Двигатель без коленвала: Двигатель без коленвала: миф или реальность

Двигатель без коленвала: миф или реальность

Для тех, кто активно интересуется различными  изобретениями, доработками и инновациями в сфере двигателестроения, следует обратить внимание на двигатель Ибадуллаева, а также на двигатель без коленчатого вала.

Если в первом случае речь идет о значительном увеличении степени сжатия и получении большой мощности без увеличения рабочего объема, то во втором следует понимать снижение механических потерь и рост КПД, расхода горючего, степени вибраций, общего веса ДВС и т.д. Давайте остановимся на моторе без коленвала более подробно.

Содержание статьи

Мотор без коленчатого вала: преимущества и сложности реализации

Итак, главной задачей и назначением любого ДВС является преобразование энергии, полученной от сгорания топлива, в механическую работу. Если просто, топливо сгорает в закрытом объеме, газы оказывают давление на поршень, через кривошипно-шатунный механизм возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное.

В результате создается крутящий момент двигателя, который передается через трансмиссию на колеса автомобиля. Примечательно то, что хотя с момента создания первых моторов и их внедрения в широкие массы прошло уже более 100 лет, общая конструкция ДВС не изменилась.

При этом постоянно ведутся работы, чтобы мотор мог работать без коленвала. Дело в том, что привычный  кривошипно-шатунный механизм не лишен целого ряда определенных минусов. Именно по этой причине инженеры стремятся избавиться от этого узла.

Дело в том, что работа КШМ связана с неизбежным создание трения и значительных боковых усилий, которые приводят к износу стенок цилиндров. В результате зеркало цилиндра повреждается, разрушаются поршневые кольца и т.д. Что касается потерь на трение, общий КПД двигателя заметно снижается.

Также двигатель с коленвалом сложно обслуживать, так как снятие коленвала без снятия двигателя на многих авто крайне сложно реализовать. Вполне очевидно, что если исключить указанные недостатки, двигатель станет более производительным, увеличится моторесурс.

Для решения задачи конструкторы предлагают разные подходы, однако на практике качественно реализовать большинство решений попросту не удается. Наибольшего внимания в данной области сегодня заслуживает двигатель Баландина и двигатель Фролова. Давайте остановимся на механизмах без шатунов и коленвала  более подробно.

Бесшатунный двигатель Баландина

Данный мотор известен тем, что в нем отсутствуют шатуны. Преобразование возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах происходит благодаря использованию в конструкции специального эксцентрического механизма.

Общее устройство бесшатунного двигателя предполагает наличие следующих деталей:

• специальный поршневой шток
• коленвал особой конструкции
• подшипник кривошипа и кривошип
• вал для отбора мощности
• поршень
• ползун штока
• цилиндр

В таком ДВС вместо шатунов были использованы поршневые штоки, которые жестко прикреплены к поршням (в обычном агрегате для соединения используется поршневой палец). Указанные штоки, как и привычные шатуны, охватывают шейки коленвала.

Также на штоках с обеих сторон подшипника изготовлены ползуны. Эти ползуны скользят по специальным направляющим в картере мотора. В результате данная конструкция позволяет избавить поршень и стенки цилиндра от бокового усилия. Фактически, в такой схеме реализации поршень можно считать обычной обоймой для поршневых колец, уплотняющих зазор между цилиндром и поршнем.

Отсутствие боковых усилий позволяет снизить допуски применительно к размерам поршня. Двигатель становится более производительным, экономичным, возрастает ресурс. Также следует отметить компактность такого ДВС и сниженный вес. Однако главным минусом всей конструкции можно считать крайне высокие требования касательно общей точности изготовления указанного эксцентрика.

Двигатель Фролова: мотор без шатунов и коленвала

Основным принципом В. Фролова, который был положен в основу его разработок, является то, что  коленчатый вал является далекой от совершенства деталью. По этой причине талантливый инженер детально изучил конструкцию двигателя Баландина, после чего предложил ряд собственных доработок.

С учетом того, что недостатком бесшатунного мотора Баландина оставались повышенные требования к точности изготовления эксцентрика, на начальном этапе Фролов существенно модернизировал данный узел преобразования. Однако далее был признан факт, что полностью избавиться от недостатков схемы мотора Баландина крайне сложно.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель FSI. Из этой статьи вы узнаете, какие особенности имеют двигатели данного типа, а также какие плюсы и минусы имеет указанный мотор.

При этом Фролов не остановился на достигнутом, а также не оставил мысль избавиться от коленвала.  Дальнейшие поиски надежных и эффективных механизмов преобразования привели к тому, что изобретатель обратил внимание на механизм ткацкого станка.

В результате был создан сегментно-роторный мотор, в основу которого были  положены как заимствованные и доработанные, так и собственные идеи. Полученный двигатель не имеет коленвала, вместо данной детали используется механизм, который по принципу действия и своему устройству похож на шарнир разных угловых скоростей. Такое устройство более известно под названием шарнир Гука.

Вращающиеся детали в таком двигателе Фролова работают благодаря использованию подшипников качения. Что касается смазочной системы, моторное масло подается под крышки клапанов, затем стекает, осуществляя смазку и отвод лишнего тепла. Чтобы масло хорошо охлаждалось, перед двигателем также отдельно установлен масляный радиатор.

Что в итоге

Как видно, даже с учетом сложности реализации, инженеры и конструкторы все равно продолжают искать способы для повышения общей надежности двигателей, увеличения их КПД, снижения расхода топлива.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель GDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции, а также о преимуществах и недостатках моторов данного типа.

Также следует добавить, что западные производители также вплотную занимаются данным вопросом. Например, известная японская корпопрация Toyota также предложила свой вариант двигателя без коленвала. Хотя такой агрегат больше похож на электрический генератор, все равно его можно считать одной из версий ДВС.

С учетом вышесказанного становится понятно, что еще рано говорить об окончании эволюции двигателей внутреннего сгорания. Другими словами, не следует исключать возможность появления бесшатунных моторов, а также агрегатов без коленчатого вала на серийных транспортных средствах.

Читайте также

В этом двигателе нет коленвала — журнал За рулем

ЗАБЫТОЕ ГЕНИАЛЬНОЕ

В начале изобретательской карьеры, 30 лет назад, Виталий Фролов еще не замахивался на то, чтобы изменить ДВС — ограничился малым: установил на коленвал особые накладки. Когда они изнашивались, менял их вместе с вкладышами, и вал продолжал работать. Просто? Тем не менее, до этого раньше никто не додумался. Виталий получил первое авторское свидетельство, его наградили серебряной медалью Выставки достижений народного хозяйства СССР — в те времена считалось очень почетным стать лауреатом этой награды.

Так часто бывает: гениальные изобретения забываются. Чудесный коленвал так и не был внедрен…

Похоже, обида на неразумное человечество вылилась у Виталия в нелюбовь к коленчатым валам, и позже он беспощадно «уничтожал» деталь во всех своих последующих разработках. И сформулировал один из принципов: коленчатый вал — деталь несовершенная.

СТРАННЫЙ ОППОЗИТ

Однажды он получил заказ от специалистов воздушно-десантных войск: разработать двигатель — помощник суперсолдат. Мотор, сказали ему люди в мундирах, должен быть легким, экономичным, безотказным в воздухе, на земле и воде. И вскоре такой появился — 2-тактный оппозит, в основе которого лежал мотор «Иж-Юпитер 5».

Оппозит Фролова необычный — без уплотнительной перегородки между кривошипными камерами, так усложняющей конструкцию ординарных 2-цилиндровых двухтактников. Коленчатый вал (до поры до времени Фролов оставил его в покое) — с двумя опорными подшипниками (вместо трех), что снизило его вес и длину. В конструкции Фролов использовал два своих изобретения: «Демпфер крутильных колебаний коленчатого вала ДВС» и «Узел двигателя внутреннего сгорания».

Мотор получился компактным и «бодрым» — в 1,5 раза возросли мощность и крутящий момент. Он предназначался для сверхлегкой авиации, водномоторного спорта. В 1988 г. пришел заказ на изготовление 300 моторов для дельтапланов. Опытный мотор УМБ-760 устанавливался и на автомобиль ЛуАЗ, планировалось начать его серийный выпуск.

В 2001 году появился мотоцикл, который сразу привлек внимание байкеров. Еще бы: во время демонстрации работоспособности аппарата на второй передаче заднее колесо срывало в букс. Производство движка планировали развернуть на одном из харьковских заводов — для переоборудования обычных «Ижей». Но нагрянули известные события с распадом СССР, и проект так и остался невоплощенным.

УЛУЧШЕННЫЙ БАЛАНДИН

Вконец разочаровавшись в коленчатых валах, Виталий Фролов увлекся бесшатунными двигателями Баландина. У этих моторов нет не только шатуна, но и коленчатого вала: преобразование возвратно-поступательного движения поршня в них происходит посредством особого эксцентрического механизма.

Недостаток баландинского «бесшатунника» — излишне высокие требования к точности изготовления эксцентрика. Модернизировав узел преобразования, Виталий изготовил два опытных мотора: один смонтировал в картере «Минска», использовав штатные цилиндр, головку, сцепление и КП. Второй по этой же схеме был от начала до конца самоделкой.

Иногда он давал мотогонщикам свои моторы — и те выигрывали. Техкомиссия их не засекала, потому что о необычных «внутренностях» никто и не догадывался: габариты двигателя оставались прежними. Настолько не догадывались, что однажды в гонках по спидвею победившего спортсмена дисквалифицировали с формулировкой. .. «опасно ехал». Но никто не продолжил мысль: ведь это происходило в силу избытка мощности мотора. Никому в голову не пришло заглянуть вовнутрь.

И все равно, даже усовершенствованный «баландин» не устраивал изобретателя: механизм преобразования своей громоздкостью напоминал ненавистный коленчатый вал.

Двигатель без коленвала – бывает ли такое?

Коленчатый вал – один из важнейших узлов современного ДВС. Однако, автомобильные
конструкторы мечтают от него избавиться. Существует ли двигатель без коленвала и чем он
так не угодил – в нашей статье.

Зачем это нужно

Коленвал помогает колесам крутиться. А именно – когда пары от сгоревшего топлива
начинают давить на поршень, он передает движение коленвалу. То в свою очередь
преобразует движение поршня – делает его вращательным. Получается крутящий момент,

который через КПП передается на колеса, и автомобиль движется. Эта схема работы двигателя
существует почти сотню лет – в технологии работы двигателей изменилось многое, но не это.
По такому принципу работают все бензиновые, дизельные и газовые авто. Между тем,
коленвал имеет массу недостатков:

• Создает огромное трение, что обеспечивает быстрый износ деталей.
• Снижается общий КПД от двигателя (за счет потерь, возникающих от трения и износа
  деталей).
• Ремонт коленвала невозможен без полного снятия и разбора двигателя. А это –
  большая работа, требующая и опыта, и оборудования.
• Мотор без коленчатого вала был бы легче, проще в обслуживании и гораздо долговечнее.
• Пока конструкторам не удается внедрить такой двигатель, но разработки в этом направлении
  ведутся.

