Мы привыкли к тому, что степень сжатия и рабочий объем являются неизменными конструктивными параметрами автомобильного двигателя. Похоже, от этой привычки вскоре придется отвыкать. Тенденции развития моторостроения указывают на то, что будущее за двигателями с «изменяемыми неизменными». И это отнюдь не туманная перспектива – речь идет о будущем, которое стоит на пороге и уже стучится в дверь.
Почти 15 лет тому назад шведский концерн SAAB, известный эксперт в области моторных технологий, в очередной раз возмутил спокойствие мировой автомобильной общественности. На мотор-шоу 2000 года в Женеве он продемонстрировал сенсационный результат многолетней работы над проектом SVC (SAAB Variable Compression) – прототип искрового двигателя с механическим нагнетателем и переменной степенью сжатия. Общественность «возмутили» как фантастические мощностные характеристики агрегата, так и его скромный аппетит. Рядная «пятерка» объемом 1,6 л развивала номинальную мощность и максимальный крутящий момент, характерные для 3-литрового двигателя V-6 (225 л.с./5800 мин-1 и 333 Нм/4000 мин-1 соответственно). При испытаниях SVC-мотора в составе автомобиля SAAB 9-5 расход топлива в комбинированном цикле составил всего 8,3 л/100 км.
Возбудитель автомобильной общественности, прототип двигателя SVCСтоль великолепная комбинация компактности, тяговых характеристик, расхода топлива и соответственно токсичных выбросов сулила в наступившем XXI веке радужные перспективы и шведскому концерну, и всему мировому автопрому. Недаром SVC-концепт тут же был удостоен нескольких наград от устроителей женевской выставки и ряда автомобильных изданий. В восторженных комментариях многих серьезных автоспециалистов высказывалось мнение, что начало массового производства SVC-двигателей – дело двух-трех лет. Меж тем минуло уже без малого 15, а «саабов» с чудо-моторами нет как нет. Страсти вокруг нашумевшего SVC-проекта улеглись, свежей информации о его дальнейшей судьбе не найти. Горячие головы из числа поклонников SAAB «катят бочки» на руководство GM – мол, те специально заморозили проект, который грозил вбить кол в производство многолитровых «джи-эмовских» «бормотографов» и пустить под откос целую отрасль их американской промышленности. В общем, история любопытная. Можно сказать, детективная. Чтобы в ней объективно разобраться, нужно вначале понять, в чем суть идеи изменения неизменного.
Из теории тепловых машин, начало которой было положено в первой половине XIX века французским ученым и инженером Сади Карно, известно, что эффективность идеального термодинамического цикла (его термический КПД) увеличивается с ростом степени сжатия (в) рабочего тела. Влияние степени сжатия на эффективность реальных тепловых машин – автомобильных ДВС – не столь однозначное. Теоретически обоснованному, «беспредельному» повышению степени сжатия препятствуют одновременно растущие механические потери на трение и газообмен, тепловые и механические нагрузки на детали двигателя, особенности автомобильных топлив и ряд других. Поэтому применительно к ДВС (определенной конструкции) можно говорить об оптимальном значении степени сжатия, при которой достигается максимум эффективного КПД, отвечающего за топливную экономичность и высокие мощностные характеристики. Точнее, о диапазоне оптимальных величин в, поскольку на разных режимах работы двигателя степень воздействия ограничивающих факторов различна и наиболее эффективная работа может достигаться при разных степенях сжатия.
Уважаемые читатели!
Полную версию данной статьи можно прочесть в бумажной версии журнала "АБС-авто" № 3 (2014 г.)
www.abs-magazine.ru
Двигатель VC-T. Изображение: NissanЯпонский 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.
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.
sohabr.net
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.
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.
www.nanonewsnet.ru
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), использующих в качестве топлива бензин и/или дизельное топливо. ДВС с изменяемой степенью сжатия содержит, по меньшей мере, одну пару цилиндров (2), поршни которых посредством своих шатунов (3) кинематически связаны соответственно с двумя коленчатыми валами (4). Каждый коленчатый вал (4) посредством зубчатого зацепления связан с валом отбора мощности (7). Вал управления (8) механически связан с силовыми валами (10) посредством червячных передач. Силовые валы (10) связаны с коленчатыми валами (4) с возможностью их перемещения. Коленчатые валы (4) соединены друг с другом силовыми тягами. Силовые тяги расположены V-образно и установлены с возможностью вращения вокруг оси вала отбора мощности (7). Установка силовых тяг обеспечивает синхронное перемещение на равные расстояния коленчатых валов (4) и симметричное изменение объема камер сгорания (11). Камеры сгорания (11) соединены с цилиндрами (2). Возможность перемещения коленчатых валов (4) может быть обеспечена установкой опор гаечного типа (20) на силовых валах (10) при помощи правого и левого резьбовых соединений. На торцах силовых валов (10) могут быть установлены шаровые упоры (22) для передачи нагрузки на корпус двигателя. Технический результат заключается в создании конструкции ДВС, позволяющей изменять положение коленчатого вала для регулирования степени сжатия. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), использующих в качестве топлива бензин и/или дизельное топливо.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание недорогой, надежной и простой конструкции, позволяющей изменять положение коленчатого вала ДВС. Данная конструкция ДВС позволяет регулировать степень сжатия за счет изменения объема камер сгорания посредством метода изменения положения коленчатых валов.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
Данная конструкция ДВС работает следующим образом: каждый из двух поршней 1 (фиг.1), расположенный в цилиндре 2, через шатун 3 приводит в действие коленчатый вал 4, на обоих торцах которого закреплены шестерни 5, находящиеся в зацеплении с двумя шестернями 6, приводящими в движение вал отбора мощности 7. Вал отбора мощности посредством двух подшипников закреплен в торцевых стенках корпуса двигателя. Два коленчатых вала 4 и вал отбора мощности 7 через отверстия силовых тяг 19 и 18 V-образно соединены между собой, образуя при этом угол α (фиг.3). Силовые тяги состоят из частей 16 и 17, соединенных между собой четырьмя болтами. Такая конструкция позволяет свободно менять положение коленчатых валов, не нарушая целостность зацепления шестерен коленчатых валов 5 и шестерен 6 вала отбора мощности 7, при этом при увеличении угла α будет происходить уменьшение объема камер сгорания 11 и увеличение степени сжатия и наоборот, где 12 - клапанные головки двигателя. Изменение угла α происходит следующим образом: вал управления 8, проходящий по всей длине двигателя, вращаясь, при помощи червячных соединений 9 вращает силовые валы 10 (фиг.1, 2). От каждого торца до червячного соединения силовые валы имеют резьбу, причем с одной стороны резьба правая, а с другой - левая. На силовых валах посредством правого и левого резьбового соединения симметрично установлены разборные опоры гаечного типа 20, в отверстиях 21 которых крепятся коленчатые валы. При вращении силовых валов 10 происходит симметричное смещение коленчатых валов, угол α изменяется и происходит изменение объемов камер сгорания и степени сжатия двигателя. Оба торца силовых валов имеют шаровые упоры 22, передающие нагрузку от крутящего момента с силовых валов 10 на блок цилиндров через расположенные вертикально направляющие 23, которые в разрезе имеют профиль внешней обоймы шарикоподшипника и выполнены из аналогичного материала. Шаровой упор, расположенный на одном торце силового вала, передает нагрузку на корпус двигателя при создании тяги, на другом торце - при торможении двигателем. Количество силовых валов и силовых тяг на двигателе определяется непосредственно в процессе разработки двигателя и зависит от количества цилиндров, используемых материалов и проектируемой мощности ДВС. При необходимости конструкция двигателя может быть развернута на 180°, а оси цилиндров могут занимать положение от горизонтального до вертикального. Смазка элементов конструкции выполняется из масляной магистрали двигателя.
