Мини-двигатель как перспективный вариант развития ДВС + видео

Двигатели будущего: чувство такта

Умы изобретателей неустанно рождают альтернативные конструкции традиционных агрегатов. Чаще всего это один из главных узлов автомобиля — двигатель. Отделим реальность от утопии?

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

Все схемы открываются в полный размер по клику.

ВСТРЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Особенность двухтактного дизеля профессора Питера Хофбауэра, посвятившего 20 лет своей жизни работе в концерне «Фольксваген», — два поршня в одном цилиндре, движущиеся навстречу друг другу. И название это подтверждает: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) — встречные поршни, встречные цилиндры.

Похожую схему еще в середине прошлого века использовали в авиации и танкостроении, например, на немецких «Юнкерсах» или советском танке T-64. Дело в том, что в традиционном двухтактном двигателе оба окна для газообмена перекрывает один поршень, а в двигателях с встречными поршнями в зоне хода одного поршня располагается впускное окно, в зоне хода второго — выпускное. Такая конструкция позволяет раньше открывать выпускное окно и благодаря этому лучше очищать камеру сгорания от отработавших газов. И заранее закрывать, чтобы сберечь некоторое количество рабочей смеси, которое у двухтактного двигателя обычно выбрасывается в выхлопную трубу.

В чем же изюминка конструкции профессора? В центральном (между цилиндрами) расположении коленвала, обслуживающего сразу все поршни. Это решение привело к довольно замысловатой конструкции шатунов. Их по паре на каждой шейке коленвала, причем на внешние поршни приходится по паре шатунов, расположенных по обе стороны цилиндра. Это схема позволила обойтись одним коленвалом (у прежних моторов их было два, размещенных по краям двигателя) и сделать компактный, легкий агрегат. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, в моторе OPOC — турбонаддув. Для лучшей эффективности быстро разогнать турбину помогает электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.

Опытный образец, сделанный для армии без оглядки на экологические нормы, при массе 134 кг развивает 325 л.с. Подготовлен и гражданский вариант — с примерно на сотню сил меньшей отдачей. Как заявляет создатель, в зависимости от исполнения мотор ОРОС на 30–50% легче прочих дизелей сравнимой мощности и в два — четыре раза компактнее. Даже по ширине (это самое внушительное габаритное измерение) ОРОС всего вдвое превосходит один из самых компактных автомобильных агрегатов в мире — двухцилиндровый фиатовский «Твинэйр».

Мотор OPOC — образец модульной конструкции: двухцилиндровые блоки можно компоновать в многоцилиндровые агрегаты, соединяя их электромагнитными муфтами. Когда полная мощность не требуется, для экономии топлива один или несколько модулей могут отключаться. В отличие от обычных двигателей с отключаемыми цилиндрами, где коленвал шевелит даже «отдыхающие» поршни, механических потерь можно избежать. Интересно, а как обстоят дела с топливной экономичностью и вредными выбросами? Разработчик предпочитает обходить этот вопрос молчанием. Понятное дело — тут позиции двухтактников традиционно слабы.

РАЗДЕЛЬНОЕ ПИТАНИЕ

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

Еще один пример ухода от традиционных догм. Кармело Скудери покусился на святое правило четырехтактных моторов: весь рабочий процесс должен происходить строго в одном цилиндре. Изобретатель поделил цикл между двумя цилиндрами: один отвечает за впуск смеси и ее сжатие, второй — за рабочий ход и выпуск. При этом традиционные четыре такта двигатель, именуемый мотором с разделенным циклом (SCC — Split Cycle Combustion), проходит всего за один оборот коленвала, то есть в два раза быстрее.

Вот как этот мотор работает. В первом цилиндре поршень сжимает воздух и подает его в соединительный канал. Клапан открывается, форсунка впрыскивает топливо, и смесь под давлением врывается во второй цилиндр. Сгорание в нем начинается при движении поршня вниз, в отличие от двигателя Отто, где смесь поджигают чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, сгорающая смесь не препятствует в начальной стадии горения движущему навстречу поршню, а, наоборот, подталкивает его. Создатель мотора обещает удельную мощность в 135 л.с. с литра рабочего объема. Причем при значительном сокращении вредных выбросов благодаря более эффективному сгоранию смеси — например, с уменьшением выхода NOx на 80% в сравнении с этим же показателем для традиционного ДВС. Заодно утверждают, что SCC на 25% экономичнее равных по мощности атмосферных моторов. Однако лишний цилиндр — это дополнительная масса, увеличение габаритов, возрастающие потери на трение. Что-то не верится. Особенно если взять в пример новое поколение наддувных двигателей, сделанных под девизом даунсайзинга.

Кстати, для этого двигателя придумана оригинальная схема рекуперации и наддува «в одном флаконе» под названием Air-Hybrid. Во время торможения двигателем цилиндр рабочего хода отключается (клапаны закрыты), а цилиндр сжатия наполняет специальный резервуар сжатым воздухом. При разгоне происходит обратное: не работает цилиндр сжатия, а в рабочий нагнетается запасенный воздух — своего рода наддув. Собственно, при такой схеме не исключается и полный пневморежим, когда воздух будет толкать поршни в одиночку.

МОЩНОСТЬ ИЗ ВОЗДУХА

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Профессор Лино Гуззелла также использовал идею накопления сжатого воздуха в отдельном резервуаре: один из клапанов открывает путь от баллона к камере сгорания. В остальном это обычный двигатель с турбонаддувом. Опытный образец построили на базе 0,75-литрового двигателя, предложив его как замену… 2-литровому атмосферному мотору.

Разработчик для оценки эффективности своего творения предпочитает сравнивать его с гибридными силовыми агрегатами. Причем при схожей экономии топлива (около 33%) конструкция Гуззеллы удорожает мотор всего лишь на 20% — сложная бензоэлектрическая установка обходится почти в десять раз дороже. Однако в тестовом образце топливо экономится не столько за счет наддува из баллона, сколько благодаря малому рабочему объему самого двигателя. Но перспективы у сжатого воздуха в работе обычного ДВС все же есть: его можно использовать для пуска мотора в режиме «старт-стоп» или для движения автомобиля на малых скоростях.

