, воспроизводящим звук запуска двигателя.

  Требуются две батарейки AA (не входят в комплект). Это отличная модель для в возрасте от 12 лет и старше.

  По завершении вы соберете полностью работающую модель автомобильного двигателя.

  ---

  С помощью этого модельного набора вы соберете прозрачную, функциональную модель знаменитого и грозного двигателя V8 от Ford Mustang 1965 года.

  Этот набор представляет собой модель в масштабе 1:3 и содержит примерно 200 отдельных деталей. С входящим в комплект электродвигателем все детали модели двигаются точно так же, как и на оригинальной модели в натуральную величину с настоящим звуком двигателя мощностью 271 л.с.

  Компоненты легко стыкуются друг с другом как в виде замков, так и с помощью винтов – клей не требуется .

  В этот комплект входит эксклюзивный 100-страничный буклет с первоклассными деталями и многочисленными потрясающими иллюстрациями, которые помогут вам в процессе сборки.

  Рекомендуется для 14 лет и старше . Требуется 3 батарейки АА (не входят в комплект).

  «Самый легкий V8 от Ford на рынке…. поставляется с 200 л.с. в стандартной комплектации или опциональными версиями 225 или 271 л.с.». -Журнал Classic American, январь 2019 г.

  ---

  Это отличная модель для энтузиастов-любителей автомобилей и автомобильных двигателей.

  Содержит множество хромированных и подвижных деталей, которые позволят вам узнать, как работает двигатель, собрав полностью работающую модель.

  Эта модель имеет электродвигатель с подсветкой свечей зажигания и звук зажигания.

  Прилагаемые инструкции содержат пошаговые схемы для легкой сборки из более чем 100 деталей.

  Включает работающий электродвигатель, свечи зажигания, звуки двигателя и автоматическое отключение.

  Рекомендуется для в возрасте от 12 лет и старше .

  ---

  Все любители моделей и двигателей должны узнать, как работает паровой двигатель , и этот набор научит вас этому.

  С помощью этого набора для моделирования парового двигателя поезда Playz паровые вентиляторы демонстрируют, как создается ностальгическая энергия. Двигатель работает, звучит свисток, зажигаются и выключаются огни, и дует настоящий пар!

  Эта модель отлично подходит для в возрасте от 10 лет и старше .

  ---

  Вы не ошибетесь, если выберете любую из этих девяти моделей.

  Некоторые из них соединяются клеем или винтами без движущихся частей.

  Существуют модели с ручным приводом, так что вы можете перевернуть двигатель и посмотреть, как детали работают вместе.

  У других есть небольшие электродвигатели для их вращения, а также доступны комплекты моделей, работающих на пару.

  Какой бы из них вы ни выбрали, я уверен, что его будет весело и интересно собирать и демонстрировать. Удачного моделирования!

  ---

  Вопросы по теме?

  Какие самые классические автомобильные комплекты?

  • Ebbro Team Lotus
  • Tamiya Laferrari
  • Lego James Bond Aston Martin DB5
  • Revell GMC Pickup
  • AMT 1989 Batmobile
  • Maisto 2008 Dodge Challenger
  • Revell 55 Ford F-100 Street Rod

  What самая популярная шкала для моделей автомобилей, военной техники и самолетов? Для моделей автомобилей наиболее распространен масштаб 1:24; для военных моделей — 1:35 или 1:48; для самолетов: 1:32, 1:48 или 1:72.

  Нужно ли грунтовать пластиковые модели перед покраской?  Вы должны не только загрунтовать их, но и сначала промыть детали. Смазки для форм на пластике будут препятствовать прилипанию грунтовки, так же как отсутствие грунтовки ослабит сцепление краски.

  Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Модель двигателя внутреннего сгорания для проектирования систем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

  1. Введение

  Технология комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) или когенерации предполагает выработку легко используемой теплоты и электроэнергии из одного источника топлива [1,2, 3,4,5]. Чаще всего он включает в себя работу первичного двигателя, такого как двигатель внутреннего (поршневые двигатели с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия, газовые турбины) или внешнего (Стирлинга, Ренкина) двигателя внутреннего сгорания, и использует отработанное тепло цикла производства энергии для обогрева. цели, тем самым повышая общую эффективность приложения.

  Благодаря потенциалу сохранения ресурсов и окружающей среды, а также стремлению к энергетической автономии, рынок комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) расширяется [6] и начинает проникать в малый жилой сектор, в масштабах которого (электрическая мощность менее 10 кВт), системы микро-ТЭЦ на базе ДВС в настоящее время являются наиболее востребованными из доступных типов микро-ТЭЦ благодаря совместному использованию устоявшейся, зрелой, высоконадежной технологии, и в то же время характеризуются низкой стоимостью покупки и эксплуатационные расходы [1,2,3,7,8,9,10,11,12,13]. В то время как двигатели с воспламенением от сжатия (CI) получили широкое распространение в качестве более крупных стационарных электростанций из-за связанных с ними преимуществ, таких как высокая эффективность преобразования топлива и долговечность, тот факт, что природный газ (NG) легко доступен для домашних хозяйств через передачу трубопроводных сетей, экологически чистый характер топлива, а также низкая стоимость и возможность адаптации двигателей с искровым зажиганием (SI) к работе на природном газе сделали небольшие двигатели SI, работающие на природном газе, предпочтительной технологией для питания большинства доступных в настоящее время двигателей. Блоки микро-ТЭЦ на базе ДВС. Вышеизложенное, в сочетании с широким использованием инструментов моделирования для исследования, проектирования и выбора систем ТЭЦ, а также особый характер технологии когенерации, создали потребность в быстродействующих математических моделях двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием (SI ICE). ), которые предсказывают компоненты как мощности, так и отходящего тепла. В ответ несколько исследователей разработали ряд квазистационарных моделей ДВС и ТЭЦ.

  Voorspools и D’haeseleer [14] показали, что переходное поведение эффективности преобразования топлива в двигателе достаточно быстрое, чтобы им можно было пренебречь в приложениях моделирования микро-ТЭЦ, и это отражено в наблюдении, что большинство моделей ТЭЦ, которые встречаются в литературе относятся к квазистационарному типу. Каресана и др. [7] использовали схему моделирования ДВС на основе справочной таблицы, в которой одна справочная таблица возвращала расход топлива, а другая таблица возвращала теплоту выхлопа как долю химической мощности на входе для заданных комбинаций крутящего момента и скорости двигателя. С другой стороны, параметрическая модель ТЭЦ, доступная в библиотеке программного обеспечения для моделирования зданий ESP-r и используемая в ряде исследований производительности микро-ТЭЦ [2, 15, 16], основана на полиномиальной аппроксимации. . В соответствии с этим методом моделирования система ТЭЦ моделируется как единый блок, а переменные, зависящие от модели, такие как удельный расход топлива при торможении, электрический КПД и отношение тепла к мощности, рассчитываются как полиномиальные функции коэффициента частичной нагрузки. Другая обнаруженная полиномиальная модель использовалась Cho et al. [17], которые рассчитали электрический КПД системы в зависимости от электрической мощности генераторной установки, в то время как они предположили, что хладагент и тепло выхлопных газов составляют постоянные доли 0,3 от потребляемой химической мощности.

