Поршень-качели поворачивает двс лицом к капризному водороду
Маленькая новозеландская компания снова изобрела двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Его новая версия не только кардинально улучшила параметры «двухтактников», но во многом готова спорить с четырёхтактными моторами. К примеру, в грамотном потреблении водорода.
Компания именуется Pivotal Engineering, а её изобретение — Pivotal Engine. Pivotal в свободном переводе свидетельствует «поворачивающийся около оси». Действительно, тут поворачивается не двигатель, само собой разумеется, а поршень.
Фактически, данный поршень и имеется основная изюминка новинки.
В случае если взглянуть на данный поршень сверху, окажется, что он не круглый, а прямоугольный. И перемещение в цилиндре он совершает очень необыкновенное. Да и цилиндр ли это?
Будем именовать внутренний количество движка, где ходит данный поршень – цилиндром. Только из-за аналогии с простыми поршневыми моторами. Не смотря на то, что по форме — это и не цилиндр вовсе, а камера сложной формы.
К слову, сама компания предпочитает именно наименование «камера», а, скажем, четырёхцилиндровый движок собственной схемы кличет «четырёхкамерным».
Главные подробности Pivotal Engine (иллюстрация с сайта greencarcongress.com).
Но ближе к схеме. Как вы имеете возможность видеть на рисунке, поршень (он окрашен жёлтым) качается на оси, лежащей в стороне от него (справа). Снизу поршня мы видим в полной мере коленчатый вал и привычный шатун.
При перемещении вверх и вниз днище поршня обрисовывает сектор, что и даёт требуемое изменение количества. В остальном мотор данный трудится как простой двухтактный ДВС. Разве что прямым впрыском бензина в камеру сгорания смогут похвастать не все они.
А так он трудится (иллюстрация Pivotal Engineering).
В правой части поршень имеет выгнутую (при виде в профиль) стенку, замыкающую количество этого нецилиндрического цилиндра.
Итог таковой необыкновенной механики, в соответствии с заявлениям компании: заметно нагрузки и меньшие силы трения на подробности в совокупности, хорошая герметизация цилиндра на такте сжатия, понижение требований к смазке «поршневых колец». Не смотря на то, что какие конкретно уж сейчас это кольца…
Имеется и другие преимущества, но о них – ниже.
Развитие этого проекта началось со строительства скромного однокамерного либо одноцилиндрового, говоря по-старинке, моторчика с рабочим количеством 264 кубических сантиметра.
Сравнение простого поршня с шатуном (слева) и поршня Pivotal Engine. Простой поршень показывает незавидную форму, поскольку подвергался действию детонации – чрезмерно взрывному сгоранию смеси.
Новый поршень от данной напасти застрахован, но об этом – ниже (фото Pivotal Engineering).
Убедившись, что двигатель данный с радостью крутится до 7 тысяч оборотов в 60 секунд, компания создала 400-кубовый двухцилиндровый движок. Его поставили на мотоцикл (тот самый, что на снимке под заголовком), что продемонстрировал приличные 160 км/ч (моторчик раскрутился до 11,5 тысяч оборотов).
Один из первых образцов компании — двухцилиндровый 1-литровый Pivotal Engine: 97 лошадиных сил, 112 ньютон-метров и всего 45 килограммов веса (фото Pivotal Engineering).
Тогда инженеры компании создали 500-кубовый одноцилиндровый прототип, ставший базой для 1-литрового двухцилиндрового мотора. Он продемонстрировал завидную удельную (по весу) мощность в 2,15 «лошадок» на килограмм. А ведь это был только сырой опытный образец.
Дальше – больше. Объединившись с компанией Mace Engineering (у них сейчас кроме того адрес неспециализированный), новозеландские новаторы выстроили 2,1-литровый четырёхцилиндровый оппозитный мотор, что развил 228 лошадиных сил.
Его вес, увидьте, вместе с солидным интегрированным стартёром-элементами и генератором выпускной совокупности, образовывает всего 65 килограммов. Это 3,5 лошадиные силы на килограмм массы (и никакого турбонаддува) – параметр кроме того для двухтактных моторов превосходный, а уж для четырёхтактных – и подавно.
Вершина изысканий компании: 2,1-литровый четырёхцилиндровый оппозитный мотор типа Pivotal Engine (фото Pivotal Engineering).
«Мы уверены, что по этому же принципу возможно сделать компактный и замечательный дизель», — пишет Pivotal Engineering. Но куда любопытнее, что этот тип мотора сулит большие бонусы при работе на водороде.
Нужно отыскать в памяти, что у газа водорода, в сравнении с бензином, более высокое содержание энергии на килограмм массы (горючего), но меньшее — на единицу количества. Водород горит стремительнее и развивает более большую температуру.
Обратите внимание – «оппозитник» от Pivotal Engineering (вид сверху) не владеет центральной симметрией, как простые оппозитные моторы. На правом блоке мы видим сверху выхлопные трубы, а свечи – внизу, на левом блоке – сверху свечи, а выброс – внизу.
Практически – тут стоит пара совсем однообразных блоков, развёрнутых около оси двигателя. Это разрешило сократить число различных подробностей (фото Pivotal Engineering).
Наряду с этим водород владеет более низкой температурой воспламенения и поддерживает более широкий диапазон соотношения количества горючего к воздуху, «заправленному» в цилиндр. Но, в отличие от нефтяного горючего, не владеет смазочными свойствами.
Разрезанный пополам поршень нового мотора наглядно показывает одно из основных собственных преимуществ. светло синий вставки изображают охлаждающую жидкость, которая поставляется в поршень через его опорную ось (фото Pivotal Engineering).
Если бы возможно было создать мотор, оптимизированный как раз для водорода, показалась бы возможность «снять» с него весьма хорошие параметры. Но на пути поднимается детонация, появляющаяся при перегреве подробностей мотора, в частности – поршня.
И тут-то разработка Pivotal имеет козырь – поршень тут с водяным охлаждением. Охлаждающая жидкость подаётся через полую опорную ось поршня.
Это значит, что мотор может трудиться с высокой степенью сжатия без детонации и риска перегрева.
Более того. Понижение температуры поршня благоприятно отражается на экологии. А какая, спросите вы, «экология» у мотора на водороде? Так как в выбросе – один пар?
Не совсем так. При больших температурах в любом ДВС образуются ядовитые окислы азота.
Кстати, потому и в бензиновой ипостаси Pivotal Engine обещает быть более экологичным, чем, как минимум, его двухтактные собратья.
Небольшой Pivotal Engine спроектировали и для применения в лёгкой авиации, где низкий вес конструкции – критичен (фото Pivotal Engineering).
Но возвратимся к водороду. Компания вычислила, что тот же 2,1-литровый моторчик, при переводе его на водород, имел возможность бы выдать 174 лошадиные силы, что всё ещё весьма здорово для 65-килограммового агрегата. По крайней мере, в сравнении с лучшими моделями из семейства «ДВС-четырёхтактников».
Потому целый данный проект (вся концепция Pivotal Engine) победил приз AEI Tech Award за 2005 год (это премия от «фирменного» издания Automotive Engineering International общества автомобильных инженеров (SAE).
В пояснении к награждению Automotive Engineering International делает особенный упор именно на вероятную будущую «дружбу» нового мотора с водородом. Так как как раз в таком сочетании (водород, два такта, принцип Pivotal Engine) вероятно будет создать экологически чистые ДВС с удельными параметрами более высокими, чем у современных массовых двигателей.