Крутящий момент, возникающий при создании тяги, передается с вала отбора мощности на опоры двигателя следующим образом: вал отбора мощности 7 → шестерни вала отбора мощности 6 → шестерни коленчатых валов 5 → коленчатые валы 4 → опоры гаечного типа 20 → силовые валы 10 → шаровые упоры силовых валов 22 → вертикальные направляющие 23 → блок цилиндров → опоры двигателя.
При необходимости изменения степени сжатия блок управления дает команду мотору управления на вращение вала управления 8, который устанавливает необходимую в данный момент степень сжатия. При отключении питания на клеммах мотора управления после выполнения регулировки червячные передачи 9 и опоры гаечного типа 20 гарантированно обеспечат надежное сохранение установленной степени сжатия. Рассмотрим порядок работы двигателя при изменении октанового числа топлива. После дозаправки транспортного средства бензином, октановое число которого отличается от октанового числа бензина, находящегося в баке, запуск двигателя произойдет на тех же регулировках, при которых он выключался, т.к. октановое число бензина, находящегося в трубопроводе после дозаправки, не изменилось. По мере выработки топлива из трубопровода датчик измерителя октанового числа, установленный в топливной магистрали непосредственно перед входом в двигатель, при изменении октанового числа даст команду блоку управления на выполнение корректировки и произойдет переход работы двигателя на смесь. При необходимости изменение степени сжатия может происходить практически мгновенно и будет зависеть только от частоты вращения вала управления. Оперативная способность двигателя поддерживать степень сжатия в оптимальном режиме при разных условиях и режимах работы двигателя позволит добиваться большей мощности при использовании одного и того же сорта топлива.
Оперативная способность двигателя поддерживать степень сжатия в оптимальном режиме при разных условиях и режимах работы двигателя позволит снизить расход топлива. При незначительных доработках в конструкции двигатель может легко переходить на эксплуатацию с бензина на дизельное топливо и обратно. Этот момент важен при эксплуатации двигателя в странах с холодным климатом. Зимой для обеспечения уверенного запуска двигателя в качестве топлива можно использовать бензин, а летом - дизельное топливо для снижения эксплуатационных расходов. При производстве двигателя не используются дорогостоящие материалы и высокие технологии, поэтому стоимость такого двигателя не будет высокой.
В двигателе функцию балансировочного вала может выполнить вал отбора мощности. Мощность, получаемая двигателем, передается на вал отбора мощности при помощи двух коленчатых валов, в результате чего нагрузка на каждый коленчатый вал снижена в два раза в сравнении с двигателем того же объема, использующим один коленчатый вал. Нагрузка на шестерню 6 приложена в двух точках. Эти особенности двигателя позволяют создавать надежные и мощные многоцилиндровые ДВС. Зоны 14 удобны для размещения агрегатов топливной аппаратуры и вспомогательных агрегатов, а зоны 15 удобны для размещения элементов системы выхлопа. Эта особенность конструкции позволяет сделать двигатель более компактным.
На двигателе крепление крышки картера может быть выполнено при помощи болтов и технологического клея, т.к. выполнение ремонта можно осуществить через крышку 13. Такая технология крепления крышки картера обеспечит его полную герметизацию. При выполнении незначительных ремонтных работ в зоне картера через верхнюю крышку исключено попадание моторного масла на землю.
1. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров, поршни которых посредством своих шатунов кинематически связаны соответственно с двумя коленчатыми валами, каждый из которых посредством зубчатого зацепления связан с валом отбора мощности, причем вал управления механически связан с силовыми валами посредством червячных передач, а силовые валы в свою очередь связаны с коленчатыми валами с возможностью их перемещения, при этом коленчатые валы соединены друг с другом силовыми тягами, расположенными V-образно и установленными с возможностью вращения вокруг оси вала отбора мощности с обеспечением синхронного перемещения на равные расстояния коленчатых валов и симметричного изменения объема камер сгорания, соединенных с цилиндрами.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что возможность перемещения коленчатых валов обеспечена тем, что на силовых валах при помощи правого и левого резьбовых соединений установлены соответствующие опоры гаечного типа, в отверстии каждой из которых закреплен соответствующий коленчатый вал.
3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что на торцах силовых валов установлены шаровые упоры для передачи нагрузки на корпус двигателя при создании тяги и при торможении двигателем.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к автомобильной технике, в частности к двигателю внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержит верхнюю - цилиндровую, и нижнюю - картерную части, подвижно соединенные между собой и связанные механизмом перемещения, между верхней и нижней частями двигателя установлен уплотнитель, картерная часть впереди и сзади снабжена жестко закрепленными и выступающими вверх консолями с отверстиями и установленными в отверстиях подшипниками, цилиндровая часть спереди и сзади снабжена валами, жестко закрепленными горизонтально и эксцентрично относительно продольной оси цилиндровой части и входящими в отверстия с подшипниками консолей картерной части, причем цилиндровая часть установлена с возможностью отклонения от вертикального положения по круговой траектории с помощью механизма перемещения. Подшипники консолей могут быть выполнены роликовыми. Технический результат - улучшение функционально-эксплуатационных характеристик за счет упрощения конструкции изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к автомобильной технике, в частности к двигателю внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия.
На современном рынке двигателей внутреннего сгорания существует потребность в устройствах для изменения степени сжатия двигателя, что позволяет контролировать детонацию при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство изменения степени сжатия двигателя (Патентный документ Германии №19926133 А1, F02B 75/04, 14.12.2000), в котором за счет установки коренных подшипников коленчатого вала во вращающихся эксцентриковых обоймах обеспечивается смещение коленчатого вала и, как следствие, перемещение шатуна и поршня в вертикальной плоскости цилиндра двигателя с возможностью изменения объема камеры сгорания цилиндра двигателя.
Указанное устройство имеет сложную конструкцию и не позволяет надежно изменять степень сжатия двигателя.