  С другой стороны, тепловая реакция двигателя намного медленнее, и по этой причине его часто включают в модели когенерационных систем. В одном исследовании тепловое переходное поведение двигателя описывается с помощью полиномиальных функций времени, прошедшего после остановки [2]. Келли и др. В работе [15] использовалась модель двигателя с переходной тепловой моделью с сосредоточенной емкостью, где один узел представлял массу двигателя и теплообменника, а другой узел представлял массу воды. Что касается переходного поведения температуры выхлопных газов, Zavala et al. [18] обнаружили в своих экспериментальных данных, что это может быть адекватно описано линейными передаточными функциями 1-го порядка с AFR, моментом зажигания и частотой вращения двигателя в качестве основных входных данных модели.

  Поскольку большинство приложений для моделирования ТЭЦ включают изучение конкретной конструкции системы ТЭЦ или использование модели двигателя на основе усредненной карты на модели ТЭЦ, обнаруженные схемы, описанные выше, оказались очень хорошо подходящими для большинства исследования. Тем не менее, в некоторых случаях, особенно когда модель должна использоваться в приложениях для проектирования систем рекуперации тепла, отделение двигателя от производительности теплообменника, в то же время сохраняя масштабируемость модели двигателя, может быть желательной комбинацией характеристик модели.

  Основной целью этого документа является разработка макета модели SI ICE для использования в приложениях по расчету и проектированию ТЭЦ, особый характер которых может потребовать, чтобы модель двигателя включала поведение всех необходимых компонентов мощности, температуры и скорости потока. для использования с моделью системы рекуперации тепла, но в то же время характеризуется повышенной масштабируемостью и возможностью подключения к моделям компонентов рекуперации тепла, простотой и низкой вычислительной нагрузкой.

  Структура этой статьи следующая: во-первых, в разделе 2 представлена ​​структура модели системы и математические отношения, которые используются для описания потока мощности между компонентами модели. В разделе 3 описывается процедура сбора необходимых экспериментальных данных и определения необходимых параметров модели. Затем разработанная модель моделируется и проверяется в Разделе 4, а обсуждение результатов моделирования происходит в Разделе 5. Наконец, Раздел 6 содержит выводы этого исследования.

  2. Модель системы

  Схема связи разработанной модели будет основана на мощности, как и в такой конфигурации; мощность может использоваться для соединения отдельных подсистем и явлений, которые управляют энергией в нескольких областях. Кроме того, в отличие от большинства существующих моделей двигателей на основе справочных таблиц, основные карты которых включают параметры, напрямую связанные с механической мощностью и расходом топлива, разработанная модель будет следовать обратной логике — мало чем отличаясь от общей схемы, представленной Heß et al. [19] — с помощью которых конкретные подмодели и их соответствующие справочные таблицы предоставляют скорости генерируемых компонентов отработанного тепла, значения которых затем вычитаются из скорости подводимой энергии Q˙in, чтобы получить выходную механическую мощность Pmech.

  Тепло, поступающее от топлива, выделяется в камере сгорания со скоростью Q˙in, и часть его преобразуется в выходную механическую мощность Pмех. Тепло выхлопных газов переносится высокотемпературными выхлопными газами со скоростью Q˙Exh. Конвективное тепло передается от горячего содержимого цилиндра к более холодной массе двигателя со скоростью Q˙conv и, наконец, высвобождается в охлаждающую жидкость двигателя, а также в окружающую среду посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Тепло, выделяемое трением со скоростью Q˙fr, рассеивается моторным маслом [20,21]. Эта конфигурация дает исследователю возможность тонкой настройки трех различных подмоделей отработанного тепла для лучшего приближения к данному двигателю. Упрощенная схема разработанной модели с анализом ее компоновки и основных составляющих подсистем представлена ​​на рис. 1.9.0007

  ПИ-регулятор использует заданную скорость Nуст и фактическую скорость N для установки значения объемной эффективности управляющей переменной ηvp. Физические пределы системы определяются фильтром насыщения. Для общеприменимости модели двигателя и для простоты используются плотности и удельные объемы жидкости для атмосферного давления Pamb=1 атм, а не для давления в коллекторе, в связи с тем, что барические характеристики двигателя впускной коллектор может значительно различаться в зависимости от рабочего диапазона двигателя и от одного типа двигателя к другому. В отношении модели можно сделать следующие допущения, и они, как правило, верны для коммерчески доступных, откалиброванных, исправных двигателей SI:

  • Предполагается, что соотношение наддувочного воздуха и топлива (AFR) всегда является стехиометрическим.

  • Предполагается, что синхронизация зажигания происходит при максимальном тормозном моменте (MBT) для всех рабочих точек.

  Кроме того, предполагается, что количество топлива, присутствующего в заряде, полностью испарилось до того, как оно попадет в цилиндр, и, таким образом, в случае двигателей с впрыском через порт вычисляется объемный КПД на этапе оценки параметров. от:

  где V˙ch — объемный расход экспериментально полученного заряда, V˙sw — теоретический рабочий объемный расход, V˙a и V˙f_vap — объемный расход заряда воздуха и испаренного топлива соответственно, все при атмосферных условиях в м3/с, Vd объем двигателя в см3, m˙f массовый расход топлива, υf_vap и υa удельные объемы паров топлива и воздуха соответственно при атмосферных условиях.

  Поскольку скорость потока тепла отработавших газов Q˙exh является функцией температуры отработавших газов Texh и массового расхода отработавших газов m˙exh (равного массовому расходу заряда m˙ch), расчет массового расхода отработавших газов скорость является важным элементом функциональности модели. При сделанных допущениях массовый расход топливовоздушной смеси (массовый расход заряда) известного соотношения для данного сочетания N, ηvp рассчитывается по формуле:

