เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุน – มุมมองที่ประหยัด ความทันสมัยของอุปกรณ์แปลงเป็นธุรกิจที่ทำกำไรได้ เลเซอร์แทนหัวเทียน

กำลังที่เครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถพัฒนาได้นั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของอากาศและเชื้อเพลิงที่ผสมกับอากาศที่สามารถจ่ายให้กับเครื่องยนต์ได้ หากคุณต้องการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ คุณต้องเพิ่มทั้งปริมาณอากาศที่จ่ายไปและเชื้อเพลิง การจ่ายเชื้อเพลิงมากขึ้นจะไม่มีผลใดๆ จนกว่าจะมีอากาศเพียงพอในการเผาไหม้ มิฉะนั้นจะมีเชื้อเพลิงที่ไม่เผาไหม้มากเกินไป ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์ร้อนจัด ซึ่งก็มีควันมากเช่นกัน

การเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์สามารถทำได้โดยการเพิ่มการกระจัดหรือรอบต่อนาที การกระจัดที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มน้ำหนัก ขนาดของเครื่องยนต์ และทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นในทันที ความเร็วที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นปัญหาอันเนื่องมาจากปัญหาทางเทคนิคที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของเครื่องยนต์ที่มีการกระจัดขนาดใหญ่

ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ที่บีบอัดอากาศที่จ่ายไปยังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์และเพิ่มมวลของอากาศนี้ ช่วยให้คุณเพิ่มกำลังเครื่องยนต์สำหรับการกระจัดและความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงที่กำหนด

คอมเพรสเซอร์สองประเภทใช้สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน: คอมเพรสเซอร์ขับเคลื่อนด้วยกลไกและเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ใช้พลังงานจากก๊าซไอเสีย นอกจากนี้ยังมีระบบที่รวมกันเช่น turbocompound ในกรณีของคอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยกลไก แรงดันอากาศที่ต้องการจะได้รับผ่านการเชื่อมต่อทางกลระหว่างเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์ (ข้อต่อ) ในเทอร์โบชาร์จเจอร์ แรงดันอากาศเกิดจากการหมุนของกังหันโดยการไหลของก๊าซไอเสีย

เทอร์โบชาร์จเจอร์ได้รับการออกแบบครั้งแรกโดยวิศวกรชาวสวิส บูจิ เมื่อปี 1905 แต่หลายปีต่อมา เทอร์โบชาร์จเจอร์นี้ก็ได้รับการขัดเกลาและใช้กับเครื่องยนต์สำหรับการผลิตที่มีขนาดความจุมาก

โดยหลักการแล้ว เทอร์โบชาร์จเจอร์ใดๆ จะประกอบด้วยปั๊มลมแบบแรงเหวี่ยงและกังหันที่เชื่อมต่อกันด้วยแกนแข็งที่เชื่อมต่อกัน องค์ประกอบทั้งสองนี้หมุนไปในทิศทางเดียวกันและด้วยความเร็วเท่ากัน พลังงานของการไหลของก๊าซไอเสียซึ่งไม่ได้ใช้ในเครื่องยนต์ทั่วไป จะถูกแปลงเป็นแรงบิดที่ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ ก๊าซไอเสียที่ออกจากกระบอกสูบเครื่องยนต์มีอุณหภูมิและความดันสูง พวกเขาเร่งความเร็วด้วยความเร็วสูงและสัมผัสกับใบพัดกังหัน ซึ่งจะแปลงพลังงานจลน์เป็นพลังงานกลหมุน (แรงบิด)

การเปลี่ยนแปลงของพลังงานนี้มาพร้อมกับอุณหภูมิของก๊าซและความดันที่ลดลง คอมเพรสเซอร์จะดูดอากาศผ่านตัวกรองอากาศ บีบอัดและส่งไปยังกระบอกสูบของเครื่องยนต์ สามารถเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงที่สามารถผสมกับอากาศได้ ทำให้เครื่องยนต์มีกำลังมากขึ้น นอกจากนี้ กระบวนการเผาไหม้ยังได้รับการปรับปรุง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์ในช่วงความเร็วที่หลากหลาย

การเชื่อมต่อเพียงอย่างเดียวระหว่างเครื่องยนต์และเทอร์โบชาร์จเจอร์คือผ่านการไหลของก๊าซไอเสีย ความเร็วของโรเตอร์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์ไม่ขึ้นกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ แต่ส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยความสมดุลของพลังงานที่กังหันได้รับและมอบให้กับคอมเพรสเซอร์

สำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงานในช่วงความเร็วรอบที่กว้าง (ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล) ควรใช้แรงดันบูสต์สูงแม้ที่รอบต่ำ

นั่นคือเหตุผลที่อนาคตเป็นของเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ควบคุมด้วยแรงดัน เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กของกังหันสมัยใหม่และส่วนพิเศษของช่องก๊าซช่วยลดความเฉื่อยเช่น กังหันเร่งความเร็วได้เร็วมากและความดันอากาศถึงค่าที่ต้องการอย่างรวดเร็ว วาล์วควบคุมช่วยให้แน่ใจว่าแรงดันบูสต์ไม่เกินค่าที่กำหนด ซึ่งเกินกว่าที่เครื่องยนต์จะเสียหายได้

เครื่องยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์มีความได้เปรียบทางเทคนิคและประหยัดกว่าเครื่องยนต์ที่ดูดเข้าไปตามธรรมชาติ

ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์:

อัตราส่วนน้ำหนัก/กำลังของเครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์นั้นสูงกว่าเครื่องยนต์ที่ดูดเข้าไปตามธรรมชาติ

เครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์จะมีขนาดใหญ่น้อยกว่าเครื่องยนต์ที่ดูดเข้าไปตามธรรมชาติซึ่งมีกำลังเท่ากัน

เส้นโค้งแรงบิดของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จสามารถปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานเฉพาะได้ดียิ่งขึ้น

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะสร้างรุ่นที่ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์และพลังที่แตกต่างกันบนพื้นฐานของเครื่องยนต์ในบรรยากาศ

ที่เป็นรูปธรรมมากขึ้นคือประโยชน์ของเครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ระดับความสูง เครื่องยนต์ในชั้นบรรยากาศสูญเสียพลังงานเนื่องจากการระบายอากาศ และเทอร์โบชาร์จเจอร์ซึ่งให้การจ่ายอากาศเพิ่มขึ้น จะชดเชยความกดอากาศที่ลดลง โดยแทบไม่ทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลดลง ปริมาณของอากาศที่ถูกบังคับจะน้อยกว่าที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่าเพียงเล็กน้อยเท่านั้นนั่นคือเครื่องยนต์จะรักษากำลังของมันไว้

นอกจากนี้:

เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จให้การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ดีขึ้นส่งผลให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยลง

เนื่องจากเทอร์โบชาร์จเจอร์ช่วยเพิ่มการเผาไหม้ จึงช่วยลดการปล่อยไอเสีย

เครื่องยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ทำงานได้อย่างเสถียรกว่าเครื่องยนต์

อะนาล็อกของบรรยากาศที่มีกำลังเท่ากัน และมีขนาดเล็กกว่า ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนน้อยลง นอกจากนี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์ยังทำหน้าที่เป็นตัวเก็บเสียงในระบบไอเสียอีกด้วย

การขยายการผลิตวัสดุที่มีคุณสมบัติอุณหภูมิสูง การปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันเครื่อง การใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลวของตัวเรือนเทอร์โบชาร์จเจอร์ การควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของวาล์วควบคุม - ทั้งหมดนี้มีส่วนทำให้เทอร์โบชาร์จเจอร์เริ่มใช้งาน เครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็ก

เมื่อติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ในเครื่องยนต์เบนซินข้อกำหนดเฉพาะจะเกิดขึ้น:

รับรองความแน่นของช่องน้ำมันก๊าซของเทอร์โบชาร์จเจอร์

การปรับปรุงคุณภาพของวัสดุกังหัน

การปรับปรุงวาล์วควบคุม

การระบายความร้อนของตัวเรือนเพลา

สำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้ปกติซึ่งเข้ารับบริการอย่างทันท่วงทีและมีคุณภาพสูง เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปี

ความผิดพลาดอาจเกิดขึ้นจาก:

ปริมาณน้ำมันไม่เพียงพอ

การเข้าของสิ่งแปลกปลอมเข้าไปในเทอร์โบชาร์จเจอร์

น้ำมันที่ปนเปื้อน

การพัฒนาการสร้างเครื่องยนต์ในประเทศต่างๆ มีลักษณะเฉพาะของตนเอง เนื่องจากระดับศักยภาพทางอุตสาหกรรม สถานะของแหล่งเชื้อเพลิง ประเพณี และความต้องการที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ทิศทางหลักของการค้นหายังคงเหมือนเดิม ความพยายามของผู้เชี่ยวชาญในปัจจุบันมุ่งเป้าไปที่การพัฒนาและการผลิตเครื่องยนต์ที่ทันสมัย ​​กะทัดรัด ทรงพลัง และประหยัด ที่ทันสมัย ​​ก๊าซไอเสียซึ่งจะมีสารพิษน้อยที่สุด เมื่อเร็วๆ นี้ ข้อกำหนดสำหรับระดับเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน นี่คือคำสั่งที่จำเป็นของนิเวศวิทยา

มีข้อสังเกตในต่างประเทศว่าถึงแม้จะมีการค้นหาอย่างเข้มข้นและการวิจัยที่นำไปสู่การสร้างเครื่องยนต์ประเภทใหม่ ซึ่งมักจะผิดปกติอย่างมาก เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบจะยังคงเป็นเครื่องยนต์ขนส่งประเภทหลักทั้งในศตวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21 แม้จะมีประวัติที่แข็งแกร่งของเครื่องยนต์สันดาปภายใน (เครื่องยนต์เบนซินเพิ่งฉลองครบรอบ 100 ปี) ความคิดทางวิศวกรรมยังคงค้นหาสิ่งใหม่ ๆ อยู่เสมอหรือแม้กระทั่งกลับไปเป็นเครื่องยนต์เก่าที่ถูกลืม

วิธีลดแรงเสียดทาน

บริษัทออกแบบและผลิตเครื่องยนต์ยานยนต์ชั้นนำหลายแห่งกำลังค้นหาวิธีปรับปรุงคุณภาพของกระบอกสูบกระบอกสูบและทำให้ชิ้นส่วนลูกสูบเบาลง หลังนำไปสู่การลดลงของแรงเฉื่อย ซึ่งทำให้สามารถลดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของวารสารเพลาข้อเหวี่ยง และลดการสูญเสียแรงเสียดทานในตลับลูกปืนธรรมดา

กำลังพยายามลดแรงเสียดทานในคู่กระบอกสูบ-ลูกสูบ ตัวอย่างเช่น เสนอให้ผลิตลูกสูบที่มีแผ่นแรงเสียดทานยื่นออกมา 25 µm เหนือพื้นผิวของรางลูกสูบ แท่นสองแท่นดังกล่าวทำขึ้นที่ด้านตรงข้ามของเส้นผ่านศูนย์กลางใต้แหวนลูกสูบด้านล่าง และแต่ละแท่นอยู่ที่ส่วนล่างของกระโปรงอย่างสมมาตรกับระนาบการแกว่งของก้านสูบ พื้นที่เสียดทานทั้งหมดของลูกสูบกับผนังกระบอกสูบจึงลดลง 40-70% (ขึ้นอยู่กับความยาวของกระโปรงลูกสูบ) เมื่อเทียบกับลูกสูบของการออกแบบทั่วไป เพื่อสร้างสภาวะที่ดีขึ้นสำหรับการหล่อลื่นตามอุทกพลศาสตร์และรักษาลิ่มน้ำมันให้คงที่ระหว่างพื้นผิวการถู ขอบของแผ่นรองเหล่านี้ได้รับการยกนูนที่มุม 1°

การทดสอบแบบตั้งโต๊ะแสดงให้เห็นว่าในเครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซลที่มีลูกสูบดัดแปลงดังกล่าว การสูญเสียความเสียดทานจะลดลง 7-11% การประหยัดเชื้อเพลิงทำได้เมื่อทำงานที่โหลดเต็มที่ 0.7-1.5% และกำลังงานเพิ่มขึ้น 1.5 -2% .