Наиболее близким к предложенному является устройство для регулирования объема камеры сгорания и компрессии в камере сгорания поршневого двигателя (RU 2322597С2, F02B 75/04, 14.12.2000).
В указанном устройстве цилиндровая часть установлена с возможностью смещения по отношению к картерной части вдоль общей плоскости скольжения между цилиндровой частью и картерной частью, с помощью механизма перемещения. Между цилиндровой частью и картерной частью установлено уплотнение.
Однако указанное устройство также имеет сложную конструкцию и не позволяет надежно изменять степень сжатия двигателя.
Задачей изобретения является улучшение функционально-эксплуатационных характеристик двигателя за счет упрощения конструкции устройства изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя.
Другой задачей изобретения является повышение надежности изменения степени сжатия двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержит верхнюю - цилиндровую, и нижнюю - картерную части, подвижно соединенные между собой и связанные механизмом перемещения, между верхней и нижней частями двигателя установлен уплотнитель, картерная часть впереди и сзади снабжена жестко закрепленными и выступающими вверх консолями с отверстиями и установленными в отверстиях подшипниками, цилиндровая часть спереди и сзади снабжена валами, жестко закрепленными горизонтально и эксцентрично относительно продольной оси цилиндровой части и входящими в отверстия с подшипниками консолей картерной части, причем цилиндровая часть установлена с возможностью отклонения от вертикального положения по круговой траектории с помощью механизма перемещения.
Предпочтительно, подшипники консолей могут быть выполнены роликовыми.
Указанное выполнение устройства позволяет улучшить функционально - эксплуатационные характеристики двигателя за счет упрощения конструкции устройства, изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана принципиальная схема (общий вид) предложенного двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия;
на фиг. 2 иллюстрируется двигатель в разрезе;
на фиг. 3 иллюстрируется двигатель в разрезе при отклонении цилиндровой части от вертикального положения;
на фиг. 4 иллюстрируется механизм изменения угла наклона цилиндровой части.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на Фиг. 1, блок двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия разделен на две части, верхнюю - цилиндровую часть 1, и нижнюю - картерную часть 2. Между верхней и нижней частями установлена манжета или другой уплотнитель 3, препятствующий утечке смазывающих жидкостей из двигателя.
Картерная часть 2 двигателя закреплена на автомобиле и снабжена консолями 4, а цилиндровая часть 1 остается подвижной и отклоняется на подшипниках 5 по круговой траектории вокруг валов 6 вдоль оси поворота 7, находящейся параллельно продольным осям верхней 1 и нижней 2 частей двигателя. Подшипники 5 находятся в выступающих консолях 4, находящихся спереди и сзади картерной части 2.
Как показано на Фиг. 2, в цилиндровой части 1 блока двигателя установлены поршни 8 и головка блока с газораспределительным механизмом (на чертеже не показаны). В картерной части 2 находятся коленчатый вал 9 и шатуны 10.
Продольная ось 11 верхней части 1 двигателя проходит через центр поршневых пальцев 12 в момент нахождения поршней в верхней мертвой точке, а продольная ось 13 нижней части 2 проходит через центр 14 коленчатого вала 9.
Как показано на Фиг. 3, при увеличении нагрузки производится изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма и степени сжатия в цилиндрах, что происходит путем отклонения верхней части 1 на подшипниках 5 по круговой траектории, по ходу вращения двигателя.
При повороте происходит угловое смещение вертикальной оси 15 верхней части 1 относительно вертикальной оси 16 нижней части 2, что приводит к смещению траектории хода поршней 8 в сторону от вертикальной траектории и к изменению величины угла наклона 17, а следовательно, меняется передача рабочего усилия от поршня 8 к коленчатому валу 9. Таким образом, происходит изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма. Кроме этого, вследствие того, что ось поворота 7 верхней части 1 не совпадает с продольной осью 11 верхней части 1, а находится на заданном расстоянии, образуется воображаемый рычаг «N», с помощью которого при отклонении верхней части 1 двигателя происходит подъем поршневой части 1 и увеличение фактического расстояния между верхней 1 и нижней 2 частями двигателя, а соответственно, увеличивается объем камеры сгорания и уменьшается степень сжатия
Как показано на Фиг. 4, изменение угла поворота верхней части 1 двигателя осуществляется при помощи эксцентрикового вала 18 и передающих рычажков 19. Вал 18 установлен на нижней части 2 двигателя и вращается на подшипниках, а на эксцентриковых шейках 20 вала установлены передающие рычажки 19, которые, в свою очередь, соединены при помощи проушин 21 и пальцев 22 с верхней частью 1 двигателя. На одном конце вала 18 установлен зубчатый сектор 23, который вращается электродвигателем 24.
Устройство работает следующим образом.
В данном двигателе на малых и частичных нагрузках вертикальные оси верхней 1 и нижней 2 частей двигателя совмещены, а поршни 8 движутся по вертикальной траектории, и двигатель имеет кинематику стандартного двигателя внутреннего сгорания. При увеличении нагрузки производится изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма и степени сжатия в цилиндрах, что происходит путем отклонения верхней части 1 на подшипниках 5 по круговой траектории, по ходу вращения двигателя.
При повороте происходит угловое смещение вертикальных осей верхней 1 и нижней частей 2 относительно друг друга, что приводит к смещению траектории хода поршней 8 в сторону от вертикальной траектории, а следовательно, к изменению углов передачи рабочего усилия от поршня 8 к коленчатому валу 9. Таким образом, происходит изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма. Кроме этого, вследствие того, что ось поворота 7 не совпадает с продольной осью 11 верхней части 1, а находится на заданном расстоянии, образуется рычаг «N», с помощью которого при отклонении верхней части 1 двигателя происходит увеличение фактического расстояния между верхней 1 и нижней 2 частями двигателя, а соответственно, увеличивается объем камеры сгорания и уменьшается степень сжатия. Ось поворота 7 верхней части 1 двигателя задается на стадии проектирования и конструирования, и остается неизменной во время эксплуатации двигателя. Чем больше нагрузка, тем больше угол поворота верхней части 1 и больше изменения кинематики и степени сжатия. При снижении нагрузки происходит возврат к исходному положению. Исходя из этого, прослеживается линейная зависимость изменения кинематики и степени сжатия от величины угла поворота верхней части 1 двигателя, а также от места нахождения оси поворота 7 и величины разнесения между ней и продольной осью верхней части 11 двигателя (величины рычага). Таким образом, расположение оси вращения 7 верхней части 1 двигателя напрямую влияет на параметры изменения кинематики двигателя и степени сжатия в цилиндрах.