  Опыт показал, что температура выхлопных газов может значительно меняться во всем рабочем диапазоне двигателя внутреннего сгорания. В случае двигателей с искровым зажиганием (SI) температура выхлопа при более высоких нагрузках находится в районе 600 °C, а в некоторых случаях может достигать 900 °C, а на холостом ходу она находится в районе 300 °C. , [22], и согласно Zavala et al. [18], частота вращения двигателя оказывает более сильное влияние, чем скорость впуска воздушной массы на температуру выхлопных газов. На момент написания этой статьи было обнаружено, что наиболее релевантное исследование поведения температуры выхлопных газов двигателей SI было проведено Эрикссоном [23], который на основе результатов моделей сгорания, основанных на угле поворота коленчатого вала, предположил линейную зависимость температура выхлопных газов зависит от массового расхода выхлопных газов. Поскольку эксперименты, описанные в разделе 3, указывают на сильную корреляцию между частотой вращения двигателя и объемным КПД двигателя, в текущем документе температура выхлопных газов будет рассчитываться как функция частоты вращения двигателя и объемного КПД двигателя. Последовательность расчетов калькулятора силовой составляющей разработанной модели двигателя представлена ​​на схеме рис. Hexh отработавших газов при этой температуре известен. Поскольку удельная энтальпия выхлопных газов при температуре окружающей среды hexh_amb также известна, скорость теплового потока выхлопных газов рассчитывается по формуле:

  Тепловой коэффициент Q. R. представляет собой независимое от размера представление скорости конвективного теплообмена, которое используется в разработанной модели. В модели используется расчетная скорость теплового потока выхлопных газов Q˙exh и коэффициент теплопередачи Q.R. карта для расчета скорости конвективного теплообмена или заданной комбинации N, ηvp:

  Q.R. связывает Q˙conv с Q˙exh, что делает масштабирование модели простой задачей, поскольку объем двигателя определяет скорость теплового потока выхлопных газов Q˙exh, скорость поступления тепла Q˙in и скорость тепла, выделяемого трением Q˙fr (обсуждается ниже). В свою очередь, Q˙exh определяет Q˙conv для данной рабочей точки.

  Используя квадратичную аппроксимацию fmep в зависимости от частоты вращения двигателя N из Ferguson et al. В [20] скорость выделения тепла от трения (объем двигателя Vd в см3) рассчитывается по формуле: рассчитывается из:

  Выходная механическая мощность двигателя теперь рассчитывается из:

  3.

  Идентификация параметра

  Основные карты модели, которая вычисляет температуру выхлопных газов Texh и тепловое отношение Q.R., как функции скорости двигателя N, так и нагрузка двигателя будет построена. Серия испытаний была проведена на двигателе с непосредственным впрыском SI с использованием переходной испытательной камеры двигателя. Технические характеристики двигателя и настройки блока управления двигателем (ECU), использованные в тестах, представлены в таблице 1.

  Заданная скорость изменялась от 1500 об/мин до 4000 об/мин с шагом 500 об/мин. Для каждого заданного значения скорости α изменялся от 20% до 100% максимального угла открытия дроссельной заслонки с шагом 10%. Непосредственно измерялись температура выхлопных газов, массовый расход топлива и крутящий момент двигателя. Все тесты проводились в один и тот же день, чтобы уменьшить возможность внесения ошибок из-за несовместимости условий в набор записанных данных.

  Коэффициенты полиномиальной аппроксимации 5-го порядка, выполненные на полученных наборах данных Texh(N,ηvp) и Q. R.(N,ηvp) тестируемого двигателя, графики поверхности которых показаны на Рис. 3 и Рис. 4, представлены в Приложении ATable A1 для использования в многочлене общего вида Уравнение (8).

  4. Моделирование и проверка

  Чтобы продемонстрировать работу модели двигателя, которая была разработана в предыдущих разделах в рамках приложения ТЭЦ, модель двигателя связана с моделью когенерации более высокого уровня, блок-схема которой показана на рисунке 5. Модель теплообменника на основе простой четырехмерной (4-D) карты подключается к модели двигателя и получает входные сигналы от модели двигателя, а также от первичного контура модели резервуара для хранения тепла. Входными сигналами модели теплообменника являются массовый расход выхлопных газов m˙exh и температура Texh из модели двигателя, а также массовый расход воды m˙water и температура на входе из первичного контура теплоаккумулятора Twater. Выходными сигналами теплообменника являются две температуры на выходе.

  При моделировании скорость двигателя поддерживалась постоянной при изменении потребности в электрической нагрузке в течение суток (24 ч) с шагом моделирования 1 с. В качестве электрической нагрузки системы используется профиль электрической нагрузки дома со средней террасой в течение типичного январского дня, найденный в [24]. После моделирования графики различных расчетных компонентов мощности, протекающих через модель двигателя, и профиль электрической нагрузки системы можно увидеть на рисунке 6. Интервалы времени, в течение которых все компоненты равны 0, соответствуют переключаемой системе. выключенный. Можно наблюдать, как распределение скорости потока энергии между смоделированными энергетическими компонентами меняется в зависимости от нагрузки, поскольку расстояние между каждой кривой не пропорционально величине кривой подводимого тепла в течение продолжительности моделирования. Это поведение особенно заметно при сравнении механической мощности и скорости графиков теплового потока выхлопных газов. В то время как скорость теплового потока выхлопных газов для низких электрических нагрузок имеет заметно более высокую величину, чем вырабатываемая механическая мощность, для более высоких нагрузок значения скорости теплового потока выхлопных газов и выходной мощности находятся в непосредственной близости. Такое поведение неудивительно, поскольку оно отражает более высокую эффективность преобразования двигателя, которая обычно наблюдается при более высоких нагрузках на двигатель. Из-за работы с постоянной скоростью расчетный уровень тепла, выделяемого при трении, остается постоянным. Точно так же влияние колебаний нагрузки на прогнозируемую температуру выхлопных газов можно наблюдать на графике рисунка 7, где температура выхлопных газов, предсказанная с помощью системного моделирования, как обсуждалось выше, отображается в зависимости от времени, в то время как профиль электрической нагрузки расположен на том же графике и измеряется по правой оси Y. Опять же, модель вычисляет значения температуры выхлопных газов, которые в целом согласуются с измеренными значениями и поведение которых соответствует наблюдениям, сделанным на основе экспериментальных данных, показывающих, что более высокие нагрузки приводят к более высоким прогнозируемым температурам, и наоборот.

  Изучив профиль кривой эффективности рекуперации тепла на рис. 8, можно заметить, что модель ведет себя так, как ожидалось, на нее влияют условия на входе подсистемы теплообменника. Можно видеть, что мгновенная эффективность рекуперации тепла, как правило, выше при низкой нагрузке, чем при высокой нагрузке. Максимальная эффективность рекуперации тепла 0,95 наблюдалась при низкой электрической нагрузке от 0,3 кВт до 0,35 кВт. С другой стороны, минимальная эффективность рекуперации тепла 0,89наблюдается при высокой электрической нагрузке 0,83 кВт из-за увеличения температуры выхлопных газов и массового расхода. Таким образом, минимальная эффективность рекуперации тепла на 6,3% ниже наблюдаемой максимальной эффективности рекуперации тепла. В зависимости от спецификаций модели включение этого уровня точности может потребоваться для модели рекуперации тепла и в этих обстоятельствах; Компоновка модели двигателя, разработанная в текущем документе, может быть решением при снабжении модели теплообменника необходимыми входными данными.