Некоторые модели моторов без коленвала

Как правило, разработки носят имена своих создателей. К примеру, известные мотор

Баландина и мотор Фролова – это и есть попытки создать движок без коленчатого вала.

Баландин был первым – он отказался от шатунов. Вместо них работает специальный механизм
– эксцентрик. Двигатель получился компактным и легким. Но на этом разработка
застопорилась, т.к. все упиралось в высочайшую точность, с которой нужно было
изготавливать эксцентрик. Изобретать Фролов пошел немного дальше и создал сегментно-
роторный мотор, который вместо коленвала использует шарнир Гука.

Несколько лет назад свой прототип мотора без коленвала представила Toyota. Электромотор
имеет очень хитрое устройство и по сути, избавляет машину не только от коленвала, но и от
генератора. Поршень двигается в обмотке – поэтому внутри образуется электрическая энергия.

Двигатель генерирует энергию самостоятельно – это большой шаг вперед в развитии

электрокаров. На двигателе-прототипе можно ехать на автомобиле средней мощности по
междугородней трассе.

Автомобильный двигатель без распределительного вала

В схеме газораспределительного механизма Архангельского имеется центробежный регулятор, сдвигающий моменты открытия и закрытия клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Клапан Архангельского открывается при срабатывании электромагнита и закрывается возвратной пружиной.

Использование для перемещения клапана двух электромагнитов позволяет избавиться от возвратных пружин.

В новой конструкции газораспределительного механизма привод расположен сбоку от блока цилиндров. Применение длинных соленоидов увеличивает ход клапанов, позволяет его регулировать в широких пределах.

‹

›

Исторически сложилось так, что отечественное автомобилестроение развивалось в попытках догнать западных коллег. По-настоящему оригинальные модели (к ним относится, скажем, “Победа”) можно пересчитать по пальцам. И все же интересные разработки, внедрение которых позволило бы нашим автомобилестроителям успешно конкурировать с зарубежными, появляются. Предлагаем вниманию читателей рассказ о необычном механизме, предложенном доцентом кафедры “Электротехника и электрооборудование” Московского автомобильно-дорожного института (Государственного технического университета) Д.

А. Сосниным. Устройство позволяет отказаться от применения в двигателе привычного распределительного вала и в то же время гибко управлять фазами газораспределения и величиной хода клапанов.

ТАМ, ГДЕ ЭЛЕКТРОНИКА ПАСУЕТ

Любой автомобилестроитель стремится к тому, чтобы двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на его машинах работали в оптимальном режиме: обеспечивали максимальную мощность, равномерность крутящего момента, минимальный расход топлива, наименьшую токсичность выхлопных газов. Однако пока этого никому не удалось добиться в полной мере, поскольку улучшение одних характеристик приводит к ухудшению других. В последнее время, правда, достигнут существенный прогресс благодаря применению автоматизированного управления работой двигателя с широким использованием электроники.

При составлении программы для системы управления двигатель на специальном испытательном стенде вводят в устойчивый режим работы и последовательно корректируют все параметры так, чтобы для данного режима они обеспечивали наилучшие выходные характеристики. То же проделывают при других режимах. Результаты записывают в постоянную память электронного блока в виде многомерной диаграммы, с помощью которой в дальнейшем формируются управляющие сигналы по каждому из параметров.

Например, в комплексной электронной системе “Motronic” (ФРГ), которая управляет впрыском топлива и зажиганием, пять таких диаграмм: для корректировки угла опережения зажигания, времени впрыска топлива, положения клапана рециркуляции (устройства, возвращающего часть выхлопных газов в цилиндр для лучшего дожигания топлива), времени накопления энергии в катушке зажигания и положения дроссельной заслонки. В качестве входных параметров в этой системе используются частота вращения коленчатого вала, крутящий момент и температура двигателя, а также напряжение аккумуляторной батареи. На выходе контролируют соответствие оборотов двигателя крутящему моменту и содержание окиси углерода в выхлопных газах.

К сожалению, в автомобиле есть система, которая не поддается регулированию даже самой изощренной автомобильной электроникой. Это газораспределительный механизм с жесткой кинематической связью между коленчатым и распределительным валами.

Специалисты считают, что классический двигатель достаточно совершенен и если иногда плохо работает, то лишь потому, что “задыхается от собственного выхлопа”; стоит дать двигателю побольше кислорода, позволить “дышать полной грудью”, и ему не будет альтернативы.

Помочь двигателю можно, если бы удалось сдвигать моменты открытия и закрытия клапанов, в первую очередь впускных. Вспоминается, как еще в начале 70-х годов прошлого века автогонщики прибалтийских

республик выигрывали состязания, добиваясь частоты вращения коленчатого вала до 3000 об/мин на холостом ходу и до 8000 об/мин на полном газу. Впоследствии выяснилось, что они раздобыли шаблон распределительного вала, наплавляли кулачки и затем вручную доводили их форму. С такими распредвалами двигатели выдавали высокие характеристики (мощность и крутящий момент), но только на больших оборотах. Для спортивных машин это хорошо, но для “частных” — неприемлемо. Тем не менее такой факт говорит о заметной роли запаздывания или опережения фазы клапанов.

Как же заставить клапан открываться и закрываться в тот момент, который соответствует оптимальной работе двигателя? Ясно, что нужно управлять фазами газораспределения в зависимости от частоты вращения, положения и нагрузки коленчатого вала. Традиционный кулачковый распредвал не позволяет решить эту задачу.

В небольших пределах соотношение фаз газораспределения можно регулировать с помощью механических, электромеханических, гидравлических, пневматических приводов клапанов. Но наиболее перспективным считается электромагнитный привод, управляемый электроникой. С его помощью можно не только оптимизировать работу двигателя, но и расширить его функциональные возможности. Так, четырехцилиндровый двигатель при изменении порядка срабатывания клапанов можно заставить действовать как двух- или трехцилиндровый; он более равномерно работает при переменных нагрузках, потребляет меньше топлива на максимальных оборотах при заданной мощности. Не будет у такого двигателя проблем с изменением направления вращения коленчатого вала.

На первый взгляд все выглядит очень просто, но почему-то на автомобилях электромагнитные клапана пока встречаются только в экспериментальных разработках.

КЛАПАН АРХАНГЕЛЬСКОГО

Попытку реализовать идею электромагнитного клапана с гибким управлением предпринял в середине XX века профессор МАДИ В. М. Архангельский. Включение и выключение электромагнитов происходило при замыкании и размыкании контактов, связанных с кулачками распределительного вала. На место клапан возвращался пружиной.

В схеме Архангельского был предусмотрен центробежный регулятор на распределительном валу. При изменении частоты вращения он смещал положение кулачков и вызывал опережение открывания и закрывания клапанов. Таким образом, регулятор играл роль обратной связи. Это позволяло обходиться без программного управления, которого, кстати, тогда и не могло быть.

К сожалению, несмотря на изящество схемы, работоспособную конструкцию создать не удалось. Дело в том, что клапан должен быстро срабатывать и надежно закрываться, а поэтому требуется возвратная пружина с большой жесткостью. Соответственно нужен мощный электромагнит, который потребляет значительный ток из бортовой сети автомобиля. В те времена не было мощных полупроводниковых вентилей и металлические контакты при коммутации больших токов быстро выгорали. Наконец, при закрытии клапана возвратной пружиной происходил сильный удар головки клапана о гнездо, что вызывало шум при работе газораспределительного механизма и вело к частым поломкам клапанов.

ОДИН ХОРОШО, А ДВА ЛУЧШЕ

Избавиться от многих недостатков, присущих клапану Архангельского, можно, если вместо одного электромагнита поставить два — открывающий и закрывающий. Подобная схема была разработана одним из студентов Тольяттинского государственного университета в дипломном проекте под руководством доктора технических наук профессора В. В. Ивашина.

В данном варианте конструкции пружины не нужны, и поэтому электромагниты могут быть меньших размеров и мощности — ведь большой ток потребляется лишь при закрывании и открывании клапанов, а для их удержания достаточна сила тока в десять раз меньше.

Но главное, теперь можно обойтись совсем без распределительного вала, поскольку задавать время срабатывания и силу тока через обмотку электромагнита может программируемый контроллер — электронное устройство, обычно на микропроцессоре, управляющее работой двигателя и других систем автомобиля.

В НАМИ под руководством кандидата технических наук А. Н. Терехина начали проводить исследовательские и конструкторские разработки газораспределительного механизма с электромагнитным приводом клапанов на базе двигателя М-412. В результате был создан действующий макет газораспределительного механизма с двухсторонними электромагнитами на восьми клапанах. Но с начала 1990-х годов финансирование прекратилось, и перспективная разработка затерялась в архивах.

Несколько лет назад работы над новым газораспределительным механизмом были возобновлены на Волжском автозаводе под руководством главного конструктора АвтоВАЗа П. М. Прусова. Так, среди тем Всероссийского конкурса “Русский автомобиль” (см. “Наука и жизнь” № 12, 2002 г.) была объявлена “Разработка системы электромагнитного привода газораспределительных клапанов для 16-клапанного двигателя ВАЗ”. На конкурс были представлены два проекта, но оба совсем “не по делу”, и их даже не стали рассматривать.

Тем временем над усовершенствованием электромагнитного привода клапанов начали работать японские, американские и (с наибольшим успехом) немецкие автомобилестроители. Уже в 2002 году компания БМВ приступила к испытаниям на реальном 16-клапанном двигателе газораспределительного механизма с электромагнитным приводом всех клапанов.

КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Тогда же к разработке электромагнитных газораспределительных клапанов приступили на кафедре “Электротехника и электрооборудование” МАДИ (ГТУ).

Хотя на Западе нас не признавали конкурентами: мол, “отстали на 10 миль” (на жаргоне автогонщиков так говорят об отставших на два круга, что означает — слабаки), однако автором запатентована конструкция, которая решает большинство проблем, присущих электромагнитным приводам.

В ней вместо громоздких электромагнитов, установленных над клапанами, применены длинные соленоиды. Торможение сердечника в длинном соленоиде реализуется не жесткими упорами, а краевыми магнитными полями, и работа привода становится бесшумной. Кроме того, ход клапана может быть сколь угодно большим и регулируемым. Возвратно-поступательное движение от электромагнита к клапану передается через штангу и качающееся коромысло. Благодаря этому привод можно устанавливать не над блоком цилиндров, а на его боковой поверхности. В результате значительно уменьшается высота двигателя, а для охлаждения и смазки деталей привода используются штатные системы автомобиля.