Изменение угла поворота верхней части 1 двигателя осуществляется при помощи эксцентрикового вала 18 и передающих рычажков 19. Вал 18 установлен на нижней части 2 двигателя и вращается на подшипниках, а на эксцентриковых шейках 20 вала установлены передающие рычажки 19, которые в свою очередь, соединены при помощи проушин 21 и пальцев 22 с верхней частью 1 двигателя. На одном конце вала 18 установлен зубчатый сектор 23, который вращается электродвигателем 24. Команды на электродвигатель подает блок управления двигателем, исходя из условий и параметров работы двигателя. Таким образом, вал 18 вращается и с помощью рычажков 19 отклоняет в одну или другую сторону верхнюю часть 1 двигателя.
В конструкции данного двигателя, при совмещении оси поворота 7 верхней части 1 двигателя с продольной осью 11 верхней части 1 двигателя, центр поршневых пальцев 12 в момент нахождения поршней 8 в верхней мертвой точке, будет изменяться только кинематика кривошипно-шатунного механизма. В этом случае степень сжатия меняться не будет, так как будет отсутствовать рычаг, увеличивающий расстояние между верхней 1 и нижней 2 частями двигателя.
Предложенная конструкция устройства двигателя позволяет улучшить функционально-эксплуатационные характеристики двигателя за счет упрощения конструкции устройства изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя. Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить надежность изменения степени сжатия двигателя.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
1. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержащий верхнюю - цилиндровую, и нижнюю - картерную части, подвижно соединенные между собой и связанные механизмом перемещения, между верхней и нижней частями двигателя установлен уплотнитель, отличающийся тем, что картерная часть впереди и сзади снабжена жестко закрепленными и выступающими вверх консолями с отверстиями и установленными в отверстиях подшипниками, цилиндровая часть спереди и сзади снабжена валами, жестко закрепленными горизонтально и эксцентрично относительно продольной оси цилиндровой части и входящими в отверстия с подшипниками консолей картерной части, причем цилиндровая часть установлена с возможностью отклонения от вертикального положения по круговой траектории с помощью механизма перемещения.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что подшипники консолей выполнены роликовыми.
www.findpatent.ru
Весной этого года компания LeEco, которая ранее носила имя LeTV, представила концепт LeSee. Уже больше десятилетия основой бизнеса этого китайского бренда являются сервисы в области телевидения и музыки, однако теперь он стремительно выходит на рынок смартфонов и прочей потребительской электроники. Согласно предварительным данным, мобильные устройства LeEco отлично расходятся в Китае и других странах. Возможно, столь же успешным окажется дебют компании и в автомобильном бизнесе? На прошлой неделе газета South China Morning Post сообщила о том, что LeEco собирается построить завод по выпуску электромобилей. Ожидаемая мощность — 400 тысяч машин в год.
По предварительным данным, LeEco собирается инвестировать около 1,8 миллиарда долларов в новую производственную площадку, которая будет расположена в провинции Чжэцзян. Впоследствии завод должен стать частью технологического парка Eco Experience Park. Пока говорится о том, что возведение фабрики закончится в 2018 году.
Ранее LeEco искала партнеров на китайском рынке, которые бы смогли предоставить собственные производственные мощности. К примеру, компания вела переговоры с BAIC и GAC. Но достаточно выгодных предложений не нашлось, поэтому руководство решилось на строительство собственного завода. По предварительным данным, на нем будут не только собирать электрокары, но и выпускать важнейшие компоненты, в том числе электромоторы и тяговые аккумуляторы. К текущему моменту LeEco владеет 833 патентами в области электромобилей.
Возможно, в перспективе LeEco будет выпускать электрокары и в США: в Неваде сейчас идет строительство завода компании Faraday Future, которая является стратегическим партнером LeEco.
Также на прошлой неделе стало известно о некоторых планах Ford. Американцы уже сейчас занимаются гибридными и электрическими автомобилями: Ford продает модели C-Max Hybrid, C-Max Energi, Focus Electric, Fusion Hybrid и Fusion Energi. Однако в перспективе производитель намерен выделить специальную серию инновационных моделей. Вероятно, она получит название Model E.
Американская компания подала патент на имя Model E еще в 2013 году. Она уже много лет выпускает фургоны Ford E-Series, однако вряд ли новое название как-то с ними связано. При этом глава Tesla Motors Элон Маск в 2014 году сокрушался над тем, что ему не удастся выпустить автомобиль Model E: «Мы собирались назвать новинку Model E, но затем Ford в судебном порядке запретил нам это делать, говоря, что он сам собирается использовать такое имя. Я думал, что это безумие: Ford пытается убить SEX (у "Теслы" было бы три модели — Model S, Model E и Model X. — прим. ред.)! Поэтому нам пришлось придумать другое имя. Новая модель будет называться Model 3».
Под маркой Model E будет существовать целая серия электрических и гибридных моделей Ford. Производитель пока не делится точными сведениями о них, зато уже сейчас известно, что как минимум некоторые из них будут предлагаться сразу в нескольких версиях: гибрид, гибрид с возможностью внешней зарядки и электрокар. Схожий подход использован в новой модели Hyundai IONIQ.
Сейчас уже идет строительство нового завода для автомобилей серии Ford Model E. Это будет первая полностью новая производственная площадка компании на территории Северной Америки за последние 20 лет. Общие инвестиции в фабрику должны составить 1,6 миллиарда долларов, что является огромной суммой даже по меркам американского автомобилестроения. Примечательно, что завод будет находиться в Мексике, а вовсе не в США.
Строительство новой фабрики должно быть завершено в 2018 году, а первые серийные гибриды и электрокары сойдут с конвейера в 2019-м. В прошлом году Ford анонсировал планы вложить около 4,5 миллиарда долларов в электрические транспортные средства до 2020 года. На эти деньги планируется разработать и запустить в производство 13 новых моделей. Предполагается, что они должны составить конкуренцию автомобилям Tesla, Chevrolet Bolt и Nissan Leaf. При этом полностью электрические версии должны получить запас хода в районе 320 километров. Скорее всего, большинство инновационных моделей будут хетчбэками и компактными кроссоверами.
Тем временем в Норвегии с 2025 года собираются полностью запретить продажи бензиновых и дизельных машин. Подобную инициативу мы обсуждали несколько месяцев назад. Тогда норвежская газета Dagens Næringsliv сообщила, что четыре ключевых партии Норвегии договорились о введении с 2025 года запрета на продажу новых автомобилей, сжигающих топливо. Однако теперь представитель Министерства транспорта страны официально опроверг эту информацию.
В целом подобная инициатива выглядит вполне логично. Во-первых, в этой северной европейской стране уже давно действуют высокие пошлины на модели с ДВС. Благодаря этому в 2015 году продажи электрокаров и гибридов выросли сразу на 71 %. Во-вторых, в стране отсутствует собственное производство машин, которое необходимо поддерживать любыми способами. Справедливости ради отметим, что Норвегия является лидером Европы по добыче нефти, поэтому пропаганда электрических транспортных средств может идти вразрез с интересами страны.