  Модель двигателя будет проверена с точки зрения расхода топлива, а также наблюдаемой температуры выхлопных газов для удовлетворения определенного профиля потребления электроэнергии. Как видно на Рисунке 9, построенная линия смоделированного входного отверстия химической мощности имеет форму и величину, которые очень похожи на экспериментально полученную линию (уменьшенную до 80 см3). График смоделированного входа химической энергии остается ниже экспериментальной кривой на протяжении всего испытания. На рисунке 10 можно заметить, что относительная погрешность модели довольно низка и находится в диапазоне от -0,8% до -1,4%, при этом контур линии соответствует изменениям нагрузки двигателя.

  Точно так же степень, в которой разработанная модель предсказывает температуру выхлопных газов, можно наблюдать на рисунке 11, где профиль температуры выхлопных газов, зарегистрированный во время фазы ездового цикла испытания двигателя, и температура выхлопных газов, предсказанная моделью для той же нагрузки. строятся против времени. Разница между двумя линиями колеблется от 3 °C до 5 °C, при этом смоделированная линия находится выше кривой измеренной температуры на протяжении всего испытания. Разница в 5 °C для температур, расположенных около отметки 700 °C, приводит к относительной погрешности менее 1 %, когда рассматривается контрольная точка 25 °C.

  Разницу между графиками на Рисунке 11 можно интерпретировать, наблюдая за графиком поверхности относительной ошибки на Рисунке 12, на котором относительная ошибка прогнозируемой температуры выхлопных газов отображается в зависимости от частоты вращения двигателя и объемного КПД. Можно заметить, что относительная погрешность температуры выхлопных газов колеблется от -2% до +2% во всем рабочем диапазоне двигателя. Для обеспечения экономичной работы двигателя поддерживалась постоянная синхронная скорость 3000 об/мин, а минимальная электрическая мощность генератора была ограничена до 40% от его максимальной электрической мощности. Поскольку модель двигателя моделировалась в области карты, которая характеризуется низкой и положительной относительной ошибкой температуры выхлопных газов, относительная ошибка моделирования оставалась положительной и не превышала 1% на протяжении всего времени испытаний.

  5. Проектирование и анализ

  Наблюдения, сделанные в разделе 4 относительно поведения разработанной модели двигателя, согласуются с общеустановленными знаниями о поведении двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, а также с зарегистрированным поведением двигателя в собранных данных о двигателе, процедура сбора которых описана в разделе 3.

  Распределение различных компонентов мощности, рассчитанное с помощью модели двигателя, демонстрирует поведение, количественно и качественно очень похожее на то, что наблюдается в тестируемом двигателе. . Как и ожидалось, доля входной химической мощности Q˙in, которая преобразуется в выходную механическую мощность (эффективность преобразования топлива) при более низких нагрузках, низка по сравнению с долями Q˙in, которые в конечном итоге становятся основными компонентами отработанного тепла двигателя. . При более высоких нагрузках на механическую мощность приходится большая доля химической мощности на входе, чем в случае низких нагрузок, и это приводит к увеличению эффективности преобразования топлива. Кроме того, доля каждого компонента отработанного тепла по отношению к входу химической энергии зависит от нагрузки, и в зависимости от конфигурации рекуперации отходящего тепла это может привести к изменению общей эффективности использования топлива в системе при изменении частоты вращения двигателя и нагрузки.

  Поведение прогнозируемой температуры выхлопных газов очень близко к зарегистрированному профилю. Как и в случае испытанного двигателя, на прогнозируемую температуру выхлопных газов влияют как частота вращения двигателя, так и нагрузка, при этом скорость оказывает значительно более сильное влияние на величину температуры выхлопных газов, чем нагрузка двигателя.

  С точки зрения степени, в которой подобранная модель из Таблицы A1 Приложения A точно предсказывает величину измеренных выходных сигналов двигателя, этап проверки модели в Разделе 4 показал высокую близость результатов моделирования к измеренным данным. Было обнаружено, что относительная погрешность прогнозирования подгонки температуры выхлопных газов составляет менее 1% при моделировании ездового цикла двигателя. Для тех же испытаний относительная погрешность требуемой химической мощности для одного и того же профиля нагрузки оставалась в пределах от -0,7% до 1,4% на протяжении всего моделируемого периода. Высокая точность предсказанных значений может быть объяснена высокими коэффициентами ковариации r2 аппроксимации Texh и Q.R. 5-го порядка, которые были выполнены с использованием Matlab SFTOOL (R2013b, The MathWorks, Natick, MA, USA) для быть 0,9959 и 0,9881 соответственно. Другим потенциальным фактором, который мог способствовать таким низким относительным ошибкам, является тот факт, что все тесты проводились в один и тот же день, что гарантировало, что условия тестирования были максимально постоянными и контролируемыми. В то время как тест, проведенный в другой день года, может дать относительные ошибки более высокой величины, очень низкие ошибки, обнаруженные при тестировании, указывают на то, что подогнанная модель подходит для целей моделирования и моделирования систем когенерации на основе ДВС, при условии, что не будет резких скачков напряжения. вносятся изменения в условия работы двигателя, например, в случае работы при очень низком барометрическом давлении из-за большой высоты.

  6. Выводы

  Представлен метод построения квазистационарных моделей СИ ДВС для использования в качестве подсистемы в моделях когенерации. Модель включает в себя аспекты механической мощности и эффективности преобразования потока энергии, а также различные компоненты отработанного тепла, а также массовый расход и температуру выхлопных газов. Масштабируемость модели и связность также считались очень важными характеристиками.

  Для создания карт модели была проведена серия тестов двигателя. При проверке графиков измеренной температуры выхлопных газов для различных нагрузок и скоростей двигателя была обнаружена сильная зависимость температуры выхлопных газов от скорости вращения двигателя и объемного КПД двигателя. Кроме того, общеизвестно, что эффективность рекуперации отходящего тепла теплообменника сильно зависит от условий на входе жидкости. По этим причинам была разработана модель температуры выхлопных газов в зависимости от частоты вращения двигателя и объемного КПД двигателя. Представление нагрузки с объемной эффективностью и отображение скорости потока конвективного тепла в виде доли скорости потока отработанного тепла обеспечивает масштабируемость модели. Скорость потока конвективного тепла как часть скорости потока тепла выхлопных газов была названа коэффициентом теплоты (QR) для простоты документирования. Были выполнены полиномиальные поверхностные подгонки температуры выхлопных газов и теплового отношения в зависимости от частоты вращения двигателя и объемного КПД 5-го порядка, и полученные коэффициенты включены в этот документ, что дает читателю готовую к запуску модель двигателя. Несмотря на квазистационарность по своей природе, эта схема позволяет, при необходимости, до некоторой степени учитывать динамическое поведение различных компонентов мощности посредством использования передаточных функций с соответствующим образом настроенными коэффициентами, предназначенными для соответствующего компонента мощности.

