เครื่องยนต์สเตอร์ลิงรุ่นใดมีการออกแบบที่ดีที่สุดเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด เครื่องยนต์สเตอร์ลิงจะพบการใช้งานในเศรษฐกิจรัสเซียหรือไม่? เครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่ทันสมัย

หนึ่งในแหล่งพลังงานกลสำหรับรถยนต์ที่มีแนวโน้มว่าจะเป็นเครื่องยนต์ การเผาไหม้ภายนอกพัฒนาโดย Robert Stirling ที่เกิดในสกอตแลนด์เมื่อสองสามศตวรรษก่อน เครื่องยนต์สันดาปภายนอกของสเตอร์ลิงตามหลักการทำงานนั้นแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในทั้งหมดมากจากปกติ แต่หลังจากการพัฒนาไประยะหนึ่ง พวกเขาก็ลืมมันไปอย่างปลอดภัย

ประวัติความเป็นมาของการสร้าง

ในปี ค.ศ. 1816 Robert Stirling ที่เกิดในสกอตแลนด์ได้จดสิทธิบัตร เครื่องยนต์ความร้อนซึ่งปัจจุบันตั้งชื่อตามผู้สร้าง อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้เป็นผู้คิดค้นแนวคิดเรื่องเครื่องยนต์ลมร้อนเลย แต่โครงการแรกที่มีสติสัมปชัญญะในการสร้างหน่วยดังกล่าวดำเนินการโดยสเตอร์ลิง

เขาปรับปรุงระบบโดยเพิ่มเครื่องกรองเข้าไป ในเอกสารทางเทคนิคที่เรียกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมากจากการทำให้เครื่องยนต์อุ่น รุ่นนี้ในเวลานั้นได้รับการยอมรับว่ามีความทนทานที่สุดเนื่องจากไม่เคยระเบิด

แม้จะประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็วในการส่งเสริมแบบจำลอง เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 จาก พัฒนาต่อไปเครื่องยนต์สันดาปภายนอกถูกละทิ้งเนื่องจากต้นทุนในความโปรดปรานของเครื่องยนต์ สันดาปภายใน.

เครื่องยนต์สเตอร์ลิง: หลักการทำงานและการดัดแปลง

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนใดๆ คือ เพื่อให้ได้ก๊าซในสถานะขยาย จำเป็นต้องใช้ความพยายามทางกลอย่างมาก เนื่องจาก ตัวอย่างที่ดีการทดลองสามารถอ้างถึงสองกระทะตามที่พวกเขาเต็มไปด้วยน้ำเย็นและน้ำร้อน แช่ขวดที่มีฝาเกลียวในน้ำเย็น หลังจากนั้นขวดจะถูกโอนไปยังน้ำร้อน

ด้วยการเคลื่อนไหวนี้ ก๊าซในขวดจะทำงานด้วยกลไกและดันจุกก๊อกออกจากคอ เครื่องยนต์สันดาปภายนอกรุ่นแรกทำงานบนหลักการเดียวกันทุกประการ อย่างไรก็ตาม ภายหลังผู้สร้างตระหนักว่าส่วนหนึ่งของความร้อนที่สร้างขึ้นนั้นสามารถนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนได้ ผลผลิตของหน่วยจากนี้เพิ่มขึ้นเท่านั้น

ไม่นานนักวิศวกรจากสวีเดน Erickson ได้ปรับปรุงการออกแบบโดยเสนอแนวคิดในการทำความเย็นและความร้อนของแก๊สที่ความดันคงที่แทนที่จะเป็นปริมาตร สิ่งนี้ทำให้เครื่องยนต์สามารถ "ก้าวขึ้นบันไดอาชีพ" และเริ่มใช้ในเหมืองและโรงพิมพ์ สำหรับลูกเรือและยานพาหนะ หน่วยนั้นหนักเกินไป

รูปแสดงรอบการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงอย่างชัดเจน

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงทำงานอย่างไร โดยจะแปลงพลังงานความร้อนที่จ่ายจากภายนอกเป็นงานกลไกที่มีประโยชน์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของก๊าซหรือของเหลวที่หมุนเวียนอยู่ในปริมาตรที่ปิด ในส่วนล่างของตัวเครื่อง สารทำงานจะร้อนขึ้น เพิ่มปริมาตร และดันลูกสูบขึ้น

อากาศร้อนเข้าสู่ด้านบนของมอเตอร์และระบายความร้อนด้วยหม้อน้ำ แรงดันของของไหลทำงานลดลง และลูกสูบถูกลดระดับลงเพื่อทำซ้ำตลอดทั้งรอบ ระบบถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์เพื่อไม่ให้ใช้สารทำงาน แต่จะเคลื่อนที่ภายในวัฏจักรเท่านั้น

นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์แบบเปิดซึ่งใช้การควบคุมการไหลโดยใช้วาล์ว โมเดลเหล่านี้เรียกว่าเครื่องยนต์ Erickson โดยทั่วไป หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นคล้ายคลึงกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน ที่อุณหภูมิต่ำการบีบอัดจะเกิดขึ้นและในทางกลับกัน การทำความร้อนจะดำเนินการในรูปแบบต่างๆ

ความร้อนในเครื่องยนต์สันดาปภายนอกถูกจ่ายผ่านผนังกระบอกสูบจากด้านนอก สเตอร์ลิงเดาว่าจะใช้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นระยะด้วยลูกสูบดิสเพลสเมนต์ ลูกสูบนี้เคลื่อนที่ก๊าซจากช่องหนึ่งของกระบอกสูบไปยังอีกช่องหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิต่ำจะยังคงอยู่ในมือข้างหนึ่ง และอุณหภูมิสูงในอีกด้านหนึ่ง เมื่อลูกสูบเคลื่อนขึ้นด้านบน ก๊าซจะเคลื่อนจากช่องร้อนไปยังช่องเย็น

ระบบขับเคลื่อนในเครื่องยนต์เชื่อมต่อกับลูกสูบที่ใช้งานได้ ซึ่งบีบอัดแก๊สในที่เย็นและปล่อยให้ขยายตัวด้วยความร้อน งานที่มีประโยชน์เกิดขึ้นเนื่องจากการบีบอัดที่อุณหภูมิต่ำกว่า ความต่อเนื่องมาจากกลไกข้อเหวี่ยง ไม่มีขอบเขตพิเศษระหว่างขั้นตอนของวัฏจักร ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงไม่ลด