В Министерстве транспорта подтвердили информацию о том, что Национальный план развития транспорта Норвегии предусматривает определенные шаги, направленные на снижение объема выброса вредных веществ в атмосферу, однако он не включает в себя предложения о полном запрете всех видов двигателей внутреннего сгорания с 2025 года. При этом официальный представитель ведомства упомянул о том, что «правительство хочет поощрять более экологически чистые виды транспорта, но использовать пряник вместо кнута». Об этом он сообщил изданию autonews.com.
Любопытно, что на прошлой неделе многие российские СМИ поспешили заявить о том, что Норвегия планирует полностью запретить продажи новых легковых автомобилей с ДВС с 2025 года. Таким образом, они поделились устаревшей неофициальной информацией либо неверно восприняли новое сообщение Министерства транспорта европейской страны.
Двигатель внутреннего сгорания изначально был самым сложным агрегатом автомобиля. С момента появления первых машин прошло более ста лет, но в этом плане ничего не изменилось (если не брать в расчет электрокары). При этом ведущие производители идут ноздря в ноздрю в плане технического прогресса. Сегодня у каждой уважающей себя компании есть турбомоторы с непосредственным впрыском топлива и системой изменения фаз газораспределения как на впуске, так и на выпуске (если речь идет о бензиновых двигателях). Более высокотехнологичные решения распространены меньше, но все же встречаются. К примеру, недавно кроссовер Audi SQ7 TDI получил первый в мире двигатель с электрическим турбонаддувом, а BMW представила дизельный мотор с четырьмя турбокомпрессорами. Среди самых экзотических серийных решений выделяется система FreeValve разработки Koenigsegg: моторы шведской компании вообще лишены распределительных валов. Нетрудно заметить, что в основном любят экспериментировать инженеры европейских фирм. Однако теперь появилась любопытная новость из Японии: инженеры Infiniti представили первый двигатель с изменяемой степенью сжатия.
Многие зачастую путают понятия степени сжатия и компрессии, причем нередко это делают люди, по роду деятельности связанные с автомобилями и их обслуживанием или ремонтом. Поэтому для начала кратко расскажем, что же такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии.
Степень сжатия (СЖ) — отношение объема цилиндра над поршнем в нижнем положении (нижняя мертвая точка) к объему пространства над поршнем при его верхнем положении (верхняя мертвая точка). Таким образом, речь идет о безразмерном параметре, который зависит только от геометрических данных. Грубо говоря, это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Для каждого автомобиля это строго фиксированная величина, которая не меняется со временем. Сегодня на нее можно повлиять только установкой других поршней или головки блока цилиндров. При этом компрессией называют максимальное давление в цилиндре, которое замеряют при выключенном зажигании. Иначе говоря, это показатель степени герметичности камеры сгорания.
Так вот, инженерам Infiniti удалось создать двигатель Variable Compression-Turbocharged (VC-T), который способен изменять степень сжатия. Разумеется, при всем желании на ходу невозможно поменять поршни и иные элементы конструкции, поэтому японская компания использовала принципиально иной подход, благодаря которому ДВС способен варьировать степень сжатия от 8:1 до 14:1.
У основной массы современных моторов степень сжатия составляет около 10:1. Одним из исключений являются бензиновые двигатели Mazda Skyactiv-G, в которых этот параметр увеличен до 14:1. В теории чем выше СЖ, тем более высокого КПД можно добиться на данном моторе. Однако у этой медали есть и обратная сторона: при большой нагрузке высокая СЖ может провоцировать возникновение детонации — неконтролируемого взрыва топливо-воздушной смеси. Этот процесс может привести к существенным повреждениям деталей ДВС.
Производители давно мечтали создать такой двигатель, который бы обладал высокой степенью сжатия при малых оборотах и нагрузках и низкой — при больших. Это позволило бы повысить эффективность работы мотора, что положительно влияет на мощность, расход топлива и количество вредных выбросов, но в то же время позволяет избежать риска возникновения детонации. По указанным выше причинам в ДВС с традиционной компоновкой такую задумку осуществить невозможно. Поэтому инженерам Infiniti пришлось существенно усложнить конструкцию.
На схематичном изображении VC-T описывается общий принцип работы инновационного механизма. В данном случае шатун крепится не напрямую к коленчатому валу, как в обычных ДВС, а к специальному коромыслу (Multi-link). С другой его стороны отходит дополнительный рычаг, который посредством вала управления (Control Shaft) и рычага привода (Actuator Arm) соединяется с модулем волновой передачи (Harmonic Drive). В зависимости от положения последнего элемента будет меняться позиция коромысла, которое, в свою очередь, задает верхнее положение поршня.
VC-T будет способен менять степень сжатия на ходу. Требуемые параметры будут зависеть от нагрузки, оборотов и наверняка даже качества топлива: компьютер будет учитывать все эти данные, чтобы выставить оптимальное положение всех элементов. На данный момент разработчики обнародовали далеко не все параметры нового мотора: известно лишь, что это будет четырехцилиндровый двигатель объемом два литра. Из самого названия Variable Compression-Turbocharged становится очевидно, что он будет оснащен турбокомпрессором. Скорее всего, именно по этой причине инженеры вообще решились на создание необычного ДВС: при высоком давлении наддува существенно повышается риск детонации. Здесь и пригодится возможность снижения степени сжатия. Иными словами, для атмосферного мотора столь сложная конструкция и не понадобилась бы. По данным Infiniti, новый двигатель придет на смену 3,5-литровому атмосферному V6.
Мировая премьера нового мотора состоится 29 сентября на Международном автосалоне в Париже. Ожидается, что первым новый двигатель VC-T получит кроссовер Infiniti QX50 следующего поколения, который должен появиться в 2017 году. Вероятно, чуть позже перспективный агрегат станет доступен для автомобилей Nissan. Не исключено, что со временем он будет предлагаться и для легковушек Mercedes-Benz (сегодня наблюдается обратная ситуация: для некоторых моделей Infiniti предлагается двухлитровый турбомотор Mercedes-Benz).
Судя по всему, двигатель VC-T можно заочно наградить премией «Прорыв года». Даже если этот проект полностью провалится, а затраты на его разработку не окупятся, более революционного изменения в двигателях внутреннего сгорания в 2016 году уже не предвидится. При этом необходимо отметить, что инженеры Infiniti/Nissan вовсе не одиноки в погоне за изменяемой степенью сжатия. К примеру, в 2000 году много говорили про SVC — Saab Variable Compression engine. При этом в нем использовался совершенно другой принцип: головка блока могла двигаться вверх-вниз, что и обеспечивало изменение объема камеры сгорания. Речь уже шла о скором появлении в продаже машин с SVC, однако американский концерн General Motors после выкупа полного пакета акций Saab в 2000 году решил закрыть проект. А вот двигатель MCE-5 разработки Peugeot во многом схож с VC-T. Его представили в 2009 году, однако до сих пор никто не говорит о применении MCE-5 на серийных машинах.
