เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน: เครื่องยนต์สันดาปภายนอก เครื่องยนต์สันดาปภายใน - ประวัติการสร้าง เครื่องยนต์สันดาปภายนอกในรถยนต์

จากอดีตสู่อนาคต! ในปี ค.ศ. 1817 นักบวชชาวสก็อต โรเบิร์ต สเตอร์ลิง ได้รับ ... สิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ชนิดใหม่ ซึ่งต่อมาได้ตั้งชื่อว่า เหมือนกับเครื่องยนต์ดีเซล ตามชื่อนักประดิษฐ์ - สเตอร์ลิง นักบวชในเมืองเล็ก ๆ แห่งหนึ่งของสก็อตแลนด์มีมานานแล้วและด้วยความสงสัยอย่างเห็นได้ชัดจึงมองไปที่คนเลี้ยงแกะทางจิตวิญญาณของพวกเขาด้วยความสงสัย ยังจะ! เสียงฟู่และเสียงก้องกังวานผ่านกำแพงของโรงนาที่พ่อสเตอร์ลิงมักจะหายตัวไปไม่เพียงทำให้จิตใจที่เกรงกลัวพระเจ้าสับสนเท่านั้น มีข่าวลืออย่างต่อเนื่องว่ายุ้งฉางมีมังกรที่น่ากลัวซึ่งพ่อผู้ศักดิ์สิทธิ์ฝึกฝนและเลี้ยงด้วยค้างคาวและน้ำมันก๊าด

แต่โรเบิร์ต สเตอร์ลิง หนึ่งในผู้รู้แจ้งมากที่สุดในสกอตแลนด์ ไม่อายต่อความเกลียดชังของฝูงแกะ กิจการทางโลกและความกังวลครอบงำเขามากขึ้นเรื่อย ๆ ไปสู่ความเสียหายของการรับใช้พระเจ้า: ศิษยาภิบาลถูก ... รถยนต์พาไป

ในขณะนั้นเกาะอังกฤษกำลังประสบกับการปฏิวัติอุตสาหกรรม: โรงงานกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และคณะสงฆ์ก็ไม่แยแสกับรายได้มหาศาลที่สัญญาไว้ วิธีการใหม่การผลิต.

ด้วยพรของคริสตจักรและไม่ใช่โดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากผู้ผลิต เครื่องจักรสเตอร์ลิงหลายเครื่องถูกสร้างขึ้น และที่ดีที่สุดคือ 45 แรงม้า s. ทำงานเป็นเวลาสามปีที่เหมืองในดันดี

การพัฒนาเพิ่มเติมของ Stirlings ล่าช้า: ในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมาเครื่องยนต์ Erickson ใหม่เข้าสู่เวที

การออกแบบทั้งสองมีความเหมือนกันมาก นี่คือเครื่องยนต์ การเผาไหม้ภายนอก. ในเครื่องจักรทั้งสองเครื่อง อากาศเป็นของเหลวในการทำงาน และในทั้งสองเครื่อง พื้นฐานของเครื่องยนต์คือตัวสร้างใหม่ ซึ่งอากาศร้อนที่ระบายออกจะปล่อยความร้อนออกไปทั้งหมด อากาศบริสุทธิ์ที่ไหลผ่านตาข่ายโลหะหนาแน่น นำความร้อนนี้ออกไปก่อนจะเข้าสู่กระบอกสูบทำงาน

ตามแผนภาพในรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าอากาศเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ 3 ผ่านท่อดูด 10 และวาล์ว 4 ถูกบีบอัดและออกจากวาล์ว 5 เข้าสู่อ่างเก็บน้ำกลางได้อย่างไร ในเวลานี้สปูล 8 ปิดท่อไอเสีย 9 และอากาศผ่านเครื่องกำเนิดใหม่เข้าสู่กระบอกสูบทำงาน 1 ซึ่งถูกทำให้ร้อนโดยเรือนไฟ 11 ที่นี่อากาศขยายตัวทำงานที่มีประโยชน์ซึ่งส่วนหนึ่งมุ่งไปที่ลูกสูบหนักยก ส่วนหนึ่งเพื่ออัดอากาศเย็นในคอมเพรสเซอร์ 3. เมื่อลูกสูบเคลื่อนลงมา มันจะดันอากาศเสียผ่านรีเจนเนอเรเตอร์ 7 และสปูล 8 เข้าไปในท่อร่วมไอเสีย เมื่อลูกสูบถูกลดระดับลง อากาศบริสุทธิ์จะถูกดูดเข้าไปในคอมเพรสเซอร์

1 - กระบอกสูบทำงาน 2 - ลูกสูบ; 3 - คอมเพรสเซอร์; 4 - วาล์วดูด; 5 - วาล์วส่ง; 6 - ถังกลาง; 7 - ตัวสร้างใหม่; 8 - วาล์วบายพาส; 9 - ท่อไอเสีย; 10 - ท่อดูด; 11 - เตาเผา

การออกแบบทั้งสองไม่ประหยัด แต่ด้วยเหตุผลบางอย่าง เครื่องยนต์ของ Scot ก็มีปัญหามากกว่า และมีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าเครื่องยนต์ของ Erickson บางทีนั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงมองข้ามรายละเอียดที่สำคัญอย่างหนึ่ง: เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีกำลังที่เท่ากัน แต่มีขนาดกะทัดรัดกว่า นอกจากนี้เขามีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านอุณหพลศาสตร์ ...

การบีบอัด การให้ความร้อน การขยายตัว การทำความเย็น - นี่คือสี่กระบวนการหลักที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนใดๆ แต่ละคนสามารถทำได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น การให้ความร้อนและความเย็นของก๊าซสามารถทำได้ในช่องปิดที่มีปริมาตรคงที่ (กระบวนการไอโซโคริก) หรือภายใต้ลูกสูบเคลื่อนที่ที่ความดันคงที่ (กระบวนการไอโซบาริก) การบีบอัดหรือการขยายตัวของก๊าซอาจเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ (กระบวนการไอโซเทอร์มอล) หรือโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม (กระบวนการอะเดียแบติก) การรวบรวมวงจรปิดจากกระบวนการต่าง ๆ ที่หลากหลาย ทำให้ได้วัฏจักรทางทฤษฎีตามการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนที่ทันสมัยทั้งหมดได้ไม่ยาก สมมติว่าการรวมกันของอะเดียบัตสองตัวและไอโซคอร์สองตัวรวมกันเป็นวัฏจักรทางทฤษฎีของเครื่องยนต์เบนซิน หากเราเปลี่ยนไอโซคอร์ในนั้นซึ่งก๊าซถูกทำให้ร้อนด้วยไอโซบาร์เราจะได้วงจรดีเซล อะเดียบัตสองตัวและไอโซบาร์สองตัวจะให้วงจรกังหันก๊าซตามทฤษฎี ในบรรดาวัฏจักรที่เป็นไปได้ทั้งหมด การรวมกันของอะเดียบัตสองตัวและไอโซเทอร์มสองตัวมีผลเป็นพิเศษ บทบาทสำคัญในอุณหพลศาสตร์เนื่องจากตามวัฏจักรดังกล่าว - วัฏจักรคาร์โนต์ - เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดควรทำงาน

หากความร้อนของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงถูกจ่ายไปตามไอโซคอร์ ดังนั้นในอีริคสัน กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นตามไอโซบาร์ และกระบวนการของการบีบอัดและการขยายตัวดำเนินไปตามไอโซเทอร์ม

ในตอนต้นของศตวรรษของเรา เครื่องยนต์ของ Erickson ไม่ทำ พลังสูง(ประมาณ 10-20 แรงม้า) พบการใช้งานในหลายประเทศ การติดตั้งดังกล่าวหลายพันครั้งทำงานในโรงงาน โรงพิมพ์ เหมืองและเหมือง หมุนเพลาของเครื่องจักร สูบน้ำ ยกลิฟต์ ภายใต้ชื่อ "ความอบอุ่นและความแข็งแกร่ง" พวกเขาเป็นที่รู้จักในรัสเซีย

มีความพยายามที่จะสร้างเครื่องยนต์สำหรับเรือเดินทะเลขนาดใหญ่ แต่ผลการทดสอบไม่ได้ทำให้หมดกำลังใจเพียงแค่ผู้คลางแคลงใจเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัว Erickson ด้วยเช่นกัน ตรงกันข้ามกับคำทำนายในตอนแรก เรือ "เคลื่อนตัว" และข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกด้วยซ้ำ แต่ความคาดหวังของนักประดิษฐ์ก็ถูกหลอกลวงเช่นกัน: เครื่องยนต์ขนาดมหึมาสี่เครื่องแทนที่จะเป็น 1,000 แรงม้า กับ. พัฒนาเพียง 300 ลิตร กับ. ปริมาณการใช้ถ่านหินก็เหมือนกับเครื่องยนต์ไอน้ำ นอกจากนี้ ก้นของกระบอกสูบที่ใช้งานได้ถูกไฟไหม้เมื่อสิ้นสุดการเดินทาง และในอังกฤษ เครื่องยนต์จะต้องถูกถอดออกและแทนที่ด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำธรรมดาอย่างลับๆ เหนือสิ่งอื่นใดระหว่างทางกลับอเมริกา เรือลำดังกล่าวชนและเสียชีวิตพร้อมกับลูกเรือทั้งหมด

1 - ลูกสูบทำงาน 2 - ลูกสูบดิสเพลสเซอร์; 3 - คูลเลอร์; 4 - เครื่องทำความร้อน; 5 - ตัวสร้างใหม่; 6 - พื้นที่เย็น; 7 - พื้นที่ร้อน

ละทิ้งแนวคิดในการสร้าง "เครื่องแคลอรี่" ที่มีกำลังสูง Erickson ได้เปิดตัวการผลิตจำนวนมากของ เครื่องยนต์เล็ก. ความจริงก็คือระดับของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในเวลานั้นไม่อนุญาตให้ออกแบบและสร้างเครื่องจักรที่ประหยัดและทรงพลัง

แต่แรงระเบิดหลักของ Erickson นั้นมาจากนักประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายใน การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเครื่องยนต์ดีเซลและคาร์บูเรเตอร์ทำให้ความคิดดีๆ ถูกลืมเลือนไป

… หนึ่งศตวรรษผ่านไปแล้ว ในช่วงทศวรรษที่ 1930 หน่วยงานทางทหารแห่งหนึ่งได้สั่งให้ฟิลิปส์พัฒนาโรงไฟฟ้าที่มีความจุ 200-400 วัตต์สำหรับสถานีวิทยุเดินทาง นอกจากนี้เครื่องยนต์จะต้องกินไม่เลือกนั่นคือต้องทำงานกับเชื้อเพลิงทุกประเภท

โดยผู้เชี่ยวชาญของทางบริษัทฯ ตั้งใจทำงานอย่างเต็มที่ เราเริ่มต้นด้วยการวิจัยเกี่ยวกับวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์แบบต่างๆ และที่เราประหลาดใจก็คือพบว่าในทางทฤษฎีแล้ว ประหยัดที่สุดคือเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ถูกลืมไปนาน

สงครามระงับการวิจัย แต่เมื่อสิ้นสุดยุค 40 งานยังคงดำเนินต่อไป จากนั้นจากการทดลองและการคำนวณจำนวนมาก การค้นพบใหม่ก็เกิดขึ้น - วงจรปิด ซึ่งอยู่ภายใต้ความกดดันประมาณ 200 atm ของเหลวทำงาน (ไฮโดรเจนหรือฮีเลียม เนื่องจากมีความหนืดต่ำสุดและความจุความร้อนสูงสุด) หมุนเวียน จริงอยู่ เมื่อปิดวงจรลง วิศวกรก็ถูกบังคับให้ดูแลการหล่อเย็นเทียมของของไหลทำงาน ดังนั้นจึงมีเครื่องทำความเย็นซึ่งไม่ได้อยู่ในเครื่องยนต์สันดาปภายนอกเครื่องแรก และถึงแม้ว่าฮีตเตอร์และคูลเลอร์จะกะทัดรัดแค่ไหนก็ตาม แต่ทำให้สเตอร์ลิงหนักขึ้น แต่ก็บอกถึงคุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่ง

แยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกพวกเขาแทบไม่ต้องพึ่งพา สเตอร์ลิงสามารถวิ่งจากแหล่งความร้อนได้ทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นใต้น้ำ ใต้ดิน ในอวกาศ นั่นคือที่ซึ่งเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ต้องการอากาศไม่สามารถทำงานได้ ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว โดยหลักการแล้ว เป็นไปไม่ได้หากไม่มีเครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็นที่ถ่ายเทความร้อนผ่านผนัง แล้วสเตอร์ลิงก็เอาชนะคู่แข่งได้แม้ในน้ำหนัก ในรถต้นแบบรุ่นแรก ความถ่วงจำเพาะต่อหน่วยกำลังอยู่ที่ประมาณ 6-7 กิโลกรัมต่อแรงม้า ด้วย. เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเล สเตอร์ลิงสมัยใหม่มีอัตราส่วนที่ต่ำกว่า - 1.5-2 กก. ต่อลิตร กับ. มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบายิ่งขึ้น

ดังนั้นรูปแบบจึงกลายเป็นสองวงจร: วงจรหนึ่งที่มีตัวแทนการทำงานและวงจรที่สอง - แหล่งความร้อน ทำให้สามารถให้กำลังขับได้ถึง 200 ลิตร กับ. ต่อลิตรของปริมาตรการทำงานและประสิทธิภาพ - มากถึง 38-40 เปอร์เซ็นต์ สำหรับการเปรียบเทียบ: สมัยใหม่

เครื่องยนต์ดีเซลมีประสิทธิภาพ 34-38 เปอร์เซ็นต์ และ เครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์- 25-28. นอกจากนี้ กระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงสเตอร์ลิงยังดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง และช่วยลดความเป็นพิษได้อย่างมาก - ในแง่ของการปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ 200 เท่า ในแง่ของไนโตรเจนออกไซด์ - ประมาณ 1-2 คำสั่งของขนาด นี่อาจเป็นหนึ่งในแนวทางแก้ไขปัญหามลพิษทางอากาศในเมืองที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ส่วนการทำงานของรถสเตอร์ลิงสมัยใหม่คือปริมาตรปิดซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซทำงาน (รูปที่ 2) ส่วนบนของปริมาตรจะร้อนขึ้นอย่างต่อเนื่อง อันล่างนั้นเย็นมันถูกระบายความร้อนด้วยน้ำอย่างต่อเนื่อง ในปริมาตรเดียวกัน - กระบอกสูบที่มีลูกสูบสองตัว: ตัวเปลี่ยนและตัวทำงาน เมื่อลูกสูบสูงขึ้น ก๊าซในปริมาตรจะถูกบีบอัด ลง - ขยาย การเคลื่อนขึ้นและลงของลูกสูบดิสเพลสเซอร์ทำให้เกิดการกระจายแบบสลับกันของก๊าซร้อนและเย็น เมื่อลูกสูบแทนที่อยู่ในตำแหน่งบน (ในพื้นที่ร้อน) ก๊าซส่วนใหญ่จะถูกแทนที่ในเขตเย็น ในขณะนี้ ลูกสูบทำงานเริ่มขยับขึ้นและบีบอัดก๊าซเย็น ตอนนี้ลูกสูบดิสเพลสเซอร์จะวิ่งลงมาจนสัมผัสกับลูกสูบที่ทำงาน และก๊าซเย็นที่ถูกอัดจะถูกสูบเข้าไปในพื้นที่ร้อน การขยายตัวของก๊าซร้อน - จังหวะการทำงาน ส่วนหนึ่งของพลังงานของจังหวะการทำงานจะถูกเก็บไว้สำหรับการบีบอัดก๊าซเย็นที่ตามมา และส่วนที่เกินจะไปที่เพลามอเตอร์

ตัวสร้างใหม่ตั้งอยู่ระหว่างพื้นที่เย็นและร้อน เมื่อก๊าซร้อนที่ขยายตัวถูกสูบเข้าไปในส่วนที่เย็นโดยการเคลื่อนที่ของลูกสูบเคลื่อนที่ มันจะผ่านมัดลวดทองแดงบางๆ ที่หนาแน่น และให้ความร้อนที่มีอยู่ในนั้น ระหว่างจังหวะถอยหลัง ให้บีบอัด อากาศเย็นก่อนเข้าสู่ส่วนร้อน นำความร้อนนี้กลับคืน.

1 - เตาเชื้อเพลิง; 2 - ไอเสียของก๊าซเย็น 3 - เครื่องทำความร้อนอากาศ; 4 - ทางออกของก๊าซร้อน 5 - พื้นที่ร้อน; 6 - ตัวสร้างใหม่; 7 - กระบอกสูบ; 8 - ท่อระบายความร้อน; 9 - พื้นที่เย็น; 10 - ลูกสูบทำงาน; 11 - ไดรฟ์ขนมเปียกปูน; 12 - ห้องเผาไหม้; 13 - ท่อฮีตเตอร์; 14 - ลูกสูบแทนที่; 15 - ปริมาณอากาศสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิง; 16 - ช่องบัฟเฟอร์

แน่นอนใน รถจริงทุกอย่างดูไม่ง่ายนัก (รูปที่ 3) เป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ก๊าซร้อนอย่างรวดเร็วผ่านผนังหนาของกระบอกสูบซึ่งต้องใช้พื้นผิวความร้อนที่ใหญ่กว่ามาก นั่นคือเหตุผลที่ส่วนบนของปริมาตรปิดกลายเป็นระบบของท่อบาง ๆ ที่ร้อนด้วยเปลวไฟของหัวฉีด เพื่อที่จะใช้ความร้อนของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ได้อย่างเต็มที่ อากาศเย็นที่จ่ายไปยังหัวฉีดจะถูกทำให้ร้อนโดยก๊าซไอเสีย - นี่คือลักษณะของวงจรการเผาไหม้ที่ค่อนข้างซับซ้อน

ส่วนเย็นของปริมาตรการทำงานยังเป็นระบบของท่อที่ฉีดน้ำหล่อเย็น

ใต้ลูกสูบทำงานจะมีช่องบัฟเฟอร์ปิดซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซอัด ในช่วงจังหวะการทำงาน ความดันในช่องนี้จะเพิ่มขึ้น พลังงานที่เก็บไว้ในกรณีนี้เพียงพอที่จะบีบอัดก๊าซเย็นในปริมาณการทำงาน

เมื่อดีขึ้น อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้นอย่างควบคุมไม่ได้ 800 องศาเซลเซียส และ 250 atm. - นี่เป็นงานที่ยากมากสำหรับนักออกแบบ นี่คือการค้นหาวัสดุที่แข็งแรงและทนความร้อนเป็นพิเศษ ปัญหาการทำความเย็นที่ยาก เนื่องจากการปล่อยความร้อนเมื่อเปรียบเทียบกับ เครื่องยนต์คลาสสิคที่นี่มากกว่าครึ่งถึงสองเท่า

ผลของการทดลองเหล่านี้บางครั้งนำไปสู่การค้นพบที่ไม่คาดคิดที่สุด ตัวอย่างเช่น ผู้เชี่ยวชาญของ Philips ใช้งานเครื่องยนต์บน ไม่ทำงาน(ไม่มีความร้อน) สังเกตว่าฝาสูบเย็นมาก โดยบังเอิญ ผลกระทบนี้นำไปสู่การพัฒนาทั้งชุด และเป็นผลให้กำเนิดเครื่องทำความเย็นใหม่ ขณะนี้หน่วยทำความเย็นขนาดเล็กและประสิทธิภาพสูงดังกล่าวมีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก แต่กลับไปที่เครื่องยนต์ความร้อน

เหตุการณ์ที่ตามมากำลังเติบโตเหมือนก้อนหิมะ ในปี 1958 ด้วยการได้มาซึ่งใบอนุญาตจากบริษัทอื่น สเตอร์ลิงจึงก้าวไปต่างประเทศ เริ่มทำการทดสอบในด้านเทคโนโลยีต่างๆ กำลังพัฒนาโครงการเพื่อใช้เครื่องยนต์ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ ยานอวกาศและดาวเทียม สำหรับสถานีวิทยุภาคสนาม กำลังสร้างโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงประเภทใดก็ได้ (ด้วยกำลัง 10 แรงม้า) ซึ่งมีระดับเสียงต่ำจนไม่ได้ยิน 20 ขั้น

ความรู้สึกที่ยิ่งใหญ่เกิดจากโรงงานสาธิตที่ใช้เชื้อเพลิงยี่สิบชนิด โดยไม่ต้องปิดเครื่องยนต์ เพียงแค่หมุนก๊อกน ้ามันเบนซิน เชื้อเพลิงดีเซล น้ำมันดิบ น้ำมันมะกอก ก๊าซที่ติดไฟได้ ก็ถูกป้อนสลับเข้าไปในห้องเผาไหม้ - และรถจะ "กิน" "อาหาร" ใดๆ ได้อย่างสมบูรณ์แบบ มีรายงานจากสื่อต่างประเทศเกี่ยวกับโครงการเครื่องยนต์ 2.5 พันแรงม้า กับ. ด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ประสิทธิภาพโดยประมาณ 48-50%. ขนาดทั้งหมดของหน่วยกำลังลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยให้น้ำหนักและพื้นที่ที่ปล่อยออกมาภายใต้การคุ้มครองทางชีวภาพของเครื่องปฏิกรณ์

การพัฒนาที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งคือการขับเคลื่อนหัวใจเทียมที่มีน้ำหนัก 600 กรัมและ 13 วัตต์ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่อ่อนแอทำให้มีแหล่งพลังงานที่แทบจะไม่มีวันหมดสิ้น

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้รับการทดสอบในรถยนต์บางคัน ในแง่ของพารามิเตอร์การทำงาน มันไม่ได้ด้อยกว่าคาร์บูเรเตอร์ และระดับเสียงและความเป็นพิษของไอเสียลดลงอย่างมาก

รถที่มีสเตอร์ลิงสามารถวิ่งด้วยเชื้อเพลิงชนิดใดก็ได้ และหากจำเป็น ให้ใช้น้ำมันแบบละลาย ลองนึกภาพ: ก่อนเข้าเมือง คนขับจะเปิดเตาและละลายอะลูมิเนียมออกไซด์หรือลิเธียมไฮไดรด์หลายกิโลกรัม บนถนนในเมือง เขาขี่ "ไม่มีควัน": เครื่องยนต์ทำงานด้วยความร้อนที่สะสมไว้โดยตัวหลอมเหลว หนึ่งใน บริษัท ที่ทำสกู๊ตเตอร์ลงในถังซึ่งเทลิเธียมฟลูออไรด์ละลายประมาณ 10 ลิตร ค่าใช้จ่ายดังกล่าวเพียงพอสำหรับการทำงาน 5 ชั่วโมงด้วยกำลังเครื่องยนต์ 3 ลิตร กับ.