เป็นสิ่งสำคัญที่ไม่เพียงแต่จะลดการสูญเสียจากการเสียดสีเท่านั้น แต่ยังต้องเพิ่มความน่าเชื่อถือของคู่การถูด้วย เทคโนโลยีสมัยใหม่เปิดโอกาสที่หลากหลาย: การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอและป้องกันการกัดกร่อน การรักษาพื้นผิวด้วยความร้อนเชิงกล การพ่นพลาสมาของโลหะผสมแข็งที่เป็นผง และอื่นๆ อีกมากมาย

วัสดุแห่งอนาคต

ดังนั้นในปีที่แล้วการผลิตเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมโดย บริษัท ตะวันตกถึง 50% ของการผลิตทั้งหมดและฝาสูบที่ทำจากโลหะผสมเบา - 75% เครื่องยนต์ความเร็วสูงเกือบทั้งหมดที่มีขนาดเล็กและขนาดกลางติดตั้งลูกสูบอลูมิเนียมอัลลอยด์

บริษัทรถยนต์ญี่ปุ่นใช้หัวบล็อกโลหะผสมอะลูมิเนียม-ไททาเนียมในเครื่องยนต์ที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก

ในสหรัฐอเมริกา งานอยู่ระหว่างการผลิตบล็อคโดยการปั๊มจากเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีความหนาเพียง 2.3 มม. ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตและช่วยประหยัดน้ำหนักเมื่อเทียบกับบล็อกเหล็กหล่อ (น้ำหนักของบล็อกเหล็กประทับตราจะไม่เกินน้ำหนักของบล็อกที่หล่อจากโลหะผสมอลูมิเนียม) สำหรับชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่ทำงานภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก กำลังทำการทดลองเกี่ยวกับการเสริมแรงของโลหะผสมอะลูมิเนียมด้วยเส้นใยโบรอน

งานสร้างชิ้นส่วนเครื่องยนต์จากวัสดุคอมโพสิตที่มีการเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ (โดยเฉพาะก้านสูบและหมุดลูกสูบ) ได้เริ่มขึ้นแล้วในประเทศเยอรมนี ในระหว่างการทดสอบเบื้องต้น ก้านสูบสามารถทนต่อรอบการกด-ยืดได้ 10 ล้านรอบโดยไม่แตกหัก ข้อเหวี่ยงเหล่านี้เบากว่าข้อเหวี่ยงเหล็กทั่วไปถึง 54% ตอนนี้พวกเขากำลังได้รับการทดสอบในสภาพการทำงานของเครื่องยนต์จริง

บริษัท อเมริกันสองแห่งในกรอบของโครงการร่วม "เครื่องยนต์พลาสติก" ได้พัฒนาเครื่องยนต์ 4 สูบที่มีความจุ 2.3 ลิตรซึ่งมีเพลาลูกเบี้ยวสองตัวและหัวบล็อกสิบหกวาล์ว (4 วาล์วต่อสูบ) บล็อกและฝาสูบ ลูกสูบ (พร้อมสารเคลือบทนความร้อน) ก้านสูบ ชิ้นส่วนไทม์มิ่งของวาล์ว และบ่อพัก ทำจากพลาสติกเส้นใย ทำให้สามารถลดน้ำหนักเฉพาะของเครื่องยนต์จาก 2.25 เป็น 0.70 กก. / กิโลวัตต์ และระดับเสียงลดลง 30%

เครื่องยนต์พัฒนากำลังที่มีประสิทธิภาพ 240 กิโลวัตต์และมีมวล 76.4 กก. (ในรุ่นรถแข่ง) เครื่องยนต์ที่คล้ายกันที่ทำจากเหล็กและเหล็กหล่อมีน้ำหนัก 159 กก. ส่วนแบ่งรวมของชิ้นส่วนพลาสติกคือ 63%

เครื่องยนต์ "พลาสติก" นี้ใช้ระบบหล่อลื่นมาตรฐานและระบบระบายความร้อนด้วยน้ำแบบดั้งเดิม ส่วนที่ใหญ่ที่สุด - บล็อกทรงกระบอก - ทำจากวัสดุคอมโพสิต (อีพอกซีเรซินที่มีเส้นใยกราไฟท์) เครื่องยนต์ใช้เทอร์โมพลาสติกคุณภาพสูง "Torlon" ซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายกับโพลีเอไมด์ สันนิษฐานว่าการใช้เทอร์โมพลาสติกชนิดนี้แพร่หลายสามารถเริ่มได้ใน 10 ปี

เซรามิกทำอะไรได้บ้าง

อย่างไรก็ตาม ไม่มีความเห็นเป็นเอกฉันท์เกี่ยวกับความเหมาะสมของการใช้อย่างแพร่หลาย ยังไม่สามารถบรรลุความสมบูรณ์แบบของคุณสมบัติโครงสร้างของวัสดุเหล่านี้ได้ ราคาของวัสดุเซรามิกอยู่ในระดับสูง เทคโนโลยีการแปรรูป เช่น การเจียระไนเพชร มีความซับซ้อนและมีราคาแพง การประมวลผลชิ้นส่วนเซรามิกทำได้ยากเนื่องจากมีความไวต่อข้อบกพร่องภายใน ชิ้นส่วนเซรามิกจะไม่ถูกทำลายทีละน้อย แต่ในทันทีและสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้ไม่ได้หมายความว่าเซรามิคควรถูกทิ้งร้าง วัสดุใหม่นี้น่าสนใจและมีแนวโน้มมาก: ทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในจาก 700 °C เป็น 1100 °C และสร้างเครื่องยนต์ดีเซลที่มีประสิทธิภาพเชิงความร้อน ≈48% (จำได้ว่าเป็น ≈36 % สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไป)

ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา เครื่องยนต์ดีเซล 6 สูบที่ไม่มีระบบระบายความร้อนแบบเดิมได้รับการออกแบบ ผลิต และทดสอบ โดยมีชิ้นส่วนจำนวนหนึ่งเคลือบเซอร์โคเนียมออกไซด์ทนความร้อน เครื่องยนต์นี้มีความจุ 170 กิโลวัตต์และปริมาตรกระบอกสูบ 14 ลิตรติดตั้งบนรถบรรทุกขนาด 4.5 ตัน สำหรับการวิ่ง 10,000 กม. เขาแสดงให้เห็นอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยเฉลี่ยที่น้อยกว่ารถยนต์ทั่วไปในคลาสนี้ 30-50%

บริษัทญี่ปุ่นซึ่งดำเนินการวิจัยปริมาณมากที่สุดเกี่ยวกับวัสดุเซรามิกและได้ใช้เงินไปแล้วประมาณ 60 ล้านดอลลาร์ในการทดลอง 10 ปี มองโลกในแง่ดีมากกว่า สันนิษฐานว่าชิ้นส่วนเซรามิกที่ "ตายตัว" สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลจะเข้าสู่การผลิตต่อเนื่องในปีนี้ และชิ้นส่วนเซรามิกทั้งหมด - ภายในปี 1990 ส่วนแบ่งของวัสดุเซรามิกในชิ้นส่วนเครื่องยนต์ในปี 2000 จะอยู่ที่ 5 ถึง 30%

เซรามิกส์มีมาโดยตลอดและจะยังคงเปราะบาง คำถามคือการเพิ่มความแข็งแกร่งและความต้านทานต่อค่าที่รับรองประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ด้วยความช่วยเหลือของกระบวนการทางเทคโนโลยีล่าสุด ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าความสำเร็จหลักในการใช้เซรามิกที่มีความแข็งแรงสูงจะไม่เกิดขึ้นหลังจากการปรากฏตัวของวัสดุใหม่ แต่ในการพัฒนาและการใช้วิธีการและวิธีการทางเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าใหม่ ๆ ในการขึ้นรูปวัสดุที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

การเคลือบเซรามิกที่พัฒนาแล้วสำหรับชิ้นส่วนของห้องเผาไหม้และตลับลูกปืนอาจเป็นก้าวสำคัญสู่การสร้างชิ้นส่วน "เสาหิน" ที่ทำจากเซรามิกทั้งหมด หนึ่งในแนวทางที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการสร้างวัสดุเซรามิกที่มีประสิทธิภาพสูงคือการใช้เลเซอร์เพื่อสร้างอนุภาควัสดุที่มีขนาดเท่ากัน (การขึ้นรูปผงที่มีอนุภาคขนาดต่างกันจะลดคุณสมบัติความแข็งแรงของชิ้นส่วนเซรามิกลงอย่างรวดเร็ว) การแก้ปัญหาที่ประสบความสำเร็จของปัญหา "เซรามิก" ทั้งหมดจะมีผลกระทบอย่างมากต่อความคุ้มค่าของการสร้างเครื่องยนต์ ต้นทุนของเครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถลดลงได้ ไม่เพียงเพราะวัตถุดิบจะมีราคาถูกลงและต้นทุนการผลิตจะลดลง แต่ยังเพราะการออกแบบเครื่องยนต์จะง่ายขึ้นด้วย การปฏิเสธหม้อน้ำ (ตู้เย็น), ปั๊มน้ำ, ไดรฟ์, แจ็คเก็ตน้ำของบล็อกกระบอกสูบจะช่วยลดน้ำหนักและขนาดของเครื่องยนต์ได้อย่างมาก

นอกจากนี้ยังสามารถละทิ้งสารหล่อลื่นตามปกติได้ เป็นไปได้ว่าน้ำมันหล่อลื่นชนิดใหม่จะเป็นของแข็งหรือกระทั่งก๊าซ สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูง

เทอร์โบชาร์จเจอร์คืออะไรและเกิดขึ้นได้อย่างไร

การชาร์จมากเกินไปเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มกำลังลิตรเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ปรากฏตัวครั้งแรกในการบินในปี ค.ศ. 1920 ต่อจากนั้นในรถแข่ง เหล่านี้เป็นซุปเปอร์ชาร์จเจอร์แบบโรตารี่พร้อมระบบขับเคลื่อนเชิงกล (ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ที่ใช้บ่อยที่สุดในประเภท Ruthe ที่มีโรเตอร์สองหรือสามใบ) จากนั้นพวกเขาก็อพยพไปยังเครื่องยนต์ของรถบรรทุก โบลเวอร์ชนิดนี้ใช้ในการสร้างเครื่องยนต์เรือทั้งในและต่างประเทศมาหลายสิบปีแล้ว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการใช้ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ที่มีไดรฟ์เทอร์ไบน์ก๊าซ - เทอร์โบคอมเพรสเซอร์ (TC); ดังนั้นในเครื่องยนต์ของรถยนต์ที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมากซึ่งมีการกระจัดขนาดเล็กและขนาดกลาง TC เท่านั้นจึงถูกใช้เป็นหน่วยซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ การกระจายสินค้าในวงกว้างช่วยอำนวยความสะดวกด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ ความสามารถในการผลิต ความกะทัดรัด และสมรรถนะของเครื่องยนต์สูง TC นั้นสะดวกเป็นพิเศษสำหรับเครื่องยนต์ของเรือ รถแทรกเตอร์ และอุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ทำงานเป็นเวลานานในโหมดความเร็วรอบเครื่องยนต์คงที่

การแนะนำของซูเปอร์ชาร์จและการลดปริมาณการทำงานของเครื่องยนต์พร้อมกันทำให้คุณสามารถขจัดพลังงานที่จำเป็นด้วยการเปิดลิ้นปีกผีเสื้อที่ใหญ่ขึ้น ดังนั้นเครื่องยนต์จึงทำงานเกือบตลอดเวลาในโหมดต่างๆ ที่สอดคล้องกับการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเฉพาะที่ต่ำที่สุด พลังงานสำรองสำหรับการโอเวอร์คล็อกและโหมดบังคับนั้นมาจากการอัดมากเกินไป

บูสต์ทำอะไร? การเตรียมประจุสำหรับการเผาไหม้ได้รับการปรับปรุงเนื่องจากประจุสดมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ความเร็วมวลที่ทางเข้าไปยังกระบอกสูบเพิ่มขึ้น พารามิเตอร์ของประจุน้ำมันเชื้อเพลิงก่อนการจุดระเบิดจะดีขึ้น ด้วยเหตุนี้อัตราการเผาไหม้ของมวลจึงเพิ่มขึ้นค่าสูงสุดของความดันและอุณหภูมิในการทำงานจะเพิ่มขึ้น

เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ในโลกผลิตขึ้นสำหรับรถยนต์ที่เคลื่อนที่ในโหมดเร่งความเร็วและลดความเร็วบ่อยครั้ง (โดยเฉพาะในเมือง) ดังนั้นผู้ผลิตเครื่องยนต์และรถยนต์จึงทำการวิจัยซูเปอร์ชาร์จประเภทใหม่ (หรือเก่าที่ลืมไป แต่ใช้วัสดุใหม่) . สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า TC แนวรัศมีแกนซึ่งประกอบด้วยกังหันก๊าซที่ทำงานด้วยก๊าซไอเสียและซูเปอร์ชาร์จเจอร์ (ล้อทั้งสองข้างติดตั้งคานเท้าแขนบนเพลาเดียวกัน) มีข้อเสียพื้นฐาน: ความเฉื่อยและการพึ่งพาอุปทาน พลังงานของไอเสีย (EG) เป็นความเฉื่อยที่อธิบายความล่าช้าในการเข้าถึงแรงบิดสูงสุดและกำลังสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ ปัญหาสามารถแก้ไขได้ทั้งโดยการสร้างอุปกรณ์ควบคุมเพิ่มเติมและโดยการกลับไปที่ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ด้วยไดรฟ์แบบกลไก

