Думаю, что большая часть посетителей сайта знает, чем бензиновый двигатель отличается от дизельного. Главным преимуществом дизеля является низкий расход топлива. Чтобы снизить расход топлива у бензиновых двигателей применяют высокооктановые сорта бензина, а также массу технических ухищрений. Могу предложить еще одно.
Допустим, вы залили в свой автомобиль премиальный высокооктановый бензин. Его высокое октановое число при движении полностью используется очень незначительную часть времени. При равномерном движении вполне можно было бы увеличить степень сжатия, и тем самым, существенно снизить расход топлива. Но тогда двигатель разрушится при резком нажатии на педаль акселератора.Вот если возможно было менять степень сжатия синхронно с опережением зажигания. Тогда расход топлива бензинового двигателя очень приблизился к дизелю. А у дизеля свои проблемы. При полной нагрузке температура и давление в камере сгорания таковы, что окисляется атмосферный азот. И если можно степень сжатия уменьшить, то и двигатель станет чище, и нагрузка на него значительно меньше. Расход топлива тот же, а экологичность и срок службы намного лучше.
Представьте себе снятый жигулёвский двигатель. Снимаем головку блока цилиндров. Далее производим в конструкции двигателя следующие изменения.
Вот поверхность блока. и вровень с ней запрессованные гильзы. Теперь представим, что каждая гильза выступает над поверхностью блока цилиндров на 2-3 см, выступающая часть гильзы отполирована, и на неё одето ещё одно поршневое кольцо. И из плоскости БЦ по углам выступают 4 направляющих пальца.
Теперь посмотрим на головку БЦ. В ней проделано 4 отверствия, совпадающих с выступающими из БЦ пальцами, и по ним ГБ свободно скользит вверх и вниз. Если посмотрим на нижнюю часть ГБ, то увидим, что там закреплены коротенькие гильзы. Итак: берём нашу снятую ГБ и одеваем на выступающие пальцы. Наши коротенькие гильзы одеваются на выступающую часть основной гильзы.Роль прокладки ГБ у нас будет играть одетое на выступающую часть гильзы поршневое кольцо. Таким образом ГБ имеет возможность свободно скользить, изменяя степень сжатия за доли секунды. Перемещение ГБ осуществляют гидравлические цилиндры (возможны варианты). Поскольку привод ГРМ в современных двигателях осуществляется с помощью ремня или цепи проблем с работой ГРМ при перемещении ГБ не возникнет. С системами охлаждения и смазки проблем возникнуть также не должно.
Таким образом, никак не меняя основную конструкцию двигателя, ему можно придать уникальные качества.
Заявка на изобретение зарегистрирована.
www.highbrow.ru
Недавно на автосалоне в Париже марка Infiniti (читай, альянс Renault-Nissan) представила двигатель с изменяемой степенью сжатия. Фирменная технология Variable Compression-Turbocharged (VC-T) позволяет варьировать эту самую степень, буквально высасывая все соки из двигателя.
В «идеальной вселенной» правило простое — чем выше степень сжатия топливо-воздушной смеси, тем лучше. Смесь максимально расширяется, поршни движутся как заведенные, следовательно, мощность и КПД мотора максимальны. Другими словами, топливо сжигается чрезвычайно эффективно.
Все было бы замечательно, если б не сама природа топлива. В ходе издевательств его терпению когда-то наступает предел: чем ровнее сгорает смесь — тем лучше, но при высоких нагрузках (высокая степень сжатия, большие обороты) смесь начинает взрываться, а не сгорать. Такое явление называется детонацией, и эта штука весьма разрушительна. 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 этого явления. Инженеры Infiniti составили график, на котором обозначили для себя эффективные режимы работы двигателя в зависимости от нагрузки, величины оборотов и степени сжатия топливо-воздушной смеси. (На самом деле эффективность сгорания топлива можно повышать и другими способами, например, увеличением количества клапанов на цилиндр, настройкой графика их работы, даже выбором места над поршнем, куда направляется впрыск порции топлива. Конечно, мы об этом помним.) Первые два параметра, понятно, зависят как от внешних факторов, так и от тщательного подбора трансмиссии. А третий — степень сжатия — также решено было изменять в пределах от 8:1 до 14:1.
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 насчет этих минусов грех жаловаться — 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.
Поскольку в названии технологии присутствует слово Turbocharged, очевидно, что такие моторы будут турбированными. Первый из них — двухлитровый 270-сильный встанет под капот кроссовера Infiniti QX50. Уверяют, что двигатель с изменяемой степенью сжатия потребляет на целых 27% меньше топлива, чем обычный мотор аналогичного объема. Цифра крайне внушительная. Надо думать, что и экологичность (количество выбросов вредных веществ) у него на высоте.
quto.ru
Двигатель VC-T. Изображение: Nissan
Японский автопроизводитель Nissan Motor представил новый тип бензинового двигателя внутреннего сгорания, который по некоторым параметрам превосходит продвинутые современные дизельные двигатели.
Новый двигатель Variable Compression-Turbo (VC-T) способен при необходимости изменять степень сжатия газообразной горючей смеси, то есть изменять шаг хода поршней в цилиндрах ДВС. Этот параметр обычно является фиксированным. Судя по всему, VC-T станет первым в мире ДВС с изменяемой степенью сжатия смеси.Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (полный объём цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке, то есть к объёму камеры сгорания.
Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность и увеличивает КПД двигателя, то есть способствует снижению расхода топлива.
В обычных бензиновых двигателях степень сжатия обычно составляет от 8:1 до 10:1, а в спортивных машинах и гоночных болидах может достигать 12:1 или больше. При повышении степени сжатия двигатель нуждается в топливе с бóльшим октановым числом.
Двигатель VC-T. Изображение: Nissan
На иллюстрации показана разница в шаге поршней на разной степени сжатия: 14:1 (слева) и 8:1 (справа). В частности, демонстрируется механизм изменения степени сжатия от 14:1 к 8:1. Он происходит таким образом.
Конструкция запатентована Nissan (патент США № 6,505,582 от 14 июня 2003 года).
Изменение степени сжатия в ДВС можно в каком-то смысле сравнить с изменением угла атаки в винтах регулируемого шага — концепции, которая много десятилетий применяется в воздушных и гребных винтах. Изменяемый шаг винта позволяет поддерживать эффективность движителя близкой к оптимальной вне зависимости от скорости движения носителя в потоке.
Технология изменения степени сжатия ДВС даёт возможность сохранить мощность двигателя при соблюдении строгих нормативов к экономичности двигателя. Вероятно, это вообще самый реальный способ соблюсти эти нормативы. «Все сейчас работают над изменяемой степень сжатия и другими технологиями, чтобы значительно улучшить экономичность бензиновых двигателей, — говорит Джеймс Чао (James Chao), управляющий директор по Азиатско-Тихоокеанскому региону и консультант IHS, — По крайней мере последние двадцать лет или около того». Стоит упомянуть, что в 2000 году компания Saab показывала прототип такого двигателя Saab Variable Compression (SVC) для Saab 9-5, за который удостоилась ряда наград на технических выставках. Затем шведскую фирму купил концерн General Motors и прекратил работу над прототипом.
Двигатель Saab Variable Compression (SVC). Фото: Reedhawk
Двигатель VC-T обещают вывести на рынок в 2017 году с автомобилями марки Infiniti QX50. Официальная презентация назначена на 29 сентября на Парижском автосалоне. Этот двухлитровый четырёхцилиндровый двигатель будет обладать примерно такой же мощностью и крутящим моментом, что и 3,5-литровый двигатель V6, место которого займёт, но обеспечит экономию топлива 27%, по сравнению с ним.
Инженеры Nissan говорят также, что VC-T будет дешевле, чем современные продвинутые дизельные двигатели с турбонаддувом, и будет полностью соответствовать современным нормам на выбросы оксида азота и других выхлопных газов — такие правила действуют в Евросоюзе и некоторых других странах.
После Infiniti новыми двигателями планируется оснащать другие автомобили Nissan и, возможно, партнёрской компании Renault.
Двигатель VC-T. Изображение: Nissan
Можно предположить, что усложнённая конструкция ДВС в первое время вряд ли будет отличаться надёжностью. Есть смысл выждать несколько лет, прежде чем покупать автомобиль с двигателем VC-T, если только вы не хотите участвовать в тестировании экспериментальной технологии.
Вконтакте
Google+
scigeek.ru
Увеличение степени сжатия, получаемое путем уменьшения объема камеры сгорания, ведет к увеличению мощности двигателя. Увеличение степени сжатия ведет к росту давления сгорания в цилиндре за счет увеличения давления сжатия, улучшения циркуляции смеси в камере сгорания и увеличения скорости сгорания.
Степень сжатия нельзя увеличивать до любой произвольной величины. Она ограничена качеством используемого топлива, а также тепловой и механической прочностью узлов двигателя. Достаточно сказать, что при увеличении эффективной степени сжатия с 6 до 10 силы, действующие на поршень, возрастают почти вдвое; т. е. вдвое возрастает нагрузка, например, на кривошипный механизм.
С учетом прочности деталей двигателя и детонационных свойств доступных топлив не рекомендуется применять геометрическую степень сжатия больше 14. Увеличение степени сжатия до этого значения требует не только удаления прокладки (если она была), но и придания соответствующей формы головке цилиндра, а иногда и цилиндру. Для облегчения расчета объема камеры сгорания для разных степеней можно пользоваться диаграммой, показанной на рис. 9.17. Каждая из кривых относится к определенному рабочему объему цилиндра
Рис. 9.17. Диаграмма зависимости степени сжатия а от объемов камеры сгорания
V1= 125 см3 и V2 —50 см3
В некоторых двигателях с относительно небольшой степенью сжатия ее значительное увеличение возможно только путем механической обработки. В этом случае заплавляют камеру сгорания и снова обрабатывают ее. Это позволяет также изменить форму камеры. Большинство современных двигателей, применяемых в картинге, имеют камеру сгорания в виде шляпы. Эту форму не следует изменять при доработках двигателя.
Единственный метод точного определения объема камеры сгорания — это заполнение ее моторным маслом через отверстие для запальной свечи (рис. 9.18) при положении поршня в верхней мертвой точке. При таком методе измерения от объема налитого масла надо отнять объем свечного отверстия. Объем свечного отверстия для свечи с короткой резьбой равен 1 —1,1 см’1, для свечи с длинной резьбой — 1,7—1,8 см3.
Прокладки под головку цилиндра в гоночных двигателях либо вообще не применяются, либо их заменяют тонкие медные кольца. В обоих случаях поверхности стыка цилиндра и головки должны быть притерты. Применение прокладок из материала с низким коэффициентом теплопроводности противопоказано, потому что это затруднит отток теплоты от верхней части гильзы цилиндра, несущей значительную тепловую нагрузку, к головке и ее охлаждающим ребрам. Прокладка головки цилиндра ни в коем случае не должна выступать в камеру сгорания. Выступающая кромка прокладки будет накаляться и станет источником калильного зажигания.
Рис. 9.18. Определение объема камеры сгорания
Октановое число применяемого бензина должно соответствовать степени сжатия. Однако надо учитывать, что степень сжатия является не единственным фактором, определяющим возможную детонацию топлива.
Детонация зависит от протекания процесса сгорания, от движения смеси в камере сгорания, от способа зажигания и т. п. Вид топлива для конкретного двигателя подбирается опытным путем. Однако использовать высокооктанное топливо для двигателя с низкой степенью сжатия не имеет смысла, потому что работа двигателя не улучшается.
vsescooter.ru
Рассмотрим конструктивные схемы двигателей VCR, а также проанализируем их преимущества и недостатки.
1. Двигатели VCR, в которых происходит изменение степени сжатия за счет движения головки блока с цилиндром
На рис. 1 представлен двигатель с боковым шарниром. В таком типе двигателя головка блока вместе с цилиндром движется вверх-вниз относительно шарнира. При этом есть возможность управлять степенью сжатия и четко ее фиксировать, соответственно режиму работы двигателя. В зависимости от степени сжатия, поршень изменяет свою кинематику, что не всегда благоприятно сказывается на мощностных характеристиках двигателя. По утерям на трение, силу инерции и балансировку такой двигатель будет идентичным обычному двигателю. Но по надежности и жесткости конструкции, он имеет значительные недостатки. Такие двигатели проблематично устанавливать на любые транспортные средства из-за изменения габаритов двигателя в процессе его работы.
На рис. 2 показано изменение степени сжатия в зависимости от положения головки блока. На первом рисунке -низкая степень сжатия, на втором - высокая степень сжатия.
На рис. 3 показан двигатель SAAB с изменяемой степенью сжатия. В верхней части рисунка показан угол наклона головки блока, при изменении которого меняется степень сжатия.
Есть более совершенные двигатели такого типа (рис. 4). Шарнир устанавливается не со стороны блока цилиндров, а в верхней части головки. В таком случае все преимущества и недостатки этого двигателя остаются без изменений, кроме кинематики поршня, так как цилиндр с головкой блока осуществляет только вертикальные движения. В таких типах двигателей головка блока цилиндра изготавливается как одно целое с гильзой цилиндра.
2.Двигатели с гидравлическим поршнем
На рис. 5 показана кинематическая схема двигателя с гидравлическим поршнем.
В этих двигателях не изменяется кинематика поршня, а также они имеют небольшую шумность. Но у них тяжело контролировать степень сжатия, поскольку изменяется высота поршня, а поршень осуществляет возвратнопоступательные движения. Потери на трение в таких двигателях несколько выше, чем в обычных. А также надежность и жесткость двигателя ниже. Сила инерции и балансировка двигателя также не удовлетворительны. Но такие двигатели без особых проблем можно устанавливать на любые автомобили.
На рис. 6 представлен двигатель с гидравлическим поршнем, а также изменение высоты поршня в зависимости от степени сжатия.
3.Двигатели с эксцентриками на подшипниках
Таких схем бывает три типа. В схеме первого типа эксцентрик устанавливается на поршневом пальце, второго - эксцентрик устанавливается на шатунных шейках, и третьего - эксцентрик устанавливается на коренных шейках. В таких двигателях потери на трения не велики, но их надежность и жесткость недостаточны. В этих двигателях большая сила инерции, плохая сбалансированность двигателя и повышенная его шумность. Но есть возможность устанавливать такие двигатели на любые транспортные средства, так как их габариты в процессе работы не изменяются. Что касается контроля степени сжатия, то на первых двух типах двигателей осуществлять его сложно, на двигателе третьего типа достаточно просто.
На рис. 7 представлена кинематическая схема двигателя с эксцентриками на подшипниках.
На рис. 8 показано, как изменяется степень сжатия в зависимости от перемещения механизма изменения эксцентрика.
На рис. 9 более наглядно показано изменение положения верхней мертвой точки поршня и, соответственно, степени сжатия.
4.Двигатели с многозвенным кривошипом В этих двигателях очень сложная кинематика поршня, достаточно большие силы инерции, а также плохая сбалансированность двигателя. В таких типах двигателей высокая жесткость и надежность. Кинематическая схема представлена на рис. 10.
5. Двигатели с добавочным поршнем в головке блока
На рис. 11 показана кинематическая схема двигателя с добавочным поршнем головки блока. По ней можно легко разобраться, как изменяется степень сжатия в зависимости от изменения положения добавочного поршня.
Такие двигатели наиболеепохожи на обычный двигатель. Кинематика поршня остается неизменной. Потери на трение несколько выше, чем в обычных двигателях. По шумности они ни чем не отличаются от обычных. А также силы инерции и балансировкам двигателя идентичны обычному двигателю. Но в таких двигателях контроль степени сжатия можно легко осуществлять по отдельности в каждом цилиндре. При такой схеме наиболее просто переделать стандартный двигатель в двигатель VCR.
Рис. 12. Механизм привода добавочного поршня
Рис. 13. Показано два положения добавочного поршня при разной степени сжатия
6.Двигатели с шестеренчатым механизмом На рис. 14 показана кинематическая схема двигателя VCR с шестеренчатым механизмом.
На рис. 15 показаны положения поршня при разных степенях сжатия. Эта схема, хоть и сложна, но дает возможность легко и четко регулировать степень сжатия в каждом цилиндре по отдельности.
Рис. 16. Схема механизма изменения степени сжатия и два значения степени сжатия в зависимости от положения верхней мертвой точки поршня.
Двигатели, показанные на рис. 14, 15, 16, выигрывают тем, что они не изменяют своих внешних габаритов. Все изменения, касающиеся степени сжатия, происходят внутри двигателя.
Существует много конструкционных схем этих двигателей, которые имеют достаточно большое количество промежуточных звеньев, что неблагоприятно влияет на работу двигателя, а также повышают потери на трение. Но при таких схемах конструкции двигателя можно легко осуществлять изменение степени сжатия в каждом цилиндре по отдельности. Наиболее перспективный двигатель, который обладает множеством преимуществ по сравнению с обычным, - это двигатель французской фирмы МЕЕС-5 VCR (рис. 17).