  Полученная модель двигателя была смоделирована в сочетании с моделью теплообменника на основе карты. Было обнаружено, что модель двигателя более чем адекватна для прогнозирования измеренной выходной мощности двигателя, и ее легко соединить с моделью ТЭЦ более высокого уровня, что подтверждает полезность концепции. Таким образом, можно с уверенностью заключить, что разработанная модель успешно прогнозирует распределение всех силовых компонентов для различных скоростей и нагрузок двигателя, и в то же время ее легко масштабировать и подключать к периферийным компонентам, которые работают с различной энергией. домены. Наиболее важным семейством компонентов, которые могут быть легко подключены к разработанной модели двигателя, являются модели оборудования для рекуперации тепла, условия на входе которых влияют на их работу. В связи с вышеизложенным, разработанную схему моделирования двигателя можно охарактеризовать как привлекательную альтернативу для использования в приложениях моделирования когенерации.

  Вклад авторов

  60 % работы выполнил Николаос Калантзис, 20 % работы выполнил Антониос Пезуванис, 20 % работы выполнил Камбиз М. Эбрахими.

  Конфликт интересов

  Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  Номенклатура

  9082 40485

  9082 40485

  9082 40485

  9082 40485

  5

  4

  4

  Tamb	Температура окружающего воздуха
  Q˙in	Скорость поступления тепла от топлива к двигателю
  PMECH	Механическая мощность
  Q˙exh	Скорость отмены выхлопных газов
  Q˙conv
  Quconv
  Q˙conv
  Quconv
  Q˙conv
  . exh	Массовый расход выхлопных газов
  m˙a	Массовый расход воздуха
  m˙f	Массовый расход топлива
  0 Tex	Массовый расход топлива0482	Exhaust temperature
  Nset	Set engine speed
  N	Engine speed
  Pload	Mechanical power load acting on the shaft
  ηvp	Engine volumetric efficiency
  Pamb	Давление окружающей среды
  AFRst	Стехиометрическое соотношение воздуха и топлива
  V˙f_vap	Объемный расход испаренного топлива при атмосферных условиях
  υf_vap	Specific volume of vaporized fuel at atmospheric conditions
  V˙a	Volumetric flow of air at atmospheric conditions
  υa	Specific volume of air at atmospheric conditions
  V ˙sw	Рабочий объем
  Vd	Объем двигателя
  м˙ч	Массовый расход заряда
  hexh	Энтальпия выхлопных газов при температуре на выходе
  hexh_amb	Энтальпия выхлопных газов при температуре окружающей среды
  Q. R.	Heat ratio
  LHVf	Lower heating value of fuel
  Twater	Water inlet temperature (Heat exchanger)
  m˙water	Water mass flow rate (Heat exchanger)
  Twater_out	Температура выходов воды (теплообменник)
  TEXH_OUT	ТЕМПЛАТА ДЛЯ ВЫХОДА
  Pel	Электроэлектрическая энергия Поставлена ​​на электрическую машину	Электроэлектрическая энергия, помещенная на электрическую машину	Электроэлектрическая энергия. . Коэффициенты полиномиальной поверхности 5-го порядка соответствуют Texh и Q.R. Таблица А1. Коэффициенты полиномиальной поверхности 5-го порядка соответствуют Texh и Q.R. 4,10331062 4 Текс Q.R. p00 181 −15.26 p10 −0.01864 0.03765 ​​ p01 9717 −62.01 p20 −0.0002382 − 2,308 × 10 −5 p11 −2,664 −0,01654 p02 − 359. 6 p30 2.091 × 10 7 4.749 × 10 9 p21 0.0004299 4.275 × 10 −5 p12 9.603 −0.2169 p03 1.034 × 10 5 −396.1 p40 −5.329 × 10 −11 −1.954 × 10 −13 p31 −4. 319 × 10 −8 −1.029 × 10 −8 p22 −0.001427 1.043 × 10 −6 p13 −8.814 0.3173 p04 −1.131 × 10 5 −19.82 p50 4.266 × 10 −15 −2.644 × 10 −17 p41 6.416 × 10 −12 7. 893 × 10 −13 p32 3.797 × 10 −8 1.077 × 10 −9 p23 0.0008733 −5.83 × 10 −6 p14 2.013 −0.1529 p05 4.992 × 10 4 176 R2 0.9959 0,9881 Ссылки Onovwiona, H.; Ургусал, В. Жилые когенерационные системы: Обзор современных технологий. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 2006 , 10, 389–431. [Google Scholar] [CrossRef] Onovwiona, H.I.; Ургусал, В.И.; Фунг, А.С. Моделирование систем на базе двигателей внутреннего сгорания для жилых помещений. заявл. Терм. англ. 2007 , 27, 848–861. [Google Scholar] [CrossRef] Алиабади, А.А.; Томсон, MJ; Уоллес, Дж.С. Анализ эффективности жилых микрокогенерационных систем, работающих на природном газе. Энергетическое топливо 2010 , 24, 1704–1710. [Google Scholar] [CrossRef] Ангрисани, Г.; Роселли, К.; Сассо, М. Распределенные системы микротригенерации. прог. Энергетическое сгорание. науч. 2012 , 38, 502–521. [Google Scholar] [CrossRef] Канова, А.; Кавальеро, К.; Фрески, Ф .; Джакконе, Л.; Репетто, М .; Тарталья, М. Сравнительный экономический анализ небольшого тригенеративного завода: тематическое исследование. В Proceedings of the Industry Applications Conference, 42nd IAS Annual Meeting, 2007, Новый Орлеан, Луизиана, США, 23–27 сентября 2007 г. [Google Scholar] Сикр, Б.; Беринг, А .; Платцер, Б.; Хоффманн, К.Х. Энергетическая и стоимостная оценка установок микро-ТЭЦ в высокоэффективных жилых домах. В материалах ECOS 2005, 18-й Международной конференции по эффективности, стоимости, оптимизации, моделированию и воздействию энергетических систем на окружающую среду, Тронхейм, Норвегия, 20–22 июня 2005 г. [Google Scholar] Caresana, F.; Брэндони, К.; Феличиотти, П.; Бартолини, К.М. Энергетический и экономический анализ микрокогенератора с регулируемой частотой вращения на базе ДВС. заявл. Энергия 2011 , 88, 659–671. [Google Scholar] [CrossRef] Gluesenkamp, ​​K.; Хван, Ю .; Радермахер, Р. Высокоэффективные системы микротригенерации. заявл. Терм. англ. 2013 , 50, 1480–1486. [Google Scholar] [CrossRef] «> Чамра, Л.М.; Маго, П.Дж.; Стоун, Н.; Оливер, Дж. Микро-ТЭЦ (охлаждение, обогрев и электроэнергия): не просто уменьшенная ТЭЦ. В материалах конференции ASME 2006 Power Conference, Атланта, Джорджия, США, 2–4 мая 2006 г. [Google Scholar] Barbieri, E.S.; Спина, PR; Вентурини, М. Анализ инновационных систем микро-ТЭЦ для удовлетворения бытовых потребностей в энергии. заявл. Энергия 2012 , 97, 723–733. [Google Scholar] [CrossRef] De Paepe, M.; Д’Хердт, П.; Мертенс, Д. Системы микро-ТЭЦ для жилых помещений. Преобразование энергии. Управление 2006 , 47, 3435–3446. [Google Scholar] [CrossRef] Kong, XQ; Ван, Р.З.; Ву, JY; Хуанг, XH; Хуанфу, Ю.; Ву, Д.В.; Сюй, Ю.Х. Экспериментальное исследование микрокомбинированной системы охлаждения, обогрева и питания с приводом от газового двигателя. Междунар. Дж. Рефриг. 2005 , 28, 977–987. [Академия Google] [CrossRef] «> Сильвейраа, Дж.