Есть ли будущее у двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала со свободным поршнем?
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 магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