Чуть выше мы уже упомянули компанию Koenigsegg, поскольку она причастна к разработке революционных моторов без распредвалов. На прошлой неделе появились очередные новости о передовых технологиях шведского производителя. Теперь они касаются каталитического конвертера. Напомним: этот компонент должен уменьшить количество вредных веществ в выхлопе автомобиля. Сегодня такие устройства устанавливаются на все новые легковые машины, и сверхмощные спорткары не являются исключением. Тех, кто гонится за каждой дополнительной лошадиной силой, это не сильно радует: каталитические конвертеры являются препятствием на пути свободного движения газов из камеры сгорания в атмосферу. В итоге мощность двигателя несколько снижается. Инженеры Koenigsegg не захотели мириться с таким положением вещей и изобрели собственную уникальную систему.
Вместо того чтобы просто установить каталитический нейтрализатор после турбокомпрессора, как в обычных машинах, разработчики поместили небольшой «предварительный» катализатор на перепускной клапан (вестгейт) турбины. Первое время после запуска двигателя активируется заслонка, которая блокирует прохождение выхлопных газов через турбокомпрессор: они идут через тот самый перепускной клапан и небольшой «предварительный» катализатор. При этом на выходе из турбины предусмотрен основной конвертер. Поскольку он начинает работать только после того, как вся система уже хорошо прогрелась (каталитические нейтрализаторы становятся эффективными только при выходе на рабочую температуру), то его удалось сделать существенно короче. Благодаря этому заметно снизились потери, вызванные затрудненным прохождением воздуха.
По словам инженеров Koenigsegg, запатентованная схема с использованием двух катализаторов позволяет прибавить (вернее, не потерять) около 300 лошадиных сил. Так что владельцы купе Koenigsegg Agera могут без зазрения совести говорить о том, что один только нейтрализатор в их машине дает больше мощности, чем развивает двигатель в большинстве современных легковушек.
Теперь перейдем к другой теме, которая актуальна каждую неделю — новостям из сферы разработки умных машин. Ранее многие известные люди из автомобильного бизнеса, в том числе глава Tesla Motors Элон Маск (Elon Musk), не единожды говорили о том, что создание автомобилей с полноценными автопилотами не только перевернет привычный уклад жизни многих людей, но и существенно повлияет на автомобильную отрасль, а также связанный с ней бизнес. К примеру, ожидается существенный рост спроса на услуги каршеринга: в развитых странах эта услуга только начинает набирать обороты, но по-настоящему выстрелит она лишь в эру самоходных машин. Некоторые производители уже начали готовиться к этому. К примеру, на прошлой неделе представители Ford Motor Company заявили о начале поставок массовых беспилотных автомобилей для бизнеса в 2021 году.
«Следующее десятилетие будет определяться автономными автомобиля, и мы видим, что такие транспортные средства оказывают существенное влияние на общество, как и ввод компанией Ford сборочного конвейера 100 лет назад, — заявил исполнительный директор автомобильной компании Марк Филдс (Mark Fields). — Мы прилагаем все усилия, чтобы выпустить на дороги автономное транспортное средство, которое сможет повысить безопасность и решить социальные и экологические проблемы миллионов людей, а не только тех, кто может позволить себе роскошные автомобили».
За пафосными словами стоят вполне конкретные действия. Компания Ford вдвое увеличила размер своей лаборатории в Силиконовой долине. Теперь общая площадь зданий производителя достигла 16 тысяч квадратных метров, а штат насчитывает 260 сотрудников. К тому же на прошлой неделе американский автомобильный гигант объявил о совместных с китайским информационным конгломератом Baidu инвестициях: на пару они вложат 150 миллионов долларов в разработку технических и программных средств для создания автопилотов. Часть средств досталась компании Velodyne, которая выпускает лидары.
По данным представителей Velodyne, инвестиции будут использованы для ускорения разработки и выпуска нового поколения сенсоров. Они должны стать более высокопроизводительными, но при этом недорогими. Дополнительно к этому Ford поглотил израильский стартап SAIPS. Компания занимается разработками в области алгоритмических решений и технологий распознавания образов и машинного обучения. SAIPS была основана в 2013 году, однако, несмотря на скромный возраст, ее услугами уже пользуются HP, Israel Aerospace Industries и Wix.
Если задумка руководства Ford себя оправдает, то уже к 2021 году в арсенале компании будет автомобиль, который сможет полностью обходиться без человека. При этом «голубой овал» планирует сделать ставку на корпоративный сектор: в первую очередь Ford надеется заинтересовать компании, специализирующие на каршеринге, а также бренды вроде Uber и Lyft, связанные с сервисом такси.
О будущем умных машин говорили и в Tesla Motors. Но рассказали об этом не представители компании, а сотрудники издания electrek.co. По их данным, сейчас уже вовсю кипит работа над системой Autopilot 2.0.
Как мы знаем, в сентябре 2014 года Tesla впервые внедрила в свои электрокары такие аппаратные средства, как фронтальная камера и радар, а также ультразвуковой сенсор, бьющий на 360 градусов вокруг. Год спустя, в октябре 2015-го, производитель выпустил обновление под название Autopilot update (версия ПО 7.0), которое и предоставило возможность активации электронного ассистента, способного взять на себя управление на трассе или припарковать машину в автоматическом режиме. После этого компания несколько раз обновляла программное обеспечение, но при этом «железо» оставалось прежним. Разумеется, у каждого оборудования есть свой предел, поэтому далеко не все проблемы можно решить с помощью нескольких новых строк кода.
Теперь компания задумалась над внедрением системы Autopilot 2.0. Она привнесет масштабные изменения в конфигурацию сенсоров. Ожидается, что новое оборудование позволит добиться выхода на третью степень автоматизации управления, которая подразумевает, что машина уже не будет требовать постоянного контроля со стороны водителя, как в текущей версии Tesla Autopilot, но при определенных условиях компьютер все же будет обращаться за помощью к человеку. При этом разработчики допускают, что в перспективе программные обновления смогут вывести систему на заветную четвертую ступень автоматизации, при которой машины смогут без труда ездить по любым дорогам (впереди останется только пятый уровень, когда из салона вообще пропадут органы управления вроде руля и педалей).
Неназванные источники, близко знакомые с программой Autopilot, рассказали журналистам electrek.co о некоторых подробностях новой системы. Ожидается, что следующее поколение сохранит прежний фронтальный радар, но при этом получит еще два таких же в придачу. Скорее всего, они будут установлены по краям переднего бампера. Дополнительно к этому комплекс пополнится тройной фронтальной камерой. По неофициальным данным, новый корпус для нее начали устанавливать на серийные электрокары Model S уже с прошлой недели.