Л.; Уолтер, ACdS; Луенго, Калифорния Пример компактной когенерации с использованием различных видов топлива. Топливо 1997 , 76, 447–451. [Google Scholar] [CrossRef] Voorspools, K.R.; Д’Хаселер, В. Д. Оценка малой когенерации для отопления жилых помещений. Междунар. Дж. Энерджи Рез. 2002 , 26, 1175–1190. [Google Scholar] [CrossRef] Келли, Нью-Джерси; Кларк, Дж. А.; Фергюсон, А .; Берт, А. Разработка и тестирование общей модели микрокомбинированного производства тепла и электроэнергии для моделирования жилых помещений и высокораспределенных энергетических систем. проц. Инст. мех. англ. Часть A J. Power Energy Impact Factor Inf. 2008 , 222, 685–695. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version] Aussant, CD; Фунг, А.С.; Ургусал, И.В.; Тахериан, Х. Жилищное применение когенерации на основе двигателя внутреннего сгорания в холодном климате, Канада. Энергетическая сборка. 2009 , 41, 1288–1298. [Google Scholar] [CrossRef] Чо, Х.; Удача, Р.; Эскиоглу, С.Д.; Чамра, Л. М. Экономичная работа систем ТЭЦ в режиме реального времени. Энергетическая сборка. 2009 , 41, 445–451. [Академия Google] [CrossRef] Завала, Дж.; Санкети, PR; Уилкаттс, М.; Кага, Т .; Хедрик, Дж.К. Упрощенные модели выбросов углеводородов двигателем, температуры выхлопных газов и температуры катализатора для холодного пуска автомобиля. В материалах Пятого симпозиума IFAC по достижениям в области управления автомобилем, Пахаро-Дюны/Сискэп, Калифорния, США, 20–22 августа 2007 г. [Google Scholar] Heß, T.; Зайферт, Дж.; Шегнер, П. Сравнение статического и динамического моделирования микроагрегатов комбинированного производства тепла и электроэнергии. В материалах 17-й конференции Power Systems Computation Conference, Стокгольм, Швеция, 22–26 августа 2011 г. [Google Scholar] «> Фергюсон, Ч.Р.; Киркпатрик, А.Т. Двигатели внутреннего сгорания: прикладная термонаука; John Wiley & Sons Inc.: New York, NY, USA, 2001. [Google Scholar] Heywood, J. Основы двигателя внутреннего сгорания; Mcgraw-Hill: Лондон, Великобритания, 1989. [Google Scholar] Пулкрабек В. Инженерные основы двигателя внутреннего сгорания; Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, USA, 2003. [Google Scholar] Эрикссон Л. Модели средних значений температуры выхлопной системы. На Всемирном конгрессе и выставке SAE 2002; SAE International: Детройт, Мичиган, США, 2002. [Google Scholar] Cambridge Architectural Research, HES 24-Hour Chooser. 2011. Доступно в Интернете: https://www.hightail.com/download/WFJWWWV0bThCSm9pR01UQw (по состоянию на 27 ноября 2015 г.). Рисунок 1. Блок-схема предлагаемой модели двигателя. Рисунок 1. Блок-схема предлагаемой модели двигателя. Рисунок 2. Блок-схема подсистемы вычислителя силовых компонентов. Рисунок 2. Блок-схема подсистемы вычислителя силовых компонентов. Рисунок 3. Карта зависимости температуры выхлопных газов от частоты вращения двигателя и объемного КПД. Рисунок 3. Карта зависимости температуры выхлопных газов от частоты вращения двигателя и объемного КПД. Рисунок 4. Карта расчетного теплового коэффициента Q.R. по сравнению с частотой вращения двигателя и объемным КПД. Рисунок 4. Карта расчетного теплового коэффициента Q.R. по сравнению с частотой вращения двигателя и объемным КПД. Рисунок 5. Блок-схема использования модели двигателя с простой системой рекуперации тепла выхлопных газов. Рисунок 5. Блок-схема использования модели двигателя с простой системой рекуперации тепла выхлопных газов. Рисунок 6. Смоделированное распределение компонентов мощности в зависимости от времени, предсказанное моделью двигателя. Рисунок 6. Смоделированное распределение компонентов мощности в зависимости от времени, предсказанное моделью двигателя. Рисунок 7. Смоделированная электрическая нагрузка системы и температура выхлопных газов двигателя в зависимости от времени. Рисунок 7. Смоделированная электрическая нагрузка системы и температура выхлопных газов двигателя в зависимости от времени. Рисунок 8. График зависимости эффективности рекуперации тепла от времени от электрической нагрузки и выхлопных газов комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ). Рис. 8. График зависимости эффективности рекуперации тепла от времени от электрической нагрузки и выхлопных газов комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ). Рисунок 9. Графики смоделированной и протестированной скорости поступления тепла, а также зависимости электрической нагрузки от времени. Рис. 9. Графики смоделированной и протестированной скорости поступления тепла, а также зависимости электрической нагрузки от времени. Рисунок 10. График относительной ошибки расчетного расхода топлива по модели в зависимости от времени. Рисунок 10. График относительной ошибки расчетного расхода топлива по модели в зависимости от времени. Рисунок 11. Графики смоделированной и измеренной температуры выхлопных газов в зависимости от времени. Рис. 11. Графики смоделированной и измеренной температуры выхлопных газов в зависимости от времени. Рисунок 12. Относительная ошибка температуры выхлопных газов, предсказанная моделью. Рисунок 12. Относительная ошибка температуры выхлопных газов, предсказанная моделью. Таблица 1. Характеристики и настройки тестируемого двигателя. Таблица 1. Характеристики и настройки тестируемого двигателя. Характеристики и настройки модуля тестирования Engine type SI, Naturally Aspirated, direct injection Displacement 1. 6 L Number of Cylinders 4 Engine Control Unit (ECU) settings Constant стоич. АФР, Искра на ОБТ © 2017 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Двигатели внутреннего сгорания — программное обеспечение CONVERGE CFD Проблемы Моделирование двигателей внутреннего сгорания (ВС) является сложной задачей из-за сложности геометрии, пространственно-временных переменных условий и сложной химии сгорания в двигателе. Программа CONVERGE с набором инструментов для решения этих задач является мощным инструментом для быстрого получения точных результатов CFD для вашего двигателя внутреннего сгорания. Уточнение сетки Одним из самых больших препятствий в решении проблемы внутреннего сгорания двигателя внутреннего сгорания является эффективное использование вычислительных ресурсов. В случае сложного двигателя внутреннего сгорания требования к разрешению сетки для захвата соответствующих характеристик потока могут значительно различаться во времени и пространстве. Это проблема, которую может легко решить Adaptive Mesh Refinement. Горение CONVERGE Детальный химический решатель SAGE использует локальные условия для расчета скорости реакции на основе принципов химической кинетики. Этот решатель полностью связан с решателем потока, но решатели химии и потока распараллеливаются независимо друг от друга, что ускоряет моделирование. С помощью соответствующего механизма решатель SAGE может прогнозировать широкий спектр случаев (например, различные виды топлива [предварительно смешанные, не предварительно смешанные, частично предварительно смешанные, многокомпонентные виды топлива), моделирование выбросов и уникальные явления, такие как самовоспламенение отходящих газов. ). С его точностью и надежностью, CONVERGE может выполнять прогнозное моделирование вместо простого подтверждения экспериментальных результатов. Сравнение измеренного и прогнозируемого среднего давления в цилиндре дизельного двигателя.   