КРУТИТСЯ, ВЕРТИТСЯ ШАР…

Среди необычных ДВС мотор Герберта Хюттлина выделяется наиболее примечательной конструкцией: традиционные поршни и камеры сгорания здесь размещены внутри шара. Поршни движутся в нескольких направлениях. Во-первых, навстречу друг другу, образуя между собой камеры сгорания. Кроме того, они соединены попарно в блоки, посаженные на единую ось и вращающиеся по хитрой траектории, заданной кольцевой фигурной шайбой. Корпус поршневых блоков объединен с шестерней, передающей крутящий момент на выходной вал.

Из-за жесткой связи между блоками при наполнении смесью одной камеры сгорания одновременно происходит выпуск отработавших газов в другой. Таким образом, за поворот поршневых блоков на 180 градусов происходит 4-тактный цикл, за полный оборот — два рабочих цикла.

Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.

Первый показ шарового двигателя на Женевском автосалоне привлек всеобщее внимание. Концепция, безусловно, интересная — за работой 3D-модели можно наблюдать часами, пытаясь разобраться, как работает та или иная система. Однако за красивой идеей должно последовать воплощение в металле. А разработчик пока ни слова не говорит о хотя бы приблизительных значениях основных показателей агрегата — мощности, экономичности, экологичности. И, главное, о технологичности и надежности.

МОДНАЯ ТЕМА

Роторно-лопастной двигатель изобрели чуть меньше века назад. И, наверное, еще долго не вспоминали бы о нем, не появись амбициозный проект российского народного автомобиля. Под капотом «ё-мобиля» пусть и не сразу, но должен появиться именно роторно-лопастной двигатель, да еще в паре с электромотором.

Вкратце о его устройстве. На оси установлены два ротора с парой лопастей на каждом, образующих камеры сгорания переменной величины. Роторы вращаются в одном направлении, но с разными скоростями — один догоняет другой, смесь между лопастями сжимается, проскакивает искра. Второй начинает движение по окружности, чтобы на следующем круге «подтолкнуть» соседа. Посмотрите на рисунок: в правой нижней четверти происходит впуск, в правой верхней — сжатие, затем против часовой стрелки — рабочий ход и выпуск. Воспламенение смеси осуществляется в верхней точке окружности. Таким образом, за один оборот ротор происходит четыре рабочих такта.

Схемы роторно-лопастного двигателя.

Очевидные преимущества конструкции — компактность, легкость и хороший КПД. Однако есть и проблемы. Из них главная — точная синхронизация работы двух роторов. Задача эта непростая, а решение должно быть недорогим, иначе «ё-мобиль» никогда не станет народным.

Инновационные автомобильные двигатели 2020: ТОП-6

Описание и обзор наиболее интересных разработок инновационных двигателей: топ-6 моделей, технические подробности. Видео про необычные двигатели.

Содержание статьи:

  • Инновационные автомобильные моторы
  • Видео про необычные двигатели

Современные двигатели из года в год становятся всё более технологичными и в то же время всё более ненадежными. Производители пытаются и сохранить мощность, и снизить «прожорливость», и соответствовать экологическим нормам, что нередко вредит эффективности конструкции.

О самых инновационных разработках в сфере двигателестроения – в нашем обзоре.

Инновационные автомобильные моторы

1. Skyactiv-G

Новая разработка от Mazda состоит в снижении температуры цикла для увеличения уровня сжатия бензинового мотора. С этой целью инженеры компании изменили выпускную систему, использовав схему 4-2-1, при которой выхлопные газы поочередно направляются в воздух. Таким образом, за счет снижения попадающих в цилиндры газов улучшается их продувка и снижается температура горючей смеси.

Объем отработанных газов снижается ровно вполовину, тем самым повышая степень сжатия на 3 единицы. Одновременно система корректировки фаз на впускном и выпускном распредвалах улучшает газообмен, а цилиндры небольшого диаметра и увеличенный ход поршня способствуют более слабому нагреву камер сгорания.

Вся проделанная работа позволила повысить крутящий момент на низких оборотах, а уменьшение объема вредных выбросов и экономия топлива получена путем того, что модернизированный двигатель имеет сниженные на 15% обороты по сравнению с традиционными моторами.

В результате те водители, которые не готовы отказаться от классических ДВС, получают атмосферный 2-литровый двигатель, превосходящий экономичностью 1,4-литровый турбированный мотор.

2. Skyactiv-D

Поработали японские специалисты и над дизельным мотором, считая, что турбированные двигатели обладают слишком высоким давлением и температурой, мешающей топливу равномерно перемешаться с воздухом.

Такой механизм дает быстро осуществлять впрыск и воспламенение, повышая КПД двигателя, а заодно расширяет рабочий диапазон до 5200 об/мин.

Двигатель оснастили двумя последовательными турбокомпрессорами, выдающими 1,4 атм, а эффективный запуск даже при низких температурах обеспечивает система изменения фаз газораспределения. В процессе такта впуска выпускные клапаны открываются, направляя часть отработанных газов обратно в цилиндр и нагревая смесь.

Вес нового двигателя снизился на 10%, тогда как крутящий момент и экономичность лишь немного уступают предыдущему «хиту» Mazda MZR-CD 2.2.

3. Формула идеального мотора

Немецкие инженеры изучили такие параметры, как коэффициент полезного действия, тепловой баланс и механические потери, и вывели формулу идеального рабочего объема цилиндра, который равен 0,5 литра. При этом правильная камера сгорания должна иметь в центре форсунку непосредственного впрыска, а также 4 клапана и свечу. Двигатель с таким устройством будет гораздо проще конструировать – словно «из кубиков», по высказыванию специалистов BMW.

