Двигатель внутреннего сгорания с параллельным расположением поршней и выходного (коленчатого у двигателя с циклом Отто) вала принято называть аксиальным.
Возвратно-поступательное движение поршней, которые крепятся к одной плоской детали («шайбе»), преобразуется во вращательное движение этой детали (вала) вокруг своей оси.
Главное преимущество такого двигателя заключается в его компактности, так как в нём вал расположен параллельно оси поршней.
Первые разработки в этом направлении были осуществлены ещё в начале 20-го века русскими инженерами Микулиным и Стечкиным, а также американскими учёными. Точную дату появления первого аксиального двигателя назвать сложно, так как разработки в этой области вело много людей. Скажем, одним из первых двигателей такого типа стал АМБС-1 – авиационный бензиновый двухтактный двигатель с силовым механизмом косая шайба, изобретённый в 1916 году вышеупомянутыми соотечественниками.
С тех пор прошло около ста лет и разработки в этой области всё ещё продолжаются, правда, уже в других странах. За это время аксиальный двигатель совершенствовался и дорабатывался. В качестве двигателя он устанавливается на некоторые торпеды, на винтовые самолёты и некоторые автомобили. Конструктивно, до 1970 года такие двигатели имели различие по принципу передачи крутящего момента на выходной вал. Существовали двигатели с «косой шайбой», которая была жёстко закреплена на валу и «качающейся» - свободной относительно вала.
Современные конструкции этих двигателей позволяют добиться существенной топливной экономичности по сравнению с ДВС, который имеет кривошипно-шатунный механизм (25-30%), благодаря возможности изменять степень сжатия (за счёт изменения хода поршня). Также эти двигатели обладают высокой уравновешенностью и пониженным шумом при работе. На них необязательно устанавливать дополнительный маховик, так как достаточным маховым моментом обладает шайба. Доказано, что для наиболее плавной работы требуется нечётное количество поршней. К недостаткам можно отнести сложность пуска, высокую габаритную мощность (отношение мощности, развиваемой двигателем, к занимаемому им объему), а также большие силовые напряжения в паре шатун - шайба.
Одна из проблем, с которой сталкиваются разработчики таких двигателей, это компоновка газораспределительного механизма. Ещё одна проблема заключается в уравновешивании двигателя с механизмом автоматического изменения степени сжатия. Очень интересное решение этих проблем придумали инженеры компании Duke Engines из Новой Зеландии, создав свой вполне работоспособный прототип. Трёхлитровый четырёхтактный двигатель имеет пять цилиндров, три свечи зажигания и столько же впрыскивающих топливо форсунок. Помимо своих скромных размеров (641x370x375 мм) и веса (106 кг) он выдаёт гигантский крутящий момент 328 Нм и обладает рядом преимуществ по сравнению с другими двигателями внутреннего сгорания.
Во-первых, двигатель обладает высокой уравновешенностью по сравнению с обычным ДВС, в котором применяются различные способы балансировки (дополнительные валы, и другие элементы усложняющие конструкцию). На двигателе Duke V3 установлен только классический маховик, а продвинутая кинематическая схема привода поршней вкупе с отсутствием сложной системы газораспределения демонстрируют потрясающе малую вибронагруженность и бесшумность работы. Кстати, несколько слов о механизме газораспределения: по принципу работы он схож с двухтактными двигателями (продувочные окна), однако всё же работает по четырёхтактному рабочему циклу. Работу системы можно посмотреть на видео.
Во-вторых, Duke V3 идеально реализует работу системы изменения степени сжатия в цилиндрах двигателя. Существующая тенденция создавать малокубатурные двигатели с принудительным наддувом, позволяющим снизить площадь трущихся поверхностей, по сравнению с объёмистыми, при сохранении мощностных характеристик и повышения КПД, не идеальна. По мнению инженеров из Duke Engines, наиболее эффективным направлением является развитие систем изменения степени сжатия. Это позволяет снизить требования к топливу, а так же перейти на альтернативные виды горючего. Таким образом, можно приспособить базовую конструкцию под работу на дизельном топливе, бензине, водороде, керосине, био-дизеле и других видах топлива.
V3 показал высокую стойкость к детонации по сравнению с обычными ДВС. В основном, благодаря снижению температуры внутри цилиндров двигателя, так как в системе, отсутствуют сильно разогревающиеся выпускные клапаны. Предусмотрено развитие конструкции с воспламенением горючей смеси от сжатия, но пока она не разработана.
За счёт простоты конструкции и малого количества рабочих элементов (нет клапанов и привода), двигатель легко раскручивается и обладает высокой мощностью. Современные болиды F1 оснащены двигателями, коленчатый вал которых может раскручиваться до 20000 об/мин, такая работа доступна и V3. Потенциал надувного двигателя V3 следующего поколения можно оценить в 300 кВт (402 л.с.) мощности на 8000 об/мин. Мощность текущего двигателя составляет 137 кВт (184 л.с.) и развивается она на 6000 об/мин.
Пока неизвестно, где двигатель найдёт своё применение, однако можно смело утверждать, что он сможет составить конкуренцию моторам современных автомобилей.