Теперь дело за моторостроителями. Если удастся воплотить идею в металле, в России появится приемистый и экономичный автомобиль, который к тому же будет удовлетворять самым жестким требованиям по чистоте выхлопа.

Двигатель без коленвала? Такое реально!!!

---

wo1f

Както по ящику в новостях промелькнула инфа про двиг. Фролова.
Я реально увидел случайно — мужик едет на мотоцикле неизвестной конструкции а потом расказывает про новаторскую конструкцию мотора.
Короче я толком не понял, что про что, но потом в нете поискал инфу про этот движок.
И вот нашел одну статью

http://www.motopan.com.ua/tech/frolov.htm
/>

Судя по описание за основу взят двиг от ЗАЗ 965 и с него снимается 89л.с. при 8800 об/мин. Нехило. И еще в новостях бродят слухи, что он вроде как 2л на 100км тратит.
А самый главный штрих — отсутствие коленвала и вибраци связаных с ним!

Конечно все стоит проверитть, но если все реально, то разве нас удивиш кустомными движками? Это автомобелисты телятся, и в жизни не заменят двиг.

Вот бы с этим мужиком связатся и потолковать. Кому нужен такой движок? Я бы не отказался!!!

P.S. если ссылка не работает, то просто скопируйте ее в окно адреса браузера

[Редактировано 30/11/2003 wo1f]

---

MurzuL

У нас на боевом дежурстве когда цели сопровождались хвостом вперед оператора рлс имели не по децки , а тут оказивается кулибин летал вот где правда-матка. ..
Наши разработали опозитный двигатель у которог нет коленвала, один шатун на 2 поршня и крутящий момент передается за счет нескольких шестерешик подобно двигателю ванкеля кажись, тк нет при работе двирателя боковых биений поршней это позвалило сделать керамические цилиндры. кинематическая схема и более подробное описание в журнале «катера и яхты» номер не помню…

---

rxap

— Ну да все идиоты, один он Дартатньян!
— Я так и не понял что к чему, но очень похоже на «исследования» УФОлогов. Какие то фотографии, замеры, потом выводы ни из чего не следующие. Странно то, что это так круто, а он один непонятый и оплеванный на коне! Так не бывает. По жизни мои контакты с такими людьми приводили меня к выводам — «изобретатели» просто нездоровые люди и живут в своем мире фантазий!
— Может это типа вечного двигателя, или КПД парового двигателя. Идея хорошая, но реализация больно накладная? Может какой спец по моторам эту бодягу разберет и пояснит нам любителям? Я бы спасибо сказал!

---

axl

РПД — РОТОРНО ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ. ..

---

Krusha

Ну и почему у него все фотки такие голимые? Нормальный изобретатель не стесняется показать и рассказать толково об изобретении. А это фуфло какое-то

---

Виктор

Может он жадина, и ни с кем не хочет делиться

---

Squid

как-то в журнале «Наука и Жизнь» видел схему бесшатунного движка конструкции Баландина. Его на экспериментальных самолетах применяли. Неплохо работал..но….дальше экспериментов и не двинулось. Как всегда.

---

Involid

---

портос

На том же сайте (motopan),в конфе можно пообщацца с Владимиром Тураевым .Он это хозяйство видел и знает владельца.

---

ziurke

tam beda kak i na rotornom dvizke, nuzni unikalnyje materialy ir mnogo isledovanij cego eto stoit, a samyj bolsoi minus eto dolgovecnost,i procnost mehanizma peredaci sily iz «vperiod-nazad» na krutiasciuju……
vse dvigatelia uze izobrateny, prosta byvajut liudi,etogo ne znaja dumajut cto izobreli.
gdeto imel sylku, pro vse vidy dvigatelei izobretionyh celovekom. ..
esli eto bylo tak by unikalno i prosto, my by na nih davno by katalis..
http://home.polarcom.ru/~vvtsv/seu04.htm
ctoto na podobije etoi sylke, no nemogu naiti ee secas….

---

maugli

для Squid: у двигателя баландина есть ряд существенных недостатков, которые не дали пустить его в масовое производство. не помню точно что там плохого ,но что-то есть. если интересно могу поискать.

а по поводу этого движка — хрень какая-то. пока не будет чертежей, принципиальной схемы или хотябы нормальных фоток ничего сказать нельзя

---

wo1f

Я тут по мылу написал автору статьи и получил такой ответ:

——————————
Hello Wolf,

Sunday, November 30, 2003, 2:52:47 PM, you wrote:

W> Привет Владимир Тураев
W> Интересно очень можно как то по мылу связатся с Фроловым.

Нет у него мыла. вот его телефон домашний 8 0512 349516

W> Если простым производителям нет дела для его движка, то байкерам он безразличен.
W> И еще интересно в перспективе будет налажен выпуск его движка?
W> Или хотябы деталей для переделки.

Я за это, сейчас не берусь — нет соответствующих станков. Спросите
Фролова, может он обнадежит.

—————————

Вобщем надо попробовать позвонить.

---

ComradeB

http://www.motopan.com.ua/tech/frolov12.jpg

Что-то эта штука сильно напомниает РПД

---

ZeroForce

РПД зрет горючки дофига, масла очень много и ресурс у него смехотворный из за большой тепловой напряженности некоторых деталей.
Выпускается восьмера с РПД, 7000 уё. РПД 1,3 литра моща 130 кобыл. Жрет по 17 литров горючки на сотню и масла по канистре на тысячу. Ресурс 50 тыщ если повезет, если не повезет то тыщ 30. Зато максималка за 200 и движок раскручивается так быстро, что некоторым спорткарам и не снилось.

---

Двигатель без шатунов

Десятилетиями моторостроители стремились создать конструкцию д. в.с. без возвратно-поступательного движения – вроде роторно-поршневого двигателя Ванкеля. Или же сибирский роторный («Сибирский роторный», «Турбо», 2003, №10), где вместо поршней и вовсе лопасти…

Однако со временем пришло понимание, что дело не в возвратно-поступательном перемещении поршней [На самом деле поршни, возвратно-поступательно движущиеся в цилиндрах, не так уж и плохи: они образуют камеру сгорания довольно приличной конфигурации. Полусферическую, шатровую – с высоким термическим к.п.д. В отличие от никуда не годной серповидной у двигателя Ванкеля, которая и погубила блестящую, на первый взгляд, идею.], а в недостатках древнего кривошипно-шатунного механизма. Надо каким-то образом избавляться от шатунов: наклоняясь к оси цилиндра, шатун создает мощную силу, прижимающую поршень к зеркалу (см. «Долгий путь к себе», «Турбо», 2002, №9). Немалые потери трения и износ – на ровном, как говорится, месте.

Проекты бесшатунных д.в.с. известны много десятков лет – знаменитый двигатель Баландина и др. К сожалению, ни один не прижился в моторостроении – и не просто так; сложная и малонадежная конструкция всякий раз оказывалась неработоспособной в реальном времени. Что ж, конструкторская мысль не стоит на месте: познакомьтесь с проектом австралийских новаторов – под названием Revetec.

Принципиальная схема двигателя: ролики на штоках раздвигают 3-вершинные кулачки  и заставляют их проворачиваться. И наоборот

Новый д.в.с. обходится не только без шатунов, но и без коленчатого вала; урезАть так урезать. Как видно, противолежащие поршни соединены штоком (не шатун, поскольку не качается, не наклоняется), а между ними размещен вал с 3-вершинными кулачками. Вернее, 2 соосных вала, вращающихся навстречу друг другу, – в том-то и прикол. Ролики на штоке работают по кулачкам и заставляют их проворачиваться; у Revetec оригинальный механизм называют Trilobe.

В принципе для работы двигателя достаточно одного-единственного вала, но тогда возникают все те же крайне неприятные боковые силы. А когда кулачков 2 – и они действуют в режиме контрротации, — то боковые силы как раз взаимно нейтрализуются. Чем-то напоминает 2-шатунную конструкцию Р. Бейндла (см. «Дизелек» — «Турбо», 2008, №3), хотя вместо 2-х параллельных коленвалов у Revetec 2 соосных – и без колен.

Ранняя конструкция с пространственными штоками, соединяющими противолежащие поршни

Представьте, работает. А поршни скользят в цилиндрах без трения! Австралийцы демонстрируют один агрегат за другим; последняя модель под обозначением X4v2 построена по «крестообразной» схеме. Здесь 4 поршня и 2 штока; ролики взаимодействуют с 4-я кулачками. При диаметре цилиндров и ходе поршней 108 х 65 мм («ультракороткоходная» архитектура) рабочий объем «четверки» равен 2382 миллилитрам. Главная сложность – в синхронизации контрвращения 2-х валов; приходится применять вспомогательные валы с зубчатыми парами. Тут не исключены вибрации и шум; впрочем, известны и другие способы согласования валов.

У X4v2 двойное зажигание (по 2 свечи на цилиндр) и простенький ГРМ со штангами и коромыслами: 2-клапанные головки цилиндров. По сведениям от Revetec, со степенью сжатия 9,5 бесшатунный двигатель развивает на стенде до 94 л.с. при 3600 мин^-1, наибольший крутящий момент – 202 Нм при 3 тыс. оборотов. Неплохо, а с 4-клапанным ГРМ тщательно доведенный двигатель покажет, наверное, гораздо большую отдачу, – скажем, 225 л.с. где-нибудь при 6500 мин^-1.

Продвинутая «крестообразная» конструкция с плоскими штоками

Поскольку кулачки 3-вершинные, то валы делают один оборот на 6 ходов поршней (в одну сторону). Небыстро, и скорость качения роликов по рабочим поверхностям кулачков, по-видимому, не слишком высока. Создатели бесшатунного двигателя подчеркивают его дополнительное преимущество: профиль кулачков задается более или менее свободно, и его нетрудно подобрать так, чтобы на рабочем ходе наивысшее давление газов приходилось на сравнительно круто спадающий участок. То, что специалисты называют leverage – плечо рычага. От плеча опять же зависят потери трения; судя по всему, у Revetec механический к.п.д. в общем и целом выше, чем у обычных поршневых двигателей. Что и требовалось доказать.