การทำงานกับสเตอร์ลิงส์ยังคงดำเนินต่อไป ในปี พ.ศ. 2510 ได้มีการสร้างตัวอย่างโรงงานนำร่องที่มีความจุ 400 ลิตร กับ. สำหรับหนึ่งกระบอก มีการดำเนินการโปรแกรมที่ครอบคลุมตามที่วางแผนไว้ในปี 2520 การผลิตจำนวนมากเครื่องยนต์ที่มีช่วงกำลังตั้งแต่ 20 ถึง 380 แรงม้า กับ. ในปี 1971 ฟิลิปส์เปิดตัวสี่สูบ เครื่องยนต์อุตสาหกรรมใน 200 ลิตร กับ. มีน้ำหนักรวม 800 กก. ความสมดุลของเขาสูงมากจนเหรียญ (ขนาดเท่าเหรียญเพนนี) วางบนขอบบนตัวเรือนโดยไม่ขยับ

ข้อดีของเครื่องยนต์ชนิดใหม่ ได้แก่ ทรัพยากรมอเตอร์ขนาดใหญ่ประมาณ 10,000 ชั่วโมง (มีข้อมูลแยกจาก 27,000) และการทำงานที่ราบรื่นเนื่องจากความดันในกระบอกสูบเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น (ตามไซนัส) และไม่ใช่จากการระเบิดเช่นเครื่องยนต์ดีเซล

นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาโมเดลใหม่ๆ ที่มีแนวโน้มจะเกิดขึ้นที่นี่ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังทำงานเกี่ยวกับจลนศาสตร์ของตัวเลือกต่างๆ บนคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาคำนวณ "หัวใจ" ประเภทต่างๆ ซึ่งเป็นตัวสร้างใหม่สเตอร์ลิง มีการค้นหาโซลูชันทางวิศวกรรมใหม่ ๆ ที่จะสร้างพื้นฐานของความประหยัดและ เครื่องยนต์ทรงพลังซึ่งสามารถขับเคลื่อนเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์เบนซินทั่วไปได้ จึงแก้ไขข้อผิดพลาดที่ไม่เป็นธรรมของประวัติศาสตร์

ก. อเล็กเซเว

สังเกตเห็นข้อผิดพลาด? เลือกแล้วคลิก Ctrl+Enter เพื่อแจ้งให้เราทราบ

มันแทนที่โรงไฟฟ้าประเภทอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม งานที่มุ่งเป้าไปที่การละทิ้งการใช้หน่วยเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งผู้นำที่ใกล้เข้ามา

อันดับแรก ความก้าวหน้าทางเทคนิคเมื่อการใช้เครื่องยนต์ที่เผาผลาญเชื้อเพลิงภายในเพิ่งเริ่มต้น ความเหนือกว่าของพวกเขาก็ไม่ชัดเจน เครื่องจักรไอน้ำในฐานะคู่แข่งมีข้อดีมากมาย: พร้อมกับ พารามิเตอร์การลาก, เงียบ, กินไม่เลือก, ง่ายต่อการจัดการและตั้งค่า แต่ความเบา ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพทำให้เครื่องยนต์สันดาปภายในควบคุมไอน้ำได้

ทุกวันนี้ ประเด็นด้านนิเวศวิทยา เศรษฐกิจ และความปลอดภัยอยู่ในระดับแนวหน้า สิ่งนี้บังคับให้วิศวกรโยนกองกำลังของพวกเขาไปยังหน่วยอนุกรมที่ทำงานบนแหล่งเชื้อเพลิงหมุนเวียน ในปีที่ 16 ของศตวรรษที่ 19 โรเบิร์ต สเตอร์ลิง จดทะเบียนเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนโดยแหล่งความร้อนภายนอก วิศวกรเชื่อว่าหน่วยนี้สามารถเปลี่ยนผู้นำสมัยใหม่ได้ เครื่องยนต์สเตอร์ลิงผสมผสานประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ การทำงานอย่างเงียบ ๆ กับเชื้อเพลิงใดๆ ทำให้ผลิตภัณฑ์กลายเป็นผู้เล่นในตลาดยานยนต์

โรเบิร์ต สเตอร์ลิง (1790-1878):

ประวัติเครื่องยนต์สเตอร์ลิง

ในขั้นต้น การติดตั้งได้รับการพัฒนาโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อแทนที่เครื่องจักรที่ใช้ไอน้ำ หม้อไอน้ำของกลไกไอน้ำระเบิดเมื่อเกิน บรรทัดฐานที่อนุญาตความกดดัน. จากมุมมองนี้ สเตอร์ลิงปลอดภัยกว่ามาก โดยทำงานโดยใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิ

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงคือการจ่ายหรือขจัดความร้อนออกจากสารที่ทำงานสลับกัน สารนั้นถูกปิดล้อมด้วยปริมาตรปิด บทบาทของสารทำงานกระทำโดยก๊าซหรือของเหลว มีสารที่ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสองส่วน ก๊าซจะเปลี่ยนเป็นของเหลวและในทางกลับกัน เครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบลูกสูบเหลวมี: ขนาดเล็ก ทรงพลัง สร้างแรงดันสูง

การลดลงและเพิ่มขึ้นของปริมาตรของก๊าซในระหว่างการหล่อเย็นหรือการให้ความร้อนตามลำดับได้รับการยืนยันโดยกฎของอุณหพลศาสตร์ตามที่ส่วนประกอบทั้งหมด: ระดับความร้อน, ปริมาณของพื้นที่ที่ครอบครองโดยสาร, แรงที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่ เกี่ยวข้องและอธิบายโดยสูตร:

P*V=n*R*T

• P คือแรงของก๊าซในเครื่องยนต์ต่อหน่วยพื้นที่
• V คือค่าเชิงปริมาณที่ครอบครองโดยก๊าซในพื้นที่เครื่องยนต์
• n คือปริมาณก๊าซในเครื่องยนต์
• R คือค่าคงที่ของก๊าซ;
• T คือระดับความร้อนของแก๊สในเครื่องยนต์ K

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงรุ่น:

เนื่องจากการติดตั้งไม่โอ้อวดเครื่องยนต์จึงแบ่งออกเป็น: เชื้อเพลิงแข็ง, เชื้อเพลิงเหลว, พลังงานแสงอาทิตย์, ปฏิกิริยาเคมีและความร้อนประเภทอื่นๆ

วัฏจักร

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกของสเตอร์ลิงใช้ชุดปรากฏการณ์ที่มีชื่อเดียวกัน ผลของการกระทำอย่างต่อเนื่องในกลไกนั้นสูง ด้วยเหตุนี้จึงสามารถออกแบบเครื่องยนต์ที่มีคุณลักษณะที่ดีภายในขนาดปกติได้

ควรคำนึงว่าการออกแบบกลไกให้ฮีตเตอร์ ตู้เย็น และรีเจนเนอเรเตอร์ อุปกรณ์สำหรับขจัดความร้อนออกจากสารและคืนความร้อนในเวลาที่เหมาะสม

วงจรสเตอร์ลิงในอุดมคติ (แผนภาพ "อุณหภูมิ-ปริมาตร"):

ปรากฏการณ์วงกลมในอุดมคติ:

• 1-2 การเปลี่ยนขนาดเชิงเส้นของสารด้วย อุณหภูมิคงที่;
• 2-3 การกำจัดความร้อนจากสารไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ช่องว่างของสารจะคงที่
• 3-4 บังคับให้ลดพื้นที่ที่ครอบครองโดยสารอุณหภูมิคงที่ความร้อนจะถูกลบออกไปยังเครื่องทำความเย็น
• 4-1 บังคับให้เพิ่มอุณหภูมิของสาร พื้นที่ว่างคงที่ ความร้อนถูกจ่ายจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

วงจรสเตอร์ลิงในอุดมคติ (แผนภาพความดัน-ปริมาตร):

จากการคำนวณ (โมล) ของสาร:

อินพุตความร้อน:

ความร้อนที่ได้รับจากตัวทำความเย็น:

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้รับความร้อน (กระบวนการ 2-3) ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะปล่อยความร้อน (กระบวนการ 4-1):

R – ค่าคงที่ของแก๊สสากล;

CV - ความสามารถ ก๊าซในอุดมคติเก็บความร้อนด้วยพื้นที่ว่างคงที่

เนื่องจากการใช้เครื่องกำเนิดใหม่ ความร้อนส่วนหนึ่งยังคงอยู่ เป็นพลังงานของกลไก ซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างปรากฏการณ์วงกลมที่ผ่านไป ตู้เย็นได้รับความร้อนน้อยลง ดังนั้นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจึงช่วยประหยัดความร้อนของเครื่องทำความร้อน ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพในการติดตั้ง

ประสิทธิภาพของปรากฏการณ์วงกลม:

ɳ =

เป็นที่น่าสังเกตว่าหากไม่มีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ชุดของกระบวนการสเตอร์ลิงจะเป็นไปได้ แต่ประสิทธิภาพของมันจะต่ำกว่ามาก การเรียกใช้ชุดของกระบวนการย้อนกลับจะนำไปสู่คำอธิบายของกลไกการทำความเย็น ในกรณีนี้การปรากฏตัวของเครื่องกำเนิดใหม่ เงื่อนไขบังคับเนื่องจากเมื่อผ่าน (3-2) มันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้สารร้อนจากเครื่องทำความเย็นอุณหภูมิจึงต่ำกว่ามาก นอกจากนี้ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะให้ความร้อนแก่เครื่องทำความร้อน (1-4) ซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่า

หลักการของเครื่องยนต์

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง เรามาดูอุปกรณ์และความถี่ของปรากฏการณ์ของตัวเครื่องกัน กลไกนี้จะแปลงความร้อนที่ได้รับจากตัวทำความร้อนที่อยู่ภายนอกผลิตภัณฑ์ให้เป็นแรงบนร่างกาย กระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิในสารทำงานที่อยู่ในวงจรปิด

หลักการทำงานของกลไกขึ้นอยู่กับการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ก่อนการขยายตัว สารในวงจรปิดจะร้อนขึ้นทันที ดังนั้นก่อนที่จะถูกบีบอัดสารจะถูกทำให้เย็นลง ตัวกระบอกสูบเอง (1) ถูกห่อด้วยแจ็คเก็ตน้ำ (3) ความร้อนถูกจ่ายไปที่ด้านล่าง ลูกสูบที่ทำงาน (4) ถูกวางไว้ในปลอกหุ้มและปิดผนึกด้วยวงแหวน ระหว่างลูกสูบกับด้านล่างมีกลไกการกระจัด (2) ซึ่งมีช่องว่างที่สำคัญและเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ สารในวงจรปิดเคลื่อนที่ผ่านปริมาตรของห้องเพาะเลี้ยงเนื่องจากตัวกระจัด การเคลื่อนที่ของสสารถูกจำกัดในสองทิศทาง: ด้านล่างของลูกสูบ ด้านล่างของกระบอกสูบ การเคลื่อนที่ของดิสเพลสเซอร์นั้นมาจากแกน (5) ซึ่งเคลื่อนผ่านลูกสูบและทำงานโดยความเยื้องศูนย์ 90° ช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการขับลูกสูบ

• ตำแหน่ง "A":

ลูกสูบอยู่ในตำแหน่งต่ำสุด สารถูกทำให้เย็นโดยผนัง

• ตำแหน่ง "B":

ดิสเพลสเซอร์อยู่ที่ตำแหน่งบน เคลื่อนที่ ส่งสารผ่านช่องสุดท้ายไปที่ด้านล่าง และเย็นตัวลง ลูกสูบอยู่นิ่ง

• ตำแหน่ง "C":

สารได้รับความร้อนภายใต้การกระทำของความร้อนจะเพิ่มปริมาตรและยกตัวแผ่ออกพร้อมกับลูกสูบขึ้น งานเสร็จแล้วหลังจากนั้น displacer จมลงไปด้านล่างผลักสารออกและทำให้เย็นลง

• ตำแหน่ง "D":

ลูกสูบลงไปอัดสารหล่อเย็นเสร็จงานที่มีประโยชน์ มู่เล่ทำหน้าที่เป็นตัวสะสมพลังงานในการออกแบบ

โมเดลที่พิจารณาโดยไม่มีเครื่องกำเนิดใหม่ดังนั้น ประสิทธิภาพของกลไกไม่ค่อยดี. ความร้อนของสารหลังเลิกงานจะถูกขจัดออกสู่สารหล่อเย็นโดยใช้ผนัง อุณหภูมิไม่มีเวลาลดลงตามปริมาณที่ต้องการ ดังนั้นเวลาการทำความเย็นจะนานขึ้น ความเร็วของมอเตอร์จึงต่ำ

ประเภทของเครื่องยนต์

โครงสร้างมีหลายตัวเลือกโดยใช้หลักการสเตอร์ลิงประเภทหลักคือ:

การออกแบบนี้ใช้ลูกสูบสองอันที่วางอยู่ในรูปทรงที่ต่างกัน วงจรแรกใช้สำหรับให้ความร้อน วงจรที่สองใช้สำหรับทำความเย็น ดังนั้น ลูกสูบแต่ละตัวจึงมีตัวสร้างใหม่ (ร้อนและเย็น) อุปกรณ์มีอัตราส่วนกำลังต่อระดับเสียงที่ดี ข้อเสียคืออุณหภูมิของตัวสร้างความร้อนสร้างปัญหาในการออกแบบ

• เครื่องยนต์ "β - สเตอร์ลิง":

การออกแบบใช้วงจรปิดเพียงวงจรเดียว โดยมีอุณหภูมิต่างกันที่ปลาย (เย็น ร้อน) ลูกสูบที่มีตัวกระจัดกระจายอยู่ในโพรง displacer แบ่งพื้นที่ออกเป็นโซนเย็นและร้อน การแลกเปลี่ยนความเย็นและความร้อนเกิดขึ้นจากการปั๊มสารผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โครงสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำในสองรุ่น: ภายนอกรวมกับ displacer

• เครื่องยนต์ "γ - สเตอร์ลิง":

กลไกลูกสูบสำหรับใช้วงจรปิดสองวงจร: แบบเย็นและแบบดิสเพลสเซอร์ กำลังถูกถอดออกจากลูกสูบเย็น ลูกสูบดิสเพลสเซอร์ร้อนด้านหนึ่งและอีกด้านหนึ่งเย็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตั้งอยู่ทั้งภายในและภายนอกโครงสร้าง

โรงไฟฟ้าบางแห่งไม่เหมือนกับเครื่องยนต์ประเภทหลัก:

• เครื่องยนต์โรตารี่สเตอร์ลิง

โครงสร้างการประดิษฐ์ที่มีสองใบพัดบนเพลา รายละเอียดความมุ่งมั่น การเคลื่อนที่แบบหมุนในพื้นที่ทรงกระบอกปิด มีการวางแนวทางการทำงานร่วมกันเพื่อดำเนินการตามวัฏจักร ร่างกายมีสล็อตเรเดียล ใบมีดที่มีโปรไฟล์บางอย่างถูกแทรกเข้าไปในช่อง เพลตถูกวางบนโรเตอร์และสามารถเคลื่อนที่ไปตามแกนเมื่อกลไกหมุน รายละเอียดทั้งหมดสร้างวอลลุ่มที่เปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น ปริมาณของโรเตอร์ต่างๆเชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณ การจัดเรียงช่องจะชดเชยกัน 90° การเลื่อนของโรเตอร์สัมพันธ์กันคือ 180°

• เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเทอร์โมอะคูสติก

เครื่องยนต์ใช้เสียงสะท้อนเพื่อดำเนินการตามกระบวนการ หลักการนี้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของสสารระหว่างช่องร้อนและช่องเย็น วงจรจะลดจำนวนชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ความยากในการถอดกำลังรับและการรักษาเสียงสะท้อน การออกแบบหมายถึงมอเตอร์ประเภทลูกสูบอิสระ

DIY เครื่องยนต์สเตอร์ลิง

วันนี้บ่อยครั้งในร้านค้าออนไลน์คุณสามารถหาของที่ระลึกที่ทำในรูปแบบของเครื่องยนต์ที่เป็นปัญหา โครงสร้างและเทคโนโลยี กลไกนั้นค่อนข้างง่าย หากต้องการ เครื่องยนต์สเตอร์ลิงนั้นง่ายต่อการสร้างด้วยมือของคุณเองจากวิธีการชั่วคราว บนอินเทอร์เน็ต คุณสามารถค้นหาสื่อจำนวนมาก: วิดีโอ ภาพวาด การคำนวณ และข้อมูลอื่น ๆ ในหัวข้อนี้

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงอุณหภูมิต่ำ:

• พิจารณาเครื่องยนต์เวฟรุ่นที่ง่ายที่สุด ซึ่งคุณจะต้องใช้กระป๋อง โฟมโพลียูรีเทนเนื้อนุ่ม ดิสก์ สลักเกลียว และคลิปหนีบกระดาษ วัสดุทั้งหมดเหล่านี้หาได้ง่ายที่บ้าน แต่ยังคงทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
• นำโฟมโพลียูรีเทนเนื้อนุ่มมาตัดเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในให้เล็กลงสองมิลลิเมตร กระป๋องดีบุกวงกลม. ความสูงของโฟมสูงกว่าความสูงของกระป๋องสองมิลลิเมตร ยางโฟมทำหน้าที่เป็นตัวดิสเพลสเซอร์ในเครื่องยนต์
• นำฝาขวดมาทำรูตรงกลางเส้นผ่านศูนย์กลางสองมิลลิเมตร ประสานแกนกลวงเข้ากับรูซึ่งจะทำหน้าที่เป็นแนวทางสำหรับก้านสูบของเครื่องยนต์
• นำโฟมที่ตัดเป็นวงกลมแล้วสอดสกรูเข้าไปตรงกลางวงกลมแล้วล็อคทั้งสองด้าน ประสานคลิปหนีบกระดาษที่เตรียมไว้ล่วงหน้าเข้ากับเครื่องซักผ้า
• เจาะรูจากศูนย์กลางสองเซนติเมตร, เส้นผ่านศูนย์กลางสามมิลลิเมตร, ร้อยด้ายผ่านรูตรงกลางของฝา, ประสานฝาเข้ากับโถ;
• ทำกระป๋องขนาดเล็กจากกระป๋องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่งเซนติเมตรครึ่ง ประสานเข้ากับฝากระป๋องในลักษณะที่รูด้านข้างของฝาอยู่ตรงกลางภายในกระบอกสูบเครื่องยนต์อย่างชัดเจน
• ทำ เพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์คลิปหนีบกระดาษ การคำนวณจะดำเนินการในลักษณะที่ระยะห่างของหัวเข่าคือ 90 °;
• ทำขาตั้งสำหรับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ จากฟิล์มพลาสติกทำเมมเบรนยืดหยุ่นใส่ฟิล์มบนกระบอกสูบดันเข้าไปแก้ไข

• สร้างก้านสูบเครื่องยนต์ด้วยตัวเอง งอปลายด้านหนึ่งของผลิตภัณฑ์ที่ยืดให้ตรงเป็นรูปวงกลม ใส่ปลายอีกด้านลงในยางลบ ความยาวถูกปรับในลักษณะที่เมมเบรนจะหดที่จุดต่ำสุดของเพลา ที่จุดบนสุด เมมเบรนจะขยายออกสูงสุด ปรับก้านสูบอีกอันในลักษณะเดียวกัน
• กาวก้านสูบเครื่องยนต์ด้วยปลายยางกับเมมเบรน ติดตั้งก้านสูบที่ไม่มีปลายยางบนราง
• วางมู่เล่จากดิสก์บนกลไกข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ ติดขาเข้ากับโถเพื่อไม่ให้ถือผลิตภัณฑ์อยู่ในมือ ความสูงของขาช่วยให้คุณวางเทียนไว้ใต้โถได้

หลังจากที่เราทำเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้ที่บ้านแล้ว เครื่องยนต์ก็สตาร์ท เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เทียนที่จุดไฟจะวางอยู่ใต้โถ และหลังจากที่โถอุ่นขึ้น พวกเขาจะให้แรงกระตุ้นแก่มู่เล่

ตัวเลือกการติดตั้งที่พิจารณาแล้วสามารถประกอบได้อย่างรวดเร็วที่บ้านเพื่อเป็นเครื่องช่วยการมองเห็น หากคุณตั้งเป้าหมายและต้องการสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงให้ใกล้เคียงกับโรงงานใกล้เคียงที่สุด จะมีภาพวาดของรายละเอียดทั้งหมดที่เป็นสาธารณสมบัติ การดำเนินการทีละขั้นตอนของแต่ละโหนดจะช่วยให้คุณสร้างรูปแบบการทำงานที่ไม่เลวร้ายไปกว่าเวอร์ชันเชิงพาณิชย์

ข้อดี

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ ซึ่งเชื้อเพลิงทำให้เกิดความร้อนไม่สำคัญ
• ไม่ต้องใช้บานพับและ อุปกรณ์เสริม, การออกแบบเครื่องยนต์นั้นเรียบง่ายและเชื่อถือได้
• ทรัพยากรของเครื่องยนต์เนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบคือ 100,000 ชั่วโมงในการทำงาน
• การทำงานของเครื่องยนต์ไม่สร้าง เสียงรบกวนจากภายนอกเนื่องจากไม่มีการระเบิด
• กระบวนการทำงานของเครื่องยนต์ไม่ได้มาพร้อมกับการปล่อยของเสีย
• การทำงานของเครื่องยนต์มีการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด
• กระบวนการในกระบอกสูบของโรงงานเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม การใช้งาน ที่มาที่ถูกต้องความร้อนช่วยให้เครื่องยนต์สะอาด

ข้อบกพร่อง

ข้อเสียของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ได้แก่ :

• เป็นการยากที่จะสร้างการผลิตจำนวนมาก เนื่องจากการออกแบบเครื่องยนต์ต้องใช้วัสดุจำนวนมาก
• น้ำหนักเบาและขนาดใหญ่ของเครื่องยนต์เพราะสำหรับ ระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพคุณต้องใช้หม้อน้ำขนาดใหญ่
• เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ เครื่องยนต์ได้รับการกระตุ้นโดยใช้สารที่ซับซ้อน (ไฮโดรเจน ฮีเลียม) เป็นของเหลวทำงาน ซึ่งทำให้การทำงานของหน่วยเป็นอันตราย
• ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของโลหะผสมเหล็กและการนำความร้อนทำให้กระบวนการผลิตเครื่องยนต์ซับซ้อน การสูญเสียความร้อนอย่างมีนัยสำคัญในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนลดประสิทธิภาพของหน่วยและการใช้วัสดุเฉพาะทำให้การผลิตเครื่องยนต์มีราคาแพง
• ในการปรับและเปลี่ยนเครื่องยนต์จากโหมดเป็นโหมดต้องใช้อุปกรณ์ควบคุมพิเศษ

การใช้งาน

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้ค้นพบเฉพาะและใช้งานอย่างแข็งขันโดยที่มิติและการกินไม่เลือกเป็นเกณฑ์สำคัญ:

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องยนต์สเตอร์ลิง

กลไกการเปลี่ยนความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า มักมีผลิตภัณฑ์ที่ใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับนักท่องเที่ยวแบบพกพา การติดตั้งสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์

• เครื่องยนต์ก็เหมือนปั๊ม (ไฟฟ้า)

เครื่องยนต์ใช้สำหรับติดตั้งในวงจรระบบทำความร้อนประหยัดพลังงานไฟฟ้า

• เครื่องยนต์ก็เหมือนปั๊ม (ฮีทเตอร์)

ในประเทศที่มีอากาศอบอุ่น เครื่องยนต์ถูกใช้เป็นเครื่องทำความร้อนในอวกาศ

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงบนเรือดำน้ำ:

• เครื่องยนต์ก็เหมือนปั๊ม (คูลเลอร์)

การออกแบบตู้เย็นเกือบทั้งหมดใช้ปั๊มความร้อน การติดตั้งเครื่องยนต์สเตอร์ลิงช่วยประหยัดทรัพยากร

• เครื่องยนต์เป็นเหมือนปั๊มที่สร้างระดับความร้อนต่ำมาก

อุปกรณ์นี้ใช้เป็นตู้เย็น เมื่อต้องการทำเช่นนี้ กระบวนการเริ่มต้นในทิศทางตรงกันข้าม หน่วยทำให้ก๊าซเหลว องค์ประกอบการวัดที่เย็นในกลไกที่แม่นยำ

• เครื่องยนต์ใต้น้ำ

เรือดำน้ำของสวีเดนและญี่ปุ่นทำงานด้วยเครื่องยนต์

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์:

• เครื่องยนต์ก็เหมือนแบตเตอรีพลังงาน

เชื้อเพลิงในหน่วยดังกล่าว เกลือละลาย เครื่องยนต์ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงาน ในแง่ของพลังงานสำรอง มอเตอร์อยู่เหนือองค์ประกอบทางเคมี

• เครื่องยนต์พลังงานแสงอาทิตย์

เปลี่ยนพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า สารในกรณีนี้คือไฮโดรเจนหรือฮีเลียม เครื่องยนต์วางอยู่ในโฟกัสที่ความเข้มข้นสูงสุดของพลังงานจากดวงอาทิตย์ ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้เสาอากาศแบบพาราโบลา

- เครื่องยนต์ความร้อนซึ่งของเหลวทำงานหรือของเหลวทำงานที่เป็นก๊าซเคลื่อนที่ในปริมาตรปิด ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอกชนิดหนึ่ง มันขึ้นอยู่กับการให้ความร้อนและความเย็นเป็นระยะของของไหลทำงานด้วยการดึงพลังงานจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในปริมาตรของของไหลทำงาน สามารถทำงานได้ไม่เพียงแค่จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเท่านั้น แต่ยังทำงานได้จากแหล่งความร้อนด้วย

คุณสามารถสังเกตเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเครื่องยนต์ของศตวรรษที่ 18 ได้ในบทความที่น่าสนใจ - "ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ" และบทความนี้อุทิศให้กับนักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่ Robert Stirling และผลิตผลงานของเขา

สิทธิบัตรการประดิษฐ์เครื่องยนต์สเตอร์ลิง เป็นของนักบวชชาวสก็อตโรเบิร์ต สเตอร์ลิง เขาได้รับมันเมื่อวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2359 "เครื่องยนต์ลมร้อน" เครื่องแรกกลายเป็นที่รู้จักไปทั่วโลกเมื่อปลายศตวรรษที่ 17 นานก่อนสเตอร์ลิง ความสำเร็จที่สำคัญอย่างหนึ่งของสเตอร์ลิงคือการเพิ่มเครื่องกรองที่มีชื่อเล่นว่า "แม่บ้าน"

ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ตัวทำความสะอาดนี้มีชื่อแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง - "recuperator" ต้องขอบคุณเขาที่ทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นเนื่องจากตัวทำความสะอาดจะเก็บความร้อนไว้ในส่วนที่อบอุ่นของเครื่องยนต์และในขณะเดียวกันน้ำยาทำงานก็ถูกทำให้เย็นลง กระบวนการนี้ทำให้ประสิทธิภาพของระบบเพิ่มขึ้นอย่างมาก เครื่องคืนสภาพเป็นห้องที่เต็มไปด้วยลวด, แกรนูล, ฟอยล์ลูกฟูก (ลอนไปตามทิศทางของการไหลของก๊าซ) ก๊าซจะไหลผ่านฟิลเลอร์ของ recuperator ไปในทิศทางเดียว ให้ความร้อน (หรือได้รับ) และเมื่อเคลื่อนที่ไปอีกทางหนึ่ง จะนำ (ให้) ไป ตัวพักสามารถอยู่ภายนอกโดยสัมพันธ์กับกระบอกสูบและสามารถวางบนลูกสูบดิสเพลสเซอร์ในรูปแบบเบต้าและแกมมา ขนาดและน้ำหนักของเครื่องในกรณีนี้น้อยกว่า ในระดับหนึ่งบทบาทของ recuperator นั้นเล่นโดยช่องว่างระหว่าง displacer และผนังกระบอกสูบ (หากกระบอกสูบยาวก็ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเลย แต่ความสูญเสียที่สำคัญปรากฏขึ้นเนื่องจากความหนืดของ แก๊ส). ในอัลฟาสเตอร์ลิง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต้องเป็นภายนอกเท่านั้น มันถูกติดตั้งแบบอนุกรมพร้อมตัวแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งของเหลวทำงานจะถูกทำให้ร้อนจากด้านข้างของลูกสูบเย็น

ในปี ค.ศ. 1843 เจมส์ สเตอร์ลิงใช้เครื่องยนต์นี้ในโรงงานที่เขาทำงานเป็นวิศวกรในขณะนั้น ในปี 1938 เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีความจุมากกว่าสองร้อย พลังม้าและผลตอบแทนมากกว่า 30% ถูกลงทุนโดยฟิลิปส์ เพราะว่า เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิงมีข้อดีหลายประการ เป็นที่แพร่หลายในยุคของเครื่องจักรไอน้ำ

ข้อบกพร่อง.

การใช้วัสดุเป็นข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องยนต์ สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายนอกโดยทั่วไป และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องยนต์สเตอร์ลิง สารทำงานต้องถูกทำให้เย็นลง ซึ่งจะทำให้น้ำหนักและขนาดของโรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากหม้อน้ำที่ขยายใหญ่ขึ้น

เพื่อประสิทธิภาพเทียบเท่า ลักษณะของน้ำแข็งจำเป็นต้องใช้แรงดันสูง (มากกว่า 100 atm) และของเหลวทำงานชนิดพิเศษ - ไฮโดรเจน, ฮีเลียม

ความร้อนไม่ได้จ่ายให้กับของเหลวทำงานโดยตรง แต่ผ่านผนังของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเท่านั้น ผนังมีการนำความร้อนที่จำกัด เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำกว่าที่คาดไว้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานภายใต้สภาวะการถ่ายเทความร้อนที่ตึงเครียดและแรงดันที่สูงมาก ซึ่งต้องใช้วัสดุคุณภาพสูงและมีราคาแพง การสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ตอบสนองความต้องการที่ขัดแย้งกันนั้นเป็นเรื่องยากมาก ยิ่งพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนสูง การสูญเสียความร้อนก็จะยิ่งลดลง ในเวลาเดียวกันขนาดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและปริมาตรของของไหลทำงานที่ไม่เกี่ยวข้องกับงานก็เพิ่มขึ้น เนื่องจากแหล่งความร้อนอยู่ภายนอก เครื่องยนต์ตอบสนองช้าต่อการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ความร้อนที่จ่ายให้กับกระบอกสูบ และอาจไม่ผลิตกำลังที่ต้องการในทันทีเมื่อสตาร์ทเครื่อง

ในการเปลี่ยนกำลังเครื่องยนต์อย่างรวดเร็ว มีการใช้วิธีการที่แตกต่างจากที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน: ถังบัฟเฟอร์ปริมาตรผันแปร, การเปลี่ยนแปลงความดันเฉลี่ยของของไหลในห้องเพาะเลี้ยง, การเปลี่ยนแปลงมุมเฟสระหว่างการทำงาน ลูกสูบและ displacer ในกรณีหลังนี้ ปฏิกิริยาของเครื่องยนต์ต่อการควบคุมของผู้ขับขี่เกือบจะในทันที

ข้อดี.

อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีข้อดีที่บังคับให้ต้องพัฒนา

"ความกินไม่เลือก" ของเครื่องยนต์ - เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สันดาปภายนอกทั้งหมด (หรือมากกว่าการจ่ายความร้อนจากภายนอก) เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถทำงานได้จากความแตกต่างของอุณหภูมิแทบทุกระดับ: ตัวอย่างเช่น ระหว่างชั้นต่างๆ ในมหาสมุทร จากดวงอาทิตย์ จากนิวเคลียร์ หรือเครื่องทำความร้อนไอโซโทป เตาถ่านหินหรือไม้ เป็นต้น

ความเรียบง่ายของการออกแบบ - การออกแบบของเครื่องยนต์นั้นง่ายมาก ไม่ต้องการระบบเพิ่มเติม เช่น กลไกการจ่ายแก๊ส มันเริ่มต้นได้เองและไม่ต้องการสตาร์ทเตอร์ ลักษณะของมันช่วยให้คุณกำจัดกระปุกเกียร์ได้ อย่างไรก็ตาม ตามที่ระบุไว้ข้างต้น มีปริมาณการใช้วัสดุมากขึ้น

ทรัพยากรที่เพิ่มขึ้น - การออกแบบที่เรียบง่าย การไม่มีหน่วย "ละเอียดอ่อน" จำนวนมากทำให้สเตอร์ลิงสามารถจัดหาทรัพยากรที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับเครื่องยนต์อื่น ๆ ที่ใช้งานได้ต่อเนื่องหลายหมื่นชั่วโมง

ความสามารถในการทำกำไร - ในกรณีของการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า บางครั้งสเตอร์ลิงก็ให้ประสิทธิภาพมากกว่า (มากถึง 31.25%) มากกว่า เครื่องทำความร้อนสำหรับคู่รัก

ความเงียบของเครื่องยนต์ - สเตอร์ลิงไม่มีไอเสีย ซึ่งหมายความว่าไม่มีเสียงรบกวน เบต้าสเตอร์ลิงกับกลไกขนมเปียกปูนเป็นอุปกรณ์ที่สมดุลอย่างสมบูรณ์และเพียงพอ คุณภาพสูงการผลิตไม่มีการสั่นสะเทือน (แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนน้อยกว่า 0.0038 มม.)

เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม - สเตอร์ลิงเองไม่มีชิ้นส่วนหรือกระบวนการใด ๆ ที่อาจก่อให้เกิดมลพิษ สิ่งแวดล้อม. ไม่ใช้ของเหลวทำงาน ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเครื่องยนต์มีสาเหตุหลักมาจากความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของแหล่งความร้อน นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายนอกทำได้ง่ายกว่าในเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ทางเลือกแทนเครื่องยนต์ไอน้ำ

ในศตวรรษที่ 19 วิศวกรพยายามสร้างทางเลือกที่ปลอดภัยขึ้น เครื่องยนต์ไอน้ำในขณะนั้น เนื่องจากบอยเลอร์ของเครื่องยนต์ที่ประดิษฐ์แล้วมักจะระเบิด ทนไม่ได้ ความดันสูงไอน้ำและวัสดุที่ไม่เหมาะสมกับการผลิตและการก่อสร้างเลย เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิงกลายเป็นทางเลือกที่ดีเพราะสามารถแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิให้กลายเป็นงานได้ นี่คือหลักการพื้นฐานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง การสลับความร้อนและความเย็นของของไหลทำงานอย่างต่อเนื่องในกระบอกสูบแบบปิดจะทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ โดยปกติอากาศจะทำหน้าที่เป็นของเหลวทำงาน แต่ไฮโดรเจนและฮีเลียมก็ถูกใช้เช่นกัน แต่ยังทำการทดลองด้วยน้ำ คุณสมบัติหลักของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีของเหลวทำงานคือขนาดที่เล็ก แรงดันใช้งานสูงและความหนาแน่นพลังงานสูง นอกจากนี้ยังมีสเตอร์ลิงที่มีสารทำงานสองเฟส พลังงานจำเพาะและ แรงดันใช้งานมันยังค่อนข้างสูง

บางทีคุณอาจจำได้จากวิชาฟิสิกส์ว่าเมื่อก๊าซถูกทำให้ร้อน ปริมาตรของก๊าซจะเพิ่มขึ้น และเมื่อเย็นลง ก๊าซจะลดลง เป็นคุณสมบัติของก๊าซที่สนับสนุนการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิงใช้วัฏจักรสเตอร์ลิงซึ่งไม่ด้อยกว่าวัฏจักรคาร์โนต์ในแง่ของประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ และในทางใดทางหนึ่งก็มีข้อได้เปรียบ วัฏจักรการ์โนต์ประกอบด้วยไอโซเทอร์มและอะเดียบัตที่แตกต่างกันเล็กน้อย การนำวงจรดังกล่าวไปปฏิบัติจริงนั้นซับซ้อนและไม่มีท่าที วัฏจักรสเตอร์ลิงทำให้ได้เครื่องยนต์ที่ใช้งานได้จริงในขนาดที่ยอมรับได้