รายละเอียดเครื่องยนต์บางส่วน

ตามทฤษฎีแล้ว แหล่งความร้อนใดๆ (แสงอาทิตย์ ไฟฟ้า เชื้อเพลิง) สามารถจ่ายพลังงานให้กับเครื่องยนต์สันดาปภายนอกได้ หลักการทำงานของเครื่องยนต์คือการใช้ฮีเลียม ไฮโดรเจน หรืออากาศ วัฏจักรในอุดมคติมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุดเท่าที่เป็นไปได้ ประสิทธิภาพในกรณีนี้คือ 30 ถึง 40% เครื่องกำเนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพสามารถให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในตัวช่วยฟื้นฟู แลกเปลี่ยน และระบายความร้อนในเครื่องยนต์สมัยใหม่ ข้อดีของมันคือการทำงานแบบไร้น้ำมัน โดยทั่วไปแล้ว เครื่องยนต์ต้องการการหล่อลื่นเพียงเล็กน้อย แรงดันเฉลี่ยในกระบอกสูบแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 ถึง 20 MPa ระบบการปิดผนึกที่ดีและความเป็นไปได้ที่น้ำมันจะเข้าสู่โพรงทำงานเป็นสิ่งสำคัญ

ตามการคำนวณทางทฤษฎี ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมากและสามารถเข้าถึงได้ถึง 70% ตัวอย่างเครื่องยนต์รุ่นแรกๆ ที่ใช้กับโลหะนั้นมีประสิทธิภาพต่ำ เนื่องจากตัวเลือกน้ำหล่อเย็นไม่มีประสิทธิภาพและจำกัดอุณหภูมิความร้อนสูงสุด จึงไม่มีวัสดุโครงสร้างที่ทนต่อแรงดันสูง ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เครื่องยนต์ที่มีไดรฟ์ขนมเปียกปูนในระหว่างการทดสอบมีประสิทธิภาพเกิน 35% ในน้ำหล่อเย็นและที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส การปรับปรุงการออกแบบในตัวอย่างทดลองบางรายการทำให้สามารถบรรลุประสิทธิภาพเกือบ 39% เครื่องยนต์เบนซินสมัยใหม่เกือบทั้งหมดที่มีกำลังใกล้เคียงกันมีประสิทธิภาพ 28 - 30% ดีเซลเทอร์โบถึงประมาณ 35% ตัวอย่างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ทันสมัยที่สุดที่พัฒนาโดยบริษัท Mechanical Technology Inc ในสหรัฐอเมริกา มีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 43%

หลังจากการพัฒนาเซรามิกทนความร้อนและวัสดุที่เป็นนวัตกรรมอื่นๆ จะสามารถเพิ่มอุณหภูมิของตัวกลางได้อีก ประสิทธิภาพสามารถเข้าถึงได้ถึง 60% ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว

มีการดัดแปลงเครื่องยนต์สันดาปภายนอกของสเตอร์ลิงหลายอย่าง

การปรับเปลี่ยน "อัลฟ่า"

เครื่องยนต์ดังกล่าวประกอบด้วยลูกสูบกำลังแยกแบบร้อนและเย็นซึ่งอยู่ในกระบอกสูบของตัวเอง ความร้อนถูกส่งไปยังกระบอกสูบด้วยลูกสูบร้อน และลูกสูบเย็นจะอยู่ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำความเย็น

การปรับเปลี่ยน "เบต้า"

ในเครื่องยนต์รุ่นนี้ กระบอกสูบที่ลูกสูบตั้งอยู่ด้านหนึ่งและอีกด้านหนึ่งจะระบายความร้อน ดิสเพลสเซอร์และลูกสูบกำลังเคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบ displacer ถูกออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนปริมาตรของแก๊สทำงาน รีเจนเนอเรเตอร์จะส่งสารทำงานที่เย็นลงไปยังช่องเครื่องยนต์ที่ร้อน

การดัดแปลง "แกมมา"

การออกแบบที่เรียบง่ายทั้งหมดของการดัดแปลงแกมมานั้นทำมาจากกระบอกสูบสองกระบอก อันแรกเย็นสนิท มันเคลื่อนลูกสูบกำลัง และอันที่สองเย็นเพียงด้านเดียวเท่านั้นและอีกด้านหนึ่ง - อุ่น มันทำหน้าที่ในการเคลื่อนย้ายกลไกการกระจัด เครื่องกำเนิดหมุนเวียนก๊าซเย็นในการปรับเปลี่ยนนี้สามารถใช้ได้กับกระบอกสูบทั้งสองและรวมอยู่ในการออกแบบ displacer

ข้อดีของเครื่องยนต์สันดาปภายนอก

เครื่องยนต์ประเภทนี้ไม่โอ้อวดในแง่ของเชื้อเพลิงเนื่องจากพื้นฐานของการทำงานคือความแตกต่างของอุณหภูมิ อะไรทำให้เกิดความแตกต่างนี้ - มันไม่สำคัญจริงๆ เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีการออกแบบที่เรียบง่ายและไม่จำเป็น ระบบเพิ่มเติมและ ไฟล์แนบ(สตาร์ท, กระปุกเกียร์). คุณลักษณะบางอย่างของการออกแบบเครื่องยนต์รับประกันอายุการใช้งานที่ยาวนาน: เครื่องยนต์สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องประมาณหนึ่งแสนชั่วโมง ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกคือความเงียบ เป็นเพราะไม่มีการระเบิดในกระบอกสูบและไม่จำเป็นต้องกำจัดก๊าซไอเสีย ความแตกต่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยพารามิเตอร์นี้คือการปรับเปลี่ยนเบต้า การออกแบบมาพร้อมกับกลไกข้อเหวี่ยงรูปเพชร ซึ่งทำให้ไม่มีการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงาน และสุดท้ายคือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีกระบวนการในกระบอกสูบเครื่องยนต์ที่อาจส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อเลือกแหล่งความร้อนทางเลือก (พลังงานแสงอาทิตย์) เครื่องยนต์สเตอร์ลิงจะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม หน่วยพลังงาน.