Плоские штоки (крестом) гораздо компактней

Вообще-то «крестообразный» X4v2 задуман для легкой авиации; отсюда кое-какие особенности его конструкции. Вместе с тем новаторы настаивают на его полной пригодности для автотранспорта, а для наглядности смонтировали бесшатунный мотор на шасси 3-колки. Якобы гоняет безо всяких, хоть и не аэроплан. Самодел X4v2 тянет на 130+ кг, но по оценкам его создателей, вес промышленного изделия нетрудно сократить килограммов до 105. Его габариты – 740х550х460 мм; вроде компактный агрегат. Принцип Revetec одинаково пригоден для двигателей с искровым зажиганием – и для дизелей. Для 4-тактного цикла – и для 2-тактного. Нет вопросов; интересно, а что скажут автомобилестроители?

Лихая 3-колка с двигателем Х4v2

Мотор «Зеленый муравей»: уникальная разработка из России

Российские конструкторы придумали двигатель внутреннего сгорания без… коленчатого вала! В «Сколково» уже построили действующий прототип такого мотора и получили на него патент. Сейчас авторы проекта «Зеленый муравей» заняты поиском инвесторов, готовых воплотить их задумку в жизнь

5 колесо

Отечественная разработка отличается принципиально новым способом преобразования поступательной энергии движения поршней во вращательную. В теории  такой мотор должен работать на более низких оборотах, развивать больший крутящий момент и оказаться на третье экономичнее привычных ДВС. Ниже приведены расчетные характеристики «революционного» мотора и сравнение его с двигателями серийных машин: 

Чтобы разобраться в сути разработки, воспользуемся теоретическим выкладками физики процесса работы двигателя «Зеленый муравей».

Запатентованная конструкция устройства отбора мощности от двигателя внутреннего сгорания не нарушает законов природы и базовых научных принципов. Проект реализует новую конструкцию ДВС без изменения принципов его работы и, тем более, не затрагивает теоретических основ ДВС. Все условия работы двигателя по предлагаемому принципу – полностью идентичны условиям работы традиционных двигателей. Отличие состоит только в способе передачи усилия рабочего процесса. И это отличие находится в базовых законах физики, а не в теории двигателя.

Существующая теория двигателя определяет процессы, происходящие в инерционных машинах. Все конструкции двигателей – кривошипно-шатунная, Ванкеля, Баландина – являются именно такими. Направление инерционных сил конструкции везде совпадает с направлением рабочего усилия – любые движения преобразуются в одностороннее вращение. Поэтому в теории двигателя совершенно справедливо указано, что практически вся эффективность двигателя сосредоточена в цилиндре и определяется качеством рабочего процесса, а конструкция силового механизма (кривошипно-шатунного, кулачкового, кулисного, аксиального и т. д. и т. п.) не оказывает существенного влияния на КПД двигателя. Однако, данная теория не может быть применена к безынерционным машинам.

Как известно, в основе принципа действия любой машины лежат базовые законы физики, и поэтому разница объясняется с помощью законов о сложении сил. В физике существует большая разница между понятиями «тянуть» или «толкать». Почему электродвигатель развивает высокий крутящий момент, практически с самого начала? Ответ заключается в том, что электромагнитное поле «тянет» за собой ротор. Инерционные силы при этом не образуются. Образуется прямая передача усилия, как в редукторе. Почему двигатель внутреннего сгорания, который имеет значительно большее усилие рабочего процесса, не развивает высокий крутящий момент? Ответ заключается в том, что поршень «толкает» исполнительный механизм (коленчатый вал). Это сразу приводит к появлению инерционных сил, действующих в том же направлении. Именно наличие значительных собственных инерционных сил у исполнительного механизма (коленчатого вала), приводит к поглощению большой части рабочего усилия. Другими словами, усилие рабочего процесса передается на исполнительный механизм, который уже самостоятельно убегает в том же направлении.

Распределение сил в кривошипно-шатунном механизме. В процессе участвуют 2 силы: F – сила рабочего процесса и F ин – сила инерции конструкции. В связи с тем, что данные силы действуют в одном направлении, то по закону о сложении однонаправленных сил, приложенных в разных точках, только F рез может быть передана в полезную работу. Чем быстрее вращается двигатель, тем больше становится сила инерции конструкции при неизменной силе рабочего процесса. Количество тактов растет, но F рез уменьшается – эффективность двигателя остается на прежнем уровне. Увеличение нагрузки на выходном валу не даст никакого результата, кроме увеличения расхода топлива – физика процесса не меняется.

Низкий коэффициент полезного действия двигателя обусловлен только тем, что инерционные силы конструкции действуют в попутном направлении. Это многократно подтверждено на практике. Не зря в теории двигателя записано, что конструкция механизма передачи усилия не имеет значения, потому что все ранее созданные конструкции, действовали по одному принципу – любые усилия преобразовывались в одностороннее вращение. Дополнительным подтверждением также служит тот факт, что положение кривошипа никак не влияет на параметры двигателя.

Еще одним фактическим доказательством, служит опережение зажигания, применяемое в двигателях. Если его нет, то все показатели двигателя резко снижаются. Объяснение простое – передача усилия без опережения зажигания производится на поршень, который уже самостоятельно убегает из-за вращения коленчатого вала. Это приводит к тому, что значительная часть рабочего усилия поглощается собственным движением конструкции. Образуется, практически безопорная схема. Для того, чтобы преобразовать усилие в полезную работу, нужно иметь хорошую опору, т.е. нулевую инерционную точку (без собственного движения), а если такой опоры нет, то и результата тоже нет. Предлагаемый принцип действия устройства отбора мощности от двигателя внутреннего сгорания позволяет устранить инерционные силы. Для этого нужно сразу преобразовать рабочее усилие поршня в двухстороннее вращение – в противоположные стороны. Это приведет к взаимоуничтожению, возникающих инерционных сил. Именно это и происходит в предлагаемой схеме.

Физика процесса основана на простом клине, усилие рабочего хода передается в две стороны одновременно. Поэтому в запатентованной конструкции УОМ одновременно осуществляются 2 одинаковых вращения в противоположные стороны – 2-х стороннее вращение. Распределение сил в запатентованной конструкции УОМ представлено на нижеследующем рисунке. В процессе участвует только одна сила F – сила рабочего процесса (инерционная сила вращения практически = 0). Эта сила делится на 2 одинаковых составляющих, приводящих механизм в 2 противоположных вращения. Здесь результирующая сила F рез на выходном валу (в соответствии с законом о сложении сил) будет составлена из 2-х противоположных составляющих. Это означает, что выходной вал будет иметь одностороннее вращение, но его привод будет осуществлен зубчатыми передачами с разных направлений.

Даже без проведения расчетов, из простой геометрии разложения сил, совершенно очевидно, что F рез в предлагаемой конструкции в несколько раз больше, чем F рез в инерционном механизме. Увеличение оборотов в данной конструкции, т. е количества тактов, приведет к росту показателей двигателя (линия на графике станет диагональю, вместо прямой). Устранение инерционных сил позволит получить характеристики двигателя внутреннего сгорания, более близкие к электродвигателям, т.е. образовать прямую передачу усилия. Для еще более облегченного понимания можно привести простую аналогию с ударом по бильярдному шару. Если Вы ударяете своим шаром по стоящему шару — это работа безынерционного механизма. Если вы ударяете своим шаром по шару, движущемуся с высокой скоростью в попутном направлении Вашего удара — это работа инерционного механизма. Совершенно очевидно, что стоящий шар получит гораздо более сильный удар (отбор мощности) от Вашего шара, чем шар, который удаляется от Вас.

Принцип работы механизма также можно упрощенно представить в виде раскрутки детской юлы – винтовой шток с деревянной ручкой, нажимаешь на шток, и юла раскручивается. В начальный момент – производится резкое нажатие с «большим» усилием, а затем, по мере опускания штока, усилие требуется все меньше и меньше. Однако, юла вертится все быстрее и быстрее. Если все время «работать ручкой», то юла сохранит равномерное движение с постоянным моментом. Предложенная система интегрирует уже известные технологии, новации проекта касаются только усовершенствования имеющейся конструкции ДВС.

 

Редакция рекомендует:

---

---

---

---

---

Хочу получать самые интересные статьи

Свободнопоршневой двигатель Toyota великолепен

Начальная буква буквицы с буквицей L Уточним одну вещь: чудесная турбосиловая установка с регулируемым распределением фаз газораспределения и прямым впрыском в вашем новом автомобиле не является передовой. Несмотря на сложность современного движка, его основы не изменились с тех пор, как Гровер Кливленд был у власти. Поршни вращают коленчатый вал, который в конечном итоге вращает колеса вашего автомобиля.

Зевота.

Будущее за электромобилями. Но пока у нас не появятся дешевые аккумуляторы на 1000 миль, нам по-прежнему нужны двигатели, работающие на ископаемом топливе, увеличивающие запас хода.Этим устройствам не нужно крутить колеса, они просто производят сок. Простое решение — привязать генератор к поршневому двигателю, как BMW сделала с двухцилиндровым расширителем диапазона в своем i3 EV. Но если двигатель никогда не вращает колесо, ему не нужно ничего вращать. Почему бы не отказаться от посредников и не использовать возвратно-поступательное движение поршня для выработки электроэнергии? Это также устраняет необходимость в распределительных валах и большинстве других вращающихся частей.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

ПОДРОБНЕЕ: Эволюция гоночных автомобилей Toyota в Ле-Мане

Toyota недавно показала прототип двигателя, который делает именно это. Он называется линейным генератором свободнопоршневого двигателя (FPEG). «Свободный» относится к тому факту, что поршень не прикреплен к коленчатому валу; вместо этого, когда поршень движется вниз во время своего рабочего хода, он проходит через обмотки в цилиндре, генерируя всплеск трехфазного электричества переменного тока. FPEG работает как двухтактный двигатель, но имеет непосредственный впрыск бензина и клапаны с электроприводом.Он также может работать как дизель, используя сжатие, а не свечу зажигания для воспламенения топливной смеси.

ПОДРОБНЕЕ: Почему Toyota Supra по-прежнему актуальна

Toyota заявляет, что этот механически простой двигатель достигает заявленного показателя теплового КПД в 42 процента при непрерывной эксплуатации. Только самые лучшие, самые сложные и самые дорогие из сегодняшних газовых двигателей могут приблизиться к этому числу, и только при определенных обстоятельствах. Более того, двухцилиндровый FPEG по своей природе сбалансирован и имеет размеры примерно 8 дюймов в диаметре и 2 фута в длину.Двигатель такого размера и типа может генерировать 15 л.с., что достаточно для движения компактного электромобиля на скорости шоссе после того, как его батарея основного привода разрядится. Это будущее.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Toyota разрабатывает высокоэффективный двигатель внутреннего сгорания со свободным поршнем и без коленчатого вала… для питания EV

Этот сайт может получать партнерские комиссионные от ссылок на этой странице. Условия эксплуатации.