โดยรวมแล้ว มีสี่ขั้นตอนในวัฏจักรสเตอร์ลิง โดยแยกจากกันโดยสองช่วงเปลี่ยนผ่าน: การให้ความร้อน การขยายตัว การเปลี่ยนไปใช้แหล่งความเย็น การทำความเย็น การบีบอัด และการเปลี่ยนเป็นแหล่งความร้อน เมื่อย้ายจากแหล่งอุ่นไปยังแหล่งเย็น ก๊าซในกระบอกสูบจะขยายตัวและหดตัว ในระหว่างกระบวนการนี้ ความดันจะเปลี่ยนแปลงและได้งานที่เป็นประโยชน์ งานที่มีประโยชน์ผลิตขึ้นโดยกระบวนการที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่เท่านั้น กล่าวคือ ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างฮีตเตอร์กับตัวทำความเย็น เช่นเดียวกับในวงจรคาร์โนต์

การกำหนดค่า

วิศวกรแบ่งเครื่องยนต์สเตอร์ลิงออกเป็นสาม หลากหลายชนิด:

ประกอบด้วยลูกสูบกำลังสองอันแยกกันในกระบอกสูบที่แยกจากกัน ลูกสูบหนึ่งร้อน อีกลูกสูบหนึ่งเย็น กระบอกสูบที่มีลูกสูบร้อนอยู่ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า และกระบอกสูบที่มีลูกสูบเย็นอยู่ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เย็นกว่า อัตราส่วนของกำลังต่อปริมาตรค่อนข้างใหญ่ แต่อุณหภูมิสูงของลูกสูบ "ร้อน" ทำให้เกิดปัญหาทางเทคนิคบางประการ

เบต้า สเตอร์ลิง- กระบอกหนึ่งร้อนด้านหนึ่งและเย็นอีกด้านหนึ่ง ลูกสูบ (ซึ่งกำลังถูกถอดออก) และ "ดิสเพลสเซอร์" เคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบทำให้ปริมาตรของช่องร้อนเปลี่ยนไป ก๊าซถูกสูบจากส่วนที่เย็นของกระบอกสูบไปยังส่วนที่ร้อนผ่านเครื่องกำเนิดใหม่ ตัวสร้างใหม่อาจเป็นภายนอก โดยเป็นส่วนหนึ่งของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน หรืออาจถูกรวมเข้ากับลูกสูบแบบแทนที่

มีลูกสูบและ "ดิสเพลสเซอร์" แต่ในขณะเดียวกันก็มีกระบอกสูบสองกระบอก - อันหนึ่งเย็น (ลูกสูบเคลื่อนที่ไปที่นั่นซึ่งกำลังถูกถอดออก) และอันที่สองร้อนจากปลายด้านหนึ่งและเย็นจากอีกด้านหนึ่ง ( “ displacer” ย้ายไปที่นั่น) ตัวสร้างใหม่สามารถอยู่ภายนอกได้ ซึ่งในกรณีนี้จะเชื่อมต่อส่วนที่ร้อนของกระบอกสูบที่สองกับส่วนที่เย็นและพร้อมกันกับกระบอกสูบแรก (เย็น) ตัวสร้างใหม่ภายในเป็นส่วนหนึ่งของ displacer

ในเครื่องยนต์สันดาปภายนอก กระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงและแหล่งที่มาของอิทธิพลทางความร้อนจะถูกแยกออกจากการติดตั้งที่ทำงาน หมวดหมู่นี้มักจะรวมถึงกังหันไอน้ำและก๊าซ เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ต้นแบบแรกของการติดตั้งดังกล่าวสร้างขึ้นเมื่อสองศตวรรษก่อนและถูกใช้เกือบตลอดศตวรรษที่ 19 ทั้งหมด

เมื่ออุตสาหกรรมที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วต้องการโรงไฟฟ้าที่ทรงประสิทธิภาพและประหยัด นักออกแบบจึงได้คิดค้นเครื่องจักรไอน้ำแบบระเบิดขึ้นมาแทน โดยที่สารทำงานเป็นไอน้ำภายใต้แรงดันสูง นี่คือลักษณะที่ปรากฏของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกซึ่งแพร่หลายไปเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 แล้ว เพียงไม่กี่ทศวรรษต่อมาพวกเขาถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายใน พวกมันมีราคาน้อยกว่าการกระจายแบบกว้างอย่างมาก

แต่ในปัจจุบันนี้ นักออกแบบกำลังมองหาเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่ล้าสมัยอย่างใกล้ชิดมากขึ้น นี่เป็นเพราะผลประโยชน์ของพวกเขา ข้อได้เปรียบหลักคือการติดตั้งดังกล่าวไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงที่บริสุทธิ์และมีราคาแพง

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นไม่โอ้อวดแม้ว่าการก่อสร้างและการบำรุงรักษาจะยังค่อนข้างแพง

เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิง

หนึ่งในตัวแทนที่มีชื่อเสียงที่สุดของตระกูลเครื่องยนต์สันดาปภายนอกคือเครื่องสเตอร์ลิง ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2359 ปรับปรุงหลายครั้ง แต่ต่อมาใน เป็นเวลานานถูกลืมอย่างไม่สมควร ตอนนี้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้รับการเกิดใหม่แล้ว ใช้สำเร็จแม้ในการสำรวจอวกาศ

การทำงานของเครื่องสเตอร์ลิงขึ้นอยู่กับวัฏจักรเทอร์โมไดนามิกแบบปิด กระบวนการบีบอัดและการขยายตัวเป็นระยะเกิดขึ้นที่นี่ที่อุณหภูมิต่างกัน การจัดการเวิร์กโฟลว์เกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนปริมาณ

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถทำงานเป็นปั๊มความร้อน เครื่องกำเนิดแรงดัน อุปกรณ์ทำความเย็น

ในเครื่องยนต์นี้ ก๊าซจะถูกบีบอัดที่อุณหภูมิต่ำ และขยายตัวที่อุณหภูมิสูง การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เป็นระยะ ๆ เกิดขึ้นเนื่องจากการใช้ลูกสูบพิเศษซึ่งมีหน้าที่ของดิสเพลสเซอร์ ความร้อนถูกส่งไปยังของเหลวทำงานจากภายนอก ผ่านผนังกระบอกสูบ คุณลักษณะนี้ให้สิทธิ์

นี่เป็นส่วนเบื้องต้นของชุดบทความที่อุทิศให้กับ เครื่องยนต์สันดาปภายใน, ซึ่งเป็น พูดนอกเรื่องสั้น ๆเป็นเรื่องราวเกี่ยวกับวิวัฒนาการของเครื่องยนต์สันดาปภายใน นอกจากนี้ รถยนต์คันแรกจะได้รับผลกระทบในบทความ

ส่วนต่อไปนี้จะให้รายละเอียดเกี่ยวกับ ICE ต่างๆ:

ก้านสูบและลูกสูบ
โรตารี
เทอร์โบเจ็ท
เจ็ท

เครื่องยนต์นี้ได้รับการติดตั้งในเรือที่สามารถนำทางขึ้นในแม่น้ำซาโลนได้ หนึ่งปีต่อมา หลังจากการทดสอบ พี่น้องทั้งสองได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ของพวกเขา ซึ่งลงนามโดยนโปเลียน โบโนปาร์ต เป็นระยะเวลา 10 ปี

เป็นการถูกต้องที่สุดที่จะเรียกเครื่องยนต์นี้ว่าเครื่องยนต์ไอพ่น เนื่องจากหน้าที่ของมันคือดันน้ำออกจากท่อที่อยู่ใต้ก้นเรือ ...

เครื่องยนต์ประกอบด้วยห้องจุดระเบิดและห้องเผาไหม้ เครื่องสูบลมแบบฉีดอากาศ เครื่องจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง และอุปกรณ์จุดระเบิด ฝุ่นถ่านหินทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์

เครื่องสูบลมได้ฉีดไอพ่นของอากาศที่ผสมกับฝุ่นถ่านหินเข้าไปในห้องจุดระเบิดซึ่งมีไส้ตะเกียงที่คุกรุ่นจุดประกายส่วนผสม หลังจากนั้น ส่วนผสมที่จุดไฟบางส่วน (ฝุ่นถ่านหินเผาไหม้ค่อนข้างช้า) เข้าไปในห้องเผาไหม้ ซึ่งเผาไหม้จนหมดและขยายตัว
นอกจากนี้ แรงดันของก๊าซผลักน้ำออกจากท่อร่วมไอเสีย ซึ่งทำให้เรือเคลื่อนที่ หลังจากนั้นจึงวนซ้ำ
เครื่องยนต์กำลังทำงาน โหมดชีพจรด้วยความถี่ ~12 และ/นาที

ต่อมาไม่นาน พี่น้องได้ปรับปรุงเชื้อเพลิงโดยเติมเรซินเข้าไป จากนั้นจึงแทนที่ด้วยน้ำมันและออกแบบระบบหัวฉีดที่เรียบง่าย
ในช่วงสิบปีข้างหน้า โครงการนี้ไม่ได้รับการพัฒนาใดๆ คลอดด์ไปอังกฤษเพื่อส่งเสริมแนวคิดเรื่องเครื่องยนต์ แต่เขาใช้เงินทั้งหมดไปโดยเปล่าประโยชน์ และโจเซฟก็ถ่ายภาพและกลายเป็นผู้เขียนภาพแรกของโลกที่ชื่อว่า "วิวจากหน้าต่าง"

ในฝรั่งเศส พิพิธภัณฑ์บ้าน Niépce มีการจัดแสดงแบบจำลอง "Pyreolophore"

ต่อมาไม่นาน de Riva ได้ติดตั้งเครื่องยนต์ของเขาบนเกวียนสี่ล้อ ซึ่งตามที่นักประวัติศาสตร์ระบุว่าเป็นรถคันแรกที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เกี่ยวกับ อเลสซานโดร โวลตา

โวลตาวางแผ่นสังกะสีและทองแดงลงในกรดเป็นครั้งแรกเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดเป็นก้อนแรกของโลก แหล่งเคมีหมุนเวียน ("เสาไฟฟ้าแรงสูง").

ในปี ค.ศ. 1776 โวลตาได้คิดค้นปืนพกแบบใช้แก๊ส - "ปืนพกของโวลตา" ซึ่งแก๊สระเบิดจากประกายไฟ

สร้างขึ้นในปี 1800 แบตเตอรี่เคมีซึ่งทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาเคมีได้

หน่วยวัดที่ตั้งชื่อตามVolta แรงดันไฟฟ้า- โวลต์

อา- กระบอกสูบ บี- "หัวเทียน, ค- ลูกสูบ ดี- "บอลลูน" กับไฮโดรเจน อี- วงล้อ F- วาล์วไอเสีย, จี- มือจับวาล์ว.