ข้อเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายนอก

การผลิตจำนวนมากของเครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ในขณะนี้ ปัญหาหลักคือการใช้วัสดุของโครงสร้าง การหล่อเย็นของเหลวในการทำงานของเครื่องยนต์จำเป็นต้องติดตั้งหม้อน้ำที่มีปริมาณมาก ส่งผลให้มิติเพิ่มขึ้น การใช้งาน ประเภทที่ซับซ้อนสารทำงานเช่นไฮโดรเจนหรือฮีเลียมทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความปลอดภัยของเครื่องยนต์ ค่าการนำความร้อนและทนต่ออุณหภูมิต้องอยู่ที่ ระดับสูง. ความร้อนถูกส่งไปยังปริมาตรการทำงานผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ดังนั้นความร้อนบางส่วนจึงหายไประหว่างทาง ในการผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจำเป็นต้องใช้โลหะทนความร้อน ในกรณีนี้ โลหะต้องทนต่อแรงดันสูง วัสดุทั้งหมดเหล่านี้มีราคาแพงและใช้เวลานานในการประมวลผล หลักการของการเปลี่ยนโหมดของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นแตกต่างจากแบบเดิมมาก จำเป็นต้องมีการพัฒนาอุปกรณ์ควบคุมพิเศษ การเปลี่ยนแปลงกำลังเกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดันในกระบอกสูบและมุมเฟสระหว่าง displacer และลูกสูบกำลัง คุณยังสามารถเปลี่ยนความจุของช่องด้วยสารทำงาน

ตัวอย่างการใช้งานเครื่องยนต์สันดาปภายนอกในรถยนต์

รุ่นที่ใช้งานได้ของเครื่องยนต์ดังกล่าวได้รับการปล่อยตัวออกมา แม้จะมีปัญหาในการผลิตทั้งหมดก็ตาม ในยุค 50 ของศตวรรษที่ 20 บริษัทยานยนต์เริ่มให้ความสนใจในหน่วยพลังงานประเภทนี้ โดยพื้นฐานแล้วฟอร์ดมีส่วนร่วมในการใช้งานเครื่องยนต์สเตอร์ลิงในรถยนต์ บริษัทยานยนต์และ Volkswagen Group. UNITED STIRLING บริษัท สัญชาติสวีเดนได้พัฒนาเอ็นจิ้นดังกล่าวซึ่งนักพัฒนาพยายามใช้หน่วยอนุกรมและส่วนประกอบ (เพลาข้อเหวี่ยง, ก้านสูบ) บ่อยขึ้น เครื่องยนต์รูปตัววีสี่สูบได้รับการพัฒนาโดยมีความถ่วงจำเพาะ 2.4 กก. / กิโลวัตต์ ดีเซลขนาดกะทัดรัดมีน้ำหนักใกล้เคียงกัน พวกเขาพยายามติดตั้งเครื่องยนต์บนรถตู้บรรทุกสินค้าขนาดเจ็ดตัน

ความสำเร็จที่โดดเด่นที่สุดคือ Philips 4-125DA ซึ่งพร้อมสำหรับการติดตั้งบน รถยนต์. กำลังทำงานเครื่องยนต์ 173 พลังม้าส. ขนาดไม่แตกต่างจาก ICE น้ำมันเบนซินทั่วไปมากนัก

บริษัท เจนเนอรัล มอเตอร์สพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายนอกรูปตัววีแปดสูบพร้อมกลไกข้อเหวี่ยงแบบอนุกรม ในปี 1972 รถยนต์รุ่นจำนวนจำกัด ฟอร์ด โตริโน่พร้อมกับเครื่องยนต์ดังกล่าว นอกจากนี้ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงลดลงมากถึง 25% เมื่อเทียบกับ รุ่นก่อนหน้า. วันนี้ไม่กี่ บริษัทต่างชาติพยายามปรับปรุงการออกแบบของเครื่องยนต์นี้เพื่อปรับให้เข้ากับ การผลิตต่อเนื่องและติดตั้งบนรถยนต์

เครื่องยนต์สันดาปภายนอก

องค์ประกอบสำคัญในการดำเนินโครงการประหยัดพลังงานคือการจัดหาแหล่งไฟฟ้าและความร้อนที่เป็นอิสระให้กับที่อยู่อาศัยขนาดเล็กและผู้บริโภคที่อยู่ห่างไกลจากเครือข่ายแบบรวมศูนย์ เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ การติดตั้งที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับการผลิตไฟฟ้าและความร้อนจากเครื่องยนต์สันดาปภายนอกจึงเหมาะสมที่สุด ใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ มุมมองแบบดั้งเดิมเชื้อเพลิง ตลอดจนก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง ก๊าซชีวภาพที่ได้จากเศษไม้ เป็นต้น

ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลสูงขึ้น การให้ความสำคัญกับการปล่อย CO 2 เพิ่มขึ้น และความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการเลิกพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและกลายเป็นพลังงานแบบพอเพียงอย่างเต็มที่ นี่เป็นผลมาจากการพัฒนาตลาดขนาดใหญ่สำหรับเทคโนโลยีที่สามารถผลิตพลังงานจากชีวมวล

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อเกือบ 200 ปีที่แล้วในปี พ.ศ. 2359 เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะและสี่จังหวะร่วมกับเครื่องยนต์ไอน้ำ เครื่องยนต์สันดาปภายนอกถือเป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ประเภทหลัก พวกเขาได้รับการออกแบบโดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างเครื่องยนต์ที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำ ในตอนต้นของศตวรรษที่ 18 การขาดวัสดุที่เหมาะสมทำให้มีผู้เสียชีวิตจำนวนมากเนื่องจากการระเบิดของเครื่องยนต์ไอน้ำแรงดันสูง

ตลาดที่สำคัญสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่พัฒนาขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานขนาดเล็ก ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยโดยไม่จำเป็นต้องใช้ผู้ควบคุมที่มีทักษะ

หลังจากการประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายในในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 ตลาดสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายนอกได้หายไป ต้นทุนการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายในต่ำกว่าเมื่อเทียบกับต้นทุนในการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายนอก ข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือพวกเขาต้องการเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สะอาดและปล่อย CO2 เพิ่มขึ้นในการทำงาน อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ เชื้อเพลิงฟอสซิลมีต้นทุนต่ำและปล่อย CO2 ทิ้งไป

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายนอก

ต่างจากกระบวนการเผาไหม้ภายในที่รู้จักกันดีซึ่งเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ภายในเครื่องยนต์ เครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นขับเคลื่อนด้วยแหล่งความร้อนภายนอก หรือที่แม่นยำกว่านั้น มันถูกขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดจากแหล่งความร้อนและความเย็นภายนอก

แหล่งความร้อนและความเย็นภายนอกเหล่านี้อาจเป็นก๊าซเสียจากชีวมวลและน้ำหล่อเย็นตามลำดับ กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ติดตั้งบนเครื่องยนต์โดยผลิตพลังงาน

เครื่องยนต์สันดาปภายในทั้งหมดขับเคลื่อนด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิ เครื่องยนต์เบนซิน ดีเซล และเครื่องยนต์สันดาปภายนอกใช้แรงอัดอากาศเย็นน้อยกว่าการอัดลมร้อน