Читайте также:  Чип-тюнинг дизельных двигателей – следует ли экспериментировать? + видео

В 3-цилиндровом исполнении двигатель будет обладать одной турбиной, в 4-цилиндровом – двухпоточной, а в 6-цилиндровом – битурбированной. Едиными будут цепной привод распредвалов, газораспределительная система и ходы клапанов.

Кроме того, для одинаковых по объему турбированных бензиновых и дизельных двигателей допустимо будет применять одни и те же детали и агрегаты. То есть, автопроизводителю будет проще контролировать объемы производства в зависимости от потребительского спроса и изготавливать на единой производственной линии порядка четырех моделей одновременно.

4. Сколковские инновации

Не отстают от немецких коллег и ученые отечественного центра «Сколково», которые также сумели существенно повысить КПД двигателей внутреннего сгорания.

Все автопроизводители годами работают над тем, чтобы улучшить достаточно невысокий КПД классических двигателей. Они изменяют тягу, оснащают современными технологиями, становятся экономичными и экологичными. Теперь и российские инженеры разработали революционную технологию, достойную внедрения во всем мире.

Проект «Мотор» в данный момент не имеет мировых аналогов и позволяет более чем на 30% снизить потребление даже у наиболее экономичных двигателей.

Инженеры заменили кривошипно-шатунный механизм на уникальную запатентованную кинематическую схему по отбору мощности. Специальное устройство будет «гасить» инерционные силы, совершенствуя показатели любого ДВС, в том числе улучшает крутящий момент, вдвойне снижает частоту вращения, упрощает трансмиссионный узел.

Подобная тестовая схема показала отличные результаты и функциональность, поэтому не за горами новые, высокопроизводительные двигатели российского производства.

5. Скандинавские свободные клапаны

Дочерняя фирма шведского производителя Koenigseggпод названием FreeValve проводит интересные изыскания в области усовершенствования распредвала двигателя. Подход специалистов компании состоит в том, чтобы заменить привязку к конкретной, статической формуле гибкостью в ходе работы двигателя.

Гениальность скандинавской разработки заключается в отсутствии кардинальных изменений в конструкции силового агрегата при увеличении его мощности на 30% , экологичности – на 50 %, экономичности – на 20-50%.

Специалисты отметили, что двигателю не нужны распределительные валы, так как новые клапаны будут способны функционировать каждый по отдельности, не соединенные жестко с «соседями». Так и родилось название новой разработки – «свободные клапаны» или FreeValve.

Классический распредвал в силу конструктивных особенностей далеко не идеален, вызывая определенные проблемы: повышенный расход топлива от увеличения мощности или сниженный крутящий момент на высоких оборотах для улучшения пиковой мощности. Тогда как FreeValve заменил его клапанами, приводимыми в действие отдельным приводом, контролируемым электроникой.

Шведская технология делает двигатель максимально эффективным при разных режимах работы и на разных оборотах без риска провалов в процессе холостого хода, слабой динамики или усиленного расхода топлива.

Лишенная распредвала система затрачивает на 10% меньше энергии, которая обычно тратится на работу привода «головных» систем, преодоления трения. На выходе такой двигатель получается дешевле аналогичного дизельного агрегата, имея более высокую эффективность, меньший расход топлива и улучшенные показатели крутящего момента.

Наконец, специалисты шведской компании предусмотрели вариант аварийной работы силового агрегата, во время которого даже при работе лишь четверти приводов клапанов водитель сможет продолжить движение и добраться до техцентра.

6. На благо экологии

В силу экологических требований Евро-7 все автопроизводители бьются над задачей разработки двигателей одновременно мощных и имеющих соответствующий уровень выбросов. Не избежала этой участи и легендарная компания Ferrari, исследователи которой уже направили в Американское Бюро по патентам и товарным знакам сразу два эскиза новой технологии впрыска топливо-воздушной смеси.

Одна из них предполагает впрыск малой доли топлива перед свечой зажигания сразу перед ее включением, чтобы таким путем улучшить продувку камеры сгорания и повысить температуру топливо-воздушной смеси. В таком случае двигатель прогреется в разы быстрее и станет менее токсичен для окружающей среды.

Другой разработкой является дополнительная компактная камера сгорания, помещенная над центром основной камеры сгорания, отделенная от нее перегородкой и имеющая собственную свечу зажигания. Задача подобной конструкции аналогичная – снизить уровень выброса токсичных веществ и повысить топливную эффективность.

Конструкция современных двигателей мало отличается от «отцов-основателей», имея те же коленвалы, поршни, цилиндры и прочие элементы. Поэтому основные новшества касаются модернизации этих узлов, оснащении их электронным управлением, замены материалов изготовления на более лучшие и надежные.

Создание же по-настоящему нового силового агрегата – процесс длительный. Поэтому при частой смене модельных рядов новые двигатели они преимущественно получают от предыдущих «собратьев».

Видео про необычные двигатели:


Почему у двигателя внутреннего сгорания все еще нет серьезной альтернативы, узнал Кирилл Журенков

У двигателя внутреннего сгорания, без которого невозможно представить современный транспорт, юбилей — 195 лет. Однако полноценной замены имениннику так и не изобрели

Современный автомобиль, каким мы его знаем, рождался, наверное, целый век, и каждый из его дней рождения — исторический. Судите сами: 125 лет назад двумя венгерскими учеными, Донатом Банки и Яношем Чонка, запатентован карбюратор — устройство, где готовится горючая смесь для автомобильного двигателя. Долгое время его изобретателем вообще-то считался немец Вильгельм Майбах, запатентовавший карбюратор раньше венгерских коллег, и лишь после специальной экспертизы выяснилось — Банки и Чонка опередили его с публикацией. Счет шел на месяцы!