ตัวอย่างเช่น ในญี่ปุ่น TC ที่มีรูปทรงหัวฉีดแบบปรับได้ได้รับการพัฒนาสำหรับเครื่องยนต์ที่มีขนาดความจุ 2 ลิตร หน่วยใหม่ช่วยปรับปรุงสมรรถนะไดนามิกของเครื่องยนต์ เพิ่มแรงบิด 12% และลดเวลาในการเพิ่มแรงดันสูงสุด เส้นผ่านศูนย์กลางขาเข้าของหัวฉีดจะแปรผันตามแดมเปอร์อิเล็กทรอนิกส์ตามการไหลของอากาศเข้า การไหลของอากาศเข้าของ TC เป็นสัดส่วนโดยตรงกับการไหลของทางออกของก๊าซไอเสีย ดังนั้นการเปลี่ยนอินพุตจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยเทอร์ไบน์ที่ความเร็วต่ำและความเร็วสูง

ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ที่มีระบบขับเคลื่อนเชิงกลนั้นมีความเฉื่อยน้อยกว่า ให้แรงบิดที่เพิ่มขึ้นแบบซิงโครนัสกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ ข้อเสียของซูเปอร์ชาร์จเจอร์ของไดรฟ์ ได้แก่ น้ำหนักและขนาดที่สำคัญ ตลอดจนประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ TC ที่คล้ายคลึงกัน และระดับเสียงที่เพิ่มขึ้น โบลเวอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกต้องการความแม่นยำในการผลิตสูง เพื่อให้ได้แรงดันบูสต์สูงที่มีประสิทธิภาพสูงของซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ จำเป็นต้องระบายความร้อนภายในของโรเตอร์ ค่าใช้จ่ายของพวกเขาสูงกว่าต้นทุนของ TK

โบลเวอร์แบบใบพัดแบบโรเตอร์พร้อมระบบขับเคลื่อนสายพานวีและส่วนทางเข้าที่ปรับได้กำลังได้รับการพัฒนา กำลังตรวจสอบความเป็นไปได้ของการใช้คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงกับกลไกขับเคลื่อนผ่านตัวแปรผันแบบไม่มีขั้นบันไดเพื่อให้ตรงกับประสิทธิภาพการทำงานกับคุณลักษณะของเครื่องยนต์

หนึ่งในการออกแบบใหม่และมีแนวโน้มมากคือเครื่องแลกเปลี่ยนแรงดันคลื่น (WHE) ของประเภท Kompreks ซึ่งใช้ทั้งตัวขับกังหันก๊าซและกลไก ประมาณ 1.0% ของกำลังเครื่องยนต์ถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนยูนิต การชาร์จมากเกินไปด้วยการใช้ VOD จะเพิ่มกำลังเครื่องยนต์อย่างมากในโซนสภาพการทำงาน ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน 4 สูบที่มีปริมาตรการทำงาน 1.7 ลิตร การใช้ VOD "Comprex" จะเพิ่มกำลังให้เท่ากับค่ากำลังของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีปริมาตร 2.5 ลิตร สำหรับเครื่องยนต์ Saurer ที่มีกำลัง 232 กิโลวัตต์ กำลังเพิ่มขึ้น 50% และในแง่ของแรงบิด 30-50%

การใช้เครื่องเป่าลม (ทุกประเภท) จำเป็นต้องมีการพัฒนาเครื่องทำความเย็นแบบลม หรือที่เรียกว่าอินเตอร์คูลเลอร์ เนื่องจากอากาศจะร้อนขึ้นเมื่ออากาศถูกบีบอัด คูลเลอร์เพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และกำลัง เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น อุณหภูมิของอากาศที่จ่ายออกถึง 120°C และอุณหภูมิอากาศที่ทางเข้าไปยังท่อร่วมการดูดต้องอยู่ระหว่าง 38-60°C อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลอยู่ที่ประมาณ 50°C หากประจุอากาศเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า แม้จะมีความหนาแน่นของประจุเพิ่มขึ้น พลังงานก็จะลดลง เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้จะเสื่อมลง การควบคุมอุณหภูมิอากาศขั้นกลางอย่างแม่นยำจะเพิ่มกำลังขึ้น 10%

ปัจจุบันการปรับปรุงกระบวนการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในและลดความเป็นพิษของก๊าซไอเสียเป็นหลักตามแนวทางการใช้งาน หมดส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ เช่น ของผสมที่มีปริมาณน้ำมันเบนซินลดลง ในการออกแบบทดลองล่าสุดของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ทำให้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงลงได้ 25-28%

ดังที่คุณทราบ ต้องใช้อากาศ 15 กก. เพื่อเผาผลาญน้ำมัน 1 กก. ดังนั้น ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศปกติจึงมีอัตราส่วน 15:1 องค์ประกอบของส่วนผสมมักจะถูกกำหนดโดยค่าสัมประสิทธิ์ของอากาศส่วนเกิน a. ซึ่งเป็นอัตราส่วนของปริมาณอากาศต่อเชื้อเพลิง 1 กิโลกรัมในส่วนผสมที่กำหนดต่อความจำเป็นทางทฤษฎีสำหรับการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงส่วนนี้ สำหรับส่วนผสมปกติ α=1.0; α>1 - สอดคล้องกับส่วนผสมแบบลีนและแบบลีน α
อุปสรรคต่อการใช้ส่วนผสมแบบลีนและการเพิ่มความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงอีกคือเวลาการเผาไหม้ของประจุที่เข้าสู่กระบอกสูบเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าที่ α=1.67 เวลาในการเผาไหม้นานกว่าที่ α=1.00 ถึง 5 เท่า ในที่สุด ที่ค่าวิกฤตบางอย่างของ a การจุดระเบิดของส่วนผสมแบบลีนภายใต้สภาวะปกติของการไหลแบบลามินาร์ (สั่งโดยไม่มีชั้นผสม) จะกลายเป็นเรื่องเป็นไปไม่ได้เลย

เพื่อที่จะหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางนี้ จำเป็นต้องพัฒนาอุปกรณ์และระบบพิเศษบางอย่างที่ให้การผสมของส่วนผสมแบบแอคทีฟ - ความปั่นป่วนกล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงของลามินาร์ไหลเป็นกระแสน้ำวน (เหมือนกระแสน้ำวน) และสิ่งที่เรียกว่า การกระจายประจุแบบชั้น.

สาระสำคัญของการกระจายประจุเป็นชั้นๆ ในห้องเผาไหม้ (CC) คือส่วนที่เข้าของส่วนผสมจะถูกแบ่งออกเป็นชั้นๆ ที่มีค่า α ต่างกัน - ถูกเสริมสมรรถนะและหมดลงยิ่งกว่าเดิม ส่วนที่เสริมสมรรถนะของประจุในขณะที่หัวเทียนติดไฟอยู่ที่ขั้วไฟฟ้า มันติดไฟได้ง่ายและให้การติดไฟอย่างรวดเร็วของส่วนผสมไม่ติดมันที่เหลือ

วิธีปรับปรุงเวิร์กโฟลว์

เวอร์ชันเริ่มต้นของอุปกรณ์ดังกล่าวมีข้อเสียเปรียบอย่างมาก - ลดการไหลของส่วนผสมในการทำงานลง 20% จากการทดลองอย่างกว้างขวางทำให้สามารถลดอัตราการไหลลดลงเหลือ 10% ซึ่งถือว่าค่อนข้างยอมรับได้และได้รับการชดเชยด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการหลัก

ได้มีการพัฒนาอุปกรณ์สร้างกระแสน้ำวนแบบพิเศษ "Secon" ซึ่งสร้างกระแสน้ำวนตามแนวแกนสองทิศทางที่ตรงข้ามกันในกระบอกสูบเครื่องยนต์ ผลลัพธ์ที่ต้องการนั้นเกิดจากการมีรูปร่างที่ค่อนข้างซับซ้อนของส่วนที่ยื่นออกมาที่หลากหลายบนบ่าวาล์วไอดี การใช้อุปกรณ์นี้กับเครื่องยนต์ของรถจักรยานยนต์ซูซูกิที่มีกำลังลดลงเล็กน้อยอย่างมากช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้ 6.5-14.0%

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัย ​​ตัวเลือกต่างๆ สำหรับการจัดระเบียบ (ที่ส่วนท้ายของจังหวะการอัด) การเคลื่อนที่ในแนวรัศมีของการไหลของส่วนผสมไปยังแกนกระบอกสูบกำลังถูกนำมาใช้มากขึ้น ทำได้โดยสร้างพื้นผิวการกระจัดบางประเภทที่ด้านล่างของลูกสูบและบนหัวกระบอกสูบ กล่าวคือ ในโซนของห้องเผาไหม้ (CC) ขั้นสูงสุดคือระบบ May Fairball ที่ใช้กับเครื่องยนต์ Jaguar-5.3L ที่มีอัตราส่วนกำลังอัด 11.5 ที่โหลดบางส่วน เครื่องยนต์นี้ทำงานอย่างเสถียรที่ค่าสูงถึง 1.5 เนื่องจากการไหลของส่วนผสมหลังจากเข้าสู่วาล์วไอดีถูกบิดบิดถูกบีบอัดโดยลมกรดและในระหว่างการบีบอัดส่วนที่เข้มข้นที่สุดของมันจะเข้มข้น ที่หัวเทียน

การจุดไฟของสารผสมแบบลีนต้องใช้ระบบจุดระเบิดที่น่าเชื่อถือและทรงพลังเป็นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาใช้การติดตั้งเทียนสองอันต่อหนึ่งกระบอก เทียนพิเศษที่มีการคายประจุที่ยาวกว่าและทรงพลังกว่า

บ๊อช (เยอรมนี) ได้พัฒนาการออกแบบหัวเทียนใหม่โดยพื้นฐานพร้อมช่องหมุนวนในตัว หลักการทำงานของมันอยู่ในความจริงที่ว่าในเทียนนั้นมีโพรงเล็ก ๆ - ห้องที่จุดประกายส่วนหนึ่งของประจุที่เตรียมไว้เป็นพิเศษซึ่งเข้าไปในกระบอกสูบ ช่องทางสัมผัสทั้งสี่ที่มีอยู่ในตัวเทียนทำให้เกิดความปั่นป่วนอย่างเข้มข้นของส่วนนี้ของประจุและการทิ้ง (เนื่องจากการกระทำของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง) ชั้นที่เสริมสมรรถนะมากที่สุดไปยังขั้วไฟฟ้าของเทียน หลังจากการจุดไฟ เปลวไฟกว้างออกจากห้องเทียนเข้าไปในกระบอกสูบผ่านช่องทางแนวสัมผัสและแกนกลางเดียวกัน ครอบคลุมประจุหลักปริมาณมากในทันที

การค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการปรับปรุงกระบวนการทำงานเพิ่มเติมนำไปสู่การสร้างเครื่องยนต์ด้วย การกระจายประจุแบบชั้น(บางครั้งใช้คำว่า "ICE with a stratified charge") เครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถใช้น้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทนต่ำ เทียบได้กับเครื่องยนต์ดีเซลในแง่ของตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจ และมีการปล่อยมลพิษต่ำ พวกเขาสามารถสร้างขึ้นบนพื้นฐานของรุ่นที่ผลิต

ความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในทิศทางนี้เกิดจาก Ford (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งสร้างเครื่องยนต์ PROCO (จากคำว่า Programmed Combustion - การเผาไหม้ตามโปรแกรม) และ Honda (ญี่ปุ่น)

เครื่องยนต์ PROKO ที่มีอัตราส่วนกำลังอัด 11 นั้นโดดเด่นด้วยการใช้ระบบ ฉีดตรงน้ำมันเบนซินเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยใช้หัวฉีด เชื้อเพลิงถูกจ่ายโดยปั๊มพิเศษ ไม่มีคาร์บูเรเตอร์ อากาศเข้าสู่กระบอกสูบโดยตรงผ่านท่อร่วมไอดีที่ทางเข้าซึ่งมีวาล์วปีกผีเสื้อและวาล์วไอดี ทั้งคุณภาพ (ตามองค์ประกอบ α) และปริมาณของส่วนผสมที่เกิดขึ้นในกระบอกสูบจะถูกปรับโดยอัตโนมัติ (ขึ้นอยู่กับโหลดและตำแหน่งของคันเร่ง) การทำงานทั้งหมดของระบบไฟฟ้าและระบบจุดระเบิด (ด้วยการติดตั้งเทียนไขสองอันสำหรับแต่ละกระบอกสูบ) ถูกควบคุมโดยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ตามโปรแกรมพิเศษ