เครื่องยนต์เบนซินและดีเซลดึงอากาศเย็นและบีบอัดอากาศนั้นก่อนที่จะได้รับความร้อนจากกระบวนการเผาไหม้ภายในที่เกิดขึ้นภายในกระบอกสูบ หลังจากให้ความร้อนกับอากาศเหนือลูกสูบแล้ว ลูกสูบจะเคลื่อนลง โดยที่อากาศจะขยายตัว เนื่องจากอากาศร้อน แรงที่กระทำต่อแกนลูกสูบจึงมีมาก เมื่อลูกสูบไปถึงด้านล่าง วาล์วจะเปิดออกและไอเสียที่ร้อนจะถูกแทนที่ด้วยอากาศที่สดชื่นและเย็นสดชื่น เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น อากาศเย็นจะถูกบีบอัด และแรงที่กระทำต่อแกนลูกสูบจะน้อยกว่าเมื่อเคลื่อนลง

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกทำงานตามหลักการที่แตกต่างกันเล็กน้อย ไม่มีวาล์วอยู่ในนั้นมันถูกปิดผนึกอย่างผนึกแน่นและอากาศถูกทำให้ร้อนและเย็นโดยใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบวงจรร้อนและเย็น ปั๊มในตัวซึ่งขับเคลื่อนด้วยการเคลื่อนที่ของลูกสูบ จะเคลื่อนอากาศไปมาระหว่างตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสองตัว ในระหว่างการระบายความร้อนของอากาศในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนวงจรเย็น ลูกสูบจะบีบอัดอากาศ

หลังจากบีบอัดแล้ว อากาศจะถูกทำให้ร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบวงจรร้อนก่อนที่ลูกสูบจะเริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามและใช้การขยายตัวของลมร้อนเพื่อให้กำลังเครื่องยนต์

นี่เป็นส่วนเบื้องต้นของชุดบทความที่อุทิศให้กับ เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นการพูดนอกเรื่องสั้น ๆ ในประวัติศาสตร์ โดยเล่าถึงวิวัฒนาการของเครื่องยนต์สันดาปภายใน 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
เครื่องยนต์ทำงานในโหมดพัลซิ่งด้วยความถี่ ~12 รอบต่อนาที

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 โดย รูปร่างเครื่องยนต์ก็เหมือนเครื่องยนต์ไอน้ำ ความดันสูงซึ่งก๊าซและอากาศถูกจ่ายโดยปั๊มจากถังแยก ของผสมในภาชนะทรงกลมติดไฟในขณะที่ลูกสูบพุ่งขึ้นสู่ TDC (จุดศูนย์กลางตายบน) และผลักลง/ขึ้น เมื่อสิ้นสุดรอบการทำงาน วาล์วจะเปิดขึ้นและปล่อยก๊าซไอเสียออกสู่บรรยากาศ

ไม่ทราบว่าเครื่องยนต์นี้เคยสร้างมาหรือไม่ แต่มีภาพวาดของมัน:

ในปี พ.ศ. 2381วิศวกรชาวอังกฤษ William Barnett ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในสามเครื่อง

เครื่องยนต์แรกเป็นแบบสองจังหวะแบบ 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 ความสำเร็จของเครื่องยนต์ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำนั้นยิ่งใหญ่มากจนบริษัทเริ่มได้รับคำสั่งซื้อจากทั่วทุกมุมโลก

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. 2408ปิแอร์ อูโก นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องจักรที่เป็นเครื่องยนต์สูบเดียวสองสูบแนวตั้ง ซึ่งใช้ปั๊มยางสองตัวที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อป้อนส่วนผสม

ต่อมา Hugo ได้ออกแบบเครื่องยนต์แนวนอนคล้ายกับของเลอนัวร์

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 ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงจะค่อยๆ เผาไหม้และที่แรงดันคงที่

ผู้ที่สนใจด้านอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์สามารถอ่านเกี่ยวกับ Brayton Cycle ได้

ในปี พ.ศ. 2421, วิศวกรชาวสก๊อต เซอร์ (เป็นอัศวินในปี พ.ศ. 2460)พัฒนาครั้งแรก เครื่องยนต์สองจังหวะด้วยการจุดไฟของส่วนผสมที่ถูกบีบอัด 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 เบนซ์ได้ก่อตั้ง Benz & Cie เพื่อผลิต เครื่องยนต์แก๊สและในปี พ.ศ. 2429 เขาได้จดสิทธิบัตร 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)ซึ่งลูกสูบจะไปถึงจุดศูนย์กลางตายบนพร้อมกัน ซึ่งจะทำให้สมดุลกัน

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 แล้ว รถยนต์ไฮบริด"โตโยต้าพรีอุส" และ "เล็กซัส HS 250h"

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

สิทธิบัตรสำหรับ "Velocycle" ออกในปี พ.ศ. 2430

Velocycle ได้รับการติดตั้งกระบอกเดียวสี่จังหวะ น้ำมันเบนซิน ICEติดตั้งคอยล์จุดระเบิด คาร์บูเรเตอร์ เค้น และระบายความร้อนด้วยของเหลว เครื่องยนต์พัฒนากำลังประมาณ 5 แรงม้า ด้วยปริมาตร 600 cm3 และเร่งความเร็วรถได้ถึง 16 กม./ชม.

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา บัตเลอร์ได้ปรับปรุงสมรรถนะของรถของเขา แต่ถูกขัดขวางไม่ให้ทำการทดสอบเนื่องจาก "กฎหมายธงแดง" (ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2408), โดย ยานพาหนะไม่ควรเกินความเร็วเกิน 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 (หลังจากเริ่มอุ่นขึ้น ไอเสีย) . ด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของเครื่องยนต์ดีเซลที่ออกแบบโดยรูดอล์ฟ ดีเซลมักเรียกกันว่า "กึ่งดีเซล" อย่างไรก็ตาม หนึ่งปีต่อมา Aykroyd ได้ปรับปรุงเครื่องยนต์ของเขาโดยเพิ่ม “แจ็คเก็ตน้ำ” เข้าไป (สิทธิบัตรตั้งแต่ปี 1892) ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ได้โดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัด และตอนนี้ก็ไม่จำเป็น แหล่งความร้อนเพิ่มเติม

ในปี พ.ศ. 2436, รูดอล์ฟ ดีเซล ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ความร้อนและการปรับเปลี่ยน "วงจรการ์โนต์" ที่เรียกว่า "วิธีการและอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนความร้อนให้เป็นงาน"