Но, пожалуй, еще важнее другая дата: в 1823 году, то есть 195 лет назад, другой инженер, британец Сэмуэль Браун, запатентовал первый получивший успех и коммерческое приложение двигатель внутреннего сгорания (ДВС)! Оговоримся: и на этот почетный титул — изобретателя ДВС — также претендует множество инженеров, выбирай любого. Вот, к примеру, один из претендентов — француз Жозеф Нисефор Ньепс больше известный как один из изобретателей фотографии. Он еще в 1807 году вместе с братом создал прототип ДВС, названный пирэолофором. Пирэолофор был установлен на корабль и успешно испытан, после чего братьям выдали патент, подписанный самим Наполеоном. Был в истории ДВС и русский след: бензиновый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием — разработка российского конструктора сербского происхождения Огнеслава Костовича, известного проектами дирижабля, вертолета и даже рыбы-лодки.

Как немецкий автопром реагирует на бум электромобилей

Парадокс в другом: ни один из изобретателей этого чуда техники не был уверен, что его усилия пригодятся. Сегодня об этом уже не помнят, но с ДВС тогда конкурировали паровой и… электрический двигатель, изобретенный еще в 1828 году!

— Период, когда люди выбирали тип двигателя для безлошадных повозок (так называемое осевое время автомобилизма), пришелся как раз на конец XIX века,— говорит шеф-редактор журнала «Авторевю» Леонид Голованов.— Так вот, вплоть до середины 1900-х параллельно выпускались машины со всеми тремя типами силовых установок: ДВС, электроприводом и паровым двигателем. В результате победил двигатель внутреннего сгорания, причем заслуженно — он оказался эффективнее, проще в эксплуатации и более пригоден для массового производства. Но главное — сочетание энергоемкости, цены и скорости заправки, которое обеспечивало моторное топливо. Альтернативы этому не было!

О «нефтяном факторе» в успехе двигателя внутреннего сгорания говорит и декан транспортного факультета Московского политехнического университета Пабло Итурралде. По его словам, выпуск машин на ДВС в начале ХХ века получил поддержку у нефтяной отрасли — ей нужен был мощный потребитель производимой продукции, и автомобили, работающие на бензине, идеально подошли для этого.

«Топливо-изгой», «Европа отказывается от двигателей внутреннего сгорания», «Объявлена война дизелю»… Европейские СМИ предупреждают: в Старом Свете решили всерьез взяться за ДВС. Повод нашелся в 2015-м, когда в результате так называемого Дизельгейта выяснилось: крупнейший европейский производитель дизельных моторов занижал количество вредных выбросов во время тестов. И вот время перемен: к примеру, в Великобритании запретить продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных ДВС собираются уже к 2040 году. А Норвегия ставит дедлайн еще раньше — на 2025 год… Чем собираются заменить ДВС? Конечно же, старым добрым электромотором, но и тут все не однозначно.

— Конец ДВС приближают сразу несколько факторов: ужесточившиеся требования к токсичности отработавших газов, истерика по поводу антропогенной природы глобального потепления и, безусловно, электромобили,— уверен Леонид Голованов.— Впрочем, до массового распространения электромобилей еще далеко, и сдерживает его отсутствие аккумуляторных батарей с достаточной энергоемкостью.

Иными словами, современные литий-ионные батареи не способны обеспечить переход на массовую электромобилизацию — нужен качественный скачок, батареи нового типа, например на основе графена. Вот только когда их изобретут. Как открыт и вопрос о перспективах так называемых гибридов — автомобилей, где электродвигатель совмещен с ДВС.

Приговор специалистов: человечество на перепутье. Жить с ДВС больше не хочется, а переходить на электромобили не получается, да и последствия такого перехода никто толком не просчитал.

— Вся инфраструктура наших городов рассчитана под двигатели внутреннего сгорания, и перемены идут с большим трудом: посмотрите на Европу — станции для подзарядки встречаются там гораздо реже, чем автозаправки,— говорит Пабло Итурралде из Московского политеха.— Прибавьте к этому скорость самого процесса — чтобы заправить обычный автомобиль, у вас уйдет пять минут. А для зарядки электромобиля понадобится минимум часа два. Так что переход на новую инфраструктуру в перспективе довольно трудозатратен: всегда есть соблазн потратить эти деньги на что-то другое, например на развитие общественного транспорта.

Леонид Голованов, в свою очередь, уверен, что переход на электромобили неизбежен. Но и он соглашается: последствия такого перехода будут столь масштабны, что сравнить их можно разве что с появлением беспилотных электрических робомобилей. Попробуем представить этот транспорт будущего: никаких дилерских сетей, автозаправочных станций, водителей и даже автослесарей — «умные» машины будут сами «сообщать» в специализированные сервисы о поломках тех или иных систем. Есть и более радикальный взгляд: мол, двигатели будущих робомобилей почти не будут ломаться, а на старомодные ДВС, которые мог разобрать любой мальчишка, мы станем любоваться разве что в музеях. Впрочем, до этого еще надо дожить — или доехать.

Экспертиза

Игорь Моржаретто, партнер аналитического агентства «Автостат», автоэксперт

Появление двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это новый этап промышленной революции, перевернувший всю мировую экономику. До этого она пребывала в полусредневековом состоянии, а с появлением двигателя внутреннего сгорания и дешевого автомобиля, который мог доставить товары и грузы по всему миру на дальние расстояния, изменилась коренным образом. Изменилась и жизнь людей. Специалисты называют это транспортной доступностью «по Форду»: появилась возможность купить автомобиль и поехать на нем куда-то.

Так вот, с моей точки зрения, КПД двигателя внутреннего сгорания далеко не исчерпан. За последние 10–20 лет его параметры очень сильно изменились: он стал более экономичным, мощным, экологичным. К сожалению, сейчас сворачиваются дальнейшие разработки по ДВС, особенно по дизелю. Все кричат, что наше светлое будущее — это электродвигатели. Но перспективы есть и в других отраслях, например в нескольких странах работают над водородными топливными элементами. Возможно, какие-то прорывы будут и с двигателем на ядерном топливе…

А вот что касается электромобилей, то с ними еще очень много нерешенных вопросов.

Сегодня максимум, который он может преодолеть,— это 300 км при теплой погоде и ровной дороге без пробок. Это много, но, к примеру, в условиях России явно недостаточно.