Такой двигатель построен по кинематической схеме (рис. 14). Он имеет большие преимущества перед выше изложенными двигателями. В двигателе с шестеренчатым механизмом поршень при прохождении верхней и нижней мертвых точек движется без перекладки. Это снимает с цилиндропоршневой группы лишние нагрузки. При такой работе двигатель меньше изнашивается.
Конструкция, работа и технология изготовления такого двигателя будут описана в следующей статье.
Остап Коляса
juke-nissan.ru
Степень сжатия газообразной горючей смеси в цилиндре изменяется от 8:1 до 14:1
Двигатель VC-T. Изображение: Nissan
Японский автопроизводитель Nissan Motor представил новый тип бензинового двигателя внутреннего сгорания, который по некоторым параметрам превосходит продвинутые современные дизельные двигатели.
Новый двигатель Variable Compression-Turbo (VC-T) способен при необходимости изменять степень сжатия газообразной горючей смеси, то есть изменять шаг хода поршней в цилиндрах ДВС. Этот параметр обычно является фиксированным. Судя по всему, VC-T станет первым в мире ДВС с изменяемой степенью сжатия смеси.
Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (полный объём цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке, то есть к объёму камеры сгорания.
Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность и увеличивает КПД двигателя, то есть способствует снижению расхода топлива.
В обычных бензиновых двигателях степень сжатия обычно составляет от 8:1 до 10:1, а в спортивных машинах и гоночных болидах может достигать 12:1 или больше. При повышении степени сжатия двигатель нуждается в топливе с бóльшим октановым числом.
Двигатель VC-T. Изображение: Nissan
На иллюстрации показана разница в шаге поршней на разной степени сжатия: 14:1 (слева) и 8:1 (справа). В частности, демонстрируется механизм изменения степени сжатия от 14:1 к 8:1. Он происходит таким образом.
Конструкция запатентована Nissan (патент США № 6,505,582 от 14 июня 2003 года).
Изменение степени сжатия в ДВС можно в каком-то смысле сравнить с изменением угла атаки в винтах регулируемого шага — концепции, которая много десятилетий применяется в воздушных и гребных винтах. Изменяемый шаг винта позволяет поддерживать эффективность движителя близкой к оптимальной вне зависимости от скорости движения носителя в потоке.
Технология изменения степени сжатия ДВС даёт возможность сохранить мощность двигателя при соблюдении строгих нормативов к экономичности двигателя. Вероятно, это вообще самый реальный способ соблюсти эти нормативы. «Все сейчас работают над изменяемой степень сжатия и другими технологиями, чтобы значительно улучшить экономичность бензиновых двигателей, — говоритДжеймс Чао (James Chao), управляющий директор по Азиатско-Тихоокеанскому региону и консультант IHS, — По крайней мере последние двадцать лет или около того». Стоит упомянуть, что в 2000 году компания Saab показывала прототип такого двигателя Saab Variable Compression (SVC) для Saab 9-5, за который удостоилась ряда наград на технических выставках. Затем шведскую фирму купил концерн General Motors и прекратил работу над прототипом.
Двигатель Saab Variable Compression (SVC). Фото: Reedhawk
Двигатель VC-T обещают вывести на рынок в 2017 году с автомобилями марки Infiniti QX50. Официальная презентация назначена на 29 сентября на Парижском автосалоне. Этот двухлитровый четырёхцилиндровый двигатель будет обладать примерно такой же мощностью и крутящим моментом, что и 3,5-литровый двигатель V6, место которого займёт, но обеспечит экономию топлива 27%, по сравнению с ним.
Инженеры Nissan говорят также, что VC-T будет дешевле, чем современные продвинутые дизельные двигатели с турбонаддувом, и будет полностью соответствовать современным нормам на выбросы оксида азота и других выхлопных газов — такие правила действуют в Евросоюзе и некоторых других странах.
После Infiniti новыми двигателями планируется оснащать другие автомобили Nissan и, возможно, партнёрской компании Renault.
Двигатель VC-T. Изображение: Nissan
Можно предположить, что усложнённая конструкция ДВС в первое время вряд ли будет отличаться надёжностью. Есть смысл выждать несколько лет, прежде чем покупать автомобиль с двигателем VC-T, если только вы не хотите участвовать в тестировании экспериментальной технологии.©
Вконтакте
Google+
Понравился пост? Тырни кнопочку!
www.obobrali.ru