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
สิ่งนี้เหนือกว่าเครื่องยนต์ Otto และเรือเดินทะเลที่มีประสิทธิภาพ 20% ที่มีอยู่มาก กังหันไอน้ำด้วยประสิทธิภาพ 12% ซึ่งกระตุ้นความสนใจของอุตสาหกรรมในประเทศต่างๆ

เครื่องยนต์ดีเซลเป็นแบบสี่จังหวะ นักประดิษฐ์พบว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้อย่างรุนแรงเพราะจากนั้นความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและจะติดไฟได้เองตามธรรมชาติ ดังนั้นดีเซลจึงตัดสินใจที่จะไม่บีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่ให้อากาศบริสุทธิ์และฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบเมื่อสิ้นสุดการอัดภายใต้แรงกดดันที่รุนแรง
เนื่องจากอุณหภูมิ อัดอากาศถึง 600-650 ° C เชื้อเพลิงติดไฟได้เองและก๊าซขยายตัวขยับลูกสูบ ดังนั้นดีเซลจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ กำจัดระบบจุดระเบิด และการใช้งานได้อย่างมาก ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงความดันสูง
ในปี 1933 Elling ทำนายว่า: “เมื่อผมเริ่มทำงาน กังหันก๊าซในปี พ.ศ. 2425 ฉันเชื่อมั่นอย่างแน่วแน่ว่าสิ่งประดิษฐ์ของฉันจะเป็นที่ต้องการในอุตสาหกรรมอากาศยาน

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 บทความยังเสนอร่างแรกของขีปนาวุธพิสัยไกล ร่างกายของมันคือห้องโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าพร้อมกับ ของเหลว เครื่องยนต์ไอพ่น (ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วย). ในฐานะเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ เขาเสนอให้ใช้ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนตามลำดับ

อาจเป็นไปได้ในบันทึกย่อของอวกาศจรวดนี้ว่ามันคุ้มค่าที่จะสิ้นสุดส่วนประวัติศาสตร์เนื่องจากศตวรรษที่ 20 มาถึงแล้วและเครื่องยนต์สันดาปภายในเริ่มผลิตทุกที่

ปรมาจารย์ด้านปรัชญา...

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

ขอบคุณทุกคนที่อ่าน

สงวนลิขสิทธิ์ © 2016
อนุญาตให้ใช้สื่อใดๆ ได้เฉพาะกับลิงก์ที่ใช้งานไปยังแหล่งที่มาเท่านั้น

บทความนี้กล่าวถึงสิ่งประดิษฐ์หนึ่งที่ได้รับการจดสิทธิบัตรในศตวรรษที่สิบเก้าโดยสเตอร์ลิงนักบวชชาวสก็อต เช่นเดียวกับรุ่นก่อนๆ มันคือเครื่องยนต์สันดาปภายนอก ความแตกต่างจากส่วนที่เหลือคือสามารถทำงานกับน้ำมันเบนซิน น้ำมันเชื้อเพลิง หรือแม้แต่ถ่านหินและไม้

ในศตวรรษที่ 19 จำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องยนต์ไอน้ำด้วยสิ่งที่ปลอดภัยกว่า เนื่องจากหม้อไอน้ำมักจะระเบิดเนื่องจากแรงดันไอน้ำสูงและข้อบกพร่องด้านการออกแบบที่ร้ายแรงบางประการ

ตัวเลือกที่ดีคือเครื่องยนต์สันดาปภายนอกซึ่งได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2359 โดยนักบวชชาวสก็อตโรเบิร์ตสเตอร์ลิง

จริงอยู่ “เครื่องยนต์ลมร้อน” ถูกสร้างขึ้นมาก่อนในศตวรรษที่ 17 แต่สเตอร์ลิงได้เพิ่มเครื่องกรองลงในการตั้งค่า ในความหมายสมัยใหม่ มันคือการสร้างใหม่

เขาเพิ่มผลผลิตของโรงงานโดยรักษาความร้อนในบริเวณที่อบอุ่นของเครื่องในขณะที่ของเหลวทำงานเย็นลง สิ่งนี้เพิ่มประสิทธิภาพของระบบอย่างมาก

การประดิษฐ์พบการนำไปใช้จริงอย่างกว้างขวาง มีขั้นตอนของการเพิ่มขึ้นและการพัฒนา แต่แล้วสเตอร์ลิงส์ก็ถูกลืมไปอย่างไม่สมควร

พวกเขาให้ทาง เครื่องยนต์ไอน้ำและเครื่องยนต์สันดาปภายใน และในศตวรรษที่ 20 ก็ฟื้นขึ้นมาอีกครั้ง

เนื่องจากหลักการของการเผาไหม้ภายนอกนี้น่าสนใจมากในตัวเอง วันนี้วิศวกรและมือสมัครเล่นที่เก่งที่สุดในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น สวีเดน กำลังทำงานเพื่อสร้างโมเดลใหม่ ...

เครื่องยนต์สันดาปภายนอก หลักการทำงาน

"สเตอร์ลิง" - ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอกชนิดหนึ่ง หลักการพื้นฐานของการทำงานคือการสลับความร้อนและความเย็นของของไหลทำงานในพื้นที่จำกัดและรับพลังงานอย่างต่อเนื่อง อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรของของไหลทำงาน

ตามกฎแล้วสารทำงานคืออากาศ แต่สามารถใช้ไฮโดรเจนหรือฮีเลียมได้ ในต้นแบบ พวกเขาลองใช้ไนโตรเจนไดออกไซด์ ฟรีออน โพรเพน-บิวเทนเหลว และแม้แต่น้ำ

อย่างไรก็ตาม น้ำยังคงอยู่ในสถานะของเหลวตลอดวัฏจักรเทอร์โมไดนามิกทั้งหมด และ "สเตอร์ลิง" เองด้วยของเหลวทำงานที่เป็นของเหลวมีขนาดกะทัดรัด กำลังจำเพาะสูงและสูง แรงดันใช้งาน.

ประเภทสเตอร์ลิง

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงคลาสสิกมีสามประเภท:

แอปพลิเคชัน

สามารถใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้เครื่องแปลงพลังงานความร้อนแบบธรรมดาและกะทัดรัด หรือเมื่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนประเภทอื่นๆ ลดลง เช่น หากความแตกต่างของอุณหภูมิไม่เพียงพอต่อการใช้แก๊สหรือ

นี่คือตัวอย่างการใช้งานเฉพาะ:

• ปัจจุบันมีการผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัตโนมัติสำหรับนักท่องเที่ยวแล้ว มีโมเดลที่ทำงานจากหัวเตาแก๊ส

NASA ได้สั่งซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารุ่น Stirling ที่ใช้พลังงานจากแหล่งความร้อนนิวเคลียร์และไอโซโทปรังสี จะใช้ในภารกิจอวกาศ

• “สเตอร์ลิง” สำหรับสูบของเหลวมีมาก ติดตั้งง่ายมอเตอร์ปั๊ม ในฐานะที่เป็นลูกสูบทำงานสามารถใช้ของเหลวที่สูบได้ซึ่งจะทำให้ของเหลวทำงานเย็นลงในเวลาเดียวกันปั๊มดังกล่าวสามารถสูบน้ำเข้าคลองชลประทานโดยใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์จ่ายน้ำร้อนจากตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังบ้านปั๊มสารเคมี เนื่องจากระบบถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์
• ผู้ผลิตตู้เย็นในครัวเรือนกำลังเปิดตัวรุ่นสเตอร์ลิง พวกเขาจะประหยัดมากขึ้นและควรใช้อากาศธรรมดาเป็นสารทำความเย็น
• การผสมสเตอร์ลิงกับปั๊มความร้อนช่วยปรับระบบทำความร้อนในบ้านให้เหมาะสม มันจะปล่อยความร้อนเหลือทิ้งของกระบอกสูบ "เย็น" และพลังงานกลที่ได้นั้นสามารถนำมาใช้เพื่อปั๊มความร้อนที่มาจากสิ่งแวดล้อม
• ปัจจุบัน เรือดำน้ำของกองทัพเรือสวีเดนทุกลำติดตั้งเครื่องยนต์สเตอร์ลิง พวกมันใช้ออกซิเจนเหลวซึ่งใช้สำหรับหายใจ ปัจจัยที่สำคัญมากสำหรับเรือคือระดับเสียงรบกวนต่ำ และข้อเสียเช่น "ขนาดใหญ่", "ความจำเป็นในการระบายความร้อน" ไม่มีนัยสำคัญในเรือดำน้ำ เรือดำน้ำญี่ปุ่นประเภท Soryu ล่าสุดมีการติดตั้งที่คล้ายกัน
• เครื่องยนต์สเตอร์ลิงใช้ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะติดตั้งที่จุดโฟกัสของกระจกพาราโบลา Stirling Solar Energy สร้างตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ได้มากถึง 150 กิโลวัตต์ต่อกระจก ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกทางตอนใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนีย

ข้อดีข้อเสีย

เทคโนโลยีการออกแบบและการผลิตระดับที่ทันสมัยทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของสเตอร์ลิงได้ถึง 70 เปอร์เซ็นต์

• น่าแปลกที่แรงบิดของเครื่องยนต์แทบไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง
• โรงไฟฟ้าไม่มีระบบจุดระเบิด ระบบวาล์วและผู้จัดจำหน่าย
• ตลอดระยะเวลาการทำงาน ไม่จำเป็นต้องทำการปรับและตั้งค่าใดๆ
• เครื่องยนต์ไม่ "หยุดทำงาน" และความเรียบง่ายของการออกแบบทำให้สามารถใช้งานออฟไลน์ได้เป็นเวลานาน
• คุณสามารถใช้แหล่งพลังงานความร้อนใดก็ได้ ตั้งแต่ฟืนไปจนถึงเชื้อเพลิงยูเรเนียม
• การเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นนอกเครื่องยนต์ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการเผาไหม้หลังการเผาไหม้ที่สมบูรณ์และลดการปล่อยสารพิษ

• เนื่องจากเชื้อเพลิงเผาไหม้นอกเครื่องยนต์ ความร้อนจะถูกลบออกผ่านผนังหม้อน้ำ และเป็นมิติเพิ่มเติม
• การใช้วัสดุ ในการทำให้เครื่องสเตอร์ลิงมีขนาดกะทัดรัดและทรงพลัง จำเป็นต้องใช้เหล็กทนความร้อนที่มีราคาแพง ซึ่งสามารถทนต่อแรงดันใช้งานสูงและมีค่าการนำความร้อนต่ำ
• ความต้องการ จารบีพิเศษ, ปกติสำหรับ Stirlings ไม่เหมาะเพราะเป็นถ่านโค้กที่อุณหภูมิสูง
• เพื่อให้ได้พลังงานจำเพาะสูง สารทำงานของสเตอร์ลิงส์จะใช้ไฮโดรเจนและฮีเลียม

ไฮโดรเจนสามารถระเบิดได้ และที่อุณหภูมิสูงก็สามารถละลายในโลหะ ทำให้เกิดไฮไดรต์ของโลหะได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการทำลายกระบอกสูบของเครื่องยนต์เกิดขึ้น

นอกจากนี้ ไฮโดรเจนและฮีเลียมสามารถแทรกซึมได้สูงและซึมผ่านซีลได้ง่าย ทำให้แรงดันใช้งานลดลง

หากหลังจากอ่านบทความของเราแล้ว คุณต้องการซื้ออุปกรณ์ - เครื่องยนต์สันดาปภายนอก อย่าวิ่งไปที่ร้านค้าที่ใกล้ที่สุด สิ่งนั้นไม่มีขาย อนิจจา ...

คุณเข้าใจดีว่าผู้ที่มีส่วนร่วมในการปรับปรุงและใช้งานเครื่องนี้เก็บการพัฒนาของตนไว้เป็นความลับและขายให้กับผู้ซื้อที่มีชื่อเสียงเท่านั้น

ดูวิดีโอนี้และทำมันเอง

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงซึ่งมีหลักการทำงานแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไปในเชิงคุณภาพ ครั้งหนึ่งเคยเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในทั้งหมด การแข่งขันที่คู่ควร. อย่างไรก็ตาม พวกเขาลืมเรื่องนี้ไปชั่วขณะหนึ่ง วิธีการใช้มอเตอร์นี้ในปัจจุบัน หลักการทำงานของมันคืออะไร (ในบทความคุณยังสามารถหาภาพวาดของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่แสดงให้เห็นการทำงานอย่างชัดเจน) และอะไรคือแนวโน้มสำหรับการใช้งานในอนาคต อ่านด้านล่าง

เรื่องราว

ในปี ค.ศ. 1816 ในสกอตแลนด์ Robert Stirling ได้จดสิทธิบัตรชื่อนี้ในวันนี้เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ประดิษฐ์ เครื่องยนต์อากาศร้อนเครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นต่อหน้าเขา แต่สเตอร์ลิงได้เพิ่มเครื่องกรองลงในอุปกรณ์ ซึ่งในเอกสารทางเทคนิคเรียกว่าเครื่องกำเนิดใหม่หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ต้องขอบคุณเขา ประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงเพิ่มขึ้นในขณะที่ยังรักษาตัวเครื่องให้อุ่นอยู่เสมอ

เครื่องยนต์ดังกล่าวได้รับการยอมรับว่าเป็นเครื่องจักรไอน้ำที่ทนทานที่สุดในขณะนั้น เนื่องจากไม่เคยระเบิด ต่อหน้าเขาในยานยนต์อื่น ๆ ปัญหานี้เกิดขึ้นบ่อยครั้ง แม้จะประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็ว การพัฒนาก็ถูกยกเลิกไปเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 เนื่องจากมีความประหยัดน้อยกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าอื่นๆ ที่ปรากฏในขณะนั้น อย่างไรก็ตาม สเตอร์ลิงยังคงใช้ต่อไปในบางอุตสาหกรรม

เครื่องยนต์สันดาปภายนอก

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนทั้งหมดคือการได้รับก๊าซในสถานะขยาย ต้องใช้แรงทางกลที่มากกว่าเมื่อบีบอัดแบบเย็น เพื่อแสดงสิ่งนี้ คุณสามารถทำการทดลองด้วยหม้อสองใบที่เติมน้ำเย็นและน้ำร้อน รวมทั้งขวดหนึ่งขวด หลังจุ่มในน้ำเย็นเสียบไม้ก๊อกแล้วย้ายไปร้อน ในกรณีนี้ แก๊สในขวดจะเริ่มทำงานเชิงกลและดันจุกก๊อกออก เครื่องยนต์สันดาปภายนอกเครื่องแรกมีพื้นฐานมาจากกระบวนการนี้ทั้งหมด จริงอยู่ภายหลังนักประดิษฐ์ตระหนักว่าส่วนหนึ่งของความร้อนสามารถใช้เพื่อให้ความร้อนได้ ดังนั้นผลผลิตจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่สิ่งนี้ไม่ได้ช่วยให้เครื่องยนต์กลายเป็นเรื่องปกติ

ต่อมา Erickson วิศวกรจากสวีเดน ได้ปรับปรุงการออกแบบโดยแนะนำว่าควรทำให้แก๊สเย็นลงและให้ความร้อนที่ความดันคงที่แทนที่จะเป็นปริมาตร เป็นผลให้มีการนำสำเนาจำนวนมากมาใช้ในการทำงานในเหมือง บนเรือ และในโรงพิมพ์ แต่สำหรับลูกเรือ พวกเขาหนักเกินไป

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกจาก Philips

มอเตอร์ดังกล่าวมีประเภทต่อไปนี้:

• ไอน้ำ;
• กังหันไอน้ำ;
• สเตอร์ลิง.

ประเภทหลังไม่ได้รับการพัฒนาเนื่องจากความน่าเชื่อถือต่ำและส่วนที่เหลือไม่ได้มากที่สุด ประสิทธิภาพสูงเมื่อเทียบกับมวลรวมประเภทอื่นๆ ที่ปรากฎ อย่างไรก็ตาม ฟิลิปส์กลับมาเปิดอีกครั้งในปี พ.ศ. 2481 เครื่องยนต์เริ่มทำหน้าที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในพื้นที่ที่ไม่ใช้ไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1945 วิศวกรของบริษัทพบว่าการใช้งานตรงกันข้ามกับพวกเขา: หากแกนหมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า การระบายความร้อนของฝาสูบจะอยู่ที่ลบหนึ่งร้อยเก้าสิบองศาเซลเซียส แล้วจึงตัดสินใจสมัคร หน่วยทำความเย็นปรับปรุงเครื่องยนต์สเตอร์ลิง

หลักการทำงาน

การทำงานของมอเตอร์คือการทำงานบนวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ ซึ่งการบีบอัดและการขยายตัวจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่างกัน ในกรณีนี้ การควบคุมการไหลของของไหลทำงานนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากปริมาตรที่เปลี่ยนแปลง (หรือแรงดัน - ขึ้นอยู่กับรุ่น) นี่คือวิธีการทำงานของคนส่วนใหญ่ เครื่องที่คล้ายกันซึ่งอาจมีหน้าที่และรูปแบบการออกแบบที่แตกต่างกัน เครื่องยนต์สามารถเป็นแบบลูกสูบหรือแบบหมุนได้ เครื่องจักรที่ติดตั้งทำงานเป็นปั๊มความร้อน ตู้เย็น เครื่องกำเนิดแรงดัน และอื่นๆ

นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์แบบเปิดซึ่งใช้การควบคุมการไหลผ่านวาล์ว มันคือพวกเขาที่เรียกว่าเครื่องยนต์ Erickson นอกเหนือจากชื่อสามัญของชื่อสเตอร์ลิง ในน้ำแข็ง งานที่มีประโยชน์ดำเนินการหลังจากการอัดอากาศล่วงหน้า การฉีดเชื้อเพลิง การให้ความร้อนของส่วนผสมที่ได้ผสมกับการเผาไหม้และการขยายตัว

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีหลักการทำงานแบบเดียวกัน: ที่อุณหภูมิต่ำ การบีบอัดจะเกิดขึ้น และที่อุณหภูมิสูง การขยายตัวจะเกิดขึ้น แต่การให้ความร้อนทำได้หลายวิธี: ความร้อนถูกส่งผ่านผนังกระบอกสูบจากด้านนอก ดังนั้นเขาจึงได้รับชื่อเครื่องยนต์สันดาปภายนอก สเตอร์ลิงใช้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นระยะด้วยลูกสูบดิสเพลสเมนต์ หลังย้ายก๊าซจากช่องหนึ่งของกระบอกสูบไปยังอีกช่องหนึ่ง ในอีกด้านหนึ่งอุณหภูมิจะต่ำตลอดเวลาและอีกทางหนึ่งคือสูง เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น ก๊าซจะเคลื่อนจากช่องร้อนไปยังช่องเย็น และเมื่อลูกสูบเคลื่อนลง ก๊าซจะกลับเข้าสู่ช่องที่ร้อน อย่างแรก แก๊สให้ความร้อนแก่ตู้เย็นมาก และจากนั้นก็รับความร้อนจากฮีตเตอร์มากพอๆ กับที่จ่ายออกไป เครื่องทำความร้อนวางอยู่ระหว่างเครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็น - ช่องที่เต็มไปด้วยวัสดุที่ก๊าซให้ความร้อน ในกระแสย้อนกลับ ตัวสร้างใหม่จะส่งกลับ