Сравнение усредненных экспериментальных изображений хемилюминесценции, показывающих местоположение пламени (серый цвет), с результатами моделирования (красный контур) для различных моментов времени на протяжении всего события горения.   Детальное химическое моделирование может быть дорогостоящим, поэтому CONVERGE включает многочисленные стратегии ускорения, такие как адаптивное зонирование, уменьшение динамического механизма и балансировка нагрузки на основе жесткости. Эти методы в сочетании со стратегиями ускорения переноса видов позволяют использовать более подробные механизмы реакции для точного моделирования кинетически ограниченных явлений и выбросов. CONVERGE также содержит утилиты для нулевой задержки воспламенения, объединения и сокращения механизмов, анализа чувствительности и одномерной ламинарной скорости пламени. Эти утилиты улучшают использование детальной химии. В дополнение к подробному решателю химии, CONVERGE предлагает множество вариантов моделирования горения как для горения с предварительным смешиванием, так и для сжигания без предварительного смешивания, так что вы можете выбрать лучшую модель для ваших конкретных потребностей. Модели сгорания в CONVERGE включают модели CTC/Shell, CEQ, ECFM, ECFM3Z, FGM, G-Equation и RIF. Брызги и турбулентность Точное моделирование брызг и турбулентности имеет решающее значение для прогнозного моделирования сгорания дизельных и бензиновых двигателей. Чтобы получить максимально реалистичные результаты, CONVERGE содержит широкий набор опций моделирования аэрозолей и турбулентности. CONVERGE включает как модели турбулентности, усредненные по Рейнольдсу, Навье-Стокса (RANS), так и модели турбулентности, основанные на моделировании больших вихрей (LES). Для спрея, CONVERGE содержит множество опций для имитации впрыска, разделения, испарения и других процессов, связанных с распылением. Все модели аэрозолей и турбулентности в CONVERGE хорошо проверены и эффективны. Топливо Дизель и бензин — не единственные виды топлива, которые можно моделировать в CONVERGE . Вы можете выполнять моделирование двухтопливных или многотопливных двигателей, а также альтернативных видов топлива или топлива для реактивных двигателей. Выбросы Глубокую озабоченность у производителей двигателей вызывают постоянно меняющиеся нормы выбросов. Чтобы помочь вам соответствовать этим нормам, CONVERGE может имитировать сажу и NOx с помощью подробного химического решателя или ряда альтернативных моделей. Для моделирования NOx CONVERGE включает популярную модель Зельдовича. Для моделирования сажи CONVERGE включает эмпирическую модель Хироясу, а также расширенные феноменологические модели, основанные на подробном химическом анализе. Сотрудничество Convergent Science следит за научными достижениями, связанными с химией сгорания и двигателями внутреннего сгорания, посредством широкой сети сотрудничества. Это сотрудничество позволяет нам проверять наши существующие модели и внедрять новые модели. Например, мы сотрудничали с IFPEN для интеграции новой версии модели сгорания ECFM3Z в CONVERGE . IFPEN находится в авангарде разработки моделей и уже более 20 лет исследует и проверяет ECFM3Z. Мы продолжаем работать с IFPEN над усовершенствованием существующих моделей сжигания и доочистки и внедрением новых. Мы также инвестируем в Консорциум вычислительной химии. Это сотрудничество и многие другие помогают нам создавать CONVERGE ближе к полностью предиктивному CFD. Находясь на пике новых исследований и инвестируя в физическую науку, на которой основано моделирование, Convergent Science может предоставить вам последние достижения в области вычислительной гидродинамики. Рынок двигателей CONVERGE широко используется во всем мире. Как показано на рисунке ниже, подавляющее большинство производителей двигателей в США, Европе и Японии в настоящее время используют или оценивают CONVERGE для своих нужд CFD. Хотя каждый производитель двигателей уникален, все наши клиенты получают выгоду от автономного построения сетки CONVERGE, расширенных физических моделей и возможности легкого моделирования сложной движущейся геометрии. Узнайте больше о том, как CONVERGE помогает быстро и точно решать задачи CFD. Отказ от двигателей внутреннего сгорания? Это уже происходит Несколько автопроизводителей уже признались, что остановили разработку любых новых двигателей внутреннего сгорания. Некоторые из них применили многоэтапный подход, прекращая разработку на одних рынках раньше других. Видимый проблеск конца: Cadillac заявил, что CT4 и CT5 станут последними автомобилями V-класса, которые он будет производить. Автопроизводители делают это официально — они постепенно отказываются от двигателей внутреннего сгорания и с разной степенью счастья направляются в полностью электрическое будущее. Так на каком же этапе фактически обрывается более чем 120-летняя история производства и совершенствования бензиновых и дизельных двигателей? Некоторые автопроизводители заявляют, что процесс уже идет полным ходом, и многомиллионные планы разработки двигателей больше не будут утверждены. Stellantis опоздала с электрификацией, но она наверстывает упущенное в 2021 году, особенно после слияния Fiat Chrysler и PSA, в результате которого была создана компания. Jeep Wrangler 4xe представляет собой подключаемый гибрид с четырехцилиндровым турбодвигателем и двумя электродвигателями общей мощностью 350 л.