Михаил Кофман источник опубликовано на сайте dpgo.ru 23.03.2012
Кстати, компрессоры с таким расположением цилиндров практически повсеместно используются в автомобильных кондиционерах для перекачивания фреонов, в стационарных холодильных установках. а также в различных гидросистемах и гидроприводах.
Золотниковые механизмы газораспределения - это тупик. Как по мощностным характеристикам и расходу топлива, так и по экологии. Электронно управляемые клапаны помогли бы им, но это дорого... Вопросы смазки тоже болезненные... Данный тип двигателя имеет ограниченную сферу применения, где крайне важна форма двигателя в виде цилиндра, соосного выходному валу - упомянутые двигатели для торпед и т.д., но не актуальны вопросы работы на переходных режимах, переменной нагрузки и т.д., что критично для автомобильного двигателя.
По идее такая схема может быть более адекватной в гибридах (Двигатель-генератор-привод)? Именно для "сглаживания" проблем переходных режимов.
Золотниковые механизмы газораспределения - это тупик.
Везде в технике применяется, а тут вдруг тупиковая ветвь... А что не тупиковая тогда?
Уплотнения технически реализуются тут на порядок проще, чем в Ванкеле, кстати.
Думаешь в традиционном ДВС механизм ГРМ сильно прост и надёжен? Так всё познаётся в сравнении
А насчёт переменных режимов это двигло - фактически поршневое, со всеми вытекающими отсюда положительными моментами в плане приёмистости. Ещё и кривая момента от угла поворота выходного вала (в обычном ДВС его бы назвали коленвалом) соответствует звездообразной пятёрке. Т.е. ровнее чем у 6-горшковых рядных и V-образных двигателей.
По идее такая схема может быть более адекватной в гибридах (Двигатель-генератор-привод)? Именно для "сглаживания" проблем переходных режимов.
Ты про какие гибриды говоришь? Параллельные или последовательные? В параллельных никаких переходных режимов ты так не сгладишь, а в последовательных ГТД интересней будет... Вон Toyota в своих гибридах использует цикл Аткинсона. Добавить туда электронно управляемые клапана (у BMW уже есть работоспособные прототипы) и по регулировке степени расширения рабочего тела они засунут почти любой другой поршневой ДВС в самую глубину того самого места
Золотниковые механизмы газораспределения - это тупик.
Везде в технике применяется, а тут вдруг тупиковая ветвь... А что не тупиковая тогда?
А где в современных ДВС применяется золотниковое газораспределение за исключением каких-то нишевых вариантов и вымирающих как вид 2-тактников?
Думаешь в традиционном ДВС механизм ГРМ сильно прост и надёжен? Так всё познаётся в сравнении
Уже написал выше - электронно управляемые клапаны. BMW имеет работоспособные прототипы. Кто еще?
А насчёт переменных режимов это двигло - фактически поршневое, со всеми вытекающими отсюда положительными моментами в плане приёмистости.
Исключительно из-за слова поршень? Ню ню
Ещё и кривая момента от угла поворота выходного вала (в обычном ДВС его бы назвали коленвалом) соответствует звездообразной пятёрке. Т.е. ровнее чем у 6-горшковых рядных и V-образных двигателей.
Исключительно из-за количества цилиндров? Ню ню Крутящий момент равен произведению силы, приложенной к рычагу, на длину рычага.
Уплотнения технически реализуются тут на порядок проще, чем в Ванкеле, кстати.
тобто крім звичайного ущільнення поршень-ціліндр додати ще й між верхом ціліндра та ГБЦ - це крок вперед в порівнянні з звичайним ДВС? Буде дешевше і технологчніше?
а розігнати/уповільнити блок ціліндрів (вони ж обертаються навколо вісі) - хіба не додаткові втрати?
прикольно - в тексті написано, що маховик непотрібен, а на малюнках/в мультику - такий самий маховик, як і у звичайного ДВС.
Уплотнения технически реализуются тут на порядок проще, чем в Ванкеле, кстати.
тобто крім звичайного ущільнення поршень-ціліндр додати ще й між верхом ціліндра та ГБЦ - це крок вперед в порівнянні з звичайним ДВС? Буде дешевше і технологчніше?
Ещё раз перечитай написанное - реализовать уплотнение двух плоских деталей технологически на порядок проще, чем в ДВС Ванкеля.
Кстати, посчитай вдумчиво количество деталей ГРМ в современном 3-литровом 6-цилиндровом двигателе (у которого 24 клапана, 2 или 4 распредвала). Не забудь кроме валов шестерён и клапанов посчитать, гидрики , пружинки, тарелочки, сухари, втулочки клапанные с маслосьемными колпачками и т.п.
а розігнати/уповільнити блок ціліндрів (вони ж обертаються навколо вісі) - хіба не додаткові втрати?
Блок цилиндров неподвижен. С чего ты взял, что он вращается?
Ещё раз перечитай - реализовтаь уплотнение двух плоских деталей технологически на порядок проще, чем в ДВС Ванкеля.
Если речь идет о герметизации полости цилиндра, то тут используются те же технологии, что и в классических транковых и крейцкопфных двигателях/насосах/компрессорах и т.д. Но! Система смазки, колоссальные осевые нагрузки, небольшой ресурс упорного подшипника на валу приводят к крайне низким уровням форсировки - отсюда и имеем смешные 184 л.с. с 3 (!) литров рабочего объема при 6000 (!) об/мин. И переменной степенью сжатия этого не компенсируешь.
Уплотнения технически реализуются тут на порядок проще, чем в Ванкеле, кстати.
тобто крім звичайного ущільнення поршень-ціліндр додати ще й між верхом ціліндра та ГБЦ - це крок вперед в порівнянні з звичайним ДВС? Буде дешевше і технологчніше?
Ещё раз перечитай написанное - реализовать уплотнение двух плоских деталей технологически на порядок проще, чем в ДВС Ванкеля.
тобто це заміна роторному ДВС, а не звичайному? Буде такаж екзотика, як і роторний? Адже в звичайному ДВС немає потреби реалізовувати "ущільнення пласких деталей" До того ж, наскільки я пам'ятаю, чим менше деталей, що труться - тим воно якось і проблем потім менше. В звичайному ДВС герметичність камери згоряння забезпечують кільця та клапана. Тут будуть кільця та щось (до речі - що?) між циліндром та ГБЦ.
Кстати, посчитай вдумчиво количество деталей ГРМ в современном 3-литровом 6-цилиндровом двигателе (у которого 24 клапана, 2 или 4 распредвала). Не забудь кроме валов шестерён и клапанов посчитать, гидрики , пружинки, тарелочки, сухари, втулочки клапанные с маслосьемными колпачками и т.п.
:-) мені абсолютно по барабану кількість деталей. Ціна (початкова та єксплуатації) і надійність - ось що мене хвилює.
а розігнати/уповільнити блок ціліндрів (вони ж обертаються навколо вісі) - хіба не додаткові втрати?
Блок цилиндров неподвижен. С чего ты взял, что он вращается?
чесно подивився ролік в твоєму повідомленні про The duke engine - і там видно, як блок циліндрів обертається. І за рахунок цього вдалося відмовитись від клапанів і пов'язаних з ними деталей (замінивши їх просто отворами в ГБЦ) і поставити 3 свічки на 5 циліндрів.
Золотниковые механизмы газораспределения - это тупик. Как по мощностным характеристикам и расходу топлива, так и по экологии.
Да хрен с ней, с экологией.
Золотниковые механизмы газораспределения - это тупик. Как по мощностным характеристикам и расходу топлива, так и по экологии.
Да хрен с ней, с экологией.
Может быть и хрен с ней, но именно борьба с ней стала основной причиной сворачивания программы роторно-поршневых дрыгателей компанией Mazda.
Интересно. Не думал, что найдет применение как ДВС. Аксиальные насосы уже давно широко используются в гидроприводах. По иронии судьбы, имел негативный опыт, связанный именно с сильной вибрацией аксиально- поршневого насоса.
Интересно. Не думал, что найдет применение как ДВС. Аксиальные насосы уже давно широко используются в гидроприводах. По иронии судьбы, имел негативный опыт, связанный именно с сильной вибрацией аксиально- поршневого насоса.
та отож... интересно Хоть ты меня понял Где-то в загашнике была куча такого интересного. Даже не знаю, стоит ли сюда постить. Последнее время в моде больше обсуждения зажратых гаишников, оленей с видеорегистраторов и меряние своим "достоинством" перед девками из "проэто"
В кондиционерах такая фигня применяется.
Где-то в загашнике была куча такого интересного. Даже не знаю, стоит ли сюда постить. Последнее время в моде больше обсуждения зажратых гаишников, оленей с видеорегистраторов и меряние своим "достоинством" перед девками из "проэто"
Так почему бы не разбавить эти обсуждения чем-то интересным? Там своя аудитория, здесь - своя
В кондиционерах такая фигня применяется.
А чо тока в кондиционерах? В холодильниках "кулисные" компрессоры тоже недалеко отсюда убежали, наверное?
Интересно. Не думал, что найдет применение как ДВС. Аксиальные насосы уже давно широко используются в гидроприводах. По иронии судьбы, имел негативный опыт, связанный именно с сильной вибрацией аксиально- поршневого насоса.
та отож... интересно Хоть ты меня понял Где-то в загашнике была куча такого интересного. Даже не знаю, стоит ли сюда постить. Последнее время в моде больше обсуждения зажратых гаишников, оленей с видеорегистраторов и меряние своим "достоинством" перед девками из "проэто"
И? К чему этот дешевый пафос? Лучше не пиши тут ничего - тебя никто не заставляет ни писать, ни так самоутверждаться за счет других
В кондиционерах такая фигня применяется.
В транспортных системах в силовых гидроприводах гидронасосы, как правило, аксиальные еще со времен царя гороха. Только не соосные разве что, а угловые
И это практически единственное решение для гидрообъемных трансмиссий и/или обратимых приводов
Відповісти
Поперед.
Зміст
Наступ.
Гілками
