1. Плоский роторный секторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус-статор с полостью цилиндрической формы, в котором на валу установлен диск ротора, корпус-статор и диск ротора двигателя поделены на основные и заполняющие секторы, основные секторы состоят из заполняющих секторов, в основных секторах корпуса-статора в заполняющих секторах выполнены элементы рабочих камер с впускными и выпускными каналами, установлены электрические свечи зажигания, на диске ротора в заполняющих секторах выполнены элементы рабочих камер, которые при вращении диска ротора в корпусе-статоре последовательно составляются в первичные камеры - дозаторы с впускными каналами, в первичные камеры сгорания с электрическими свечами зажигания и выпускными каналами, в рабочих камерах протекают процессы двигателя внутреннего сгорания, причем во всех основных и заполняющих секторах одновременно при внешнем смесеобразовании жидкое топливо впрыскивается под давлением, газовая рабочая смесь подается через газосмеситель, открытие и закрытие впускных и выпускных каналов производится диском ротора при вращении, отличающийся тем, что в плоском корпусе-статоре с полостью правильной круглой цилиндрической формы на полой оси на полом валу установлен плоский диск летательного аппарата - ротор, плоский корпус-статор и плоский диск летательного аппарата - ротор поделены на основные и заполняющие секторы, состоящие из частей подвижных первичных и вторичных рабочих камер, в полости плоского корпуса-статора выполнены элементы подвижных первичных и вторичных рабочих камер с впускными каналами, установлены лазерные свечи зажигания, выполнены части сопельных аппаратов, которые при вращении плоского диска летательного аппарата - ротора образуют подвижные сопельные аппараты, по которым направляется продукт на передние стенки подвижных камер сгорания, и отработавший газ выходит в исходящие сопла, полный оборот вала двигателя осуществляется при одновременном последовательном срабатывании количества подвижных камер сгорания, равного произведению квадрата количества основных секторов, принятых на двигателе, на количество заполняющих секторов в основном секторе и на количество участвующих одновременно в цикле - рабочий ход - подвижных первичных и вторичных камер сгорания в основном секторе при обеспечении приложения кинетической энергии продукта с подвижных камер сгорания на плоский диск ротора в нескольких точках по окружности полости плоского корпуса-статора, и многократное участие в работе одних и тех же подвижных камер сгорания при одном обороте ротора.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на плоском диске летательного аппарата - роторе на граничных частях заполняющих секторов в пазах установлены уплотнительные ролики на фасонных пружинах.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на одном полом прямолинейном валу единого агрегата размещается несколько таких двигателей и на одной оси на полых валах размещается два таких двигателя с вращением в противоположных направлениях.
www.findpatent.ru
именно серф сделал этот двигатель реальностью. Изобретатель говорит, что если бы не желание кататься на серфе, то он бы никогда не задумался бы о создании этого мотора.
немного о моторе и доске одновременно, да бы не разрывать связь) PowerSki Jetboard представляет собой гибрид серфборда и гидроцикла. На нем вы сможете рассекать по ровной воде на скорости до 65 км/ч. Доска оснащена двухтактным двигателем водяного охлаждения, размер которого всего 25x43x16 см., а мощность 45 лошадиных сил. На новом снаряде вы сможете не только гонять, но и выполнять различные трюки – прыжки, развороты. Доска остается устойчивой и маневренной на любых скоростях, благодаря грамотному распределению масс и аэродинамике. Контроль над серфбордом осуществляется при помощи многофунцкионального устройства управления тягой. На устройстве, которое присоединено к доске стальным шнуром в резиновой оболочке, расположены кнопки запуска и остановки двигателя, устройство аварийного отключения, а также спидометр и уровень топлива. Запатентованный одноцилиндровый двухтактный двигатель объемом 330 см3 (SuperTorqueXT™) способен развивать мощность в 45 лошадиных сил, обеспечивая давление на водометной помпе в 350 psi. при весе около 18 кг. Двигательный агрегат включает в себя автоматическую трансмиссию, встроенную в дно двигательного отсека, которая позволяет грамотно передать тягловое усилие на водомет.
Данному мотору прочат большое будущее, ведь его расход как утверждает создатель 2 литра на 100км, а следовательно у мотора с мощностью 100 л.с. будет примерно 4 литра на 100, что не сравнить с автовазовским мотором).
Информация предоставлена каналом Дисковери перед сном.фотографии патентным бюро США.текст сайтом http://www.powerski.com/
smotra.ru
Наше предприятие Орион-мотор специализируется на инновационных проектах в области систем электропривода, технологии и автоматизации производства (разработка и изготовление).
У нас имеются новые технические решения по линейным и роторным синхронным моторам на постоянных магнитах (прямой привод), по энергосберегающим и регулируемым асинхронным двигателям, а также по координатным системам, электроприводам и оборудованию для различных отраслей промышленности, в том числе для станкостроения, электроники, металлургии и электротранспорта.
Прямой привод
Высокомоментные бесколлекторные двигатели с постоянными магнитами
Фрэнк Дж. Бартос, Control Engineering
Мощные и экономичные синхронные двигатели с постоянными магнитами работают без дополнительных передаточных элементов и обеспечивают очень высокий крутящий момент за счет более совершенной конструкции.
Бесколлекторные (синхронные) безредукторные роторные двигатели (DDR) имеют ряд конструктивных особенностей, обеспечивающих выполнение заданных функций. Прямой (безредукторный) привод означает отсутствие элементов передачи мощности между двигателем и приводимой во вращение нагрузкой, что, в свою очередь, дает преимущества перемещения с высокой динамикой практически без люфта и превосходную жесткость при статических/динамических нагрузках. Все это обеспечивает прецизионное управление движением. Использование в роторе большого числа магнитных полюсов способствует созданию высоких крутящих моментов. Наблюдается тенденция к увеличению размеров двигателей с DDR (диаметр некоторых моделей уже превышает 1 метр), вместе с тем на рынке также предлагаются двигатели c меньшими габаритами. Пиковый крутящий момент на выходе, превышающий 20000 Нм, не является чем-то необычным.
Большой диаметр, большое число полюсов
В компании Bosch Rexroth Corp. отмечают другие преимущества высокомоментных двигателей DDR, такие как лучшее согласование с инерцией нагрузки, лёгкость управления, низкий уровень шума и рациональную конструкцию (см. диаграмму "Прямой привод упрощает конструкцию средств автоматизации"). Карл Рапп, руководитель отделения станкостроения Electric Drives & Controls Div. компании, подтверждает, что увеличение числа полюсных пар и диаметра ротора создаёт более высокий крутящий момент на выходе. Кроме того, оптимизация ориентации магнита, усовершенствование конфигурации пазов статора и технологии наматывания обмотки, а также конструкции воздушного зазора способны свести пульсации крутящего момента к минимуму. "Низкий уровень пульсаций крутящего момента требуется для обеспечения высокого качества операций шлифования/ хонингования, это качество также необходимо и в других областях применения", - говорит Рапп.
Технология, лежащая в основе высокомоментных двигателей прямого привода, позволяет упростить конструкцию станка и повысить точность перемещения. Это показано выше на примере делительно-поворотного стола. При этом исключается люфт в редукторе и приводном ремне.
В компании Danaher Motion также считают, что большой диаметр и повышенное число полюсов являются отличительными признаками высокомоментных электродвигателей прямого привода. "Крутящий момент квадратично зависит от диаметра и прямо пропорционально от длины ротора" - поясняет Том Инглэнд, директор по управлению производством компании. "Повышенное число полюсов, которое обеспечивает более высокое удельное содержание меди в обмотках, создающих крутящий момент, приводит к повышению эффективности магнитного поля", - констатирует Инглэнд.
Высокомоментные двигатели DDR предлагаются на рынке в двух классических вариантах. Вариант "бескорпусного" двигателя состоит из кольцеобразного ротора и набора элементов статора, которые заказчик должен встроить в конструкцию станка. По мнению Инглэнда должны быть также предусмотрены средства обратной связи и охлаждения, а также соединительные кабели, что требует выполнения существенного объема конструкторских и сборочно-монтажных работ. Тонкая кольцеобразная конструкция "бескорпусного" двигателя отличается применением полого входного вала большого размера. "Смонтированный в корпусе" двигатель DDR имеет корпус, подшипники, а также стандартный или полый вал. "Однако если станок уже оснащён подшипниками, смонтированный в корпусе двигатель не будет работать, поскольку непосредственное соединение трех (и более) подшипников на одной оси вызовет их повреждение", - продолжает он.
Недавно компания Danaher Motion реализовала другой подход, разработав третий, усовершенствованный вариант двигателя DDR, в основу которого, как сообщается, заложены преимущества предшествующих вариантов при одновременном исключении их недостатков. Под названием "кассетный DDR" (или CDDR) эти высокомоментные электродвигатели сохранили повышенное число полюсов и большой диметр, но не имеют подшипников. "Ротор устанавливается на подшипниках оборудования заказчика, что обеспечивает упрощенный монтаж при минимальном объеме конструкторской работы, а также возможность демонтажа двигателя без разборки станка,"- комментирует Инглэнд.
По мнению представителя компании Danaher, так сложилось исторически, что недостатком двигателей прямого привода всегда оставалась сложность их применения и стоимость. "Ситуация изменилась с внедрением технологии двигателей CDDR. Эта технология сделала доступными преимущества прямого привода как для простых механизмов, так и для классических, высокопроизводительных приложений сервоприводов", - заключает Инглэнд. Сегодня двигатели по технологии CDDR находят применение в упаковочном оборудовании, механизмах подачи прессов, в механизмах и оборудовании, используемых в перерабатывающей промышленности, в типографском и медицинском оборудовании.
Плотность крутящего момента, мощные магниты
В компании Siemens рассматривают конструкцию с высокой плотностью крутящего момента как неотъемлемую часть выпускаемых компанией высокомоментных двигателей. По словам Ральфа Бэрана, начальника производства серводвигателей и мехатронных устройств в подразделении Siemens Energy & Automation (E&A), плотность крутящего момента во многом зависит от силы постоянных магнитов. Компания Siemens использует магниты из сплава неодима, железа и бора (Nd-Fe-B) (которые считаются самыми мощными и доступными среди магнитов, изготовленных из редкоземельных металлов) в своих вмонтированных в корпус и бескорпусных (встраиваемых) высокомоментных двигателях.
Другим показателем высокой плотности крутящего момента является количество магнитных полюсов, предусмотренных конструктивным исполнением. Увеличение числа полюсов трансформируется в высокий крутящий момент на выходе, однако такая закономерность более действенна при малом числе полюсов. Например, существенное повышение крутящего момент может быть достигнуто при увеличении количества полюсов от четырех до восьми при сохранении постоянного объема двигателя, однако, по словам Бэрана, прирост крутящего момента будет гораздо меньше при изменении количества полюсов, скажем, от 32 до 46. "На основании практического опыта увеличение количества полюсов до 30 является хорошим способом повышения плотности крутящего момента",- констатирует он. (Тем не менее, на рынке предлагаются бескорпусные высокомоментные двигатели с количеством полюсов, значительно превышающим 100.)
Компания Baumuller Nurnberg GmbH также уделяет большое внимание установлению оптимального соотношения между диаметром и длиной в конструкции своих многополюсных, синхронных, высокомоментных двигателей с постоянным магнитом серии DST. "В результате этого был достигнут устойчиво высокий крутящий момент в широком диапазоне скоростей", - говорит Марцел Мёллер, начальник производства электродвигателей.
В швейцарской компании ETEL S.A. отмечают, что наличие всё более эффективных средств моделирования и анализа упрощает разработку и оптимизацию двигателей. "Оптимизация конструкции двигателя приведет к максимальному повышению плотности потока за счет использования продуманной пластинчатой конструкции зубца и выбора материала пластин при одновременном сохранении возможности монтажа максимального количества материала обмоток, что необходимо для создания крутящего момента, перпендикулярного направлению магнитного потока",- говорит Кевин Дерабас, президент ETEL S.A. в США. При этом он ссылается на конструкцию, запатентованную компанией ETEL S.A., с целью повышения "коэффициента заполнения" пластинчатых структур медными обмоточными проводами. Тем самым достигается коэффициент заполнения, равный 60% по сравнению с 30% для предыдущих конструкций. Компания ETEL S.A. изготавливает широкий спектр бескорпусных высокомоментных электродвигателей.
Особенности управления
По мнению компании Bosch Rexroth управление высокомоментными двигателями DDR осуществляется практически аналогично управлению другими бесколлекторными двигателями, однако требует определенных, специальных мер. Время срабатывания контуров управления (по току, скорости и положению) должно быть минимальным для достижения высокого уровня статической/динамической жёсткости. Интеллектуальные сервоприводы обеспечивают высокую скорость работы всех внутренних контуров (как правило, через каждые 0,25 мс). "Так как связка "привод + высокомоментный двигатель" обеспечивает подачу крутящего момента на обрабатываемую деталь, от нее непосредственно зависят точность и плавность обработки этой детали", - говорит Рапп. Как отмечалось выше, для точной механической обработки особо важное значение имеет снижение пульсации крутящего момента.
Для получения высокой степени жёсткости необходима более широкая полоса пропускания усилителя привода. "Высокая динамика способна возбудить механические гармоники, которые должны быть отфильтрованы усилителем за счет настроек фильтров, которые не должны вносить ограничения в характеристики", - предупреждает Рапп. Выбор стредств обратной связи также имеет принципиальное значение. Рекомендуется обратная связь с синусоидальным сигналом, поскольку интеллектуальные приводы извлекают из этого сигнала информацию об изменении скорости. "Следует избегать обратной связи последовательного типа, а также обратной связи с прямоугольным сигналом, поскольку это приводит к ограничению характеристик", - говорит Рапп.
Для работы бесколлекторных двигателей, оснащенных постоянными магнитами, требуется электронная коммутация (или переключение полюсов). Для высокомоментных двигателей с DDR электронная коммутация не является простой процедурой, поскольку системы обратной связи полого вала являются чаще всего инкрементными, а не абсолютными, что требует от усилителя привода выполнения автоматической коррекции коммутации после каждого включения устройства управления. "Эта процедура ещё более усложняется при использовании двигателей с повышенным числом полюсов, так как расстояние между полюсами становится очень малым", - отмечает Рапп. Интеллектуальные приводы, например, привод IndraDrive компании Bosch Rexroth, предусматривают различные функции коммутации. Предпочтение отдается методу насыщения, поскольку его можно применять без механических перемещений в двигателе, объясняет он.
Бэран, представитель Siemens E&A, утверждает: "Физически высокомоментные двигатели имеют те же самые характеристики управления, что и другие бесколлекторные двигатели с постоянным магнитом. Тем не менее, исключение механических элементов из трансмиссии обеспечило избавление от люфта ["мертвого" хода] и от проблемы отсутствия механической жёсткости". Результатом этого явилось впечатляющее повышение механической жесткости трансмиссии.
Применительно к контроллеру это означает, что он может работать с большей скоростью без выхода за установленные пределы, что дает возможность его применения при повышенном уровне ускорения/торможения с более точным позиционированием и управлением траекторией, поясняет Бэран. "Опыт показал, что в отличие от традиционной комбинации "мотор-муфта-редуктор ",для станков, конструкция которых предусматривает использование прямого привода, можно добиться приблизительно десятикратного улучшения их динамики", - говорит он.
Как сообщается, ввиду отсутствия редукторов и других механических элементов трансмиссии, двигатели DST с прямым приводом производства компании Baumuller имеют нулевой люфт, что обеспечивает высокую эффективность управления. Эта характерная особенность позволяет делать выводы о качестве соответствующего технологического процесса путем контроля крутящего момента и скорости двигателя, объясняет Мёллер. Изменения в эксплуатационных параметрах, например, изменения вязкости смазки, сопоставляются в контроллере с помощью компьютерных программ, в результате чего повышается эффективность управления системой и качество продукции. "Как правило, прямые приводы также повышают КПД всей системы и приводят к экономии энергии", - добавляет Мёллер.
Компания ETEL высказывает мнение о крайней необходимости хорошо демпфированного замкнутого сервоконтура для управления крутящим моментом двигателя, равно как и необходимости привода, способного справляться с энергией рекуперации во время быстрых торможений. Только благодаря конструкции прямого привода стало возможным "видеть" полный резонанс нагрузки и непосредственно отраженную инерцию. В случае аварийного останова электродвигатель быстро превращается в генератор, вырабатывающий большое количество рекуперированной энергии, которая должна при соответствующем управлении рассеяться в приводе или поступить снова к источнику энергии, объясняет Дерабас.
Важность охлаждения
Большой крутящий момент вызывает выделение тепла в обмотках электродвигателя, которое должно отводиться во избежание его повреждения. "Охлаждение также сводит к минимуму температурное расширение статора, - констатирует Рапп. - Такое расширение может оказывать влияние на точность технологического процесса (вследствие увеличения размеров деталей), а также способно вызвать напряжённое состояние и повреждение элементов крепления двигателя". Поскольку двигатель встраивается в конструкцию станка, изготовители оборудования должны принимать во внимание различия в температурном расширении разнородных материалов с тем, чтобы предотвратить повреждение статора при его установке на станке. В компании Bosch Rexroth приводят пример одной из конструкций оборудования, которая допускала лишь частичную установку статора в посадочное отверстие станка. При отсутствии охлаждающей жидкости температурное расширение, возникшее на стороне статора за пределами станка, со временем вызвало растрескивание обмоток.
"Метод охлаждения и объем, выбор жидкости, сжатого воздуха или конвекции - всё это зависит в основном от потребляемой мощности или от средней загруженности, а также от анализа температурного расширения",- добавляет Рапп.
Бескорпусные, высокомоментные двигатели IndraDyn T производства компании Bosch Rexroth состоят из кольцеобразного статора с трехфазными обмотками и ротора с постоянными магнитами. При скорости вращения 60 об/мин двигатель создает постоянный крутящий момент, равный 6300 Нм. На более низкой скорости пиковый крутящий момент равен 13800 Нм.
В компании Siemens также отмечают принципиальную роль охлаждения для повышения плотности крутящего момента. Самые большие тепловые потери происходят в обмотках статора бесколлекторных электродвигателей с PM, так как в роторе из-за отсутствия намагничивающих токов таких потерь нет. Одним из эффективных способов отвода тепла, вырабатываемого этими двигателями, является пропускание охлаждающей воды по трубам на минимальном расстоянии от обмоток статора, поясняет Бэран. "Испытания показали, что крутящий момент на выходе двигателя, спроектированного с расчетом на естественное воздушное охлаждение, может быть увеличен на 30% при условии его оптимизации под водяное охлаждение",- отмечает он.
По данным компании ETEL реальная выходная мощность высокомоментных двигателей ограничена способностью удаления из обмоток тепла, вызванного их сопротивлением, а также тепловыми потерями на вихревые токи в пластинчатой структуре статора. (Потери на вихревые токи увеличиваются с ростом числа полюсов.) При невозможности отвода всего тепла увеличение температуры в обмотках в итоге приведет к разрушению изоляции, что повлечет за собой поступление тепла в ротор. Это тепло, в свою очередь, вызвать размагничивание высокомощных магнитов ротора, поясняет Дерабас. "Циркуляция воды на минимальном расстоянии от обмоток статора является эффективным средством с точки зрения экономии и теплоизоляции для максимального отвода тепла" - добавляет он. Вот почему на внешнем диаметре статора часто обнаруживаются кольцевые каналы, которые обеспечивают плотное расположение трубок охлаждения.
Вмонтированный в корпус высокомоментный двигатель прямого привода 1FW3 производства компании Siemens обеспечивает постоянный крутящий момент до 7000 Нм при скорости вращения 200 об/мин.
Высокомоментные двигатели серии DST производства компании Baumuller создают постоянный крутящий момент в диапазоне до 6130 Нм, обеспечивают степень защиты IP54 и включают в себя модели с полым валом (не показаны). Пиковый крутящий момент равен 13500 Нм. Варианты выбора обратной связи включают резольвер и синусно-косинусный преобразователь (дополнительная поставка).
Компания Baumuller встраивает водяное охлаждение в свои высокомоментные двигатели DST в качестве необходимой меры для достижения самого высокого крутящего момента. "Только так возможно достичь высокой плотности крутящего момента и одновременно высокой перегрузочной способности, - констатирует Мёллер. - Более того, встроенное водяное охлаждение обеспечивает более высокий класс защиты (IP54), что способствует соответствию двигателей DST жестким условиям промышленного применения". Кроме повышенной охлаждающей способности, другим неочевидным преимуществом водяного охлаждения является пониженный уровень шума. Компания Baumuller (и другие производители) отмечают, что высокомоментные двигатели DDR с водяным охлаждением работают тише, чем их аналоги, охлаждаемые вентиляторами.
Представитель компания Danaher Motion утверждает, что её кассетные двигатели CDDR имеют высокий КПД и способны заменить устройства с водяным охлаждением за счет внедрения герметичных, невентилируемых двигателей при существенном сокращении затрат. Тем не менее, для дальнейшего увеличения выходного крутящего момента этих двигателей в них можно добавить водяное или воздушное охлаждение.
Обзор областей применения
Несмотря на то, что высокомоментные электродвигатели DDR не относятся к изделиям крупносерийного производства, они имеют широкий диапазон применения. Станки, обрабатывающие центры, оборудование для обработки металлов давлением, агрегатные станки с делительно-поворотным столом, печатные линии, а также оборудование для обработки пластмасс - вот основные рынки этих двигателей. По данным компании Bosch Rexroth более экзотические сферы применения этих двигателей включают ветроэнергетику и использование энергии морских волн. Компания ETEL приводит пример использования этих двигателей в новом поколении подъемников, где замена гидравлических элементов позволяет снизить затраты на техническое обслуживание и упростить установку.
В компании Siemens отмечают использование высокомоментного двигателя 1FW3 (установленного в корпусе) и двигателя 1FW6 (встроенного типа) в составе многочисленных станков, а также для других производственных применений. Последние из упомянутых бескорпусных двигателей предназначены для встраивания в механизм пользователя, который обеспечивает установку двигателя на подшипники. Станки, оснащенные двигателями 1FW6, должны иметь энкодеры. Двигатели 1FW3, вмонтированные в корпус, содержат подшипники и энкодер. Они применяются в производстве изделий из пластмасс (в экструдерах, намоточных станках, в машинах для литья под давлением и т.д.), а также в бумажной и текстильной промышленности.
Компания Baumuller делает акцент на широком применении двигателей DST в частности в червячных и финишных приводах прессов для выдавливания пластмасс/машин для литья под давлением, а также в приводах цилиндров с печатной формой и офсетных цилиндров в полиграфической промышленности.
Одним словом, высокомоментные двигатели находят свою нишу там, где раньше применялись зубчатые передачи, цепи или приводные ремни, высказывается представитель компании ETEL.
Изготовители бесколлекторных высо-комоментных электродвигателей с прямым приводом и постоянными магнитами твердо убеждены в том, что производители оборудования могут добиться серьезных преимуществ в повышении производительности и качества при условии оптимизации их станочного оборудования под эти двигатели. Опыт, накопленный в Siemens E&A, показал реалистичность таких преимуществ. "В некоторых случаях производительность станков возросла на 50%, а их точность увеличилась примерно на 30%"- говорит Бэран.
Высокомоментный двигатель кассетного типа (CDDR) производства компании Danaher Motion (показан в разрезе) отличается обратной связью по положению и зажимной муфтой, которая крепится к валу станка пользователя. Двигатель имеет 46 магнитных полюсов и создает на выходе постоянный крутящий момент, равный 500 Нм при объёме 0,23 дм3.
В Siemens E&A называют дополнительные причины, по которым производителям оборудования следует применять эти высокомоментные двигатели. Они включают сокращённый объем технического обслуживания и меньшее количество запасных частей в силу малого количества деталей, использованных в конструкции этих двигателей, экономию энергии за счет более эффективной силовой передачи, а также экономию пространства за счет использования малогабаритных и компактных станков вместо станков, оснащенных комбинацией из мотора и редуктора.
orionmotor.narod.ru
ДВИГАТЕЛИ, у которых цилиндры расположены друг за другом в одной плоскости, обозначаются литерой “R”.
Рядные моторы – самые простые и недорогие, поскольку по сравнению с другими схемами состоят из минимального количества деталей. Неудивительно, что на заре автомобилизма подавляющее большинство машин оснащалось именно такими двигателями. Причем некоторые фирмы (например, “Voisin”) строили опытные образцы 12-цилиндровых монстров!
Но сегодня делать большой моторный отсек – непозволительная роскошь, ведь при этом останется мало места на пассажирский салон. Тем более что большинство современных моделей – переднеприводные. Мотор у них обычно расположен поперечно, то есть громоздкие рядные “восьмерки” и иные многоцилиндровые агрегаты разместить под капотом практически невозможно. Кроме того, длинный коленвал очень непросто сделать прочным. Он может не выдержать огромных нагрузок, свойственных нынешним высокофорсированным двигателям. Конечно, дорогостоящие материалы и технологии позволяют решить проблему, но это неизбежно увеличит стоимость производства.
Однако рядные моторы с четным количеством цилиндров достаточно неплохо уравновешены. Конечно, в любом двигателе движущиеся детали создают множество паразитных сил и моментов, порождающих вибрации и шум. Но в данном случае дополнительных мер для их снижения конструкторам применять не надо.
В частности, рядная “шестерка” изначально полностью сбалансирована, поэтому ее до сих пор применяют на некоторых дорогих и престижных машина х вроде моделей BMW. Но баварские автомобили заднеприводные, и инженеры могли поставить мотор продольно, избежав проблем с его размещением.
А вот компания “Volvo” на модели “S80” умудрилась установить такой двигатель поперек (!) моторного отсека (ранее это удалось лишь в 70-х годах прошлого века англичанам из фирмы “Austin”). Но заодно шведам пришлось потратиться и на разработку сверхкомпактной коробки передач…
Четырехцилиндровые рядные моторы уступают “шестеркам” по сбалансированности, зато они намного компактнее. Поэтому “четверки” сегодня являются самыми популярными двигателями из разряда “до 2,5 л рабочего объема”. (Правда, у некоторых четырехцилиндровых дизелей объем превышает 3 л.) Они повсеместно применяются на моделях компактного и “семейного” классов, а также на недорогих спортивных автомобилях и внедорожниках.
Уравновешенность моторов с нечетным количеством цилиндров оставляет желать лучшего, поэтому они встречаются достаточно редко. Например, на некоторых малолитражка х вроде “Chevrolet Spark” используются трехцилиндровые двигатели. Рядные “пятерки” популярнее. Они присутствуют в гамме таких производителей, как “General Motors”, “Volvo”, “Ford”…
ЭТО ОБОЗНАЧЕНИЕ родилось благодаря расположению цилиндров в двух плоскостях, как бы образующих собой латинскую букву “V” (по сути, это два рядных двигателя с общим коленвалом). Угол между ними называется “углом развала”. Обычно он составляет 60° или 90°. Первая величина оптимальна для V6. А прямой угол – идеальный вариант для V8.
По сравнению с рядными V-образные моторы почти в два раза короче (при одинаковом количестве цилиндров), чуть ниже, но несколько шире. В целом последние компактнее, поэтому большинство современных многоцилиндровых двигателей построено по такой компоновке.
Но “V-образники” сложнее и дороже – ведь два ряда цилиндров означают удвоение количества головок блока, распредвалов, ремней или цепей, коллекторов и прочих деталей. Кроме того, такие двигатели страдают повышенной вибронагруженностью. Особенно этим грешит популярный V6, ведь каждая его “половинка” – трясучая “трешка”. А известная в 60-70-х года х прошлого века по отечественному “Запорожцу” и некоторым моделям “Ford” и “Saab” конфигурация V4 вообще исчезла из-под капотов автомобилей именно по причине своей неуравновешенности…
Чтобы уменьшить влияние врожденных недостатков, конструкторам приходится применять различные технические ухищрения вроде балансирных валов или специальных подушек крепления двигателя, что еще больше усложняет автомобиль и делает его дороже.
ЭТО V-ОБРАЗНЫЕ двигатели с углом развала 180°. Цилиндры в таких мотора х лежат в одной плоскости параллельно земле, но расположены напротив друг друга. Такую компоновку принято обозначать литерой “B” (“Boxer”).
Плоский двигатель обладает всеми преимуществами V-образного собрата, но при этом неплохо уравновешен и помогает значительно понизить центр тяжести машины, улучшая тем самым ее управляемость и устойчивость.
Однако “Вoxer” трудоемок и дорог как в изготовлении, так и в обслуживании. Кроме того, он занимает много места по ширине, ограничивает размер колесных арок и соответственно уменьшает угол поворота управляемых колес. Причем на некоторых моделях моторный отсек настолько плотно “упакован”, что для замены свечей зажигания необходимо частично разбирать двигатель или снимать его с подушек крепления.
Поэтому, несмотря на то, что первые “оппозиты” появились практически одновременно с рождением самого автомобиля, сегодня их применяют только две фирмы: “Porsche” и “Subaru”.
Причем в наше время “боксеры” обычно не делают с количеством цилиндров больше шести. Раньше встречались и 12-цилиндровые “оппозиты”, а фирма “Porsche” экспериментировала с мотором “B16”, но так и не решилась применить его даже на гоночных моделях.
ПИОНЕРОМ этой компоновки стала компания “Lancia”, в 20-60-х годах прошлого столетия выпускавшая семейство V-образных четырех- и шестицилиндровых двигателей с очень маленьким углом развала: 10°-20°.
Такие моторы компактнее обычных рядных, но проще и дешевле V-образных, так как имеют только одну головку блока. Однако из-за чрезмерной вибронагруженности подобная схема не получила широкого распространения.
Лишь шестнадцать лет назад концерн “Volkswagen” возродил эту компоновку. Семейство двигателей с углом развала 10,6°-15° фольксвагеновцы назвали “VR” (то есть V-образно-рядные), и с тех пор это обозначение в автомобилестроении стало официальным.
“Volkswagen” был необходим компактный шестицилиндровый мотор для установки на переднеприводные модели VW, “Audi” и “Seat” (традиционный “V6” оказался для них очень широким). Поэтому инженерам пришлось серьезно поработать над уравновешиванием строптивого двигателя (сказалось асимметричное расположение его цилиндров). Зато этот опыт пригодился в 1997 году, когда понадобилось сбалансировать еще более вибронагруженный “VR5”.
В ОТЛИЧИЕ от предыдущей компоновки эта схема полностью обязана своим появлением концерну “Volkswagen” (прежде она встречалась лишь в авиации). Инженеры из Вольфсбурга получили ее, соединив одним коленвалом два двигателя типа “VR”.
Получившийся инженерный шедевр позволил намного уменьшить габариты 8- и 12-цилиндровых моторов. Фольксвагеновские “W-образники” значительно компактнее конкурентов с тем же числом цилиндров. Сегодня двигатели подобной компоновки можно встретить под капотом наиболее престижных моделей концерна: к примеру, на “Volkswagen Phaeton” и “Bentley Continental GT”.
Но немецкие инженеры на этом не остановились и создали, пожалуй, наиболее сложные двигатели в мире – “W16” и “W18”. Они разрабатывались специально для перспективных автомобилей “Bugatti”. Причем “W16” все-таки пошел в мелкосерийное производство и ныне устанавливается на суперкар “Bugatti Veyron 16.4”.
Автор Юрий УРЮКОВ Издание Клаксон №7 2007 год Фото фото фирм-производителей www.motorpage.ru
Начиная с этого момента, оппозитный двигатель внутреннего сгорания медленно, но уверенно стал завоевывать популярность. Наряду с электричеством и горячей водой, это одно из наиболее важных удобств современной жизни. Но, несмотря на то, что он помогает человечеству уже более 150 лет, большинство людей, среди которых и многочисленные автомобильные энтузиасты, до сих пор не знает, что существует одно маленькое, но очень важное отличие между двумя из наиболее известных архитектур двигателя внутреннего сгорания. Оппозитные моторы типа «боксер» ни в коем случае не стоит путать с плоскими V-образными.
Основную разницу между оппозитным и плоским силовыми агрегатами образуют коренные шейки или шатунные шейки – так называются маленькие приспособления, прикрепленные к подшипнику большой головки шатуна на коленвале. Проще говоря, мотор типа «боксер» использует одну шейку на цилиндр, в то время как плоский (горизонтальный V-образный) двигатель использует одну шейку на два горизонтально расположенных оппозитных цилиндра.
Ярким примером этого автомобильного недоразумения является Ferrari Berlinetta Boxer. Даже несмотря на то, что название этой модели предполагает использование оппозитного мотора типа «боксер» и два шестицилиндровых ряда, расположенных горизонтально друг напротив друга, эта итальянская экзотика из 1970-х на самом деле использует двигатель V12 на 180 градусов, а не «боксер» как таковой. Если установить угол V-образной конфигурации на 180 градусов, силовая установка необязательно преобразуется в «боксер», поскольку поршни и их шатуны по-прежнему связаны с шейкой коленчатого вала. Видите рисунок сверху? Слева перед вами конфигурация плоского V-образного двигателя, как у Berlinetta Boxer, а справа – устройство классического «боксера» с раздельными шейками у противоположных пар поршней.
Не поймите неправильно, плоский силовой агрегат – это шедевр техники, от которого без ума многие автомобильные энтузиасты. Все двигатели V12 по своей сути сбалансированы – независимо от угла крена, потому что задействуют два ряда по шесть цилиндров. В любой момент во время цикла сгорания рядная шестерка цилиндров характеризуется тем, что два поршня опускаются, два поднимаются и два остаются в середине, поэтому ничто не способно разбалансировать их работу.
Но если вы относитесь к тому типу пуристов, которых удовлетворит только исконный «боксер», тогда единственный выход для вас – это Porsche или Subaru. Несколько выдающихся «боксеров» создали инженеры Alfa Romeo во время расцвета этой компании, но с тех пор, как она отошла к Fiat Chrysler Group, этот вариант рассматривать не стоит. Если вы предпочитаете мотоциклы, BMW выпускает воистину замечательный и при этом достаточно мощный оппозитный «боксер» с водяным охлаждением, который ставят на внедорожные и дорожные мотоциклы серии GS.
А как насчет более распространенных конфигураций моторов – таких как рядный четырехцилиндровый, используемый в наши дни в супермини, компактных хэтчбеках и седанах? Этот вид двигателя по существу несбалансирован, но не беспокойтесь. Вибрации, которые могли бы поколебать силовой агрегат, имеют дело с осью балансира или специальными маховиками, которые не следуют по идеально круглой траектории. Конечно, существуют и другие высокотехнологичные методы нейтрализации дисбаланса, но не в случае с дешевым и бодрым малолитражным автомобилем.
Разговор об оппозитном и плоском двигателе и разнице между ними надо начинать из далека. Самый древний механизм, известный нам, в котором использовались шатун и рычаг, – Иерапольская лесопилка, датируемая III веком нашей эры. Впрочем, двигатель внутреннего сгорания произошел не от нее, а благодаря усилиям Жана Жозефа Этьена Ленуара, французского изобретателя бельгийского происхождения, который разработал в 1860 году газовый силовой агрегат, состоявший из шатунов, поршней, цилиндров и маховика. Это устройство работало не без изъянов, и уже совсем скоро, в 1862 году, Николаус Отто изобрел новый, более эффективный мотор.
autoritet.com
Плоский двигатель - двигатель с цилиндрами, которые работают горизонтально и параллель с поверхностью дороги. В типичном транспортном средстве, цилиндры двигателя, которыми управляют прямо вверх и вниз или под углом различных степеней в "V" конфигурация. Автомобили, такие Как оригинальный автомобиль Volkswagen с задним расположением двигателя с воздушным охлаждением, используют плоский машинный дизайн. Porsche использует плоскую машинную конфигурацию во многих из ее предложений транспортного средства. Сделайте интервалы между сбережениями, лучшие свойства распределения веса и охлаждающиеся полезные действия сделали плоский машинный дизайн очень популярным во многих транспортных средствах для бездорожья так же Как в некоторых из самых популярных управляемых улицей транспортных средств проданный во всем мире.
Базирующийся прежде всего на огромных продажах и популярности шайбы оборудованный двигателем Volkswagen Beetle, General Motors проектировал и строил свою собственную версию шайбы оборудованное двигателем транспортное средство в 1960-ых. Corvair, построенный General Motors, был задним расположением двигателя, охлажденным струёй воздуха, плоский машинный дизайн, который был с готовностью принят потребителями. Транспортное средство предлагалось в нескольких пакетах отделки, которые даже включали модель с турбинным двигателем. Транспортное средство было столь хорошо получено Что компании на вторичном рынке, такие Как Енко Чевролет, американское Восточное побережье дилер Сhevrolet, даже строили и продавали особенно снабженного Корвэйра с мощными двигателями и увеличивали подвеску, которая будет использоваться на участвующем в гонках соревновании.
В то время Как использующийся в управляемых улицей транспортных средствах с большим успехом, плоский двигатель действительно нашел свою нишу в детских колясках для бездорожья и гоночных транспортных средствах. При использовании дизайна с задним расположением двигателя производители шасси могли создать багги для езды по песку и гоночные транспортные средства, которые не вызывали горячую машинную высокую температуру на жителей транспортного средства. Дизайн с воздушным охлаждением двигателей позволил транспортным средствам работать без помощи системы охлаждения и без страха перед утечкой хладагента. Операторы могли злоупотребить транспортным средством фактически вне причины, и это продолжит выступать безупречно.
В спортивном автомобиле, участвующем в гонках пакет, дизайн с задним расположением двигателя создал хорошо уравновешенное транспортное средство, которое могло сменяться легко. Особенность с воздушным охлаждением двигателя предотвратила любую опасность неисправности системы охлаждения, и транспортные средства часто использовались Чтобы натолкнуться конкуренты из пути без страха перед повреждением радиатора. Единственное главное беспокойство в гонках одного из этих двигателей попадало в область охлаждения моторного масла. Огромные масляные радиаторы были помещены в воздушное течение, текущее по крыше транспортных средств.
Мотоциклы от BMW до Honda Goldwing используют плоский машинный дизайн Чтобы создать мотоцикл с низким центром тяжести. Дизайн позволяет двигателю сидеть ниже в структуре, делая машину, более легко обработанную. Гладкая, сильная кривая крутящего момента машинного дизайна делает это подходящим двигателем для использования в туристических мотоциклах.
[<< Назад ] [Вперед >> ]
automobilinfo.narod.ru