Судя по всему, даже в Autopilot 2.0 компания Элона Маска собирается обойтись без лидаров. И хотя один из подобных прототипов на базе Model S был замечен возле штаб-квартиры Tesla Motors, это мог быть эксперимент, никак не связанный с разработкой системы автопилотирования следующего поколения.
Возможно, новая тройная фронтальная камера будет основана на системе Front-facing Trifocal Constellation от компании Mobileye. В ней будет использоваться основной сенсор с углом обзора 50 градусов, а также два дополнительных с полем зрения 25 и 150 градусов. Последний позволит лучше распознавать пешеходов и велосипедистов.
В качестве центра обработки информации для Autopilot 2.0 потребуется производительная платформа. Возможно, это будет модуль NVIDIA Drive PX 2. Впервые он был представлен на выставке CES 2016 в январе, однако поставки должны начаться только осенью.
Скорее всего, система Autopilot 2.0 будет представлена в ближайшее время. Анонимные источники внутри компании сообщают, что на конвейер для Model S уже поставляются обновленные жгуты проводов, в которых предусмотрены разъемы для тройной камеры и другого нового оборудования. Это свидетельствует о том, что производитель вовсю готовится к началу поставок новой версии вспомогательной системы. К тому же — с учетом недавнего смертельного случая с участием Tesla Autopilot — Элон Маск постарается максимально ускорить разработку очередного крупного обновления, чтобы рассказать всем об избавлении от ошибок прошлых версий.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
3dnews.ru
Использование: двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия. Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндр с размещенными в нем основным и дополнительным поршнями, головку цилиндров, между торцовой поверхностью которой, обращенной к дополнительному поршню, и этим поршнем образована полость, которая подключена через обратный и редукционный клапаны к подводящему и отводящему масляным каналам. При работе двигателя с помощью простых средств достигается стабилизация величины максимального давления цикла и, при необходимости, ее регулирование. Одновременно обеспечиваются эффективное охлаждение дополнительного поршня, демпфирование ударных нагрузок при его перемещении и, как следствие, повышение надежности работы. Размещение масляных каналов и клапанов в головке цилиндра одновременно уменьшает габариты двигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия.
Известен двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, содержащий цилиндр с размещенным в нем основным поршнем, камеру сгорания, головку цилиндра с выполненной в ней расточкой, в которой размещен первый дополнительный поршень, связанный со вторым дополнительным поршнем, установленным в гидроцилиндре. Наличие дополнительного объема камеры сгорания, расположенного в головке, и двух дополнительных поршней, усложняет конструкцию и технологию изготовления, увеличивает вес и металлоемкость, снижает надежность и эффективность работы двигателя. Известен двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, содержащий цилиндр с размещенными в нем и обращенными друг к другу своими днищами основным и первым дополнительным поршнями, камеру сгорания, головку цилиндров, между торцевой поверхностью которой, обращенной к дополнительному поршню, и этим поршнем образована полость, и магистрали для подвода охлаждающей жидкости от насоса к обратному клапану и для отвода ее от редукционного клапана в резервуар для жидкости. Первый дополнительный поршень связан со вторым дополнительным поршнем, установленным в гидроцилиндре. Гидроцилиндр через подводящий и отводящий каналы, расположенные вне головки цилиндра, подключен к упомянутым клапанам, выполненным нерегулируемыми шарикового типа. Первый дополнительный поршень выполнен с плоским днищем. Полость между первым дополнительным поршнем и торцевой поверхности головки цилиндра, связана с источником сжатого воздуха и уплотнена от гидроцилиндра. Установка первого дополнительного поршня вместе с основным поршнем в цилиндре двигателя и отсутствие дополнительного объема камеры сгорания в головке цилиндра обеспечивает уменьшение тепловых потерь в камере сгорания и улучшение условий работы газового стыка. Однако в известном двигателе предусмотрено два дополнительных поршня, и при этом не обеспечивается эффективное охлаждение первого из них, следствием чего является усложнение конструкции и снижение надежности работы. Необходимость уплотнения полости от гидроцилиндра и выполнение клапанов нерегулируемыми шарикового типа вызывают дополнительное усложнение конструкции и снижение надежности работы. Наличие гидроцилиндра и принятое размещение упомянутых каналов и клапанов увеличивает габариты двигателя, а регулирование положения первого дополнительного поршня требует сложной системы управления. Цель изобретения - повышение надежности при уменьшении габаритов и упрощении конструкции. Эта цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, содержащем цилиндр с размещенными в нем и обращенными друг к другу своими днищами основным и дополнительным поршнями, камеру сгорания, головку цилиндра, между торцовой поверхностью которой, обращенной к дополнительному поршню, и этим поршнем образована полость, и магистрали для подвода охлаждающей жидкости от насоса к обратному клапану и для отвода ее от редукционного клапана в резервуар для жидкости, в головке цилиндра выполнены подводящий и отводящий каналы, каждый из которых одним концом подключен к полости, а другим концом соответственно к обратному и редукционному клапанам. Зоны подключения подводящего и отводящего каналов к полости расположены по разные стороны от вертикальной оси цилиндра. Дополнительный поршень выполнен с буртом на его боковой поверхности, расположенным между торцовой поверхностью головки цилиндра и торцовой поверхностью расточки, выполненной в стенке цилиндра, с зазором относительно боковой поверхности этой расточки. Редукционный и обратный клапаны выполнены регулируемыми и имеют подпружиненные золотник и конусный запорный элемент, размещенные в расточках, выполненных в головке цилиндра. В днище дополнительного поршня выполнено углубление под камеру сгорания. При таком выполнении двигателя с помощью простых средств (без второго дополнительного поршня и гидроцилиндра) обеспечивается стабилизация максимального давления PZ цикла на разных режимах работы, а также достигается эффективное охлаждение дополнительного поршня и демпфирование ударных нагрузок при его перемещении и, как следствие этого, повышение надежности работы двигателя. Расположение отводящего и подводящего каналов и клапанов в головке цилиндра обеспечивает одновременно уменьшение габаритов двигателя. На чертеже показан двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. В качестве примера представлен двигатель, работающий по двухтактному циклу. Двигатель содержит цилиндр 1 с входным 2 и выходным 3 окнами системы продувки цилиндра и головку 4 цилиндра. В цилиндре 1 размещены основной поршень 5, связанных через шатун с коленчатым валом (не показан), и дополнительный поршень 6, обращенные друг к другу своими днищами 7 и 8. В днище 8 поршня 6 выполнено углубление 9 под камеру сгорания. Сбоку в цилиндр ввернута свеча зажигания 10, электроды которой выведены в полость 11 между днищами поршней. Поршень 5 снабжен газоуплотнительными кольцами 12 и маслосъемным кольцом 13. Поршень 6 снабжен газоуплотнительными кольцами 14 и маслоуплотнительным кольцом 15. В головку 4 цилиндра запрессован штифт 16, исключающий вращение поршня 6. Между торцовой поверхностью 17 головки 4 и внутренней поверхностью днища поршня 6 образована полость 18, к которой в зоне 19 подключен выполненный в головке подводящий канал 20, а в зоне 21, подключен выполненный также в головке отводящий канал 22. Зоны 19 и 20 подключения каналов 20 и 22 к полости 18, примыкающие к стенке цилиндра, расположены по разные стороны от продольной оси 23 цилиндра. Подводящий канал 20 через обратный клапан 24 связан с магистралью 25 подвода смазочной жидкости от масляного насоса (не показан). Отводящий канал 22 связан через редукционный клапан 26 с магистралью 27 для отвода смазочной жидкости в поддон (не показан). Обратный клапан 24 состоит из седла 28, запорного элемента 29 с конусной рабочей поверхностью и шлицами, пружины 30, упора 31 пружины стопорного винта 32 и резьбовой пробки 33. Редукционный клапан 26 состоит из золотника 34, пружины 35, упора 36 пружины, стопорного винта 37 и резьбовой пробки 38. Поршень 6 имеет бурт 39 на боковой поверхности 40, который расположен между торцовой поверхностью 17 головки цилиндра и торцовой поверхностью 41 расточки, выполненной в стенке цилиндра 1, с зазором (порядка 0,25 мм) относительно боковой поверхности 42 этой расточки. Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Во время пуска двигателя поршень 6 находится на минимальном расстоянии от поршня 5, которое определяет наибольшую степень сжатия. Это положение поршня 6 определяется упором его бурта 39 в торец 41 расточки цилиндра 1. Полость 18 заполнена маслом. Поршень 6 не меняет своего положения до тех пор, пока максимальное давление газов в камере сгорания не станет больше давления, при котором открывается редукционный клапан 26. После этого часть масла будет вытесняться в поддон двигателя через редукционный клапан 26, а поршень 6 будет перемещаться к головке цилиндра. По мере перемещения поршня 5 к нижней мертвой точке давление в полости 11 уменьшается и становится меньше давления в полости 18. В связи с этим давление в полости 18 также уменьшается. У нижней мертвой точки величина давления в этой полости определяется давлением жидкости, поступающей от насоса. В это время поршень 6 перемещается в сторону поршня 5, а скорость и величина его перемещения определяются количеством жидкости поступающим в полость 18 в это же время. Темп подачи жидкости в полость 18, в основном, зависит от гидравлического сопротивления обратного клапана 24 и напора масляного насоса. От темпа подачи масла в полость 18 зависит величина перемещения поршня 6 в направлении к поршню 5 в конце каждого рабочего цикла. Этот темп не должен быть слишком большим, чтобы поршень не успел занять исходное положение в конце каждого рабочего цикла, и не должно быть слишком маленьким, чтобы быстродействие устройства не оказалось недостаточным на быстропеременных режимах работы двигателя. Вместе с тем количество жидкости, подаваемой в полость 18, должно быть достаточным для обеспечения теплосъема от днища дополнительного поршня 6. Редукционный клапан 26 запирает канал 22 до тех пор, пока наибольшее давление рабочего цикла PZ не превысит расчетного значения. Расход масла через редукционный клапан 26 будет тем больше, чем больше давление PZ будет превышать расчетное значение. Положение поршня 6 в цилиндре 1 и объем камеры сгорания (полость при положении поршня 4 в верхней мертвой точке) на установившемся режиме работы двигателя определяется соотношением количества масла, подаваемого в полость 18 через обратный клапан 24 и удаляемого из этой полости через редукционный клапан 26 в единицу времени, например в секунду. Таким образом, поршень 6 во время работы двигателя находится во взвешенном и промежуточном положении между двумя упорами (в головку цилиндра и торец расточки цилиндра). Скорость перемещения его должна быть в пределах 1-3 мм в децисекунду. При перемещении поршня 6 меняется степень сжатия цилиндра двигателя. При необходимости изменить величину стабилизации давления PZ нужно изменить усилие пружины 35 редукционного клапана 26 путем перемещения по резьбе упора 36 пружины. Аналогичным образом регулируется обратный клапан 24, если нужно изменить темп подачи масла в полость 18 от насоса путем изменения степени редукции давления масла в обратном клапане 24. Таким образом, при помощи простых средств обеспечивается стабилизация PZ и при необходимости ее регулирование. Благодаря заполнению полости 18 жидкостью и расположению зон подключения к этой полости подводящего и отводящего каналов по разные стороны от продольной оси цилиндра обеспечивается эффективный теплоотвод от днища поршня, в том числе и за счет исключения застойных зон и воздушных пробок в полости. При этом наибольший эффект будет достигаться при горизонтальном расположении цилиндра. Следствием отмеченного является устранение перегрева дополнительного поршня, калильного зажигания и повышение надежности работы. Выполнение подводящего и отводящего каналов в головке цилиндра, наличие лишь одного дополнительного поршня, размещенного в том же цилиндре, что и основной поршень, обеспечивает упрощение конструкции, уменьшение габаритов и дополнительное повышение надежности. Повышению надежности работы способствует также эффективное демпфирование при перемещении дополнительного поршня, а также принятые конструкции обратного и редукционного клапанов. Их размещение в расточках головки способствует дополнительному снижению габаритов двигателя. Кроме того, обеспечивается возможность использования для дополнительного поршня материала с уменьшенным теплоотводом. При выполнении выемки под камеру сгорания в днище этого поршня утепленная камера сгорания обеспечивает условия для повышения эффективности рабочего процесса двигателя.Формула изобретения
1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ, содержащий цилиндр с размещенными в нем основным и дополнительным поршнями, днища которых обращены один к другому, камеру сгорания, головку цилиндра, между торцевой поверхностью которой, обращенной к дополнительному поршню, и последним образована полость, и магистрали подвода и отвода охлаждающей жидкости с насосом, обратным клапаном, редукционным клапаном и резервуаром для жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения конструкции и уменьшения ее габаритов, в головке цилиндра выполнены подводящий и отводящий каналы, каждый из которых одним концом соединен с полостью, а другим концом - соответственно к обратному и редукционному клапанам, причем зоны соединения подводящего и отводящего каналов к полости расположены по разные стороны от продольной оси цилиндра, а дополнительный поршень выполнен с буртом на его боковой поверхности, расположенным между торцевой поверхностью головки цилиндра и торцевой поверхностью расточки, выполненной в стенке цилиндра, с зазором относительно боковой поверхности этой расточки. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что редукционный и обратный клапаны выполнены регулируемыми и с соответственно подпружиненными золотником и конусным запорным элементом, размещенными в расточках, выполненных в головке цилиндра. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в днище дополнительного поршня выполнено углубление.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
