Нетрадиционные конструкции двигателей внутреннего сгорания

Но изобретатели многих государств безустанно стремились выстроить другой двигатель, способный по важным техническим
показателям затмить поршневой двигатель внутреннего сгорания. Какие же это характеристики? Сначала, это так
именуемый действенный коэффициент полезного деяния (КПД), который охарактеризовывает, какое количество теплоты,
находившееся в израсходованном горючем, преобразовано в механическую работу. КПД для дизельного мотора внутреннего
сгорания равен 0,39, а для карбюраторного — 0,31. Другими словами, действенный кпд охарактеризовывает экономичность
мотора. Более существенны удельные характеристики: удельный занимаемый объем (л.с./м3) и удельная масса (кг/л.с.),
которые свидетельствуют о компактности и легкости конструкции. Более принципиальное значение имеет способность мотора
приспособляться к разным нагрузкам, также трудозатратность производства, простота устройства, уровень шумов,
содержание в продуктах сгорания ядовитых веществ. При всех положительных сторонах той либо другой концепции силовой
установки период от начала теоретических разработок до внедрения ее в серийное создание занимает тотчас очень
много времени. Так, создателю роторно-nоршневого мотора германскому изобретателю Ф. Ванкелю потребовалось 30 лет,
невзирая на его непрерывную работу, для того чтоб довести собственный агрегат до промышленного эталона. К месту будет
сказано, что практически 30 лет ушло на то, чтоб ввести дизельный двигатель на серийном автомобиле («Бенц», 1923 г.).
Но не технический консерватизм стал предпосылкой настолько долговременной задержки, а в необходимости исчерпывающе отработать
новейшую конструкцию, другими словами сделать нужные материалы и технологию для способности ее массового производства.

Данная страничка содержит описание неких типов нестандартных движков, но которые на практике обосновали свою
жизнеспособность. Поршневой бензиновый двигатель обладает одним из самых существенных собственных недочетов —
это довольно мощный кривошипно-шатунный механизм, ведь с его работой связаны главные утраты на трение. Уже в
начале нашего века делались пробы избавиться от такового механизма. С тех пор было предложено множествo
хитроумных конструкций, модифицирующих возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала таковой
конструкции.

БЕСШАТУННЫЙ двигатель С.БАЛАНДИНА. Преобразование возвратно-поступательного движения поршневой группы во вращательное
движение производит механизм, который основан на кинематике «четкого прямила». Другими словами, два поршня соединены
агрессивно штоком, воздействующим на коленчатый вал, крутящийся с зубчатыми венцами в кривошипах.

Удачное решение задачки отыскал русский инженер С. Баландин. В 40 — 50-х годах он спроектировал и выстроил несколько
образцов авиамоторов, где шток, который соединял поршни с модифицирующим механизмом, не делал угловых качаний.
Такая бесшатунная конструкция, хотя и была в некой степени труднее механизма (см. набросок), занимала наименьший объем
и на трение обеспечивала наименьшие утраты. Нужно отметить, что аналогичный по конструкции двигатель испытывался в
Великобритании в конце 20-х годов. Но награда С. Баландина заключается в том, что он разглядел новые способности
модифицирующего механизма без шатуна. Так как шток в таком движке не качается относительно поршня, тогда можно
с другой стороны поршня тоже пристроить камеру сгорания с конструктивно легким уплотнением штока проходящего
через ее крышку. Схожее решение дает возможность практически в 2 раза прирастить мощность агрегата при постоянном габарите.
В свою очередь, таковой двухсторонний рабочий процесс тpебует необходимость по обе стороны поршня (для 2 камер сгорания)
устройства газораспределительного механизма с подабающим усложнением, а, стало быть, и удорожанием конструкции.
Видимо, таковой двигатель более перспективен для машин, где основное значение имеют высочайшая мощность, малая масса
и маленькой габарит, а себестоимость и трудозатратность имеют второстепенное значение. Последний из бесшатунных авиамоторов
С. Баландина, который был построен в 50-х годах (двойного деяния с впрыском горючего и турбонаддувом, двигатель
ОМ-127РН), имел очень высочайшие для тех пор характеристики. двигатель имел действенный КПД около 0,34, удельную
мощность — 146 л. с./л и удельную массу — 0,6 кг/л. с. По таким чертам он был близок к наилучшим движкам
спорткаров.

РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ двигатель Ф.ВАНКЕЛЯ. Имеет трехгранный ротор, который совершает планетарное движение округ
эксцентрикового вала. Изменяющийся объем 3-х полостей, образованных стенами ротора и внутренней полости картера,
позволяет выполнить рабочий цикл термического мотора с расширением газов.