เนื่องจากรูปทรงพิเศษของลูกสูบที่มีช่องด้านล่างและช่องทางเข้าที่ทำให้การไหลปั่นป่วน ทำให้เกิดส่วนผสมที่ดี กระจายชั้นของส่วนผสมและการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ข้อเสียของการออกแบบคือความซับซ้อนของอุปกรณ์เครื่องยนต์ที่ใช้ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งหัวฉีดซึ่งต้องการความแม่นยำในการผลิตที่ยอดเยี่ยม

ระบบ KVKK (CVCC - Compound Vortex Controlled Combustion - กระบวนการเผาไหม้ที่ควบคุมด้วยกระแสน้ำวน) ใช้กับเครื่องยนต์ซีเรียลของ Honda แล้ว

คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของเครื่องยนต์ Honda KVKK ที่น่าสนใจอย่างยิ่งนี้ซึ่งการออกแบบได้รับการคุ้มครองโดยสิทธิบัตรมากกว่า 230 รายการคือใช้สิ่งที่เรียกว่า prechamber-การจุดไฟคบเพลิง. อันที่จริงนี่เป็นเครื่องยนต์เบนซินแบบอนุกรมเพียงเครื่องเดียวที่ทำงานบนหลักการทำงานทั่วไปของเครื่องยนต์ดีเซล

ห้องเผาไหม้แบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหลัก (89% ของปริมาตรทั้งหมด) และส่วนเล็ก (11%) - ส่วนห้องล่วงหน้าเองหรือห้องเตรียมล่วงหน้าซึ่งติดตั้งหัวเทียน ในห้องเตรียมล่วงหน้าซึ่งได้รับความร้อนอย่างเข้มข้นจากก๊าซไอเสีย "ประจุนำร่อง" จะถูกทำให้ร้อนและจุดไฟ ซึ่งเป็นส่วนที่เสริมสมรรถนะเป็นพิเศษของส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ ในเวลาเดียวกัน แนวคิด "การแบ่งชั้น" ที่คุ้นเคยอยู่แล้ว - การแยกส่วนผสมออกเป็นส่วนเสริมและหมดลง ทำให้ได้รูปลักษณ์ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในการออกแบบ KVKK ส่วน "การจุดระเบิด" ที่เสริมสมรรถนะของประจุจะไม่ถูกปล่อยออกมาในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ แต่มาจากจุดเริ่มต้น เตรียมไว้ต่างหาก. การผสมเกิดขึ้นในคาร์บูเรเตอร์สามห้องพิเศษ ห้องเล็กหนึ่งห้องซึ่งป้อนส่วนผสมที่เข้มข้นของห้องเตรียมล่วงหน้า และห้องขนาดใหญ่สองห้องให้ CS หลักของกระบอกสูบด้วยส่วนผสมแบบลีน

ปัจจุบันกระบวนการที่เรียกว่า "QVKK" เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง กว่า 25 ปีของการทำงานในการปรับปรุง เครื่องยนต์ได้รับการปรับปรุงหลายอย่าง ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนการอัดจาก 9 เป็น 11 ด้วยน้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทนเท่ากันและลดการใช้เฉพาะลง 7% ค่าเฉลี่ยของ α=1.3 ซึ่งสอดคล้องกับขีดจำกัดของการสูญเสียที่มีประสิทธิภาพของส่วนผสมที่ใช้งานได้

อัตราการบีบอัดและการควบคุมจังหวะเวลาวาล์ว

อัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผันของ Volkswagen ICE คาดว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่โหลดบางส่วน ประสิทธิภาพที่โหลดบางส่วนนั้นสูงกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป 12% เนื่องจากการเพิ่มขึ้นอย่างมากในอัตราส่วนการอัดทำให้สามารถทำงานกับส่วนผสมที่บางมากได้

ปริมาตรของห้องเผาไหม้เปลี่ยนไปด้วยความช่วยเหลือของ "ลูกสูบ" เพิ่มเติมซึ่งอยู่ภายในซึ่งเป็นหัวเทียน เมื่อโหลดเต็ม "ลูกสูบ" เสริมอยู่ในตำแหน่งสูงสุดและอัตราส่วนการอัดเท่ากับ 9.5 เมื่อทำงานที่โหลดน้อยลง “ลูกสูบ” จะลดลง ปริมาตรของห้องเผาไหม้จะลดลง และอัตราส่วนการอัดจะเพิ่มขึ้นตามนั้นสูงถึง 15.0 ระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์สันดาปภายในถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์

การออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบอนุกรมทั่วไปส่วนใหญ่ใช้เพลาลูกเบี้ยวตัวเดียวในการขับเคลื่อนทั้งวาล์วไอดีและไอเสีย ในเวลาเดียวกัน การแยกการควบคุมเฟสการจ่ายแก๊สสำหรับโหมดความเร็วหรือโหลด เช่นเดียวกับจังหวะการจุดระเบิดและการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง

ดังนั้น จนถึงปัจจุบัน นักออกแบบจึงต้องตัดสินใจประนีประนอมระหว่างตัวบ่งชี้ที่น่าพอใจสำหรับขีดจำกัดบนและล่างของความเร็วหรือช่วงโหลด

Ford Europe แก้ปัญหาด้วยการใช้เพลาลูกเบี้ยวแยกกัน 2 อัน (อันหนึ่งสำหรับไอดีและอีกอันสำหรับวาล์วไอเสีย) ซึ่งสามารถหมุนสัมพันธ์กันในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงาน เพลาควบคุมโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์ของ Ford EKK-IV ซึ่งตั้งโปรแกรมไว้สำหรับจังหวะเวลาวาล์วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสภาวะโหลดใดๆ

กลไกในการควบคุมปริมาณการทับซ้อนกันของวาล์วประกอบด้วยเฟืองเกลียวกลางที่ขับเคลื่อนผ่านเพลากลางจากเพลาข้อเหวี่ยง และเฟืองเกลียวสองอันที่สามารถเคลื่อนที่ไปตามร่องฟันตามแกนของเพลาลูกเบี้ยว การเคลื่อนที่ตามแนวแกนนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งเชิงมุมที่สัมพันธ์กันและเพลาข้อเหวี่ยง การเคลื่อนที่ตามแนวแกนนั้นมาจากข้อต่อของเฟืองและล้อเฟืองที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า การเปลี่ยนวาล์วคาบเกี่ยวกันอย่างสมบูรณ์จาก 10 ถึง 90° เกิดขึ้นในเวลาเพียง 0.25 วินาที

การทดลองที่ดำเนินการโดย บริษัท แสดงให้เห็นว่าความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนค่าการทับซ้อนของวาล์วระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในช่วยให้ประหยัดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ขนาดกลางถึง 5% และสำหรับเครื่องยนต์กำลังสูง - มากถึง 10% นอกจากนี้ ยังสามารถลดจำนวนรอบขั้นต่ำของรอบเดินเบาที่เสถียรลงเหลือ 500 รอบต่อนาที ในขณะที่สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป ค่านี้จะไม่ต่ำกว่า 800 รอบต่อนาที สิ่งนี้ช่วยประหยัดเพิ่มเติมระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เพิ่มจำนวนวาล์ว

อะไรทำให้จำนวนวาล์วเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับวาล์วปกติ (หนึ่งทางเข้าและหนึ่งทางออก)

เมื่อทำงานด้วยความเร็วสูงสุด - ที่ความเร็วสูงสุดของเพลาข้อเหวี่ยง - เครื่องยนต์เริ่ม "หายใจไม่ออก" - กระบอกสูบไม่มีเวลาเติมส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศให้สมบูรณ์ ลิงค์ที่ จำกัด ของเส้นทางจะกลายเป็นพื้นที่การไหลของวาล์วไอดี การเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของวาล์วนี้และระยะชักที่มีขนาดเล็กของห้องเผาไหม้ได้รับผลกระทบจากปัญหาทางโครงสร้าง ทางเดียวที่ทำได้คือ เพิ่มจำนวนวาล์ว.

การใช้และการเผยแพร่วิธีการนี้ถูกขัดขวางโดยการพิจารณาทางเศรษฐกิจอย่างหมดจดมาช้านาน เนื่องจากจำนวนชิ้นส่วนของกลไกการจ่ายก๊าซเพิ่มขึ้นหลายเท่า ความลำบากของงานปรับแต่ง มวลของเครื่องยนต์ และต้นทุนจึงเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีสมัยใหม่ ซึ่งทำให้สามารถลดต้นทุนโดยรวมในการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ ผ่านการใช้เครื่องมืออัตโนมัติ ทำให้สามารถนำวิธีการที่รู้จักกันดีมาใช้ได้ อย่างไรก็ตาม การใช้การออกแบบที่ซับซ้อนที่สุดอย่างแพร่หลายนั้นไม่น่าเป็นไปได้ ขณะนี้มีเพียงเครื่องยนต์สันดาปภายในสามวาล์วเท่านั้นที่พบการกระจาย: 15 รุ่นของเครื่องยนต์ดังกล่าวผลิตจำนวนมากในต่างประเทศ

ทำไมพวกเขาถึงใช้รูปแบบสามวาล์วและไม่ใช่แบบสี่วาล์วในเครื่องยนต์สันดาปภายในจำนวนมาก? คำตอบนั้นง่าย วงจรสามวาล์วขับเคลื่อนจากเพลาลูกเบี้ยวตัวเดียว และวงจรสี่วาล์วต้องติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวสองตัว

ในการผ่าน เราสังเกตว่าในเครื่องยนต์หลายวาล์ว ระบบต่างๆ การควบคุมอัตโนมัติพารามิเตอร์ของระบบจ่ายก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุปกรณ์ต่างๆ ถูกใช้มากขึ้นเพื่อชดเชยขนาดของช่องว่างที่เปลี่ยนแปลงโดยอัตโนมัติเมื่อวาล์วถูกทำให้ร้อนระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน มีระบบจ่ายแก๊สที่มีก้านต่อแบบไฮดรอลิกหรือแบบหมุนอิสระในไดรฟ์ของวาล์ว ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความสูงในการทำงานของวาล์วยกขึ้นเพื่อควบคุมจังหวะเวลาของวาล์วตามลำดับ ระบบที่รู้จักสำหรับการปิดอัตโนมัติของส่วนหนึ่งของกระบอกสูบที่โหลดต่ำ

เมื่อออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัย ​​โครงร่างหลายวาล์วถือเป็นมาตรการเชิงสร้างสรรค์ที่สำคัญสำหรับการปรับปรุงกระบวนการเผาไหม้ เพิ่มคุณสมบัติป้องกันการกระแทก และลดความเป็นพิษของไอเสีย

การผสมผสานที่กว้างขวาง ระบบอัตโนมัติของการออกแบบและการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ทั่วโลกมีการใช้เทคโนโลยีโปรเกรสซีฟล่าสุดเพิ่มมากขึ้น ทำให้มีความแม่นยำสูงกว่าเมื่อก่อนมาก หลักการของการพัฒนา "ครอบครัว" ของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซินกำลังถูกนำมาใช้ ด้วยการผสมผสานของชิ้นส่วนในระดับสูงซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมดีเซลมาอย่างยาวนาน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวอย่างคือการสร้างสรรค์โดย Volkswagen ของชุดเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีกำลังประสิทธิภาพ 29, 40 และ 55 กิโลวัตต์ ซึ่งมีชิ้นส่วนรวมกัน 220 ชิ้น รวมถึงเช่น crankcase ที่มีองค์ประกอบการติดตั้งฝาสูบแบบต่างๆ

ทิศทางหลักในองค์กรของการผลิตขนาดใหญ่ของเครื่องยนต์สันดาปภายในรุ่นใหม่คือการแนะนำ สายการผลิตอัตโนมัติการผลิตชิ้นส่วนและการประกอบเครื่องยนต์

ตัวอย่างของ ICE สมัยใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตแบบอัตโนมัติคือเครื่องยนต์ Fire-1000 ที่สร้างขึ้นร่วมกันโดย Fiat (อิตาลี) และ Peugeot (ฝรั่งเศส) โดยใช้คอมพิวเตอร์อย่างกว้างขวาง เป็นการใช้คอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้อำนวยความสะดวก ลดความซับซ้อน และปรับปรุงการออกแบบเครื่องยนต์ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยคำนึงถึงข้อกำหนดของเทคโนโลยีที่ใช้หุ่นยนต์ให้มากที่สุด ในระหว่างการพัฒนา Fire-1000 มีการสร้างและทดสอบต้นแบบ 120 ตัว ซึ่งแตกต่างกันในด้านการออกแบบ จำนวนกระบอกสูบ และกระบวนการทำงานที่ใช้