ระบบ displacer เชื่อมต่อกับลูกสูบที่ทำงานซึ่งบีบอัดก๊าซในที่เย็นและช่วยให้ขยายตัวในความร้อน เนื่องจากการบีบอัดที่อุณหภูมิต่ำกว่าจึงทำให้งานที่มีประโยชน์เสร็จสิ้น ทั้งระบบต้องผ่านสี่รอบด้วยการเคลื่อนไหวเป็นช่วงๆ กลไกข้อเหวี่ยงในเวลาเดียวกันช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต่อเนื่อง ดังนั้นจึงไม่มีการสังเกตขอบเขตที่คมชัดระหว่างขั้นตอนของวัฏจักรและสเตอร์ลิงก็ไม่ลดลง

เมื่อพิจารณาจากทั้งหมดข้างต้นแล้ว ข้อสรุปชี้ให้เห็นว่าเครื่องยนต์นี้เป็นเครื่องลูกสูบที่มีแหล่งจ่ายความร้อนจากภายนอก โดยที่สารทำงานไม่ออกจากพื้นที่ปิดและไม่ได้เปลี่ยน ภาพวาดของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแสดงให้เห็นอุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์เป็นอย่างดี

รายละเอียดงาน

แสงอาทิตย์ ไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ หรือแหล่งความร้อนอื่นๆ สามารถจ่ายพลังงานให้กับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง หลักการทำงานของร่างกายคือการใช้ฮีเลียม ไฮโดรเจน หรืออากาศ วัฏจักรในอุดมคตินั้นมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุดที่เป็นไปได้อยู่ที่สามสิบถึงสี่สิบเปอร์เซ็นต์ แต่ด้วยตัวสร้างใหม่ที่มีประสิทธิภาพก็จะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การสร้างใหม่ การให้ความร้อนและความเย็นมีให้โดยตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไม่มีน้ำมันในตัว ควรสังเกตว่าเครื่องยนต์ต้องการการหล่อลื่นน้อยมาก แรงดันเฉลี่ยในกระบอกสูบมักจะอยู่ที่ 10 ถึง 20 MPa ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบปิดผนึกที่ดีเยี่ยมและมีความเป็นไปได้ที่น้ำมันจะเข้าสู่โพรงทำงาน

ลักษณะเปรียบเทียบ

เครื่องยนต์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ที่ใช้งานในปัจจุบันใช้เชื้อเพลิงเหลว ในขณะเดียวกัน แรงดันต่อเนื่องก็ควบคุมได้ง่าย ซึ่งช่วยลดการปล่อยมลพิษ ไม่มีวาล์วช่วยให้การทำงานเงียบ กำลังต่อน้ำหนักเทียบได้กับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ และความหนาแน่นของกำลังขับเท่ากับหน่วยดีเซล ความเร็วและแรงบิดเป็นอิสระจากกัน

ต้นทุนการผลิตเครื่องยนต์สูงกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในมาก แต่ในระหว่างการดำเนินการจะได้รับสิ่งที่ตรงกันข้าม

ข้อดี

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงทุกรุ่นมีข้อดีหลายประการ:

• ประสิทธิภาพด้วยการออกแบบที่ทันสมัยสามารถเข้าถึงได้ถึงเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์
• เครื่องยนต์ไม่มีระบบจุดระเบิดด้วยไฟฟ้าแรงสูง เพลาลูกเบี้ยวและวาล์ว ไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนตลอดระยะเวลาการทำงาน
• ในเมืองสเตอร์ลิงส์ ไม่มีการระเบิด เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งรับน้ำหนักเพลาข้อเหวี่ยง แบริ่ง และก้านสูบอย่างหนัก
• พวกเขาไม่มีผลอย่างนั้นเมื่อพูดว่า "เครื่องยนต์หยุดนิ่ง"
• เนื่องจากความเรียบง่ายของอุปกรณ์จึงสามารถใช้งานได้นาน
• สามารถใช้ได้ทั้งบนไม้ กับนิวเคลียร์และเชื้อเพลิงชนิดอื่นๆ
• การเผาไหม้เกิดขึ้นนอกเครื่องยนต์

ข้อบกพร่อง

แอปพลิเคชัน

ปัจจุบันเครื่องยนต์สเตอร์ลิงพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกใช้ในหลายพื้นที่ นี่คือที่มาที่เป็นสากล พลังงานไฟฟ้าในตู้เย็น ปั๊ม เรือดำน้ำ และพลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้า. ต้องขอบคุณการใช้งาน ชนิดที่แตกต่างเชื้อเพลิงมีความเป็นไปได้ในการใช้งานอย่างกว้างขวาง

การเกิดใหม่

มอเตอร์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาอีกครั้งด้วย Philips ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เจเนอรัล มอเตอร์สได้ทำข้อตกลงกับเจเนอรัล มอเตอร์ส เธอเป็นผู้นำการพัฒนาสำหรับการใช้สเตอร์ลิงส์ในอวกาศและอุปกรณ์ใต้น้ำ บนเรือและรถยนต์ ตามมาด้วย บริษัทอื่นจากสวีเดน United Stirling เริ่มพัฒนาพวกเขารวมถึง การใช้งานที่เป็นไปได้บน

วันนี้ มอเตอร์เชิงเส้นสเตอร์ลิงถูกใช้ในการติดตั้งยานพาหนะใต้น้ำ อวกาศ และพลังงานแสงอาทิตย์ ความสนใจอย่างมากในเรื่องนี้เกิดจากความเกี่ยวข้องของปัญหาความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมรวมถึงการต่อสู้กับเสียงรบกวน ในแคนาดาและสหรัฐอเมริกา เยอรมนีและฝรั่งเศส รวมถึงญี่ปุ่น มีการค้นหาการพัฒนาและปรับปรุงการใช้งานอย่างต่อเนื่อง

อนาคต

ข้อดีที่ชัดเจนของลูกสูบและสเตอร์ลิงประกอบด้วย ทรัพยากรที่ดีการทำงาน การใช้เชื้อเพลิงต่างๆ ไร้เสียง และความเป็นพิษต่ำ ทำให้มันเป็นไปได้มากเมื่อเทียบกับพื้นหลังของเครื่องยนต์สันดาปภายใน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเครื่องยนต์สันดาปภายในได้รับการปรับปรุงอยู่ตลอดเวลา จึงไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งมันเป็นเครื่องยนต์ที่มีตำแหน่งผู้นำในวันนี้อย่างแม่นยำและไม่ได้ตั้งใจจะยอมแพ้ในอนาคตอันใกล้นี้

บ้าน » งานร่างกาย » เครื่องยนต์สเตอร์ลิงรุ่นใดมีการออกแบบที่ดีที่สุดเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด เครื่องยนต์สเตอร์ลิงจะพบการใช้งานในเศรษฐกิจรัสเซียหรือไม่? เครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่ทันสมัย