С 1964 года на серийных автомобилях, в каких инсталлируются роторно-поршневые движки, поршневую функцию делает
трехгранный ротор. Требуемое в корпусе перемещение ротора относительно эксцентрикового вала обеспечивается
планетарно-шестеренчатым согласующим механизмом (см. набросок). Таковой двигатель, при равной мощности с поршневым
движком, компактнее (имеет наименьший на 30 % объем), легче на 10-15%, имеет меньше деталей и лучше уравновешен.
Но уступал при всем этом поршневому движку по долговечности, надежности уплотнений рабочих полостей, больше расходовал
горючего, а отработавшие газы его содержали больше ядовитых веществ. Но, после долголетних доводок, эти недочеты
были устранены. Но создание автомобилей с роторно-поршневыми движками серийно, сейчас ограничено. Кроме
конструкции Ф. Ванкеля, известны бессчетные конструкции роторно-поршневых движков других изобретателей
(Э. Кауэртца, Г. Брэдшоу, Р. Сейрича, Г. Ружицкого и др.). Все же, конкретные предпосылки не дали им возможность
выйти из стадии тестов — часто из-за недостающего технического плюсы, высочайшей

ГАЗОВАЯ ДВУХВАЛЬНАЯ ТУРБИНА. ГАЗОВАЯ ДВУХВАЛЬНАЯ ТУРБИНА. Из камеры сгорания газы устремляются на два рабочих колеса
турбины, связанных каждое с самостоятельными валами. От правого колеса в действие приводится центробежный компрессор,
с левого — отбирается мощность направляемая к колесам автомобиля. Воздух, нагнетаемый им, попадает в камеру сгорания
проходя через теплообменник, где подогревается отработавшими газами.

Газотурбинная силовая установка при той же мощности более компактно и легче бензинового двигателя поршневого,
также отлично уравновешена. Наименее токсичны и отработавшие газы. В силу особенностей ее тяговых черт, газовая
турбина может употребляться на автомобиле без КПП. Разработка производства газовых турбин издавна освоена в авиационной
индустрии. По какой причине, беря во внимание ведущиеся уже выше 30 лет опыты с газотурбинными машинами,
не идут они в серийное создание? Основная основание — небольшой в сопоставлении с поршневыми движками внутреннего
сгорания действенный КПД и низкая экономичность. Также, газотурбинные движки довольно дороги в производстве, так
что в текущее время встречаются они только только на экспериментальных автомобилях.

ПАРОВАЯ ПОРШНЕВАЯ МАШИНА. Пар попеременно подается то две обратные стороны поршня.
Подача его регулируется золотником, который скользит над цилиндром в парораспределительной коробке. В цилиндре шток
поршня уплотнен втулкой и соединен с довольно мощным крейцкопфным механизмом, который конвертирует его
возвратно-поступательное движение во вращательное.

Огромное будущее предрекали электромобилям, когда они появились еще во 2-ой половине 20-го века. Но до сего времени не
удалось преодолеть их главный недочет — импозантную массу аккумов, слабенькую мощность батарей и
длительность их зарядки. Потому до сего времени сфера внедрения автомобилей с электродвигателями еще очень
ограничена.

ТЕПЛ0В03ДУШНЫИ двигатель Р. СТИРЛИНГА. Два поршня (нижний — рабочий, верхний — вытеснительный) соединены с кривошипным
механизмом концентричными штоками. Газ, находящийся в полостях над и под вытеснительным поршнем, нагреваясь попеременно
от горелки в головке цилиндра, проходит через теплообменник, охладитель и назад. Повторяющееся изменение температуры
газа сопровождается конфигурацией объема и соответственно действием на перемещение поршней.

Подобные мотора работали на мазуте, дровах, угле. К их плюсам относятся долговечность, плавность работы,
хорошие тяговые свойства, что позволяет обойтись вообщем без коробки. Главные недочеты: впечатляющая
масса агрегата и маленький КПД. Бывалые разработки недавнешних лет (к примеру, янки Б. Лира и др.)
позволили сконструировать агрегаты замкнутого цикла (с полной конденсацией воды), подобрать составы парообразующих
жидкостей с показателями более прибыльными, чем вода. Все же, на серийное создание автомобилей с паровыми
движками не осмелился ни один завод за последние годы. Тепловоздушный двигатель, идею которого предложил Р.Стирлинг
еще в 1816 году относится к движкам наружного сгорания. В нем рабочим телом служат гелий либо водород, находящийся под
давлением, попеременно охлаждаемые и нагреваемые. Таковой двигатель (см. набросок) в принципе прост, имеет наименьший
расход горючего, чем внутреннего сгорания поршневые движки, при работе не выделяет газов, которые имеют вредные
вещества, также имеет высочайший действенный КПД, равный 0,38. Но внедрению мотора Р. Стирлинга в серийное
создание мешают суровые трудности. Он тяжел и очень громоздок, медлительно набирает обороты по сопоставлению с поршневым
бензиновым двигателем. Более того, в нем трудно на техническом уровне обеспечить надежное уплотнение рабочих
полостей.