с. На вопрос, достиг ли газовый двигатель конца линейки, пресс-секретарь Stellantis Лиза Бэрроу сказала: «Мы сказали, что для обновленного Jeep Grand Cherokee будет трансмиссия 4xe. Мы еще не делали никаких объявлений о других двигателях». Будет ли Grand Cherokee 4xe предлагать больше мощности, и превратится ли концепт Magneto на базе Wrangler в серийный автомобиль, как это кажется вероятным? Барроу отказался вдаваться в подробности, но Jeep сказал, что каждая новая модель будет иметь некоторую степень электрификации. Компания уже продает подключаемые гибридные версии Compass и Renegade 4xe, но только в Европе. Картина неоднозначна, но нынешняя эпоха, в которой преобладают огромные бензиновые двигатели в автомобилях Dodge, Chrysler, Ram и Jeep, может иметь ограниченный срок службы. Генеральный директор Stellantis Карлос Таварес сыграл важную роль в развертывании электрического Leaf во время своего пребывания в Nissan и является ярым сторонником электрификации. В марте WardsAuto написал: «Stellantis привержена электрическому будущему и не будет делать никаких крупных будущих инвестиций в двигатели внутреннего сгорания, — говорит Таварес. Он будет работать с существующими двигателями меньшего размера от PSA и более крупными двигателями от FCA». Подобно тому, как электрификация Stellantis в Европе набирает обороты, Ford также лидирует на этом рынке. По заявлению компании, к 2026 году 100 процентов ее легковых автомобилей в Европе будут «с нулевым уровнем выбросов», полностью электрическими или подключаемыми гибридными, а к 2030 году они будут полностью электрифицированы. BBC’s Top Gear высказал мнение: «Если вы находитесь в США, ваши пикапы и Мустанги могут спать немного спокойнее, поскольку Ford электрифицирует только свой европейский модельный ряд». Но это промежуточный шаг, и даже у Mustang теперь есть электромобиль Mach-E в линейке. Тем не менее, график работы на внутреннем рынке Форда более туманен. «Как вы знаете, до 2025 года мы инвестируем не менее 22 миллиардов долларов в поставку совершенно новых электромобилей», — сказал Т.Р. Рид, директор по связям с общественностью и корпоративной политикой компании Ford. «Мы также видим роль эффективных и гибридных двигателей внутреннего сгорания в некоторых приложениях в Северной Америке, поскольку мы работаем над выполнением нашего обязательства по достижению нулевого уровня выбросов углерода к 2050 году. Кроме того, мы не комментируем предположения о будущих автомобилях или силовых агрегатах». Компания General Motors удивила мир, объявив в январе прошлого года, что к 2035 году она намерена прекратить продажу бензиновых и дизельных автомобилей. И, по крайней мере, в одном подразделении конвейер для новых двигателей V8, похоже, иссякает. «Со стороны Cadillac нет никаких будущих двигателей внутреннего сгорания, которые я могу прокомментировать на данный момент», — сказал представитель Cadillac Стефан Кросс. «Хотя Cadillac стремится к полностью электрическому будущему, продукты EV и IC будут по-прежнему предлагаться вместе по мере появления новых альтернатив EV. 4,2-литровый двигатель V8 с двойным турбонаддувом, известный как Blackwing, доступен только в 2019 году. до Cadillac CT6 Platinum и CT6-V 2020 года. В настоящее время у нас нет никаких дополнительных планов относительно этого двигателя». Давайте на мгновение остановимся на Cadillac и его двигателе. Хотя совершенно новый Blackwing был собран вручную в Боулинг-Грин, штат Кентукки, и никогда не предназначался для массового производства, у него, безусловно, должен был быть более длительный срок годности, чем сейчас. Он предлагался в тогдашнем CT6 V-Sport (в какой-то момент название было изменено на CT6-V). В 2019 году было произведено всего 875 автомобилей, а в 2020 году — 600. Это был отличный двигатель мощностью 550 л.с. и крутящим моментом 640 фунт-фут. При первом показе в шоу-каре Escala компания Cadillac заявила, что новый V8 является «прототипом новой системы, разрабатываемой для будущих моделей Cadillac». Но этого не произошло, а двигатель и затраты на его разработку — списание. Road & Track цитирует источник, который сказал, что в Blackwing было вложено 16 миллионов долларов, при этом каждый двигатель стоил 20 000 долларов. Между тем, Cadillac высокого класса перешел от CT6 к двум аккумуляторным автомобилям, внедорожнику Lyriq (доступен в начале 2022 года как модель 2023 года) и седану фастбэк Celestiq (будет представлен позже этим летом). Материнская компания Cadillac, как и Ford, немного подстраховывается. «GM стремится устранить выбросы выхлопных газов новых автомобилей малой грузоподъемности к 2035 году, а к 2040 году стать углеродно-нейтральными в глобальных продуктах и ​​операциях», — сказал Крис Бонелли, представитель GM по глобальным двигателям. «При этом у нас есть план продуктов для поддержки наших основных программ внутреннего сгорания до 2035 года, который включает важные обновления наших текущих двигателей и совершенно новые конструкции двигателей, которые еще не объявлены. Мы верим, что можем стремиться к цели 2035 года и, в конечном счете, к полностью электрическому будущему, продолжая вводить новшества и развивать наши предложения ИС». Но большие деньги на разработку в GM идут на электромобили, включая инвестиции LG Energy Solution в размере 2,3 миллиарда долларов в завод по производству аккумуляторов Ultium в Теннесси. В Европе автопроизводители с меньшей неохотой говорят о своих планах постепенного отказа от бензина и дизельного топлива. Генеральный директор Audi Маркус Дюсманн заявил немецкому изданию Automobilwoche : «Мы больше не будем разрабатывать новый двигатель внутреннего сгорания, а будем адаптировать наши существующие двигатели к новым нормам выбросов». Он сказал, что новые и строгие правила выбросов Евро-7 очень ограничивают двигатели внутреннего сгорания. Генеральный директор VW Ральф Брандштеттер сказал примерно то же самое. Главный операционный директор Mercedes-Benz Cars Маркус Шефер, отвечающий за групповые исследования, также общался с немецкими СМИ. Он сообщил Auto Motor und Sport , что планов по выпуску двигателей внутреннего сгорания следующего поколения нет. К 2022 году все автомобили Benz будут предлагаться в электрифицированных версиях. Только BMW не сдается. Генеральный директор BMW Оливер Ципсе заявил, что компания не планирует прекращать разработку бензиновых и дизельных двигателей, и добавил, что спрос на автомобили внутреннего сгорания «будет оставаться устойчивым в течение многих лет». Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены