У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.
Все схемы открываются в полный размер по клику.
Особенность двухтактного дизеля профессора Питера Хофбауэра, посвятившего 20 лет своей жизни работе в концерне «Фольксваген», — два поршня в одном цилиндре, движущиеся навстречу друг другу. И название это подтверждает: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) — встречные поршни, встречные цилиндры.
Похожую схему еще в середине прошлого века использовали в авиации и танкостроении, например, на немецких «Юнкерсах» или советском танке T-64. Дело в том, что в традиционном двухтактном двигателе оба окна для газообмена перекрывает один поршень, а в двигателях с встречными поршнями в зоне хода одного поршня располагается впускное окно, в зоне хода второго — выпускное. Такая конструкция позволяет раньше открывать выпускное окно и благодаря этому лучше очищать камеру сгорания от отработавших газов. И заранее закрывать, чтобы сберечь некоторое количество рабочей смеси, которое у двухтактного двигателя обычно выбрасывается в выхлопную трубу.
В чем же изюминка конструкции профессора? В центральном (между цилиндрами) расположении коленвала, обслуживающего сразу все поршни. Это решение привело к довольно замысловатой конструкции шатунов. Их по паре на каждой шейке коленвала, причем на внешние поршни приходится по паре шатунов, расположенных по обе стороны цилиндра. Это схема позволила обойтись одним коленвалом (у прежних моторов их было два, размещенных по краям двигателя) и сделать компактный, легкий агрегат. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, в моторе OPOC — турбонаддув. Для лучшей эффективности быстро разогнать турбину помогает электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.
Опытный образец, сделанный для армии без оглядки на экологические нормы, при массе 134 кг развивает 325 л.с. Подготовлен и гражданский вариант — с примерно на сотню сил меньшей отдачей. Как заявляет создатель, в зависимости от исполнения мотор ОРОС на 30–50% легче прочих дизелей сравнимой мощности и в два — четыре раза компактнее. Даже по ширине (это самое внушительное габаритное измерение) ОРОС всего вдвое превосходит один из самых компактных автомобильных агрегатов в мире — двухцилиндровый фиатовский «Твинэйр».
Мотор OPOC — образец модульной конструкции: двухцилиндровые блоки можно компоновать в многоцилиндровые агрегаты, соединяя их электромагнитными муфтами. Когда полная мощность не требуется, для экономии топлива один или несколько модулей могут отключаться. В отличие от обычных двигателей с отключаемыми цилиндрами, где коленвал шевелит даже «отдыхающие» поршни, механических потерь можно избежать. Интересно, а как обстоят дела с топливной экономичностью и вредными выбросами? Разработчик предпочитает обходить этот вопрос молчанием. Понятное дело — тут позиции двухтактников традиционно слабы.
В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.
Еще один пример ухода от традиционных догм. Кармело Скудери покусился на святое правило четырехтактных моторов: весь рабочий процесс должен происходить строго в одном цилиндре. Изобретатель поделил цикл между двумя цилиндрами: один отвечает за впуск смеси и ее сжатие, второй — за рабочий ход и выпуск. При этом традиционные четыре такта двигатель, именуемый мотором с разделенным циклом (SCC — Split Cycle Combustion), проходит всего за один оборот коленвала, то есть в два раза быстрее.
Вот как этот мотор работает. В первом цилиндре поршень сжимает воздух и подает его в соединительный канал. Клапан открывается, форсунка впрыскивает топливо, и смесь под давлением врывается во второй цилиндр. Сгорание в нем начинается при движении поршня вниз, в отличие от двигателя Отто, где смесь поджигают чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, сгорающая смесь не препятствует в начальной стадии горения движущему навстречу поршню, а, наоборот, подталкивает его. Создатель мотора обещает удельную мощность в 135 л.с. с литра рабочего объема. Причем при значительном сокращении вредных выбросов благодаря более эффективному сгоранию сме
www.zr.ru
Старый добрый двигатель внутреннего сгорания постоянно совершенствуется. Мы представили себе гипотетический мотор будущего, в котором нашли применение самые свежие автомобильные инновации.
Традиционный распредвал, дроссельную заслонку и навесное оборудование шведская фирма FreeValve заменила системой актуаторов с пневматическим приводом, гидравлическим запором и электронным управлением. Технология получила название Pneumatic-Hydraulic-Electric-Actuator (PHEA). Она разработана при самом активном участии производителя гиперкаров Koenigsegg. Чуть ниже объясним, почему, но двигатель оказался весьма сложным, а, значит, дорогим в производстве. Поэтому носителем первого рабочего мотора стал автомобиль массовой израильско-китайской марки Qoros. Ожидается, что при серийном выпуске стоимость такого ДВС существенно снизится.
Идея в том, что, управляя максимально гибко закрытием и открытием клапанов, мы можем, фактически, сделать универсальный двигатель. Такой мотор может работать по совершенно различным алгоритмам в зависимости от наших желаний, характера нагрузки и марки топлива. А традиционный распредвал с единожды заданным профилем кулачков, конечно, такой гибкости обеспечить не может по определению.
Заменившие распредвал актуаторы работают невероятно быстро (сто тысяч раз в секунду) и точно (до 0,1 мм). Это первый и самый главный плюс. Вернее то, что следует из подобных характеристик актуаторов клапанов: возросшая примерно на 30% мощность и существенно улучшившаяся экономичность. Второй плюс — компактность за счет отказа от распредвала и необходимого традиционной системе навесного оборудования. Минус — сложная и дорогая конструкция актуаторов, а также большие вибрации.
Фирменная технология Variable Compression-Turbocharged (VC-T) от Infiniti позволяет варьировать степень сжатия, буквально высасывая все соки из двигателя. По идее, чем сильнее сжимается топливо-воздушная смесь, тем лучше. Смесь максимально расширяется, поршни движутся как заведенные, следовательно, мощность и КПД мотора максимальны. Другими словами, топливо сжигается чрезвычайно эффективно. Однако при высоких нагрузках смесь начинает взрываться, а не сгорать. Такое явление называется детонацией. Стенки камеры сгорания и сам поршень испытывают серьезные ударные нагрузки и постепенно, но довольно быстро разрушаются. Кроме того, падает эффективность мотора — нормальное рабочее давление на поршень падает.
Таким образом, наиболее выгодный вариант — когда двигатель в любом режиме работает на грани детонации, не допуская самого этого явления. Технически это выглядит как введение в конструкцию кривошипно-шатунного механизма дополнительного элемента — коромысла между шатуном и коленвалом. Коромысло управляется электромотором — рычаг можно сдвигать таким образом, что диапазон хода поршня варьируется в пределах 5 мм. Этого достаточно для существенного изменения степени сжатия.
Достоинств без недостатков не бывает. На первый взгляд, они очевидны: увеличение сложности конструкции, некоторая прибавка в весе... Однако двигатель получился очень сбалансированным, благодаря чему из конструкции были выведены балансировочные валы. Вероятно также, что двигатель особо чувствителен к марке и качеству топлива. Думается, эта проблема — во всяком случае, в значительной степени — решается программными методами.
В свою очередь, компания Mazda не настаивает на изменяемой степени сжатия, но планомерно увеличивает и так внушительный текущий параметр для своих бензиновых моторов. Инженеры говорят, что следующее поколение моторов Skyactiv 3 будет потреблять на 30% меньше топлива. Как и раньше, японцы этого добьются комплексными мерами, в том числе снижением массы деталей всего автомобиля. Но главное — оптимизацией процесса впрыска и очередным повышением степени сжатия — с нынешних 14:1 до 18:1.
Jaguar, в свою очередь, делает серьезную ставку на снижение трения. Так, новые моторы Ingenium, помимо электрогидравлического привода в системе подъема клапанов, получат подшипники с керамическим напылением в системе двойного турбонаддува.
Наконец, BMW и Bosch уже применили впрыск воды путем распыления в системе впуска. Вода испаряется, и воздух в камере сгорания охлаждается. В итоге двигатель может работать с более высоким давлением наддува и более ранним зажиганием. Все это позволяет увеличить мощность и крутящий момент, а также сократить выбросы вредных веществ.
quto.ru
Двигатели внутреннего сгорания в том или ином виде доминировали на протяжении почти 100 лет. Это был основной механизм приведения в движение автомобиля на протяжении всего XX века. В наши дни он по-прежнему имеет огромное преимущество перед конкурирующими системами, несмотря на развитие альтернативы.
