Есть ли будущее у двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала со свободным поршнем?

Рубрика: Двигателестроение
1082

Линейный генератор энергии со свободным поршнем, который использует сгорание для непосредственной выработки электроэнергии без приводного вала, может обеспечить расширение возможностей электромобилей. Он намного меньше и эффективнее, чем обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Несколько исследовательских групп, в том числе научно-исследовательская группа Toyota, исследуют эту интригующую технологию.

Несмотря на появление совершенных электромобилей, в течение довольно долгого времени, часто в качестве компонента подключаемых гибридных автомобилей двигатели внутреннего сгорания, вероятно, сохранятся и электромобилей с увеличенным запасом хода.

 

При этом может быть установлен небольшой бортовой высокоэффективный электрогенератор, чтобы аккумулятор можно было заряжать во время поездки, — так называемый «расширитель запаса хода» или, проще говоря, «гибридно-электрическая трансмиссия». И при этом ДВС, лишь подзаряжая истощенную литийионную батарею, всегда работает на максимально эффективных режимах. С этой задачей легко справляется обычный ДВС, однако в скором времени его могут сменить куда более компактные, легкие, эффективные и дешевые агрегаты, специально созданные для работы в качестве электрогенератора. Такое решение в целом повысит эффективность, а также надежность функционирования системы.

 

ОРИГИНАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ — ПРОСТОТА И ВЫСОКИЙ КПД

 

Одна из самых радикальных концепций ДВС в истории — двигатель со свободным поршнем. Первые упоминания о нем в специальной литературе относятся к 20-м гг. прошлого столетия.

  

С 1930-х по 1960-е гг. такие двигатели использовались в качестве воздушных компрессоров и газогенераторов, поскольку они обладали заметными преимуществами перед обычными двигателями внутреннего сгорания и газовыми турбинами. Свободнопоршневой двигатель аналогичен обычному поршневому двигателю внутреннего сгорания, но с заменой кривошипно-шатунного механизма линейным поршневым узлом, который может работать свободно и только в направлении линейного перемещения.

 

Устроен двигатель просто. По сути, это цилиндр с глухими концами, внутри которого скользит поршень. На каждом конце цилиндра — инжектор для впрыска топлива, впускное и выпускное окно либо клапаны. В зависимости от типа топлива к ним могут быть добавлены свечи зажигания. И все: меньше десятка простейших деталей и лишь одна — движущаяся. Поршень в таком двигателе движется линейно, возвратно-поступательно, между двумя камерами сгорания.

 

Основная особенность двигателя со свободным поршнем в том, что движение поршня определяется не механической связью кривошипно-шатунного механизма, а соотношением нагрузки к силе расширяющихся газов. Степень сжатия, таким образом, у него получается переменной. Как следствие, этот двигатель можно просто настроить на сжигание бензина, дизельного топлива, этанола, природного газа, водорода и т. д.

 

КПД двигателя со свободным поршнем теоретически больше 70 %. Он легок и прост в производстве и, значит, дешев. Но несмотря на то, что этот двигатель известен около ста лет, широкого распространения он не получил. Причин тому несколько, и самая главная из них состоит в том, что до последнего времени инженеры не могли решить задачу, каким способом можно было бы снять мощность с поршня, движущегося взадвперед внутри цилиндра с частотой 20 000 раз в минуту.

 

Продолжение статьи читайте по ссылке

 

 

В магазине на сайте также можно купить магнитыкалендарипостеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.