К тому же современные аккумуляторы чудовищно дороги. Если не будет государственной поддержки, электромобиль просто никто не купит: сегодня он стоит в 2,5—3 раза дороже, чем автомобиль с ДВС того же класса. И соответственно, все те продажи, которые идут в мире, происходят при поддержке разных государственных программ. Когда будет создан дешевый и мощный аккумулятор? Никто не знает. Его обещали создать и год, и пять лет назад…

Читайте также:  Диагностика инжекторных двигателей – советы для самостоятельной помощи + видео

Еще одна принципиальная проблема, связанная с электромобилями, заключается в том, что при выработке электроэнергии все равно расходуется топливо, просто другое. 60 процентов электростанций (а это они вырабатывают электроэнергию, которая используется для зарядки электромобилей.— «О» ) в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.

Нельзя не упомянуть и об отсутствии программы утилизации аккумуляторов. Одна компания — мировой лидер по производству электромобилей — после 7 лет эксплуатации забирает эти аккумуляторы и предлагает их владельцам частных домов в качестве аварийного источника энергии. То есть утилизировать их не умеют… В общем, как мне кажется, энтузиазм стран и правительств по поводу электромобилей несколько преждевременен: без госпрограмм поддержки все это долго не продержится. А вот прощаться с ДВС я бы не торопился…

Брифинг

Торстен Мюллер-Отвос , гендиректор английской компании, выпускающей автомобили класса люкс

Мы представим электрическую модель в следующем десятилетии, однако не будем спешить убирать ДВС из портфолио. Переход к электрокарам будет постепенным, и какое-то время они пойдут параллельно. Беспилотники станут для нас интересны тогда, когда они будут функциональными, удобными в использовании, не требующими усилий и полностью автономными, то есть тогда, когда они смогут полностью заменить водителя. Вот тогда мы скажем: «Давайте сделаем это».

Источник: «Автопилот Онлайн»

Александр Фертман , директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково»

Те горизонты, которые сегодня нарисованы в Европе по поводу отказа от двигателя внутреннего сгорания, наводят на мысль, что это серьезный технологический рывок. А главное, что создается огромный рынок. Новые виды аккумуляторов постоянно разрабатываются, эта тема одна из самых инвестируемых, если не говорить об IT-секторе. И это не только сама батарея, это и система управления. Здесь, кстати, у России действительно есть интересные проекты. Важно не только то, как вам отдает энергию батарея, но и то, как вы управляете ячейками, чтобы ячейки разряжались одновременно, равномерно.

Источник: «Эхо Москвы»

Коджи Нагано , автодизайнер

— Каким будет автомобиль лет через 30?

— Думаю, внешний вид автомобилей будет сильно зависеть от типа двигателя. Но, как и раньше, автомобилю нужен будет кузов, внутреннее пространство, колеса. Если говорить об автомобиле будущего, то есть такая жутко интересная вещь, как 3D-принтер. И я могу себе представить, что скоро каждый человек сможет создать автомобиль у себя дома, просто напечатать именно тот, который нужен ему. Возможно, он нарисует этот автомобиль сам или использует готовый дизайн.

Двигатели автомобилей: подкапотные тайны 2020-го

К акие двигатели мы увидим у новеньких авто в 2020 году? Моторы на конвейере живут долго — это расхожее мнение. Будет ли оно пересмотрено к ближайшей круглой дате? В этом материале обзор мнений ведущих европейских экспертов в области моторостроения. Поршни-то в моторе останутся, или их заменят медные обмотки ротора и статора? Ну, да, немцы уже поставили перед собой цель вывести на дороги страны к 2020 году ровно миллион электромобилей. Но это ведь только пара процентов всего автопарка!

Гибридный агрегат оставляет меньше места для двигателя внутреннего сгорания и это — одна из причин отказа от «лишних» цилиндров.

Здесь позволю себе сделать маленькое отступление — о перспективах российского моторостроения. Первый мой автомобиль «ИЖ 2125» был носителем «412-го» мотора. По сути это был ухудшенный вариант немецкого мотора, в стужу он не заводился, а летом у него треснула головка блока, после ремонта он воспламенился вместе с автомобилем.

Под капотом моего ИЖика в 1980-м был карбюраторный «412-й» двигатель Уфимского моторостроительного завода. Его поставляли на конвейеры в Ижевск и в Москву.

Отсюда у меня устойчивое мнение, что все немецкое мы можем только испортить. Не удалось нам развить и полученное по лицензии итальянское моторостроение. Двигатели ВАЗа как родились для малолитражек, так похоже для них и умрут. Спецы говорят, что все дело в межцилиндровом расстоянии. Заданное однажды, оно на наших моторах никак не может быть изменено, отсюда и все ограничения по объему и мощности.

Самый «свежий» шестнадцатиклапанный вазовский мотор — уже 20-летней давности и выпускается в мизерных по современным меркам объемах, значит, не имеет перспективы на рынке моторов в миллионах штук.

Были в отечественном автомобилестроении две попытки вырваться из этого замкнутого круга — одна реальная, когда красный директор АЗЛК тов. Коломников даже закупил необходимое оборудование для современного мотора, и одна обманная — закладка камня нового моторного завода на ВАЗе. На базе этих исторических знаний могу с грустью констатировать, что в 2020 году российского национального моторостроения уже не будет. А какое будет?

Вопреки общей тенденции снижения объема двигателя, такие моторы, что красовался на стенде «Феррари» в Женеве 2014-года, всегда будут вызывать уважение.