ปริมาณการทำงานของเครื่องยนต์ใหม่คือ 999 ซม. 3 กำลัง - 33 kW ที่ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง 5,000 รอบต่อนาที น้ำหนัก - 69.3 กก. ซึ่งสอดคล้องกับตัวบ่งชี้เฉพาะ 2.1 กก. / กิโลวัตต์ มวลของเครื่องยนต์ลดลงเนื่องจากความสูงของบล็อกกระบอกสูบและความหนาของผนังลดลงจาก 6 เป็น 4 มม. การตีบตันของจัมเปอร์ระหว่างกระบอกสูบและการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในผนังกั้นของตลับลูกปืนหลัก เสื้อระบายความร้อนครอบคลุมเฉพาะส่วนบนของกระบอกสูบเท่านั้น ไม่มีครีบบล็อก และผนังด้านข้างตามแนวของกระบอกสูบ ทำให้ปริมาณน้ำหล่อเย็นลดลง มวลของกระบอกสูบเพียง 18 กก. เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าห้องเผาไหม้ของมันซึ่งมีรูปร่างเป็นวงรีแบนนั้นไม่ได้ถูกประมวลผลด้วยซ้ำ เนื่องจากใช้กระบวนการอัตโนมัติของการหล่อที่แม่นยำสูง ปั๊มน้ำตั้งอยู่ในกระแสน้ำของบล็อกและเพลาลูกเบี้ยวถูกขับเคลื่อนด้วยสายพานแบบมีฟัน ปั้มน้ำมันพร้อมเกียร์ภายในตั้งอยู่ในบล็อกและขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยง ผู้จัดจำหน่ายระบบจุดระเบิดทรานซิสเตอร์แบบไม่สัมผัสถูกติดตั้งที่ส่วนท้ายของเพลาลูกเบี้ยว

ด้วยการวิ่งสูงสุด 100,000 กม. เครื่องยนต์ไม่ต้องการการบำรุงรักษาใด ๆ

บทสรุป

ทิศทางหลักสำหรับการพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซินที่พบมากที่สุดสำหรับการกำจัดขนาดเล็กและขนาดกลางในอนาคตยังคงเพิ่มขึ้นต่อไปในประสิทธิภาพเชิงกลและตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจและความเป็นพิษของก๊าซไอเสียลดลง การค้นหาวัสดุและเทคโนโลยีใหม่ การพัฒนาระบบแรงดันและกระบวนการทำงานใหม่จะดำเนินต่อไป งานวิจัยในทุกพื้นที่เหล่านี้ดำเนินการโดยใช้คอมพิวเตอร์และโปรแกรมที่รวบรวมโดยใช้ข้อมูลที่ได้จากการทดลองเพิ่มมากขึ้น

ตลอดระยะเวลา 20 ปีที่ผ่านมา การพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซินทำให้การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเฉพาะเจาะจงลดลงโดยเฉลี่ยกว่า 20% ในขณะที่เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดขึ้น มีการค้นพบวิธีการสำหรับการจัดกระบวนการเผาไหม้ที่เป็นพิษต่ำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยอัตราส่วนการอัดที่เพิ่มขึ้นและการใช้ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศแบบลีน มีการแนะนำการพัฒนาแยกต่างหากในการออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบอนุกรมของรูปแบบปกติตลอดจนในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่แพร่หลายและดัดแปลงได้ดีขึ้นด้วยหัวสูบสามและสี่วาล์ว

เพื่อขยายขอบเขตการควบคุมการเผาไหม้คุณภาพสูงและลดการสูญเสียจากการแลกเปลี่ยนก๊าซ ได้มีการพัฒนารูปแบบต่างๆ สำหรับการปิดกระบอกสูบหนึ่งกระบอก (หรือกลุ่มของกระบอกสูบ) เพื่อลดปริมาณการทำงานในโหมดโหลดบางส่วน แนวความคิดเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก โดยมีการกระจัดที่ลดลงและการชดเชยสำหรับประสิทธิภาพกำลังที่โหลดเต็มที่โดยการแนะนำซุปเปอร์ชาร์จ

ที่ระดับของการศึกษาทดลอง จะพิจารณาความเป็นไปได้ของการควบคุมอัตราส่วนการอัดและเฟสการจ่ายก๊าซระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เพื่อลดความซับซ้อนของเทคโนโลยี ลดน้ำหนัก ลดภาระทางกลและความร้อน เสียงและการสั่นสะเทือน การทำงานอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการใช้วัสดุคอมโพสิตจากพลาสติก การปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่สำคัญของวัสดุเซรามิกทำให้สามารถใช้ในการออกแบบ ICE จริงได้

หมายเหตุ

พวกเขาทำงานอย่างขยันขันแข็งเพื่อประโยชน์ของมนุษย์ เครื่องยนต์มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง นักออกแบบต่างพยายามดิ้นรนเพื่อเพิ่มกำลัง หรือกำลังลดน้ำหนักของเครื่องยนต์ การพัฒนาโครงสร้างเครื่องยนต์ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความผันผวนของราคาน้ำมัน และมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ แต่ก็เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับรถยนต์

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการพัฒนาใหม่มากมายที่มุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงมอเตอร์แบบดั้งเดิม บางส่วนอยู่ในขั้นตอนการดำเนินการแล้ว ส่วนอื่นๆ มีให้เฉพาะในรูปแบบของต้นแบบเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เวลาจะผ่านไปและนวัตกรรมเหล่านี้บางส่วนจะถูกนำไปใช้ในเครื่องจักรใหม่

เลเซอร์แทนหัวเทียน

นวัตกรรมเครื่องยนต์โรตารี่

พัฒนาโดย Scuderi

เอกลักษณ์ของการพัฒนาอยู่ที่การเชื่อมต่อของกระบอกสูบสองกระบอกโดยใช้ช่องบายพาส เป็นผลให้ลูกสูบตัวหนึ่งสร้างการบีบอัดและในกระบอกสูบที่สองส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะติดไฟและปล่อยก๊าซ

เครื่องยนต์แยกความร้อน

มาสด้า สกายแอคทีฟ-จี มอเตอร์

หน่วยพลังงานพินนาเคิล

ในช่วงฤดูร้อนปี 2560 ชุมชนวิทยาศาสตร์และเทคนิคได้เผยแพร่ข่าวว่านักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์จากเยคาเตรินเบิร์กชนะการแข่งขันโครงการนวัตกรรมด้านพลังงานของรัสเซียทั้งหมด การแข่งขันนี้เรียกว่า "พลังงานแห่งความก้าวหน้า" ซึ่งอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์อายุไม่เกิน 45 ปีเข้าร่วม และ Leonid Plotnikov รองศาสตราจารย์ของ Ural Federal University ได้รับการตั้งชื่อตามประธานาธิบดีคนแรกของรัสเซีย B.N. เยลต์ซิน” (UrFU) ได้รับรางวัล 1,000,000 รูเบิล

มีรายงานว่า Leonid ได้พัฒนาโซลูชันทางเทคนิคดั้งเดิมสี่รายการ และได้รับสิทธิบัตรเจ็ดฉบับสำหรับระบบไอดีและไอเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ทั้งแบบเทอร์โบชาร์จและบรรยากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับแต่งระบบไอดีของเครื่องยนต์เทอร์โบ "ตามวิธี Plotnikov" สามารถขจัดความร้อนสูงเกินไปลดเสียงรบกวนและปริมาณการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายได้ และความทันสมัยของระบบไอเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบเทอร์โบชาร์จจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้ 2% และลดการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะลง 1.5% ส่งผลให้มอเตอร์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีเสถียรภาพ ทรงพลัง และเชื่อถือได้มากขึ้น

นี่เป็นเรื่องจริงหรือ? สาระสำคัญของข้อเสนอของนักวิทยาศาสตร์คืออะไร? เราจัดการพูดคุยกับผู้ชนะการแข่งขันและค้นหาทุกสิ่ง จากโซลูชันทางเทคนิคดั้งเดิมทั้งหมดที่พัฒนาโดย Plotnikov เราเลือกใช้เพียงสองวิธีที่ระบุไว้ข้างต้น: ระบบไอดีและไอเสียที่ดัดแปลงสำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ คุณอาจพบว่ารูปแบบการนำเสนอนั้นเข้าใจยากในตอนแรก แต่อ่านอย่างไตร่ตรองให้ดี และในที่สุดเราจะมาสู่ประเด็นนี้

ปัญหาและงาน

ผลงานการพัฒนาที่อธิบายไว้ด้านล่างเป็นของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จาก Ural Federal University ซึ่งรวมถึง Doctor of Technical Sciences, Professor Yu.M. Brodov, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor Zhilkin B.P. และผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค รองศาสตราจารย์ Plotnikov L.V. ผลงานของกลุ่มนี้ได้รับรางวัลหนึ่งล้านรูเบิล ในการศึกษาทางวิศวกรรมของการแก้ปัญหาทางเทคนิคที่เสนอ พวกเขาได้รับความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญจาก Ural Diesel Engine Plant LLC กล่าวคือ หัวหน้าแผนก ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค D.S. Shestakov และรองหัวหน้าผู้ออกแบบ ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค Grigoriev N.I.

หนึ่งในตัวแปรสำคัญของการศึกษาของพวกเขาคือการถ่ายเทความร้อนที่มาจากการไหลของก๊าซไปยังผนังของท่อทางเข้าหรือทางออก ยิ่งการถ่ายเทความร้อนต่ำ ความเค้นจากความร้อนยิ่งต่ำ ความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของระบบโดยรวมก็จะสูงขึ้น ในการประมาณความเข้มของการถ่ายเทความร้อน จะใช้พารามิเตอร์ซึ่งเรียกว่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในพื้นที่ (แสดงเป็น αx) และภารกิจของนักวิจัยคือการหาวิธีลดค่าสัมประสิทธิ์นี้

ข้าว. มะเดื่อ 1. การเปลี่ยนแปลงในค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในพื้นที่ (lx = 150 มม.) αх (1) และอัตราการไหลของอากาศwx (2) ในเวลา τ หลังคอมเพรสเซอร์เทอร์โบชาร์จเจอร์อิสระ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า TC) ด้วยท่อกลมเรียบ และความเร็วของโรเตอร์ที่แตกต่างกัน TC: a) nc = 35,000 min-1; b) ntc = 46,000 นาที-1

ปัญหาสำหรับการสร้างเครื่องยนต์สมัยใหม่เป็นเรื่องที่ร้ายแรงเนื่องจากเส้นทางก๊าซและอากาศรวมอยู่ในรายการองค์ประกอบที่ได้รับความร้อนมากที่สุดของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัยและงานลดการถ่ายเทความร้อนในเส้นทางไอดีและไอเสียนั้นรุนแรงเป็นพิเศษสำหรับ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ ที่จริงแล้ว ในเครื่องยนต์เทอร์โบ เมื่อเทียบกับบรรยากาศ ความดันและอุณหภูมิที่ทางเข้าจะเพิ่มขึ้น อุณหภูมิรอบเฉลี่ยเพิ่มขึ้น และการเต้นของแก๊สจะสูงขึ้น ซึ่งทำให้เกิดความเค้นทางความร้อนจากเครื่องกล การโหลดด้วยความร้อนทำให้เกิดความล้าของชิ้นส่วน ลดความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ และยังนำไปสู่สภาวะที่ไม่เหมาะสมสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบอกสูบและกำลังลดลง

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความเครียดจากความร้อนของเครื่องยนต์เทอร์โบสามารถลดลงได้ และอย่างที่พวกเขาพูดกัน มันมีความแตกต่างกันนิดหน่อย โดยปกติ คุณลักษณะสองประการจะถือว่ามีความสำคัญสำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์ - เพิ่มแรงดันและการไหลของอากาศ และประกอบเองเป็นองค์ประกอบคงที่ในการคำนวณ แต่ในความเป็นจริง นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่า หลังจากการติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ ลักษณะทางความร้อนและทางกลของการไหลของก๊าซจะเปลี่ยนไปอย่างมาก ดังนั้น ก่อนที่จะศึกษาว่า αx เปลี่ยนแปลงอย่างไรที่ทางเข้าและทางออก จำเป็นต้องตรวจสอบการไหลของก๊าซเองหลังคอมเพรสเซอร์ อย่างแรก - โดยไม่คำนึงถึงส่วนลูกสูบของเครื่องยนต์ (ตามที่พวกเขาพูดหลังคอมเพรสเซอร์ฟรีดูรูปที่ 1) แล้ว - ร่วมกับมัน