Вероятно, нет лучшего летописца во всей глубине американской изобретательности, чем YouTube. Здесь можно найти не только компьютерные модели всевозможных эзотерических конструкций двигателей внутреннего сгорания, но и их настоящие рабочие прототипы, часто построенные отдельными людьми.Крупные компании также могут иногда вводить новшества здесь. Показательным примером является новый линейный генератор со свободным поршневым двигателем (FPEG) от Toyota Central в штате Мэн.

Поршень называется «свободным», потому что отсутствует коленчатый вал. Во время своего рабочего хода поршень отдает свою кинетическую энергию неподвижным обмоткам, которые его окружают, генерируя заряд трехфазного электричества переменного тока. Он может работать без искры в дизельном цикле или на стандартном бензине. Что взволновало людей, так это заявленный тепловой КПД устройства — на 42% он сдувает двигатели, используемые сегодня в автомобилях.Демонстрационный двигатель Toyota, всего 8 дюймов в диаметре и 2 фута в длину, мог генерировать 15 л.с. Двухцилиндровая модель будет самобалансирующейся и будет иметь значительно меньшую вибрацию.

Неудивительно, что клапаны имеют электропривод и поэтому их лучше использовать для точной настройки подачи мощности во всем диапазоне хода. Говоря об ударах, видео указывает на двухтактную конструкцию, которая может создать несколько проблем для дорожной конструкции. Во-первых, выбросы будут подозрительными.Тем не менее, Toyota предполагает, что конструкция сдвоенного блока мощностью 20 кВт может привести в действие легкий электромобиль на крейсерской скорости 120 км/ч (75 миль/ч).

Линейные генераторы и линейные двигатели внутреннего сгорания не являются чем-то новым. Встряхните, чтобы зарядить фонарики Фарадея, смартфоны и даже рюкзаки, собирающие энергию, — все это стандартная плата за проезд, в то время как поршни прямого действия одностороннего действия также нашли применение в таких интригующих приложениях, как усиленные ботинки для российских военных. Хитрость заключается в том, чтобы заставить их работать эффективно в унисон, и в этом красота того, что, похоже, сделала Toyota.Учитывая, что поршень замедляется и снова ускоряется в каждом конце хода, любое несоответствие между потребляемой мощностью сгорания и отбором электромагнитной мощности должно где-то компенсироваться. Механические или пневматические рессоры могут помочь, хотя, вероятно, будет некоторая потеря эффективности.

Рискуя внести некоторую путаницу, устройство технически является генератором переменного тока, поскольку оно генерирует переменный ток. Поскольку (в большинстве) электромобилей используются 3-фазные асинхронные двигатели переменного тока или «похожие на переменный ток» 3-фазные бесщеточные двигатели постоянного тока, они потенциально могут работать непосредственно от выхода этого устройства, возможно, за исключением некоторого промежуточного напряжения и кондиционирования тока.Однако, как и в стандартных автомобильных генераторах переменного тока, для зарядки аккумуляторной батареи, скорее всего, будет использоваться преобразование постоянного тока — если только Toyota тайно не усовершенствовала батарею переменного тока. Здесь еще много места для инноваций. Линейные генераторы переменного тока по конструкции аналогичны линейным двигателям, но нельзя просто изменить цикл, чтобы заменить один на другой — существуют определенные функции управления, которые необходимо наложить на то, как обмотки двигателя запитываются. Однако это не означает, что нельзя построить многофункциональное линейное электроэнергетическое устройство.

Mercedes Benz SLS AMG Electric Drive с электродвигателем в каждой ступице колеса общей мощностью 740 л.с. иметь свою нишу. Нет никаких причин, по которым двигатель нельзя было бы масштабировать до большей занимаемой площади и более высокой производительности.

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал? |

Двигатель является наиболее важной частью всех транспортных средств, которая помогает транспортному средству двигаться.Двигатель состоит из разных компонентов. Коленчатый вал и поршень являются основными частями поршневого двигателя. Без этих двух жизненно важных частей поршневые двигатели не могут работать.

В поршневых двигателях поршень непосредственно соединен с коленчатым валом через шатун. Кривошип известен как основа двигателя внутреннего сгорания . Он отвечает за преобразование линейного движения поршня во вращательное движение. Он работает в соответствии с движением поршня вверх и вниз.В этой статье мы подробно рассмотрим коленчатый вал.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой механическое оборудование, которое преобразует возвратно-поступательное движение поршня в вращательное движение . Коленчатый вал соединяется с поршнем через шатун . Основная задача этого шатуна — воспринимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал.

Когда коленчатый вал получает движение от шатуна, он преобразует это движение во вращательное и приводит во вращение маховик, который приводит в движение колеса автомобиля.

Без кривошипа поршневой двигатель не может передать возвратно-поступательное движение поршня приводному валу. Проще говоря, поршневой двигатель не может привести в движение транспортное средство без коленчатого вала.

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме. Он расположен внутри блока двигателя. Кривошип входит в состав движущихся частей двигателя внутреннего сгорания.У него много шатунов и кривошипов. Шатун двигателя соединяется с кривошипом через эти шатунные шейки и кривошипы.

Разные двигатели завершают рабочий цикл за разное число оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварной, полусоединенной или цельной конструкции.Этот компонент двигателя соединяет выходную часть двигателя с входной частью.

Кривошип действует как звено, передающее выходную мощность в виде кинетической энергии вращения — поршень соединяется с центром кривошипа через шатун. Пусковой рычаг позволяет поршню вращать коленчатый вал, создавая мощность для движения автомобиля.

Рабочий коленчатый вал

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме .Кривошип имеет шатуны и кривошипы, которые соединены с шатунами. Он имеет гаситель вибрации, который уменьшает усилие на кривошипе.

Кривошип имеет противовес, который используется для уменьшения изгибающей нагрузки на кривошип. Коленчатый вал 4-тактного двигателя работает следующим образом:

• Когда поршень двигателя движется от ВМТ к НМТ (ход вниз), он передает свое движение коленчатому валу через шатун.
• Кривошип дополнительно преобразует линейное движение поршня во вращательное движение и передает его на распределительный вал.
• Когда распределительный вал получает вращательное движение, он открывает впускной клапан, и топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания.
• По мере заполнения камеры сгорания топливно-воздушной смесью поршень перемещается вверх (от НМТ к ВМТ) и сжимает смесь. Во время этого процесса распределительный вал закрывает как впускные, так и выпускные клапаны. По завершении процесса сжатия совершается и первый оборот коленчатого вала.
• В конце процесса сжатия происходит процесс воспламенения.
• Тепло, выделяемое сжатой смесью в процессе воспламенения, заставляет поршень двигаться вниз. Этот удар известен как Power Stroke. При движении этого поршня вниз поршень снова передает свое возвратно-поступательное движение шатуну, который далее отправляет его к коленчатому валу.
• Один конец кривошипа соединяется с маховиком. Когда кривошип воспринимает движение поршня, он передает это движение маховику. Маховик запоминает это движение и далее приводит в движение колеса автомобиля.
• После рабочего такта поршень движется вниз для выпуска отработавших газов. Во время этого процесса распределительный вал получает движение поршня от кривошипа и открывает выпускной клапан, в то время как впускной клапан остается закрытым. Поршень выталкивает выхлопные газы из камеры сгорания.
• После такта выпуска совершаются два оборота кривошипа, а также завершается один рабочий цикл 4-тактного двигателя. После этого весь цикл повторяется.

Для лучшего понимания представьте, что ваши ноги крутят педали велосипеда.В этом примере считайте педали шатуном, а ваши ноги — поршнями. Когда вы качаете поршень, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Подробнее: Работа шатуна?

Конструкция коленчатого вала

Ниже приведены материалы, используемые для изготовления коленчатого вала:

• Чугун
• Углеродистая сталь
• Ванадиевая микролегированная сталь
• Кованая сталь

Шатуны могут быть собраны из различных деталей или выполнены в виде неразъемных (монолитных).

Монолитный тип – самый популярный кривошип во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют сборные коленчатые валы.

Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или ковкой стали. Сварные узлы отлиты из стали. Этот экономичный метод используется для недорогих серийных двигателей с разумными нагрузками. Процесс ковки имеет отличную прочность. Поэтому процесс ковки известен как предпочтительный процесс изготовления коленчатых валов.

Процесс литья и ковки кривошипа

Коленчатые валы, как правило, могут быть выкованы из отливок из ковких сталей или кованой ковкой с использованием стальных стержней. В настоящее время большинство производителей используют кованые коленчатые валы из-за их превосходного демпфирования, компактной конструкции и легкого веса.

Микролегированная сталь

ванадия в основном используется для кованого коленчатого вала. Это связано с тем, что эти стали можно охлаждать на воздухе без дополнительной термической обработки, за исключением закалки опорной поверхности после достижения ими высокой прочности.Он также имеет более низкое содержание легирующих элементов, что делает материал более дешевым по сравнению с высоколегированной сталью.

Можно использовать углеродистую сталь

, но углеродистая сталь требует дополнительной термической обработки для получения требуемых материалов. Сегодня чугунные коленчатые валы в основном используются в двигателях с малой нагрузкой и экономичной производительностью (например, дизельный двигатель Ford Focus).

В настоящее время только некоторые двигатели используют коленчатые валы из чугуна для дешевой и маломощной версии, а более дорогие и мощные версии двигателей используют коленчатые валы из кованой стали.

Подробнее: Различные типы двигателей

Детали коленчатого вала

Ниже приведены основные детали коленчатого вала: 

1. Главный журнал
2. Шкив коленчатого вала
3. Масляные каналы
4. Балансировочное отверстие
5. Противовес
6. Смазка коленчатого вала

1) Главный журнал

Коренная шейка подшипника крепится к блоку двигателя. Этот блок двигателя вращается вокруг этой шейки. Все шейки коленчатого вала очень закалены, закруглены и гладкие. Коренная шейка крепится в седле, где будет размещена сменная вкладыш подшипника .

Подшипник мягче по сравнению с коренными шейками, и они могут меняться по мере износа. Конструкция подшипников улавливает небольшой объем примесей (если они есть) для предотвращения повреждения коленчатых валов.

Затем крышка коренного подшипника навинчивается на шейку и затягивается с определенным моментом.

Шейка двигателя наезжает на масляную пленку. Эта масляная пленка проталкивается в зазор между подшипником и шейкой через отверстия седла коленчатого вала и соединительные отверстия вкладыша подшипника. При достаточной подаче и давлении масла подшипники и шейки не соприкасаются.

Читайте также: Различные типы двигателей внутреннего сгорания (ВС)

2) Шатунная шейка

Шейка шатуна смещена от оси вращения и соединена с большим концом штока поршня. Он также широко известен как шейка шатунного подшипника или шатунная шейка. Подача масла под давлением поступает через коренную шейку из масляного канала с открытым углом.

Некоторые шатуны имеют перфорированный масляный канал, так что масло может разбрызгиваться на стенки цилиндра. В этом случае подшипник скольжения шатуна имеет канавку для подачи масла в шатун.

3) Смазка коленвала

Контакт металла с металлом – враг экономичных двигателей; Шатунная шейка и коренная шейка перемещаются на масляной пленке, которая собирается на поверхности подшипника.
Смазать коренные опорные подшипники несложно. Прохождение масла из блока цилиндров к каждому гнезду коленчатого вала и соответствующие отверстия в корпусе подшипника позволяют этому маслу достигать шеек.
Подшипник скольжения шатуна требует такой же смазки, но он вращается не по центру вокруг коленчатого вала. Для подачи масла в эти подшипники масляный канал проходит внутри коленчатого вала по коренным шейкам, по диагонали по перемычке и выходит из отверстия в шатунной шейке.
Канавки в коренных шатунных подшипниках сливают масло под действием центробежной силы вращения коленчатого вала и удерживают масло вдавленным в канал шатунной шейки.
Зазор между подшипником и шейкой является основной причиной давления моторного масла. Если зазор слишком велик, масло будет течь свободно, и давление не будет поддерживаться.
Если зазор слишком мал, давление масла повышается, и металлы могут соприкасаться друг с другом. Поэтому при переборке двигателя необходимо измерить зазор между шейкой и подшипником.

Читайте также: Различные типы поршневых двигателей

4) Противовесы

К коленчатому валу приложена большая вращающая сила, и масса перемещается вниз и вверх между шатуном и поршнем, применяя большую силу.Противовес отлит как компонент коленчатого вала, чтобы уравновесить эти силы. Эти противовесы делают двигатель быстрее и тише.
Балансировка коленчатых валов на заводе. Во время этого процесса маховик прикрепляется, и вся сборка вращается к машине, которая может измерить место дисбаланса маховика.

Противовес имеет балансировочное отверстие для уменьшения веса. Если вам нужно добавить вес, сначала сделайте отверстие, а затем заполните его тяжелым металлом. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока коленчатый вал не придет в состояние балансировки.

5) Упорные шайбы

Более двух или двух упорных шайб устанавливаются в определенных местах по длине коленчатого вала, чтобы предотвратить его вертикальное перемещение.

Эти шайбы располагаются между обработанной поверхностью перемычки и гнездом коленчатого вала, чтобы обеспечить небольшой заданный зазор и свести к минимуму поперечное перемещение, доступное коленчатому валу. Это расстояние, которое перемещает вал от одного конца к другому, известно как осевой люфт, и допуск указан в руководстве по обслуживанию.

В некоторых типах двигателей эти шайбы входят в состав основного подшипника скольжения, в то время как в других типах двигателей (обычно старых) используются отдельные шайбы.

6) Главный сальник

Концы коленчатого вала выходят за пределы картера. Итак, вам нужно предусмотреть способ предотвращения просачивания масла через эти отверстия. Эта проблема просачивания масла решается через два основных сальника; один находится спереди, а другой сзади.
Задний коренной сальник устанавливается между маховиком и задними коренными шейками.Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Это уплотнительное кольцо вставляется в канавку между масляным поддоном и блоком цилиндров. Уплотнение имеет формованную кромку, которая, в отличие от коленчатого вала, давит через пружину, известную как стягивающая пружина.
Сам по себе сальник является недорогим компонентом. Однако доступ к нему требует больших трудозатрат по демонтажу маховика, сцепления и трансмиссии; в некоторых случаях коленвал требует больших усилий. Поэтому сальник желательно менять в любое время, если есть возможность разобрать двигатель и получить доступ к деталям.

Читайте также: Различные типы насосов

7) Шкив коленчатого вала

Шкив коленчатого вала также известен как шкив коленчатого вала или гармонический балансир. Это рифленый узел в форме колеса, который непосредственно соединяется с кривошипом автомобиля. Он соединяется с другими частями вашего автомобиля через ремень вспомогательного оборудования.

Из-за чего выходит из строя коленчатый вал?

Ниже приведены некоторые распространенные причины повреждения коленчатого вала:

1. Перегрев: Перегрев может вызвать множество проблем с двигателем.Если двигатель перегревается из-за радиатора, недостаточной вентиляции или плохой смазки, тепло, накопленное в двигателе, превышает температуру окружающей среды, и пластиковый корпус датчика коленчатого вала может треснуть или расплавиться. В этом случае автомобиль не заведется. Причина в том, что датчик не может отправить данные с коленчатого вала на компьютер.
2. Неисправность жгута проводов: Загрязнение, мусор, масло или ослабленная проводка могут вызвать такие проблемы, как петля, заземление, неправильное напряжение и т. д.Эти проблемы могут привести к проблемам со жгутом проводов и могут привести к выходу из строя коленчатого вала. Это связано с тем, что грязь, масло или ослабленная проводка могут изнашивать жгут проводов, приводить к перебоям напряжения или износу самой проводки. Это может привести к постоянному выходу датчика из строя.
3. Неисправность ремня ГРМ: Ремень ГРМ может быть поврежден из-за частого износа или столкновения. Этот сломанный ремень ГРМ наматывается на кривошип и повреждает его многочисленные мелкие компоненты.Из-за повреждения ремня ГРМ датчик положения коленчатого вала может задеть его. По этой причине датчик и жгут проводов могут выйти из строя.

Каковы симптомы неисправности датчика положения коленчатого вала?

Наиболее распространенные признаки неисправного или поврежденного коленчатого вала приведены ниже:

• Детонация: В двигателе возникают проблемы с детонацией из-за сильного износа шатунных подшипников и коренных шеек коленчатого вала.
• Шум: Двигатель может создавать сильный шум из-за повреждения коленчатого вала.
• Двигатель вашего автомобиля может не запуститься из-за заклинивания
• Остановка двигателя и обратное вращение: Остановка двигателя и обратное срабатывание являются симптомами неисправности датчика положения коленчатого вала (CKP). Отказ датчика CKP может привести к резкому останову двигателя после запуска без каких-либо проблем.
• Низкое давление масла из-за неаккуратного
• Чрезмерная вибрация двигателя: Датчик положения коленчатого вала обнаруживает и ограничивает вибрацию, создаваемую двигателем автомобиля, для обеспечения стабильной выходной мощности.Если двигатель вашего автомобиля производит чрезмерную вибрацию, это также является признаком поломки коленчатого вала.
• Пропуски зажигания в цилиндре: Поврежденный датчик положения коленчатого вала не может передавать точные данные в PCM, поскольку PCM не получает в полной мере данные, необходимые для подачи искры в правую камеру сгорания. В результате цилиндр выходит из строя, и автомобиль теряет мощность.

Анализ коленчатого вала Ansys:

Прежде всего, мы разрабатываем все части коленчатого вала в «Solid Work 2018», а затем собираем их, после чего сохраняем его модель в формате «IGS».После этого мы импортируем этот файл «IGS» в «ANSYS WORKBENCH R15» для анализа Ansys. Результаты анализа Ansys приведены ниже.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ:

Анализ коленчатого вала из нержавеющей стали приведен ниже:

  Рис. 1. Оба конца коленчатого вала закреплены

 

                           Рис. 2

Как показано на рис. 2 выше, нагрузка 3,5 МПа приложена к верхней поверхности шатунной шейки.

       Рис. 3. Напряжение коленчатого вала без промаха

Максимальное напряжение, возникающее в коленчатом валу, равно 2.5407e7 МПа на поверхности шейки шатуна. Минимальное напряжение составляет 27,342 МПа, как показано на рис. 3.

   Рис. 4. Максимальная деформация

Как показано на диаграмме выше, максимальная деформация вала составляет 152,77 МПа.

      Рис. 5: Коленчатый вал Общая деформация

На приведенном выше рис. 5 представлена ​​полная деформация коленчатого вала.

     Рис. 6. Максимальное напряжение сдвига

1,4273e7 МПа — это максимальное напряжение сдвига в области шатунной шейки коленчатого вала, как показано на рис. 6.

Каковы причины поломки коленчатого вала?

Наиболее распространенные причины поломки коленчатого вала приведены ниже:

• Коленчатый вал может сломаться из-за перегрузки из-за гидравлического удара, ненормального сгорания и т. д.
• Дефектный материал вала также может повредить коленчатый вал
• Неожиданное заклинивание двигателя из-за ослабления противовеса, отказа коробки передач и т. д.
• Механическое повреждение вала до фиксации.
• Ненужное вращение и вибрация из-за отказа сцепления, неисправного маховика или поврежденного гасителя колебаний.
• Недостаточная доводка подшипников коленчатого вала.
• Материальный ущерб из-за раннего выхода из строя подшипников и отожженных шеек подшипников и т. д.
• Опорная шейка подшипника стала мягкой в ​​результате преждевременного выхода из строя подшипника или неправильного ремонта (например, ненужной переточки).
• Ввод двигателя в эксплуатацию не соответствовал инструкции производителя.
• Использование неправильного вкладыша подшипника.
• Использованы старые болты головки подшипника или неправильный момент затяжки.
• Слишком мало смазки при вводе в эксплуатацию, поскольку масляная система не заполнена и не сжата.
• Крышки подшипников шатуна/коренного подшипника были перепутаны или закреплены криво.
• Размер отверстия подшипника картера внутри коленчатого вала не проверялся и не ремонтировался после повреждения.
• Несвоевременно заменены масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор.
• При повреждении подшипника стружка, оставшаяся в масляном контуре двигателя, также может стать причиной поломки коленчатого вала.

Как продлить срок службы коленчатого вала?

• Надлежащее обслуживание подшипников двигателя.
• Правильная смазка различных частей коленчатого вала.
• Предотвращает смешивание моторного масла с топливом или охлаждающей жидкостью.
• Соответствующая подача масла в двигатель в соответствии с инструкциями производителя.
• Избегайте использования масла, содержащего мусор и другие загрязнения.
• Предотвращает перегрев двигателя.
• Текущее техническое обслуживание и осмотр двигателя.
• Используйте коленчатый вал, изготовленный из превосходного и высококачественного материала.
• Своевременно меняйте масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор.
• Надлежащим образом проверьте вал перед его установкой.
• Предотвращает механическую перегрузку коленчатого вала из-за гидравлического удара, ненормального сгорания и т. д.

Каковы причины разбалансировки коленчатого вала?

Ниже приведены основные причины разбалансировки кривошипа:

• Возвратно-поступательное движение поршня внутри камеры сгорания.
• Из-за скручивания и кручения, производимых в коленчатом валу.
• Пожар или взрыв картера
• Из-за рабочего хода. Потому что после завершения рабочего такта в двигателе поршень прикладывает рывковую силу к коленчатому валу, чтобы провернуть его больше.
• Заземление корабля

Как ломается коленчатый вал?

Существует механическое понятие, которое называется усталость . Это означает, что материал может выйти из строя из-за повторяющихся нагрузок.Каждый раз, когда коленчатые валы вращаются, обратные нагрузки вызывают небольшой изгиб вала. Это очень похоже на то, как вы можете сломать вешалку или проволоку, просто согнув ее на четверть, а то и дюжину раз, и проволока порвется.

Изгиб коленчатого вала намного меньше, поэтому для его поломки требуются миллионы циклов, но режим отказа такой же, как у вешалки. Теперь, если подшипник, поддерживающий коленчатый вал, выходит из строя из-за недостатка смазки, отклонение смещения за один оборот резко возрастает, так что отказ может произойти очень быстро.

Еще одной причиной отказа является несбалансированный маховик/гидротрансформатор или несоосность трансмиссии, которые занимают первое место в списке поломок задней части коленчатого вала. Еще одной вероятной причиной может быть концентратор напряжения (выемка на тонко отшлифованной поверхности) в радиусе рядом с шейкой подшипника. Порез может превратиться в трещину, которая будет быстро распространяться.

Что такое распределительный вал?

Распредвал, расположенный сверху двигателя. Это важный компонент клапанного механизма двигателя, позволяющий воздуху и топливу поступать в камеру сгорания и позволять газам выходить после сгорания.

Последние двигатели внутреннего сгорания могут иметь до четырех распредвалов (или два распредвала). Каждый цилиндр имеет четыре клапана (два впускных и два выпускных). На каждый клапан настраивается только один распредвал.

Читайте также: Работа распредвала

Распределительный вал против коленчатого

Основное различие между коленчатым валом и распределительным валом приведено ниже:

Коленчатый вал	Распределительный вал
Изготовлен методом ковки из легированной стали.	Изготавливается литьем из стали или чугуна.
Этот вал есть как у двухтактных, так и у четырехтактных двигателей.	Двухтактный двигатель не имеет распределительного вала. Этот вал используется только в четырехтактном двигателе.
Устанавливается внутри цилиндра	Этот вал устанавливается на головке блока цилиндров.
Коленчатый вал приводится в движение поршнем через шатун.	Распределительный вал получает движение или мощность от шатуна.
Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное.	Распределительный вал используется для закрытия и открытия всасывающего и выпускного клапанов в зависимости от движения поршня.
Поршень двигателя вращает его через шатун.	Ремень ГРМ вращает распределительный вал, соединенный с коленчатым валом.
Имеет большой вес.	Имеет малый вес.
Коленчатый вал дороже распредвала.	Распредвал дешевый.
Этот вал имеет смазочное отверстие, коренной подшипник шатуна и шатунную шейку.	Этот вал имеет встроенную шестерню и кулачки.
В случае 4-тактного двигателя он совершает два оборота, чтобы завершить рабочий цикл.	В 4-тактном двигателе он вращается только один раз, чтобы завершить рабочий цикл.

Применение коленчатого вала

1. Коленчатый вал управляет движением всех клапанов для процессов всасывания, сжатия, воспламенения, расширения и выпуска двигателя внутреннего сгорания в правильное время цикла.Это отличная функция.
2. Принимает вращательное движение от шатунов и передает его на маховик.
3. Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, чтобы он мог двигаться к колесам автомобиля.

FAQ Раздел

Кто изобрел коленчатый вал?

Коленчатый вал был изобретен аль-Джазари в 1206 году.

Какие бывают типы коленчатых валов?

Коленчатый вал бывает следующих основных типов:

1. Заготовленный коленчатый вал
2. Литой коленчатый вал
3. Кованый коленчатый вал
4. Цельный монолитный вал
5. Цельнолитой вал
6. Сварные валы
7. Полусоставной вал
8. 0
9. 3
10. 3
11. 3

Есть ли двигатель, работающий без коленчатого вала?

Есть два типа двигателей

1. Двигатель Ванкеля
2. Поршневой двигатель

Поршневые двигатели сконструированы таким образом, что они не могут работать без поршня и коленчатого вала. В то время как двигатель Ванкеля работает с помощью ротора; и ему не нужен поршень и коленвал.

Коленчатый вал вращает распределительный вал?

Коленчатый вал соединен с распределительным валом посредством цепи или зубчатого колеса. Кривошип передает свое движение распределительному валу через эту зубчатую передачу. Поскольку распределительный вал получает вращательное движение от коленчатого вала, он использует это движение для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

Какой двигатель не имеет распределительного вала?

Двухтактный двигатель не имеет распределительного вала.Единственный 4-тактный двигатель использует его для открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов.

Как завести машину с неисправным датчиком коленвала?

Убедитесь, что зажигание включено только тогда, когда горит индикатор двигателя, а другие признаки минимальны.

Если ваш автомобиль останавливается один или два раза или вы сталкиваетесь с рывками при ускорении после запуска автомобиля, вы можете ехать, но вам нужно отвезти его в мастерскую. Если проблема более серьезная, вождение может привести к серьезному повреждению двигателя, что может увеличить затраты на ремонт.

Поэтому, если датчик коленвала вашего автомобиля поврежден, вам следует как можно скорее заменить или отремонтировать его для отличной работы вашего двигателя.

На каком механизме работает коленчатый вал?

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме.

Сколько коленчатых валов в v8?

Почти 99% двигателей V8 имеют только один коленчатый вал.

Подробнее

1. Различные типы двигателей
2. Рабочий распределительный вал
3. Рабочий шатун
4. Двухтактный двигатель
5. Четырехтактный двигатель

Toyota создает двигатель со свободным поршнем, без коленчатого вала и электрической мощности

Существует большое разнообразие двигателей внутреннего сгорания, но большинство из них не сильно отличается от традиционной установки. Сгорание топлива в камере создает силу за счет расширения высокотемпературных газов под высоким давлением внутри, и эта сила напрямую передается на какой-либо компонент двигателя. Результатом обычно является некоторая форма вращения, будь то лопасти турбины или поршни и коленчатый вал автомобиля.

[Источник изображения: Toyota, Мэн ]

Теперь Toyota придумала интуитивно понятную новую установку, в которой вообще нет коленчатого вала и которая вырабатывает трехфазное электричество.Они назвали его Линейный генератор со свободным поршнем (FPEG) , что означает отсутствие коленчатого вала, прикрепленного к поршням. На рабочем такте цикла сила, создаваемая в камере, заставляет поршни толкать постоянные магниты через катушку вокруг камеры цилиндра, которая вырабатывает электричество за счет электромагнитной индукции.

Идея представляет собой комбинацию двух хорошо известных процессов, двигателей внутреннего сгорания и электромагнитной индукции, но почему такая простая идея вызывает восторг? Что ж, ребята из Toyota утверждают, что его тепловой КПД составляет 42% , приличное улучшение, учитывая, что максимальный тепловой КПД современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания составляет около 25-30% .

Двигатель может работать без искры по дизельному циклу или на стандартном бензине. На видео показан двухтактный цикл, который может испортить его шансы на использование в автомобилях, поскольку двухтактные двигатели известны своими повышенными выбросами, но Toyota заявила, что конструкция с двумя блоками с выходной мощностью 20 кВт  должна быть способна питать легкий седан для крейсерской скорости 75 миль/ч (120 км/ч) .

Вам может быть интересно, как поршень вернется в исходное положение при отсутствии вращающегося коленчатого вала, и ответ прост: газовая пружина, расположенная в конце камеры, создаст усилие для повторного сжатия газов.Одиночный блок будет иметь серьезные проблемы с вибрацией, поэтому конструкция сдвоенного блока означает, что два поршня могут компенсировать друг друга и обеспечивать баланс. Также стоит отметить отсутствие необходимости в сложных вращающихся противовесах из-за отсутствия коленчатого вала.

Они даже пошли дальше и создали прототип длиной 2 фута , диаметром 8 дюймов , который может производить 15 л.с. . Теоретически дизайн можно масштабировать до чего-то, что может производить большую выходную мощность, но мы все еще далеки от этого времени, но нам не терпится увидеть, куда Тойота пойдет с этим.

Вот что происходит с двигателем без подшипников

• Гараж 54 показывает, что происходит, когда вы снимаете вставные подшипники с шатунов и коленчатого вала двигателя.
• После отказа двигателя сотрудники Гаража 54 разбирают его, чтобы показать все внутренние повреждения двигателя.
• Гараж 54 показывает все эксперименты, о которых вы не знали, но о которых вам нужно было знать.

---

Всегда есть последняя пауза перед первым запуском нового двигателя.Во-вторых, ваше подсознание спрашивает, все ли вы сделали все правильно, и не забыли что-то очевидное, например, крышку коренного подшипника или подшипник. Затем вы запускаете свой новый двигатель и слышите тишину правильно закрепленного коленчатого вала или шатуна, и вы знаете, что все сделали правильно.

Если вам интересно, что было бы, если бы вы просто не устанавливали какие-либо подшипники коленчатого вала или шатуна, теперь есть ответ. Вы, наверное, уверены в том, как будет звучать двигатель, но хаотичная механика в «Гараже 54» покажет вам бойню в действии.

Удивительно, но двигатель работает относительно тихо, несмотря на огромные допуски из-за отсутствия подшипников. Неудивительно, что двигатель абсолютно уничтожен этим экспериментом. Явно разрушенный двигатель — лишь часть веселья выходок Garage 54. Команда разбирает двигатель после запуска его без подшипников, чтобы увидеть, что именно вышло из строя. Спойлер: все. Более интересным, чем то, что вышло из строя, является , как детали катастрофически вышли из строя.

Мораль истории: подшипники двигателя важны . Однако, если вы хотите увидеть, как двигатель работает без этих необходимых кусков металла, посмотрите видео выше.

Вы когда-нибудь забывали установить важную деталь? Расскажите об этом ниже.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Вот почему у нас нет двигателей с оппозитными поршнями — по крайней мере, пока

• Двигатель с оппозитным расположением поршней существует уже более 100 лет и i более эффективен почти во всех отношениях.
• Двигатель не имеет традиционных клапанов, кулачков или распределительных валов, а также головки, поэтому его проще и дешевле производить, собирать и эксплуатировать.
  
• Испытательный двигатель Achates Power будет установлен этим летом на Peterbilt 579. Другая версия — двигатель мощностью 1000 л.с. для боевой машины — будет запущена в серийное производство компанией Cummins в 2024 г. .

---

Почему почти каждый автомобиль в мире оснащен четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, работающим по циклу Отто? Наверняка после более чем 100 лет существования автомобиля кто-то должен был придумать что-то лучшее?


Да, и почти с самого начала.Нет, я не говорю о Ванкеле, хотя вы должны отдать должное Mazda за то, что она придерживалась этого так долго. И нет, я не говорю о радиальном, газотурбинном или паровом. Я говорю о двигателе с оппозитными поршнями.

Двигатели с оппозитными поршнями существуют с конца 19 века, так что идея не нова. В то время их помещали в тяжелые транспортные средства, такие как поезда, танки, корабли и подводные лодки. Их преимуществом на раннем этапе была дальность. Самолет в 1930-х годах пролетел 6000 миль с двигателем с оппозитным расположением поршней без дозаправки. Подводные лодки тоже оценили дальность полета. Как и поезда. Вы могли бы пойти дальше с топливом, которое вы могли бы нести, используя двигатель OP.


Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Вот как работает двигатель с оппозитными поршнями: два поршня делят общий цилиндр, каждый со своим коленчатым валом и шатуном. Поршни движутся навстречу друг другу и (почти) встречаются в верхней мертвой точке.По мере того, как поршни приближаются друг к другу (или, может быть, чуть раньше) в верхней части каждого такта, в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, и происходит сгорание. Поскольку двигатель, о котором мы здесь говорим, является дизельным, свеча зажигания не требуется. Затем, бах, происходит сгорание, которое раздвигает поршни. Потенциальная энергия была преобразована в работу.

Два коленчатых вала, по одному на каждом конце двигателя, соединены набором шестерен, от которых мощность передается на колеса (или на пропеллер, или на то, что вы приводите в действие).


Функцию клапанов выполняют отверстия в стенках цилиндров вниз в нижней части такта (или вверх, так как в каждом цилиндре два поршня). Один набор отверстий выпускает выхлопные газы, а другой набор отверстий на другом конце цилиндра впускает всасываемый воздух. Выпускные отверстия больше и дольше остаются открытыми, чтобы выпустить сгоревшую воздушно-топливную смесь. Это цикл Аткинсона. Каждый поршень срабатывает при каждом такте, что делает его двухтактным.


Двигатель не имеет традиционных клапанов, кулачков или распределительных валов, а также головки, поэтому его проще и дешевле производить, собирать и эксплуатировать. Теплота сгорания уходит не на головку блока цилиндров, а на противоположный поршень, который, опять же, более эффективен.

Обо всем этом я узнал во время вебинара, организованного Calstart, консорциумом из 280 компаний, стремящихся сделать воздух чище за счет более эффективного транспорта. Вебинар был посвящен грузовым автомобилям средней и большой грузоподъемности, и компания Calstart призывала компании рассмотреть возможность использования двигателя с оппозитным расположением поршней для своих грузовиков.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Компания, разрабатывающая двигатель, называется Achates Power в Сан-Диего. Он был основан физиком-теоретиком доктором Джеймсом Лемке (1929-2019). За долгую и плодотворную карьеру Лемке разработал множество вещей, в том числе магнитные записывающие головки для магнитофонов телевещания. Если вы когда-нибудь смотрели телевизор в период между прямыми эфирами и цифровым веком, вы можете быть благодарны Лемке.Имеет более 114 патентов. Раньше он любил летать на своем двухмоторном Beech Baron в Баху на выходные. В один из таких выходных он принес книгу по теории двигателя внутреннего сгорания с оппозитными поршнями.

«Знаете, легкое чтение», — пошутил он в корпоративном видео.

Он узнал, что, хотя такие двигатели использовались годами, они так и не были развиты до их современного потенциала.

«Когда я обнаружил этот двигатель, было ясно, что с помощью современных методов, таких как вычислительная гидродинамика, можно улучшить характеристики двигателя намного больше, чем это было возможно, когда он был впервые разработан.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Поэтому он основал компанию именно для этого. Компания Achates Power была основана в 2004 году и начала разработку двигателя с оппозитным расположением поршней. Achates Power не является производственной компанией; это останется за производителями двигателей, такими как Cummins, Caterpillar и Navistar.

«Achates Power сотрудничает с ведущими производителями двигателей, лицензируя проекты, инструменты разработки и тестирования, программное обеспечение и патенты, которые позволяют использовать двигатели для целого ряда приложений, снижающих выбросы CO2 и критические выбросы и обеспечивающих надежное соответствие экономически эффективным образом», — говорится в сообщении. шаблон на веб-сайте Achates.

Текущие проекты включают двигатели с оппозитными поршнями для легковых автомобилей, грузовиков средней и большой грузоподъемности, военного применения, внедорожников и производства электроэнергии. Двигатель Achates Power с оппозитными поршнями, который я видел на вебинаре Calstart, представлял собой сверхмощный дизель для использования в 18-колесных транспортных средствах. 10,6-литровый трехцилиндровый (с шестью поршнями) развивает мощность 400 л.с. при 1700 об/мин и крутящий момент 1674 фунт-фут при 950 об/мин. Он призван заменить 13-литровый четырехтактный обычный дизельный двигатель с рядной шестеркой. Существует тестовый двигатель Achates Power, который с июля прошлого года работает на Peterbilt 579.Walmart будет использовать его этим летом. Силовая установка Peterbilt от Achates Power оснащена нагнетателем и турбокомпрессором для еще большей эффективности.

Демонстрационный образец двигателя большегрузного автомобиля показывает, что в период с 1990 г. по настоящее время выбросы NOx сократились на 98 %, а количество твердых частиц — на 99 %. Калифорнийский совет по воздушным ресурсам готовит к 2027 году принятие постановления, которое снизит выбросы NOx еще на 90 %, а количество твердых частиц — еще на 50 % (что позволит сократить выбросы NOx на 99,8 % в период с 1990 по 2027 год). Результаты, представленные на вебинаре на этой неделе, показывают, что Achates может снизить выбросы NOx на 96 % по сравнению с сегодняшними стандартами (на 65 % ниже стандарта CA 2027 года) и CO2 на 7 % ниже сегодняшнего стандарта EPA.

«Важно, что все это делается с помощью обычных систем доочистки полов и, вероятно, будет наиболее экономичным и надежным способом соответствовать новым стандартам», — сказал исполнительный вице-президент Achates Power по развитию бизнеса Ларри Фромм.

«С помощью вычислительной гидродинамики мы обнаружили, что, когда два поршня приближаются друг к другу, формируя контур каждого поршня так, чтобы он дополнял друг друга, мы можем создать псевдообъем сгорания, который будет очень эффективно смешивать воздух и топливо, и это было частично решения по повышению эффективности использования топлива», — сказал Лемке.«Многие двигатели имеют золотую середину, где они достигают максимальной эффективности. Если этого не делать, эффективность падает очень быстро. У нас очень плоский участок с примерно одинаковой эффективностью везде. Любое применение дизельного топлива в настоящее время выиграет от этой двухтактной конфигурации за счет большей эффективности и более чистой производительности».

Лемке привел один пример.

«Нам известна одна торговая точка с 7200 грузовиками. В прошлом году их счет за топливо только для этих грузовиков составил 350 миллионов долларов.Мы можем сэкономить им от 70 до 100 миллионов долларов в год, просто перейдя на этот двигатель».

Вот 10,6-литровый трехцилиндровый дизель Achates Power в Peterbilt 579.

Ахатская сила

Так почему же все не переходят на этот движок?

«Это было похмелье двухтактных страшилок, которые предупредили коленный рефлекс многих людей», — сказал Лемке. «Двухтактный? Нет, вы не можете сделать его чистым, вы не можете сделать его эффективным.”

Фромм добавляет немного перспективы.

«Вплоть до недавнего времени (из-за нашей работы, как то, что вы видели вчера), почти все считали, что двухтактные двигатели не могут соответствовать современным стандартам выбросов на дорогах», — сказал Фромм. «Это потому, что двухтактный цикл очень сложен — газообмен и сгорание происходят в одном непрерывном событии. Вы должны оптимизировать систему в целом. До появления суперкомпьютеров и изощренной химически реактивной вычислительной гидродинамики оптимизация проводилась интуитивно, методом проб и ошибок.В результате все двухтактные двигатели были сняты с регулируемых рынков».

Так что, возможно, мир должен узнать о современных двухтактных двигателях с оппозитными поршнями. И вот здесь вступает в действие вебинар Calstart и его продвижение Achates Power.

«Мы собираем группу организаций, чтобы продвигать сверхмощный двигатель с оппозитными поршнями по пути коммерциализации, с целью сделать двигатели доступными в 2027», — сказал Фромм. «Отмечу, что еще одна версия этого двигателя — двигатель для боевой машины мощностью 1000 л.С. Армия».

Является ли двигатель с оппозитным расположением поршней следующим большим прорывом? Или это просто еще один из миллиона двигателей, придуманных другими парнями 100 лет назад, который так и не пошел в никуда? Взгляните на ссылку Douglas-Self здесь. На нем показаны 115 двигателей, от Bakewell Wingfoot до Jasper Explosive Motor, которые кто-то когда-то думал, что они станут следующим большим достижением.

Я сам эгоистично подтолкнул бы Porsche заменить нынешнюю оппозитную шестерку двигателем с оппозитным расположением поршней в конфигурации с шестипоршневой оппозитной тройкой.Или, может быть, Subaru следует использовать его для создания FrankenSoob. Я доступен для планирования продукта и инженерного консультирования в любое время.

Как вы думаете, двигатель с оппозитным расположением поршней может получить более широкое распространение? А какие нетрадиционные конструкции двигателей вам больше всего нравятся? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на фортепиано.ио

Диаметр и ход

Диаметр и ход

Гленн Исследовательский центр

На этой странице мы представляем некоторые технические определения, которые используются описать двигатель внутреннего сгорания. На рисунке показана компьютерная анимация одного из цилиндров двигателя братьев Райт. Авиационный двигатель 1903 года.Небольшая часть коленчатый вал показан красным, поршень и поршневой шток показаны серым цветом, а цилиндр, содержащий поршень, показан синим цветом. Мы сократили цилиндр так, чтобы мы могли отметить движение поршня.

Коленчатый вал делает один оборот при движении поршня сверху цилиндра (слева внизу на рисунке) вниз (вверху справа) и обратно наверх. Поскольку поршень соединен с коленчатым валом, можно отметить движение поршня по углу поворота коленчатого вала.

Нуль градусов возникает, когда поршень находится в верхней части цилиндра. С тех пор составляют 360 градусов за один оборот, поршень находится внизу, когда угол поворота коленчатого вала составляет 180 градусов. Путь, пройденный поршнем от нуля градусов до 180 градусов называется ход — S поршня. Это объясняет, почему двигатель Райта и современные автомобильные двигатели называются четырехтактные двигатели.

No related posts.