Инженеры из Маранелло создали абсолютно новый высокотехнологичный силовой агрегат, позволяющий добиться разгона до сотни за рекордные 3,6 секунды. Это модель с самым возбуждающим «саундтреком», который когда-либо производил турбомотор серийного спортивного автомобиля. Благодаря применению двойного турбонаддува, мотор практически лишен провала в зоне низких оборотов. Это гарантирует мгновенный отклик при нажатии педали газа. Восемь цилиндров позволяют плавно использовать кривую изменения крутящего момента в самом широком диапазоне оборотов.
В результате 8-цилиндровый двигатель с двойным турбонаддувом объемом 3855 см3 и прямым впрыском топлива, получил следующие характеристики: максимальная мощность 560 л.с. при 7500 об/мин, а также самые высокие показатели удельной мощности – 145 л.с./л и максимального крутящего момента – 755 Nм. для автомобилей своего класса.

Так что никуда от ДВС покуда не уйти, вот только про него можно будет сказать «мал да удал» – идеология даунсайзинга будет лишь крепнуть. Литров (рабочего объема и расхода топлива) все меньше, сил все больше, а если их будет не хватать, поможет электромотор. По мнению главы Volkswagen Мартина Винтеркорна ближайшее будущее за plug-in гибридами. Если кто не знает, речь о гибридном силовом агрегате, в котором тяговые батареи могут подзаряжаться не только от бортового генератора, но и от розетки в домашнем или служебном гараже.

Такая схема позволяет уже сегодня немного запудрить мозги обывателю, пообещав ему расход топлива всего в пару литров на сотню. Хитрость в том, что эта пара литров будет израсходована лишь на ПЕРВУЮ сотню пробега, т.к., скажем, 60 км авто пробежит на электротяге, а ДВС включится в работу лишь на оставшихся 40 километрах. Но истраченные 2 л дизтоплива маркетологи разделят уже не на 40, а на всю сотню… Кстати, в этом не так уж много вранья: такой же расход может быть и при дальнейшем пробеге, если вы после первой сотни воткнете вилку в розетку и пополните батареи – на то он и plug-in!

С подачи японцев гибриды подхватили немцы и французы. Это системная конкуренция уже дает свои плоды.

Интересно, что перспективные модели Volkswagen конструируются так, чтобы под капот без серьезных переделок можно было поставить что угодно: бензиновый или дизельный ДВС, гибридный агрегат, электромотор или даже топливные элементы. Все это упакуют в одну из трех модульных платформ MQB, MLB или MSB. С первой – поперечно-модульной – мы уже знакомы. Вторая – продольно-модульная – предназначена, например, для моделей Audi с продольным расположением двигателя, третья – стандартно-модульная – рассчитана для создания заднеприводных авто. Уже появляются в гамме моделей концерна так называемые трехлитровые и трехъевровые машины. Первые (например, Audi A3 TDI ultra) расходуют на сотню не более 3 л топлива, вторые (VW Eco Up) потребуют раскошелиться на такой же пробег не более, чем на 3 евро. Запомните эти термины – в 2020 году они будут на слуху.

Ну, а чем же еще, кроме даунсайзинга, можно повысить эффективность ДВС, разве конструкторы не подошли уже к пределу их совершенства? Но такого предела, как известно, нет, и это не только крылатая фраза. Volvo, например, работает над системой впрыска i-Art, позволяющей измерять реальное количество топлива поступающего в каждый отдельный цилиндр и оптимально его подстраивать.

Когда мотор спрячут в капсулу-термос, капот даже сразу после поездки будет почти холодным

А Mercedes скоро заключит свои двигатели в теплоизолирующие капсулы (как в термос), и это позволит сэкономить до 1,5 л топлива на каждую полную заправку!

Под капотами BMW, Volvo пропишутся трехцилиндровые двигатели, а если вам надо больше, придется обратиться к Mercedes. Бернард Хайль, руководитель двигателистов фирмы, считает, что для достижения приемлемого уровня шума и вибраций, такие двигатели придется снабжать балансирными валами, а это – дополнительное трение и деньги, что сводит преимущества таких моторов к нулю. Но и у «мерседесов» можно будет найти «трешки», если использован гибридный привод, когда требуется выкроить место для электромотора там, где его нет.

Помогут сэкономить топливо и новые коробки передач, которые благодаря все большему количеству ступеней смогут обеспечить двигателю возможность почти всегда работать в самом выгодном режиме. Что же, ждем 10-ступку? Глава ZF Штефан Зоммер успокоил: на девяти передачах решено поставить точку. Дальше дополнительные трение и масса не дают насладиться возможным теоретически выигрышем в эффективности всего силового агрегата. Зато коробку… электрифицируют. Шестерни заднего хода, например, заменят электромотором, так что пятиться будем на электротяге. Прощай, рекорды Гиннеса по гонкам багажником вперед! В системах полного привода широкое распространение также получит замена шестеренок и карданных валов тяговыми электромоторами на задних колесах.

Чем тоньше свеча, тем шире клапан, да и форсунку разместить легче.

В перспективных бензиновых моторах будет расти степень сжатия, тогда как топливная смесь станет беднее. Такую поджечь совсем непросто. Нужна очень мощная искра. Майк Мерке из компании Federal Mogul рассказал, какие инновации появятся в будущих свечах зажигания. Да, к 2020 году традиционные свечи еще останутся, но будут выдерживать не 36 кВ, как сегодня, а все 47! Притом, что диаметр резьбы уменьшится с нынешних 14 до 12 мм. Это позволит увеличить диаметр клапанов, оптимальнее разместить форсунки непосредственного впрыска. Новая керамика SureFire II, на 99% состоящая из оксида алюминия позволит решить задачу. Кстати, отличить такой изолятор можно будет по его блеску – нынешняя юбка вокруг центрального электрода, как известно, матовая.

Новые свечи зажигания не обойдутся без электродов с наплавками из драгметаллов (платины или иридия). Впрочем, изолятор тоже сделают из нового материала.

Электроды, конечно, сплошь обзаведутся наплавками из стойких металлов – платины, иридия. В общем, с дешевыми свечками будущим автовладельцам придется распрощаться.

НА ОДНОМ ГОРШКЕ

Если в 2020 году ваш автомобиль поедет на одном-двух цилиндрах, благодарите профессора Плёйса.