ระบบอัตโนมัติสำหรับการรวบรวมและประมวลผลข้อมูลการทดลองได้รับการพัฒนาและสร้างขึ้น - ค่าของอัตราการไหลของก๊าซ wx และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในท้องถิ่น αx ถูกนำมาและประมวลผลจากเซ็นเซอร์คู่หนึ่ง นอกจากนี้ยังมีการประกอบรุ่นเครื่องยนต์สูบเดียวที่ใช้เครื่องยนต์ VAZ-11113 พร้อมเทอร์โบชาร์จเจอร์ TKR-6

ข้าว. มะเดื่อ 2. การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในพื้นที่ (lx = 150 มม.) αx ต่อมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงφ ในท่อทางเข้าของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบอัดมากเกินไปที่ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงที่แตกต่างกันและความเร็วที่แตกต่างกันของโรเตอร์ TC: ก) n = 1,500 นาที-1; b) n = 3,000 นาที-1, 1 - n = 35,000 นาที-1; 2 - ntc = 42,000 นาที-1; 3 - ntc = 46,000 นาที-1

การศึกษาที่ดำเนินการได้แสดงให้เห็นว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นแหล่งความปั่นป่วนที่ทรงพลังที่สุด ซึ่งส่งผลต่อลักษณะทางความร้อนและทางกลของการไหลของอากาศ (ดูรูปที่ 2) นอกจากนี้ นักวิจัยพบว่าโดยตัวของมันเอง การติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์จะเพิ่ม αx ที่ไอดีเครื่องยนต์ประมาณ 30% - ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความจริงที่ว่าอากาศหลังคอมเพรสเซอร์นั้นร้อนกว่าที่ทางเข้าของเครื่องยนต์ที่ดูดเข้าไปตามธรรมชาติ นอกจากนี้ยังวัดการถ่ายเทความร้อนที่ทางออกของเครื่องยนต์ด้วยการติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ และปรากฎว่ายิ่งแรงดันส่วนเกินสูงขึ้น การถ่ายเทความร้อนที่เข้มข้นน้อยลงก็เกิดขึ้น

ข้าว. 3. แผนผังของระบบไอดีของเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จที่มีความเป็นไปได้ที่จะทิ้งส่วนหนึ่งของอากาศที่ถูกบังคับ: 1 - ท่อร่วมไอดี; 2 - ท่อต่อ; 3 - องค์ประกอบเชื่อมต่อ; 4 - คอมเพรสเซอร์ TK; 5 - ชุดควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ 6 - วาล์วไฟฟ้า].

โดยสรุปแล้ว ปรากฎว่าเพื่อลดภาระความร้อน สิ่งต่อไปนี้เป็นสิ่งจำเป็น: ในทางเดินไอดี จำเป็นต้องลดความปั่นป่วนและการเต้นของอากาศ และที่ทางออก เพื่อสร้างแรงดันเพิ่มเติมหรือการแยกตัวเร่ง การไหล - สิ่งนี้จะช่วยลดการถ่ายเทความร้อนและนอกจากนี้ยังส่งผลดีต่อการทำความสะอาดกระบอกสูบจากก๊าซไอเสีย .

ทุกสิ่งที่ดูเหมือนชัดเจนเหล่านี้จำเป็นต้องมีการวัดและการวิเคราะห์อย่างละเอียด ซึ่งไม่เคยมีใครทำมาก่อน มันเป็นตัวเลขที่ได้รับซึ่งทำให้สามารถพัฒนามาตรการที่ในอนาคตหากไม่ปฏิวัติก็หายใจตามความหมายที่แท้จริงของคำซึ่งเป็นชีวิตใหม่ในอุตสาหกรรมการสร้างเครื่องยนต์ทั้งหมด

ข้าว. มะเดื่อ 4. การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในท้องถิ่น (lx = 150 มม.) αхในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง φ ในท่อทางเข้าของเครื่องยนต์สันดาปภายในลูกสูบแบบซูเปอร์ชาร์จ (ntc = 35,000 นาที -1) ที่ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง ของการหมุน n = 3,000 นาที-1 ส่วนแบ่งการปล่อยอากาศ: 1 - G1 = 0.04; 2 - G2 = 0.07; 3 - G3 = 0.12]

ปล่อยอากาศส่วนเกินที่ทางเข้า

ประการแรก นักวิจัยได้เสนอการออกแบบเพื่อให้กระแสลมเข้าคงที่ (ดูรูปที่ 3) วาล์วไฟฟ้าที่ฝังอยู่ในช่องไอดีหลังจากกังหันและในบางช่วงเวลาทิ้งส่วนหนึ่งของอากาศที่ถูกบีบอัดโดยเทอร์โบชาร์จเจอร์ทำให้การไหลคงที่ - ลดการเต้นของความเร็วและความดัน ด้วยเหตุนี้ สิ่งนี้น่าจะนำไปสู่การลดเสียงแอโรไดนามิกและความเค้นจากความร้อนในช่องไอดี

และต้องทิ้งมากแค่ไหนเพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้ผลกระทบของเทอร์โบชาร์จลดลงอย่างมาก? ในรูปที่ 4 และ 5 เราเห็นผลของการวัด: จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าสัดส่วนที่เหมาะสมที่สุดของอากาศที่ปล่อย G อยู่ในช่วง 7 ถึง 12% - ค่าดังกล่าวลดการถ่ายเทความร้อน (และด้วยเหตุนี้ภาระความร้อน) ใน ช่องไอดีของเครื่องยนต์ถึง 30% นั่นคือ นำมาซึ่งค่าทั่วไปสำหรับเครื่องยนต์บรรยากาศ ไม่มีประโยชน์ที่จะเพิ่มการแบ่งปันการรีเซ็ตเพิ่มเติม - สิ่งนี้จะไม่ให้ผลอีกต่อไป

ข้าว. มะเดื่อ 5. การเปรียบเทียบการพึ่งพาอาศัยกันของท้องถิ่น (lx = 150 มม., d = 30 มม.) สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนαхในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงφในท่อทางเข้าของเครื่องยนต์สันดาปภายในลูกสูบที่มีแรงดันโดยไม่มีการผ่อนปรน ( 1) และด้วยการปล่อยอากาศบางส่วน (2) ที่ ntc = 35,000 นาที-1 และ n = 3,000 นาที-1 สัดส่วนของการปล่อยอากาศส่วนเกินคือ 12% ของการไหลทั้งหมด]

การปล่อยไอเสีย

แล้วระบบไอเสียล่ะ? ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น มันยังทำงานในเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จที่อุณหภูมิสูง และนอกจากนี้ คุณต้องการให้การปล่อยไอเสียเอื้อต่อการทำความสะอาดกระบอกสูบจากก๊าซไอเสียอย่างสูงสุด วิธีการดั้งเดิมในการแก้ปัญหาเหล่านี้หมดลงแล้ว มีวิธีอื่นสำหรับการปรับปรุงอีกหรือไม่? ปรากฎว่ามี

Brodov, Zhilkin และ Plotnikov แย้งว่าเป็นไปได้ที่จะปรับปรุงการทำความสะอาดก๊าซและความน่าเชื่อถือของระบบไอเสียโดยการสร้างการหายากเพิ่มเติมในนั้นหรือการดีดออก นักพัฒนากล่าวว่าการไหลของการดีดออกเช่นเดียวกับวาล์วไอดีช่วยลดการเต้นของการไหลและเพิ่มการไหลของอากาศเชิงปริมาตรซึ่งช่วยให้ทำความสะอาดกระบอกสูบได้ดีขึ้นและเพิ่มกำลังเครื่องยนต์

ข้าว. 6. แบบแผนของระบบไอเสียพร้อมอีเจ็คเตอร์: 1 - หัวถังพร้อมช่อง; 2 - ท่อไอเสีย; 3 - ท่อไอเสีย; 4 - ท่อดีดออก; 5 – วาล์วไฟฟ้า; 6 - หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์].

การดีดออกมีผลดีต่อการถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไอเสียไปยังรายละเอียดของท่อไอเสีย (ดูรูปที่ 7): ด้วยระบบดังกล่าว ค่าสูงสุดของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในท้องถิ่น αх ต่ำกว่าค่า a 20% ไอเสียแบบดั้งเดิม - ยกเว้นช่วงปิดวาล์วไอดี ในทางกลับกัน ความเข้มของการถ่ายเทความร้อนจะสูงกว่านี้เล็กน้อย แต่โดยทั่วไปการถ่ายเทความร้อนยังน้อยกว่าและนักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าอีเจ็คเตอร์ที่ทางออกของเครื่องยนต์เทอร์โบจะเพิ่มความน่าเชื่อถือเนื่องจากจะลดการถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไปยังผนังท่อและก๊าซเองจะเป็น ระบายความร้อนด้วยอากาศดีดออก

ข้าว. 7. การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในพื้นที่ (lx = 140 มม.) αx ต่อมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง φ ในระบบไอเสียที่แรงดันไอเสียส่วนเกิน pb = 0.2 MPa และความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง n = 1,500 นาที-1 การกำหนดค่าระบบไอเสีย: 1 - ไม่มีการดีดออก; 2 - ด้วยการดีดออก]

เกิดอะไรขึ้นถ้าคุณรวม?

หลังจากได้รับข้อสรุปดังกล่าวเกี่ยวกับการติดตั้งทดลองแล้วนักวิทยาศาสตร์ได้ดำเนินการต่อไปและใช้ความรู้ที่ได้รับกับเครื่องยนต์จริง - เครื่องยนต์ดีเซล 8DM-21LM ที่ผลิตโดย Ural Diesel Engine Plant LLC ได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งใน "ทดลอง" มอเตอร์ดังกล่าวคือ ใช้เป็นโรงไฟฟ้าประจำ นอกจากนี้ "น้องชาย" ของเครื่องยนต์ดีเซล 8 สูบ 6DM-21LM ก็ถูกใช้ในงานเช่นกัน รูปตัววี แต่มีหกสูบ

ข้าว. 8. การติดตั้งโซลินอยด์วาล์วเพื่อปล่อยส่วนหนึ่งของอากาศในเครื่องยนต์ดีเซล 8DM-21LM: 1 - โซลินอยด์วาล์ว; 2 - ท่อทางเข้า; 3 - ปลอกท่อร่วมไอเสีย; 4 - เทอร์โบชาร์จเจอร์

สำหรับมอเตอร์ที่ "อายุน้อยกว่า" ได้มีการนำระบบการดีดออกไอเสีย ผสมผสานอย่างมีเหตุมีผลและชาญฉลาดมากกับระบบระบายแรงดันไอดี ซึ่งเราตรวจสอบก่อนหน้านี้เล็กน้อย - ดังที่แสดงในรูปที่ 3 อากาศเสียสามารถใช้สำหรับ ความต้องการของเครื่องยนต์ ดังที่คุณเห็น (รูปที่ 9) ท่อวางอยู่เหนือท่อร่วมไอเสียซึ่งมีการจ่ายอากาศจากทางเข้าออก ซึ่งเป็นแรงดันส่วนเกินที่สร้างความปั่นป่วนหลังจากคอมเพรสเซอร์ อากาศจากท่อจะ "กระจาย" ผ่านระบบโซลินอยด์วาล์ว ซึ่งอยู่ด้านหลังช่องระบายไอเสียของกระบอกสูบทั้งหกกระบอก

ข้าว. มะเดื่อ 9. มุมมองทั่วไปของระบบไอเสียที่อัพเกรดของเครื่องยนต์ 6DM-21LM: 1 – ท่อร่วมไอเสีย; 2 - เทอร์โบชาร์จเจอร์; 3 - ท่อจ่ายแก๊ส; 4 - ระบบดีดออก

อุปกรณ์ดีดออกดังกล่าวจะสร้างสุญญากาศเพิ่มเติมในท่อร่วมไอเสีย ซึ่งนำไปสู่การจัดตำแหน่งของการไหลของก๊าซและการอ่อนตัวของชั่วครู่ในชั้นการเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่า ผู้เขียนศึกษาได้วัดอัตราการไหลของอากาศ wx ขึ้นอยู่กับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง φ ที่มีและไม่มีการปล่อยไอเสีย

รูปที่ 10 แสดงให้เห็นว่าในระหว่างการดีดออก อัตราการไหลสูงสุดจะสูงขึ้น และหลังจากปิดวาล์วไอเสีย วาล์วไอเสียจะลดลงช้ากว่าท่อร่วมไอดีที่ไม่มีระบบดังกล่าว - จะได้รับ "ผลการชำระล้าง" ผู้เขียนกล่าวว่าผลลัพธ์บ่งชี้ถึงความเสถียรของการไหลและการทำความสะอาดกระบอกสูบเครื่องยนต์ที่ดีขึ้นจากก๊าซไอเสีย

ข้าว. มะเดื่อ 10. อัตราการไหลของก๊าซในพื้นที่ (lx = 140 mm, d = 30 mm) wx ในท่อร่วมไอเสียที่มีการดีดออก (1) และไปป์ไลน์แบบดั้งเดิม (2) ที่มุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง φ ที่ ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง n = 3000 นาที-1 และแรงดันเกินเริ่มต้น pb = 2.0 บาร์

ผลลัพธ์เป็นอย่างไร

งั้นเราไปกันเลยดีกว่า ประการแรก ถ้าส่วนเล็ก ๆ ของอากาศที่ถูกบีบอัดโดยคอมเพรสเซอร์ถูกปล่อยออกจากท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์เทอร์โบ จะช่วยลดการถ่ายเทความร้อนจากอากาศไปยังผนังสะสมได้ถึง 30% และในขณะเดียวกันก็รักษามวล อัตราการไหลของอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ในระดับปกติ ประการที่สอง หากเราใช้การดีดไอเสีย การถ่ายเทความร้อนในท่อร่วมไอเสียจะลดลงอย่างมากเช่นกัน - การวัดที่ดำเนินการให้ค่าประมาณ 15% - และยังปรับปรุงการทำความสะอาดแก๊สของกระบอกสูบอีกด้วย

เมื่อรวมผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่แสดงไว้สำหรับช่องไอดีและไอเสียเข้าไว้ในระบบเดียว เราจะได้ผลลัพธ์ที่ซับซ้อน: โดยการนำส่วนหนึ่งของอากาศออกจากช่องไอดี ถ่ายโอนไปยังไอเสีย และซิงโครไนซ์พัลส์เหล่านี้ให้ตรงเวลาอย่างแม่นยำ ระบบจะปรับสมดุล และ “สงบสติอารมณ์” ในกระบวนการของอากาศและไอเสียที่ไหลออก ด้วยเหตุนี้ เราจึงควรได้เครื่องยนต์ที่มีการรับน้ำหนักทางความร้อนน้อยกว่า ไว้วางใจได้ และมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์เทอร์โบทั่วไป

ดังนั้น ผลลัพธ์จึงได้มาจากสภาพห้องปฏิบัติการ ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการคำนวณเชิงวิเคราะห์ หลังจากนั้นจึงสร้างต้นแบบขึ้น ซึ่งทำการทดสอบและยืนยันผลในเชิงบวก จนถึงตอนนี้ ทั้งหมดนี้ได้ถูกนำมาใช้ภายในกำแพงของ UrFU บน turbodiesel แบบอยู่กับที่ขนาดใหญ่ (มอเตอร์ประเภทนี้ยังใช้กับหัวรถจักรดีเซลและเรือด้วย) อย่างไรก็ตาม หลักการที่วางไว้ในการออกแบบสามารถหยั่งรากในเครื่องยนต์ขนาดเล็กได้ - ลองนึกภาพ ตัวอย่างเช่น GAZ Gazelle, UAZ Patriot หรือ LADA Vesta ได้รับเครื่องยนต์เทอร์โบใหม่ ยิ่งกว่านั้น ด้วยคุณลักษณะที่ดีกว่าของ analogues ต่างประเทศ... เป็นไปได้ไหมว่าแนวโน้มใหม่ในการสร้างเครื่องยนต์จะเริ่มขึ้นในรัสเซีย?

นักวิทยาศาสตร์จาก Ural Federal University ยังมีวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดภาระความร้อนของเครื่องยนต์ในบรรยากาศ และหนึ่งในนั้นคือการทำโปรไฟล์ช่อง: ตามขวาง (โดยการแนะนำส่วนแทรกสี่เหลี่ยมหรือสามเหลี่ยม) และตามยาว ตามหลักการแล้ว ตามวิธีแก้ปัญหาทั้งหมดเหล่านี้ ขณะนี้มีความเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวอย่างการทำงาน ทำการทดสอบ และหากเป็นผลบวก ให้เริ่มการผลิตจำนวนมาก - ตามที่นักวิทยาศาสตร์กำหนด พื้นที่การออกแบบและการพัฒนาที่กำหนด ไม่ต้องการต้นทุนทางการเงินและเวลาที่มีนัยสำคัญ . ตอนนี้ควรพบผู้ผลิตที่สนใจ

Leonid Plotnikov กล่าวว่าเขาคิดว่าตัวเองเป็นนักวิทยาศาสตร์เป็นหลักและไม่ได้ตั้งเป้าที่จะทำการพัฒนาใหม่เชิงพาณิชย์

ในบรรดาเป้าหมาย ฉันอยากจะตั้งชื่อการวิจัยเพิ่มเติม หาผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ และพัฒนาการออกแบบดั้งเดิมของระบบแก๊สและอากาศสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ หากผลงานของฉันมีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมฉันก็ยินดี ฉันรู้จากประสบการณ์ว่าการนำผลลัพธ์ไปใช้นั้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้เวลานาน และหากคุณหมกมุ่นอยู่กับมัน ก็จะไม่มีเวลาเหลือสำหรับวิทยาศาสตร์และการสอน และฉันมีแนวโน้มมากขึ้นในด้านการศึกษาและวิทยาศาสตร์ ไม่ใช่อุตสาหกรรมและธุรกิจ

รองศาสตราจารย์ของ Ural Federal University ได้รับการตั้งชื่อตามประธานาธิบดีคนแรกของรัสเซีย B.N. เยลต์ซิน (UrFU)

อย่างไรก็ตาม เขาเสริมว่ากระบวนการดำเนินการตามผลการศึกษาเกี่ยวกับเครื่องจักรกำลังของ PJSC Uralmashzavod ได้เริ่มขึ้นแล้ว อัตราการนำไปใช้งานยังต่ำ งานทั้งหมดอยู่ในขั้นเริ่มต้น และมีข้อมูลเฉพาะน้อยมาก แต่องค์กรสนใจ ยังคงหวังว่าเราจะเห็นผลของการดำเนินการนี้ และอีกอย่างที่ผลงานของนักวิทยาศาสตร์จะนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ในประเทศ

คุณประเมินผลการศึกษาอย่างไร?

เกณฑ์ใดที่ถือเป็นกุญแจสำคัญในการเลือก "มากที่สุด" มีความแตกต่างพื้นฐานในแนวทางการออกแบบในทวีปต่างๆ หรือไม่? ลองหาคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้กัน

ยุโรป: ในเศรษฐกิจ

ในการแถลงข่าวเมื่อเร็วๆ นี้ที่ลอนดอน Jean-Martin Foltz หัวหน้าฝ่ายความกังวลของเปอโยต์-ซีตรองซึ่งค่อนข้างไม่คาดคิดสำหรับหลาย ๆ คนพูดถึงรถยนต์ไฮบริด: “มองไปรอบ ๆ : มีรถยนต์ประเภทนี้น้อยกว่า 1% ในยุโรปในขณะที่ ส่วนแบ่งของดีเซลถึงครึ่งหนึ่ง” จากข้อมูลของ Mr. Foltz ดีเซลสมัยใหม่มีราคาถูกกว่ามากในการผลิต ประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมไม่น้อย

ช่วงเวลาที่เครื่องยนต์ดีเซลทิ้งร่องรอยสีดำไว้เบื้องหลัง สั่นสะเทือนไปทั่วถนน และด้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัดในแง่ของกำลังลิตรต่อเครื่องยนต์เบนซิน ได้ผ่านไปแล้ว ทุกวันนี้ ส่วนแบ่งของเครื่องยนต์ดีเซลในยุโรปอยู่ที่ 52% และยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ยกตัวอย่างเช่น แรงผลักดันที่ได้รับจากโบนัสด้านสิ่งแวดล้อมในรูปแบบของภาษีที่ลดลง แต่เหนือสิ่งอื่นใดคือราคาน้ำมันที่สูง

ความก้าวหน้าของเครื่องยนต์ดีเซลเกิดขึ้นในปลายยุค 90 เมื่อเครื่องยนต์ตัวแรกที่มี "คอมมอนเรล" - รางเชื้อเพลิงทั่วไปเข้าสู่ซีรีส์ ตั้งแต่นั้นมา แรงกดดันก็เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในเครื่องยนต์รุ่นล่าสุด มีถึง 1,800 ชั้นบรรยากาศ และในความเป็นจริง จนถึงเมื่อเร็ว ๆ นี้ 1300 บรรยากาศถือเป็นตัวเลขที่โดดเด่น

ลำดับถัดไปคือระบบที่มีแรงดันฉีดเพิ่มขึ้นสองเท่า ขั้นแรก ปั๊มปั๊มเชื้อเพลิงลงในถังเก็บได้ถึง 1350 atm จากนั้นแรงดันจะเพิ่มขึ้นเป็น 2200 atm ซึ่งเข้าสู่หัวฉีด ภายใต้แรงกดดันนี้ เชื้อเพลิงจะถูกฉีดผ่านรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของสเปรย์เพิ่มความแม่นยำของปริมาณ ดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพและกำลัง

การฉีดนำร่องถูกใช้มาหลายปีแล้ว: เชื้อเพลิง "ชุดแรก" แรกจะเข้าสู่กระบอกสูบเร็วกว่าปริมาณหลักเล็กน้อย ซึ่งส่งผลให้เครื่องยนต์ทำงานนุ่มนวลขึ้นและไอเสียสะอาด

นอกจาก "คอมมอนเรล" แล้ว ยังมีวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคอีกวิธีหนึ่งในการเพิ่มแรงดันในการฉีดให้สูงขึ้นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน หัวฉีดปั๊มย้ายจากเครื่องยนต์รถบรรทุกไปเป็นเครื่องยนต์ดีเซลเบา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โฟล์คสวาเก้นมุ่งมั่นที่จะสร้างการแข่งขันที่ดีสำหรับ "ทางลาดทั่วไป"

สิ่งกีดขวางทางดีเซลอย่างใดอย่างหนึ่งคือสิ่งแวดล้อมมาโดยตลอด หากเครื่องยนต์เบนซินถูกดุสำหรับคาร์บอนมอนอกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และไฮโดรคาร์บอนในไอเสีย เครื่องยนต์ดีเซลก็จะถูกตำหนิสำหรับสารประกอบไนโตรเจนและอนุภาคเขม่า การแนะนำบรรทัดฐาน Euro IV เมื่อปีที่แล้วไม่ใช่เรื่องง่าย ไนโตรเจนออกไซด์ถูกจัดการโดยใช้สารทำให้เป็นกลาง แต่ตัวกรองพิเศษจับเขม่าได้ มันทำหน้าที่ได้ถึง 150,000 กม. หลังจากนั้นจะเปลี่ยนหรือ "เผา" ตามคำสั่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม ก๊าซไอเสียจากระบบหมุนเวียนและเชื้อเพลิงปริมาณมากจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบ อุณหภูมิไอเสียสูงขึ้นและเขม่าเผาไหม้ออก

เป็นที่น่าสังเกตว่าเครื่องยนต์ดีเซลรุ่นใหม่ส่วนใหญ่สามารถใช้เชื้อเพลิงไบโอดีเซลได้ โดยอาศัยน้ำมันพืชเป็นหลัก ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เชื้อเพลิงนี้มีความก้าวร้าวน้อยกว่าต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นส่วนแบ่งมวลของมันในตลาดยุโรปน่าจะถึง 30% ภายในปี 2010

ในระหว่างนี้ ผู้เชี่ยวชาญสังเกตเห็นการพัฒนาร่วมกันของเจนเนอรัล มอเตอร์ส และ FIAT ซึ่งเป็นหนึ่งใน "เครื่องยนต์แห่งปี 2548" ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องยนต์ดีเซลความจุน้อยสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์การฉีดได้อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้มีแรงบิดมากขึ้นและสตาร์ทเครื่องยนต์ได้รวดเร็ว การใช้อลูมิเนียมอย่างกว้างขวางซึ่งช่วยลดน้ำหนักและขนาดลงได้อย่างมาก ประกอบกับกำลังที่เพียงพอถึง 70 แรงม้า และแรงบิดมหาศาลที่ 170 นิวตันเมตรทำให้เครื่องยนต์ 1.3 ลิตรได้รับคะแนนโหวตเป็นจำนวนมาก

เมื่อพิจารณาจากความสำเร็จทั้งหมดในส่วนของเครื่องยนต์ดีเซลแล้ว เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าอนาคตอันใกล้ของยุโรปอยู่ที่เครื่องยนต์เหล่านี้ พวกเขามีพลังมากขึ้น เงียบขึ้น และสะดวกสบายมากขึ้นสำหรับการขับขี่ทุกวัน ด้วยราคาน้ำมันในปัจจุบัน จึงไม่มีเครื่องยนต์ประเภทใดที่สามารถแทนที่เครื่องยนต์เหล่านี้ในโลกเก่าได้

เอเชีย: กำลังมากขึ้นต่อลิตร

ความสำเร็จหลักของผู้สร้างเครื่องยนต์ญี่ปุ่นในช่วงสิบปีที่ผ่านมาคือกำลังลิตรที่สูง ขับเคลื่อนโดยกฎหมายในขอบเขตที่แคบ วิศวกรสามารถจัดการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในหลากหลายวิธี ตัวอย่างที่โดดเด่นคือจังหวะวาล์วแปรผัน ในช่วงปลายยุค 80 ฮอนด้าญี่ปุ่นที่มีระบบ VTEC ได้ทำการปฏิวัติอย่างแท้จริง

ความจำเป็นในการเปลี่ยนเฟสจะขึ้นอยู่กับโหมดการขับขี่ที่แตกต่างกัน: ในเมือง ประสิทธิภาพและแรงบิดที่รอบต่ำเป็นสิ่งสำคัญที่สุด บนทางหลวง - ที่รอบสูง ความต้องการของผู้ซื้อในประเทศต่าง ๆ ก็แตกต่างกันเช่นกัน ก่อนหน้านี้ การตั้งค่ามอเตอร์คงที่ แต่ตอนนี้สามารถเปลี่ยนได้อย่างแท้จริงในระหว่างเดินทาง

เครื่องยนต์ฮอนด้าสมัยใหม่ติดตั้ง VTEC หลายประเภทรวมถึงอุปกรณ์สามขั้นตอน ที่นี่พารามิเตอร์จะถูกปรับไม่เพียง แต่ที่ความเร็วต่ำและสูง แต่ยังรวมถึงความเร็วปานกลางด้วย ด้วยวิธีนี้คุณสามารถรวมสิ่งที่เข้ากันไม่ได้: กำลังเฉพาะสูง (สูงถึง 100 แรงม้า / ลิตร) การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในโหมด 60-70 กม. / ชม. ที่ 4 ลิตรต่อร้อยและแรงบิดสูงในช่วง 2,000 ถึง 6000 รอบต่อนาที

เป็นผลให้ญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการขจัดพลังงานสูงออกจากปริมาณที่พอเหมาะ Honda S2000 roadster ที่มีเครื่องยนต์ขนาด 2 ลิตรแบบดูดตามธรรมชาติที่มี 250 แรงม้า ยังคงครองสถิติสำหรับตัวบ่งชี้นี้เป็นเวลาหนึ่งปีติดต่อกัน แม้ว่าที่จริงแล้วเครื่องยนต์จะปรากฏตัวขึ้นในปี 2542 แต่ก็ยังคงเป็นเครื่องยนต์ที่ดีที่สุด - อันดับสองในบรรดาผู้เข้าแข่งขันในปี 2548 ที่มีปริมาตร 1.8–2.0 ลิตร ความสำเร็จที่ไม่อาจปฏิเสธได้ประการที่สองของญี่ปุ่นคือการติดตั้งแบบไฮบริด "Synergy Drive Hybrid" ที่ผลิตโดย "Toyota" เป็นที่รู้จักในหมู่ผู้ชนะมากกว่าหนึ่งครั้ง โดยได้รับคะแนนสูงสุดในการเสนอชื่อ "เครื่องยนต์ที่ประหยัด" ตัวเลขที่ประกาศไว้ - 4.2 l / 100 km สำหรับรถยนต์ที่ค่อนข้างใหญ่เช่น Toyota Prius นั้นดีอย่างแน่นอน พลังของ "Synergy Drive" สูงถึง 110 แรงม้า และแรงบิดรวมของการติดตั้งน้ำมันเบนซิน - ไฟฟ้านั้นโดดเด่น - 478 นิวตันเมตร!

นอกจากประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงแล้ว ยังเน้นในแง่มุมด้านสิ่งแวดล้อม: การปล่อยสารไฮโดรคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์ออกจากเครื่องยนต์อยู่ที่ 80 และ 87.5% ต่ำกว่าที่กำหนดโดยมาตรฐาน Euro IV สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน และต่ำกว่าข้อกำหนดสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล 96% ดังนั้น "Synergy Drive" จึงเหมาะสมกับกรอบการทำงานที่ยากที่สุดในโลก - ZLEV ซึ่งวางแผนไว้สำหรับการเปิดตัวในแคลิฟอร์เนีย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแนวโน้มที่น่าสงสัย: ในส่วนที่เกี่ยวกับลูกผสม เรากำลังพูดถึงบันทึกประสิทธิภาพที่แน่นอนน้อยลงเรื่อยๆ ใช้ Lexus RX 400h รถคันนี้กินไฟค่อนข้างปกติ 10 ลิตรในวัฏจักรเมือง มีข้อแม้เพียงข้อเดียว ซึ่งถือว่าน้อยมากเมื่อพิจารณาจากกำลังของเครื่องยนต์หลัก 272 แรงม้า และนาทีที่ 288 น.!

หากบริษัทญี่ปุ่น ซึ่งโดยหลักคือ Toyota และ Honda สามารถลดต้นทุนของหน่วยได้ ยอดขายรถไฮบริดอาจพุ่งสูงขึ้นอย่างมากในอีก 5-10 ปีข้างหน้า

อเมริกา: ราคาถูกและราคาไม่แพง

หลังจากการแข่งขัน "เครื่องยนต์แห่งปี" การอภิปรายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เกิดขึ้นในฟอรัมของรถยนต์อเมริกัน: ผู้ชนะการออกแบบของเราไม่มีเครื่องยนต์เพียงเครื่องเดียว! ง่ายมาก ชาวอเมริกันถึงแม้จะเกิดวิกฤตด้านเชื้อเพลิงอย่างต่อเนื่อง แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จในการประหยัดน้ำมันมากนัก และพวกเขาไม่อยากได้ยินเกี่ยวกับน้ำมันดีเซลด้วยซ้ำ! แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าพวกเขาไม่มีอะไรจะคุยโม้

ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ "Chrysler" ของซีรีส์ "Chemie" ซึ่งฉายแววในรุ่นที่ทรงพลัง ชื่อของพวกเขามาจากภาษาอังกฤษครึ่งซีก - ครึ่งซีก แน่นอนว่ามีการเปลี่ยนแปลงมากมายในครึ่งศตวรรษ แต่ก่อนหน้านี้ "เคมี" สมัยใหม่มีห้องเผาไหม้ครึ่งวงกลม

ตามเนื้อผ้าที่หัวของสายเครื่องยนต์เป็นหน่วยของการกำจัดที่ไม่เหมาะสมตามมาตรฐานยุโรป - มากถึง 6.1 ลิตร ทันทีที่คุณเปิดหนังสือชี้ชวน ความแตกต่างในแนวทางการออกแบบจะดึงดูดสายตาคุณ “กำลังดีที่สุดในรถระดับเดียวกัน” “อัตราเร่งที่เร็วที่สุด” “ระดับเสียงรบกวนต่ำ”… มีการกล่าวถึงอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในการผ่าน แม้ว่าเขาจะไม่สนใจวิศวกรก็ตาม เป็นเพียงว่าลำดับความสำคัญค่อนข้างแตกต่างกัน - ลักษณะแบบไดนามิกและ ... ต้นทุนต่ำของหน่วย

ไม่มีเฟสแปรผันในมอเตอร์ Chemie พวกเขาไม่ได้รับการสนับสนุนและไม่สามารถเข้าใกล้หน่วยญี่ปุ่นที่ดีที่สุดในแง่ของกำลังลิตร แต่พวกเขาใช้ระบบ MDS ที่แยบยล (Multi Displacement System - ระบบหลายเล่ม) ตามชื่อของมัน ความหมายของมันอยู่ที่การปิดกระบอกสูบเครื่องยนต์สี่สูบจากแปดสูบเมื่อไม่จำเป็นต้องใช้ "ม้า" ทั้งหมด 335 ตัวและแรงบิด 500 นิวตันเมตร เช่น เครื่องยนต์ 5.7 ลิตร ใช้เวลาเพียง 40 มิลลิวินาทีในการปิด จีเอ็มเคยใช้ระบบที่คล้ายกันมาก่อน และนี่เป็นประสบการณ์ครั้งแรกสำหรับไครสเลอร์ ตามที่บริษัทระบุ MDS ช่วยให้คุณประหยัดเชื้อเพลิงได้มากถึง 20% ขึ้นอยู่กับสไตล์การขับขี่ Bob Lee รองประธานแผนกเครื่องยนต์ของ Chrysler รู้สึกภูมิใจกับเครื่องยนต์ใหม่นี้มาก: "การปิดใช้งานกระบอกสูบนั้นสวยงามและเรียบง่าย... ข้อดีคือความน่าเชื่อถือและต้นทุนต่ำ"

โดยธรรมชาติแล้ว วิศวกรชาวอเมริกันไม่ได้จำกัดอยู่แค่กระบอกสูบแบบสลับได้ พวกเขายังเตรียมการพัฒนาที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง เช่น โรงไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง เมื่อพิจารณาจากรูปลักษณ์ของรถยนต์แนวคิดใหม่ทั้งหมดที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าว อนาคตของพวกเขาก็ถูกวาดด้วยสีชมพู

แน่นอนว่าเราสังเกตเห็นเฉพาะคุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของ "การสร้างเครื่องยนต์ระดับชาติ" เท่านั้น โลกสมัยใหม่มีขนาดเล็กเกินไปสำหรับวัฒนธรรมที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานจะอยู่เคียงข้างกันโดยไม่มีอิทธิพลต่อกันและกัน บางทีวันหนึ่งพวกเขาจะนำสูตรสำหรับเครื่องยนต์ "ระดับโลก" ในอุดมคติออกมา? จนถึงตอนนี้ ทุกคนชอบที่จะวิ่งตามเส้นทางของตนเอง: ยุโรปกำลังเตรียมที่จะโอนสวนเกือบครึ่งหนึ่งเป็นน้ำมันเรพซีด อเมริกาแม้จะพยายามไม่สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในโลก แต่ก็ค่อยๆ หย่านมตัวเองจากมาสโทดอนที่โลภมาก และกำลังคิดที่จะถ่ายโอนโครงสร้างพื้นฐานของประเทศทั้งหมดไปเป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจน อืม ญี่ปุ่น...เช่นเคย ใช้เทคโนโลยีชั้นสูงและความเร็วอันน่าทึ่งของการใช้งาน

ดีเซล "พีเอสเอ-ฟอร์ด"

ในอนาคตอันใกล้นี้ การผลิตเครื่องยนต์ใหม่ 2 เครื่องยนต์จะเริ่มขึ้น ซึ่งพัฒนาโดย Peugeot-Citroen และ Ford (วิศวกรของ Ford Phil Lake แนะนำให้พวกเขารู้จักกับนักข่าว) ดีเซลที่มีปริมาตร 2.2 ลิตรจะถูกส่งไปยังรถยนต์เพื่อการพาณิชย์และรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ขณะนี้ระบบ "คอมมอนเรล" ทำงานที่ความดัน 1800 atm เชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ผ่านทางปากขนาด 135 ไมครอนจำนวนเจ็ดรูในหัวฉีดแบบเพียโซอิเล็กทริก (ก่อนหน้านี้มีห้าช่อง) ตอนนี้สามารถฉีดเชื้อเพลิงได้ถึงหกครั้งต่อรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ผลลัพธ์ที่ได้คือไอเสียที่สะอาดขึ้น ประหยัดน้ำมัน ลดการสั่นสะท้าน

ใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ความเฉื่อยต่ำขนาดกะทัดรัดสองตัว อันแรกรับผิดชอบเฉพาะ "ด้านล่าง" เท่านั้นส่วนที่สองเชื่อมต่อหลังจาก 2,700 รอบต่อนาทีให้เส้นโค้งแรงบิดที่ราบรื่นถึง 400 นิวตันเมตรที่ 1750 รอบต่อนาทีและกำลัง 125 แรงม้า ที่ 4000 รอบต่อนาที น้ำหนักของเครื่องยนต์เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนลดลง 12 กก. ด้วยสถาปัตยกรรมใหม่ของบล็อกกระบอกสูบ

บ้าน » งานร่างกาย » เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุน – มุมมองที่ประหยัด ความทันสมัยของอุปกรณ์แปลงเป็นธุรกิจที่ทำกำไรได้ เลเซอร์แทนหัวเทียน