Конечно, прогресс не стоит на месте и даже в самом начале повторной попытки завоевания рынка альтернативными гибридными системами и электромоторами, экологические моторы показывают свои определенные преимущества. Тем не менее работающие по циклу Отто двигатели внутреннего сгорания все еще крепко стоят на ногах. Никто в мире не придумал подобную систему, которая имела бы такой же коэффициент действия, надежность, удобство и автономность. Это лишь часть причин, по которым ДВС продолжают оставаться доминирующими долгожителями и в начавшемся XXI веке. Есть немалая вероятность того, что за счет своей приспосабливаемости, бензиновые и дизельные моторы смогут прижиться и в будущем.
"Мы полностью убеждены в том, что двигатели внутреннего сгорания будут основным источником, приводящим в движение автомобили", сказал Вольфганг Бройер, исполнительный вице-президент BU Engine Systems. Он поведал свой взгляд на развитие технологий в ближайшие годы.
"Да, мы видим электрификацию, мы серьезно работаем над этим во всех направления, так сказать, и да, мы также считаем, что в конечном итоге полностью электрических транспортных средств будет большинство," сказал Бройер, "но мы не уверены в том, что это произойдет до 2025 года" объяснив, что это происходит из-за того, что данная технология просто не готова к прорыву. Электромобили может быть чище и эффективнее, чем его бензиновые соперники, но они до сих пор имеют слишком много компромиссов.
Возьмите Nissan Leaf к примеру. Это чисто электрический автомобиль является впечатляющим технологичным ноу-хау. На бумаге у него отличный диапазон передвижения. На одной зарядке он может преодолеть внушительное расстояние. На практике, максимальный километраж до остановки электрокара составляет в среднем 107 миль (170 км), что просто недостаточно для многих автомобилистов.
Еще одна причина для дальнейшего доминирования бензиновых и дизельных двигателей является то, что они не стоят на месте. Автопроизводители и компании-поставщики продолжают продвигать технологии вперед, делают данные энергетические установки чище, более «плавными» и эффективными.
"Теперь, следующая вещь, которая приходит в ДВС- переменная степень сжатия," сказал собеседник. То, что может быть достигнуто путем изменения цикла Аткинсона, который задерживает закрытие впускных клапанов двигателя для повышения теплового коэффициента полезного действия. Технология переменной степени сжатия может повысить эффективность использования топлива на 2- 3 процента, что в мире техники является огромным прорывом.
Переход к 48-вольтовым электрических системам обеспечит дополнительные преимущества эффективности в ближайшие годы. Подумайте об этой технологии, как о недорогом мосту между гибридами и обычными автомобилями. Реализация на практике этих более мощных электрических систем позволяет добиться многочисленных преимуществ. Периферические системы, такие как компрессоры кондиционирования воздуха, масляные и водяные насосы смогут работать на электричестве вместо топлива. Кроме того, эти системы могут позволить автомобилю, достигнув крейсерской скорости ехать с выключенным двигателем, еще больше сокращая потребление.
Переход к 48 вольтам позволяет также применить разработанные Continental инновации. К примеру технологию «e-charging», так называемую электронную зарядку. Эта технология посылает поток воздуха на лопасти турбины турбокомпрессора, который позволяет ему вращаться очень быстро даже при низких оборотах двигателя, что значительно сокращает турбояму. E-зарядка дебютирует на новой Audi SQ7, которая оснащена усовершенствованным дизельным двигателем и 48-вольтовой электроникой.
48-вольтовые системы могут повысить реальную эффективность использования топлива на целых 20 процентов, и при этом при гораздо более низкой стоимости по сравнению с гибридными технологиями.
Не стоит забывать о базисе. Исходной части двигателя внутреннего сгорания не исчерпала заложенного в нее потенциала. Еще много манипуляций можно сделать с основой ДВС. Главная тенденция по этой части уже просматривается, уменьшение объема и установка наддува и турбин на двигатели. *
*Стоит обратить внимание, что при уменьшении объема моторов, их мощность действительно год от года увеличивается. Но возникает другая проблема, надежность малолитражных и очень мощных агрегатов снижается. Ввиду того, что технологии не сильно обкатаны, всплывают инженерные просчеты, часты поломки. Ресурс подобных двигателей невозможно назвать большим.
Изменение объема двигателей и навешивание на них многочисленных турбин. Это лишь верхушка айсберга. Важные работы проходят по снижению трения компонентов, уменьшению насосных потерь. Управление температурным режимом в целом, еще одна большая тема, которая находится в разработке.
Системы утилизации тепла можно встретить на некоторых гоночных автомобилях и коммерческих транспортных средствах. Могут ли они стать мейнстримом? Бройер не испытывает оптимизма по этому поводу. В легковых автомобилях подобного функционала не будет еще долго, из-за вопросов стоимости и массивности.
В дополнение ко всему вышесказанному, разработчики долгое время прорабатывали систему воспламенения топлива от сжатия для бензиновых двигателей. В теории задумка имеет потенциал, чтобы значительно сократить расход топлива, хотя, возможно, на практике мы этого не увидим. По крайней мере с сегодняшними технологиями.
Помимо этого, сжигание обедненной топливной смеси имеет множество других проблем. Если вы выходите за пределы узкого окна в котором происходит воспламенение от сжатия, это означает, что вы теряете все преимущества. Кроме того, при этом двигатель будет выбрасывать даже большее количество NO, для нейтрализации которого потребуются дополнительные системы контроля выбросов, автоматически увеличивающие стоимость автомобиля и эффективность.
В ближайшие годы, заявил специалист, "Мы считаем, что тенденция к развитию бензинового турбо двигателя будет продолжаться". Будет улучшаться качество двигателей, развиваться технологии. Лишь в 2011 году Фордом был запущен 1.0 литровый трехцилиндровый двигатель EcoBoost. Но уже сейчас он заслужил множество хвалебных отзывов и показал свою состоятельность.
В течение следующих 5- 6 лет мы увидим увеличение количества турбированных двигателей на рынке в два раза к сегодняшнему объему.
Это означает, что развитие традиционных, атмосферных установок уже резко замедлилось. Дальше- больше.
Конечно, повышение доступности двигателей внутреннего сгорания является одним из способов повышения эффективности использования топлива, но продолжающийся дизельный скандал Фольксваген до сих пор вызывает вопросы. "Никто из нас не ожидал, что что-то подобное произойдет," сказал Бройер.
Ущерб, нанесенный репутации дизельного двигателя еще не определён в этой точке, но некоторые специалисты не испытывают оптимизма. "У меня больше нет серьезных надежд на дизельное топливо в США," сказал он. "Оно никогда не имело большой доли на рынке, но я думаю, что этот скандал Volkswagen не помог продвинуть дизельные дела вперед".
Он сказал, что количество дизелей действительно никогда не переходило за долю рынка в 2,5% в Штатах, даже в коммерческих автомобилях это доля была невелика. Наверное, двигатели, работающие на ДТ останутся лишь на грузовых автомобилях и автобусах.
Раздув скандал и выведя VW на чистую воду, американцы нанесли сокрушительный удар по имиджу VW в своей стране. Тем не менее в Европе и других странах мира, в том числе и в России, особой неприязни к чадящим моторам население не испытывает. Проблемы у немецкого автогиганта конечно же большие, но как они их будут решать и насколько это будет продуктивно, ответить на данный вопрос сейчас не в состоянии ни один аналитик. Иски к VW идут один за другим, некоторые из них составляют миллиарды долларов. А ведь помимо судебных тяжб, немцам потребуется физически решить экологическую неполноценность моделей.
В общем, развязка самого громкого скандала в автомобильном мире последних десятилетий еще впереди. Если дизель выдержит натиск критики, то у него будет не менее блистательное будущее, чем у бензинового собрата.
ДВС по многим причинам останутся с нами в ближайшем будущем, их постепенно начнут вытеснять электрические транспортные средства (причем со временем электромоторы могут перейти и на коммерческие или даже грузовые автомобили). Распространение электрических автомобилей неизбежно. В глобальном масштабе, по мнению аналитиков, к 2025 году количество электрических транспортных средств едва дойдет до 2%, а скорее всего даже будет меньше данного порога. Это небольшое количество, но, вероятно, это шаг в правильном направлении, подытожили они.
"Я думаю, что есть понимание того, что вы можете сделать более полезные вещи с нефтью, чем его сжигание," сказал Бройер. "В конце концов, речь идет об использовании наших ресурсов настолько эффективно, насколько это возможно".
Источник
zabarankoi.mirtesen.ru
Что обычно говорят, когда речь идет о какой то новой разработке, устройстве или единицы техники - это все модернизация советских изобретений и активная эксплуатация советских наработок.
Однако, вот двигатель, у которого нет никаких прототипов - это новейшая разработка.
На финишную прямую выходит долгожданная разработка новейшего российского двигателя «Пульсар», которую ведет флагман отечественного дизелестроения — завод «Звезда». О том, что представляет собой новый двигатель вы можете узнать из интервью с председателем совета директоров ПАО «Звезда», генеральным директором Научно-производственного концерна «Звезда» Павлом Плавником.
— Чем дальше, тем чаще слово «Пульсар» звучит в СМИ, относящихся к судостроительной сфере. В чем новация этого двигателя и какие у него перспективы? Можете рассказать хотя бы коротко?
— Если очень коротко, то одной из его новаций является всеприменимость. Первоначально при создании двигателя ставилась задача его эффективного использования в различных отраслях — в судостроении, на железнодорожном транспорте и так далее. Модульный принцип конструкции позволяет при необходимости обеспечить должный уровень технических, экономических и экологических требований с серьезной перспективой вперед. При проектировании основных конструктивных элементов мы также предусматривали возможность создания газовых модификаций.
Плюсом этого проекта, с моей точки зрения, является то, что при его реализации было минимум политики, максимум экономики. При этом двигатель создан с применением самых эффективных на сегодня с экономической точки зрения решений. Он рассчитан на массовое применение. В комплектации используются передовые материалы и технологии, которые позволяют получить самый оптимальный вариант «цена-качество».
— А что лежит в его основе, какие прототипы?
— Нет никаких прототипов, двигатель абсолютно новый. То, что в нем реализовано сегодня, реализовано на базе глубочайшего анализа развития конструкций двигателей в мире. При создании двигателя мы применили больше 130 различных технологий расчетного моделирования — моделирование термодинамических процессов, мощностных расчетов, анализ работы отдельных агрегатов. Примененная технология трехмерного моделирования позволила обеспечить точность совпадения фактических показателей с расчетными до 2%, что является весьма хорошим показателем.
— На какого потребителя рассчитан двигатель? Есть ли уже заинтересовавшиеся клиенты?
— Двигатель имеет широкую применимость. Есть опросы, которые провел Минпромторг, есть независимые исследования московских компаний, которые подтверждают потребность в этих двигателях только для российского рынка в объеме 1200 единиц в год. Они могут использоваться для малой энергетики, для железнодорожного и судового транспорта, для карьерной техники.
— В судостроительной отрасли — это военный флот или гражданская техника?
— Это и то, и другое.
2.Двигатель «Пульсар»
— А конкретные заказчики есть уже?
— Заказчики есть. Использование этого двигателя рассматривается для проекта PV300VD, он подходит по параметрам. Министр промышленности и торговли Денис Мантуров был в октябре на нашем заводе и, посмотрев образец этого двигателя и возможность его применения, дал понять, что не потерпит, если на корабле, который строится за государственные деньги, будет поставлен не отечественный двигатель.
Гендиректор ЦМКБ «Алмаз» Александр Шляхтенко, гендиректор Средне-Невского завода Владимир Середохо регулярно говорят: дайте нам двигатели, мы готовы их ставить в проекты скоростных катеров. У ВМФ есть большая потребность в дизель-генераторах. Если вы знаете, сейчас у флота возникли некоторые проблемы с эксплуатацией дизель-генераторов. А наш двигатель как раз может снять надолго вперед любые проблемы с надежностью работы вспомогательных силовых установок.
— Вы сказали о потребности в 1200 двигателей только для российского рынка… Значит, есть планы и на зарубежный выйти?
— Двигатель изначально создавался как универсальный, и по экологическим параметрам он обеспечивает требования, которые еще только будут внедрены в 2021 году. Это достигается не благодаря каким-либо дополнительным способам очистки выхлопных газов, а за счет конструктивных особенностей собственно двигателя — например, системы рециркуляции выхлопных газов.
Поэтому использовать «Пульсар» будет возможно и на Лазурном берегу, и в Северной Америке. Балтику сейчас пытаются закрыть для судов на базе загрязняющих экологию двигателей, и там идет жестокая борьба по срокам введения новых норм. Наш двигатель как раз может решить эту проблему для Балтики.
Вообще надо отметить огромный потенциал этих двигателей – в их создании участвовали специалисты лучших дизайн-бюро. Для успешного освоения зарубежных рынков ключевой задачей является наличие партнера, с помощью которого можно было бы обеспечивать продажу и, самое главное, сервис этих двигателей в других странах. Поэтому в формировании технического задания и обсуждении поворотных технических моментов при создании этого двигателя активно участвовали представители западных компаний — наши потенциальные партнеры с точки зрения дальнейшей реализации на западном рынке. Они участвовали именно для того, чтобы иметь абсолютную уверенность в качестве этого двигателя и возможность поставить его позднее в линейку своих продаж.
— А западные конкуренты вам как, не опасны?
— Конкуренция стимулирует.
— За счет чего вы собираетесь найти нишу?
— За счет того, что продукт этот является самым новым на рынке. Буквально в июне он был представлен на Конгрессе Международного комитета по двигателям внутреннего сгорания (CIMAC), проходящем раз в три года. Впервые за несколько десятилетий там была продемонстрирована продукция из нашей страны! Именно благодаря тому, что мы не замыкались на стопроцентной локализации, на натуральном хозяйстве, а использовали лучшие мировые решения как в технологиях, так и в комплектующих, этот двигатель является абсолютно конкурентоспособным с точки зрения новизны, технико-экономических параметров, экологии.
3. Двигатель «Пульсар» на CIMAC.
Самая большая проблема в конкуренции с западными партнерами — объем производства. Этот параметр является ключевым, потому что стоимость обратно пропорциональна объему производства. За счет широкой сети продаж, устоявшегося имени, бренда, западные компании имеют возможность планировать, развивать и реализовывать масштабные проекты. Это дает в свою очередь возможность непрерывных вложений в развитие своих продуктов и создание новых образцов.
По техническим и экономическим параметрам наш двигатель способен занять свою нишу на мировом рынке. Дальше встает вопрос в организационном обеспечении этой работы.
— На каком оборудовании делаются ваши двигатели? Когда оно обновлялось?
— Наши традиционные двигатели больше чем на 80% делаются на «Звезде». Уровень локализации нового двигателя на территории Российской Федерации будет около 40%. При этом на «Звезде», соответственно, еще меньше. Что это означает? Это означает, что реально мир поменялся. И если раньше немцы или американцы, как и «Звезда» в свое время, производили все от болта до топливной аппаратуры у себя на предприятии, то сегодня никто так не работает. За счет специализации и кооперации на головном предприятии производится только конечный фиксированный объем механообработки, производится сборка, испытания, полностью инжиниринг, предпродажная подготовка и продажа.
В этих условиях для организации производства «Пульсаров» мы планируем на собственном заводе использовать исключительно новое оборудование. Но это новое оборудование будет заточено на ограниченный круг технологических переделов.
— Не опасаетесь ли при таком низком уровне локализации проблем с санкциями? Учитывая, что двигатель планируется и на Военно-морской флот?
— Во-первых, двигатель имеет на 95% гражданскую применяемость. Во-вторых, есть программа локализации, представленная Минпромторгу, по которой мы в состоянии довести уровень локализации до 100% в ограниченный промежуток времени. Здесь ключевым вопросом является цена. По нашим расчетам, локализация до 60% имеет экономическую обоснованность, поскольку многие детали можно и нужно делать в Российской Федерации. Просто нужно осваивать это производство, эти технологии. Больший уровень локализации вызывает либо снижение качества, либо поднятие цены, либо одно и другое одновременно. Но если будет надо, значит будет стопроцентная локализация.
— Какую долю производство этих двигателей займет в общем объеме производства «Звезды»?
— Мы планируем вообще выделить этот вид в отдельную бизнес-единицу. Специально под это создано предприятие под названием «Звезда-Пульсар». Планируется, что оборот этой компании именно по производственной части, без сервиса, без запчастей, должен составить порядка 15 миллиардов рублей в год.
— А оборот «Звезды» для сравнения?
— Несколько меньше.
4. Двигатель «Пульсар»
— Есть ли идеи по кооперации с другими производителями двигателей или покупке лицензий?
— На сегодня поставлена задача консолидации сил дизелестроителей, и такая работа ведется. Активно работают по государственным программам Коломенский завод, Уральский дизель-моторный завод. Мы находимся в постоянном контакте с ними.
Потребность в дизельных двигателях большой мощности есть и у атомной энергетики, и у судостроительной промышленности. Президент ОСК Алексей Львович Рахманов постоянно говорит о потребности в двигателях мощностью 8 МВт. В этом направлении работают коломчане. Так что, если будет поставлена задача привлечения и локализации здесь западных технологий, то тогда да — возможно, что наше предприятие включится в такую работу. Для этого есть вся подготовленная инженерная инфраструктура, есть специалисты, кадры, которые в состоянии были бы освоить эту технологию и использовать лицензию. Но это вопрос отдаленного будущего.
— Сейчас острой потребности нет?
— Массово нет. Четвертого октября, когда Денис Мантуров был на предприятии и проводил совещание о развитии дизелестроения в России, он высказал одну очень четкую мысль. Если нам надо много двигателей, мы займемся их локализацией и организуем у себя производство. Если двигателей надо не очень много, то будем проводить их частичную локализацию и частично участвовать в инжиниринге этих продуктов. Если надо мало двигателей, и у нас их нет, мы будем просто покупать. Подход понятный, экономически абсолютно логичный, взвешенный. Ради амбиций нескольких человек и потребности в нескольких дизелях решать вопрос организации производства — немыслимая роскошь в наших условиях.
— Как вопрос с экологичностью решается в остальной вашей продукции? Планируется ли ужесточать требования к токсичности?
— «Звездообразные» двигатели, которые мы сегодня выпускаем, не имеют критических требований по экологичности. У заказчика таких требований нет — плохо это или хорошо, не знаю. Вы смотрели, как идет наш «Адмирал Кузнецов» через Ла-Манш? Да, дымит, но куда надо, он пришел и, какие надо задачи решать, он решает. То же самое касается и других наших заказчиков. Есть требования к технике в соответствии с ее назначением и поставленной задачей, и степень токсичности в данном случае вторична.
Основной проблемой для традиционной серийной продукции являются не столько экологические вопросы, сколько вопросы, связанные с обеспечением длительности и надежности работы этих машин. Это базовая задача, над решением которой сегодня работают наши специалисты. В рамках этого, в частности, планируем вместе с Минпромторгом в текущем году начать работу по увеличению ресурса «звездообразных» двигателей. И в следующем году работа эта должна быть закончена. Результаты за счет имеющегося задела будут очень хорошими.
5. Металлобработка.
— В нишу СПГ-двигателей вы планируете заходить?
— Новый двигатель как раз имеет все необходимое для использования этого топлива. И кроме того, мы рассчитали варианты, связанные с использованием СПГ-топлива не только для судостроения, но и для карьерной техники. Там высокая концентрация машин, поэтому использование СПГ с учетом экологических особенностей разработки больших карьеров — это очень актуальный вопрос. Мы рассчитали, что при использовании на российских разрезах БЕЛАЗов с двигателями, работающими на СПГ, может быть сэкономлено ежегодно порядка 18 миллиардов рублей.
Это интересная задача. Понятно, как ее решать, понятно, сколько времени потребуется на ее решение. Но пока не понятна природа финансирования. Стоимость этой работы оценивается в несколько миллионов евро. Срок на то, чтобы освоить эту продукцию — два-три года. К сожалению, организовать привлечение финансовых ресурсов на такого рода проекты в нашей стране не представляется возможным.
— У меня есть к вам несколько философский вопрос. Достаточно укоренилось мнение о том, что российское двигателестроение сильно уступает западному и в принципе не конкурентоспособно. Ка
masterok.livejournal.com
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) едва-едва поспевает за предъявляемыми к ним требованиями. С одной стороны, потребители с мечтами об одновременно мощном и экономичном моторе, с другой — экологи, ужесточающие нормы токсичности. А в завершение — геологи, все настойчивее напоминающие об истощении запасов «черного золота». Одним из вариантов решения этой проблемы являются гибридные силовые установки, состоящие из обычного ДВС и электродвигателя. В отличие от электромобилей и автомобилей на топливных элементах, которые все еще остаются «автомобилями будущего», гибриды уже с 1997 года выпускаются серийно.
Давайте сравним автомобиль с обычным ДВС и электромобиль. Обыкновенный автомобиль способен проехать без дозаправки четыре-пять сотен километров и при этом отравить атмосферу некоторым объёмом вредных веществ. Заправочных станций предостаточно в любом регионе, и пополнить запасы топлива можно за считанные минуты. Электромобиль может проехать на одном заряде батарей порядка 80-160 км. Он экологически чист, бесшумен и практически безупречен до того момента, пока не наступает очередь подзарядки аккумуляторов. У существующих в наше время «электрических» машин этот процесс длится несколько часов.
Гибридные автомобили берут все лучшее от обоих моторов: ДВС и электрического. Достоинство первого – в удобном энергоносителе, жидком топливе, а второго – в выдающихся моментных характеристиках. В отличие от ДВС, электромотор не нужно заводить и «раскручивать». Он может «стоять и ждать» не потребляя энергии. Но как только дали ток – сразу получили максимальную тягу на колесах. Электродвигатель эффективнее двигателя внутреннего сгорания в режиме частых стартов и стопов (т.е., при езде в городском цикле). Двигатель внутреннего сгорания, наоборот, более эффективен на постоянных, оптимальных для данного двигателя оборотах.
В гибриде оба двигателя работают друг на друга. ДВС крутит генератор и питает энергией электромотор. Тот, в свою очередь, позволяет ДВС работать без резких разгонных нагрузок, в наиболее благоприятных режимах. Практически все современные гибриды имеют систему рекуперации или, по-русски, «возврата энергии». Суть ее в том, что при торможении или при движении машины накатом, электродвигатели начинают крутиться от колес и работать как генераторы, заряжая батарею. Отсюда – меньший износ, экологичность и экономичность (особенно в городском цикле.)
Итак, перед нами технологичный прогрессивный автомобиль, в котором нивелируются недостатки и объединяются достоинства двух моторов. Но. рано хлопать в ладоши, и послушаем, что говорят скептики.
Гибридные автомобили сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, не любят морозов, подвержены саморазряду, срок службы их ограничен несколькими годами. А «экономность» гибрида прямо связана с состоянием АКБ. Кроме того, существует проблема утилизации отработанных батарей. Гибриды дороже в ремонте, да и за сам ремонт возьмется далеко не каждый. Кроме того, высокую экологичность и экономичность гибридов многие тоже ставят под сомнение. Так, ряд тестов, проведенных авторитетными автомобильными изданиями, показал, что гибриды дают заметную экономию топлива только в городе, при движении же в смешанном цикле незначительно, а за городом существенно проигрывают современным дизелям. Почетное звание «Самый экологичный автомобиль года» в 2007 и 2008 годах присуждалось также автомобилям с дизельными моторами.
Рассмотрим подробнее, какими бывают и как устроены гибриды.
По степени гибридизации их делят на «умеренные»,«полные» и plug-in. «Полный» в состоянии двигаться лишь на электричестве, не потребляя топлива. «Умеренный» всегда задействует ДВС, а электромотор подключается, если требуется дополнительная мощность. Гибрид с подзарядкой (plug-in hybrid) — такой гибрид можно включать в розетку для подзарядки. В результате обладатель подобного гибрида получает все преимущества электрического автомобиля, без самого большого недостатка: ограниченного пробега на одном заряде. Когда электрический заряд заканчивается, подключается ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид.
По принципу взаимодействия электрической и топливной составляющих авто, гибридные приводы принято разделять на три вида: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный.
Это — самая простая гибридная конфигурация. ДВС используется только для привода генератора, а вырабатываемая последним электроэнергия заряжает аккумуляторную батарею и питает электродвигатель, который и вращает ведущие колеса. Это избавляет от необходимости в коробке передач и сцеплении. Для подзарядки аккумулятора также используется рекуперативное торможение. Свое название схема получила потому, что поток мощности поступает на ведущие колеса, проходя ряд последовательных преобразований. От механической энергии, вырабатываемой ДВС в электрическую, вырабатываемую генератором, и опять в механическую. При этом часть энергии неизбежно теряется. Последовательный гибрид позволяет использовать ДВС малой мощности, причем он постоянно работает в диапазоне максимального КПД, или же его можно совсем отключить. При отключении ДВС электродвигатель и батарея в состоянии обеспечить необходимую мощность для движения. Поэтому они, в отличие от ДВС, должны быть более мощными, а, значит, они имеют и большую стоимость. Наиболее эффективна последовательная схема при движении в режиме частых остановок, торможений и ускорений, движении на низкой скорости, т.е. в городе. Поэтому используют ее в городских автобусах и других видах городского транспорта. По такому принципу работают также большие карьерные самосвалы, где необходимо передать большой крутящий момент на колеса, и не требуются высокие скорости движения.
Здесь ведущие колеса приводятся в движение и ДВС, и электродвигателем (который должен быть обратимым, т.е. может работать в качестве генератора). Для их согласованной параллельной работы используется компьютерное управление. При этом сохраняется необходимость в обычной трансмиссии, и двигателю приходится работать в неэффективных переходных режимах. Момент, поступающий от двух источников, распределяется в зависимости от условий движения: в переходных режимах (старт, ускорение) в помощь ДВС подключается электродвигатель, а в устоявшихся режимах и при торможении он работает как генератор, заряжая аккумулятор. Таким образом, в параллельных гибридах большую часть времени работает ДВС, а электродвигатель используется для помощи ему. Поэтому параллельные гибриды могут использовать меньшую аккумуляторную батарею, по сравнению с последовательными. Так как ДВС непосредственно связан с колесами, то и потери мощности значительно меньше, чем в последовательном гибриде. Подобная конструкция достаточно проста, но ее недостатком является то, что обратимая машина параллельного гибрида не может одновременно приводить в движение колеса и заряжать батарею. Параллельные гибриды эффективны на шоссе, но малоэффективны в городе. Несмотря на простоту реализации этой схемы, она не позволяет значительно улучшить как экологические параметры, так и эффективность использования ДВС.
Приверженцем такой схемы гибридов является компания «Хонда». Их гибридная система получила название Integrated Motor Assist (Интегрированный помощник двигателя). Она предусматривает, прежде всего, создание бензинового двигателя с увеличенным к.п.д. И только тогда, когда двигателю становится трудно, на помощь ему должен приходить электрический мотор. В этом случае система не требует сложного и дорогостоящего силового блока управления, и, следовательно, себестоимость такого автомобиля оказывается ниже. Система IMA состоит из бензинового двигателя (который предоставляет основной ресурс мощности), электромотора, который предоставляет дополнительную мощность и дополнительной батареи для электромотора. Когда автомобиль с обычным бензиновым двигателем замедляется, его кинетическая энергия гасится сопротивлением мотора (торможение двигателем) или рассеивается в виде тепла при нагреве тормозных дисков и барабанов. Автомобиль с системой IMA начинает тормозить электромотором. Таким образом, электромотор работает как генератор, вырабатывая электричество. Сохранённая при торможении энергия запасается в батарее. И когда автомобиль вновь начнёт ускоряться, батарея отдаст всю накопленную энергию на раскрутку электромотора, который снова перейдёт на свои тяговые функции. А расход бензина уменьшится ровно настолько, сколько энергии было запасено при предыдущих торможениях. В общем, в компании Honda считают, что гибридная система должна быть максимально простой, электрический мотор выполняет лишь одну функцию — помогает двигателю внутреннего сгорания сэкономить как можно больше горючего. Honda выпускает две гибридные модели:Insight и Civic.
Компания «Тойота» при создании гибридов пошла своим путем. Разработанная японскими инженерами система Hybrid Synergy Drive (HSD) объединяет в себе особенности двух предыдущих типов. В схему параллельного гибрида добавляется отдельный генератор и делитель мощности (планетарный механизм). В результате гибрид приобретает черты последовательного гибрида: автомобиль трогается и движется на малых скоростях только на электротяге. На высоких скоростях и при движении с постоянной скоростью подключается ДВС. При высоких нагрузках (ускорение, движение в гору и т.п.) электродвигатель дополнительно подпитывается от аккумулятора- т.е. гибрид работает как параллельный. Благодаря наличию отдельного генератора, заряжающего батарею, электродвигатель используется только для привода колес и при рекуперативном торможении. Планетарный механизм передает часть мощности ДВС на колеса, а остальную часть на генератор, который либо питает электродвигатель, либо заряжает батарею. Компьютерная система постоянно регулирует подачу мощности от обоих источников энергии для оптимальной эксплуатации при любых условиях движения. В этом типе гибрида большую часть времени работает электродвигатель, а ДВС используется только в наиболее эффективных режимах. Поэтому его мощность может быть ниже, чем в параллельном гибриде.
Важной особенностью ДВС также является то, что он работает по циклу Аткинсона, а не по циклу Отто, как обычные двигатели. Если работа двигателя организована по циклу Отто, то на такте впуска поршень, двигаясь вниз, создает в цилиндре разрежение, благодаря которому происходит всасывание в него воздуха и топлива. При этом в режиме малых оборотов, когда дроссельная заслонка почти закрыта, появляются так наз. насосные потери. (Чтобы лучше понять, что это такое, попробуйте, например, втянуть воздух через зажатые ноздри). Кроме того, при этом ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом и соответственно повышается расход топлива и выбросы вредных веществ в атмосферу. Когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), впускной клапан закрывается. В ходе такта выпуска, когда открывается выпускной клапан, отработанные газы еще находятся под давлением, и их энергия безвозвратно теряется- это так наз. потери выпуска.
В двигателе Аткинсона на такте впуска впускной клапан закрывается не вблизи НМТ, а значительно позже. Это дает целый ряд преимуществ. Во-первых, снижаются насосные потери, т. к. часть смеси, когда поршень прошел НМТ и начал движение вверх, выталкивается назад во впускной коллектор (и используется затем в другом цилиндре), что снижает в нем разрежение. Горючая смесь, выталкиваемая из цилиндра, также уносит с собой часть тепла с его стенок. Так как длительность такта сжатия по отношению к такту рабочего хода уменьшается, то двигатель работает по так наз. циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработанных газов используется более длительное время, т. е., с уменьшением потерь выпуска. Таким образом,получаем лучшие экологические показатели , экономичность и больший КПД, но меньшую мощность. Но в том-то и суть, что мотор тойотовского гибрида функционирует в малонагруженных режимах, при которых этот недостаток цикла Аткинсона не играет большой роли.
К недостаткам последовательно- параллельного гибрида следует отнести более высокую стоимость, в виду того, что он нуждается в отдельном генераторе, большем блоке батарей, и более производительной и сложной компьютерной системе управления.
Система HSD установливается на хэтчбеке Toyota Prius, седане бизнес-класса Camry, вседорожниках Lexus RX400h, Toyota Highlander Hybrid, Harrier Hybrid, спортивном седане Lexus GS 450h и автомобиле люкс-класса — Lexus LS 600h. Ноу-хау компании Тойота куплено компаниями Форд и Ниссан и использовано при создании Ford Escape Hybrid и Nissan Altima Hybrid. Toyota Prius лидирует по продажам среди всех гибридов. Расход бензина в городе составляет 4 л на 100 км пробега. Это первый автомобиль, у которого потребление топлива при движении в городе меньше, чем на шоссе. На Парижском автосалоне 2008 была представлена модель Приус plug-in hybrid.
Из всего сказанного можно сделать вывод, что, наверное, нет смысла считать гибридные автомобили решением всех проблем. Это скорее промежуточный этап на пути к будущей машине с нулевым выбросом вредных веществ. Гибридные технологии дают возможность отработать ее ключевые технические компоненты — емкие компактные аккумуляторы, оптимизированные системы «повторного использования» энергии, технологию быстрой зарядки от внешних источников, новые электродвигатели, облегченные кузова. Только массовое производство этих узлов сможет приблизить то время, когда вместо поездки на заправку достаточно будет подключить железного коня на часок к обычной домашней электросети — а потом ездить целый день без подзарядки. Похоже, что, сев за руль гибридного автомобиля, человеческая цивилизация сможет прибыть в светлое электромобильное будущее самым коротким и самым эффективным путем.
argi.su
Мы хотим многого от будущих автомобилей. Мы хотим, чтобы новые автомобили были сверхэкономичными и одновременно очень мощными. Также от автомобилей будущего ждут еще больше различных функций. которые будут помогать водителям в дороге или на парковке. но чтобы они были просты и удобны в использовании. Предлагаем вам десять новых инновационных технологий, которые появятся на автомобилях, в ближайшие годы.
1) Зарядные устройства на солнечных батареях.
Не смотря на то, что эта технология появилась достаточно давно, пока в связи с дороговизной применения солнечной энергии на автомобилях, не получила широкого применения в автомобильной промышленности. Но совсем скоро ожидается существенный прорыв в технологиях солнечных батарей, себестоимость при производстве которых должна снизиться в десятки раз.
Благодаря автомобильным солнечным батареям можно заряжать аккумулятор, питать автомобильный кондиционер или информационно-развлекательную систему. Эта технология является отличным способом сократить расход топлива. без снижения мощности автомашины.
Если технология по использованию солнечной энергии станет дешевле, то вероятность того, что в не далеком будущем на многих автомобилях в качестве стандартного оборудования появятся солнечные батареи, очень большая.
2) Дисплей на лобовом стекле автомобиля.
Если вы управляли автомобилем, имеющий технологию проецирования важной информации на лобовое стекло (HUD) то наверняка отметили для себя, что эта технология не просто удобство для водителя. Так функция проецирования информации на лобовое стекло. увеличивает безопасность водителя при вождении автомашины.
Водитель, имея всю важную информацию (уровень топлива, температура двигателя, скорость движения и т.п.) меньше отвлекает свое внимание от дорожной ситуации. В настоящий момент эта технология уже применяется на автомобилях премиум класса, в качестве дополнительной опции. Но в скором времени, эта функция появится в стандартных комплектациях на многих автомобилях среднего класса, а в последующем и в более дешевых автомобилях.
Проецирование на лобовое стекло - это одна из самых лучших функций в автомобиле, которая появилась за последние годы. Напомним, что данная технология ранее применялась в военных самолетах, помогающая летчикам принимать решения за доли секунды.
3) Механическая коробка передач без сцепления.
Впервые эту технологию применила компания Nissan на своих спортивных автомобилях Ниссан 370Z. Не смотря, что многие автопроизводители утверждают, что механическая коробка передач изжила свое, и что автоматические коробки намного лучше, на самом деле это не так. В особенности это касается спортивных автомобилей, которым необходимо максимальное ускорение без потери скорости. В 2009 году компания Ниссан первая в мире стала использовать на своих автомобилях технологию сдвига и синхронизации оборотов двигателя, с помощью механической трансмиссии без сцепления.
Подробнее об этой технологии можно прочитать здесь. Вполне возможно, что в скором времени эта технология может появиться на многих автомобилях, так как по сравнению с автоматической трансмиссией механическая коробка позволяет сэкономить больше топлива.
4) Использование тепловой энергии двигателя.
Двигатель внутреннего сгорания создает много тепловой энергии, большая часть которой не используется. Достаточно не давно, в автопромышленности появилась система рекуперативного торможения, позволяющая сэкономить топливо, уменьшить уровень вредных веществ в выхлопе автомобиля. Так одно колесо автомобиля при торможении выделяет 96кДж тепловой энергии, которую с помощью специального оборудования научились преобразовывать в электрическую энергию.
Данную энергию направляют в электрическую цепь автомашины, которая в последующем заряжает аккумулятор обычного автомобиля или батарею гибридной машины. Последние несколько лет эта технология развивается бешеными темпами и скорее всего в течение 5-7 лет появится на многих не дорогих автомобилях.
5) Маховиковая система KERS .
Данная система впервые появилась на спортивных болидах Формулы-1, позволяющая аккумулировать энергию автомобиля в процессе работы двигателя и тормозной системы, и в последующем использовать ее для придания автомобилю дополнительного ускорения. В настоящее время проходят испытания этой системы на прототипе серийного автомобиля Jaguar XJ.
Система рекуперации кинетической энергии, которая была доступна только супер-карам медленно, но верно внедряется на легковые серийные автомобили. Не за горами, когда KERS система появится на автомобилях среднего класса. Отметим, что данная система с особой конструкцией маховика увеличивает не только мощность автомобиля, но и увеличивает максимальный крутящий момент на 20-30 процентов.
6) Интеллектуальная подвеска автомобиля.
Уже сегодня, что 10-15 лет казалось фантастикой, можно за достаточно небольшие деньги на некоторых премиум автомобилях, в качестве дополнительной опции получить адаптивную подвеску с магнитными амортизаторами. В близком будущем появится полностью интеллектуальная подвеска автомобиля, которая с помощью множества датчиков и электронного блока управления будет следить каждую секунду за дорожным покрытием.
Информация о неровностях и качестве дорожного покрытия будет поступать в специальный компьютер, который с помощью специальных алгоритмов, будет заранее предсказывать, указывая электронной подвеске, как максимально смягчить удар колес при наезде об неровность дороги. Таким образом, будет достигаться максимальная комфортность при поездке в автомобиле и максимальное экономия износа элементов ходовой части машины.
7) Снижение стоимости углеродного волокна.
В ближайшие года для того, чтобы снизить потребление топлива автомобилей. производителям остается только внедрение в конструкцию автомашин легких материалов, таких как углеволокно. Себестоимость данного материала за последние годы существенно снизилась. Поэтому массовое применение углеродного волокна в автопромышленности уже не остановить. Вполне возможно, что через 10-15 лет практически все автомобили более чем на 50 процентов будут сделаны из углеродного волокна.
8) Двигатель без распредвала.
Двигатель без распределительных валов позволяет снизить уровень вредных выбросов автомобиля, увеличить мощность автомобиля, без увеличения расхода топлива. В настоящий момент такие автомобильные компании, как Renault. BMW. Fiat. Valeo. General Motors. Ricardo PLC. Lotus Engineering, Ford. Koenigsegg и Cargine, уже исследовали эту технологию и в будущем готовы массово наладить выпуск моторов без распределительных валов.
Вместо распредвалов в таких двигателях устанавливаются электромагнитные, гидравлические или пневматические приводы управления клапанами впрыска.
9) Автопилот в автомашине.
Скептики, которые несколько лет назад говорили о том, что в недалеком будущем появление в автомобилях технологий, позволяющий электронике управлять автомобилем без участия водителя не предвидится, ошиблись. В наши дни надо признать тот факт, что автомобили с системой автоматического вождения уже передвигаются по дорогам.
Во многих автомобилях получила распространение система помощи при парковке, позволяющая без участия водителя припарковать автомобиль на стоянке. Данная система работает с помощью различных датчиков, которые сообщают автомобилю о препятствии. Но с появлением нового Мерседес-Бенц S-класс автоматическое управление автомобилем без участия водителя приобрело новый смысл.
На достаточно большой скорости новый S-класс умеет без водителя управлять автомобилем, а в случаи препятствия автоматически снижать скорость или останавливаться. По всей видимости, в скором времени данная технология начнет появляться на автомобилях среднего класса.
10) Альтернативные виды топлива.
Если не в течение 10 лет, то через 20-30 лет, наш мир точно столкнётся с нехваткой нефтяных запасов, что скажется на дефиците бензина и дизельного топлива. Соответственно стоимость традиционного топлива для автомобилей будет очень высокой. Так, что поиск нового источника топлива для автопромышленности очень актуален. К сожалению альтернативы нефти пока не найдено. Все остальные источники топлива, заменяющие бензин и дизельное топливо имеют, как свои плюсы, так и минусы, из-за чего и не получили до сих пор массового распространения.
Так автомобили работающие на водородном топливе не получили массового применения в связи с тем, что топливо на водороде, необходимо хранить в специальных массивных емкостях. К тому же для водородного топлива необходима огромная инфраструктура по всему миру, которая практически не развита в данный момент. Автомобили, работающие на электричестве. скорее всего даже через 50-70 лет не станут серьезной заменой автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Это связанно с тем, что электро-автомобили имеют небольшой запас хода на аккумуляторных батареях. так как их необходимо постоянно заряжать.
Появление новых аккумуляторных батарей большей емкостью электричества, чем сейчас, в скором времени не предвидится. Так для того, чтобы стать альтернативой традиционному топливу, электрические батареи должны вмещать энергии в несколько раз больше чем сейчас и весить в несколько раз меньше, также как и быть в несколько раз меньше по размеру, что при сегодняшних разработках не реально.
Так, что вопрос о новом топливе, на котором будут работать автомобили будущего, остается открытым. Вполне возможно, что в течение будущего десятилетия, кто-то откроет новое экологически чистое дешевое альтернативное топливо, способное перевернуть автопромышленность и тогда, может быть, мы через 10-20 лет увидим совершенно новые автомобили, не похожие на те, которые окружают нас сегодня.
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»
При помощи этого агрегата можно обеспечить электроэнергией целый поселок, а можно установить его под капотом автомобиля. Ученые Пскова изобрели уникальный двигатель.
От стандартного ДВС его отличает вес и размер. Он в три раза легче и компактнее, но без потери мощности. Кроме этого, для работы мотора подойдет практически любое топливо.
Все преимущества изобретения изучил корреспондент НТВ Антон Давыдов .
Этой группе кофеманов и пророчат создание летающей машины. Точнее, двигателя, который сможет поднять машину в воздух. Причем работать агрегат сможет на любом топливе, при этом он экономичен, а вдобавок ко всему экологичен.
Звучит фантастично, выглядит примерно так же. То есть не вериться, что этот цилиндр совершит революцию в технике, не загрязнив при этом атмосферу.
Игорь Плохов, руководитель группы по разработке роторно-лопастного двигателя с внешним подводом тепла: В этом двигателе сгорание происходит в атмосферной среде, при атмосферном давлении. Следовательно, нет таких выбросов. Это экология домашней кухни. Как мы варим суп на кухне на газовой плите и при этом не отравляемся. Так происходит и здесь .
Сегодня любой автомобиль ездит благодаря двигателю внутреннего сгорания. Другими словами, внутри мотора постоянно взрывается топливо, которое толкает поршень, а он в свою очередь крутит вал.
Псковские ученые пошли вперед с помощью движения теплого и холодного воздуха. Чем нагревать воздух, все равно, хотя ядерным топливом, хотя углем. В итоге точно так же происходит движение. Идею придумали еще 300 лет назад. Заслуга нынешних изобретателей #151 они заменили поршни на лопасти и ротор, уменьшили массу и сопротивление.
Чтобы не вникать в сложные расчеты КПД, отношение массы к производительности достаточно просто увидеть. Например, электродвигатель советских времен. Его мощность четыре лошадиных силы.
Современная установка тех же габаритов дает 110 лошадей, что в общем-то сравнимо с бензиновым двигателем объемом два литра. Теперь вы можете открыть капот собственного автомобиля и посмотреть, каких размеров агрегат стоит там.
За счет такого уменьшения габаритов и сможет полететь автомобиль. Но на самом деле монтаж мотора в кузов авто #151 перспектива дальняя. Пока предлагают использовать двигатель для получения электричества. Обладателю такой установки киловатт час обойдется всего в копейку. Один прибор способен держать под напряжением сети девятиэтажного дома.
Михаил Донченко, доцент, кандидат технических наук: Наверное, мы в состоянии в течение 2,5#150 3 лет создать опытный образец этого двигателя и произвести его испытания. Естественно со всеми вытекающими отсюда последствиями, доводкой и переделкой конструкции двигателя .
Как и все изобретения в России двигатель внешнего сгорания мало кого заинтересовал. Ученые не опустили руки и полностью рассчитали установку. Это значит, что теперь любое предприятие может взять труды и создать агрегат под конкретную задачу. Другими словами, внедрить идею в производство.
Очевидно, что двигатель внутреннего сгорания недостаточно экономичен и по сути имеет невысокий КПД. Это заставляет ученых искать альтернативы – в частности, создавать доступный электрический или водородный транспорт. Однако последние разработки показывают, что ДВС можно сделать по-настоящему эффективным. За счет чего это осуществимо и что мешает применять такие технологии на практике уже сейчас?
18.10., ЧТ, 15:09, Мск
Двигатель внутреннего сгорания без преувеличения раскрутил мотор научно-технического прогресса. Автомобильный транспорт является важнейшим средством перевозки пассажиров и грузов. В США сегодня на 1000 человек приходится почти 800 автомобилей, а к 2020 году в России этот показатель составит около 350 машин на тысячу населения.
Подавляющее большинство из более миллиарда автомобилей на планете все еще используют двигатель внутреннего сгорания (ДВС), изобретенный в XIX веке. Несмотря на все технологические ухищрения и «умную» электронику, коэффициент полезного действия современных бензиновых двигателей все еще топчется вокруг отметки в 30%. Самые экономичные дизельные ДВС имеют КПД в 50%, то есть даже они половину топлива выбрасывают в виде вредных веществ в атмосферу.
Естественно, говорить об экономичности ДВС не приходится, особенно если учесть, что современные автомобили сжигают по 10-20 литров горючего на 100 км пути. Не удивительно, что ученые по всему миру пытаются создать доступные электрические и водородные авто. Однако и концепция двигателя внутреннего сгорания не исчерпала потенциал модернизации. Благодаря последним достижениям в области электроники и материалов, появилась возможность создать по-настоящему эффективный ДВС.
Экомотор
Инженеры компании EcoMotors International творчески переработали конструкцию традиционного ДВС. Он сохранил поршни, шатуны, коленвал и маховик, однако новый двигатель на 15-20% эффективнее, кроме того намного легче и дешевле в производстве. При этом двигатель может работать на нескольких видах топлива, включая бензин, дизель и этанол.
В целом двигатель EcoMotors имеет элегантную простую конструкцию, в которой на 50% меньше деталей, чем в обычном моторе
Добиться этого удалось с помощью использования оппозитной конструкции двигателя, в которой камеру сгорания образуют два поршня, двигающихся навстречу друг другу. При этом двигатель двухтактный и состоит из двух модулей по 4 поршня в каждом, соединенных специальной муфтой с электронным управлением. Двигателем полностью управляет электроника, благодаря чему удалось добиться высокого КПД и минимального расхода топлива. Например, в пробке и других случаях, когда полная мощность двигателя не нужна, работает только один модуль из двух, что уменьшает расход топлива и шум.
Автомобиль e.Volution.
В 2000 году многочисленные СМИ, в том числе ВВС, пророчили, что в начале 2002 года начнётся массовое производство автомобилей, использующих воздух вместо топлива.
Поводом для такого смелого заявления послужила презентация автомобиля под названием e.Volution на выставке Auto Africa Expo2000, которая состоялась в Йоханнесбурге.
Изумлённой общественности сообщили, что e.Volution может без дозаправки проехать около 200 километров, развивая при этом скорость до 130 км/час. Или же в течение 10 часов со средней скоростью 80 км/час. Было заявлено, что стоимость такой поездки обойдётся владельцу e.Volution в 30 центов. При этом весит машина всего 700 кг, а двигатель — 35 кг.
Революционную новинку представила французская фирма MDI (Motor Development International), которая тут же объявила о намерении начать серийный выпуск автомобилей, оборудованных двигателем на сжатом воздухе.
Изобретателем двигателя является французский инженер-моторостроитель Гай Негр (Guy Negre), известный, как разработчик пусковых устройств для болидов Формулы 1 и авиационных двигателей.
Негр заявил, что ему удалось создать двигатель, работающий исключительно на сжатом воздухе без каких бы то ни было примесей традиционного топлива. Своё детище француз назвал Zero Pollution, что означает нулевой выброс вредных веществ в атмосферу.
Девизом Zero Pollution стало Простой, экономичный и чистый , то есть упор был сделан на его безопасность и безвредность для экологии.
Принцип работы двигателя, по словам изобретателя, таков: Воздух засасывается в малый цилиндр и сжимается поршнем до уровня давления в 20 бар. При этом воздух разогревается до 400 градусов. Затем горячий воздух выталкивается в сферическую камеру.
В камеру сгорания , хотя в ней уже ничего не сгорает, под давлением подаётся и холодный сжатый воздух из баллонов, он сразу же нагревается, расширяется, давление резко возрастает, поршень большого цилиндра возвращается и передаёт рабочее усилие на коленчатый вал.
Можно даже сказать, что воздушный двигатель работает так же, как и обычный двигатель внутреннего сгорания, но только никакого сгорания тут нет .
Было заявлено, что выбросы автомобиля не опаснее углекислого газа, выделяемого при дыхании человека, двигатель можно смазывать растительным маслом, а электрическая система состоит всего лишь из двух проводов.
На заправку такого воздухомобиля требуется около 3 минут.
Представители Zero Pollution заявили, что для заправки воздухомобиля достаточно наполнить воздушные резервуары, расположенных под днищем автомобиля, что занимает около четырёх часов.
Впрочем, в будущем планировалось построить воздухозаправочные станции, способные наполнить 300-литровые баллоны всего за 3 минуты.
Предполагалось, что продажи воздухомобилей начнутся в Южной Африке по цене около $10 тысяч. Также говорилось о строительстве пяти фабрик в Мексике и Испании и трёх — в Австралии. Лицензию на производство автомобиля якобы уже получили больше дюжины стран, а южноафриканская компания вроде бы получила заказ на производство 3000 автомобилей, вместо запланированной экспериментальной партии в 500 штук.
Но после громких заявлений и всеобщего ликования что-то произошло. Внезапно всё стихло и о воздухомобиле почти забыли.
Тишина представляется тем более зловещей, что некоторое время назад заглох официальный сайт Zero Pollution. Причина нелепая: страница якобы не справляется с огромным потоком запросов. Впрочем, создатели сайта в расплывчатой форме обещают его когда-нибудь улучшить .
Появление воздухомобилей на дорогах должно было стать серьезным вызовом традиционному транспорту.
Есть мнение, что экологичную разработку саботировали автомобильные гиганты: предвидев приближающийся крах, когда выпускаемые ими бензиновые двигатели никому не будут нужны, они якобы решили выскочку задушить на корню .
Эту версию отчасти подтверждает Deutsche Welle: Авторемонтные предприятия и нефтяные концерны единодушно считают автомобиль с воздушным двигателем недоработанным . Впрочем, это можно списать на их предвзятость.
Однако и многие независимые эксперты настроены скорее скептически, тем более что ряд крупных автомобилестроительных концернов — например, Фольксваген , — уже в 70-х и 80-х годах вели исследования в этом направлении, но затем свернули их ввиду полной бесперспективности .
Почти такого же мнения придерживаются и защитники окружающей среды: Потребуется очень много времени, чтобы убедить автомобильных производителей начать выпуск воздушных двигателей.
Автомобильные компании уже потратили огромное количество денег на эксперименты с электрическими автомобилями, которые оказались неудобными и дорогими. Им больше не нужны новые идеи .
Zero Pollution — двигатели с нулевым выбросом вредных веществ
Но Deutsche Welle обращает внимание на то, что в различных публикациях описание двигателя и принципиальная схема его работы грешат неточностями и ошибками, а, кроме того, версии на разных языках не только изрядно различаются, но порой и прямо противоречат друг другу.
Чуть ли не в каждом издании приводятся свои, отличные от прочих, технические параметры. Разброс цифр столь велик, что невольно задаёшься вопросом: неужели они относятся к одному и тому же автомобилю?
Ещё одна странная закономерность состоит в том, что с каждой следующей публикацией параметры автомобиля улучшаются: то мощность подрастёт, то цена упадёт, то масса уменьшится, то ёмкость баллонов увеличится. Так что, сомнения тут вполне уместны и оправданы.
Однако ждать осталось недолго. Вероятно, уже в наступающем году мы точно узнаем, что же такое этот разработанный фирмой MDI двигатель на сжатом воздухе — революция в автомобилестроении или во всех смыслах слова дутая сенсация .
Между тем, вполне возможно, что и в 2002 году интрига с воздухомобилем не разрешится. В результате продолжительных поисков информации о в Сети был обнаружен один более-менее живой сайт. который обещает серийное производство революционных автомобилей в 2003 году.
Кстати, в процессе поисков было найдено много интересного на воздушную тему.
Любопытно, что на состоявшейся в феврале 2001 года в Нюрнберге международной ярмарке игрушек канадская фирма Spin Master предложила покупателям модель самолета, оснащённой двигателем, работающим на сжатом воздухе. Мини-резервуар можно надувать любым насосом, и пропеллеры уносят оригинальную игрушку в небеса.
Кроме того, в Интернете имеется коммерческое предложение. адресованное, по всей видимости, правительству Москвы. В этом документе одна столичная компания предлагает чиновникам ознакомиться с предложением автомобильной фирмы MDI (Франция) о производстве в Москве абсолютно экологически чистых и экономичных автомобилей .
Встретилось и предложение В. А. Конощенко. который сообщает об изобретённом им автомобиле, работающем на сжатом воздухе, прилагая описание устройства.
Также попалось на глаза изобретение Раиса Шаймухаметова — Садоход , который приводится в движение от сжатого воздуха: под капотом небольшой двигатель и серийный компрессор. Воздух вращает автономно друг от друга два блока (слева и справа) эксцентрических роторов (поршней). Роторы в блоке через ходовые колеса соединены гусеничной цепью .
В итоге сложилось двоякое впечатление: с одной стороны не до конца понятная история с французским воздухомобилем , а с другой — куда более чёткое ощущение, что воздушный транспорт давно используется и в особенности почему-то в России. И притом с позапрошлого века.
Есть данные о том, что спроектированная самоучкой И. Ф. Александровским 33-метровая подводная лодка с двигателем, работающим на сжатом воздухе, летом 1865 года была спущена на воду, успешно прошла ряд испытаний и только после этого затонула.
Источники: http://amastercar.ru/articles/future-avto.shtml, http://www.1gai.ru/publ/510708-desyat-tehnologiy-buduschego-kotorye-izmenyat-avtomobil.html, http://www.ntv.ru/novosti/146726/, http://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/dvigatel_vnutrennego_sgoraniya_budushhee_est, http://www.membrana.ru/particle/1657
Комментариев пока нет!
informatik-m.ru
Ограничения по вредным выбросам все сильнее давит на кошелек европейских автопроизводителей. Некоторые из них собираются решать проблему «экологического» соответствия своей продукции с помощью гибридных модификаций. В данной статье мы рассмотрим способы повышения эффективности традиционных двигателей и есть ли у них будущее?
Автомобильная Европа отстает от японских конкурентов по части внедрения новых технологий, и ситуация с гибридными силовыми агрегатами лишнее тому подтверждение. В свете постоянного ужесточения экологических требований эта проблема приобретает еще и прикладной экономический оттенок, который в самом ближайшем будущем обещает стать доминирующим.
Сегодня главная задача гибридов — это не улучшение экологических характеристик автомобилей (это лишь «побочный» положительный эффект), а сохранение (причем на максимально долгий срок) конвейерного производства ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Причем постоянные изменения норм выбросов можно расценивать как катализатор этого процесса.
Действительно, суммы, которые нужно потратить на повышение эффективности работы ДВС и внедрение электромотора в привод, несоизмеримы. Разработка конструкций с изменяемой степенью сжатия двигателя или регулировкой фаз газораспределения без использования распредвалов уже долгое время находятся в начальной стадии. Занимаются этим, как правило, либо небольшие инжиниринговые фирмы, либо очень небедные производители.
Если автомобильная Европа пытается усовершенствовать свои гибридные двигатели, то японские производители пошли другим путем, а именно улучшили эффективность традиционного двигателя. Они это сделали за счет поднятия степени сжатия до 14:1, что ранее не удавалось ни одному из производителей и было просто невозможно. К тому же, они заявляют, что с данной степенью сжатия могут работать, как бензиновый, так и дизельный двигатели, причем на обычном 95-ом бензине. Как это вообще возможно?
Один из важных недостатков бензиновых моторов с искровым зажиганием — относительно невысокая степень сжатия. Если ее поднять с нынешних 10:1 до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего топлива возрастет сразу процентов на шесть. Но чем сильнее мы сжимаем поршнем воздух с парами бензина, тем выше риск взрывного неконтролируемого самовоспламенения смеси — это детонация, страшный враг двигателя: ударные нагрузки, перегрев, разрушение поршней и колец. Не зря «среднестатистическая» степень сжатия даже наисовременнейших бензиновых агрегатов редко поднимается выше 11:1.
На самом деле все просто: дело в снижении так называемой средней температуры цикла. Чем «холоднее» горючая смесь в камере сгорания, тем сильнее ее можно сжать без риска возникновения детонации. Думаете, японцы решили охлаждать всасываемый воздух? Нет, инженеры наоборот, занялись системой выпуска.
Этот прием давно известен по гоночным моторам — «настроенные» выпускные каналы по схеме 4-2-1, в которых порции выхлопных газов из всех четырех цилиндров не «толкаются» друг с другом, а строго поочередно вылетают в атмосферу. При чем здесь температура цикла? «Настроенный» выпуск за счет газодинамического наддува улучшает продувку цилиндров — в них остается меньше горячих отработавших газов, которые неизбежно подмешиваются к свежему воздуху на такте впуска и поднимают температуру в конце такта сжатия.
Как уверяют инженеры, если долю выхлопа снизить с обычных 8% до 4%, то степень сжатия можно безболезненно поднять на три единицы. А за счет охлаждения воздуха при распыле бензина прямо в цилиндр — сжатие можно увеличить еще на единичку.
Чтобы реализовать продвинутый газообмен, пришлось раскошелиться на фазовращатели на обоих распредвалах — и впускном, и выпускном. А вдобавок с помощью компьютерного моделирования придумать еще кучу всяких ухищрений. К примеру, чтобы улучшить «термоизоляцию» камеры сгорания, диаметр цилиндра пришлось уменьшить с нынешних 87,5 мм до 83,5 мм, соответственно увеличив ход поршня.
Длинноходность способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах, вдобавок тягу «на низах» улучшают непосредственный впрыск и увеличение степени сжатия — и возникает эффект, который именуют downspeeding: в противовес общепринятому нынче «даунсайзингу». Мол, мотор настолько хорошо тянет «внизу», что среднестатистические обороты при езде снижаются на 15% — и это дает больший эффект по части снижения расхода бензина и выбросов СО2 даже по сравнению с турбомотором с уменьшенным до 1,4 л рабочим объемом.
В двигателе, построенном Рудольфом Дизелем 120 лет тому назад, впрыск топлива с самого начала был непосредственным — топливо, распыленное в сжатом воздухе, самовоспламеняется от нагрева. Для этого степень сжатия должна быть в полтора-два раза выше, чем у бензиновых моторов с искровым зажиганием.
У атмосферных дизелей она превышает 20:1, у двигателей с турбонаддувом лежит в пределах 16—18:1. Однако инженеры решили добиться беспрецедентно низких для легкового дизелестроения 14:1.
Зачем? Как уверяют японцы, в обычных турбодизелях давление и температура в цилиндрах в конце такта сжатия настолько велики, что впрыскиваемая струя дизтоплива просто не успевает равномерно перемешаться с воздухом. Из-за неполного сгорания растет содержание в выхлопе ядовитых окислов азота и частичек сажи, которые надо дожигать и фильтровать.
Иными словами, пол-Европы носится с идеей электрического гибрида, а японцы наоборот усовершенствуют традиционные двигатели. Надо полагать, что каждый производитель в отдельности успешно развивает это направление. По крайней мере, те, что представили на мировых автосалонах соответствующие концепты.
sto39.ru