ไฮโดรเจนถูกเก็บไว้ใน "บอลลูน" ที่เชื่อมต่อด้วยท่อกับกระบอกสูบ การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศ รวมถึงการจุดไฟของส่วนผสมและการปล่อยก๊าซไอเสียได้ดำเนินการด้วยตนเองโดยใช้คันโยก

หลักการทำงาน:

อากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้ผ่านวาล์วไอเสีย
วาล์วถูกปิด
วาล์วสำหรับจ่ายไฮโดรเจนจากลูกบอลถูกเปิดออก
ก๊อกน้ำถูกปิด
เมื่อกดปุ่ม กระแสไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับ "เทียน"
ส่วนผสมจะวาบและยกลูกสูบขึ้น
วาล์วไอเสียถูกเปิดออก
ลูกสูบตกลงมาภายใต้น้ำหนักของมันเอง (มันหนักมาก) และดึงเชือกซึ่งหมุนล้อผ่านบล็อก

หลังจากนั้นวงจรก็ทำซ้ำ

ในปี ค.ศ. 1813 เดอ ริวาได้สร้างรถยนต์อีกคัน เป็นเกวียนยาวประมาณหกเมตร ล้อมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร และหนักเกือบหนึ่งตัน
รถสามารถขับได้ 26 เมตรด้วยก้อนหิน (ประมาณ 700 ปอนด์)และชายสี่คนด้วยความเร็ว 3 กม./ชม.
แต่ละรอบรถเคลื่อน 4-6 เมตร

ผู้ร่วมสมัยเพียงไม่กี่คนของเขาให้ความสำคัญกับการประดิษฐ์นี้อย่างจริงจัง และ French Academy of Sciences อ้างว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในไม่สามารถแข่งขันกับเครื่องยนต์ไอน้ำได้

ในปี ค.ศ. 1833 Lemuel Wellman Wright นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน จดทะเบียนสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยแก๊ส 2 จังหวะที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ
(ดูด้านล่าง)ในหนังสือ Gas and Oil Engines ของเขา Wright เขียนเกี่ยวกับเครื่องยนต์ดังต่อไปนี้:

“รูปวาดของเครื่องยนต์นั้นใช้งานได้ดีมากและมีรายละเอียดออกมาอย่างระมัดระวัง การระเบิดของส่วนผสมทำหน้าที่โดยตรงกับลูกสูบ ซึ่งหมุนเพลาข้อเหวี่ยงผ่านก้านสูบ ในลักษณะที่ปรากฏ เครื่องยนต์คล้ายกับเครื่องยนต์ไอน้ำแรงดันสูง ซึ่งก๊าซและอากาศถูกจ่ายโดยปั๊มจากถังแยก ของผสมในภาชนะทรงกลมติดไฟในขณะที่ลูกสูบพุ่งขึ้นสู่ TDC (จุดศูนย์กลางตายบน) และผลักลง/ขึ้น เมื่อสิ้นสุดรอบการทำงาน วาล์วจะเปิดขึ้นและปล่อยก๊าซไอเสียออกสู่บรรยากาศ

ไม่ทราบว่าเครื่องยนต์นี้เคยสร้างมาหรือไม่ แต่มีภาพวาดของมัน:

ในปี พ.ศ. 2381วิศวกรชาวอังกฤษ William Barnett ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในสามตัว

เครื่องยนต์แรกเป็นแบบสองจังหวะ single-acting (เชื้อเพลิงเผาไหม้เพียงด้านเดียวของลูกสูบ)พร้อมปั๊มแยกก๊าซและอากาศ ส่วนผสมถูกจุดไฟในกระบอกสูบที่แยกจากกัน จากนั้นส่วนผสมที่เผาไหม้จะไหลเข้าสู่กระบอกสูบที่ทำงาน ทางเข้าและทางออกดำเนินการผ่านวาล์วทางกล

เครื่องยนต์ตัวที่สองทำซ้ำครั้งแรก แต่เป็นแบบ double-act นั่นคือการเผาไหม้เกิดขึ้นสลับกันที่ลูกสูบทั้งสองข้าง

เครื่องยนต์ที่สามยังทำหน้าที่สองหน้าที่ แต่มีหน้าต่างทางเข้าและทางออกในผนังกระบอกสูบที่เปิดออกเมื่อลูกสูบถึงจุดสุดขีด (เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์สองจังหวะสมัยใหม่) ทำให้สามารถปล่อยก๊าซไอเสียออกโดยอัตโนมัติและปล่อยให้มีประจุใหม่ของส่วนผสม

คุณลักษณะที่โดดเด่นของเครื่องยนต์ Barnett คือส่วนผสมที่สดใหม่ถูกบีบอัดโดยลูกสูบก่อนที่จะจุดไฟ

ภาพวาดเครื่องยนต์ของบาร์เน็ตต์:

ในปี ค.ศ. 1853-57นักประดิษฐ์ชาวอิตาลี Eugenio Barzanti และ Felice Matteucci ได้พัฒนาและจดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในสองสูบที่มีกำลัง 5 ลิตร/วินาที
สิทธิบัตรดังกล่าวออกโดยสำนักงานลอนดอนเนื่องจากกฎหมายของอิตาลีไม่สามารถรับประกันการคุ้มครองที่เพียงพอได้

การก่อสร้างต้นแบบได้รับมอบหมายให้ Bauer & Co. แห่งมิลาน" (เฮลเวติก้า)และแล้วเสร็จเมื่อต้นปี พ.ศ. 2406 ความสำเร็จของเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า เครื่องจักรไอน้ำกลายเป็นว่าใหญ่มากจนบริษัทเริ่มได้รับคำสั่งซื้อจากทั่วทุกมุมโลก

เครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci สูบเดียวรุ่นแรก:

รุ่นเครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci สองสูบ:

Matteucci และ Barzanti ได้ทำข้อตกลงสำหรับการผลิตเครื่องยนต์กับหนึ่งในบริษัทเบลเยียม Barzanti เดินทางไปเบลเยียมเพื่อดูแลงานด้วยตนเองและเสียชีวิตกะทันหันด้วยโรคไข้รากสาดใหญ่ เมื่อ Barzanti เสียชีวิต งานทั้งหมดในเครื่องยนต์ก็ถูกยกเลิก และ Matteucci ก็กลับไปทำงานก่อนหน้าในตำแหน่งวิศวกรไฮดรอลิก

ในปี 1877 Matteucci อ้างว่าเขาและ Barzanti เป็นผู้สร้างหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายใน และเครื่องยนต์ที่สร้างโดย Augustus Otto นั้นคล้ายกับเครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci มาก

เอกสารที่เกี่ยวข้องกับสิทธิบัตรของ Barzanti และ Matteucci ถูกเก็บไว้ในจดหมายเหตุของห้องสมุด Museo Galileo ในเมืองฟลอเรนซ์

สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดของ Nikolaus Otto คือเครื่องยนต์ที่มี รอบสี่จังหวะ- วัฏจักรอ็อตโต วัฏจักรนี้ยังคงรองรับการทำงานของเครื่องยนต์ก๊าซและเบนซินส่วนใหญ่มาจนถึงทุกวันนี้

วัฏจักรสี่จังหวะเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของอ็อตโต แต่ในไม่ช้าก็พบว่าเมื่อไม่กี่ปีก่อนการประดิษฐ์ของเขา วิศวกรชาวฝรั่งเศส Beau de Rochas ได้อธิบายหลักการเดียวกันนี้ในการทำงานของเครื่องยนต์ (ดูด้านบน). นักอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศสกลุ่มหนึ่งท้าทายสิทธิบัตรของอ็อตโตในศาล ศาลพบว่าข้อโต้แย้งของพวกเขาน่าเชื่อถือ สิทธิของอ็อตโตภายใต้สิทธิบัตรของเขาลดลงอย่างมาก รวมถึงการถอนการผูกขาดของเขาในวงจรสี่จังหวะ

แม้ว่าคู่แข่งจะเปิดตัวการผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะ แต่รุ่น Otto นั้นได้ผลด้วยประสบการณ์หลายปียังคงเป็นสิ่งที่ดีที่สุดและความต้องการก็ไม่ได้หยุดลง ภายในปี พ.ศ. 2440 มีการผลิตเครื่องยนต์เหล่านี้ประมาณ 42,000 เครื่องที่มีความสามารถหลากหลาย อย่างไรก็ตาม การใช้ก๊าซเบาเป็นเชื้อเพลิงทำให้ขอบเขตการใช้งานแคบลงอย่างมาก
จำนวนโรงไฟและก๊าซไม่มีนัยสำคัญแม้แต่ในยุโรปและในรัสเซียมีเพียงสองแห่งในมอสโกและเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

ในปี พ.ศ. 2408นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส ปิแอร์ อูโก ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องจักรที่เป็นเครื่องยนต์สูบเดียวแบบสองจังหวะแนวตั้ง ซึ่งใช้ปั๊มยางสองตัวเพื่อป้อนส่วนผสม ขับเคลื่อนโดย เพลาข้อเหวี่ยง.

Hugo ออกแบบในภายหลัง เครื่องยนต์แนวนอนคล้ายกับเครื่องยนต์เลอนัวร์

พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ลอนดอน

ในปี พ.ศ. 2413ซามูเอล มาร์คุส ซิกฟรีด นักประดิษฐ์ชาวออสเตรีย-ฮังการี ได้ออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้เชื้อเพลิงเหลวและติดตั้งบนเกวียนสี่ล้อ

วันนี้รถคันนี้เป็นที่รู้จักกันดีในนาม "The first Marcus Car"

ในปี 1887 Marcus ได้ร่วมมือกับ Bromovsky & Schulz ได้สร้างรถยนต์คันที่สองขึ้นชื่อ Second Marcus Car

ในปี พ.ศ. 2415นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในแรงดันคงที่สองสูบที่ใช้น้ำมันก๊าด
ไบรตันตั้งชื่อเครื่องยนต์ว่า "Ready Motor"

กระบอกสูบแรกทำหน้าที่เป็นคอมเพรสเซอร์ที่บังคับให้อากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ซึ่งมีการจ่ายน้ำมันก๊าดอย่างต่อเนื่อง ในห้องเผาไหม้ ส่วนผสมถูกจุดไฟและผ่านกลไกของแกนหลอดเข้าไปในถังที่สอง - กระบอกสูบทำงาน ความแตกต่างที่สำคัญจากเครื่องยนต์อื่นๆ คือ ส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงเผาทีละน้อยและแรงดันคงที่

ผู้ที่สนใจด้านอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์สามารถอ่านเกี่ยวกับ Brayton Cycle ได้

ในปี พ.ศ. 2421, วิศวกรชาวสก๊อต เซอร์ (เป็นอัศวินในปี พ.ศ. 2460)พัฒนาเครื่องยนต์สันดาปสองจังหวะแรก เขาจดสิทธิบัตรในอังกฤษในปี พ.ศ. 2424

เครื่องยนต์ทำงานในลักษณะที่แปลกประหลาด: อากาศและเชื้อเพลิงถูกจ่ายไปยังกระบอกสูบด้านขวา ที่ซึ่งมันถูกผสม และส่วนผสมนี้ถูกผลักเข้าไปในกระบอกสูบด้านซ้าย โดยที่ส่วนผสมถูกจุดไฟจากเทียน เกิดการขยายตัวลูกสูบทั้งสองลงไปจากกระบอกสูบด้านซ้าย (ผ่านท่อสาขาด้านซ้าย)ก๊าซไอเสียถูกขับออกไป และอากาศและเชื้อเพลิงส่วนใหม่ถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบด้านขวา ตามแรงเฉื่อย ลูกสูบจะสูงขึ้นและวัฏจักรซ้ำไปซ้ำมา

ในปี พ.ศ. 2422, สร้างน้ำมันเบนซินที่เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ สองจังหวะเครื่องยนต์และได้รับสิทธิบัตรสำหรับมัน

อย่างไรก็ตาม อัจฉริยะที่แท้จริงของ Benz ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าในโครงการต่อๆ มา เขาสามารถรวมอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันได้ (คันเร่ง, การจุดระเบิดด้วยประกายไฟของแบตเตอรี่, หัวเทียน, คาร์บูเรเตอร์, คลัตช์, กระปุกเกียร์ และหม้อน้ำ)ของผลิตภัณฑ์ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานสำหรับอุตสาหกรรมวิศวกรรมทั้งหมด

ในปี พ.ศ. 2426 เบนซ์ได้ก่อตั้งบริษัท Benz & Cie เพื่อผลิตเครื่องยนต์ก๊าซและในปี พ.ศ. 2429 ได้รับการจดสิทธิบัตร สี่จังหวะเครื่องยนต์ที่เขาใช้ในรถของเขา

ด้วยความสำเร็จของ Benz & Cie เบนซ์จึงสามารถออกแบบรถม้าแบบไม่มีม้าได้ ผสมผสานประสบการณ์ในการผลิตเครื่องยนต์และงานอดิเรกที่มีมาอย่างยาวนาน - การออกแบบจักรยาน โดยในปี พ.ศ. 2429 เขาได้สร้างรถคันแรกของเขาและเรียกมันว่า "Benz Patent Motorwagen"

การออกแบบคล้ายกับรถสามล้ออย่างมาก

กระบอกเดียว เครื่องยนต์สี่จังหวะเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีปริมาตรการทำงาน 954 cm3. ติดตั้งบน " สิทธิบัตรเบนซ์".

เครื่องยนต์ติดตั้งมู่เล่ขนาดใหญ่ (ใช้ไม่เพียงแต่สำหรับการหมุนที่สม่ำเสมอ แต่ยังสำหรับการสตาร์ทด้วย) ถังแก๊สขนาด 4.5 ลิตร คาร์บูเรเตอร์แบบระเหย และสปูลวาล์วที่เชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ จุดระเบิดโดยหัวเทียน ออกแบบเองเบนซ์ซึ่งได้รับพลังงานจากขดลวด Ruhmkorff

คูลลิ่งเป็นน้ำ แต่ไม่ใช่วงจรปิด แต่ระเหย ไอน้ำไหลออกสู่ชั้นบรรยากาศเพื่อให้รถต้องเติมน้ำมันไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังต้องเติมน้ำด้วย

เครื่องยนต์พัฒนากำลัง 0.9 แรงม้า ที่ 400 รอบต่อนาที และเร่งความเร็วรถเป็น 16 กม./ชม.

คาร์ล เบนซ์หลังพวงมาลัยรถของคุณ

ต่อมาในปี พ.ศ. 2439 คาร์ล เบนซ์ได้คิดค้น เครื่องยนต์บ็อกเซอร์ (หรือเครื่องแบน)ซึ่งลูกสูบไปถึง ตายด้านบนจุดพร้อมกันจึงทำให้สมดุลกัน

พิพิธภัณฑ์เมอร์เซเดส-เบนซ์ในสตุตการ์ต

ในปี พ.ศ. 2425วิศวกรชาวอังกฤษ James Atkinson ได้คิดค้นวงจร Atkinson และเครื่องยนต์ Atkinson

เครื่องยนต์ Atkinson เป็นเครื่องยนต์สี่จังหวะโดยพื้นฐานแล้ว อ็อตโต ไซเคิลแต่ด้วยกลไกข้อเหวี่ยงที่ดัดแปลง ความแตกต่างก็คือในเครื่องยนต์ Atkinson ทั้งสี่จังหวะเกิดขึ้นในการหมุนรอบเพลาข้อเหวี่ยงครั้งเดียว

การใช้วงจร Atkinson ในเครื่องยนต์ทำให้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงและลดเสียงรบกวนระหว่างการทำงานได้เนื่องจากแรงดันไอเสียที่ลดลง นอกจากนี้ เครื่องยนต์นี้ไม่ต้องการกระปุกเกียร์เพื่อขับเคลื่อนกลไกการจ่ายแก๊ส เนื่องจากการเปิดวาล์วทำให้เพลาข้อเหวี่ยงมีการเคลื่อนไหว

แม้จะมีข้อดีหลายประการ (รวมถึงการหลีกเลี่ยงสิทธิบัตรของอ็อตโต)เครื่องยนต์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความซับซ้อนของการผลิตและข้อบกพร่องอื่นๆ
วัฏจักร Atkinson ให้ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมและความประหยัดที่ดีที่สุด แต่ต้องการ RPM ที่สูง ที่รอบต่ำ มันจะสร้างแรงบิดที่ค่อนข้างเล็กและสามารถชะงักได้

ตอนนี้ใช้เครื่องยนต์ Atkinson ในรถยนต์ไฮบริด "Toyota Prius" และ "Lexus HS 250h"

ในปี พ.ศ. 2427วิศวกรชาวอังกฤษ Edward Butler ที่งาน Stanley Cycle Show ในลอนดอน ได้สาธิตภาพวาดของรถสามล้อด้วย เครื่องยนต์เบนซินสันดาปภายในและในปี พ.ศ. 2428 เขาได้สร้างและจัดแสดงในนิทรรศการเดียวกันโดยเรียกมันว่า "Velocycle" ในทำนองเดียวกัน บัตเลอร์เป็นคนแรกที่ใช้คำว่า น้ำมันเบนซิน.

สิทธิบัตรสำหรับ "Velocycle" ออกในปี พ.ศ. 2430

Velocycle ติดตั้งเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะสูบเดียวพร้อมคอยล์จุดระเบิด คาร์บูเรเตอร์ เค้นปีกผีเสื้อ และระบายความร้อนด้วยของเหลว เครื่องยนต์พัฒนากำลังประมาณ 5 แรงม้า ด้วยปริมาตร 600 cm3 และเร่งความเร็วรถได้ถึง 16 กม./ชม.

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา บัตเลอร์ได้ปรับปรุงสมรรถนะของรถของเขา แต่ถูกขัดขวางไม่ให้ทำการทดสอบเนื่องจาก "กฎหมายธงแดง" (ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2408)โดยรถไม่ควรเกินความเร็วเกิน 3 กม./ชม. นอกจากนี้ ควรมีสามคนอยู่ในรถ โดยหนึ่งในนั้นควรจะเดินไปข้างหน้ารถด้วยธงสีแดง (นี่คือมาตรการรักษาความปลอดภัย) .

ในปี 1890 ของ The English Mechanic บัตเลอร์เขียนว่า "ทางการห้ามไม่ให้ใช้รถยนต์บนท้องถนน ดังนั้นฉันจึงละทิ้งการพัฒนาเพิ่มเติม"

เนื่องจากขาดความสนใจของสาธารณชนในรถ บัตเลอร์จึงเลิกใช้เศษซากและขายสิทธิ์ในสิทธิบัตรให้กับแฮร์รี่ เจ. ลอว์สัน (ผู้ผลิตจักรยาน)ที่ไปผลิตเครื่องยนต์เพื่อใช้ในเรือ

บัตเลอร์เองก็ย้ายไปสร้างเครื่องยนต์ที่อยู่กับที่และสำหรับเรือเดินทะเล

ในปี พ.ศ. 2434 Herbert Aykroyd Stewart ร่วมกับ Richard Hornsby และ Sons ได้สร้างเครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ซึ่งฉีดเชื้อเพลิง (น้ำมันก๊าด) ภายใต้แรงกดดันเข้าไป กล้องเสริม (เพราะรูปร่างเรียกว่า "ฮอทบอล")ติดตั้งบนฝาสูบและเชื่อมต่อกับห้องเผาไหม้โดยทางแคบ เชื้อเพลิงถูกจุดไฟโดยผนังร้อนของห้องเพิ่มเติมและรีบเข้าไปในห้องเผาไหม้

1. กล้องเสริม (ลูกร้อน).
2. กระบอก.
3.ลูกสูบ
4. คาร์เตอร์

ในการสตาร์ทเครื่องยนต์นั้นใช้เครื่องเป่าลมซึ่งทำให้ห้องเพิ่มเติมร้อนขึ้น (หลังจากเปิดตัว มันถูกทำให้ร้อนด้วยไอเสีย). ด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ใครเป็นผู้บุกเบิก เครื่องยนต์ดีเซลออกแบบโดยรูดอล์ฟ ดีเซลมักเรียกกันว่า "กึ่งดีเซล" อย่างไรก็ตาม หนึ่งปีต่อมา Aykroyd ได้ปรับปรุงเครื่องยนต์ของเขาโดยเพิ่ม “แจ็คเก็ตน้ำ” เข้าไป (สิทธิบัตรตั้งแต่ปี 1892) ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ได้โดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัด และตอนนี้ก็ไม่จำเป็น แหล่งความร้อนเพิ่มเติม

ในปี พ.ศ. 2436, รูดอล์ฟ ดีเซล ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ความร้อนและดัดแปลง "วงจรการ์โนต์" เรียกว่า "วิธีการและอุปกรณ์สำหรับการแปลง อุณหภูมิสูงไปทำงาน."

ในปี พ.ศ. 2440 ที่เอาก์สบวร์ก โรงงานสร้างเครื่องจักร» (ตั้งแต่ 1904 MAN)ด้วยการมีส่วนร่วมทางการเงินของ บริษัท ของ Friedrich Krupp และพี่น้อง Sulzer เครื่องยนต์ดีเซลตัวแรกของ Rudolf Diesel จึงถูกสร้างขึ้น
กำลังเครื่องยนต์ 20 แรงม้า ที่ 172 รอบต่อนาที ประสิทธิภาพ 26.2% น้ำหนัก 5 ตัน
มันเหนือกว่ามาก เครื่องยนต์ที่มีอยู่อ็อตโตที่มีประสิทธิภาพ 20% และกังหันไอน้ำทางทะเลที่มีประสิทธิภาพ 12% ซึ่งกระตุ้นความสนใจของอุตสาหกรรมในประเทศต่างๆ

เครื่องยนต์ดีเซลเป็นแบบสี่จังหวะ นักประดิษฐ์พบว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้อย่างรุนแรงเพราะจากนั้นความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและจะติดไฟได้เองตามธรรมชาติ ดังนั้นดีเซลจึงตัดสินใจที่จะไม่บีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่ให้อากาศบริสุทธิ์และฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบเมื่อสิ้นสุดการอัดภายใต้แรงกดดันที่รุนแรง
เนื่องจากอุณหภูมิ อัดอากาศถึง 600-650 ° C เชื้อเพลิงติดไฟได้เองและก๊าซขยายตัวขยับลูกสูบ ดังนั้นดีเซลจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้อย่างมาก กำจัดระบบจุดระเบิด และใช้ปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงแทนคาร์บูเรเตอร์
ในปี 1933 Elling ทำนายว่า: “เมื่อฉันเริ่มทำงานกับกังหันก๊าซในปี พ.ศ. 2425 ฉันเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่าสิ่งประดิษฐ์ของฉันจะเป็นที่ต้องการในอุตสาหกรรมอากาศยาน”

น่าเสียดายที่เอลลิงเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2492 โดยไม่เคยมีชีวิตอยู่เพื่อดูการมาถึงของยุคเทอร์โบเจ็ท

รูปเดียวที่เราหาได้

บางทีอาจมีคนพบบางสิ่งเกี่ยวกับชายคนนี้ใน "พิพิธภัณฑ์เทคโนโลยีแห่งนอร์เวย์"

ในปี พ.ศ. 2446 Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ในวารสาร "Scientific Review" ตีพิมพ์บทความเรื่อง "Research of world spaces with jet devices" ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เขาพิสูจน์ว่าจรวดเป็นอุปกรณ์ที่สามารถบินในอวกาศได้ บทความนี้ยังเสนอร่างแรกของขีปนาวุธพิสัยไกล ร่างกายของมันคือห้องโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าพร้อมกับ เครื่องยนต์เจ็ทเหลว (ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วย). ในฐานะเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ เขาเสนอให้ใช้ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนตามลำดับ

อาจเป็นไปได้ในบันทึกย่อของอวกาศจรวดนี้ว่ามันคุ้มค่าที่จะสิ้นสุดส่วนประวัติศาสตร์เนื่องจากศตวรรษที่ 20 มาถึงแล้วและเครื่องยนต์สันดาปภายในเริ่มผลิตทุกที่

ปรมาจารย์ด้านปรัชญา...

เค.อี. Tsiolkovsky เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้นี้ผู้คนจะเรียนรู้ที่จะมีชีวิตอยู่ถ้าไม่ตลอดไปอย่างน้อยก็เป็นเวลานานมาก ในเรื่องนี้จะมีพื้นที่ (ทรัพยากร) เพียงเล็กน้อยบนโลกและเรือจะต้องย้ายไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น โชคไม่ดี ที่มีบางอย่างในโลกนี้ผิดพลาด และด้วยความช่วยเหลือของจรวดลูกแรก ผู้คนจึงตัดสินใจทำลายล้างเผ่าพันธุ์ของตนเอง...

ขอบคุณทุกคนที่อ่าน

สงวนลิขสิทธิ์ © 2016
อนุญาตให้ใช้สื่อใดๆ ได้เฉพาะกับลิงก์ที่ใช้งานไปยังแหล่งที่มาเท่านั้น

บ้าน » ระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์ » เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน: เครื่องยนต์สันดาปภายนอก เครื่องยนต์สันดาปภายใน - ประวัติการสร้าง เครื่องยนต์สันดาปภายนอกในรถยนต์