Такую перспективу – езды на одном цилиндре! – открыл перед нами д-р Петер Плёйс, исполнительный директор компании Schaeffler. Но не пугайтесь, в «инвалидную коляску» ваш будущий автомобиль станет превращаться лишь временами, когда тяги и одного цилиндра окажется достаточно. Помогут ему в этом системы полностью регулируемого привода клапанов наподобие существующего уже нынче в двигателях FIAT Multi Air. Такой привод позволяет легко отключать «лишние» цилиндры, экономя топливо. Новое заключается в том, что отключать «горшки» станут не только на «шестерках» и «восьмерках» (еще вопрос, останутся ли они вообще в массовых авто), но и в четырех- и даже трехцилиндровых моторах! Кроме того, системы Multi Air (как раз Schaeffler и является их разработчиком и изготовителем) позволяют легко реализовать более эффективные термодинамические циклы Миллера и Аткинсона.

Читайте также:  Ремонт помпы КАМАЗ своими руками: ремкомплект водяного насоса, схема системы охлаждения, устройство + видео

Еще один выигрыш систем полного управления клапанами заключается в возможности избавиться от дроссельной заслонки, вносящей заметный вклад в потери при всасывании.

Надо сказать, что будущим ремонтникам не будет скучно: аналогичные по результату своей работы системы управления клапанами сильно отличаются по конструкции. Так что Multi Air совсем не похож на Valvetronic BMW, Variocam Porsche или подвижные кулачки VW.

Смазка ремня ГРМ позволит сделать его совсем узким, даже компактнее цепи!

Пока остаются, пусть и становящиеся невероятно сложными кулачковые валы, их приходится вращать. По соображениям компоновки от некогда распространенного шестеренчатого привода ГРМ давно отказались, еще на «копейке» был уже цепной привод, а сейчас идет постоянная борьба между цепью и зубчатым ремнем. Последний традиционно считается менее надежным, на форумах пугают страшилками о последствиях его обрыва, сервисные книжки предписывают регулярную профилактическую замену ремней через каждые 40 – 60 – 80 тыс. километров (возможно, опасаются наводнивших рынок подделок — они, действительно, рвутся только так).

Но откроем страшную тайну: в требованиях автопроизводителей к поставщикам ремней записан срок службы от 200 до 350 тысяч километров! Так что, предписания замены либо банальная перестраховка, либо желание поддержать продажи запчастей. А между тем, цепь, хоть и не рвется, зато вытягивается, нарушая точность работы всего ГРМ, что приводит к росту расхода топлива, вредных выбросов и падению мощности. А вот ремни, рассказывает Херманн Шульте, руководитель команды разработчиков компании ContiTech Power Transmission Group, стабильны и почти бесшумны.

В тестах ремень вытянулся после пробега 240 000 км всего на 0,1%, впятеро меньше цепи! Новейшие материалы позволяют опустить ремень в… масло, сделав его одновременно более узким, что выбивает почву из под аргументов сторонников цепного привода, что он-де более компактный. Кроме того, новейшим ремням не страшны и загрязнения моторного масла, тогда как частицы сажи в нем губительны для цепи. В 2020 году ширину ремня ГРМ удастся уменьшить до… 10 мм!

Всё больше в создании современных моторов участвуют производители компонентов, и здесь на первый план выходят известные марки — «Бош», «Континенталь» и др. с миллионными объемами производства и гарантией качества.

Выводы для рядового покупателя: В ближайшее десятилетие обновление моторного парка пойдет заметно быстрее. Выживут производства, способные собирать моторы многими сотнями тысяч из деталей с гарантированным но ограниченным пробегом. К 2020 году нам надо научиться перед ремонтом двигателя хорошенько думать и считать, может быть дешевле будет купить новый автомобиль.

В России запатентована уникальная технология для увеличения КПД двигателя внутреннего сгорания

  • © politexpert.net

Научные сотрудники инновационного центра «Сколково» запатентовали уникальную технологию, способную существенно увеличить коэффициент полезного действия (КПД) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Известный факт, что КПД в современных ДВС достаточно невысок, вскоре может претерпеть изменения. Крупные автомобильные концерны из года в год ищут способы увеличить эффективность своих двигателей, внедряя новые технологии. Они становятся более тяговитыми, технологичными, потребляют меньшее количество топлива, обладают улучшенными показателями экологичности по сравнению с предшественниками. Однако Россия готова представить действительно революционную технологию, которая вскоре может быть использована по всему миру. Речь идет об изобретении российских инженеров и ученых — проекте «Мотор». Эта разработка, способная совершить революцию в сфере автомобильного двигателестроения, не имеет мировых аналогов. С помощью этой технологии можно будет более чем на 30% снизить расход топлива даже у самых экономичных силовых установок. Смысл разработки состоит в замене кривошипно-шатунного механизма в ДВС на новейшую запатентованную «Сколково» кинематическую схему — устройство отбора мощности. Это устройство способно в значительной степени «погашать» инерционные силы, что приводит к существенному улучшению характеристик любого двигателя внутреннего сгорания. Благодаря данной технологии новый агрегат будет иметь увеличенный крутящий момент и сниженную в 2 раза частоту вращения. Этот аспект положительно скажется на упрощении трансмиссионного узла автомобиля. Разработанная кинематическая схема уже успела доказать свою работоспособность, поэтому специалисты вскоре перейдут к тесту на новом двигателе.

Читайте также.

  • в РФ создают «революционный» двигатель внутреннего сгорания.
  • Двигатель энергореволюции-2
  • Роботы телеприсутствия BotEyes от компании НИЛ АП покоряют мир

Вступайте в наши группы и добавляйте нас в друзья 🙂

Ё моё уже проехали, что дальше? Большая часть двигателей в мире унифицировано, можно взять вкладыши с одного, шатун с другого, поршня и кольца с третьего, систему впрыска с десяти под руку попавшихся, фильтра не вообразить со скольких, КПП вообще все одинаковы, куда этот прорыв теперь положить?, на какую полку?.

Может создадите АКПП для ЛАДы, обычное с гидротрасформатором и, что бы оно как на японках по 350-500 тысяч ходила?, А СКОЛКОВО, можите?

Напишите в Сколково. Может ответят.

Это не интересно…

Нужен обязательно прорыв…

Но, что самое интересное, зачастую у нас прорыв, а у них доход…

Просто какая-то картина маслом…

Они доходят, а мы прорываемся, хотя никто нам не мешают идти…

Так и говорят идите вы, а мы им в ответ сами идите, а мы прорвемся… Мы заточены на прорыв… Они уже и санкции ввели, чтобы мы могли ввести в прорыв дополнительные силы, с тем чтобы нам легче было прорываться… А мы нет, нам надо обязательно чтобы был подвиг, без этого никуда… Гвоздь забить это не для нас…

Для нас это забить в меньшинстве или на самый крайний случай на последней секунде матча.

Самое интересное, что это часть нашей идентичности… Такое впечатление, что забери это у нас и нас не станет… Так что база на Луне и точка… А для мусора у нас таджики есть… А что? Не плохо метут… ретмично)

зачем создавать АКПП если они уже есть теже жатко. Даже если создать аналог жатко сейчас и представить что в его производлство кто-то вкинет лярды бабла — то она будет неконкурентной с жатко оригиналом — просто потому что издержки на производство будут намного выше ввиду малосерийного производства .

Пока не будет большого спроса на лады с АКПП ни о какой локализации производства АКПП можно не говорить. Изобретения ради изобретения это удел подобных разработок как в этой статье. Сейчас все разработки ведутся на ЭВМ в специализированном ПО — подобные схемы не проблема спроектировать и смоделировать работоспособность всей системы и ее характеристики. Зачем строить макет передачи в железе не особо понятно. Если уж строить что-либо в железе то готовый работающий двигатель.

Выпускник Киевского «политеха» создал супер-мотор (+ВИДЕО)

Новый супер-двигатель – творение отца и сына с фамилией Школьник. Отец Николай Школьник вскоре после окончания в 1975 году Киевского политехнического института уехал в США, где продолжил заниматься наукой, получил ученую степень и стал физиком-теоретиком, сообщает “Газета.ru“. После получения опыта работы в области ядерной физики, Николай Школьник основал в США две компании. Одна из них занималась программным обеспечением, а вторая разрабатывала шагающие роботы. Затем Николай начал давать консультации для фирм, занимающихся новыми технологиями.

Двигатель компании LiquidPiston

По словам Николая, его очень долгое время беспокоил вопрос, почему современные автомобильные моторы такие не экономичные. Зная о всех процессах, происходящих при работе бензиновых и дизельных поршневых ДВС, ученный искал пути повышения их коэффициента полезного действия (КПД). У бензиновых моторов он не превышал 25%, а у дизельных – около 40%.

Пока сын Николая Школьника Александр учился MIT, получал степень доктора в области компьютерных наук и становился специалистом в области оптимизации систем, отец разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle). Это был важный этап в реализации мечты ученого.

Термодинамический цикл работы ДВС HEHC (High-efficiency hybrid cycle)

В дальнейшем отец и сын Школьники взялись за воплощение нового термодинамического цикла в «металле». Для его реализации был использован роторный двигатель (запатентован в середине XX века немецким инженером Феликсом Ванкелем). При всех своих достоинствах – компактность, высокая удельная мощность, отсутствие вибраций, данные моторы из-за их малого ресурса, большого расхода топлива и низкой экологичности, не прижились в автопроме. Но семейный дуэт Школьников, после основания фирмы LiquidPiston, решил модернизировать этот тип мотора под термодинамический цикл HEHC. В результате этого ротор начал напоминать овальную форму, а камере сгорания предали отдаленно треугольную форму.

Новая форма камеры сгорания и ротора двигателя Школьников.

Этим исключили некоторые проблемы классического роторно-поршневого двигателя Ванкеля. Так появилась возможность делать уплотнители из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. Масло для смазки подводится непосредственно к этим уплотнениям. Ранее оно добавлялось непосредственно с всасываемым в камеру сгорания воздухом, поэтому отработавшие газы были очень токсичными, а эффективность смазки была низкой, что провоцировало интенсивный износ деталей.

Интересно, что работа двигателя Школьников происходит с процессом изохорного горения топлива, то есть горения при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора. Семейный дуэт создал подряд пять вариантов нового мотора. Последняя версия была впервые протестирована на спортивном карте в июне.

Мини-двигатель фирмы LiquidPiston

Также был создан мини-мотор с размером смартфона и массой менее 2 кг. Этот двигатель высокооборотистый – рабочие обороты 10 тыс. об./мин., а пиковые – до 14 тыс. При это мотор выдает мощность 3 л.с., а его КПД составляет 20%. Если сравнить этот моторчик с обычным поршневым такого же рабочего объема (23 см.куб.), то последний имел бы КПД всего 12%, а поршневой мотор такой же массы выдал бы всего 1 л.с. мощности. Важно и то, что КПД моторов Школьников резко возрастает при увеличении их объемов.

Следующий детищем сына и отца Школьников будет дизельный мотор, мощностью 40 л.с. КПД этого агрегата составит 45%, что заметно выше, чем у современных дизелей грузовиков. Весить дизель Школьников будет всего 13 кг, хотя поршневые аналоги с такой же мощностью в разы тяжелее – до 200 кг.

Новый тип мотора уже планируют ставить на генератор автомобиля с гибридной силовой установкой (дизель-электрического). В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется применять при создании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Испытания двигателя Школьников.

Пока новый мотор протестировали в ходе 15 часов работы. Для запуска в производство он должен отработать непрерывно 50 часов. Что касается автопрома, то здесь моторесурс должен составлять не менее 100 тысяч миль, что пока недоступно для агрегатов данного типа.

Несмотря на это, серьезность намерений по запуску в серийное производство моторов Школьников подтверждается инвесторами. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий